Инновационные биопроизводства для повышения эффективности развития агропромышленного комплекса России

Беро, Иван Леонтьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Инновационные биопроизводства для повышения эффективности развития агропромышленного комплекса России
ВАК РФ 03.01.06, Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Автореферат диссертации по теме "Инновационные биопроизводства для повышения эффективности развития агропромышленного комплекса России"

БЕРО Иван Леонтьевич

Инновационные биопроизводства для повышения эффективности агропромышленного комплекса России

03.01.06 - биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

1 з фев т

Щелково-2013г.

005545169

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности» Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный консультант:

академик РАСХН, академик НААН Украины, доктор ветеринарных наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ,

Заслуженный деятель науки РФ Анатолий Яковлевич Самуйленко

Официальные оппоненты:

Малик Нина Ивановна - доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией качества и стандартизации пробиотических препаратов ФГБУ «Всероссийский государственный Центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов» (ФГБУ «ВГНКИ»)

Тихонов Игорь Владимирович - доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина, заведующий кафедрой Биотехнология; Балышев Владимир Михайлович - доктор ветеринарных наук, профессор, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной вирусологии и микробиологии», заведующий лабораторией музейных штаммов

Ведущая организация:

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии им. Я.Р.Коваленко»

Защита состоится ■г/г?, 2014г. на заседании диссертационного совета Д 006.069.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности РАСХН по адресу: 141142, Московская область, Щелковский р-н, пос.Биокомбината, д. 17, ГНУ ВНИТИБП.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ «Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности» Россельхозакадемии.

Автореферат разослан « ¿V- г и размещен на сайте ВНИТИБП

Россельхозакадемии www.vnitibp.ru и на официальном сайте ВАК http://www.vak.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук

Ю.Д.Фролов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1. Актуальность проблемы. В наступившем столетии ключевую роль в развитии научно-технического прогресса играет биотехнология. Биотехнология -это управляемое получение полезных для народного хозяйства продуктов с помощью биологических агентов: бактерий, вирусов, клеток животных и растений, а также с помощью внеклеточных веществ и компонентов клеток, улучшение кормов для животноводства, способствующее увеличению выхода продукции (Работнова И.А. 1957, 1974, 1976; Печуркина Н.С. 1978; Помозговая И.Н. 1979; Дьяконов Л.П. 1998; Сергеев В.А. 1983; Бекер М.Е. 1978; Кофаров В.В. 1979; Басникьян И.А. 1992; Бирюков В.В. 1985; Рубан Е.А. 1995, 2000, 2008; Самуйленко А.Я. 2000, 2008; Калунянц К.А. и др. 1987).

Доля Российской Федерации (РФ) в мировом объеме производства биотехнологической продукции (160 млрд. долларов в 2010 году) в настоящее время составляет менее 1%. Объем отечественного производства биотехнологической продукции для животноводства составляет 2,6 млрд. рублей. В основном это: 63% - производство белка кормового микробиологического, 20% - производство аминокислот; 13% - кормовые добавки. Доли других сегментов рынка биотехнологических препаратов для сельского хозяйства существенно ниже. В целом по всему спектру биотехнологической продукции в России существует более чем 80%-ная зависимость от импорта биопрепаратов для сельского хозяйства.

В «Концепции развития аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса РФ на период до 2025 года» отмечено, что темпы роста агропромышленного производства являются недостаточными для его ускоренного развития.

Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы, принятой в 2007 году, были определены основные направления и условия достижения прогнозируемых показателей сельскохозяйственного производства. Важным условием увеличения производства продуктов животноводства и повышения уровня земледелия является освоение новых промышленных инновационных технологий изготовления биологических препаратов, спрос на которые постоянно повышается. При этом следует иметь в виду, что получение продукта биотехнологическим путем является единственной экологической альтернативой. Такие выдающиеся отечественные ученые как Ю.А.Овчинников, К.Г.Скрябин,

М.П. Кирпичников, А.Я.Самуйленко, И.А.Тихонович, Р.Ф.Попов, Р.Ф.Василов, А.А.Завалин, Р.В.Петров, С.Г.Колесов и многие другие внесли неоценимый вклад в развитие российской биотехнологии.

Отечественная аграрная наука располагает разработками в этих направлениях, как на уровне НИОКР, так и пилотных технологий, однако для их внедрения требуется более тесная координация научных разработок в области промышленной биотехнологии, модернизация предприятий по выпуску биологической продукции и создание региональных биологических предприятий для приближения производства к ее потребителям.

Особое внимание при разработке биотехнологий необходимо уделять процессам крупномасштабного культивирования вирусов и бактерий в биореакторах различных конструкций, специализированных для культивирования клеток животных на микроносителях и в суспензии, для периодического и непрерывного культивирования микроорганизмов, а также иммобилизованных клеток и клеточных линий в суспензии (Рубан Е.А., Раевский A.A., Соловьев Б.В., 1985-2000; Тихонов И.В. с соавт., 2008).

Большое значение имеет разработка технологии продуктов на основе сырья природного происхождения - отходов пищевой и сельскохозяйственной промышленности, которые не уступают по качеству препаратам-аналогам ведущих зарубежных фирм и могут применяться как самостоятельные препараты (например, лечебно-профилактические и кормовые добавки), так и в качестве материалов, используемых в биотехнологических процессах в качестве основы питательных и защитных сред, ферментных комплексов и т.д. (Албулов А.И., Фролова М.А., 2012; Римарева JI.B., 2008; Воробьева Г.И. с соавт., 2005).

В настоящее время в РФ потребность промышленности в ферментных препаратах удовлетворяется за счет импорта (более чем на 90%).

Перспективными являются разработки биотехнологии, исключающие вредное воздействие на природную среду сточными водами и их осадками, что достигается использованием высокоэффективной технологии аэробной очистки сточных вод, основу которой составляет комплексное использование продленной аэрации смеси сточной воды и активного ила в оптимальных режимах роста биомассы (Самуйленко А.Я., Денисов А. А., 1992-2012).

продукции, изложенными в Федеральных Законах и национальных стандартах РФ (№61-ФЗ «Об обращении лекарственных средств» от 12.04.2010г.; №184-ФЗ «О техническом регулировании» от 15.12.2012; ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля лекарственных средств» и др.); обязательным внедрением на предприятиях биологической промышленности Правил GMP (Good Manufacturing Practice), а также в связи с вступлением Российской Федерации в ВТО.

Степень разработанности проблемы

На современном этапе текущее состояние биотехнологии в РФ характеризуется следующими моментами: отставанием объемов производства от уровня и темпов роста в странах - технологических лидерах данной области; возрастающим спросом на биотехнологическую продукцию со стороны потребителей внутри страны; высокой импортозависимостью по важнейшим традиционным биотехнологическим продуктам - лекарственным препаратам и кормовым добавкам; отсутствием на российском рынке собственной инновационной биотехнологической продукции.

Использование отечественных разработок биотехнологии позволит перевести производство широкого спектра биопрепаратов сельскохозяйственного назначения на современный инновационный уровень, унифицировать технологии на модульной основе с использованием современного оборудования и средств механизации, максимально приблизить их производство к потребителю.

1.2. Цель и задачи исследований. Цель исследований - научно обосновать пути реализации и внедрения инновационных отечественных промышленных биопроизводств для нужд ветеринарии, животноводства и земледелия, как основы повышения эффективности аграрно-промышленного комплекса Российской Федерации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: оценить емкость рынка биотехнологических препаратов для сельскохозяйственных отраслей АПК (животноводство и растениеводство) и дать прогноз предполагаемого объема их потребления;

- обосновать возможность использования унифицированной современной технологической блочно-модульной линии производства биопродукции для нужд АПК РФ;

- усовершенствовать промышленные технологии экологически безопасного производства биологических препаратов разных групп для ветеринарии;

- разработать биоиндустриальные схемы очистки жидких и переработки твердых отходов производства с учетом специфики регионов страны;

- разработать исходные данные для проекта типовой структуры биозавода модульного типа с гибкими универсальными технологическими линиями по производству биопродукции;

- экономически обосновать интегрированные возможности использования продукции региональной биопромышленности для повышения эффективности АПК РФ;

- разработать Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах

РФ;

- разработать «Концепцию научного обеспечения создания и развития региональных биологических предприятий по производству препаратов для защиты животных, растений и средств, повышающих эффективность функционирования агропромышленного комплекса Российской Федерации».

1.3. Научная новизна. Впервые в РФ проведен анализ функционирующих производств биопродукции для нужд АПК (биологическое сырье, препараты для ветеринарии и животноводства, оздоровления почвы, защиты растений), оценена емкость рынка и дан прогноз предполагаемого объема потребления вышеуказанной продукции.

Для оснащения биологических предприятий страны, производящих различные биологические средства для ветеринарии и животноводства, оздоровления почв и защиты растений, обеспечивающие экологическую и продовольственную безопасность, предложены гибкие блочно-модульные линии. Разработаны исходные данные для проекта типовой структуры биозавода на модульной основе.

С использованием пилотной технологической блочно-модульной линии опытного производства ВНИТИБП усовершенствованы технологии:

- производства биопрепаратов для животных: Патент РФ «Вакцина антирабическая сухая для крупного и мелкого рогатого скота» № 2402348 приор, от 13.05.2009г. (в соавторстве) и Патент РФ «Способ получения вакцины против аэромоноза рыб» № 2431664 приор, от 07.06.10г. (в соавторстве);

- переработки биосырья: Патент РФ «Способ получения биологически активной пищевой добавки из перепелиных яиц и биологически активная пищевая добавка из перепелиных яиц» № 2406412 приор, от 19.02.09г. (в соавторстве), Патент РФ «Способ получения трипсина» № 2403285 приор, от 04.06.09г. и

Патент РФ «Способ иммобилизации фермента» №2497936 приор, от 17.06.10г. (в соавторстве).

Определены и научно обоснованы интегрированные количественные показатели необходимых мощностей биопроизводств по регионам для страны в целом и дана оценка прогнозируемой экономической эффективности биопромышленностн для нужд АПК РФ.

Разработаны:

- Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ;

- Бизнес-план биозавода (базовая финансовая модель);

- «Концепция научного обеспечения создания и развития региональных биологических предприятий по производству препаратов для защиты животных, растений и средств, повышающих эффективность функционирования агропромышленного комплекса Российской Федерации».

1.4. Практическая значимость. Разработаны и внедрены на опытном производстве ВНИТИБП и ЗАО «Биопрогресс» промышленные технологии, нормативная и технологическая документация производства следующих биологических препаратов:

- Вакцина инактивированная против аэромоноза рыб (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП,декабрь 2010г.);

- Вакцина антирабическая сухая для крупного и мелкого рогатого скота (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 11.06. 2012г.);

- Трипсин сухой для вирусологических целей (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 11.05. 2012г.);

Биологически активная пищевая добавка из перепелиных яиц (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 10.04 2012г.).

Результаты проведенных исследований использованы на Армавирской и Ставропольской биофабриках. Щелковском биокомбинате при перепроектировании технологических линий по производству различных ветеринарных препаратов.

Проведен анализ потребности в биологических препаратах сельскохозяйственных отраслей АПК (животноводство и растениеводство), определены количественные показатели необходимых мощностей биозаводов по регионам (на примере Воронежской области и республики Марий Эл) и по стране в целом.

Получены исходные данные для проекта типовой структуры биозавода модульного типа с гибкими универсальными технологическими линиями.

Разработан Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ.

Результаты работы использованы для обоснования разработанной во ВНИТИБП и одобренной Президиумом Россельхозакадемии (протокол №4 от 21.04.2011) «Концепции научного обеспечения создания и развития региональных биологических предприятий по производству препаратов для защиты животных, растений и средств, повышающих эффективность функционирования агропромышленного комплекса Российской Федерации».

1.5. Основные положения диссертационной работы, которые выносятся на защиту:

анализ емкости рынка биотехнологических препаратов для сельскохозяйственных отраслей АПК (животноводство и растениеводство) и прогноз предполагаемого объема их потребления;

- обоснование возможности использования унифицированной современной технологической блочно-модульной линии производства биопродукции для нужд АПК РФ;

- усовершенствованные промышленные технологии экологически безопасного производства биологических препаратов разных групп для ветеринарии;

- биоиндустриальные схемы очистки жидких и переработки твердых отходов производства с учетом специфики регионов страны;

- исходные данные для проекта типовой структуры биозавода модульного типа с гибкими универсальными технологическими линиями по производству биопродукции;

- экономическое обоснование интегрированных возможностей использования продукции региональной биопромышленности для повышения эффективности АПК РФ;

- Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ;

1.6. Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на Ученом Совете ВНИТИБП (2009-2012 гг.); Международных научно-практических конференциях «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов» (2009 и 2012 гг.); на расширенном президиуме РАСХН по

биотехнологии (2010 г.); на заседаниях отделения ветеринарной медицины РАСХН (2010 - 2011 гг.); на Президиуме РАСХН (2010 г.).

Научная разработка вакцины против аэромоноза рыб награждена серебряной медалью выставки «Золотая осень - 2012».

1.7. Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 17 статьях в изданиях по перечню, рекомендованному ВАК Минобрнауки РФ для публикации материалов докторских диссертаций. По результатам исследований получено 5 патентов и опубликовано 6 монографий (в соавторстве). Общее количество опубликованных научных работ по теме диссертации - 47.

1.8. Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена в 8 главах на 300 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 40 таблиц и 3 приложения. Библиография включает 310 литературных источников.

1.9. Личный вклад автора заключается в формулировании проблемы, постановке цели и задач исследований, методологическом обосновании путей решения поставленных задач, непосредственном планировании экспериментов и выполнении исследований, обобщении и интерпретации результатов, разработке нормативной документации.

1.10. Автор выражает признательность академику РАСХН А.Я. Самуйленко за научно-методическую помощь в организации и проведении исследований.

Искреннюю благодарность за руководство НИР и ОКР, а также за практическую и консультативную помощь в выполнении некоторых разделов диссертации автор приносит A.A. Раевскому, Т.А. Ломакиной, А.И. Албулову, М.А. Фроловой, Е.Э. Школышкову, Л.Б. Соловьеву, И.Н. Матвеевой, B.C. Иванову, Н.М. Пуховой, Н.Д. Скичко, В.В Калашникову, И.А. Тихоновичу.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена в 2000 - 2012 гг. во ВНИТИБП Россельхозакадемии согласно НИР и ОКР в соответствии с отраслевыми научными программами в рамках Российской научно-технической программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ. Экспериментальные исследования осуществляли в лабораториях и отделах института.

В работе использовали приемы системного, логического, статистического и экономического анализа. В качестве инструментов исследования использовали методы сравнения, ранжирования, структуризации целей, а также моделирования и экспертных оценок (Баканов М.И., Шеремет А.Д., 2005, 2008; Кузьмин В.П., 1990; Татарова Г.Т., 1993).

В качестве информационных источников использованы статистические данные Росстата РФ, материалы Минсельхоза России, а также отчеты по результатам исследований научных учреждений Отделения экономики и земельных отношений Россельхозакадемии.

В процессе исследования автором были изучены и критически проанализированы статистические издания, монографии, методические материалы научных конференций, семинаров, средств массовой информации и сети Интернет.

Для расчета экономического эффекта и экономической эффективности применяли методики, описанные в монографии И. В. Тихонова (2005 г.), и работах М. Г. Таршиса и Т. А. Ломакиной (1991 г.).

Емкость рынка рассчитывали по формуле:

yt = P*N,

где У - товарная ёмкость рынка в дозах, Р - объем расходования препарата на одного животного, N - количество животных, t: - товарный рынок, в данном случае биопрепараты и химфармпрепараты.

Общая формула расчёта денежной ёмкости рынка вне зависимости от группы препаратов рассчитывается по формуле:

ym = (p*N)*m,

где у - денежная ёмкость рынка; Р - объем расходования препаратов на одного животного; N - количество животных; m - покупная (розничная) цена за упаковку.

В работе использовали современное технологическое и аналитическое оборудование; классические и оригинальные вирусологические,

микробиологические, биохимические методы исследований, раскрытые далее по тексту.

Статистическая обработка данных проведена с помощью стандартного пакета программ Microsoft Office Excel 2007. В экспериментальных исследованиях представлены средние результаты с вероятностью 95%.

Рис. 1. Методологическая схема достижения цели диссертационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Анализ динамики изменения поголовья сельскохозяйственных животных, оценка емкости рынка и прогноз предполагаемой потребности животноводства в биотехнологнческих препаратах.

На территории России находится 10% пашни всего мира и около 50% черноземных земель. До сих пор страна импортирует сельскохозяйственную продукцию. На развитие сельскохозяйственной отрасли оказывают влияние такие факторы, как: дефицит квалифицированных кадров, отсталость материально-технической базы, отсутствие развитой инфраструктуры в сельском хозяйстве. Осложняют обстановку неблагоприятные климатические условия. Минсельхоз РФ прогнозировал на 2012 год стагнацию производства продукции при снижении производства в растениеводстве на 3,3% и росте производства в животноводстве на 3%. Однако сейчас сельское хозяйство растет темпами 4%, то есть в два раза быстрее, чем но прогнозу.

Чтобы оценить спрос и прогнозировать потребление биопрепаратов, необходимо было оценить состояние сельскохозяйственных отраслей АПК -основных потребителей продукции. Для этих целей были выбраны животноводство и растенневодство.

3.1.1 Животноводство. Динамика потребления ветеринарных препаратов напрямую связана с динамикой развития животноводства. На животноводство приходится 40% от общего объема мирового сельскохозяйственного производства. В России эта отрасль имеет положительную динамику, благодаря ряду целевых программ, направленных на ее развитие. На поддержку животноводства только в 2009 году было выделено из федерального бюджета 57,8 млрд. рублей, из них 3 млрд. 982 млн. рублей направлено на развитие мясного скотоводства.

Мясомолочное и мясошерстное скотоводство. По данным Росстата на 01.03.2012г. численность поголовья крупного рогатого скота в сельхозорганнзациях РФ (не учитывая поголовье в личных хозяйствах) составила 9207,7 тыс. голов. Ежемесячные (январь-февраль) темпы роста поголовья крупного рогатого скота составляют 0,5 - 0,6%. На 01.01.2013г. поголовье крупного рогатого скота в хозяйствах всех категорий по оценке составило 20,1 млн голов или 99,9% к соответствующему периоду 2012 года, в том числе: коров -9,0 млн. голов или 100,5%. Крупнейшими по численности коров являются Приволжский, Сибирский и Южный федеральные округа. Крупнейшими по

численности коров являются Приволжский, Сибирский и Южный федеральные округа (www.rncx.ru).

В РФ, по данным РБК, несмотря на кризисную ситуацию в экономике 20082009 гг., поголовье овец и коз медленно росло. На выходе из кризиса поголовье овец и коз в 2009 году в России увеличилось на 1% и достигло уровня 22 млн. голов. Аномально жаркая погода отрицательно повлияла на численность поголовья овец и коз, которое по итогам 2010 года сократилось на 1,0% и составило около 21,8 млн. голов. В 2012 поголовье составило 27,4 млн. гол., на 1 января 2013 - 24,4 млн. гол.

Свиноводство. По данным экспертов ИАА "ИМИТ" поголовье свиней на 01.03.2012г. в сельхозорганизациях РФ составило 11711,9 тыс. голов, что на 7,7% больше показателей прошлого года на ту же дату, ежемесячные темпы роста поголовья (1,8%) существенно выше прошлогодних (0.8%) и средних за 5 лет (1,0%). Согласно целевой программе Министерства сельского хозяйства к 2020 году производство свинины планируется довести до 6 млн. тонн. В общем объеме производства свинины в России в январе-сентябре 2011 года, доля сельхозорганизаций составила 61,7%, доля хозяйств населения - 35,6%, доля крестьянско-фермерских хозяйств - 2,7%.

Эпизоотическая ситуация в 2011 году серьезно сказалась на поголовье свиней - по данным Россельхознадзора прямые потери российского свиноводства от распространения вируса африканской чумы свиней (АЧС) составили около 700 млн руб. (до 200 тыс. голов). На 01.01.2013 г. зарегистрировано 18,6 млн голов свиней или 107,7% к уровню соответствующему периоду 2012 года.

Птицеводство. В 2011 году сложилась следующая структура производства мяса птицы: 89% - бройлеры, 6% - технологическая выбраковка яичных кур и 5% -индейки, гуси, утки. В России доля мяса птицы в объеме произведенных мясных ресурсов составила 42%. Поголовье птицы на 01.03.2012 г. в сельхозпредприятиях России было 385796,3 тыс. голов, что на 10,3% больше, чем в прошлом году. Ежемесячные темпы роста поголовья составили 1,6%, в то время как в 2011году они были минусовыми (-0.1%). Средние ежемесячные темпы роста поголовья птиц за последние 5 лет составляли 0,6% (Росстат WWW: Ежегодное Аграрное Обозрение). На 1 января 2013 г - птицепоголовье в сельхозпредприятиях - 390, 8 млн. голов или 105,9% (marketing.rbe.ru ).

Таким образом, анализ структуры животноводства и развития отрасли свидетельствует о положительных тенденциях роста поголовья сельскохозяйственных животных (мясомолочное и мясошерстное скотоводство,

свиноводство и птицеводство), что позволило провести оценку спроса и составить прогноз потребности в биотехнологических препаратах для животноводства.

3.1.2. Производство лекарственных средств (ЛС) для ветеринарии.

Развитие животноводства в России напрямую зависит от успешной реализации целого комплекса мероприятий, обеспечивающих эпизоотическое благополучие хозяйства, куда входят ветеринарно-санптарные мероприятия; соблюдение технологии выращивания; использование пробиотиков, фитопрепаратов, а также препаратов, поддерживающих иммунную систему в качестве общеукрепляющих, повышающих резистентность и стрессоустойчивость.

Агробиологическая промышленность сегодня представлена федеральными государственными унитарными предприятиями (биокомбинаты, биофабрики) и федеральными государственными учреждениями (научно-исследовательские и контролирующие институты), входящими в Ассоциацию "Ветбиопром", а также другими производителями ветеринарной иммунобиологической продукции, которые имеют различную форму собственности (всего около 20 предприятий). Ветеринарная практика успешно использует отечественные биопрепараты и с помощью их достигла ликвидации многих инфекционных болезней животных. В настоящее время в России выпускается свыше 250 наименований иммунобиологических препаратов общим объемом порядка 20 млрд. доз, из них диагностикумов - 83, в том числе в виде наборов и тест-систем - 45. Подразделение препаратов по видам животных: для крупного рогатого скота - 23; мелкого рогатого скота - 8; свиней — 35; птиц - 49; лошадей — 3; пушных зверей и домашних животных - 23; для других видов сельскохозяйственных животных - 31 (Мельник Н.В., 2012).

Нами проведен анализ динамики производства биопрепаратов для ветеринарии. К настоящему времени из 27 государственных предприятий агробиологической промышленности СССР сохранилось лишь 8, в том числе 3 учреждения. Емкость рынка России ветеринарных препаратов (включая химфармпрепараты) оценивается в 170 млн. евро в год. Объем продаж ветеринарных препаратов в мире превышает 25 млрд. долларов, а темпы роста мирового рынка ветеринарных препаратов составляют около 5 - 6,5% в год.

Проводенный нами мониторинг рынка биопрепаратов в РФ свидетельствуют о том, что потребность внутреннего рынка вплоть до 2005 г. в основном удовлетворялась отечественными производителями. Однако в период с 2001 по 2011 г импорт вакцин в РФ увеличился более чем в 80 раз, что привело к

снижению доли российских вакцин на внутреннем рынке с 90% (2001 г.) до 30 -50% в 2010 г., наибольшая доля импорта (около 60%) приходится на вакцины для птиц (март 2012. сайт \у\у\у.сельхозторги.рф).

На протяжении последних шести лет отмечен рост экспорта ветеринарных вакцин (до 87%) из России в зарубежные страны. По итогам 1 полугодия 2011 г. объем экспорта составил 5,85 млн. долларов, что на 25% больше в сравнении с аналогичным периодом прошлого года. Половина всего экспорта ветеринарных вакцин в 1 полугодии 2011 г. приходится на 3 страны: Узбекистан, Венгрию и Армению. Лидирует Узбекистан с долей в общем объеме экспорта 19%. Еще 16% и 14% приходится на Венгрию и Армению соответственно.

Таким образом, спрос на ветеринарные вакцины достаточно высок.

На сегодняшний день эпизоотическая обстановка в РФ характеризуется как чрезвычайно сложная и опасная, так как в условиях самых широких контактов со странами ближнего и дальнего зарубежья, большой протяженности сухопутных границ возросла опасность заноса практически всех инфекций, в т. ч. особо опасных, и риск возникновения катастрофических ситуаций.

Увеличивается импорт химфармпрепаратов (ХФП), их рыночная стоимость оценивается в сумме 4,0-4,5 млрд. долл. США- это более 75% размера рынка РФ.

Количество ввозимых химфармпрепаратов (по обобщённому названию) насчитывает в 2012 году свыше 400 наименований, по сравнению с 120 наименованиями в 2007 году. Рынок России уже перенасыщен зарубежными товарами и снижение пошлин не сильно повлияет на динамику импорта, т.е. импорт химфармпрепаратов для животных в 2013-2014 годах останется примерно на том же уровне (110-115 млн. долл. США) или чуть вырастет.

Вступление в ВТО может сыграть положительную роль для российских производителей в том случае, если они: переоснастят своё производство (закупка импортного оборудования с целью перехода на крупномасштабное производство и снижения себестоимости); найдут за рубежом более выгодных поставщиков компонентов для производства химфармпрепаратов; будут более агрессивно работать на рынке (Г.Ф. Булгаевский, сайт www.tsenovik.ru): перейдут к работе в соответствии с современными требованиями к обеспечению качества (вМР).

Результаты анализа показывают, что производство биологических препаратов адекватно реагирует на динамику поголовья сельскохозяйственных животных -пик роста приходится на 2008 год (см. рис. 2) и связан с реализацией государственного заказа на выпуск препаратов против гриппа птиц, а также, что отечественные биопредприятия имеют свободные мощности, позволяющие

быстро увеличивать объемы производства препаратов, требуемых в связи с изменяющейся эпизоотической ситуацией. Однако доля импорта продолжает расти.

2609,223

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

годы

2012 2013 2014

Рис.2. Динамика производства биопрепаратов для ветеринарии.

В настоящее время наряду с производством традиционных биопрепаратов (вакцин, сывороток и диагностикумов) получило интенсивное развитие такое направление экобиотехнологии, как разработка и использование в ветеринарии пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков. Это дает возможность решить проблему профилактики и терапии дисбактериозов, повысить эффективность вакцинопрофилактики инфекционных болезней за счет предотвращения/снижения риска развития вторичных иммунодефицитов, иммунодепрессивного действия ряда вакцинных штаммов на организм животных и птицы.

Во многих институтах, в том числе Россельхозакадемии, разработаны около 70 наименований пробиотических препаратов, повышающих общий физиологический статус организма животных и их продуктивность. В частности, во ВНИТИБП, ВИЖ и ВНИТИП разработан симбиотический препарат «Пролизэр» - продуцент лизина. Испытания препарата показали, что он полностью может заменить импортный кристаллический лизин в кормах и увеличивает привесы живой массы птицы.

Нами рассчитан необходимый объем производства препаратов для животных (на поголовье - 440,3 млн. голов), который составляет 50 х 1019 микробных клеток/год. Так, потребность только в пробиотиках может составлять до 500 тыс. тонн в год, в том числе для птицы - 10 тыс. тонн, для свиноводства - 60 тыс. тонн, для крупного рогатого скота - 360 тыс. тонн препаратов. Однако из-за отсутствия современной технологической и производственной базы в России выпускается не более 20 препаратов.

В животноводстве применяются разнообразные кормовые добавки и биологически активные вещества. Однако много новых высокоэффективных комплексных препаратов биологического происхождения еще не приняты к производству. В частности, ограничен выпуск (100 т/сутки) кормового белка на основе биоконверсии зернового сырья и переработки отходов животноводческих хозяйств.

Суммарный импорт биотехнологической продукции для сельского хозяйства (в части животноводства) на сегодняшний день составляет 1,5 млрд. рублей, общий объем рынка биотехнологической продукции для животноводства РФ составляет более 4,1 млрд. рублей, тогда как доля российской биоиндустрии на национальном рынке - менее 65%, что позволяет характеризовать отрасль животноводства как принципиально зависимую от импорта биологической продукции.

Таким образом, анализ показал, что на сегодняшний день в России недостаточно производится биотехнологических препаратов для животноводства.

С развитием биологической и фармацевтической промышленности становится более качественным и разнообразным рынок лекарственных средств (JIC) для ветеринарии. Кардинальное изменение экономических отношений в связи с вступлением России в ВТО, значительные изменения законодательства в сфере обращения JIC, в том числе и для животных, обусловливает необходимость адаптации биопроизводства к рыночным условиям, в которых возрастает актуальность проблемы безопасности и качества биологической продукции. Сегодня некоторые отечественные биопрепараты успешно конкурируют с зарубежными аналогами. Разработка и внедрение систем менеджмента качества становится одним из главных условий успешного развития отечественных предприятий агробиологической промышленности.

Следовательно, чтобы отечественная биологическая промышленность стала конкурентоспособной, она должна значительно повысить оперативность и гибкость производства биопрепаратов, быстро расширять и изменять их ассортимент, осваивать высокоэффективные и принципиально новые технологические процессы, внедрить системы менеджмента качества в соответствии с требованиями международных и национальных стандартов ИСО 9000 и GMP (ГОСТ Р 9001-2008 и ГОСТ Р 52249-2009).

3.2. Анализ состояния пахотных земель России, оценка спроса и прогноз предполагаемой потребности в биопрепаратах для растениеводства.

3.2.1. Пахотные земли. В целом в России наблюдается снижение площадей сельскохозяйственных культур (см. табл.1). По отдельным культурам

наблюдается снижение урожайности, которое усилилось в 2010 году из-за неблагоприятных погодных условий. Основным фактором, определившим динамику развития отрасли, стала аномальная засуха в 43 регионах страны, от нее пострадали 25 тыс. хозяйств. Посевы погибли более чем на 13,3 млн. га, что составляет 30% всех зерновых культур в стране, а подтвержденный прямой ущерб превысил 41,7 млрд. рублей.

Таблица 1

Посевные площади и урожайность сельскохозяйственных культур

Вся посевная площадь, тыс.га 1990г. 1995г. 2000г. 2005г. 2009г. 2010г.

Урожайность (ц/га)

Зерновые культуры 63068 54705 45585 43593 47553 43607

19,5 13,1 15,6 18,5 22,7 18,2

Технические культуры 6111 6476 6458 7615 8962 10935

в т.ч. сахарная свекла 1460 1085 805 799 819 1160

240 188 188 282 323 241

подсолнечник 2739 4127 4643 5568 6196 7171

13,7 10,6 9,0 11,9 11,5 9,6

Картофель и овощебахчевые культуры 3966 4303 3728 3019 3002 3015

в т.ч. картофель 3124 3409 2834 2277 2193 2208

104 118 105 121 143 108

618 758 744 641 653 659

овощи 167 148 146 175 199 188

Кормовые культуры 44560 37056 28899 21610 18288 17278

В России развитие сельского хозяйства является одним из приоритетных направлений. Согласно Государственной программе развития АПК для поддержки растениеводства в 2010 г. из федерального бюджета выделено 28 млрд. руб. (в 2009 г. - 34 млрд. руб.). Дальнейшее развитие АПК России возможно только при переходе на инновационный путь развития. Назрела необходимость наращивать технологическую модернизацию производства, а также развивать инфраструктуру отрасли.

К неизбежному снижению плодородия почв приводит их интенсивная эксплуатация, сопровождаемая постоянным истощением. По расчетам ежегодно с урожаем зерновых выносится из разных почв от 50 до 90 кг азота на каждые 10 центнеров зерна, происходит разрушение гумусового комплекса. Для повышения плодородия почв широкое применение находят азотфиксирующие бактериальные

препараты на основе микроорганизмов, среди которых есть симбиотические и свободноживущие виды. Наибольшее значение для повышения урожая сельскохозяйственных культур имеют клубеньковые азотфиксирующие бактерии, которые лежат, например, в основе наиболее распространенного биопрепарата "Ризоторфин" и характеризуются строгой видовой специфичностью.

3.2.2. Микробиологические препараты для оздоровления почв и защиты растений. В России в связи с выводом продовольственного потенциала страны на мировой рынок высококачественной конкурентоспособной продукции возрастает интерес к проблемам микробиологии в сельском хозяйстве. Исходя из этого, сформулированы приоритетные практические задачи по сокращению объемов применения азотных и фосфорных удобрений при выращивании растений, замене пестицидов на микробиологические препараты, что необходимо для обеспечения безопасности производимой продукции, так как за прошедшие годы почва очистилась от накопившихся остатков пестицидов и нитратов. Поэтому сейчас целесообразно предложить сельхозпроизводителям перспективные агротехнологии с разумным применением необходимых доз минеральных удобрений и пестицидов, а там где это можно, заменить их использование внесением органических, биоорганических удобрений, применением биологических препаратов и средств защиты растений.

Во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии разработана технология производства целого ряда биопрепаратов на основе микроорганизмов для повышения урожайности растений, защиты их от вредителей и болезней, восстановления плодородия почв. В настоящее время производство этих препаратов в основном организовано на опытной базе института в небольших объемах.

Микробиологические препараты (МБП), такие как Ризоторфин, Агрофил и др., представляют собой живые клетки - микроорганизмы, а также продукты их метаболизма, которые находятся в культуральной жидкости или адсорбированы на нейтральном носителе. Для препаратов характерна высокая концентрация полезных форм микроорганизмов (в 1 миллилитре или грамме препарата - до 1-5 млрд. клеток бактерий). За счет этого препараты могут успешно конкурировать с аборигенной микрофлорой и захватывать экологические ниши, предоставляемые им растением (Тихонович И.А., Кожемяков А.П., Чеботарь В.К., 2005). Общее количество истинных МБП вместе с поданными на регистрацию в 2009 г. на отечественном рынке около двух десятков.

Эффективность применения микробиологических препаратов заключается в повышении продуктивности с/х культур за счет регулирования нормального

функционирования почвенной и ризоеферной микрофлоры, режима питания растений и их защиты от болезней и вредителей.

Применение МБП способствует восстановлению нормальной структуры микробного ценоза пашни за счет снижения химической нагрузки на агроценоз сельхозяйственных угодий, частичного замещения агрохимикатов и возможности сокращения доз минеральных удобрений. Эффективность применения МБП высока: нижний предел рентабельности на 1 рубль вложений в закупку и обработку МБП оценивается в 3 рубля стоимости дополнительно полученной продукции с учетом изменения ее качественных показателей на зерновых, 6 рублей - на других культурах (Тихонович И.А., 2012).

Следует обратить внимание на то, что в последнее время качество представленных на рынке препаратов для земледелия сильно различается в зависимости от производителя. Эффективность препаратов зависит от ряда факторов:

- подбор и селекция штаммов микроорганизмов с определенными свойствами применительно к виду растения и почвенно-климатическим условиям региона;

- соответствие условий производства требованиям Правил GMP (обученный персонал, инфраструктура, технологическая дисциплина, контроль качества);

- соблюдение условий хранения, транспортирования и применения.

По нашим расчетам, для нужд растениеводства России (посевные площади - 76,4 млн. га) необходимо ежегодно производить 10 х Ю19 микробных клеток.

Таким образом, важным условием увеличения производства продуктов животноводства и повышения уровня земледелия является освоение новых промышленных инновационных технологий изготовления биологических препаратов, спрос на которые постоянно повышается. Получение продукта биотехнологическим путем является единственной технолог!псской альтернативой. Отечественная аграрная наука располагает разработками в этих направлениях, однако для их внедрения требуется тесная координация научных разработок модернизация предприятий по выпуску биологической продукции и создание региональных биологических предприятий для приближения производства к ее потребителям.

3.3. Разработка гибких блочно-модульных технологических линий для производства био продукции. В основе производства биотехнологических препаратов для ветеринарии, животноводства и растениеводства лежат общие законы промышленной микробиологии, что позволяет унифицировать их производство. Разработка и освоение современных биотехнологических методов, процессов и оборудования рассматриваются на современном этапе развития как

одно из стратегических направлений научно-технического прогресса и являются важной сферой международной конкуренции. Анализ технологических процессов изготовления биопрепаратов различной природы и направленности применения показал, что технологические схемы или элементы схем, включающие процессы репродукции биообъекта, очистки, концентрирования микроорганизмов и консервирования, фасовки и оформления готовой продукции могут быть типовыми. Наиболее рациональным является создание гибких блочно-модульных технологических линий с использованием современного

высокопроизводительного оборудования с размещением производства в чистых помещениях согласно Правилам ОМР. Эти позволяет осуществлять многопрофильные производства в условиях быстро и часто изменяющихся программ и объемов при сохранении качества биопрепаратов.

Для культивирования микроорганизмов предлагается использовать крупномасштабное культивирование в биореакторах различных конструкций, что позволяет значительно интенсифицировать процесс, повышая стандартность, активность МПБ, одновременно снижая затраты на производство.

Включение в технологические линии современного специализированного оборудования, систем механизации и автоматизации позволит осваивать новые процессы и промышленные биотехнологии.

Таким образом, производство большинства биопрепаратов разного назначения может осуществляться на многопрофильном предприятии по универсальным гибким технологиям с применением типового оборудования.

Во ВНИТИБП при непосредственном участии автора создана базовая технологическая схема для производства биологических препаратов (см. рис. 3), при использовании которой разработана гибкая технологическая линия на основе модульных конструкций. Это позволяет осуществлять быстрые структурные изменения в оборудовании линии при переходе на другие технологии для производства продукции нового назначения. Такая переналадка не требует значительных дополнительных затрат.

Определен перечень основного технологического оборудования (см. табл.2).

Рис.3. Унифицированная технологическая схема производства биопрепаратов.

Таблица 2

Перечень основного технологического оборудования для производства биопрепаратов

№ п/п Наименование

1 Ферментационное оборудование: лабораторный ферментер У= 10-30 л для подготовки посевного материала

2 Ферментер У= 100-1000 л

3 Промышленный аппарат с рубашкой и перемешиванием У=10-1000 л для приготовления и стерилизации питательных сред, сред высушивания, смешивания, приготовления растворов

4 Установка для получения воды, очищенной методом обратного осмоса 1м7час

5 Парогенератор

6 Центрифуга для отделения бакмассы

7 Сепаратов саморазгружающийся

8 Фильтрующие установки

9 Установки сублимационного и распылительного высушивания

10 Установки глубокого замораживания и другое холодильное оборудование

11 Фасовочная линия

12 Упаковочное и отикетировочнос оборудование

13 Компрессорное оборудование

14 Электрокабелн и электрооборудование

15 Арматура, трубы

Модульная технологическая линия позволяет осуществлять ряд основных операций: приготовление питательных сред, культивирование микроорганизмов клеток животных и вирусов, очистка, концентрирование, инактивация, эмульгирование, стабилизация, сушка и расфасовка. Общими для всех технологий являются стадии приготовления питательных сред, фильтрация, культивирование микроорганизмов и расфасовка полуфабрикатов. Ряд операций (центрифугирование, ультрафильтрация и инактивация биосуспензий) являются общими для производства вакцин и антигенов. Приготовление защитных сред и сублимационная сушка являются общими для получения сухих биопрепаратов.

Таким образом, основные узлы линий (блоки подготовки сырья, культивирования микроорганизмов, обработки биосуспензий, сушки, расфасовки препаратов и обеззараживания отходов производства) является типовыми и взаимозаменяемыми, что является предпосылкой создания легко переналаживаемых систем многостадийных производств.

Основной технологический процесс изготовления биопрепаратов - получение больших количеств вирусных или бактериальных суспензий, которое требует применения специализированного оборудования - биореакторов.

3.4. Совершенствование промышленных технологий производства препаратов разных групп для ветеринарии. Исследования по данному разделу проводили на основе выявления закономерностей биотехнологических процессов и создания оптимальных условий и режимных параметров на всех этапах изготовления биопрепарата, уделяя особое внимание основному процессу -крупномасштабному культивированию микроорганизмов в биологических реакторах. Для совершенствования технологии производства биопрепаратов была использована пилотная технологическая блочно-модульная линия опытного производства ВНИТИБП. Для очистки и концентрирования биологических жидкостей применяли мембранные способы разделения.

3.4.1. Производство вирусных вакцин. Работа осуществлялась на базе отдела противовирусных препаратов при консультативном участии д.б.н. B.C. Иванова. Для производства высокоиммуногенных стабильных при хранении вакцин для профилактики бешенства крупного и мелкого рогатого скота накопление вирусного материала осуществляли культивированием инфицированных вирусом бешенства штаммом Щелково-51 клеток ВНК-21 роллерным (см. рнс.4) и псевдосуспензионным (на микроносителях Цитодекс-2) способами. Сбор вируссодержащей культуралыюй жидкости проводили через 96 и 120 часов культир.ирования. Для высушивания использовали защитную среду на основе пептона, сахарозы и желатина, а также стимулятор иммунитета сапонин и депонирующий компонент гидрат окиси алюминия (ГОЛ). В результате была получена новая вакцина, содержащая 1,0 мг/мл сапонина и 10% от объема 6%-ного ГОА с адсорбированным на нем вирусом бешенства штамм Щелково-51.

Технологическая линия (см. рис.4) и блок-схема (см. рис. 5) приготовления противовирусных вакцин для ветеринарии включают этапы наработки вирусной суспензии, ее осветления, инактивации вирусов, концентрирования, очистки и выделения антигена, составления вакцины, изготовление готовой формы вакцины.

вирусная суспензия

|утат8,119я среда

1 2 3 4 5 б 7

Рис 4. Технологическая линия производства культуральных противовирусных вакцин роллерным методом

1- криобанк клеток; 2- роллер для расплодки клеток; 3- биореактор для расплодки клеток (20-50 л); 4 -биореактор для расплодки клеток на микроносителях (100 л); 5- биореактор для культивирования зараженных вирусом клеток (100-1000 л); 6- реактор для питательной среды (1000 л); 7- сборники для вируссодержащей жидкости.

В опытах на крупном рогатом скоте определяли иммуногенность новой вакцины. Телятам массой 230-260 кг вводили вакцину подкожно в область шеи в дозе 2,0 мл. До вакцинации, через 45 и 350 дней после нее у животных исследовали сыворотку крови в реакции нейтрализации против стандартного вируса бешенства штамм CVS относительно международного сывороточного стандарта. Вируснейтрализующую активность антирабических антител выражали в международных единицах (МЕ/мл).

Иммуногенность новой вакцины составила 3,4 МЕ/мл. В составе вакцины ГОЛ пролонгирует специфическое возбуждающее воздействие на иммунную систему организма крупного и мелкого рогатого скота, что приводит к более длительной циркуляции в крови животных антител с активностью близкой признанному ВОЗ лимиту надежности - 0,5 МЕ/мл.

Результаты экспериментальных исследований вошли в Патент РФ «Вакцина антирабическая сухая для крупного и мелкого рогатого скота» № 2402348.

ПР1 Подготовка вентиляционного воздуха и воды

ПР2 Подготовка помещений и оборудования

ПРЗ Подготовка персонала

ПР4 Подготовка технологической одежды

ПР5 Подготовка посуды * инструментов

ПРв Получение и хранени * вакцинного штамма вируса

Разгона культуры клеток • роллерных аппарата*

Культивирование клято к в биореакторе на микроносителях

Заражение кпето« ТПЗ | вирусом бешенства

_. Культивирование зараженных клеток

Сбор

ТП5 вирусеодержащего

материала

Составление серии вакцины

Высушивание вакцины

ТП7 Фасование вакцины КТ2

ТЛЗ Замораживание вакцины КТЗ

ВР1 Подготовка дезинфицирующих растворов для санитарной обработки

ВР2 Подготовка микроносителей

ВРЗ Разиорозка и разгонка клеток

ВР4 Приготовление посевной серии вируса

0Б01 Обезвреживание нетоксичных отходов

0Б02 Обезвреживание отходов, содержащих вакцинный вирус

ОБОЗ Обезвреживание отходов, содержащих вирус вирулентного контрольного штамма

I Контроль мкциньЗ

ТЛЮ Укулориванив вакцины

Упаковка,

ТЛИ траслортировка и

хранение вакцины

Рис. 5. Технологическая блок-схема производства культуральных противовирусных вакцин (на модели вакцины против бешенства).

3.4.2. Производство бактерийных вакцин. На базе отдела

противобактерийных препаратов при консультативном участии к.в.н. Е.Э. Школьникова разработан новый способ выращивания бактерий в биореакторах в управляемом режиме на питательной среде на основе перевара Хоттингера. Для разработки промышленной технологии изготовления вакцины для профилактики геморрагической септицимии (аэромоноза) рыб культивировали вакцинный

штамм Aeromonas sobria с применением периодического процесса культивирования и жидкой питательной среды. В процессе культивирования учитывали параметры развития культуры: удельная скорость роста, время генерации, лог-фаза, максимума биомассы и количества жизнеспособных клеток, а также время культивирования, дающие максимальное количество полноценных в антигенном и иммуногенном отношении клеток. Применяемое оборудование позволило контролировать и регулировать до 7 параметров культивирования. Культивирование аэромонад проводили в жидкой питательной среде в ферментере, в течение 4-6 часов, при температуре 26+1 °С. Сразу после засева бактерий окислительно-восстановительный потенциал культуралыюй жидкости снижали до (-40Н-100) мВ, после чего до окончания процесса культивирования рСЬ в культуралыюй жидкости поддерживали на уровне 20-30% от насыщения кислородом воздуха. рН культуралыюй жидкости регулировали на уровне 7,1-7,3. Подачу глюкозы в ферментер осуществляли дробно до концентрации 0,250,35%. В случае лимитирования роста аэромонад глюкозой, характеризующемся резким повышением р02 при неизменных расходе воздуха и оборотах мешалки, прекращали снижение рН культуралыюй жидкости. Параметры культивирования позволяли за короткое время культивирования (4-6 часов) получать наибольшее количество жизнеспособных (полноценных в антигенном отношении) клеток - 19-25 млрд/см3. Титр агглютинирующих антител к антигену Aeromonas sobria в сыворотке крови вакцинированных рыб составляет 1:1024.

Разработанный режим культивирования является экономически более целесообразным (см. табл.3), он позволяет: увеличить выход микробных клеток с 1 л питательной среды более чем в 5 раз; сократить время культивирования более чем в 3,5 раза; исключить в технологии получения бакмассы стадии - застывание агара и смыв микробных клеток с агара; упростить исполнение и снизить трудоемкость (1 ферментер емкостью 100 л заменяет 1467 стеклянных матрасов емкостью 1 л).

Вакцина, приготовленная по предлагаемому режиму, безвредна и обладает высокой иммуногенной активностью.

Полученные результаты экспериментальных исследований положены в основу патента РФ «Способ получения вакцины против аэромоноза рыб» № 2431664.

Таблица 3

Усовершенствование технологии производства бактерийных препаратов

Вакцины Традиционная технология Усовершенствованная технология Эффективность

Вакцина инакгнвирован ная против геморрагическ ой септицемии (аэромоноза) рыб Культивирование на плотной питательной среде Время культивирования 18-24 часа Количество бактерий 3 млрд/л Технология глубинного культивирования в биореакгоре Время культивирования 6-7 час. Количество бактерий 20 млрд/л Увеличение количества бактерий в 6-7 раз. Сокращение времени культивирования в 3 раза

3.4.3. Производство антигенов диагностических. В отделе иммунологии, при консультативном участии д.б.н. И.Н. Матвеевой на модели бактерий стафилококка Staphylococcus aureus А 676 проведены исследования по разработке нового для промышленного производства непрерывного способа культивирования бактерий в биореакторах в малых объемах до 10 л. Использована оптимизированная питательная среда на основе перевара Хоттингера. Выявлены значения управляющих параметров культивирования рН, еН, концентрация глюкозы, режимы перемешивания. При изучении динамики роста бактерий установлено, что максимум биологической активности протеина А при наиболее коротком сроке культивирования получали при посевной дозе 50 млн. клеток /мл и скорости перемешивания 100 об/мин, при рН 7,2 и температуре 37°С. При добавлении 1% глюкозы, 2% сыворотки крови животных, 3-5% сыворотки крупного рогатого скота повышались: максимальная концентрация биомассы и ее выход, начальная удельная скорость роста, сокращалось время лаг-фазы. Продолжительность культивирования Staphylococcus aureus определялась фазой приспособления в течение 0,5... 1,5 ч., фазой логарифмического роста в течение 3,2 ... 4,6 ч., максимальная удельная скорость роста 0,4 -0,7 1/ч., конечная концентрация бактериальной массы - составляла 1,9 млрд. кл /см3. Полученные культуры стафилококка сохраняли свои свойства, были типичны по морфологии. Способ позволил интенсифицировать процесс в десятки раз по сравнению с неуправляемым культивированием, существующим в промышленном производстве биопрепаратов. Афинная хроматография на сорбенте с

иммобилизованным иммуноглобулином О крупного рогатого скота позволяет получать препараты белка Л золотистого стафилококка в гомогенном виде с высокой биологической активностью в ИФЛ.

3.4.4. Производство ферментных препаратов и биологически активных веществ.

Трипсин. В качестве детергента для получения культур клеток - одного из основных этапов в производстве биологических препаратов применяется протеолитический фермент трипсин, как правило, импортного производства. Нами предложено два способа получения отечественного препарата, не уступающего но своим свойствам импортному: совершенствование существующей технологии и получение иммобилизованной формы. В отделе получения БАВ ВНИТИБП и ЗАО «Биопрогресс» при консультативном участии д.б.н. Албулова А.И. и д.б.н. Фроловой М.А. разработана технологическая схема производства трипсина.

Подготовленную поджелудочную железу убойных животных измельчали до размеров 7-11 мм и подвергали экстрагированию в подкисленной дистиллированной воде при температуре 7-15°С и периодическом перемешивании. Разделяли суспензию на осадителыю-фильтрующей центрифуге с автоматической выгрузкой осадка с применением фильтрующего элемента с размером пор 1 -5 мм. Разделение на фракции после высаливания балластных веществ и трипсина проводили с использованием фильтрующего элемента с размером пор 16-20 мкм с последующим высушиванием методом распыления или сублимации. Обессоливание проводили диафильтрацией на ультрафильтрацнонных аппаратах с использованием полых волокон. Усовершенствование технологии получения трипсина сухого для вирусологических целен позволило увеличить его активность на 20-30% и сократить время изготовления в 2 раза. Новый трипсин успешно применяется в производственных условиях при изготовлении вирусных препаратов на основе первичных и перевиваемых культур клеток (Патент РФ № 2403285).

Предложен способ иммобилизации трипсина с применением органического носителя (фторсодержащие полимеры), стойкого к температурным воздействиям, что позволило 100% сохранять активность исходного энзима (Патент РФ № 2497936). Иммобилизация трипсина позволяет использовать его многократно и увеличивает срок хранеши до 3-х лет.

Разработана технологическая линия промышленного производства триисина с использованием эффективного современного оборудования: реакторы с

автоматическим перемешиванием суспензии и регулированием температурного режима, оборудование для разделения суспензии после экстрагирования и высаливания, оборудование для высушивания конечного продукта.

Биологически активная добавка т перепелиного яйца. На базе отделов:

консультативном участии д.б.н. А.И. Албулова и д.б.н. Н.Д. Скичко разработан способ получения зысокоактивной биологической добавки из перепелиного яйца, обеспечивающий сохранность полученного препарата в течение 12-ми месяцев при температуре хранения +4-25°С. Для получения биологически активной пищевой добавки свежие перепелиные яйца моют в проточной воде при температуре +40°С, просушивают и дезинфицируют 70° спиртом-ректификатом 5-7 мин. В подготовленном стерильном боксе из яиц получают однородную гомогенную массу, которую после фильтрации подвергают замораживанию при температуре от -60"С до -65°С и высушиванию в сублиматоре при отрицательном давлении не ниже 50 микрометров ртутного столба при температуре +40°С в течение 48 часов. Высушенный продукт расфасовывают в желатиновые капсулы. Полученная биологическая пищевая добавка из перепелиных яиц золотисто-желтого цвета, без постороннего запаха и привкуса, сохраняет все природные качества свежего перепелиного яйца, обогащенного растворимым кальцием, т.е. полученный концентрат содержит комплекс незаменимых аминокислот, витаминов группы В и микроэлементов Са, Р, Ре, '¿п. В таблицах 4 и 5 приведены физико-химические и микробиологические показатели пищевой добавки.

получения БАВ ВНИТИБП и противобактерийных препаратов при

Таблица 4

Физико-химические показатели пищевой добавки

Наименование единицы измерения

показателей, Значение

показателей

Нормативная документация на методы испытания

Ртуть, мг/кг, не более Свинец, мг/кг, не более Кадмий, мг/кг, не более

0.3 0.05

0.03

Гост 2690-86 Гост 30178-96 Гост 30178-96

Мышьяк, мг/кг, не более

0,1

Гост 26930-86

Таблица 5

Микробиологические показатели пищевой добавки

Наименование групп микроорганизмов Допустимые значения НД на методы испытания

Мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы Не более 15 КОЕ/см' ГОСТ 10444-1594

Бактерии группы кишечной палочки Не допускается в 0,1 г ГОСТ 50477-93

Патогенные микроорганизмы. в т.ч. сальмонеллы Не допускается в 125 г ГОСТ 50480-93

Полученный готовый продукт удобен в транспортировке, пе требует особых условий хранения и может применяться при длительных экспедициях и космических полетах.

Общее количество технологий, успешно разработанных с использованием пилотной технологической блочно-модульной линии опытного производства во ВНИТИБП, приведено на диаграмме (см. рис. 6).

ВИВ

■ вакцины вирусные

■ вакцины бакюриймыо

■ э и 1 иг он ы диа I нос \ ичсские

■ ЛСЧС0НО-1 (рофилак I и чесни о сы иорс i к и

■ пробиспичсские ирсиара ы л DAB фсрмсщы дли t-e 1 срима эи и

Рис. 6. Общее количество технологий, разработанных с использованием пилотной технологической блочно-модульиой линии ВНИТИБП

3.5. Экология биотехнологических процессов производства биопрепаратов.

На базе отдела санитарии при консультативном участии д.б.н. Денисова A.A. разработаны и апробированы на опытно-промышленных установках биотехнологические процессы по очистке сточных вод от биогенных элементов

(углерод, азот, фосфор) и переработке твердых отходов животноводства и птицеводства в компосты высокого качества.

3.5.1. Очистка сточных вод. Основным звеном очистки производственных стоков является воздействие на них микроорганизмов в условиях аэрации (аэротенки) и в анаэробных условиях (метантенки). Обработка сточных вод в трехфазных псевдоожиженных системах позволяет получить при минимальных затратах максимальное качество очистки стоков до уровня сброса в водоисточники рыбохозяйственного назначения. Интенсификация аэробной биологической очистки сточных вод происходит вследствие повышения концентрации взаимодействующих компонентов, участвующих в процессе (микроорганизмов и растворенного кислорода). Для этого необходимы сооружения с повышенными дозами активного ила, большой продолжительностью контакта обрабатываемой среды с источником кислорода, увеличенной поверхностью раздела фаз «жидкость-кислород» и быстрым обновлением их границ. В таблице 6 приведено сравнение различных систем биологической обработки стоков по относительной площади роста культуры микроорганизмов, концентрациям взвешенных веществ в очищенной воде и скоростям удаления БПК. Видно, что по всем показателям, определяющим качество очистки, псевдоожиженные системы превосходят все остальные, использующие типовые технологии.

Таблица б

Сравнение различных систем биологической обработки сточных вод

Сравнение аэрируемой поверхности

Процессы обработки Удельная площадь аэрируемой поверхности, м*/м3

Капельный биофильтр 3.6-9,2

Вращающиеся биологические контакторы 12,2-15.5

Псевдоожиженный слой 244-365

Концентрация удаленного БПК;

Процесс обработки Удаленное БПК?, мгСЬ/гЛИ.сут

Активный ил на чистом кислороде 2,5-6,0

Активный ил на кислороде воздуха 1,5-3,0

Псевдоожиженный слой 18.0-38.0

Для псевдоожиженных процессов установлена эффективность очистки в абсолютных и относительных величинах, а также минимально необходимое время пребывания водно-иловой смеси, определяющее потребные объемы емкостных сооружений (см. табл. 7). Из таблицы видно, что оптимальное сочетание технологических процессов обработки стоков обеспечивает достижение качества

очистки по концентрациям взвешенных веществ, биохимической потребности в кислороде (БПК5) и нитратам на 92-98% от исходного уровня загрязнений.

Таблица 7

Эффективность псевдоожиженных систем

Процесс Исходный сток (вход), мг/л Очищенная вода (выход), мг/л Процент удаления, % Время пребывания, мин

Удаление БПК 210 12 96 15

Удаление взвешенных веществ 253 24 92 15

Нитрификация 21 0.6 97 19

Денитрификация 25 0,2 98 6,1

Сравнительные результаты показывают, что благодаря высоким концентрациям биомассы и ее тесному контакту со сточной водой псевдоожиженные системы имеют более высокую биохимическую и технико-экономическую эффективность.

Еще одним преимуществом псевдоожиженных систем является простота их модульного исполнения, особенно применительно к сооружениям, которые в перспективе будут нуждаться в расширении по производительности. Необходимость в малых площадях для размещения сборных модулей дает псевдоожиженным системам естественное преимущество при реконструкции сооружений на большие расходы принимаемых стоков. Полностью смонтированные системы могут быть доставлены любым видом транспорта к месту размещения и только трубные и электрические соединения будут необходимы, чтобы сделать их полностью работоспособными. В этих случаях работы по установке и расширении очистных установок могут быть выполнены быстро и с малыми затратами. Кроме того, модульные системы являются гибкими и позволяют установку как больших, так и малых технологических емкостей в любое время с возможностью стыковки с существующим оборудованием без значительного увеличения площадей для размещения.

Модульный принцип создания псевдоожиженных систем особенно привлекателен в отношении установок, на которые будут увеличиваться гидравлические и органические нагрузки в течение длительного периода времени, как это имеет место при строительстве биозаводов. В некоторых конструкциях последовательности шлюзовых заслонок и регулируемых водосливов может

обеспечить дополнительную гибкость и управление смежными аэротенками, которые могут управляться последовательно или параллельно.

Таким образом, применение псевдоожиженного слоя для повышения качества очистки в аэротенке является перспективным направлением развития и совершенствования систем аэробной биологической очистки, обеспечивающим как повышение качества очистки, так и достижение высокой технико-экономической эффективности строительства и эксплуатации.

Результаты работы могут быть использованы в практике проектирования псевдоожиженных систем интенсивной аэробной обработки органосодержащих сточных вод.

3.5.2.Тест-контроль функционирования системы очистки с помощью микрофлоры активного ила. Качественный и количественный учет представителей микрофауны и их физиологического состояния по ходу прохождения сточной воды в аэротенках позволяет получить достаточно достоверные данные о качестве очистки сточной воды.

В ходе биологической очистки сточной воды происходит смена одних видов гидробионтов другими в зависимости от технологической схемы обработки среды и условий по питанию.

При оптимальном функционировании технологической схемы в составе биоценоза активного ила на всех этапах очистки имеют место флоккулирующие бактерии ramigera (см. рис. 7).

Рис. 7. Флокула активного ила. Доминирующий вид Zoog/oea гапидега. Увеличение 9500х

Таким образом, микроскопические обследования, хотя и имеют определенные ограничения, являются существенным этапом в диагностике качества очистки сточных вод и должны непрерывно совершенствоваться. Использование

микрофауны как потенциального индикатора активных илов на пилотной установке в фазе запуска состояло в реализации метода количественного наблюдения микрофауны за несколько лет и определения возможности использования этих результатов для прогнозирования промышленного использования в фазе запуска. Микрофауна интегрирует воздействие всех параметров, что делает ее особенно чувствительной. Поэтому скорость ответа на изменение среды делает особо значимым индекс биологического контроля очистных установок с большими нагрузками, в том числе сооружений промышленных масштабов. Для оптимального использования микрофауны как индикатора необходимо учитывать ряд параметров, таких как рециркуляцию, отбор активных илов, подача кислорода, нагрузка и природа стока. При этом важной особенностью индикации состояния системы является необходимость контроля не только изменение видового состава, но и динамики изменения концентрации вида микрофауны (см. рис. 8).

—A— Flagelles: Petalomonas -*— Amibes: Petites sp.

* " Ciliés: Sommes spp. —1 Métazoaires: Rotiferes

Рис. 8. Суточные изменения основных групп микроорганизмов Таким образом, разработаны: модель биопленки, описывающая субстратную и кислородную утилизацию, а также различные пути передачи кислорода, в барботированном реакторе с биопленкой и слоем загрузки и тест-контроль функционирования системы очистки с помощью микрофлоры активного ила.

Результаты моделирования биопленки сравнивались с лабораторными экспериментальными результатами, которые показали, что аэротенк с фиксированной пленкой со значительным уровнем контакта «пузырь-биопленка» может достичь высокой эффективности передачи кислорода. Микроскопические

обследования, хотя и имеют определенные ограничения, являются существенным этапом в диагностике качества очистки сточных вод.

3.5.3.Биоиндустриальная переработка твердых отходов животноводства и перерабатывающих отраслей АПК в компосты. Анализ современного состояния вопроса показывает необходимость принципиально нового подхода к отходам животноводства - как источнику непрерывного поступления исходного сырья для перерабатывающих индустриальных комплексов. Уже к началу 80-х годов прошлого столетия экологи предупреждали, что главным загрязняющим фактором окружающей среды в стране является сельскохозяйственное производство. Актуальна разработка и создание технологических биоиндустриальных схем переработки отходов с учетом специфических условий конкретных регионов страны.

Суть технологии заключается в разложении микроорганизмами органических веществ в аэробных условиях при температуре 50-60°С и влажности 60-70%. Конечным продуктом переработки является сбалансированное органическое удобрение - компост, который применяется для улучшения агрофизических свойств почвы. Компост представляет собой гранулы размером 1-2 мм темнокоричневого или черного цвета, которые обладают высокой вдагоемкостью и влагостойкостью. Важной особенностью этой многокомпонентной природной композиции является то, что все питательные вещества находятся в нем в виде водонерастворимых соединений с гуминовымн веществами и биогеными кальцием и железом.

Поэтому они усваиваются растениями постепенно в течение всего периода своего развития. Он также содержит в себе все необходимые для растений микро-и макроэлементы: М", Мп, Со, №, Са, Ре, Си и др. В вермикомпосте отсутствуют вредные хлориды и нитраты.

При биотехнологической пераработке навоза происходит уничтожение почвенными бактериями патогенной микрофлоры и компост обогащается сапрофитной микрофлорой, полезной и необходимой для растений и почв.

Таким образом, решение проблемы экологизации биотехнологических процессов за счет применения биоиндустриальных схем очистки жидких и переработки твердых отходов позволяет реализовать малоотходный цикл производства биопрепаратов.

3.6. Разработка исходных данных для проекта типовой структуры биозавода па модульной основе.

Определены основные пути развития региональной биологической промышленности:

• разработка технико-экономических обоснований и проектов биозаводов;

• реализация промышленных биотехнологий (технологических схем);

• создание безотходных производств;

• внедрение системы обеспечения качества на основе требований стандартов ИСО 9000 (ГОСТ Р 2001-2008) и Правил GMP (ГОСТ Р 52249-2009).

Создание сети предприятий небольшой мощности в регионах страны с развитым сельскохозяйственным производством является наиболее рациональным и экономически обоснованным путем модернизации биологической промышленности. Научное обеспечение развития таких биологических предприятий может осуществляться с использованием научно-производственного опыта ВНИТИБП и других НИИ Россельхозакадемии.

Концепция региональною развития и научного обеспечения биологических производств средств повышения плодородия почв, защиты растений, увеличения продуктивности животных, экологической и продовольственной безопасности предполагает использование гибких блочно-модульных технологических линий.

Этапы создания модульного проекта биозавода:

1. Определение технического задания и разработка дизайна;

2. Минимальная подготовка строительной площадки;

3. Рациональное строительство модулей;

4. Установка производственного и вспомогательного оборудования;

5. Обучение основного персонала;

6. Испытания завода на полную мощность;

7. Масштабное внедрение технологий в сельскохозяйственное производство.

Подготовка специалистов. Консультационная служба. Создание

производственных мощностей (в том числе региональных) по выпуску необходимых препаратов, техники, оборудования.

Научное обеспечение развития таких предприятий должно осуществляться с использованием производственного опыта ВНИТИБП и других институтов Россельхозакадемии.

Предполагаемый экономический эффект будет получен за счет инновационного способа производства, применения наукоемких технологий и реализации научно-технических достижений. При этом предполагается расширение ассортимента и значительное увеличение объемов производства биологических препаратов, разработанных по новым технологиям; повышение эффективности производства и снижение себестоимости продукции; приближение производителя продукции к потребителю.

Биозаводы следует строить на модульной основе по типовым проектам в регионах страны для максимального приближения производителя, как к потребителю продукции, так и к поставщику сырья. Это устранит многие негативные факторы присущие крупному производству, даст дополнительную прибыль от экономии энергоресурсов и значительно сократит сроки доставки скоропортящейся биологической продукции.

Многофункциональность производства биозаводов основана на

использовании гибких технологических линий с набором современного оборудования и блочно-модульных конструкций, которые позволят быстро подготовить оборудование при переходе на производство новой продукции без значительных дополнительных затрат.

Общая характеристика биозавода на основе модулей с производительностью 70 т в год препаратов на основе микробиологического синтеза представлена в таблице 8. Основное оборудование составляют ферментеры объемом от 100 до 1000 л, установки для получения очищенной воды методом обратного осмоса с производительностью 1 м3/ч, парогенератор, центрифуги и сепараторы, фильтрующие установки, аппараты для сублимационной сушки и фасовочные линии. Ориентировочная стоимость технологического оборудования для такого биозавода вместе с монтажными и строительными работами составляет 112,8 млн. рублей, а предполагаемый экономический эффект от реализации продукции - 90 млн. руб./год.

По предварительным подсчетам потребность в стране может составлять до 1000 таких биозаводов, которые целесообразно разместить в регионах с развитым сельскохозяйственным производством вблизи от потребителя и источников сырья.

Таблица 8

Основные производственные характеристики биозавода

№ п/п Наименование Показатели

1 Производственная площадь, м* 1000

2 Численность персонала, чел. 30

3 Емкостное оборудование (отЫООО л), шт. 100

4 Потребность в питательных средах, т/год 100

5 Расход воды, т/год 130-150

6 Потребность в электроэнергии, тыс.кВт/год 900

7 Потребность в тепловой энергии, Гкал/год 50

8 Стоимость сооружений, млн./руб. 45

9 Стоимость оборудования и сырья, млн.руб. 55

10 Производительность, т/год 70

11 Экономическая эффективность, млн./год 90

3.7. Прогнозируемые объемы и экономическая эффективность промышленного производства биопродукции для животноводства и растениеводства.

Определены основные группы препаратов, предлагаемых к выпуску на биозаводах и рассчитана годовая потребность в них (см. табл. 9)

Таблица 9

Основные группы препаратов, предлагаемых к выпуску на биозаводах

Группа препаратов Типовые примеры Потребность, тыс.т/год

для повышения плодородия почв и растениеводства - препараты, оптимизирующие минеральное питание растений («Агрофил», «Ризотрофин» и др.) - препараты, обладающие биоконтрольным эффектом («БисолбиФит», «БАГС» и др.) - антистрессовые препараты, - препараты комбинированного действия («Нарцисс», «Агрохит», «Экстрасол» и др.) . 100

для переработки с/х продукции - ферментные препараты на основе высокопродуктивных штаммов микромицетов («Глюкаваморин», «Протооризин», «КФПА» и др.), - препараты для микробной трансформации сырья («Лактофор», «Целлобактерин», «Биотроф», кормовые дрожжи и др.) 150

для животноводства - пробиотики («Авилакт 1 К», «Лактобифадол», «Ромакол» и др.) - симбиотики («Пролизер», «Биоплюс 2Б» и др.) -синбиотики («Авилакт форте», «Лактосубтил»), - биологически активные добавки (препараты на основе хитозана, пребиотики и др.), - кормовые добавки («Провит» и др.) 50-75

'Хитозановые препараты «Нарцисс» и «Агрохит» выпускаются на базе ВНИТИБП.

Основные показатели и экономический эффект от реализации продукции на биозаводах представлены в таблице 10. При капиталовложениях в среднем по биозаводу в 100 млн. руб. окупаемость расходов составляет от 1,5 до 2-х лет.

Таблица 10

Основные показатели реализации продукции

Наименование Кол-во Объем Кол-во Капитал. Экономичес-

пользователей производ- биоза- вложения, кий эффект,

биологической ства, водов млрд. руб. млрд. руб./г

продукции тыс.т./ год

В растениеводстве -

посевные площади,

млн. га 76,4 100 160 16,0 10,3

В животноводстве -

поголовье, млн. гол.:

- крупный рогатый скот 21,4 365 600 60,0 37,0

- мелкии рогатый скот 20,9 70 120 12,0 7,5

- свиньи 16,0 60 103 10,3 6,8

- птица 382,0 10 17 1,7 2,2

Всего 605 1000 100,0 63,8

Расчет экономической эффективности от создания промышленных производств на основе внедрения новых биотехнологий представлены в таблицах 11 и 12.

Таблица 11

Расчет экономической эффективности от создания промышленных производств на основе внедрения кормовых биотехнологий белковых продуктов

Наименование Кап. вложения Мощность Год. затраты на производство Чист, прибыль в год Окуп. кап. влож.

Производство кормовых белковых продуктов на основе биоконверсии отходов зернопроизводств 17,05 млн.руб. 1650 тонн 14 млн.руб. 5,187 млн.руб. 3,2 года

В производстве кормовых белковых продуктов на основе биоконверсии отходов зернопроизводства (пшеничных отрубей) прибыль при годовой мощности в 1600

тонн (потребность в стране десятки миллионов тонн) может составить свыше 5 млн. рублей со сроком окупаемости затрат менее года.

Экономическая эффективность применения симбиотического препарата «Пролизэр» только за счет замены импортного кристаллического лизина в кормах для птиц может составить 760 млн. руб. в год.

Экономическая эффективность от применения многофункционального симбиотического комплекса для птиц «Лактосубтил-форте» может составить 7,5 рубля на 1 голову или до 20 млн. рублей на одну птицефабрику.

Экономический эффект от использования биодобавки из молочной сыворотки «Демос» для животных составляет 12 млн. руб. на 100 тонн в год.

При удовлетворении потребности России в белковых добавках в объеме 3 млн.тонн в год только для птицеводства прибыль составит 9430,9 млн.руб в год.

Таблица 12

Расчет экономической эффективности от создания промышленных производств микробиологических препаратов для растениеводства

Наименование препарата Мощность Затраты Эконом, эффект Окупаемость, год

Экстрасо 1000 нат.ед. 6 млн.руб. 15 млн.руб. 0,4

Мегасппш 200 нат.ед. 6 млн.руб. 3 млн.руб. 2,0

Флюровак 500 нат.ед. 6 млн.руб. 4 млн.руб. 1,5

При удовлетворении полной потребности в этих препаратах в объеме 21 млн. нат. единиц общий экономический эффект, за счет прироста продуктивности растениеводческой продукции, составит 294 млн. рублей в год. Кроме того организация отечественного производства указанных препаратов позволит отказаться от ежегодного импорта на сумму 96 млн. рублей.

В целом годовой экономический эффект от внедрения высокоэффективных биотехнологий и организации отечественного производства биопрепаратов составит 10-20% стоимости сельскохозяйственной продукции или 191,4 млрд. руб.

Реализация мероприятий по созданию региональных биологических предприятий приведет к расширению ассортимента и увеличению объема производства отечественных биологических препаратов для защиты животных, растений и средств, обеспечивающих повышение эффективности функционирования АПК; снижению зависимости от импорта биопрепаратов; сохранению и восстановлению плодородия почв; повышению эффективности

ведения животноводства и растениеводства; получению генетически чистых трансгенных животных; увеличению рабочих мест; обеспечению продовольственной, экологической, биологической безопасности страны.

Расчет эффективности предложений по регионам РФ проведен на примере препаратов:

- Ризоторфин-Б (ассоциация клубеньковых азотфиксирующих бактерий). Стоимость минимальных прибавок продукции от применения составляет 500-600 руб. Окупаемость препарата варьирует от 5 до 150 единиц на единицу затрат.

- Биопрепараты для с/х животных и птицы, разработанные во ВНИТИБП. ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ - синбиотическгш комплекс для птиц. Комплекс состоит из пробиотиков АВИЛАКТ-1К и АВИСУБТИЛ, а также белковой кормовой добавки ЦЕРЕВЕТ.

Воронежская область: Расход препарата Ризоторфина-Б (в расчете на посевные площади сельхозпредприятий и КФХ Воронежской области):

- зерновые культуры (бООг/га) - 1 002, 183 т;

- сахарная свекла, подсолнечник (500-1000г/га) - 333,276 - 666,552 т.

Экономический эффект (в расчете на поголовье птицы в сельхозпредприятиях и КФХ Воронежской области): 65 млн. 339 тыс. руб. (на 8 310 667 голов).

Республика Марий Эл: Расход препарата Ризоторфина-Б в расчете на посевные площади всех категорий хозяйств Республики Марий Эл (поданным на январь 2012г.):

- зерновые культуры (156,2 тыс. га, расход препарата 0,6кг/га) - 93,72 т, из них

- зернобобовые (8,6 тыс. га, расход препарата 0,6кг/га) - 5,15 т;

- кормовые культуры (115,6 тыс. га, расход препарата 0,5-1,0кг/га) - 57,8-115,6 т,в том числе кормовые корнеплоды (0,4 тыс. га, расход препарата 0,5-1,0кг/га) -0,2-0,4 т;

- картофель (20,8 тыс. га, расход препарата 0,6-0,9кг/га) - 12,5-18,7т. Потребность Республики Марий Эл в препаратах синбиотического комплекса

ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ (в расчете на 4803,6 тыс. голов птицы (данные на май 2012г.):

- пробиотик АВИЛАКТ-1К (лактобактерии) 2,69 х 1014 КОЕ или 0,54т (при расчете 5x1 08КОЕ/г);

-пробиотик АВИСУБТИЛ (бактерии В.виЬЦНв) 2,69х 1015 КОЕ или 0,54 т (при расчете 5хЮ9КОЕ/г);

- кормовая добавка ЦЕРЕВЕТ (инактивированная масса дрожжей-сахаромицетов) 342,98 т (при расчете 1,5% от суточной нормы корма).

Экономический эффект в расчете на поголовье птицы в сельхозпредприятиях и КФХ Республики Марий Эл 4803,6 тыс. голов птицы (данные на май 2012г.) - 37 млн. 765,9 тыс. руб.

3.8. Разработка Проекта рекомендаций по организации биопроизводств в регионах РФ и Концепции регионального развития и научного обеспечения биологических производств средств повышения плодородия почв, защиты растений, увеличения продуктивности животных, экологической и продовольственной безопасности».

Во ВНИТИБП накоплен большой опыт и научный потенциал для развития современных направлений промышленной биотехнологии, который стал основой разработанной в институте «Концепции регионального развития и научного обеспечения биологических производств средств повышения плодородия почв, защиты растений, увеличения продуктивности животных, экологической и продовольственной безопасности» (далее - Концепция).

Данная Концепция подразумевает разработку и внедрение в различных регионах страны унифицированных промышленных технологий и технологических линий на модульной основе с использованием современного оборудования и систем автоматизации.

Такие производства будут экономически выгодными за счет:

1) расширения ассортимента и увеличения объема производства биопрепаратов, разработанных по новым технологиям;

2) повышения эффективности производства и снижения себестоимости продукции;

3) приближения производителя к потребителю продукции;

4) совершенствования координации научных исследований и сокращения сроков внедрения инновационных технологий.

Основные показатели реализации программы приведены в таблице 14.

По результатам исследований разработан Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ и рассчитана базовая финансовая модель Бизнес-плана биозавода.

Таблица 14

Основные показатели реализации программы

Наименование пользователей биологической продукции Ед. изм Количество Объем производства препаратов в микробных клетках / год Количество биозаводов Капитальные вложения млрд. руб. Экономический эффект, млрд. руб. в год

В растениеводстве - посевные площади Млн. га 76,4 10x10'" 160 16,0 10.3

В животноводстве поголовье животных: - крупный рогатый скот Млн. гол. 21,4 36,5х10'9 600 60,0 37,0

- мелкий рогатый скот -«- 20,9 7x10й' 120 12,0 7,5

- свиньи -«- 16,0 6х10|у 103 10,3 6,8

- птица 382,0 1х101В 17 1,7 2,2

Всего: 60,5x10" 1000 100,0 63,8

Задачи по научному обеспечению модернизации биологической промышленности и создания региональных предприятий при производстве конкурентоспособной продукции по инновационным технологиям предполагают:

- мониторинговые и маркетинговые исследования рынка продукции, регионального размещения биозаводов с учетом экономической целесообразности;

- создание специализированных банков биологических агентов. В частности, коллекции генетически охарактеризованных микроорганизмов для конструирования новых, полезных биопрепаратов;

- проведение фундаментальных и прикладных исследований по разработке новых биопрепаратов с апробацией полученных результатов на опытной научно-технологической базе ВНИТИБП с использованием пилотной технологической блочно-модулыюй линии для дальнейшего освоения препаратов на региональных биопредприятиях;

- разработку и реализацию проектов биопредприятий (модулей с гибкими технологическими линиями и оборудованием), отвечающих требованиям вМР;

- подготовку и повышение квалификации научных кадров и специалистов

путем послевузовского обучения в области биотехнологии.

Наличие имеющегося потенциала биотехнологической науки при эффективной его государственной поддержке и разработка комплексных мер по восстановлению и развитию агробиологической промышленности страны позволит решить проблему получения биологической продукции нового поколения.

4. ВЫВОДЫ

1. Анализ структуры и тенденций развития животноводства, свидетельствующий о положительном росте поголовья таких отраслей, как мясомолочное и мясошерстное животноводство, свиноводство и птицеводство позволил провести оценку спроса и составить прогноз их потребности в биологических препаратах.

2. Анализ доступных статистических данных показал, что на сегодняшний день суммарный импорт биотехнологической продукции для животноводства РФ составляет 1,5 млрд рублей, общий объем рынка - более 4,1 млрд рублей, доля российской индустрии на национальном рынке - менее 65%, что характеризует отрасль животноводства как принципиально зависимую от импорта биологической продукции. Одна из причин этого - нехватка производственных мощностей.

3. Наблюдаемое в РФ на настоящее время сокращение пахотных земель делает необходимым увеличение спроса на широкий спектр биопродукции для защиты растений и средств воспроизводства плодородия почв. Потребность в таких препаратах отечественного производства удовлетворяется ориентировочно на 10%.

4. Для повышения конкурентоспособности продукции отечественная биологическая промышленность должна провести диверсификацию производства (расширение ассортимента препаратов, освоение высокоэффективных и принципиально новых технологических процессов, переориентация рынков сбыта, внедрение системы менеджмента качества в соответствии с требованиями международных и национальных стандартов ИСО 9000 и вМР, получение экономической выгоды).

5. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования унифицированной современной промышленной технологической схемы производства биологических препаратов для пужд АПК РФ. Разработана

базовая технологическая схема производства таких препаратов, определен перечень основного технологического оборудования.

6. Во ВНИТИБП разработана пилотная технологическая блочно-модульная линия, позволяющая производить быстрое структурное изменение в оборудовании при переходе на новые технологии производства продукции без значительных дополнительных затрат. Пилотная линия использована для совершенствования технологии производства ряда биопрепаратов.

7. По результатам научных исследований усовершенствованы существующие технологии:

- на модели бактерий стафилококка Staphylococcus aureus А 676 проведены исследования по разработке нового для промышленного производства непрерывного способа культивирования бактерий в биореакторах в малых объемах до 10 л;

- производства трипсина сухого для вирусологических целей.

8. Разработаны новые технологии производства:

- вирусных и бактерийных вакцин (на моделях вакцины антирабической сухой для крупного и мелкого рогатого скота и вакцины инактивированной против геморрагической септицемии/аэромоноза рыб);

- биологически активной добавки из перепелиных яиц.

Это позволяет увеличить выпуск продукции, повысить экономическую эффективность и экологическую безопасность как производства, так и биопродукции.

9. Разработаны и апробированы на опытно-промышленных установках бнотехнологическне процессы по очистке сточных вод от биогенных элементов (углерод, азот, фосфор) в псевдоожиженном слое:

- сравнительные результаты показали, что при простоте и модульного исполнения псевдоожиженные системы имеют высокую биохимическую и технико-экономическую эффективность;

- показана возможность использования микрофауны как потенциального индикатора активных илов в качестве тест-контроля функционирования системы очистки и применения этих результатов для прогнозирования промышленного использования.

10. Показана возможность биоиндустриальной переработки твердых отходов животноводства и перерабатывающих отраслей АПК в компосты (сбалансированное органическое удобрение), которые применяются для

улучшения агрофизических свойств почв за счет повышения содержания гумуса и биогенных элементов:

- технология заключается в разложении микроорганизмами органических веществ в аэробных условиях при температуре 50-60°С и влажности 60-70%;

- при биотехнологической переработке навоза установлено уничтожение почвенными бактериями патогенной микрофлоры и обогащение компоста сапрофитной микрофлорой, полезной и необходимой для растений и почв.

11. Применение биоиндустриальных схем очистки жидких и переработки твердых отходов позволяет реализовать малоотходный цикл производства биопрепаратов и решить проблему экологизации биотехнологических процессов с учетом специфики регионов.

12. Разработаны исходные данные для проектирования типовых биозаводов модульного типа с гибкими универсальными линиями и оборудованием производительностью 70 т в год препаратов на основе микробиологического синтеза, ориентировочная стоимость технологического оборудования вместе с монтажными и строительными работами составляет 112,8 млн. рублей, предполагаемый экономический эффект от реализации продукции - 90 млн. руб./год.

13. Определены и научно обоснованы интегрированные количественные показатели необходимых мощностей биопроизводств по регионам для страны в целом и дана оценка прогнозируемой экономической эффективности биопромышленности для нужд АПК РФ. По предварительным подсчетам потребность в стране может составлять до 1000 биозаводов, окупаемость расходов составляет от 1,5 до 2-х лет.

14. На примере Воронежской области и республики Марий Эл определены объемы производства биотехнологических препаратов для растениеводства и птицеводства, позволяющие увеличить прирост экологически чистой продукции на 50-100%. Прогнозируемый экономический эффект от применения ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ в Воронежской области составил 65,339млн. руб. и 37, 766 млн. руб в республики Марий Эл.

15. Разработаны проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ и базовая финансовая модель Бизнес-плана биозавода.

16. Разработана «Концепция научного обеспечения создания и развития региональных биологических предприятий по производству препаратов для защиты животных, растений и средств, повышающих эффективность функционирования агропромышленного комплекса Российской Федерации»,

утверждена на расширенном заседании Президиума Россельхозакадемии (протокол №4 от 21.04.2011).

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ На основании материалов диссертации разработаны следующие документы:

- Технологический регламент производства вакцины инактивированной против аэромоноза рыб, утв. директором ГНУ ВНИТИБП, 2010г.;

- Технологический регламент производства вакцины антирабической сухой для крупного и мелкого рогатого скота, утв. директором ГНУ ВНИТИБП 11.06. 2012г.;

- Технологический регламент производства трипсина сухого для вирусологических целей, утв. директором ГНУ ВНИТИБП 11.05. 2012г.;

- Технологический регламент производства биологически активной пищевой добавки из перепелиных яиц, утв. директором ГНУ ВНИТИБП 10.04 2012г.

- Исходные данные для Проекта типовой структуры биозавода модульного типа с гибкими универсальными технологическими линиями и оборудованием;

- Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ;

6. СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК

1. Гринь С.А., Беро И.Л., Киш Л.К., Бондарева H.A., Кулагина А.Г., Самуйленко Л.Я., Пурто Е.Е. Прогноз эпизоотической ситуации и эффективности вакцин в XXI веке //Ветеринария. - 2009. - №12. - С.6-7.

2.Попова В.М., Кочиш И.И., Беро И.Л., Самуйленко А.Я., Гуславский А.И. Исследование методов очистки, концентрирования и разделения биологических жидкостей с использованием мембранной технологии в производстве ветеринарных препаратов //Ветеринария и кормление. - 2009, №6. - С.6-7.

3.Самуйленко Л.Я., Воробьева Г.И., Гринь С.А., Бондарева H.A., Беро И.Л. Перспектива производства кормовых белковых продуктов //Вестник РАСХН. - 2010, №4.- с.58-60.

4.Попова В.М., Кочиш И.И., Беро ИЛ., Самуйленко А.Я., Гуславский А.И., Ночевный

B.Т., Соловьев Б.В. Использование трипсина для получения культур клеток и вирусов при изготовлении противовирусных препаратов // Ветеринария и кормление. - 2010. - №4. -

C.14-15.

5.Попова В.М., Кониш И.И., Беро IIJI., Самуйленко А.Я., Гуславекий А.И. Разработка и оптимизация биотехнологии производства ветпрепаратов и ферментов //Сельскохозяйственная биология. - 2010, №4. -С.45-50.

6.Самуйленко А.Я., Беро И.Л., Гринь С.А., Раевский A.A., Бондарева H.A., Иванов И.В. Перспективы развития региональной биологической промышленности для повышения эффективности сельскохозяйственного производства // Ветеринария. -2010. - №6. - С.3-5.

7. Беро И.Л., Самуйленко А.Я., Гринь С.А., Бондарева H.A., Иванов А.А, Степанов В.И. Развитие биотехнологии на современном этапе жизнеобеспечения общества // Ветеринарный врач. - 2010. - №3. - С.3-5.

8. Беро И.Л., Самуйленко А.Я., Воробьева Г.И., Гринь С.А., Бондарева H.A., Чичиленшвили Г.Д. Биотехнология в решении экологических проблем // Доклады РАСХН. -2010. - №4,- С.55-56.

9. Беро И.Л., Эрнст К.Л.,.Пурто Е.Е., Самуйленко А.Я., Гринь С.А., Раевский A.A., Бондарева H.A., Бондарев Д.Е., Киш Л.К., Ганяев A.M., Еремец Н.К, Иванов A.A. Эволюция биотехнологии в процессе развития человеческого общества // Ветеринарный врач. - 2010. -№б. - С.3-7.

10. Беро И.Л., Ганяев A.M., Эрнст К.Л., Пурто Е.Е., Самуйленко А.Я., Раевский A.A., Попова В.М., Гринь С.А., Бондарева H.A., Иванов A.A., Волощенко B.C. Человек и биотехнология XXI века // Ветеринарный врач. -2010. - №6. - С.7-11.

11. Скотникова Т.А.. Неминущая Л.А., Люлькова Л.С., Еремец Н.К., Бобровская И.В., Беро ПЛ., Самуйленко А.Я. Управление рисками в производстве иммунобиологических ветеринарных препаратов // Ветеринарная медицина. -2010. - №5-6. - С.16-18.

12.Самуйленко А.Я.. Беро И.Л., Гринь С.А. Научное обеспечение многопрофильных биологических производств инновационными технологиями // Вестник РАСХН. -2011. - №1. -С.33-34.

13. Самуйленко А.Я., Раевский A.A., Бондарева H.A., Неминущая Л.А., Беро И.Л., Гринь С.А., Литвинова Е.О., Киш Л.К., Гринь A.B., Шубина Е.А. Задачи биотехнологии в реализации доктрины производственной безопасности Российской Федерации // Ветеринария и кормление. - 2011. - №2. - С.22-29.

14. А.Я.Самуйленко., Т.А.Скотникова, Л.А.Неминущая, И.Л. Беро, Э.Ф.Токарик, Н.К.Еремец, Л.С.Люлькова, И.В. Бобровская. //Вопросы экологической безопасности и ресурсосбережения в биотехнологии производства и применения препаратов для ветеринарии // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - т. 13, №5(3).-С.178-180.

15. Самуйленко А.Я., Неминущая Л.А., Литвинова Е.О., Бондарева H.A., Гринь С.А., Гринь A.B., Беро И.Л., , Рудакова И.С. , Киш Л.К., Шубина Е.А. Ветеринарные аспекты обеспечения продовольственной безопасности России // Ветеринария. - 2012. - №.3. - С.9-12.

16. Гринь С.А., Самуйленко А.Я., Дадасян А.Я., Колян A.B., Маслак A.A., Мащенко A.C., Беро И.Л., Литвинова Е.О., Рудакова И.С., Шишмарев В.Ю., Зыков Д.В. Факторы, влияющие на эпизоотический (эпидемический) процесс // Ветеринарный врач,- 2012.- №1.-С.3-5

17. Беро ИЛ. Инновационные биотехнологии для повышения эффективности агропромышленного комплекса // Ветеринария и кормление. - 2012.- № 6,- С. 19-20

Патенты

18. Патент РФ № 2406412. Способ получения биологически активной пищевой добавки из перепелиных яиц и биологически активная пищевая добавка из перепелиных яиц / Скичко Н.Д., Самуйленко А.Я., Еремец В.И., Чипиус Ю.Г., Бараковский И.А., Беро И.Л. - Заявлено 19.02.09; опубликовано 20.12 2010; БИ № 35. - С. 101.

19. Патент РФ № 2402348. Вакцина антирабическая сухая для крупного и мелкого рогатого скота / Иванов B.C., Самуйленко А.Я., Мельник Н.В., Киш Л.К., Боровой В.Н., Красуткин С.Н., Пухова Н.М., Иванов И.Е., Беро И.Л., Еремец Н.К. - Заявлено 13.05.2009; опубликовано 27.10.2010; БИ № 30. - С.97.

20. Патент РФ № 2403285. Способ получения трипсина / Попова В.М., Самуйленко

A.Я., Гуславский А.И., Беро И.Л., Школьников Е.Э., Нежута A.A., Еремец В.И., Лукина В.И., Скотникова Т.А., Скороходова Л.А., Еремец Н.К., Кочиш И.И. - Заявлено 04.06.09; опубликовано 10.И. 2010; БИ № 31. -С.107.

21. Патент РФ № 2431664. Способ получения вакцины против аэромоноза рыб / Самуйленко А.Я., Школьников Е.Э., Раевский A.A., Гринь С.А., Анисимова Л.В., Коротеева Л.А., Коломнина Г.Ф., Юхименко Л.Н., Климов A.B., Еремец В.И., Беро И.Л. - Заявлено 07.06.10; опубликовано 20.10.2011; БИ№ 29. - С.93.

22. Патент РФ №2437936. Способ иммобилизации фермента / Попова В.М., Лукина

B.А., Ярыгина Е.И., Скороходова Л.А., Гуславский А.И., Самуйленко А.Я., Кочиш И.И., Матвеева И.Н., Еремец В.И., Гринь С.А., Раевский A.A., Беро И.Л., Фролова М.А., Еремец Н.К. - Заявлено 17.06.10; опубликовано 27.12.2011; БИ - № 36. - С.106.

Монографии

23. Инфекционная патология животных. Руководство в 7 томах / под ред. А.Я. Самуйленко - Том III. Прионы и прионные болезни животных. / Самуйленко А.Я., Гринь

C.А., Еремец В.И., Раевский A.A., |Рубан E.Ä1, Сапегина Е.П., Беро ИЛ., Дадасян А.Я. -М.:РАСХН, 2010. - 128с.

24. Инфекционная патология животных. Руководство в 7 томах / под ред. А.Я. Самуйленко - Том IV. Риккетсиозы. / Самуйленко А.Я., Гринь С.А., Еремец В.И., Раевский A.A., Сапегина Е.П., Беро И.Л., Филиппова Г.И./ - Москва.: РАСХН, 2010. - 220с.

25. Инфекционная патология животных. Руководство в 7 томах / под ред. А.Я. Самуйленко - Том VI. Микоплазмозы./ Самуйленко А.Я., Гринь С.А., Еремец В.И., Раевский A.A., Сапегина Е.П., Беро И.Л., Цыбанов С.Ж. - М.:РАСХН, 2010. - 276с.

26. Энтеробактерии в животноводстве / Под ред.Л.К. Эрнста/ Самуйленко А.Я., Гринь С.А., Еремец В.И., Раевский A.A., Сапегина Е.П., Беро ИЛ., Цыбанов С.Ж. - М.-.РАСХН, 2011.-342 с.

27. Инфекционная патология животных Руководство в 7 томах / Под ред. А.Я. Самуйленко.- Т II. Бешенство / Самуйленко А.Я., Гринь С.А., Еремец В.И., Клюкина В.И., Матвеева И.Н., Кочиш Т.Ю., Пухова Н.М., Захарченко О.С., Беро И.Л, Раевский A.A., Сазанова Э.Я., Сапегина Е.П., Рахманин П.С. - М.: РАСХН, 2012,- 154 с.

28. Биотехнология: Учебник. - 2-е переработанное изд. / А.Я. Самуйленко, Ф.И. Василевич, Е.С. Воронин, И.В. Тихонов, С.А. Гринь, В.А. Гаврилов, Т.Н. Грязнева, В.И. Еремец, A.A. Раевский, И.Л. Беро, А.Я. Дадасян / - М.: РАСХН, 2012,- 746 с.

Публикации в других изданиях

29. Беро И.Л. Состояние и тенденции развития ЛПХ и их роль в современной экономике //Никоновские чтения - 2001. «Устойчивое развитие сельской местности: концепции и механизмы. - М.: Энциклопедия российских деревень, 2001.

30. Беро И.Л. Уровень и тенденции производства животноводческой продукции в хозяйствах населения //Экономика сельского хозяйства. - 2002. - № 6. - С.21-22.

31. Беро И.Л. Развитие животноводства в хозяйствах населения // АПК: экономика, управление. - 2002. - № 8. - С.23-25.

32. Беро И.Л. Регулирование развития животноводства в личных подсобных хозяйствах Автореф. Диссертации на соискание уч. степени канд эконом, наук .- М. 2002

33. Еремец Н.К., Матвеева И.Н., Беро И.Л., Киш Л.К., Самуйленко А.Я, Еремец В.И., Попова В.М. Современные биотехнологические методы получения и оценка качества протеина золотистого стафилококка : [Мжвщомчий тематичний науковий збфник «Ветеринарна медицина 92». - ФеодосЫ, 2009. - С. 189-191.

34. Скотникова Т.А., Неминущая Л.А., Токарик Э.Ф., Еремец Н.К., Еремец В.И., Беро И.Л., Самуйленко А.Я.. Системы обеспечения качества лекарственных средств для животных на предприятиях агропромышленного комплекса : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково, 2009.-С.90-95.

35. Салов Д.А., Иванов И.В., Иванов B.C., Пухова Н.М., Лебедько Е.И., Беро И.Л. Иммуногенность отечественной низкодозной жидкой инактивированной аитирабической вакцины «УНИРЭВ» в процессе хранения : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково, 2009.- С. 175179.

36. Беро И.Л.. Тенденции развития биотехнологии в сельскохозяйственном производстве : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково, 2009,- С.398-401.

37. |Рубан E.Ä], Раевский A.A., Гуславский А.И., Попова В.М., Кочиш И.И., Беро И.А.. Совершенствование технологии производства противовирусных препаратов : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково, 2009.-С.413-418.

38. Попова В.М., Раевский A.A., Гуславский А.И., Беро И.Л., Кочиш И.И., Дадасян А.Я.. Обеспечение стерильных условий при культивировании клеток животных и микроорганизмов в биореакторах : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». — Щелково, 2009. — С.418-421.

39. Неминущая Л.А., Воробьева Г.И, Токарик Э.Ф., Еремец В.И., Беро И.Л., Самуйленко А.Я. Синбиотики - белковый кормовой продукт 21 века : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». -Щелково, 2009. - С.484-489.

40. Фролова М.А., Апбулов А.И., Самуйленко А.Я., Рогов Р.В., Ермишина И.Г., Беро И.Л.. Гидролизаты белков из сырья животного и растительного происхождения : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково, 2009. - С.517-522.

41. Скичко Н.Д., Беро И.Л., Самуйленко А.Я., Школьников Е.Э., Чипиус Ю.Г., Зенов Н.И., Красуткин С.П.. Использование цеолита Хотынецкого месторождения в рационе

кормления японских перепелов для повышения их продуктивности : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». -Щелково, 2009. - С.525-529.

42. Римарева Л.В., Оверченко МБ., Игнатова Н.И., Серба Е.М., Григорьев М.А., Беро И.Л.. Комплексная конверсия зернового сырья на спирт и лизино-белковую добавку для животноводства : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково, 2009.- С.540-545.

43. Денисов A.A., Неверова М.А., Беро И.Л.. Удаление азотсодержащих загрязнений из сточных вод АПК - один из путей снижения антропогенной нагрузки на биосферу : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». - Щелково. 2009. -С.625-630.

44. Раевский A.A., Беро ИЛ., Рубан Е.А., Гуславский А.Н., Бондарева H.A. Блочно-модульные технологические линии для производства биопродукции : мат. Межд. научно-практ. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». — Щелково. 2009. -С.401-404.

45. Самуйленко А.Я., Еремец В.И., Раевский A.A., Гринь С.А., Ломакина Т.А.,

Беро И.Л., Бондарева H.A., Авдеева Т.А., Пухова Н.М.. Актуальные аспекты

формирования, гармонизации и совершенствования многопрофильных биологических производств. Научное обеспечение инновационными биотехнологиями многопрофильных и создание региональных предприятий биологической промышленности : М1жвщомчий тематичиий науковий зб1рник «Ветеринарна медицина 94». - Харьков, 2010. - С.344-346.

46. Самуйленко А.Я., Беро И.Л., Гринь С.А., Еремец В.И.,Раевский A.A., Пухова Н.М. Научное обоснование создания и развития региональных биопредприятий для повышения эффективности АПК : мат. Междун. Научно-практ. конф. «Фармацевтические и медицинские биотехнологии» - М., 2012.- С.285-286.

47. Беро ИЛ. Инновационные биотехнологии для повышения эффективности агропромышленного комплекса России : Материалы международной научно-практической конференции «Научные основы производства и обеспечения качества биологических препаратов для АПК» - Щелково, 2012 - С. 94-98.

Сокращения

GMP (Good Manufacturing Practice) - «надлежащая практика производства»

СП - сельхозяйственные предприятия;

МБП - микробиологические препараты;

ЛС - лекарственные средства;

ИФА - иммуноферментный анализ

СВЧ-высушивание - высушивание токами высокой частоты

ИК-высушивание - высушивание инфракрасными излучателями в оборудовании камерного

типа с конвективным теплообменом;

ГОА - гидрат окиси алюминия,

ТЭО - технико-экономическое обоснование.

Подписано в печать 18.12.2013 г.

Усл.п.л. - 3 Заказ №18177 Тираж: 110 экз

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Беро, Иван Леонтьевич, Щёлково

ГНУ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

05201450732

БЕРО Иван Леонтьевич

ИННОВАЦИОННЫЕ БИОПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ

03.01.06 - биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научный консультант:

Академик РАСХН, доктор ветеринарных наук,

профессор, лауреат Государственной и Правительственной премий РФ, Заслуженный деятель науки РФ Анатолий Яковлевич Самуйленко

Щелково-2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 5

1.1. Актуальность работы 5

1.2. Цель и задачи исследований 8

1.3. Научная новизна 9

1.4. Практическая значимость работы 10

1.5. Основные положения диссертации, выносимые на защиту И

1.6. Апробация работы 12

1.7. Публикации 12

1.8. Объем и структура диссертации 12

1.9. Личный вклад автора 12

1.10. Благодарности 13

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 14

2.1. Развитие биотехнологии на современном этапе жизнеобеспечения общества 14

2.2. Тенденции развития биотехнологии в сельскохозяйственном производстве 31

2.3. Биопрепараты для животноводства 34

2.4. Биотехнология для решения проблемы обеспечения кормовой базы животноводства 42

2.5. Биотехнология в решении экологических проблем 52

2.6. От биотехнологии к биоэкономике 60

3. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 80

3.1. Материалы и методы 80

3.2. Результаты собственных исследований 88

3.2.1. Анализ динамики изменения поголовья сельскохозяйственных животных, оценка емкости рынка и прогноз предполагаемой потребности животноводства в биотехнологических препаратах 88

3.2.1.1. Животноводство 89

3.2.1.2. Производство лекарственных средств (ЛС) для ветеринарии 98

3.2.2. Анализ состояния пахотных земель России, оценка спроса и прогноз предполагаемой потребности в биопрепаратах для растениеводства 108

3.2.2.1. Пахотные земли 108

3.2.2.2. Микробиологические препараты для оздоровления почв и защиты растений 115

3.2.3. Разработка гибких блочно-модульных технологических линий для производства биопродуции 120

3.2.4. Совершенствование промышленных технологий производства препаратов разных групп для ветеринарии 132

3.2.4.1. Производство вирусных вакцин 133

3.2.4.2. Производство бактерийных вакцин 141

3.2.4.3. Производство антигенов диагностических 153

3.2.4.4. Производство ферментных препаратов и биологически активных веществ 159

3.2.4.5. Общее количество технологий 173

3.2.5. Экология биотехнологических процессов производства биопрепаратов 174

3.2.5.1. Очистка сточных вод 174

3.2.5.2. Тест-контроль функционирования системы очистки с помощью микрофлоры активного ила 177

3.2.5.3. Биоиндустриальная переработка твердых отходов животноводства и перерабатывающих отраслей АПК в компосты 184

3.2.6. Разработка исходных данных для проекта типовой структуры биозавода на модульной основе 188

3.2.7. Прогнозируемые объемы и экономическая эффективность промышленного производства биопродукции для животноводства и растениеводства 193

3.2.8. Разработка Проекта рекомендаций по организации биопроизводств в регионах РФ и Концепции регионального

развития и научного обеспечения биологических производств средств повышения плодородия почв, защиты растений, увеличения продуктивности животных, экологической и продовольственной безопасности» 224

4. ОБСУЖДЕНИЕ 234

5. ВЫВОДЫ 250

6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 254

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 255

8. ПРИЛОЖЕНИЯ 274

П:

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность проблемы. В наступившем столетии ключевую роль в развитии научно-технического прогресса играет биотехнология. Биотехнология - это управляемое получение полезных для народного хозяйства продуктов с помощью биологических агентов: бактерий, вирусов, клеток животных и растений, а также с помощью внеклеточных веществ и компонентов клеток, улучшение кормов для животноводства, способствующее увеличению выхода продукции (Работнова И.А. 1957, 1974, 1976; Печуркина Н.С. 1978; Помозговая И.Н. 1979; Дьяконов Л.П. 1998; Сергеев В.А. 1983; Бекер М.Е. 1978; Кофаров В.В. 1979; Басникьян И.А. 1992; Бирюков В.В. 1985; Рубан Е.А. 1995, 2000, 2008 гг.; Самуйленко А.Я. 2000, 2008; Калунянц К.А. и др., 1987г.).

Доля Российской Федерации (РФ) в мировом объеме производства биотехнологической продукции (160 млрд. долларов в 2010 году) и в настоящее время составляет менее 1%. Объем отечественного производства биотехнологической продукции для животноводства составляет 2,6 млрд рублей. В основном это: 63% - производство белка кормового микробиологического, 20% - производство аминокислот; 13% - кормовые добавки. Доли других сегментов рынка биотехнологических препаратов для сельского хозяйства существенно ниже. В целом по всему спектру биотехнологической продукции в России существует более чем 80%-ная зависимость от импорта биопрепаратов для сельского хозяйства.

Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы, при-

нятой в 2007 году, были определены основные направления и условия достижения прогнозируемых показателей сельскохозяйственного производства. Важным условием увеличения производства продуктов животноводства и повышения уровня земледелия является освоение новых промышленных инновационных технологий изготовления биологических препаратов, спрос на которые постоянно повышается. При этом следует иметь в виду, что получение продукта биотехнологическим путем является единственной экологической альтернативой. Такие выдающиеся отечественные ученые как Ю.А.Овчинников, К.Г.Скрябин, М.П. Кирпичников, А.Я.Самуйленко, И.А.Тихонович, Р.Ф.Попов, Р.Ф.Василов, А.А.Завалин, Р.В.Петров, С.Г.Колесов и многие другие внесли неоценимый вклад в развитие российской биотехнологии.

честве материалов, используемых в биотехнологических процессах в качестве основы питательных и защитных сред, ферментных комплексов и т.д. (Ал-булов А.И., Фролова М.А., 2012; Римарева JI.B., 2008; Воробьева Г.И. с со-авт., 2005).

Освоение результатов отечественных биотехнологических разработок позволяет предприятиям значительно расширить ассортимент, повысить качество, эффективность выпускаемой продукции, то есть конкурентоспособность. Актуальность данной работы определена современными взглядами на качество продукции, изложенными в Федеральных Законах и национальных стандартах РФ (№61-ФЗ «Об обращении лекарственных средств» от 12.04.2010г.; №184-ФЗ «О техническом регулировании» от 15.12.2012г.; ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля лекарственных средств» и др.); обязательным внедрением на предприятиях биологической промышленности Правил GMP (Good Manufacturing Practice), а также в связи с вступлением Российской Федерации в ВТО.

Степень разработанности проблемы

и кормовым добавкам; отсутствием на российском рынке собственной инновационной биотехнологической продукции.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- оценить емкость рынка биотехнологических препаратов для сельскохозяйственных отраслей АПК (животноводство и растениеводство) и дать прогноз предполагаемого объема их потребления;

- разработать Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ;

- производства биопрепаратов для животных: Патент РФ «Вакцина анти-рабическая сухая для крупного и мелкого рогатого скота» № 2402348 приор, от 13.05.2009г. (в соавторстве) и Патент РФ «Способ получения вакцины против аэромоноза рыб» № 2431664 приор, от 07.06.10г. (в соавторстве);

04.06.09г. и Патент РФ «Способ иммобилизации фермента» №2497936 приор, от 17.06.10г. (в соавторстве).

Разработаны:

- Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ;

- Бизнес-план биозавода (базовая финансовая модель);

- вакцина инактивированная против аэромоноза рыб (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП, декабрь 2010г.);

- вакцина антирабическая сухая для крупного и мелкого рогатого скота (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 11.06. 2012г.);

- трипсин сухой для вирусологических целей (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 11.05. 2012г.);

- биологически активная пищевая добавка из перепелиных яиц (Технологический регламент производства утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 10.04.2012г.).

Результаты проведенных исследований использованы на Армавирской и Ставропольской биофабриках, Щелковском биокомбинате при перепроекти-

ровании технологических линий по производству различных ветеринарных препаратов.

Разработан Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ.

Результаты работы использованы для обоснования разработанной во ВНИТИБП и одобренной Президиумом Россельхозакадемии (протокол №4 от 21.04.2011г.) «Концепции научного обеспечения создания и развития региональных биологических предприятий по производству препаратов для защиты животных, растений и средств, повышающих эффективность функционирования агропромышленного комплекса Российской Федерации».

1.5. Основные положения диссертационной работы, которые выносятся на защиту:

- анализ емкости рынка биотехнологических препаратов для сельскохозяйственных отраслей АПК (животноводство и растениеводство) и прогноз предполагаемого объема их потребления;

- Проект рекомендаций по организации биозаводов в регионах РФ;

1.6. Апробация работы. Материалы диссертацио

Информация о работе

Беро, Иван Леонтьевич
доктора биологических наук
Щёлково, 2013
ВАК 03.01.06

Диссертация

Инновационные биопроизводства для повышения эффективности развития агропромышленного комплекса России - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы