Banner
3 липня 2014

Ви­сокі тех­но­логії в сільсько­му гос­по­дарстві

XXI ст. увійде в історію людства як століття біотехнологій. Уже з 2013 р. у країнах Євросоюзу та в США заборонено понад 600  діючих речовин хімічних засобів захисту рослин. Перед найбільшими гравцями ринку пестицидів — компаніями БАСФ, «Байєр», «Дюпон», «Сингента» та ін. — поставлено умову: введення до 2020 р. в асортимент продукції не менш 20% препаратів біологічного походження.

Ос­танні два-три ро­ки оз­на­ме­ну­ва­ли­ся найбільши­ми уго­да­ми з прид­бан­ня ци­ми ком­паніями біологічних під­приємств: БАСФ прид­бав «Бек­кер Ан­дер­вуд», «Байєр» — «Агрі Квест», «Монсанто» ого­ло­си­ла про злит­тя з «Но­во­зай­ме­сом». Та­ка тен­денція цілком зро­зуміла й свідчить про трен­ди та пріори­те­ти в роз­вит­ку біотех­но­логічної га­лузі.
Над чим сьо­годні пра­цю­ють учені-мікробіоло­ги й творці мікробіологічних пре­па­ратів нашому журналу роз­повів Олег Тру­фа­нов, кан­ди­дат біологічних на­ук, завідувач дослідницької лабораторії ГК «Біона».

За­сто­су­ван­ня мікробіологічних пре­па­ратів у сільсько­му гос­по­дарстві зро­с­тає день від дня. Вод­но­час нерідко сільгоспви­роб­ни­ки на прак­тиці сти­ка­ють­ся з си­ту­аціями, ко­ли пре­па­ра­ти про­сто не пра­цю­ють. Із чим це пов’яза­но?
— Ва­ша прав­да, сьо­годні вже не потрібно пе­ре­ко­ну­ва­ти про­фесіоналів аг­рар­но­го сек­то­ру в по­требі й ко­ристі від за­сто­су­ван­ня мікробіологічних пре­па­ратів.
Са­ме мікро­ор­ганізми по­кли­кані ви­ве­с­ти на­шу цивілізацію, що стоїть нині на по­розі еко­логічної ка­та­ст­ро­фи, із за­ча­ро­ва­но­го ко­ла са­мо­от­руєння й са­мо­зни­щен­ня.
Од­нак, крім оче­вид­них пе­ре­ваг, аг­ро­но­ми-прак­ти­ки, що ре­гу­ляр­но ви­ко­ри­с­то­ву­ють мікробіологічні пре­па­ра­ти, сти­ка­ють­ся з низ­кою про­блем, які най­частіше є наслідком ос­нов­но­го до­стоїнства мікроб­них пре­па­ратів, а са­ме: ви­со­кої біологічної ак­тив­ності жи­вих мікро­ор­ганізмів. Річ у то­му, що в про­цесі життєдіяль­ності кліти­ни мікро­ор­ганізмів виділя­ють у куль­ту­раль­ну ріди­ну про­дук­ти обміну ре­чо­вин, які, з од­но­го бо­ку, спри­ят­ли­во впли­ва­ють на рос­ли­ни, а з дру­го­го — у ви­со­ких кон­цен­т­раціях згубні для са­мих мікро­ор­ганізмів-про­ду­центів. У цьо­му явищі не­має нічо­го див­но­го, ад­же те са­ме відбу­вається з будь-яким мікробіологічним про­дук­том, на­при­клад, з йо­гур­том, ке­фіром, ви­ном або пи­вом. До то­го ж зго­дом кліти­ни бак­терій осіда­ють, а їхня щільність на дні та­ри зро­с­тає, що теж при­зво­дить до зни­жен­ня їхньої жит­тєздат­ності.
Не­спри­ят­ливі умо­ви се­ре­до­ви­ща, такі як по­су­ха, ви­со­ка се­ред­нь­о­до­бо­ва тем­пе­ра­ту­ра, на­явність у грунті за­лишків хімічних пе­с­ти­цидів і важ­ких ме­талів, теж справ­ля­ють згуб­ну дію на живі мікро­ор­ганізми й мо­жуть зни­жу­ва­ти по­зи­тив­ний ефект від за­сто­су­ван­ня мікро­біологічних пре­па­ратів.
Крім то­го, сильні дощі мо­жуть зми­ти мікро­ор­ганізми з по­верхні рос­ли­ни, особ­ли­во, як­що під час на­не­сен­ня пре­па­ра­ту не бу­ло ви­ко­ри­с­та­но ад’юванта-при­ли­пача.

От­же, щоб мікробіологічний пре­па­рат ефек­тив­но «за­пра­цю­вав», йо­му тре­ба ство­ри­ти спри­ят­ливі умо­ви? Та чи завжди в ко­ри­с­ту­ва­ча є мож­ливість для цьо­го? Най­частіше, її не­має…
— У по­льо­вих умо­вах, як во­дить­ся, ство­ри­ти для жи­вих мікро­ор­ганізмів іде­аль­не се­ре­до­ви­ще, справді, ду­же й ду­же склад­но. Тож для розв’язання цієї про­бле­ми вчені роз­роб­ля­ють нові фор­ми та­ких мікроб­них пре­па­ратів, у яких мікро­ор­ганізми бу­дуть за­хи­щені від не­спри­ят­ли­вих умов на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща, де їм бу­де ство­ре­но аб­со­лют­но нові умо­ви для життєдіяль­ності, що, своєю чер­гою, підви­щить ступінь їхньої ви­жи­ва­ності й ак­тив­ності.

Ба­чен­ня рішен­ня вже є. І це до­б­ре. Але як бу­ти сільгоспви­роб­ни­кові, в яко­го й досі за­сто­су­ван­ня мікро­біологічних пре­па­ратів не та­ке ефек­тив­не, як хотіло­ся б... Чи вда­ють­ся ви­роб­ни­ки мікроб­них про­дуктів до ре­аль­них кроків поліпшен­ня си­ту­ації?
— На­ука не стоїть на місці. Ана­логічну про­бле­му роз­роб­ля­ли вчені-ме­ди­ки. Во­ни пра­цю­ва­ли над ство­рен­ням за­хи­ще­них пробіотич­них пре­па­ратів, які без ри­зи­ку роз­щеп­лен­ня трав­ни­ми фер­мен­та­ми та кис­ло­тою шлун­ко­во­го со­ку, убез­пе­чені від впли­ву інших чин­ників, мог­ли б бу­ти ус­­пішно до­став­лені до міс­ця при­зна­чен­ня — в шлун­ко­во-киш­ко­вий тракт.
Учені Німеч­чи­ни та Японії з цим за­вдан­ням успішно впо­ра­ли­ся: во­ни роз­ро­би­ли тех­но­логію інкап­су­лю­ван­ня пре­па­ратів.

У чо­му суть цієї тех­но­логії?
— Ко­рот­ко, інкап­су­лю­ван­ня — це про­цес іммобілізації мікро­ор­ганізмів у полімер­них носіях різно­го по­хо­д­жен­ня. Од­ним із най­е­фек­тивніших носіїв для мікро­ор­ганізмів є біоде­гра­ду­ю­чий при­род­ний поліса­ха­рид, який одер­жу­ють із морсь­ких во­до­ро­с­тей. Про­цес об’єднує такі ета­пи, як при­го­ту­ван­ня імобі­лі­за­ційної суміші, що скла­дається з роз­чи­ну поліса­ха­ри­ду, куль­ту­ри мікро­ор­ганізму й функціональ­них до­ба­вок і одер­жан­ня кап­сул (на­далі — гра­нул) спо­со­бом роз­пи­лен­ня от­ри­ма­ної суміші у фіксу­валь­ний роз­чин, де мо­ле­ку­ли поліса­ха­ри­ду з’єдну­ють­ся по­пе­реч­ни­ми зшив­ка­ми, фор­му­ю­чи гра­ну­ли ге­лю. Одер­жані гра­ну­ли відми­ва­ють від фіксу­валь­но­го роз­чи­ну, кла­дуть у роз­чин зберіган­ня й відправ­ля­ють на фа­су­ван­ня. У де­я­ких ви­пад­ках, на­при­клад, у разі одер­жан­ня гра­нул із пробіотич­ни­ми мікро­ор­ганізма­ми, в тех­но­логічний про­цес до­да­ють на­не­сен­ня на гра­ну­ли до­дат­ко­вої за­хис­ної обо­лон­ки для ще ви­що­го сту­пе­ня за­хи­с­ту від дії аг­ре­сив­но­го се­ре­до­ви­ща шлун­ка.

І як цю тех­но­логію, роз­роб­ле­ну для ви­ко­ри­с­тан­ня в ме­ди­цині, мож­на при­сто­су­ва­ти до по­треб сільсько­го гос­по­дар­ст­ва?
— Опи­ра­ю­чись на досвід інкап­су­лю­ван­ня в ме­ди­цині, а та­кож на су­часні до­сяг­нен­ня в га­лузі мікробіології та біотех­но­логії, гру­па вче­них, до скла­ду якої вхо­ди­ли й фахівці ГК «Біона», роз­ро­би­ла зовсім но­ву тех­но­логію ви­роб­ництва пре­па­ратів для по­треб сільсько­го гос­по­дар­ст­ва.
Ця тех­но­логія дає мож­ливість ство­рю­ва­ти ви­со­ко­е­фек­тивні біоп­ре­па­ра­ти з аб­со­лют­но но­ви­ми вла­с­ти­во­с­тя­ми. Мікро­ор­ганізми, за­кла­дені в гра­ну­лу (розмір якої мо­же варіюва­ти від 0,01до 1 мм, що виз­на­чається технічни­ми па­ра­ме­т­ра­ми ус­тат­ку­ван­ня), за­хи­щені від згуб­но­го впли­ву зовнішніх фак­торів. Відо­мо, що ба­га­то мікро­ор­ганізмів у при­род­но­му се­ре­до­вищі виділя­ють ек­зо­поліса­ха­рид і фор­му­ють до­вко­ла клітин за­хис­ну обо­лон­ку, що сприяє ви­жи­ван­ню в не­спри­ят­ли­вих умо­вах.
В азотфікса­торів та­ка обо­лон­ка пе­ре­шко­д­жає ди­фузії кис­ню й за­без­пе­чує умо­ви для ро­бо­ти нітро­ген­но­го ком­плек­су. В та­кий спосіб гра­ну­лю­ван­ня мікро­ор­ганізмів у поліса­ха­рид­ний гель за­без­пе­чує при­род­ний за­хист від не­га­тив­них чин­ників се­ре­до­ви­ща.
Інкап­су­ляція мікро­ор­ганізмів у поліса­ха­рид­ний гель змен­шує їхні втра­ти після на­не­сен­ня на насіння або ве­ге­ту­ючі рос­ли­ни че­рез зми­ван­ня до­ща­ми чи грун­то­ви­ми во­да­ми. У поєднанні із за­хи­щеністю від дії зовнішньо­го се­ре­до­ви­ща це за­без­пе­чує ви­со­ку ефек­тивність но­во­го пре­па­ра­ту.
На­при­клад, у ви­роб­ни­чо­му досліді, який про­ве­ли вчені, за­сто­су­ван­ня гра­ну­ль­о­ва­но­го пре­па­ра­ту для об­роб­ки на­сіння сої по­спри­я­ло збільшен­ню ча­ст­ки рос­лин із буль­боч­ка­ми на 30%, а ма­си буль­бо­чок на рос­лині в 5 разів і підви­щен­ню вро­жай­ності на 15%, як­що по­рівню­ва­ти зі зви­чай­ним рідким біоп­ре­па­ра­том. Знач­но збільши­ло досліджу­вані по­каз­ни­ки за­сто­су­ван­ня ад’юван­та-при­ли­па­ча.
Кон­цен­т­рація поліса­ха­ри­ду в іммо­білізаційній суміші виз­на­чає, наскільки щільною бу­де струк­ту­ра ге­лю в гра­нулі, впли­ває на час ви­хо­ду мікро­ор­ганізму, а от­же, й на по­ча­ток та строк дії пре­па­ра­ту.

Чи є ще якісь особ­ли­вості, крім за­хи­с­ту мікро­ор­ганізмів від не­спри­ят­ли­вих чин­ників, у біоп­ре­па­ратів, ви­го­тов­ле­них за но­вою тех­но­логією?
— До­да­ван­ня в гра­ну­ли функціо­на­ль­­них до­ба­вок відкри­ває ши­рокі мож­ли­вості для одер­жан­ня якісно но­вих біологічних пре­па­ратів. Фахівці «Біони» роз­ро­би­ли тех­но­логії, відповідно до яких у гра­ну­ли вно­сять такі до­бав­ки:
   ви­со­ко­мо­ле­ку­лярні еле­мен­ти жив­лен­ня, спе­цифічні для мікро­ор­ганізму, який підда­ють гра­ну­лю­ван­ню. Ви­со­ко­мо­ле­ку­лярні еле­мен­ти жив­лен­ня не ви­ми­ва­ють­ся із гра­ну­ли, за­без­пе­чу­ють швид­кий ріст і розмно­жен­ня мікро­ор­ганізму, підви­щу­ють ефек­тивність біоп­ре­па­ра­ту;
   уф-фільтри, які за­хи­ща­ють мікро­ор­ганізм від аг­ре­сив­ної дії ко­рот­ко­хви­ль­о­во­го спе­к­т­ра со­няч­но­го світла за фоліар­но­го на­не­сен­ня пре­па­ра­ту на ве­ге­ту­ючі рос­ли­ни;
   во­ло­го­ут­ри­му­вальні аген­ти (гу­мек­тан­ти), які за­без­пе­чу­ють ви­жи­ван­ня мікро­ор­ганізму в грунті в по­су­ш­ли­вих умо­вах;
   до­бав­ки, що за­без­пе­чу­ють пла­вучість гра­нул (як по­зи­тив­ну, так і не­га­тив­ну), умож­лив­лю­ють за­сто­су­ван­ня пре­па­ра­ту у вод­но­му се­ре­до­вищі на по­верхні або на гли­бині, ад­рес­но, там, де це потрібно (руй­ну­ван­ня жи­ро­вої плівки на по­верхні стоків, пе­ре­роб­ка твер­дих скла­до­вих у вигрібних ямах і сеп­ти­ках ана­ероб­ни­ми мікро­ор­ганізма­ми).

Чи мож­ли­во, ви­ко­ри­с­то­ву­ю­чи тех­но­логію інкап­су­лю­ван­ня, ви­го­тов­ля­ти ком­плексні біоп­ре­па­ра­ти з роз­ши­ре­ним спе­к­т­ром дії?
— Ос­танніми ро­ка­ми ком­плексні біоп­ре­па­ра­ти ста­ють де­далі по­пу­ляр­ніши­ми. Во­ни особ­ли­во ефек­тивні для підви­щен­ня ро­дю­чості грун­ту, біоре­ме­діації грунтів і вод, для за­хи­с­ту рос­лин від дії стре­со­вих фак­торів і фіто­па­то­генів, а та­кож для очи­щен­ня стоків та вигрібних ям. Од­нак під час зберіган­ня цих пре­па­ратів ак­тивність ко­т­ро­гось із мікро­ор­ганізмів мо­же зни­зи­ти­ся. Тех­но­логія інкап­су­лю­ван­ня дає змо­гу ство­рю­ва­ти ком­плексні пре­па­ра­ти з кількох мікро­ор­ганізмів в ок­ре­мих кап­су­лах. При цьо­му мікро­ор­ганізми не кон­так­ту­ють один з од­ним, не підда­ють­ся шкідли­во­му впли­ву ви­со­ких кон­цен­т­рацій ме­та­болітів і є жит­тє­­здат­ни­ми про­тя­гом усь­о­го стро­ку зберіган­ня.

На за­вер­шен­ня, як би ви уза­галь­ни­ли пе­ре­ва­ги тех­но­логії інкап­су­лю­ван­ня?
— Де­таль­ний аналіз відмінних рис тех­но­логії інкап­су­лю­ван­ня, яку роз­ро­би­ла Гру­па ком­паній «Біона», дає мож­ливість ви­о­кре­ми­ти чи­ма­ло пе­ре­ваг інкап­су­ль­о­ва­них біоп­ре­па­ратів:
Œ   за­хист мікро­ор­ганізмів від не­спри­ят­ли­вих чин­ників зовнішньо­го се­ре­до­ви­ща;
   за­без­пе­ченість мікро­ор­ганізмів еле­мен­та­ми жив­лен­ня;
Ž   за­хи­щеність еле­ментів жив­лен­ня від ви­ко­ри­с­тан­ня інши­ми мікро­ор­ганізма­ми;
   мож­ливість зміни ча­су ви­хо­ду мікро­ор­ганізмів і терміну дії пре­па­ра­ту;
   мож­ливість ви­ко­ри­с­тан­ня у вод­но­му се­ре­до­вищі (пла­ва­ючі й по­то­па­ючі гра­ну­ли);
   змен­шен­ня до­зи вне­се­но­го пре­па­ра­ту (не ги­нуть від зовнішніх фак­торів);
   ад­гезія поліса­ха­ридів до стінок ШКТ, за­хист від аг­ре­сив­них чин­ників (ви­ко­ри­с­тан­ня у тва­рин­ництві);
   ство­рен­ня ком­плекс­них пре­па­ратів (кілька мікро­ор­ганізмів в ок­ре­мих гра­ну­лах, без без­по­се­ред­нь­о­го кон­так­ту з різни­ми стро­ка­ми ви­хо­ду із гра­нул);
   ви­со­ка біологічна ак­тивність мікро­ор­ганізмів про­тя­гом усь­о­го стро­ку зберіган­ня (за­хист від дії влас­них ме­та­болітів, за­побіган­ня осідан­ню).

Banner
Banner

Читайте також

Інтерв'ю

Banner

ТОП новин за тиждень

Актуальні програми підтримки для аграріїв: державні та міжнародні ініціативи
22 жовтня 2024

Актуальні програми підтримки для аграріїв: державні та міжнародні ініціативи

У сучасних умовах аграрний сектор України стикається з безпрецедентними викликами, і підтримка з боку держави та міжнародних організацій стає важливим інструментом для продовження роботи.
Ціни на зерно в Україні на 17 лютого 2025 року: аналіз та зміни
17 лютого 2025

Ціни на зерно в Україні на 17 лютого 2025 року: аналіз та зміни

Станом на 17 лютого 2025 року середньозважені закупівельні ціни на зернові та олійні культури в Україні залишаються відносно стабільними.

Світові ціни на пшеницю падають, а в Україні вартість зерна тримають обмежені продажі
8 січня 2026

Світові ціни на пшеницю падають, а в Україні вартість зерна тримають обмежені продажі

Початок 2026 року приніс зниження котирувань на світових біржах. Протягом першого тижня року ціни на пшеницю просіли на 0,5-2%.

Огляд цін на зерно в Україні на 5 грудня 2025 року
5 грудня 2025

Огляд цін на зерно в Україні на 5 грудня 2025 року

Закупівельні ціни на основні зернові та олійні культури в Україні станом на 5 грудня 2025 року демонструють різноспрямовану динаміку.

ВПЛИВ АЗОТНИХ ДОБРИВ НА ВРОЖАЙНІСТЬ ТА ЯКІСТЬ ЗЕРНА ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ
19 травня 2025

ВПЛИВ АЗОТНИХ ДОБРИВ НА ВРОЖАЙНІСТЬ ТА ЯКІСТЬ ЗЕРНА ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ

Незважаючи на значну кількість досліджень з азотними добривами, питання щодо оптимальних доз, способів і строків їхнього внесення з урахуванням попередника є актуальними, що пов’язано зі зн

Banner

Наші партнери