EA045393B1 - EFFECTIVE PRODUCTION OF Pichia YEAST AND ITS USE TO IMPROVE PLANT AND ANIMALS HEALTH - Google Patents

EFFECTIVE PRODUCTION OF Pichia YEAST AND ITS USE TO IMPROVE PLANT AND ANIMALS HEALTH Download PDF

Info

Publication number
EA045393B1
EA045393B1 EA202090388 EA045393B1 EA 045393 B1 EA045393 B1 EA 045393B1 EA 202090388 EA202090388 EA 202090388 EA 045393 B1 EA045393 B1 EA 045393B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
microorganisms
microorganism
composition
fish
growth
Prior art date
Application number
EA202090388
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шон Фармер
Кен Алибек
Пол С. Зорнер
Кент Адамс
Алибек Молдакожаев
Шармиста Мазумдер
Майя Милованович
Original Assignee
ЛОКУС АГРИКАЛЧЕ АйПи КОМПАНИ
Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЛОКУС АГРИКАЛЧЕ АйПи КОМПАНИ, Ллк filed Critical ЛОКУС АГРИКАЛЧЕ АйПи КОМПАНИ
Publication of EA045393B1 publication Critical patent/EA045393B1/en

Links

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки на выдачу патентаCross-reference to related patent applications

Заявка на данное изобретение испрашивает приоритет предварительных заявок на выдачу патентаThe application for this invention claims the priority of provisional patent applications

США № 62/537670, поданной 27 июля 2017 г., и № 62/563,992, поданной 27 сентября 2017 г., каждая из которых включена в данное описание посредством ссылки в полном объеме.U.S. No. 62/537670, filed July 27, 2017, and No. 62/563,992, filed September 27, 2017, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Уровень техники изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

В сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и промышленности аквакультуры некоторые распространённые проблемы препятствуют возможности фермеров увеличить получение урожая, сохраняя при этом низкий уровень расходов. Они включают инфекции и инвазии, вызванные бактериями, грибами и другими вредителями и патогенами; большие расходы на корм и химические удобрения, в том числе их влияние на окружающую среду и здоровье; и трудность растворения необходимых питательных веществ, в частности фосфата, с получением удобных для использования форм, но не ограничиваются ими.In the agriculture, horticulture, livestock and aquaculture industries, several common problems hinder farmers' ability to increase yield while keeping costs low. These include infections and infestations caused by bacteria, fungi and other pests and pathogens; high costs of feed and chemical fertilizers, including their impact on the environment and health; and the difficulty of dissolving essential nutrients, particularly phosphate, into usable forms, but not limited to.

В сельском хозяйстве и садоводстве фермеры полагались на использование синтетических химических веществ и химических удобрений для повышения урожайности и защиты сельскохозяйственных культур от патогенов, вредителей и болезней; однако при чрезмерном или неправильном применении эти вещества могут попадать в поверхностные воды, стекать в грунтовые воды и испаряются в воздух. Ответственное использование этих веществ как источников загрязнения воздуха и воды является важнейшей экологической и коммерческой задачей. Даже при правильном использовании чрезмерная зависимость и длительное применение некоторых химических удобрений и пестицидов приводят к пагубному изменению почвенных экосистем, снижают устойчивость к стрессу, увеличивают резистентность вредителей и затрудняют рост и жизнеспособность растений и животных.In agriculture and horticulture, farmers relied on the use of synthetic chemicals and chemical fertilizers to increase yields and protect crops from pathogens, pests, and diseases; however, when used excessively or incorrectly, these substances can leach into surface waters, flow into groundwater, and evaporate into the air. Responsible management of these substances as sources of air and water pollution is a critical environmental and commercial concern. Even when used correctly, over-dependence and long-term use of some chemical fertilizers and pesticides cause detrimental changes to soil ecosystems, reduce stress tolerance, increase pest resistance, and impede the growth and viability of plants and animals.

Для животноводства и выращивания аквакультур стоимость кормления может быть значительной. Так, например, кормление популяции рыб, особенно в случае крупномасштабного разведения, составляет основную часть текущих затрат на получение аквакультуры. Корм для рыб должен содержать высокоусваиваемые источники белка наряду с полным набором других компонентов, необходимых для правильного питания, в том числе аминокислоты, углеводы, витамины, минералы, холестерин и незаменимые жирные кислоты. Традиционно, источники корма включали рыбную муку, полученную, например, из дикой или выращиваемой рыбы, например рыбную муку, смесь креветок и муку из кальмаров; однако изза растущих расходов в фермерстве и производстве рыбы на приготовления традиционных кормов, полученных из рыбы и технического рыбьего жира, во многих хозяйствах по получению аквакультуры начали использовать корм на основе зерна для кормления рыб. В настоящее время для производства корма для рыбы используются такие ингредиенты, как кукуруза, соя, цельная пшеница и сорго. Воздействие на здоровье самих рыб диет на основе зерна окончательно не известно, но, тем не менее, вероятно может вызывать нежелательные последствия в перспективе.For livestock and aquaculture farming, the cost of feeding can be significant. For example, feeding fish populations, especially in the case of large-scale farming, accounts for the bulk of the ongoing costs of aquaculture production. Fish food must contain highly digestible sources of protein along with a full complement of other components necessary for proper nutrition, including amino acids, carbohydrates, vitamins, minerals, cholesterol and essential fatty acids. Traditionally, feed sources have included fishmeal derived from, for example, wild or farmed fish, such as fishmeal, shrimp mixture and squid meal; However, due to the increasing costs in farming and fish production for the preparation of traditional feeds derived from fish and industrial fish oil, many aquaculture farms have begun to use grain-based feeds for feeding fish. Ingredients currently used to produce fish feed include corn, soybeans, whole wheat and sorghum. The health effects of grain-based diets on the fish themselves are not fully known, but are likely to cause adverse effects in the long term.

Крупномасштабные животноводческие хозяйства, как правило, полагаются на кормовое зерно, такое как кукуруза и соевые бобы, для обеспечения необходимых углеводов, волокон и белка для оптимального роста животных. Эти пищевые продукты не являются оптимальными для животных, чьи желудки лучше всего приспособлены к перевариванию травы и других растений с высоким содержанием целлюлозы, и это может привести к ряду проблем. Например, животноводческим хозяйствам, опирающимся на корма на основе зерна, часто приходится полагаться на антибиотики для профилактики распространение болезни, так как неподходящая диета в сочетании с тесными условиями жизни высококонцентрированных кормовых хозяйств приводит к получению животных с ослабленной иммунной системой.Large-scale livestock operations typically rely on feed grains such as corn and soybeans to provide the necessary carbohydrates, fiber and protein for optimal animal growth. These foods are not optimal for animals whose stomachs are best suited to digest grass and other high cellulose plants, and this can lead to a number of problems. For example, livestock farms relying on grain-based feeds often have to rely on antibiotics to prevent the spread of disease, as an inappropriate diet coupled with the cramped living conditions of highly concentrated feed farms results in animals with weakened immune systems.

В дополнение к стоимости кормления и защиты как сельскохозяйственных культур, так и выращиваемых животных, недостаток питательных веществ, в частности дефицит фосфора, часто является постоянной проблемой этих отраслей. Фосфор в виде фосфатов необходим для биосинтеза генетического материала и АТФ, а также многих других функций для роста и жизнеспособности всех организмов. Для того, чтобы предотвратить или вылечить дефицит фосфора у растений, производители часто применяют фосфорсодержащие удобрения, как правило, в почву. Применение этих соединений в почве, однако, не гарантирует, что растение будет способно поглощать и использовать фосфор. Некоторые формы фосфора, такие как фитаты, являются нерастворимыми или иным образом не поддающимися абсорбированию корнями растения. Фитат служит хранилищем для фосфора, энергии, катионов и миоинозита (предшественника клеточной стенки), который остается в такой форме, которая не может быть использована растениями и нежвачными животными.In addition to the cost of feeding and protecting both crops and farmed animals, nutrient deficiencies, particularly phosphorus deficiency, are often an ongoing problem in these industries. Phosphorus in the form of phosphates is essential for the biosynthesis of genetic material and ATP, as well as many other functions for the growth and viability of all organisms. To prevent or treat phosphorus deficiency in plants, growers often apply phosphorus-containing fertilizers, usually to the soil. Application of these compounds to the soil, however, does not guarantee that the plant will be able to absorb and use phosphorus. Some forms of phosphorus, such as phytates, are insoluble or otherwise not absorbable by plant roots. Phytate serves as a storehouse for phosphorus, energy, cations, and myoinositol (a cell wall precursor), which remains in a form that cannot be used by plants and nonruminant animals.

Для выращиваемых животных, таких как пасущиеся в районах, где почвы имеют низкое содержание растительного биодоступного фосфора, дефицит фосфора может привести к проблемам, включая бесплодие, снижение производство молока (например, у крупного рогатого скота), а также к неадекватной минерализации костей (например, у рыб, млекопитающих и птиц). Диетические добавки (например, с неорганическими кормовыми фосфатами) являются наиболее распространенным способом борьбы с этими проблемами, но могут быть дорогостоящими при использовании в больших масштабах.For farmed animals, such as those grazing in areas where soils have low levels of plant bioavailable phosphorus, phosphorus deficiency can lead to problems including infertility, decreased milk production (eg, in cattle), and inadequate bone mineralization (eg, in fish, mammals and birds). Dietary supplementation (eg with inorganic feed phosphates) is the most common way to combat these problems, but can be expensive when used on a large scale.

Для удовлетворения глобальных потребностей в устойчивых способах получения продовольственных и потребительских продуктов микроорганизмы, такие как бактерии, дрожжи и грибы, а также ихTo meet global needs for sustainable food and consumer products, microorganisms such as bacteria, yeast and fungi, and their

- 1 045393 продукты жизнедеятельности, становятся все более и более полезными во многих ситуациях, включая сельское хозяйство и садоводство, земледелие, лесное хозяйство и ремедиацию почв, вод и других природных ресурсов. Так, например, фермеры осваивают использование биологических агентов, таких как живые микроорганизмы, биопрепараты, полученные из них, и их комбинаций, в качестве биопестицидов и биоудобрений. Эти биологические агенты обладают важными преимуществами по сравнению с другими традиционными пестицидами и удобрениями, в том числе: 1) они являются менее вредными по сравнению с обычными химическими веществами; 2) они являются более эффективными и специфичными; 3) они часто быстро биоразлагаются, что приводит к меньшему загрязнению окружающей среды.- 1 045393 waste products are becoming increasingly useful in many situations, including agriculture and horticulture, husbandry, forestry and the remediation of soils, waters and other natural resources. For example, farmers are learning to use biological agents, such as living microorganisms, biological products derived from them, and combinations thereof, as biopesticides and biofertilizers. These biological agents have important advantages over other traditional pesticides and fertilizers, including: 1) they are less harmful than conventional chemicals; 2) they are more effective and specific; 3) they often biodegrade quickly, resulting in less environmental pollution.

Экономические затраты производства продовольственных товаров в больших масштабах, а также неблагоприятное влияние на здоровье и окружающую среду существующих способов производства продолжают негативно влиять на экономическую целесообразность и попытки обеспечить растущее население мира продуктами питания.The economic costs of producing food on a large scale, as well as the adverse health and environmental impacts of current production methods, continue to negatively impact the economic feasibility and efforts to feed a growing world population.

Таким образом, существует постоянная потребность в улучшенных, нетоксичных и экологически чистых способах выращивания сельскохозяйственных культур, животноводства и выращивания рыб с низкой стоимостью. В частности, существует потребность в продуктах для лечения и профилактики распространения болезней и инвазий в сельском хозяйстве, животноводстве и выращивании аквакультуры; дополняющих почвы для повышения роста сельскохозяйственных культур и снижающих стоимость кормления скота и выращиваемых рыб, и все это без ущерба для здоровья и жизнеспособности сельскохозяйственных культур, животных и людей-потребителей.Thus, there is a constant need for improved, non-toxic and environmentally friendly ways to grow crops, livestock and fish at low cost. In particular, there is a need for products to treat and prevent the spread of diseases and infestations in agriculture, livestock and aquaculture; supplementing soils to enhance crop growth and reduce the cost of feeding livestock and farmed fish, all without compromising the health and vitality of crops, animals and human consumers.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

В настоящем изобретении предложены микроорганизмы, а также продукты их жизнедеятельности, такие как био-ПАВ, метаболиты и/или ферменты. В настоящем изобретении также предложены способы применения этих микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, а также способы и системы для их получения. Преимущественно продукты на основе микроорганизмов и способы по настоящему изобретению являются экологически чистыми, безопасными для применения в хозяйстве и экономически эффективными.The present invention proposes microorganisms, as well as their metabolic products, such as bio-surfactants, metabolites and/or enzymes. The present invention also provides methods for using these microorganisms and their metabolic products, as well as methods and systems for their production. Advantageously, the microorganism-based products and methods of the present invention are environmentally friendly, safe for household use, and cost-effective.

В предпочтительных вариантах осуществления в настоящем изобретении предложены композиции на основе микроорганизмов, содержащие культивированные микроорганизмы и/или продукты их жизнедеятельности, а также способы получения таких композиций и способы их применения в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и выращивании аквакультуры. Как правило, композиции на основе микроорганизмов могут быть использованы для профилактики и/или лечения инфекции или инвазии у растений и животных; улучшения почвы и повышения роста сельскохозяйственных культур и/или повышения роста и улучшения здоровья скота и рыбы.In preferred embodiments, the present invention provides microorganism-based compositions containing cultured microorganisms and/or their metabolic products, as well as methods for preparing such compositions and methods for their use in agriculture, horticulture, animal husbandry and aquaculture. In general, microorganism-based compositions can be used to prevent and/or treat infection or infestation in plants and animals; improving soil and increasing the growth of crops and/or increasing the growth and health of livestock and fish.

Более конкретно, композиции на основе микроорганизмов могут быть использованы для защиты растений, людей или животных путем борьбы с инфекциями, инвазиями и/или заболеваниями, вызванными болезнетворными одно- или многоклеточными организмами, в том числе грибами, бактериями, паразитами и нематодами, но не ограничиваясь ими; повышения урожайности и качества продукции; обогащения почвы; в качестве добавки к корму для скота и/или для добавки к корму для рыбы и водных животных. Способы такого применения также предусмотрены в данном документе.More specifically, microorganism-based compositions can be used to protect plants, humans or animals by controlling infections, infestations and/or diseases caused by pathogenic uni- or multicellular organisms, including, but not limited to, fungi, bacteria, parasites and nematodes them; increasing productivity and product quality; soil enrichment; as an additive to livestock feed and/or as an additive to fish and aquatic animal feed. Methods for such use are also provided in this document.

В конкретных вариантах осуществления изобретения микроорганизм заявленной композиции на основе микроорганизмов представляет собой биологически чистые дрожжи, выбранные из клады Pichia, такие как, например, P. anomala (Wickerhamomyces anomalus), P. kudriavzevii (Wickerhamomyces kudriavzevii), и/или P. guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii), и/или их комбинации. Также предусмотрено включение других дрожжей клады Pichia или дрожжей, тесно связанных с ней (например, принадлежащих к тому же роду или семейству), и/или продуктов их жизнедеятельности.In specific embodiments of the invention, the microorganism of the claimed microbial composition is a biologically pure yeast selected from the Pichia clade, such as, for example, P. anomala (Wickerhamomyces anomalus), P. kudriavzevii (Wickerhamomyces kudriavzevii), and/or P. guilliermondii ( Meyerozyma guilliermondii), and/or combinations thereof. Inclusion of other yeasts of the Pichia clade or yeasts closely related to it (eg, belonging to the same genus or family) and/or their products is also intended.

Композиции на основе микроорганизмов заявленного изобретения могут быть получены посредством процессов культивирования, варьирующихся от маломасштабных до крупномасштабных. Указанные процессы культивирования включают глубинное культивирование, твердофазную ферментацию (SSF) и их комбинации, но не ограничиваются ими.Compositions based on microorganisms of the claimed invention can be obtained through cultivation processes ranging from small-scale to large-scale. These cultivation processes include, but are not limited to, submerged culture, solid state fermentation (SSF), and combinations thereof.

Дрожжи в композиции могут находиться в активной или неактивной форме. Кроме того, композиция также может содержать ферментационный бульон, полученный в результате культивирования дрожжей, который может включать, в частности, клеточные компоненты и продукты жизнедеятельности микроорганизмов, такие как био-ПАВ, метаболиты и/или ферменты. Преимущественно прямое использование композиции, т.е. без дальнейшей стабилизации, сохранения и хранения, сохраняет высокую жизнеспособность микроорганизмов, снижает возможность загрязнения посторонними агентами и нежелательными микроорганизмами и поддерживает активность продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.The yeast in the composition may be in active or inactive form. In addition, the composition may also contain a fermentation broth obtained by culturing yeast, which may include, in particular, cellular components and microbial waste products, such as bio-surfactants, metabolites and/or enzymes. Predominantly direct use of composition, i.e. without further stabilization, preservation or storage, maintains high microbial viability, reduces the possibility of contamination by foreign agents and unwanted microorganisms, and maintains the activity of microbial waste products.

В некоторых вариантах осуществления композиция на основе микроорганизмов дополнительно содержит носитель. Носитель может представлять собой любой подходящий носитель, известный в данной области техники, который обеспечивает доставку дрожжей или продуктов жизнедеятельности дрожжей к целевым растениям, почве, животным, рыбам и т.д. таким образом, что продукт остается жизнеспособным, или, в случае неактивных дрожжей, сохраняет компоненты, необходимые для обеспечения эффекIn some embodiments, the microorganism-based composition further comprises a carrier. The carrier may be any suitable carrier known in the art that enables delivery of yeast or yeast products to target plants, soil, animals, fish, etc. in such a way that the product remains viable, or, in the case of inactive yeast, retains the components necessary to ensure the effectiveness

- 2 045393 тивности.- 2 045393 activity.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит адъювант, способный повышать эффективность композиции. Так, например, фульвовая кислота, гуминовая кислота или гумат могут выступать в качестве вспомогательных веществ, которые особенно пригодны в вариантах осуществления, описывающих композиции для улучшения почвы.In some embodiments, the composition further comprises an adjuvant capable of increasing the effectiveness of the composition. Thus, for example, fulvic acid, humic acid or humate can act as auxiliary substances that are particularly useful in embodiments describing compositions for soil improvement.

Композиция на основе микроорганизмов может быть составлена в виде, например, жидкой суспензии, эмульсии, лиофилизированного порошка или полученного распылительной сушкой, твердого вещества, гранул или геля.The microbial composition may be formulated as, for example, a liquid suspension, emulsion, lyophilized powder or spray-dried solid, granules or gel.

В некоторых вариантах осуществления композиции заявленного изобретения имеют преимущества по сравнению, например, только с очищенными метаболитами микроорганизмов, , например, из-за использования полной культуры микроорганизмов. Эти преимущества могут включать одно или несколько из следующих: высокие концентрации маннопротеина как части наружной поверхности клеточной стенки дрожжей; присутствие бета-глюкана в клеточных стенках дрожжей; наличие био-ПАВ в культуре и присутствие растворителей (например, молочной кислоты, этилацетата и т.д.) и других метаболитов (например, витаминов, минералов, углеводов и источников белка) в культуре. Эти преимущества присутствуют при использовании активных или неактивных дрожжей.In some embodiments, the compositions of the claimed invention have advantages over, for example, only purified metabolites of microorganisms, for example, due to the use of a complete culture of microorganisms. These benefits may include one or more of the following: high concentrations of mannoprotein as part of the outer surface of the yeast cell wall; the presence of beta-glucan in yeast cell walls; the presence of bio-surfactants in the culture and the presence of solvents (e.g. lactic acid, ethyl acetate, etc.) and other metabolites (e.g. vitamins, minerals, carbohydrates and protein sources) in the culture. These benefits are present whether using active or inactive yeast.

В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы, а также метаболиты и другие продукты жизнедеятельности микроорганизмов действуют синергетически друг с другом.In some embodiments, the microorganisms, as well as metabolites and other waste products of the microorganisms, act synergistically with each other.

В одном варианте осуществления заявленное изобретение относится к способам получения продукта жизнедеятельности дрожжей Pichia путем культивирования штамма микроорганизма согласно заявленному изобретению в условиях, подходящих для роста и получения продуктов жизнедеятельности; и, необязательно, очистки продуктов жизнедеятельности. В некоторых вариантах осуществления продукт жизнедеятельности является не очищенным, но вместо этого используется в исходном виде, например, включающем ферментационный бульон, в котором он был получен. Примеры продуктов жизнедеятельности в соответствии с заявленным изобретением включают ферменты, кислоты, растворители, этанол, белки, аминокислоты, био-ПАВ и другие вещества. В конкретных вариантах осуществления предложены способы получения фермента фитазы.In one embodiment, the claimed invention relates to methods for producing a waste product of Pichia yeast by cultivating a strain of microorganism according to the claimed invention under conditions suitable for growth and production of waste products; and, optionally, purification of waste products. In some embodiments, the waste product is not purified, but is instead used in its original form, for example, including the fermentation broth in which it was obtained. Examples of waste products in accordance with the claimed invention include enzymes, acids, solvents, ethanol, proteins, amino acids, bio-surfactants and other substances. In specific embodiments, methods for producing a phytase enzyme are provided.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способам повышения производительности в промышленности, выбранной из сельского хозяйства, садоводства, животноводства и выращивания аквакультуры, в которой эффективное количество композиции на основе микроорганизмов по заявленному изобретению применяют к специальному или целевому участку, связанному с выбранной промышленностью. Участок применения будет зависеть от промышленности и может включать, например, растение и/или его окружающую среду или животное и/или его окружающую среду.The present invention further relates to methods for increasing productivity in an industry selected from agriculture, horticulture, animal husbandry and aquaculture, wherein an effective amount of a microorganism-based composition of the claimed invention is applied to a specific or targeted area associated with the selected industry. The site of application will depend on the industry and may include, for example, a plant and/or its environment or an animal and/or its environment.

Применение заявленных способов может включать применение композиции на основе микроорганизмов непосредственно к растению, животному и/или их окружающей среде. Микроорганизмы могут быть живыми (или жизнеспособными) или неактивными во время применения.Application of the claimed methods may involve applying the microorganism-based composition directly to the plant, animal and/or their environment. Microorganisms may be alive (or viable) or inactive at the time of use.

В случае живых микроорганизмов микроорганизмы могут расти in situ на участке применения и продуцировать любые активные соединения или продукты жизнедеятельности на месте. Следовательно, высокая концентрация микроорганизмов и полезных продуктов жизнедеятельности может быть достигнута легко и непрерывно на участке обработки (например, CAFO или рыбоводческом хозяйстве).In the case of live microorganisms, the microorganisms can grow in situ at the site of application and produce any active compounds or waste products in situ. Consequently, high concentrations of microorganisms and beneficial waste products can be achieved easily and continuously at the processing site (eg, CAFO or fish farm).

С этой целью способы могут включать добавление материалов для повышения роста микроорганизмов во время применения (например, добавление питательных веществ для стимуляции роста микроорганизмов). В одном варианте осуществления источники питательных веществ могут включать, например, азот, нитрат, фосфор, магний и/или углерод.To this end, methods may include adding materials to enhance microbial growth during use (eg, adding nutrients to promote microbial growth). In one embodiment, nutrient sources may include, for example, nitrogen, nitrate, phosphorus, magnesium and/or carbon.

В одном варианте осуществления способы дополнительно включают стадию культивирования композиции на основе микроорганизмов перед применением. Предпочтительно композицию на основе микроорганизмов культивируют на участке применения или около него, например, менее чем 100 миль от участка.In one embodiment, the methods further include the step of culturing the microorganism-based composition prior to use. Preferably, the microbial composition is cultured at or near the site of use, for example, less than 100 miles from the site.

В некоторых вариантах осуществления предложены способы лечения и/или профилактики инфекции, инвазии и/или заболевания в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и/или хозяйстве по получению аквакультуры, в которых композицию на основе микроорганизмов по заявленному изобретению применяют к растению, животному и/или их окружающей среде. В некоторых вариантах осуществления композицию применяют непосредственно к организму или вредителю, который вызывает или вызвал инфекцию, инвазию и/или заболевание.In some embodiments, methods are provided for the treatment and/or prevention of infection, infestation and/or disease in agriculture, horticulture, animal husbandry and/or aquaculture, in which the microorganism-based composition of the claimed invention is applied to a plant, animal and/or their environment. In some embodiments, the composition is applied directly to an organism or pest that is causing or has caused an infection, infestation and/or disease.

В некоторых вариантах осуществления предложены способы для обогащения почвы, в которых композицию на основе микроорганизмов по заявленному изобретению применяют к почве. Предпочтительно способы могут повысить урожайность и улучшить качество сельскохозяйственных культур и продуктов, выращенных в почве. Кроме того, способы могут помочь в сохранении фосфата путем восстановления непригодного для использования фосфата, присутствующего в почве, и преобразования его в форму, легко поглощаемую растениями.In some embodiments, methods for enriching soil are provided in which a microorganism-based composition of the claimed invention is applied to soil. Preferably, the methods can increase the yield and improve the quality of crops and products grown in the soil. In addition, the methods can help in phosphate conservation by recovering unusable phosphate present in the soil and converting it into a form that can be easily absorbed by plants.

В некоторых вариантах осуществления заявленное изобретение обеспечивает дешевые материалы и способы для кормления скота и выращиваемых рыб с использованием заявленной композиции на основеIn some embodiments, the claimed invention provides low-cost materials and methods for feeding livestock and farmed fish using the claimed composition based on

- 3 045393 микроорганизмов. Композиция может быть использована в качестве высокопитательного источника дополнительного питания для скота, например, путем введения композиции в кормушки наряду с традиционным кормом для скота и употребления скотом композиции. Композиция на основе микроорганизмов может быть использована в качестве высокопитательного дополнительного источника питания для рыб, например, путем введения композиции в рыбоводный пруд или аквариум и употребления рыбой композиции. Предпочтительно настоящее изобретение может быть использовано для снижения стоимости кормления скота и выращиваемых рыб при одновременном повышении роста и улучшения здоровья животных, например, путем поддерживания их роста и их иммунной системы.- 3 045393 microorganisms. The composition can be used as a highly nutritious source of supplemental nutrition for livestock, for example, by introducing the composition into feeders along with traditional livestock feed and the livestock consuming the composition. The microorganism-based composition can be used as a highly nutritious supplemental food source for fish, for example, by introducing the composition into a fish pond or aquarium and the fish consuming the composition. Advantageously, the present invention can be used to reduce the cost of feeding livestock and farmed fish while increasing the growth and health of the animals, for example by supporting their growth and their immune system.

В некоторых вариантах осуществления заявленное изобретение предоставляет материалы и способы для лечения и/или профилактики дефицита питательных веществ у растений и/или животных. В случае дефицита питательных веществ у растения способы могут включать применение заявленных композиций на основе микроорганизмов к почве вокруг растения. В случае дефицита питательных веществ у животного способы могут включать применение заявленных композиций на основе микроорганизмов к корму и/или питьевой воде животного. В одном варианте осуществления дефицит питательных веществ представляет собой дефицит фосфора.In some embodiments, the claimed invention provides materials and methods for treating and/or preventing nutritional deficiencies in plants and/or animals. In the event of a plant being nutrient deficient, the methods may include applying the inventive microorganism-based compositions to the soil around the plant. In case of nutritional deficiency in an animal, the methods may include applying the claimed microorganism-based compositions to the animal's feed and/or drinking water. In one embodiment, the nutrient deficiency is a phosphorus deficiency.

Преимущественно, настоящее изобретение может быть использовано без выделения больших количеств неорганических соединений в окружающую среду. Кроме того, в композициях и способах используются компоненты, которые являются биоразлагаемыми и токсикологически безопасными. Таким образом, настоящее изобретение может быть использовано для повышения производительности в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и/или рыбоводстве в качестве зеленой обработки.Advantageously, the present invention can be used without releasing large amounts of inorganic compounds into the environment. In addition, the compositions and methods use components that are biodegradable and toxicologically safe. Thus, the present invention can be used to improve productivity in agriculture, horticulture, animal husbandry and/or fish farming as a green treatment.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фигуре показан график, иллюстрирующий концентрации фосфата, используемые для определения активности Pichia anomala в отношении производства фитазы.The figure shows a graph illustrating the phosphate concentrations used to determine the phytase production activity of Pichia anomala.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

В настоящем изобретении предложены композиции на основе микроорганизмов, содержащие культивированные микроорганизмы и/или продукты их жизнедеятельности, а также способы получения и применения таких композиций. Композиции на основе микроорганизмов могут быть использованы в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и выращивании аквакультуры, например, для профилактики и/или лечения инфекции или инвазии у растений и животных; улучшения почвы и повышения роста сельскохозяйственных культур и/или повышения роста и улучшения здоровья скота и рыбы.The present invention provides microorganism-based compositions containing cultivated microorganisms and/or their metabolic products, as well as methods for the preparation and use of such compositions. Microorganism-based compositions can be used in agriculture, horticulture, animal husbandry and aquaculture, for example, for the prevention and/or treatment of infection or infestation in plants and animals; improving soil and increasing the growth of crops and/or increasing the growth and health of livestock and fish.

В конкретных вариантах осуществления изобретения микроорганизм заявленной композиции на основе микроорганизмов представляет собой биологически чистые дрожжи, выбранные из клады Pichia, такие как, например, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus), Pichia kudriavzevii (Wickerhamomyces kudriavzevii), и/или Pichia guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii), и/или их комбинации. Также предусмотрено включение других дрожжей клады Pichia или дрожжей, тесно связанных с ней (например, P. occidentalis), и/или продуктов их жизнедеятельности.In specific embodiments of the invention, the microorganism of the claimed microbial composition is a biologically pure yeast selected from the Pichia clade, such as, for example, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus), Pichia kudriavzevii (Wickerhamomyces kudriavzevii), and/or Pichia guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii) , and/or combinations thereof. Inclusion of other yeasts of the Pichia clade or yeasts closely related to it (for example, P. occidentalis) and/or their products is also provided.

Заявленное изобретение также относится к способам повышения производительности в промышленностях, выбранных из сельского хозяйства, садоводства, животноводства и выращивания аквакультуры, в которых способ включает применение композиции на основе микроорганизмов согласно заявленному изобретению к специальному участку, связанному с промышленностью. Например, участок применения может являться растением, животным и/или средой, окружающей растение или животное.The claimed invention also relates to methods for increasing productivity in industries selected from agriculture, horticulture, animal husbandry and aquaculture, wherein the method includes applying a microorganism-based composition according to the claimed invention to a specific area associated with the industry. For example, the application site may be a plant, an animal, and/or the environment surrounding the plant or animal.

Выбранные определения.Selected definitions.

Используемый в данном документе термин композиция на основе микроорганизмов означает композицию, которая содержит компоненты, которые были получены в результате жизнедеятельности микроорганизмов или других клеточных культур. Таким образом, композиция на основе микроорганизмов может содержать сами микроорганизмы и/или продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Микроорганизмы могут находиться в вегетативном состоянии, в форме спор, в форме мицелия, в любой другой форме пропагул микроорганизмов или их смеси. Микроорганизмы могут быть в форме планктона, или в форме биопленки, или в виде смеси обоих. Продуктами жизнедеятельности могут быть, например, метаболиты (например, био-ПАВ), компоненты клеточной мембраны, экспрессированные белки и/или другие клеточные компоненты. Микроорганизмы могут быть целыми или лизированными. Клетки могут полностью отсутствовать или присутствовать, например, в концентрации 1x10, 1x105, 1x10, 1х107, 1x108, 1 x 109, 1x1010 или 1x1011 или более клеток или пропагул на 1 мл композиции.As used herein, the term microorganism-based composition means a composition that contains components that are derived from the activity of microorganisms or other cell cultures. Thus, a microorganism-based composition may contain microorganisms themselves and/or waste products of microorganisms. Microorganisms can be in a vegetative state, in the form of spores, in the form of mycelium, in any other form of propagules of microorganisms or mixtures thereof. Microorganisms may be in the form of plankton, or in the form of biofilm, or a mixture of both. The waste products may be, for example, metabolites (eg, bio-surfactants), cell membrane components, expressed proteins and/or other cellular components. Microorganisms can be whole or lysed. Cells may be completely absent or present, for example, at a concentration of 1x10, 1x105, 1x10, 1x107 , 1x108, 1x109 , 1x1010 or 1x1011 or more cells or propagules per ml of composition.

Используемый в данном документе термин пропагула означает любую часть микроорганизма, из которой может развиваться новый и/или зрелый организм, включая клетки, конидии, цисты, споры (например, репродуктивные споры, эндоспоры и экзоспоры), мицелий, почки и семена, но не ограничиваясь ими.As used herein, the term propagule means any part of a microorganism from which a new and/or mature organism can develop, including, but not limited to, cells, conidia, cysts, spores (e.g., reproductive spores, endospores, and exospores), mycelium, buds, and seeds. them.

В заявленном изобретении дополнительно предложены продукты на основе микроорганизмов, которые представляют собой продукты, которые должны применяться на практике для достижения желаемого результата. Продукт на основе микроорганизмов может представлять собой просто композицию на основе микроорганизмов, собранную в процессе культивирования микроорганизмов. Альтернативно,The claimed invention further provides products based on microorganisms, which are products that must be put into practice to achieve the desired result. The microorganism-based product may simply be a microorganism-based composition collected through the process of culturing the microorganisms. Alternatively,

- 4 045393 продукт на основе микроорганизмов может содержать дополнительные ингредиенты, которые были добавлены. Указанные дополнительные ингредиенты могут включать, например, стабилизаторы, буферы, подходящие носители (например, воду или растворы солей), добавленные питательные вещества для поддержки дальнейшей жизнедеятельности микроорганизмов, усилители роста, не являющиеся питательными веществами, и/или агенты, которые облегчают отслеживание микроорганизмов и/или композиции в среде, в которой они применяются. Продукт на основе микроорганизмов может также содержать смеси композиций на основе микроорганизмов. Продукт на основе микроорганизмов может также содержать один или несколько компонентов композиции на основе микроорганизмов, которые были обработаны каким-либо образом, таким как фильтрация, центрифугирование, лизирование, сушка, очистка и тому подобное, но не ограничиваясь ими.- 4 045393 microorganism-based product may contain additional ingredients that have been added. These additional ingredients may include, for example, stabilizers, buffers, suitable vehicles (for example, water or salt solutions), added nutrients to support the continued activity of microorganisms, non-nutrient growth enhancers, and/or agents that facilitate the tracking of microorganisms and /or compositions in the environment in which they are used. The microorganism-based product may also contain mixtures of microorganism-based compositions. The microorganism-based product may also contain one or more components of the microorganism-based composition that have been processed in some manner, such as, but not limited to, filtration, centrifugation, lysing, drying, purification, and the like.

Используемый в данном документе термин собранный относится к удалению части или всей композиции на основе микроорганизмов из емкости для выращивания.As used herein, the term collected refers to the removal of part or all of the microorganism-based composition from the growth container.

Используемый в данном документе термин изолированная или очищенная молекула или соединение по существу не содержат других соединений, таких как клеточный материал, с которым они связаны в природном состоянии. Очищенный или выделенный полинуклеотид (рибонуклеиновая кислота (РНК) или дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)) не содержат генов или последовательностей, которые фланкируют его в своем естественном состоянии. Очищенный или выделенный полипептид не содержит аминокислот или последовательностей, которые его фланкируют в своем естественном состоянии.As used herein, the term isolated or purified molecule or compound is substantially free of other compounds, such as cellular material, with which it is naturally associated. A purified or isolated polynucleotide (ribonucleic acid (RNA) or deoxyribonucleic acid (DNA)) does not contain genes or sequences that flank it in its natural state. A purified or isolated polypeptide does not contain the amino acids or sequences that flank it in its natural state.

Используемая в данном документе биологически чистая культура означает культуру, выделенную из материалов, с которыми она связана в природе. В предпочтительном варианте осуществления культура изолирована от всех других живых клеток. В других предпочтительных вариантах осуществления биологически чистая культура имеет преимущественные характеристики по сравнению с культурой того же микроорганизма, который существует в природе. Преимущественными характеристиками могут быть, например, повышение производства одного или более желаемых продуктов жизнедеятельности.As used herein, organic culture means a culture isolated from materials with which it is associated in nature. In a preferred embodiment, the culture is isolated from all other living cells. In other preferred embodiments, the biologically pure culture has advantageous characteristics over a culture of the same microorganism that exists in nature. Advantageous characteristics may be, for example, increased production of one or more desired waste products.

В определенных вариантах осуществления очищенные соединения составляют по меньшей мере 60 мас.% (сухой вес) представляющего интерес соединения. Предпочтительно препарат представляет собой по меньшей мере 75 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 99 мас.% представляющего интерес соединения. Например, очищенное соединение представляет собой соединение, которое составляет по меньшей мере 90, 91, 92, 93, 94, 95, 98, 99 или 100 мас.% желаемого соединения по массе. Чистота измеряется любым подходящим стандартным методом, например колоночной хроматографией, тонкослойной хроматографией или высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ).In certain embodiments, the purified compounds comprise at least 60% by weight (dry weight) of the compound of interest. Preferably, the drug represents at least 75% by weight, more preferably at least 90% by weight, and most preferably at least 99% by weight of the compound of interest. For example, a purified compound is a compound that represents at least 90, 91, 92, 93, 94, 95, 98, 99, or 100% by weight of the desired compound. Purity is measured by any suitable standard method, such as column chromatography, thin layer chromatography or high performance liquid chromatography (HPLC).

Термин метаболит относится к любому веществу, продуцируемому в процессе метаболизма (т.е. продукту жизнедеятельности), или веществу, необходимому для участия в определенном метаболическом процессе. Метаболит может представлять собой органическое соединение, которое является исходным веществом (например, глюкоза), промежуточным соединением (например, ацетил-КоА) или конечным продуктом (например, н-бутанол) метаболизма. Примеры метаболитов включают биополимеры, ферменты, кислоты, растворители, спирты, белки, витамины, минеральные вещества, микроэлементы, аминокислоты и био-ПАВ, но не ограничиваются ими.The term metabolite refers to any substance produced during metabolism (i.e., a waste product) or a substance necessary to participate in a particular metabolic process. A metabolite may be an organic compound that is a parent (eg, glucose), an intermediate (eg, acetyl-CoA), or an end product (eg, n-butanol) of metabolism. Examples of metabolites include, but are not limited to, biopolymers, enzymes, acids, solvents, alcohols, proteins, vitamins, minerals, trace elements, amino acids and bio-surfactants.

Используемый в данном документе термин модулировать взаимозаменяем с термином изменять (например, увеличивать или снижать). Такие изменения обнаруживаются известными в уровне техники стандартными способами, такими как описанные в данном документе.As used herein, the term modulate is interchangeable with the term alter (eg, increase or decrease). Such changes are detected by standard methods known in the art, such as those described herein.

Представленные в данном документе диапазоны считаются условным обозначением для всех значений в указанном диапазоне. Например, под диапазоном от 1 до 20 понимают любое значение, комбинацию значений или поддиапазон из группы, включающей 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, а также все промежуточные десятичные значения между вышеупомянутыми целыми числами, такие как, например, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8 и 1,9. Что касается поддиапазонов, специально предусмотрены охваченные поддиапазоны, которые находятся в пределах любой конечной точки диапазона. Например, охваченный поддиапазон примерного диапазона от 1 до 50 может содержать от 1 до 10, от 1 до 20, от 1 до 30 и от 1 до 40 в одном направлении или от 50 до 40, от 50 до 30, от 50 до 20 и от 50 до 10 в другом направлении.The ranges presented in this document are considered to be representative of all values within the stated range. For example, the range from 1 to 20 means any value, combination of values, or subrange from the group including 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, as well as all intermediate decimal values between the above integers, such as, for example, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 and 1.9. With respect to subbands, covered subbands are specifically provided that are within any endpoint of the range. For example, a covered subrange of the exemplary range of 1 to 50 may comprise 1 to 10, 1 to 20, 1 to 30, and 1 to 40 in one direction, or 50 to 40, 50 to 30, 50 to 20, and from 50 to 10 in the other direction.

Используемый в данном документе термин снижает относится к отрицательному изменению, составляющему по меньшей мере 1, 5, 10, 25, 50, 75 или 100%.As used herein, the term reduce refers to a negative change of at least 1, 5, 10, 25, 50, 75 or 100%.

Используемый в данном документе термин референтный относится к стандартному или контрольному значению.As used herein, the term reference refers to a standard or reference value.

Используемый в данном документе термин ПАВ относится к поверхностно-активному веществу, которое снижает поверхностное натяжение (или межфазное натяжение) между двумя жидкостями или между жидкостью и твердым веществом. ПАВ действуют как детергенты, смачивающие агенты, эмульгаторы, пенообразователи и диспергаторы. Термин био-ПАВ представляет собой ПАВ, продуцируемое живым организмом.As used herein, the term surfactant refers to a surfactant that reduces the surface tension (or interfacial tension) between two liquids or between a liquid and a solid. Surfactants act as detergents, wetting agents, emulsifiers, foaming agents and dispersants. The term bio-surfactant is a surfactant produced by a living organism.

Используемый в данном документе термин сельское хозяйство означает выращивание и разведеAs used in this document, the term agriculture means the cultivation and propagation of

- 5 045393 ние растений и/или грибов для получения продуктов питания, волокон, биотоплива, лекарственных средств, косметических средств, пищевых добавок, декоративных целей и других видов использования. Согласно заявленному изобретению сельское хозяйство может также включать садоводство, ландшафтный дизайн, садоводство, сохранение растений, плодоводство и древоводство. Кроме того, сельское хозяйство согласно настоящему документу дополнительно включает почвоведение (например, педологию и эдафологию), а также агрономию или уход, мониторинг и управление почвой и получение сельскохозяйственных культур.- 5 045393 production of plants and/or fungi for food, fiber, biofuels, medicines, cosmetics, food additives, decorative purposes and other uses. According to the claimed invention, agriculture may also include horticulture, landscaping, horticulture, plant conservation, fruit growing and tree growing. In addition, agriculture as defined herein further includes soil science (e.g., pedology and edaphology), as well as agronomy or soil care, monitoring and management, and crop production.

Используемый в данном документе термин скот относится к любому одомашненному животному, выращенному в сельскохозяйственных или промышленных условиях для производства сельхозтоваров, таких как продукты питания, волокна и рабочая сила. Термин животноводство включает разведение, выращивание, вскармливание, содержание, поддерживание и/или забой этих животных. Скот может быть выращен в естественных условиях, например в открытом поле, на ферме или в кормовых хозяйствах для животных. Виды животных, охваченных термином скот, могут включать альпак, крупный рогатый и молочный скот, бизонов, свиней, овец, коз, лошадей, мулов, ослов, верблюдов, кур, индеек, уток, гусей, цесарок и сквобов, но не ограничиваются ими.As used herein, the term livestock refers to any domesticated animal raised under agricultural or industrial conditions to produce agricultural commodities such as food, fiber, and labor. The term animal husbandry includes the breeding, rearing, feeding, housing, maintenance and/or slaughter of these animals. Livestock may be raised in natural settings, such as an open field, farm, or animal feed facility. Types of animals covered by the term livestock may include, but are not limited to, alpacas, cattle, dairy cattle, bison, swine, sheep, goats, horses, mules, donkeys, camels, chickens, turkeys, ducks, geese, guinea fowl and squabs.

Используемое в настоящее документе кормовое хозяйство для животных или AFO относится к земельному участку или базе (не включая базу рыбоводства), где животных содержали, содержат или будут содержать или держать и кормить или поддерживать в течение в общей сложности 45 или более дней в течение любого 12-месячного периода и где сельскохозяйственные культуры, растительность, кормовые растения или остатки после сбора урожая не поддерживаются в нормальном вегетационном периоде в любой части базы. AFO в основном используют искусственные сооружения и оборудование (для кормления, создания температурного режима, хранения и использования навоза и т.д.), в месте высаживания и обработки.As used herein, an animal feed facility or AFO refers to a land or base (not including a fish farming base) where animals have been, are, or will be kept, or kept and fed or maintained for a total of 45 days or more in any 12 -month period and where crops, vegetation, forages or harvest residues are not maintained in a normal growing season in any part of the base. AFOs primarily use artificial structures and equipment (for feeding, temperature control, manure storage and management, etc.) at planting and processing sites.

Термин CAFO или концентрированное AFO представляет собой AFO, которое концентрирует большое количество животных в относительно небольших и ограниченных пространствах, размер которых отвечает определенным пороговым уровням, определенным Агентством по охране окружающей среды.The term CAFO or concentrated AFO is an AFO that concentrates large numbers of animals in relatively small and confined spaces that meet certain size thresholds as defined by the Environmental Protection Agency.

Используемые в данном документе термины аквакультура, выращивание аквакультур, водное фермерство, водное хозяйство или рыбоводство означают разведение, выращивание и вылов водных животных в рыбоводческом хозяйстве. Выращивание аквакультуры может быть интенсивным (опираясь на технологии для разведения рыбы в искусственных загонах при высокой плотности) или экстенсивным (выполненное в океане или в естественных и искусственных озерах, заливах, фьордах рек или других водоемах). Выращивание аквакультуры включает производство морепродуктов из инкубаторов для рыб и моллюсков, которые выращиваются до товарного размера в загонах, прудах, резервуарах, аквариумах, клетках или каналах. Кроме того, выращивание аквакультуры включает морское фермерство, что влечет за собой выращивание морских организмов в открытой морской воде или закрытых участках с морской водой. Кроме того, выращивание аквакультуры включает восстановление количества или прирост, при котором рыб и моллюсков из инкубатора выпускают в дикую природу в попытке восстановить популяции в дикой природе или прибрежной среде обитания. Более того, выращивание аквакультуры включает разведение декоративных рыб для продажи в аквариум, а также содержание декоративных рыб, размещенных в аквариумах. Виды, которые могут быть выращены, включают пресноводных или морских рыб и моллюсков, а также могут включать декоративных рыб, съедобных рыб, рыб для спорта, живца, ракообразных, моллюсков, водоросли, морские овощи или икру.As used in this document, the terms aquaculture, aquaculture, aquatic farming, aquaculture or fish farming mean the breeding, rearing and harvesting of aquatic animals in aquaculture. Aquaculture can be intensive (relying on technology to raise fish in artificial pens at high densities) or extensive (performed in the ocean or in natural and artificial lakes, bays, river fjords or other bodies of water). Aquaculture farming involves the production of seafood from fish and shellfish hatcheries that are grown to market size in pens, ponds, tanks, aquariums, cages or canals. In addition, aquaculture farming includes marine farming, which entails the cultivation of marine organisms in open seawater or closed seawater areas. In addition, aquaculture involves restocking or augmentation, in which fish and shellfish from a hatchery are released into the wild in an attempt to restore populations in wild or coastal habitats. Moreover, aquaculture includes raising ornamental fish for sale to aquariums, as well as keeping ornamental fish housed in aquariums. Species that may be cultured include freshwater or saltwater fish and shellfish, and may also include ornamental fish, edible fish, sport fish, live bait, crustaceans, shellfish, algae, sea vegetables, or caviar.

Используемый в данном описании термин рыбоводческое хозяйство представляет собой любую водную среду, где происходит или может происходить выращивание аквакультуры. Рыбоводческие хозяйства в соответствии с данным описанием могут включать все типы водных сред или участков водных сред, будь они искусственными или природными, в том числе пруды, ирригационные каналы, реки, озера, океаны, фьорды, резервуары, аквариумы, клетки или каналы.As used herein, the term aquaculture is any aquatic environment where aquaculture occurs or may occur. Fish farms as defined herein may include all types of aquatic environments or areas of aquatic environments, whether artificial or natural, including ponds, irrigation canals, rivers, lakes, oceans, fjords, tanks, aquariums, cages or canals.

Используемый в данном документе термин вредитель представляет собой любой организм, кроме человека, который является разрушительным, болезнетворным и/или вредным для человека или человеческих нужд (например, сельское хозяйство, садоводство, уход за скотом, выращивание аквакультуры). Вредители могут вызывать инфекции, инвазии и/или заболевание. Вредители могут быть одно- или многоклеточными организмами, в том числе вирусами, грибами, бактериями, паразитами и/или нематодами, но не ограничиваясь ими.As used herein, the term pest is any non-human organism that is destructive, disease-causing, and/or harmful to humans or human needs (eg, agriculture, horticulture, livestock management, aquaculture). Pests can cause infections, infestations and/or disease. Pests can be single- or multicellular organisms, including, but not limited to, viruses, fungi, bacteria, parasites and/or nematodes.

Используемый в данном документе термин лечение относится к эрадикации, снижению, облегчению, реверсированию или профилактике степени, проявления или симптома состояния или расстройства в любой степени и включает, но не требует, полное излечение состояния или расстройства. Лечение может представлять собой излечение, улучшение или частичное облегчение расстройства. Лечение может также включать профилактику состояния или расстройства, которое, как использовано в данном документе, означает задержку начала или прогрессирования конкретного проявления или симптома состояния или расстройства.As used herein, the term treatment refers to eradicating, reducing, ameliorating, reversing or preventing the extent, manifestation or symptom of a condition or disorder to any extent and includes, but does not require, complete cure of the condition or disorder. Treatment may be a cure, amelioration, or partial relief of the disorder. Treatment may also include prevention of a condition or disorder, which as used herein means delaying the onset or progression of a particular manifestation or symptom of the condition or disorder.

- 6 045393- 6 045393

Композиции на основе микроорганизмов.Compositions based on microorganisms.

В заявленном изобретении предложены композиции на основе микроорганизмов, содержащие полезные микроорганизмы, а также продукты их жизнедеятельности, такие как био-ПАВ, метаболиты, кислоты, растворители и/или ферменты. В заявленном изобретении также предложены способы применения этих композиций для повышения производительности в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и выращивании аквакультуры. Кроме того, в заявленном изобретении предложены материалы и способы получения композиций на основе микроорганизмов.The claimed invention proposes compositions based on microorganisms containing beneficial microorganisms, as well as their metabolic products, such as bio-surfactants, metabolites, acids, solvents and/or enzymes. The claimed invention also provides methods for using these compositions to improve productivity in agriculture, horticulture, livestock and aquaculture. In addition, the claimed invention proposes materials and methods for producing compositions based on microorganisms.

Предпочтительно, чтобы композиции на основе микроорганизмов, полученные в соответствии с заявленным изобретением, были нетоксичными (например, токсичность при проглатывании составляет больше, чем 5 г/кг массы тела) и могли быть применены в высоких концентрациях, не вызывая раздражения, например, кожи или желудочно-кишечного тракта человека или животного. Таким образом, заявленное изобретение особенно пригодно, когда применение композиций на основе микроорганизмов происходит в присутствии живых организмов, таких как скот и рыбы, производимых людьми и для потребления человеком.It is preferable that the microorganism-based compositions prepared in accordance with the claimed invention are non-toxic (for example, toxicity if ingested is greater than 5 g/kg body weight) and can be applied in high concentrations without causing irritation, for example, to the skin or gastrointestinal tract of humans or animals. Thus, the claimed invention is particularly suitable when the use of microorganism-based compositions occurs in the presence of living organisms, such as livestock and fish, produced by humans and for human consumption.

В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы по заявленному изобретению являются биологически чистыми дрожжами-киллерами. В частности, в заявленном изобретении используют дрожжи-киллеры, принадлежащие к роду Pichia. Еще более конкретно, в одном варианте осуществления микроорганизмы включают Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus), Pichia guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii), Pichia kudriavzevii (Wickerhamomyces kudrizvzevii) и/или их комбинации.In some embodiments, the microorganisms of the claimed invention are biologically pure killer yeasts. In particular, killer yeast belonging to the genus Pichia is used in the claimed invention. Even more specifically, in one embodiment, the microorganisms include Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus), Pichia guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii), Pichia kudriavzevii (Wickerhamomyces kudrizvzevii), and/or combinations thereof.

Микроорганизмы и композиции на основе микроорганизмов по заявленному изобретению имеют ряд полезных свойств, которые являются пригодными для повышения производительности в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и выращивании аквакультуры. Например, в одном варианте осуществления композиция содержит био-ПАВ. Био-ПАВ могут присутствовать в композиции в результате роста микроорганизмов, присутствующих в композиции, или био-ПАВ могут быть получены отдельно от других микроорганизмов и добавлены к композиции в исходном виде и/или в очищенной форме. В качестве примера продукты жизнедеятельности микроорганизмов в исходном виде могут содержать ферментационный бульон, в котором они были получены.The microorganisms and microorganism-based compositions of the claimed invention have a number of beneficial properties that are suitable for increasing productivity in agriculture, horticulture, livestock farming and aquaculture. For example, in one embodiment, the composition contains a bio-surfactant. Bio-surfactants may be present in the composition as a result of the growth of microorganisms present in the composition, or bio-surfactants may be produced separately from other microorganisms and added to the composition in original and/or purified form. As an example, the waste products of microorganisms in their original form may contain the fermentation broth in which they were obtained.

Био-ПАВ ингибируют микробную адгезию к различным поверхностям, предотвращают образование биопленок и могут иметь мощные эмульгирующие и деэмульгирующие свойства. Кроме того, био-ПАВ способны снижать поверхностное и межфазное натяжение воды, например, в рыбоводческих хозяйствах и аквариумах.Bio-surfactants inhibit microbial adhesion to various surfaces, prevent the formation of biofilms, and can have powerful emulsifying and demulsifying properties. In addition, bio-surfactants can reduce the surface and interfacial tension of water, for example, in fish farms and aquariums.

В некоторых вариантах осуществления био-ПАВ заявленной композиции являются гликолипидными био-ПАВ, такими как липиды маннозилеритрита, софоролипиды, рамнолипиды или трегалозные липиды. Био-ПАВ также могут быть липопептидами, такими как сурфактин, итурин, фенгицин и лихенизин.In some embodiments, the bio-surfactants of the claimed composition are glycolipid bio-surfactants, such as mannosilerythritol lipids, sophorolipids, rhamnolipids, or trehalose lipids. Bio-surfactants can also be lipopeptides such as surfactin, iturin, fengycin and lichenisin.

В конкретном варианте осуществления композиция содержит один или более гликолипидов, таких как липиды маннозилеритрита (MEL), которые в большом количестве продуцируют, например, дрожжи Pseudozyma, и софоролипиды (SLP), которые продуцируют, например, дрожжи Starmerella и дрожжи Pichia.In a specific embodiment, the composition contains one or more glycolipids, such as mannosilerythritol lipids (MEL), which are produced in large quantities, for example, by Pseudozyma yeast, and sophorolipids (SLP), which are produced, for example, by Starmerella yeast and Pichia yeast.

MEL и SLP демонстрируют превосходные свойства снижения поверхностного и межфазного натяжения, высокоэффективные эмульгирующие и деэмульгирующие свойства, а также разностороннее биохимическое и физиологическое воздействия посредством, например, их противогрибковых, антибактериальных, противопаразитарных и/или противовирусных свойств.MEL and SLP exhibit excellent surface and interfacial tension reducing properties, highly effective emulsifying and demulsifying properties, as well as versatile biochemical and physiological effects through, for example, their antifungal, antibacterial, antiparasitic and/or antiviral properties.

В некоторых вариантах осуществления концентрация одного или более био-ПАВ в композиции составляет от 0,001 до 90% по массе (мас.%), предпочтительно от 0,01 до 50 мас.% и более предпочтительно от 0,1 до 20 мас.%. Био-ПАВ могут дополнительно присутствовать в количестве около 0,01 до около 500 г/л, от около 0,5 до около 50,0 г/л, от около 1,0 до около 10,0 г/л или от около 2,0 до около 5,0 г/л.In some embodiments, the concentration of one or more bio-surfactants in the composition is from 0.001 to 90% by weight (wt%), preferably from 0.01 to 50 wt%, and more preferably from 0.1 to 20 wt%. Bio-surfactants may additionally be present in an amount of about 0.01 to about 500 g/L, about 0.5 to about 50.0 g/L, about 1.0 to about 10.0 g/L, or about 2 .0 to about 5.0 g/l.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит ферменты, образованные микроорганизмами. Эти ферменты могут присутствовать в композиции в результате роста микроорганизмов в ней или могут быть получены отдельно и добавлены в исходном виде и/или в очищенной форме в композицию. В качестве примера ферменты в исходном виде могут содержать ферментационный бульон, в котором они были получены.In some embodiments, the composition further contains enzymes formed by microorganisms. These enzymes may be present in the composition as a result of the growth of microorganisms therein, or may be obtained separately and added in their original form and/or purified form to the composition. By way of example, enzymes in their original form may contain the fermentation broth in which they were produced.

В конкретном варианте осуществления композиция содержит фермент фитазу. Предпочтительно способы культивирования, описанные в данном документе, в дополнение к конкретной комбинации описанных видов дрожжей, работают синергически для получения фитазы в неожиданно высоких концентрациях и с неожиданной эффективностью.In a specific embodiment, the composition contains the enzyme phytase. Preferably, the cultivation methods described herein, in addition to the particular combination of yeast species described, work synergistically to produce phytase in unexpectedly high concentrations and with unexpected efficiency.

В некоторых вариантах осуществления концентрация фитазы (или другого фермента) в композиции составляет от 0,001 до 90% по массе (мас.%), предпочтительно от 0,01 до 50 мас.% и более предпочтительно от 0,1 до 20 мас.%. Фитаза (или другой фермент) может дополнительно присутствовать в количестве от около 0,01 до около 500 г/л, от около 0,5 до около 50,0 г/л, от около 1,0 до около 10,0 г/л или от около 2,0 до около 5,0 г/л.In some embodiments, the concentration of phytase (or other enzyme) in the composition is from 0.001 to 90% by weight (wt%), preferably from 0.01 to 50 wt%, and more preferably from 0.1 to 20 wt%. Phytase (or other enzyme) may additionally be present in an amount of from about 0.01 to about 500 g/L, from about 0.5 to about 50.0 g/L, from about 1.0 to about 10.0 g/L or from about 2.0 to about 5.0 g/L.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит дополнительные про- 7 045393 дукты жизнедеятельности микроорганизмов в исходном виде или очищенной форме, такие как ферменты, био-ПАВ, растворители, кислоты, белки, минералы и/или витамины.In some embodiments, the composition further contains additional microbial products in their original or purified form, such as enzymes, biosurfactants, solvents, acids, proteins, minerals and/or vitamins.

Метаболиты в исходном виде могут быть в форме, например, жидкой смеси, содержащей осадок метаболита в ферментационном бульоне, полученном в результате культивирования микроорганизма. Этот раствор в исходном виде может содержать от около 25 до около 75%, от около 30 до около 70%, от около 35 до около 65%, от около 40 до около 60%, от около 45 до около 55% или около 50% чистого метаболита.The metabolites in their original form may be in the form of, for example, a liquid mixture containing a precipitate of the metabolite in a fermentation broth obtained by culturing the microorganism. This solution in its original form may contain from about 25 to about 75%, from about 30 to about 70%, from about 35 to about 65%, from about 40 to about 60%, from about 45 to about 55%, or about 50% pure metabolite.

В некоторых вариантах осуществления композиция на основе микроорганизмов по заявленному изобретению может содержать ферментационный бульон, содержащий живую и/или неактивную культуру и/или метаболиты микроорганизмов, продуцируемые микроорганизмом, и/или любые остаточные питательные вещества. Продукт ферментации может быть использован непосредственно без экстракции или очистки. При желании, экстракция и очистка могут быть легко достигнуты с использованием стандартных методов или методик экстракции и/или очистки, описанных в литературе.In some embodiments, the microbial composition of the claimed invention may comprise a fermentation broth containing a live and/or inactive culture and/or microbial metabolites produced by the microorganism and/or any residual nutrients. The fermentation product can be used directly without extraction or purification. If desired, extraction and purification can be easily achieved using standard methods or extraction and/or purification techniques described in the literature.

Преимущественно в соответствии с заявленным изобретением композиция на основе микроорганизмов может содержать бульон, в котором были выращены микроорганизмы. Композиция может представлять собой, например, по меньшей мере 1, 5, 10, 25, 50, 75 или 100 мас.% бульона. Количество биомассы в композиции может составлять, например, от 0 до 100 мас.%, включая все процентные значения в диапазоне между ними.Advantageously, in accordance with the claimed invention, the microorganism-based composition may contain a broth in which the microorganisms have been grown. The composition may be, for example, at least 1, 5, 10, 25, 50, 75 or 100 wt.% broth. The amount of biomass in the composition may be, for example, from 0 to 100% by weight, including all percentages in between.

Содержание биомассы в ферментационном бульоне может составлять, например, от 5 до 180 г/л или более. В одном варианте осуществления содержание твердых веществ в бульоне составляет от 10 до 150 г/л.The biomass content of the fermentation broth can be, for example, from 5 to 180 g/L or more. In one embodiment, the solids content of the broth is between 10 and 150 g/L.

Ферментация микроорганизмами.Fermentation by microorganisms.

В заявленном изобретении используют способы культивирования микроорганизмов и получения метаболитов микроорганизмов и/или других продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Более конкретно, в заявленном изобретении предложены материалы и методы для производства биомассы (например, жизнеспособного клеточного материала), внеклеточных метаболитов (например, небольших молекул и выделенных белков), остаточных питательных веществ и/или внутриклеточных компонентов (например, ферментов и других белков).The claimed invention uses methods for cultivating microorganisms and obtaining metabolites of microorganisms and/or other waste products of microorganisms. More specifically, the claimed invention provides materials and methods for the production of biomass (eg, viable cellular material), extracellular metabolites (eg, small molecules and isolated proteins), residual nutrients and/or intracellular components (eg, enzymes and other proteins).

Настоящее изобретение дополнительно использует процессы культивирования, которые подходят для культивирования микроорганизмов и получения метаболитов микроорганизмов в любом желаемом масштабе, от маломасштабных (например, лабораторная установка) до крупномасштабных (например, промышленное применение). Указанные процессы культивирования включают глубинное культивирование/ферментацию, твердофазную ферментацию (SSF) и их комбинации, но не ограничиваются ими.The present invention further utilizes cultivation processes that are suitable for culturing microorganisms and producing microbial metabolites at any desired scale, from small scale (eg, laboratory setup) to large scale (eg, industrial application). These cultivation processes include, but are not limited to, submerged culture/fermentation, solid state fermentation (SSF), and combinations thereof.

Используемый в данном документе термин культивирование относится к выращиванию клеток в контролируемых условиях. Культивирование может быть аэробным или анаэробным.As used herein, the term culture refers to growing cells under controlled conditions. Cultivation can be aerobic or anaerobic.

Емкость для выращивания микроорганизмов, используемый в соответствии с заявленным изобретением, может представлять собой любой ферментер или реактор для культивирования для промышленного использования. В одном варианте осуществления емкость может иметь функциональные элементы управления/датчики или может быть связана с функциональными элементами управления/датчиками для измерения важных факторов в процессе культивирования, таких как pH, кислород, давление, температура, мощность на валу мешалки, влажность, вязкость и/или плотность микроорганизмов и/или концентрация метаболитов.The microorganism cultivation vessel used in accordance with the claimed invention may be any fermenter or culture reactor for industrial use. In one embodiment, the container may have functional controls/sensors or may be associated with functional controls/sensors to measure important factors in the cultivation process such as pH, oxygen, pressure, temperature, agitator power, humidity, viscosity and/or or microbial density and/or metabolite concentration.

Емкость также может быть способна контролировать рост микроорганизмов внутри емкости (например, измерение количества клеток и фаз роста). Альтернативно, суточный образец может быть взят из емкости и подвергнут подсчету методами, известными в данной области техники, такими как посев методом разведения.The container may also be capable of monitoring the growth of microorganisms within the container (eg, measuring cell numbers and growth phases). Alternatively, a 24-hour sample may be taken from the container and counted by methods known in the art, such as dilution culture.

В предпочтительных вариантах осуществления установка для выращивания микроорганизмов, содержащая множество емкостей для выращивания микроорганизмов, продуцирует новые микроорганизмы с высокой плотностью и/или продукты жизнедеятельности микроорганизмов, представляющие интерес, в желаемом масштабе. Установка для выращивания микроорганизмов может быть расположена в месте применения или рядом с ним. Установка производит композиции на основе микроорганизмов с высокой плотностью при периодическом, полунепрерывном или непрерывном культивировании.In preferred embodiments, a microbial growth apparatus comprising a plurality of microbial growth vessels produces high-density new microorganisms and/or microbial products of interest at a desired scale. The plant for growing microorganisms may be located at or near the site of use. The plant produces compositions based on microorganisms at high densities during batch, semi-continuous or continuous cultivation.

Распределенные установки для выращивания микроорганизмов могут быть расположены в месте, где будет использоваться продукт на основе микроорганизмов (например, в поле или рыбоводческом хозяйстве). Например, средство для выращивания микроорганизмов может находиться менее чем в 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3 или 1 миле от места использования или могут быть расположены непосредственно на месте использования.Distributed microbial cultivation facilities may be located in the location where the microbial product will be used (eg, in a field or fish farm). For example, the microbial growth facility may be located less than 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3, or 1 mile from the site of use, or may be located directly at the site of use.

В некоторых вариантах осуществления производство может или не может быть достигнуто с помощью местных и/или распределенных способов ферментации, а это означает, что обычные способы также могут быть использованы в соответствии с заявленным изобретением. Преимущественно местные и/или распределенные установки для выращивания микроорганизмов обеспечивают решение текущей проблемы, заключающейся в том, чтобы полагаться на крупных промышленных производителей, чье качествоIn some embodiments, production may or may not be achieved using local and/or distributed fermentation methods, meaning that conventional methods may also be used in accordance with the claimed invention. Predominantly local and/or distributed microbial cultivation facilities provide a solution to the current problem of relying on large industrial producers whose quality

- 8 045393 продукции страдает из-за задержек в процессе переработки, затруднений в цепочке поставок, неправильного хранения и других непредвиденных обстоятельств, которые препятствуют своевременной доставке и применению полезного продукта.- 8,045,393 products suffer from processing delays, supply chain bottlenecks, improper storage and other unforeseen circumstances that prevent timely delivery and use of the useful product.

Установки для выращивания микроорганизмов производят новые композиции на основе микроорганизмов, содержащие сами микроорганизмы, метаболиты микроорганизмов и/или другие компоненты бульона, в котором выращиваются микроорганизмы. При желании, композиции могут иметь высокую плотность вегетативных клеток, неактивных клеток, пропагул или смесь вегетативных клеток, неактивных клеток и/или пропагул.Plants for growing microorganisms produce new compositions based on microorganisms containing the microorganisms themselves, metabolites of the microorganisms and/or other components of the broth in which the microorganisms are grown. If desired, the compositions may have a high density of vegetative cells, inactive cells, propagules, or a mixture of vegetative cells, inactive cells and/or propagules.

Преимущественно композиции могут быть адаптированы для использования в указанном месте. В одном варианте осуществления установка для выращивания микроорганизмов расположена на участке, где будут использоваться продукты на основе микроорганизмов, или вблизи него. Установки для выращивания микроорганизмов могут работать без подключения к сети с использованием, например, солнечной, ветровой и/или гидроэлектрической энергии.Advantageously, the compositions can be tailored for use in a specified location. In one embodiment, the microbial growth facility is located at or near the site where the microbial products will be used. Plants for growing microorganisms can be operated off-grid using, for example, solar, wind and/or hydroelectric energy.

Установки для выращивания микроорганизмов обеспечивают универсальность производства за счет способности адаптировать продукты на основе микроорганизмов для улучшения взаимодействия с географическими регионами назначения. Например, системы по заявленному изобретению способны использовать возможности природных микроорганизмов и их продуктов метаболизма. Местные микроорганизмы могут быть идентифицированы на основании, например, солеустойчивости, способности расти при высоких температурах и/или способности продуцировать определенные метаболиты.Microbial growth facilities provide manufacturing versatility through the ability to tailor microbial products to improve interaction with destination geographies. For example, the systems according to the claimed invention are capable of using the capabilities of natural microorganisms and their metabolic products. Local microorganisms can be identified based on, for example, salt tolerance, ability to grow at high temperatures and/or ability to produce certain metabolites.

Поскольку продукт на основе микроорганизмов образуется на месте или вблизи места применения, без необходимости стабилизации, консервации, длительного хранения и обширных процессов транспортировки, характерных для обычного производства, может быть получена гораздо более высокая плотность живых (или неактивных) микроорганизмов, что требует гораздо меньший объем продукта на основе микроорганизмов для использования на месте применения или обеспечивает гораздо более высокую плотность применения микроорганизмов, где это необходимо. Это снижает возможность загрязнения посторонними агентами и нежелательными микроорганизмами, поддерживает активность продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, а также позволяет эффективно использовать уменьшенный биореактор (например, меньший резервуар для ферментации и меньший объем исходного материала, питательных веществ, агентов для регулирования pH и пеногасителей и т.д.) без необходимости стабилизировать клетки. Произведенные локально высокоплотные и устойчивые культуры микроорганизмов более эффективны в полевых условиях, чем те, которые подверглись стабилизации вегетативных клеток или некоторое время находились в цепочке поставок.Because the microorganism-based product is formed at or near the point of application, without the need for stabilization, preservation, long-term storage and extensive transportation processes typical of conventional production, a much higher density of live (or inactive) microorganisms can be obtained, requiring much less volume microorganism-based product for use at the point of application or provides a much higher density of application of microorganisms where needed. This reduces the possibility of contamination by foreign agents and unwanted microorganisms, maintains the activity of microbial waste products, and also allows for the efficient use of a reduced bioreactor (e.g., smaller fermentation tank and smaller volume of feed material, nutrients, pH adjusting agents and defoamers, etc. ) without the need to stabilize cells. Locally produced, high-density and stable cultures of microorganisms are more effective in the field than those that have undergone vegetative cell stabilization or have been in the supply chain for some time.

Местное получение продукта на основе микроорганизмов также способствует включению в продукт ферментационного бульона. Бульон может содержать агенты, образующиеся во время ферментации, которые особенно хорошо подходят для местного применения. Это дополнительно облегчает портативность продукта.Local production of a microorganism-based product also facilitates the inclusion of fermentation broth in the product. The broth may contain agents formed during fermentation that are particularly suitable for topical use. This further facilitates the portability of the product.

Сокращение сроков транспортировки позволяет производить и доставлять новые партии микроорганизмов и/или их метаболитов в определенное время и в объеме, как этого требует местный спрос. Местное производство и доставка в течение, например, 24 ч после ферментации обеспечивает чистые композиции с высокой плотностью клеток и существенно снижает стоимость доставки. Учитывая перспективы быстрого продвижения в разработке более эффективных и мощных микроорганизмов для инокуляции, потребители получат большую выгоду от этой способности быстро доставлять продукты на основе микроорганизмов.Reducing transportation times allows new batches of microorganisms and/or their metabolites to be produced and delivered at a specific time and in volume, as required by local demand. Local production and delivery within, for example, 24 hours of fermentation provides pure compositions with high cell density and significantly reduces shipping costs. With the prospect of rapid advances in the development of more efficient and potent microorganisms for inoculation, consumers will greatly benefit from this ability to rapidly deliver microorganism-based products.

В одном варианте осуществления способ культивирования, выполняемый с использованием обычных способов или с использованием местных или распределенных систем, использует культуральную среду, содержащую мелласу, мочевину и пептон.In one embodiment, the culture method, performed using conventional methods or using local or distributed systems, uses a culture medium containing molasses, urea and peptone.

В одном варианте осуществления концентрация мелассы составляет от 2 до 6%, предпочтительно 4%. В одном варианте осуществления концентрация мочевины составляет от 0,01 до 1,0%, предпочтительно 0,2%. В одном варианте осуществления концентрация пептона составляет от 1,0 до 5%, предпочтительно 2,5%.In one embodiment, the molasses concentration is from 2 to 6%, preferably 4%. In one embodiment, the urea concentration is from 0.01 to 1.0%, preferably 0.2%. In one embodiment, the peptone concentration is from 1.0 to 5%, preferably 2.5%.

В одном варианте осуществления способ включает дополнение культивирования источником азота. Источником азота может быть, например, нитрат калия, нитрат аммония, сульфат аммония, фосфат аммония, аммиак, мочевина и/или хлорид аммония. Указанные источники азота могут использоваться независимо или в комбинации двух или более.In one embodiment, the method includes supplementing the cultivation with a nitrogen source. The nitrogen source may be, for example, potassium nitrate, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonia, urea and/or ammonium chloride. These nitrogen sources may be used independently or in combination of two or more.

Способ культивирования может обеспечивать оксигенацию растущей культуры. В одном варианте осуществления используется медленное движение воздуха для удаления воздуха с низким содержанием кислорода и введения насыщенного кислородом воздуха. Насыщенный кислородом воздух может быть воздухом окружающей среды, ежедневно пополняемым через механизмы, включающие турбинные мешалки для механического перемешивания жидкости и распределители воздуха для подачи пузырьков газа в жидкость для растворения кислорода в жидкости.The cultivation method can provide oxygenation to the growing culture. In one embodiment, slow air movement is used to remove oxygen-poor air and introduce oxygen-rich air. The oxygenated air may be ambient air, replenished daily through mechanisms including turbine agitators to mechanically mix the liquid and air distributors to introduce gas bubbles into the liquid to dissolve oxygen in the liquid.

Способ может дополнительно включать дополнение культивирования источником углерода. Источником углерода обычно является углевод, такой как глюкоза, сахароза, лактоза, фруктоза, трегалоза,The method may further include supplementing the cultivation with a carbon source. The carbon source is usually a carbohydrate such as glucose, sucrose, lactose, fructose, trehalose,

- 9 045393 манноза, маннит и/или мальтоза; органические кислоты, такие как уксусная кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота, пропионовая кислота, яблочная кислота, малоновая кислота и/или пировиноградная кислота; спирты, такие как этанол, изопропил, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, изобутанол и/или глицерин; жиры и масла, такие как соевое масло, масло рисовых отрубей, оливковое масло, кукурузное масло, кунжутное масло и/или льняное масло. Указанные источники углерода могут использоваться независимо или в комбинации двух или более.- 9 045393 mannose, mannitol and/or maltose; organic acids such as acetic acid, fumaric acid, citric acid, propionic acid, malic acid, malonic acid and/or pyruvic acid; alcohols such as ethanol, isopropyl, propanol, butanol, pentanol, hexanol, isobutanol and/or glycerin; fats and oils such as soybean oil, rice bran oil, olive oil, corn oil, sesame oil and/or flaxseed oil. These carbon sources may be used independently or in combination of two or more.

В одном варианте осуществления в питательную среду включены факторы роста и микроэлементы для микроорганизмов. Это особенно предпочтительно при культивировании микроорганизмов, которые не способны вырабатывать все необходимые им витамины. Неорганические питательные вещества, включая микроэлементы, такие как железо, цинк, медь, марганец, молибден и/или кобальт, также могут быть включены в питательную среду. Кроме того, источники витаминов, незаменимых аминокислот и микроэлементов могут быть включены, например, в форме муки или муки крупного помола, таких как кукурузная мука, или в форме экстрактов, таких как дрожжевой экстракт, экстракт картофеля, экстракт говядины, экстракт соевых бобов, экстракт банановой кожуры и тому подобное или в очищенных формах. Аминокислоты, такие как, например, те, которые нужны для биосинтеза белков, например L-аланин, также могут быть включены.In one embodiment, growth factors and micronutrients for microorganisms are included in the culture medium. This is especially preferable when cultivating microorganisms that are not able to produce all the vitamins they need. Inorganic nutrients, including trace elements such as iron, zinc, copper, manganese, molybdenum and/or cobalt, can also be included in the culture medium. In addition, sources of vitamins, essential amino acids and micronutrients may be included, for example, in the form of flour or meal, such as corn meal, or in the form of extracts, such as yeast extract, potato extract, beef extract, soybean extract, extract banana peels and the like or in peeled forms. Amino acids, such as those required for protein biosynthesis such as L-alanine, may also be included.

В одном варианте осуществления также могут быть включены неорганические соли. Пригодными неорганическими солями могут быть дигидрофосфат калия, гидрофосфат дикалия, гидрофосфат динатрия, сульфат магния, хлорид магния, сульфат железа, хлорид железа, сульфат марганца, хлорид марганца, сульфат цинка, хлорид свинца, сульфат меди, хлорид кальция, карбонат кальция и/или карбонат натрия. Указанные неорганические соли могут использоваться независимо или в комбинации двух или более.In one embodiment, inorganic salts may also be included. Suitable inorganic salts may be potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, magnesium chloride, ferrous sulfate, ferric chloride, manganese sulfate, manganese chloride, zinc sulfate, lead chloride, copper sulfate, calcium chloride, calcium carbonate and/or carbonate sodium Said inorganic salts may be used independently or in combination of two or more.

В некоторых вариантах осуществления способ культивирования может дополнительно включать добавление дополнительных кислот и/или противомикробных препаратов в жидкую питательную среду перед и/или во время процесса культивирования. Противомикробные агенты или антибиотики могут использоваться для защиты культуры от загрязнения. Например, в питательную среду могут быть добавлены Streptomyces erythromycin, хмель или хмелевая кислота и/или небольшие количества, например 50-100 ч./млн, софоролипидов или других био-ПАВ в качестве противобактериальных агентов. Кроме того, когда во время культивирования образуется газ, могут быть добавлены пеногасители для профилактики образования и/или накопления пены.In some embodiments, the culture method may further include adding additional acids and/or antimicrobials to the liquid culture medium before and/or during the culture process. Antimicrobial agents or antibiotics may be used to protect the crop from contamination. For example, Streptomyces erythromycin, hops or hop acid and/or small amounts, for example 50-100 ppm, of sophorolipids or other bio-surfactants as antibacterial agents can be added to the growth medium. In addition, when gas is generated during culture, defoamers may be added to prevent the formation and/or accumulation of foam.

Значение pH смеси должно соответствовать интересующему микроорганизму. Буферы и регуляторы pH, такие как карбонаты и фосфаты, могут быть использованы для стабилизации pH в пределах предпочтительного значения. Контроль pH также может быть использован для профилактики загрязнения культуры. Например, культивирование может быть инициировано при низком значении pH, которое подходит для роста дрожжей (например, 3,0-3,5), а затем после накопления дрожжей увеличено (например, до 4,5-5,0) и стабилизировано в течение оставшегося периода ферментации. Когда ионы металлов присутствуют в высоких концентрациях, может потребоваться использование хелатирующего агента в жидкой питательной среде.The pH value of the mixture must match the microorganism of interest. Buffers and pH adjusters such as carbonates and phosphates can be used to stabilize the pH within a preferred range. pH control can also be used to prevent crop contamination. For example, cultivation may be initiated at a low pH value that is suitable for yeast growth (e.g., 3.0-3.5), and then, after yeast accumulation, increased (e.g., to 4.5-5.0) and stabilized over a period of time remaining fermentation period. When metal ions are present in high concentrations, the use of a chelating agent in the liquid culture medium may be required.

Микроорганизмы могут быть выращены в планктонной форме или в виде биопленки. В случае биопленки в емкости может быть субстрат, на котором можно выращивать микроорганизмы в состоянии биопленки. Система также может иметь, например, возможность применять стимулы (такие как механическое раздражение), которые стимулируют и/или улучшают характеристики роста биопленки.Microorganisms can be grown in planktonic form or as a biofilm. In the case of biofilm, the container may contain a substrate on which microorganisms in the biofilm state can be grown. The system may also have, for example, the ability to apply stimuli (such as mechanical stimulation) that stimulate and/or improve biofilm growth characteristics.

В одном варианте осуществления способ культивирования микроорганизмов осуществляют при температуре от примерно 5 до примерно 100°C, предпочтительно от 15 до 60°C, более предпочтительно от 25 до 50°C. В дополнительном варианте осуществления культивирование может проводиться непрерывно при постоянной температуре. В другом варианте культивирование может подвергаться изменению температуры.In one embodiment, the method of cultivating microorganisms is carried out at a temperature of from about 5 to about 100°C, preferably from 15 to 60°C, more preferably from 25 to 50°C. In a further embodiment, cultivation may be carried out continuously at a constant temperature. In another embodiment, the cultivation may be subject to temperature changes.

В одном варианте осуществления оборудование, используемое в способе и процессе культивирования, является стерильным. Оборудование для культивирования, такое как реактор/емкость, может быть отделенным от стерилизационного устройства, например от автоклава, но подключено к нему. Оборудование для культивирования также может иметь стерилизационный блок, который стерилизует in situ перед началом инокуляции. Воздух можно стерилизовать способами, известными в данной области техники. Например, окружающий воздух может проходить по меньшей мере через один фильтр, прежде чем попадет в емкость. В других вариантах осуществления питательная среда может быть пастеризована или, необязательно, вообще не нагреваться, причем может быть использована низкая активность воды и низкое значение pH для борьбы с ростом бактерий.In one embodiment, the equipment used in the culture method and process is sterile. The culture equipment, such as the reactor/vessel, may be separate from, but connected to, the sterilization device, such as an autoclave. Culture equipment may also have a sterilization unit that sterilizes in situ before inoculation begins. The air can be sterilized by methods known in the art. For example, ambient air may pass through at least one filter before entering the container. In other embodiments, the culture medium may be pasteurized or optionally not heated at all, and low water activity and low pH may be used to control bacterial growth.

В других вариантах осуществления система для культивирования может быть самостоятельно стерилизующейся, т.е. культивируемый организм способен предотвращать загрязнение другими организмами в результате производства противомикробных продуктов жизнедеятельности или метаболитов.In other embodiments, the culture system may be self-sterilizing, i.e. the cultured organism is capable of preventing contamination by other organisms through the production of antimicrobial waste products or metabolites.

В одном варианте осуществления ПАВ, ферменты, метаболиты и/или другие белки получают путем культивирования штамма микроорганизма по заявленному изобретению в условиях, подходящих для роста и их получения; и, необязательно, очистки ПАВ, фермента, метаболита или другого белка. ЛюбойIn one embodiment, surfactants, enzymes, metabolites and/or other proteins are obtained by cultivating a strain of microorganism according to the claimed invention under conditions suitable for growth and their production; and, optionally, purifying a surfactant, enzyme, metabolite, or other protein. Any

- 10 045393 из полезных продуктов жизнедеятельности, которые, как известно, получают с помощью дрожжей Pichia, может быть получен и очищен в соответствии с заявленным изобретением. Они включают био-ПАВ, ферменты, такие как экзо-в-1,3-глюканаза, хитиназы и фитаза, растворители, белки, липиды, источники углерода, а также минералы и витамины, такие как витамины B1, B2, B3 (PP), B5, B7 (H), B6 и E, но не ограничиваются ими.- 10 045393 from useful waste products, which are known to be obtained using Pichia yeast, can be obtained and purified in accordance with the claimed invention. These include bio-surfactants, enzymes such as exo-β-1,3-glucanase, chitinases and phytase, solvents, proteins, lipids, carbon sources, and minerals and vitamins such as vitamins B1, B2, B3 (PP) , B5, B7 (H), B6 and E, but are not limited to them.

Продукт жизнедеятельности микроорганизмов, продуцируемый микроорганизмами, которые представляют интерес, может удерживаться в микроорганизмах или секретироваться в ростовую среду. В другом варианте осуществления способ получения продукта жизнедеятельности микроорганизмов может дополнительно включать стадии концентрирования и очистки продукта жизнедеятельности микроорганизмов, представляющего интерес. В дополнительном варианте осуществления ростовая среда может содержать соединения, которые стабилизируют активность продукта жизнедеятельности микроорганизмов.The microbial waste product produced by the microorganisms of interest may be retained in the microorganisms or secreted into the growth medium. In another embodiment, a method for obtaining a microbial waste product may further include the steps of concentrating and purifying the microbial waste product of interest. In an additional embodiment, the growth medium may contain compounds that stabilize the activity of the microbial waste product.

Содержание биомассы в ферментационном бульоне может составлять, например, от 5 до 180 г/л или более. В одном варианте осуществления содержание твердых веществ в бульоне составляет от 10 до 150 г/л.The biomass content of the fermentation broth can be, for example, from 5 to 180 g/L or more. In one embodiment, the solids content of the broth is between 10 and 150 g/L.

Когда пришло время собирать продукт на основе микроорганизмов из емкости или емкостей для выращивания, микроорганизмы и/или бульон, полученный в результате роста микроорганизмов, могут быть удалены из емкости для выращивания и перенесены, например, через трубопровод для немедленного использования. Эти микроорганизмы могут быть в активной или неактивной форме или могут содержать комбинацию активных и неактивных микроорганизмов.When it is time to harvest the microorganism-based product from the growth container or containers, the microorganisms and/or the broth resulting from the growth of the microorganisms can be removed from the growth container and transferred, for example, through a pipeline for immediate use. These microorganisms may be in active or inactive form or may contain a combination of active and inactive microorganisms.

Композиция (микроорганизмы, бульон или микроорганизмы и бульон) может быть также помещена в контейнеры соответствующего размера, принимая во внимание, например, предполагаемое использование, предполагаемый способ применения, размер ферментационной емкости и любой способ транспортировки от установки для выращивания микроорганизма до места использования. Таким образом, контейнеры, в которые помещена композиция на основе микроорганизмов, могут иметь объем, например, от 1 до 1000 галлонов или более. В определенных вариантах осуществления контейнеры имеют объем 2, 5, 25 галлонов или больше.The composition (microorganisms, broth or microorganisms and broth) may also be placed in containers of appropriate size, taking into account, for example, the intended use, the intended method of use, the size of the fermentation vessel and any method of transport from the microorganism growth facility to the point of use. Thus, the containers in which the microorganism-based composition is placed may have a volume, for example, from 1 to 1000 gallons or more. In certain embodiments, the containers have a volume of 2, 5, 25 gallons, or larger.

Другие компоненты могут быть добавлены, когда собранный продукт помещают в контейнеры и/или доставляют по трубам (или иным образом транспортируют для использования). Добавками могут быть, например, буферы, носители, другие композиции на основе микроорганизмов, производимые в той же или другой установке, модификаторы вязкости, консерванты, питательные вещества для роста микроорганизмов, отслеживающие агенты, пестициды и другие ингредиенты, специфичные для предполагаемого использования.Other components may be added when the harvested product is placed into containers and/or piped (or otherwise transported for use). Additives may include, for example, buffers, carriers, other microorganism-based compositions produced in the same or a different facility, viscosity modifiers, preservatives, microbial growth nutrients, tracking agents, pesticides, and other ingredients specific to the intended use.

В одном варианте осуществления всю культуральную композицию микроорганизмов удаляют по завершении культивирования (например, после достижения желаемой плотности клеток или плотности указанного метаболита в бульоне). В указанном периодическом режиме культивирования начинают выращивать совершенно новую партию после получения первой партии.In one embodiment, the entire microorganism culture composition is removed upon completion of the culture (eg, after achieving the desired cell density or density of the specified metabolite in the broth). In this batch culture mode, a completely new batch is started to be grown after the first batch is received.

В другом варианте осуществления только часть продукта ферментации удаляется за один раз. В этом варианте осуществления биомасса с жизнеспособными клетками остается в сосуде в качестве инокулянта для новой партии культивирования. Композиция, которая удаляется, может представлять собой бульон, не содержащий клеток, или может содержать клетки. Таким образом, создают полунепрерывную систему.In another embodiment, only a portion of the fermentation product is removed at a time. In this embodiment, the biomass with viable cells remains in the vessel as an inoculum for a new culture batch. The composition that is removed may be a cell-free broth or may contain cells. Thus, a semi-continuous system is created.

Приготовление продуктов на основе микроорганизмов.Preparation of products based on microorganisms.

Одним из продуктов на основе микроорганизмов по заявленному изобретению является просто ферментационный бульон, содержащий микроорганизм и/или метаболиты микроорганизмов, продуцируемые микроорганизмом, и/или любые остаточные питательные вещества. Продукт ферментации может быть использован непосредственно без экстракции или очистки. При желании, экстракция и очистка могут быть легко достигнуты с использованием стандартных методов или методик экстракции и/или очистки, описанных в литературе.One of the microbial products of the claimed invention is simply a fermentation broth containing the microorganism and/or microbial metabolites produced by the microorganism and/or any residual nutrients. The fermentation product can be used directly without extraction or purification. If desired, extraction and purification can be easily achieved using standard methods or extraction and/or purification techniques described in the literature.

Микроорганизмы в продукте на основе микроорганизмов могут находиться в активной или неактивной форме. Продукты на основе микроорганизмов могут содержать комбинации активных и неактивных микроорганизмов.Microorganisms in a microorganism-based product may be in active or inactive form. Microorganism-based products may contain combinations of active and inactive microorganisms.

Продукты на основе микроорганизмов могут использоваться без дальнейшей стабилизации, консервации и хранения. Преимущественно, прямое использование этих продуктов на основе микроорганизмов сохраняет высокую жизнеспособность микроорганизмов, уменьшает возможность загрязнения посторонними агентами и нежелательными микроорганизмами и поддерживает активность продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.Products based on microorganisms can be used without further stabilization, preservation and storage. Advantageously, direct use of these microorganism-based products maintains high microbial viability, reduces the possibility of contamination by foreign agents and unwanted microorganisms, and maintains the activity of microbial products.

Микроорганизмы и/или бульон, полученный в результате роста микроорганизмов, могут быть удалены из емкости для выращивания и перенесены, например, через трубопровод для немедленного использования. В других вариантах осуществления, как описано выше, композиция (микроорганизмы, бульон или микроорганизмы и бульон) может быть помещена в контейнеры соответствующего размера.The microorganisms and/or the broth resulting from the growth of the microorganisms can be removed from the growth vessel and transferred, for example, through a pipeline for immediate use. In other embodiments, as described above, the composition (microorganisms, broth, or microorganisms and broth) can be placed in appropriately sized containers.

После сбора композиции на основе микроорганизмов из емкости для выращивания дополнительныеAfter collecting the microorganism-based composition from the growth container, additional

- 11 045393 компоненты могут быть добавлены, когда собранный продукт помещают в контейнеры и/или доставляют по трубам (или иным образом транспортируют для использования). Добавки могут представлять собой, например, буферные агенты, носители, адъюванты, другие композиции на основе микроорганизмов, полученные на той же или другой установке, модификаторы вязкости, консерванты, питательные вещества для роста микроорганизмов, агенты для отслеживая, биоциды, другие микроорганизмы, небиологические ПАВ, эмульгаторы, смазывающие вещества, буферные агенты, регуляторы растворимости, регуляторы pH, стабилизаторы, устойчивые к ультрафиолету агенты и другие ингредиенты, специфичные для предполагаемого использования.- 11 045393 components can be added when the collected product is placed in containers and/or piped (or otherwise transported for use). Additives may be, for example, buffering agents, carriers, adjuvants, other microorganism-based compositions produced in the same or a different plant, viscosity modifiers, preservatives, microbial growth nutrients, tracking agents, biocides, other microorganisms, non-biological surfactants , emulsifiers, lubricants, buffering agents, solubility regulators, pH adjusters, stabilizers, ultraviolet stable agents and other ingredients specific to the intended use.

В одном варианте осуществления композиция может дополнительно содержать буферные агенты, включая органические кислоты и аминокислоты или их соли для стабилизации pH около предпочтительного значения. Значение pH композиции на основе микроорганизмов должно соответствовать интересующему микроорганизму.In one embodiment, the composition may further contain buffering agents, including organic acids and amino acids or salts thereof, to stabilize the pH around a preferred value. The pH value of the microorganism-based composition should correspond to the microorganism of interest.

Подходящие буферы включают цитрат, глюконат, тартрат, малат, ацетат, лактат, оксалат, аспартат, малонат, глюкогептонат, пируват, галактарат, глюкарат, тартронат, глутамат, глицин, лизин, глутамин, метионин, цистеин, аргинин и их смеси, но не ограничиваются ими. Фосфорная и фосфористая кислоты или их соли также могут быть использованы. Синтетические буферы пригодны для использования, но предпочтительно использовать природные буферы, такие как органические кислоты и аминокислоты или их соли.Suitable buffers include citrate, gluconate, tartrate, malate, acetate, lactate, oxalate, aspartate, malonate, glucoheptonate, pyruvate, galactarate, glucarate, tartronate, glutamate, glycine, lysine, glutamine, methionine, cysteine, arginine, and mixtures thereof, but not limited to them. Phosphoric and phosphorous acids or their salts can also be used. Synthetic buffers are suitable, but it is preferable to use natural buffers such as organic acids and amino acids or their salts.

В дополнительном варианте осуществления регуляторы pH включают гидроксид калия, гидроксид аммония, карбонат или бикарбонат калия, соляную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту или их смеси.In a further embodiment, pH adjusters include potassium hydroxide, ammonium hydroxide, potassium carbonate or bicarbonate, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or mixtures thereof.

В одном варианте осуществления в композицию на основе микроорганизмов могут быть включены дополнительные компоненты, такие как водный препарат соли, такой как бикарбонат или карбонат натрия, сульфат натрия, фосфат натрия или бифосфат натрия.In one embodiment, additional components may be included in the microorganism-based composition, such as an aqueous salt preparation such as sodium bicarbonate or carbonate, sodium sulfate, sodium phosphate or sodium biphosphate.

Преимущественно продукт на основе микроорганизмов может содержать бульон, в котором были выращены микроорганизмы. Продукт может представлять собой, например, по меньшей мере 1, 5, 10, 25, 50, 75 или 100 мас.% бульона. Количество биомассы в продукте может составлять, например, от 0 до 100 мас.%, включая все процентные значения в диапазоне между ними.Advantageously, the microorganism-based product may contain a broth in which the microorganisms have been grown. The product may be, for example, at least 1, 5, 10, 25, 50, 75 or 100% by weight broth. The amount of biomass in the product may be, for example, from 0 to 100% by weight, including all percentages in between.

В некоторых вариантах осуществления композиция на основе микроорганизмов согласно заявленному изобретению дополнительно содержит носитель. Носитель может представлять собой любой подходящий носитель, известный в данной области техники, который обеспечивает доставку дрожжей или продуктов жизнедеятельности дрожжей к целевым растениям, почве, животным, рыбам и т.д. таким образом, что продукт остается жизнеспособным, или, в случае неактивных дрожжей, сохраняет компоненты, необходимые для обеспечения эффективности.In some embodiments, the microorganism-based composition of the claimed invention further comprises a carrier. The carrier may be any suitable carrier known in the art that enables delivery of yeast or yeast products to target plants, soil, animals, fish, etc. in such a way that the product remains viable, or, in the case of inactive yeast, retains the components necessary for effectiveness.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, в частности в контексте сельского хозяйства, композиция на основе микроорганизмов может дополнительно содержать адъювант для повышения эффективности композиции. В одном варианте осуществления адъювант выбирают из одного или более из фульвовой кислоты, гуминовой кислоты или гумата.In some embodiments of the invention, particularly in the context of agriculture, the microorganism-based composition may further contain an adjuvant to enhance the effectiveness of the composition. In one embodiment, the adjuvant is selected from one or more of fulvic acid, humic acid or humate.

По желанию, композиция может храниться до использования. Время хранения предпочтительно короткое. Так, время хранения может составлять менее 60, 45, 30, 20, 15, 10, 7, 5, 3, 2, 1 дня или 12 ч. В предпочтительном варианте осуществления, если в продукте присутствуют живые клетки, продукт хранят при прохладной температуре, такой как, например, менее 20, 15, 10 или 5°C. С другой стороны, композицию био-ПВА обычно можно хранить при температуре окружающей среды.If desired, the composition may be stored until use. The storage time is preferably short. Thus, the storage time may be less than 60, 45, 30, 20, 15, 10, 7, 5, 3, 2, 1 day or 12 hours. In a preferred embodiment, if live cells are present in the product, the product is stored at a cool temperature , such as, for example, less than 20, 15, 10 or 5°C. On the other hand, the bio-PVA composition can usually be stored at ambient temperature.

В некоторых вариантах осуществления композиции заявленного изобретения имеют преимущества по сравнению, например, только с очищенными метаболитами микроорганизмов, из-за, например, использования полной культуры микроорганизмов. Эти преимущества могут включать одно или несколько из следующих: высокие концентрации маннопротеина как части наружной поверхности клеточной стенки дрожжей; присутствие бета-глюкана в клеточных стенках дрожжей; наличие био-ПАВ в культуре; и присутствие растворителей и других метаболитов (например, молочной кислоты, этанола, этилацетата и т.д.) в культуре. Эти преимущества присутствуют при использовании активных или неактивных дрожжей.In some embodiments, the compositions of the claimed invention have advantages over, for example, only purified microbial metabolites, due to, for example, the use of a complete culture of microorganisms. These benefits may include one or more of the following: high concentrations of mannoprotein as part of the outer surface of the yeast cell wall; the presence of beta-glucan in yeast cell walls; the presence of bio-surfactants in the culture; and the presence of solvents and other metabolites (eg, lactic acid, ethanol, ethyl acetate, etc.) in the culture. These benefits are present whether using active or inactive yeast.

Композиция на основе микроорганизмов может быть составлена как продукт на основе микроорганизмов в виде, например, жидкой суспензии, эмульсии, лиофилизированного порошка или полученного распылительной сушкой, гранул, твердого вещества или геля.The microbial composition may be formulated as a microbial product in the form of, for example, a liquid suspension, emulsion, lyophilized powder or spray-dried granule, solid or gel.

Другие составы, которые предусмотрены как подходящие для конкретного применения.Other formulations which are indicated as being suitable for a particular application.

В одном варианте осуществления, в частности для использования в применениях для скота, продукт на основе микроорганизмов может быть составлен в виде кормового брикета, содержащего однородные концентрации желаемого микроорганизма или продукта жизнедеятельности микроорганизма, например очищенной фитазы, в брикете. Способы, известные в данной области техники для получения кормовых брикетов, могут быть использованы для их производства, включая измельчение под давлением. Предпочтительно процесс получения брикетов является холодным гранулированием или процессом, который не использует высокую температуру или пар.In one embodiment, particularly for use in livestock applications, the microbial product may be formulated as a feed pellet containing uniform concentrations of the desired microorganism or microbial waste product, such as purified phytase, in the pellet. Methods known in the art for producing feed briquettes can be used to produce them, including pressure grinding. Preferably, the briquette process is cold granulation or a process that does not use heat or steam.

- 12 045393- 12 045393

В одном варианте осуществления, в частности для использования для применений в водных хозяйствах, штаммы микроорганизмов культивируют с целью получения неактивной композиции на основе микроорганизмов. Композицию получают путем культивирования желаемого микроорганизма, разрушая микроорганизм с помощью микрофлюидизатора (или любым другим способом, известным в данной области техники, чтобы не вызывать денатурации белка), пастеризуют и добавляют к продукту питания в концентрированной форме. В одном варианте осуществления инактивация происходит при температуре пастеризации (от 65 до 70°C в течение периода времени, достаточного для инактивации 100% клеток дрожжей) и увеличение значения pH до около 10,0. Это вызывает частичный гидролиз клеток и позволяет освободить некоторые питательные компоненты. Затем композицию нейтрализуют до pH около 7,07,5 и смешивают различные компоненты гидролиза. Полученный в результате продукт на основе микроорганизмов может быть затем использован, например, в корм рыбы и для обработки воды в рыбоводческом хозяйстве.In one embodiment, particularly for use in aquatic applications, strains of microorganisms are cultured to obtain an inactive microorganism-based composition. The composition is prepared by culturing the desired microorganism, destroying the microorganism using a microfluidizer (or any other method known in the art so as not to cause protein denaturation), pasteurized and added to the food product in concentrated form. In one embodiment, inactivation occurs by pasteurizing temperature (65 to 70°C for a period of time sufficient to inactivate 100% of the yeast cells) and increasing the pH to about 10.0. This causes partial hydrolysis of the cells and allows the release of some nutritional components. The composition is then neutralized to a pH of about 7.07.5 and the various hydrolysis components are mixed. The resulting microorganism-based product can then be used, for example, in fish feed and for water treatment in fish farming.

Продукты на основе микроорганизмов по настоящему изобретению могут использоваться в различных уникальных условиях благодаря, например, способности эффективно доставлять 1) свежий ферментационный бульон с активными метаболитами; 2) смесь клеток и/или пропагул и ферментационного бульона; 3) композицию с высокой плотностью клеток, включая вегетативные клетки и/или пропагулы; 4) продукты на основе микроорганизмов, не требующие времени на их получение, и 5) продукты на основе микроорганизмов в удаленные места.The microbial products of the present invention can be used in a variety of unique conditions due to, for example, the ability to effectively deliver 1) fresh fermentation broth with active metabolites; 2) a mixture of cells and/or propagules and fermentation broth; 3) a composition with a high cell density, including vegetative cells and/or propagules; 4) microorganism-based products that do not require time to obtain them, and 5) microorganism-based products to remote locations.

Продукты на основе микроорганизмов по настоящему изобретению особенно выгодны по сравнению с традиционными продуктами, в которых клетки были отделены от метаболитов и питательных веществ, присутствующих в ферментационной питательной среде.The microorganism-based products of the present invention are particularly advantageous over traditional products in which the cells have been separated from the metabolites and nutrients present in the fermentation culture medium.

Штаммы микроорганизмов, выращенные в соответствии с заявленным изобретением.Strains of microorganisms grown in accordance with the claimed invention.

Микроорганизмами, выращенными в соответствии с системами и способами по настоящему изобретению, могут быть, например, бактерии, дрожжи и/или грибы. Эти микроорганизмы могут быть природными или генетически модифицированными микроорганизмами. Например, микроорганизмы могут быть трансформированы специфическими генами для проявления специфических характеристик. Микроорганизмы также могут быть мутантами желаемого штамма. Используемый в данном документе термин мутант означает штамм, генетический вариант или подтип эталонного микроорганизма, причем мутант имеет одну или несколько генетических вариаций (например, точечную мутацию, миссенсмутацию, нонсенс-мутацию, делецию, дупликацию, мутацию со сдвигом рамки или экспансию повторов) по сравнению с эталонным микроорганизмом. Процедуры получения мутантов хорошо известны в области микробиологии. Например, УФ-мутагенез и нитрозогуанидин широко используются для этой цели.Microorganisms grown in accordance with the systems and methods of the present invention may be, for example, bacteria, yeast and/or fungi. These microorganisms may be natural or genetically modified microorganisms. For example, microorganisms can be transformed with specific genes to exhibit specific characteristics. Microorganisms can also be mutants of the desired strain. As used herein, the term mutant means a strain, genetic variant, or subtype of a reference microorganism, wherein the mutant has one or more genetic variations (e.g., a point mutation, a missense mutation, a nonsense mutation, a deletion, a duplication, a frameshift mutation, or a repeat expansion) compared with a reference microorganism. Procedures for generating mutants are well known in the field of microbiology. For example, UV mutagenesis and nitrosoguanidine are widely used for this purpose.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления микроорганизм представляет собой любые дрожжи, известные как дрожжи-киллеры. Используемый в данном документе термин дрожжикиллеры означает штамм дрожжей, характеризующийся секрецией токсических белков или гликопротеинов, против которого сам штамм является невосприимчивым. Экзотоксины, выделяемые дрожжамикиллерами, способны убивать другие штаммы дрожжей, грибов или бактерий. Например, микроорганизмы, с которыми можно бороться дрожжами-киллерами, включают Fusarium и другие нитчатые грибы. Такие дрожжи могут включать Wickerhamomyces, Pichia, Hansenula, Saccharomyces, Hanseniaspora, Ustilago Debaryomyces, Candida, Cryptococcus, Kluyveromyces, Torulopsis, Williopsis, Zygosaccharomyces и другие, но не ограничиваются ими.In some preferred embodiments, the microorganism is any yeast known as killer yeast. As used herein, the term yeast killer means a strain of yeast characterized by the secretion of toxic proteins or glycoproteins to which the strain itself is immune. Exotoxins released by killer yeast can kill other strains of yeast, fungi, or bacteria. For example, microorganisms that can be controlled by killer yeasts include Fusarium and other filamentous fungi. Such yeasts may include, but are not limited to, Wickerhamomyces, Pichia, Hansenula, Saccharomyces, Hanseniaspora, Ustilago Debaryomyces, Candida, Cryptococcus, Kluyveromyces, Torulopsis, Williopsis, Zygosaccharomyces and others.

В конкретном варианте осуществления в заявленном изобретении используют дрожжи-киллеры, принадлежащие к роду Pichia. Еще более конкретно, микроорганизмы по заявленному изобретению включают Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus), Pichia guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii), Pichia kudriavzevii (Wickerhamomyces kudriavzevii) и/или их комбинации. Эти три микроорганизма Pichia и их метаболиты и другие продукты жизнедеятельности (иногда обозначенные в данном документе как 3P или Triple-P) работают синергетически друг с другом с получением желаемых результатов при использовании для улучшения здоровья растений и животных, как описано в настоящем изобретении.In a specific embodiment, the claimed invention uses killer yeast belonging to the genus Pichia. Even more specifically, microorganisms of the claimed invention include Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus), Pichia guilliermondii (Meyerozyma guilliermondii), Pichia kudriavzevii (Wickerhamomyces kudriavzevii) and/or combinations thereof. These three Pichia microorganisms and their metabolites and other waste products (sometimes referred to herein as 3P or Triple-P) work synergistically with each other to produce desired results when used to improve plant and animal health as described herein.

Эти дрожжи имеют ряд полезных характеристик, полезных для настоящего изобретения, в том числе их способность продуцировать полезные метаболиты. Например, Pichia anomala характеризуются экзо-в-1,3-глюканазной активностью, что делает их способными убивать или ингибировать рост широкого спектра патогенных грибов. Кроме того, при культивировании в течение 5-7 дней Pichia anomala продуцирует био-ПАВ, которые способны снижать поверхностное/межфазное натяжение воды, а также проявляют противомикробные и противогрибковые свойства.This yeast has a number of useful characteristics useful for the present invention, including its ability to produce useful metabolites. For example, Pichia anomala are characterized by exo-β-1,3-glucanase activity, which makes them capable of killing or inhibiting the growth of a wide range of pathogenic fungi. In addition, when cultivated for 5-7 days, Pichia anomala produces bio-surfactants that are capable of reducing surface/interfacial tension of water and also exhibit antimicrobial and antifungal properties.

Pichia kudriavzevii продуцируют метаболиты с противобактериальной активностью в отношении нескольких патогенов животных и человека, таких как Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Klebsiella sp., Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Pseudomonas alcaligenes. Более того, токсины, продуцируемые P. kudriavzevii, способны бороться со многими другими грамположительными и грамотрицательными бактериями, которые могут вызвать бактериальные заболевания у растений.Pichia kudriavzevii produce metabolites with antibacterial activity against several animal and human pathogens, such as Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Klebsiella sp., Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas alcaligenes. Moreover, the toxins produced by P. kudriavzevii are capable of combating many other gram-positive and gram-negative bacteria that can cause bacterial diseases in plants.

Штаммы Pichia guilliermondii продуцируют гидролитические ферменты, в том числе в-1,3-глюканазы и хитиназы. Эти ферменты, как известно, имеют нематоцидные (например, противPichia guilliermondii strains produce hydrolytic enzymes, including β-1,3-glucanases and chitinases. These enzymes are known to have nematicidal (e.g.

- 13 045393- 13 045393

Meloidogyne incognita) и противогрибковые (например, против B. cinereal) свойства.Meloidogyne incognita) and antifungal (eg against B. cinereal) properties.

В дополнение к различным продуктам жизнедеятельности эти дрожжи способны продуцировать фитазу, фермент фосфатазу, которая катализирует гидролиз фитиновой кислоты (фитата или миоинозит гексакисфосфата). Фитиновая кислота представляет собой неперевариваемую органическую форму фосфора, который при гидролизе освобождает пригодную к употреблению форму неорганического фосфора.In addition to various waste products, these yeasts are capable of producing phytase, a phosphatase enzyme that catalyzes the hydrolysis of phytic acid (phytate or myoinositol hexakisphosphate). Phytic acid is an indigestible organic form of phosphorus that, when hydrolyzed, releases a usable form of inorganic phosphorus.

Дополнительно, дрожжи Pichia являются продуцентами ряда белков (составляющих до 50% сухой биомассы клеток), липидов и источников углерода, а также полного спектра минералов и витаминов (B1; B2; B3 (PP); B5; B7 (H); B6; E).Additionally, Pichia yeast produces a range of proteins (constituting up to 50% of dry cell biomass), lipids and carbon sources, as well as a full spectrum of minerals and vitamins (B1; B2; B3 (PP); B5; B7 (H); B6; E ).

В соответствии с заявленным изобретением также могут быть использованы другие штаммы микроорганизмов, в том числе, например, другие штаммы микроорганизмов, способных накапливать значительные количества, например, ферментов, кислот, белков, био-ПАВ, минералов и витаминов, которые являются полезными для повышения производительности в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и выращивании аквакультуры.Other strains of microorganisms may also be used in accordance with the claimed invention, including, for example, other strains of microorganisms capable of accumulating significant quantities of, for example, enzymes, acids, proteins, bio-surfactants, minerals and vitamins that are useful for increasing productivity in agriculture, horticulture, livestock and aquaculture.

Способы повышения производительности в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и выращивании аквакультуры.Ways to improve productivity in agriculture, horticulture, livestock and aquaculture.

В некоторых вариантах осуществления в заявленном изобретении предложены экологически чистые, экономически эффективные материалы и способы для повышения производительности в сельском хозяйстве, садоводстве, животноводстве и/или выращивании аквакультуры. Более конкретно, в заявленном изобретении предложены способы улучшения здоровья и качества культивируемых растений, грибов и/или животных с использованием продуктов на основе микроорганизмов по заявленному изобретению. В одном варианте осуществления предложены способы для кормления скота и/или выращиваемых рыб.In some embodiments, the claimed invention provides environmentally friendly, cost-effective materials and methods for increasing productivity in agriculture, horticulture, livestock and/or aquaculture. More specifically, the claimed invention provides methods for improving the health and quality of cultivated plants, fungi and/or animals using the microorganism-based products of the claimed invention. In one embodiment, methods are provided for feeding livestock and/or farmed fish.

Конкретно, заявленное изобретение относится к способам повышения производительности в промышленности, выбранной из сельского хозяйства, садоводства, животноводства и выращивания аквакультуры, в которой эффективное количество композиции на основе микроорганизмов по заявленному изобретению применяют к специальному или целевому участку, связанному с выбранной промышленностью. Участок применения будет зависеть от промышленности и может включать, например, растение и/или его окружающую среду или животное и/или его окружающую среду.Specifically, the claimed invention relates to methods for increasing productivity in an industry selected from agriculture, horticulture, animal husbandry and aquaculture, wherein an effective amount of the microorganism-based composition of the claimed invention is applied to a specific or targeted area associated with the selected industry. The site of application will depend on the industry and may include, for example, a plant and/or its environment or an animal and/or its environment.

Используемые в данном документе термины применение композиции или продукта к цели или участку или обработка цели или участка относятся к приведению в контакт композиции или продукта с целью или участком таким образом, чтобы композиция или продукт могли оказать воздействие на эту цель или участок. Воздействие может быть обусловлено, например, ростом микроорганизмов и/или действием метаболита, фермента, био-ПАВ или другого продукта жизнедеятельности. Применение или обработка может включать применение композиции на основе микроорганизмов непосредственно к растению, грибам, животному и/или их окружающей среде.As used herein, the terms applying a composition or product to a target or site or treating a target or site refer to bringing a composition or product into contact with a target or site such that the composition or product can affect that target or site. Exposure may be due, for example, to the growth of microorganisms and/or the action of a metabolite, enzyme, biosurfactant or other waste product. Application or treatment may include applying the microorganism-based composition directly to the plant, fungi, animal and/or their environment.

Применение может дополнительно включать приведение в контакт композиции или продукта непосредственно с растением, частью растения и/или окружающей средой растения (например, почвой) или непосредственно с животным, частью тела животного и/или окружающей средой животного (например, источником пищи животного). Заявленный продукт на основе микроорганизмов, например, может быть распылен в виде жидкости или сухого порошка, пыли, гранул, микрогранул, твердого вещества, смачиваемого порошка, сыпучего порошка, эмульсий, микрокапсул, масел, гелей, паст или аэрозолей.Use may further include contacting the composition or product directly with a plant, a part of a plant, and/or the plant's environment (eg, soil) or directly with an animal, a body part of an animal, and/or an animal's environment (eg, an animal's food source). The claimed microbial product may, for example, be sprayed as a liquid or dry powder, dust, granules, microgranules, solid, wettable powder, bulk powder, emulsions, microcapsules, oils, gels, pastes or aerosols.

В одном варианте осуществления заявленное изобретение обеспечивает применение продуктов на основе микроорганизмов в поле в условиях сельского хозяйства и садоводства. Продукты на основе микроорганизмов по заявленному изобретению могут быть применены, например, через ирригационную систему, в виде спрея, в виде обработки семян, к поверхности почвы, к сельскохозяйственным культурам, к поверхностям растений или грибов и/или поверхностям вредителей. Механическое применение также облегчается с помощью обычного снаряжения, а роботизированное применение - с помощью воздушных или наземных дронов. Любые части растения могут быть выбраны для обработки по заявленному изобретению, включая фрукты, цветы, луковицы, листья, зерно, корни, семена и/или стебли, но не ограничиваясь ими.In one embodiment, the claimed invention provides for the use of microorganism-based products in the field under agricultural and horticultural conditions. The microorganism-based products of the claimed invention can be applied, for example, through an irrigation system, as a spray, as a seed treatment, to soil surfaces, to crops, to plant or fungal surfaces, and/or pest surfaces. Mechanical applications are also facilitated by conventional equipment, while robotic applications are facilitated by airborne or ground-based drones. Any part of the plant may be selected for treatment according to the claimed invention, including, but not limited to, fruits, flowers, bulbs, leaves, grains, roots, seeds and/or stems.

В одном варианте осуществления заявленное изобретение обеспечивает применение продуктов на основе микроорганизмов в поле в условиях животноводства. Продукты на основе микроорганизмов могут быть применены непосредственно к животным, например, в виде перорального, внутривенного, подкожного или местного лекарственного средства или добавки или добавлены в корм и/или воду для животных. Продукты на основе микроорганизмов также могут быть применены к среде обитания животных, например, в виде спрея или покрытия, к земле или поверхностям загонов или непосредственно к поверхностям вредителей.In one embodiment, the claimed invention provides for the use of microorganism-based products in the field under livestock conditions. Microorganism-based products may be administered directly to animals, for example, as an oral, intravenous, subcutaneous or topical drug or supplement, or added to animal feed and/or water. Microorganism-based products can also be applied to the animals' habitat, such as as a spray or coating, to the ground or surfaces of pens, or directly to pest surfaces.

В одном варианте осуществления заявленное изобретение обеспечивает применение продуктов на основе микроорганизмов в полевых условиях в животноводстве. Продукты на основе микроорганизмов могут быть применены к рыбоводческому хозяйству, например, путем закачивания, распыления, выливания или впрыскивания композиций в воду рыбоводческого хозяйства или, например, путем покрытия или распространения композиции на различные поверхности, стены или загоны рыбоводческого хозяй- 14 045393 ства. Кроме того, композиции могут быть применены к животным как таковым, например, в виде источника пищи.In one embodiment, the claimed invention provides field application of microorganism-based products in livestock production. Microorganism-based products can be applied to the fish farm, for example, by pumping, spraying, pouring or injecting the compositions into the water of the fish farm, or, for example, by coating or spreading the composition onto various surfaces, walls or pens of the fish farm. In addition, the compositions can be administered to animals as such, for example, as a food source.

Микроорганизмы могут быть живыми (или жизнеспособными) или неактивными во время применения. В случае живых микроорганизмов микроорганизмы могут расти in situ на участке применения и продуцировать любые активные соединения или продукты жизнедеятельности на месте. Следовательно, высокая концентрация микроорганизмов и полезных продуктов жизнедеятельности может быть достигнута легко и непрерывно на участке обработки (например, CAFO или рыбоводческом хозяйстве).Microorganisms may be alive (or viable) or inactive at the time of use. In the case of live microorganisms, the microorganisms can grow in situ at the site of application and produce any active compounds or waste products in situ. Consequently, high concentrations of microorganisms and beneficial waste products can be achieved easily and continuously at the processing site (eg, CAFO or fish farm).

С этой целью способы могут включать добавление дополнительных материалов для усиления роста микроорганизмов во время применения (например, добавление питательных веществ для ускорения роста микроорганизмов). В одном варианте осуществления источники питательных веществ могут включать, например, азот, нитрат, фосфор, магний и/или углерод.To this end, methods may include adding additional materials to enhance microbial growth during use (eg, adding nutrients to enhance microbial growth). In one embodiment, nutrient sources may include, for example, nitrogen, nitrate, phosphorus, magnesium and/or carbon.

В одном варианте осуществления способы дополнительно включают культивирования композиции на основе микроорганизмов перед применением. Предпочтительно композицию на основе микроорганизмов культивируют на участке применения или около него, например, менее чем 100 миль от участка.In one embodiment, the methods further include culturing the microorganism-based composition prior to use. Preferably, the microbial composition is cultured at or near the site of use, for example, less than 100 miles from the site.

В некоторых вариантах осуществления предложены способы для профилактики и/или лечения инфекции или инвазии, вызванных болезнетворными одно- или многоклеточными организмами; улучшения почвы и повышения роста сельскохозяйственных культур и/или повышения роста и улучшения здоровья скота и рыбы.In some embodiments, methods are provided for preventing and/or treating infection or infestation caused by pathogenic unicellular or multicellular organisms; improving soil and increasing the growth of crops and/or increasing the growth and health of livestock and fish.

В одном варианте осуществления предложен способ лечения и/или профилактики инфекции, инвазии, заболевания и/или их распространения. В конкретных вариантах осуществления болезнетворные инфекции, инвазии и/или заболевания, которые вызваны болезнетворными одно- или многоклеточными организмами, в том числе грибами, бактериями, паразитами и/или нематодами, но не ограничиваясь ими, которые являются болезнетворными для растений, грибов и/или сельскохозяйственных культур; скота и других наземных животных и/или рыбы и других водных организмов.In one embodiment, a method is provided for treating and/or preventing an infection, infestation, disease and/or the spread thereof. In specific embodiments, pathogenic infections, infestations, and/or diseases that are caused by pathogenic unicellular or multicellular organisms, including, but not limited to, fungi, bacteria, parasites, and/or nematodes, that are pathogenic to plants, fungi, and/or agricultural crops; livestock and other terrestrial animals and/or fish and other aquatic organisms.

В одном варианте осуществления способ включает применение композиции на основе микроорганизмов, содержащей дрожжи Pichia и/или продукты их жизнедеятельности к участку, причем композиция убивает и/или конкурентно ингибирует рост болезнетворных грибов; убивает и/или конкурентно ингибирует рост болезнетворных грамположительных и грамотрицательных бактерий; убивает болезнетворные гельминтные паразиты и/или убивает болезнетворные нематоды. Комбинации этих дрожжей, каждые из которых имеют уникальные способности убивать, создают эффективный синергетический агент для биологической борьбы, например, в органическом сельском хозяйстве, органическом животноводстве и органических отраслях выращивания аквакультур.In one embodiment, the method includes applying a microbial composition containing Pichia yeast and/or its metabolic products to the site, wherein the composition kills and/or competitively inhibits the growth of pathogenic fungi; kills and/or competitively inhibits the growth of pathogenic gram-positive and gram-negative bacteria; kills disease-causing helminth parasites and/or kills disease-causing nematodes. Combinations of these yeasts, each with unique killing abilities, create an effective synergistic agent for biological control, such as in the organic agriculture, organic livestock and organic aquaculture industries.

Предпочтительно способы усиливают иммунную систему и/или защищают от патогенов растения, скот и выращиваемых рыб без использования агрессивных химических веществ или антибиотиков.Preferably, the methods enhance the immune system and/or protect plants, livestock and farmed fish from pathogens without the use of harsh chemicals or antibiotics.

В конкретном варианте осуществления способ используется для повышения производительности в сельском хозяйстве путем профилактики и/или лечения инфекций, инвазий и/или заболеваний сельскохозяйственных культур, растений и/или грибов в условиях сельского хозяйства.In a specific embodiment, the method is used to improve agricultural productivity by preventing and/or treating infections, infestations and/or diseases of crops, plants and/or fungi in agricultural settings.

Примеры бактериальных инфекций, поражающих растения, против которых эффективно заявленное изобретение, включают Pseudomonas syringae pathovars; Ralstonia solanacearum; Agrobacterium tumefaciens; Xanthomonas oryzae pv. oryzae; Xanthomonas campestris pathovars., Xanthomonas axonopodis pathovars; Erwinia amylovora; Xylella fastidiosa; Dickeya (dadantii и solani); Pectobacterium carotovorum (и Pectobacterium atrosepticum); Clavibacter michiganensis (michiganensis и sepedonicus), Pseudomonas savastanoi и Candidatus Liberibacter asiaticus, но не ограничиваются ими.Examples of bacterial infections affecting plants against which the claimed invention is effective include Pseudomonas syringae pathovars; Ralstonia solanacearum; Agrobacterium tumefaciens; Xanthomonas oryzae pv. oryzae; Xanthomonas campestris pathovars., Xanthomonas axonopodis pathovars; Erwinia amylovora; Xylella fastidiosa; Dickeya (dadantii and solani); Pectobacterium carotovorum (and Pectobacterium atrosepticum); Clavibacter michiganensis (michiganensis and sepedonicus), Pseudomonas savastanoi and Candidatus Liberibacter asiaticus, but not limited to.

Примеры вирусных инфекций, поражающих растения, против которых эффективно заявленное изобретение, включают Carlavirus, Abutilon, Hordeivirus, Potyvirus, Mastrevirus, Badnavirus, Reoviridae Fijivirus, Oryzavirus, Phytoreovirus, Mycoreovirus, Rymovirus, Tritimovirus, Ipomovirus, Bymovirus, Cucumovirus, Luteovirus, Begomovirus, Rhabdoviridae, Tospovirus, Comovirus, Sobemovirus, Nepovirus, Tobravirus, Benyvirus, Furovirus, Pecluvirus и Pomovirus, но не ограничиваются ими.Examples of viral infections affecting plants against which the claimed invention is effective include Carlavirus, Abutilon, Hordeivirus, Potyvirus, Mastrevirus, Badnavirus, Reoviridae Fijivirus, Oryzavirus, Phytoreovirus, Mycoreovirus, Rymovirus, Tritimovirus, Ipomovirus, Bymovirus, Cucumovirus, Luteovirus, Begomovirus, Rhabdoviridae , Tospovirus, Comovirus, Sobemovirus, Nepovirus, Tobravirus, Benyvirus, Furovirus, Pecluvirus and Pomovirus, but are not limited to.

Нематоды также можно лечить с помощью заявленного изобретения. Примерами нематод являются образующие цисты нематоды родов Heterodera (например, H. glycines, H. avenae и H. shachtii) и Globodera (например, G. rostochiens и G. pallida); нематоды щетинистых корнеплодов родов Trichodorus; стеблевые нематоды рода Ditylenchus; картофельная нематода Heterodera rostochiensis; корневые нематоды рода Meloidogyne (например, M. javanica, M. hapla, M. arenaria и M. incognita); поражающие корень нематоды рода Pratylenchus (например, P. goodeyi, P. penetrans, P. bractrvurus, P. zeae, P. coffeae, P. bractrvurus и P. thornei); цитрусовые нематоды рода Tylenchulus и жалящие нематоды рода Belonalaimus.Nematodes can also be treated using the claimed invention. Examples of nematodes are the cyst-forming nematodes of the genera Heterodera (eg, H. glycines, H. avenae and H. shachtii) and Globodera (eg, G. rostochiens and G. pallida); bristle root nematodes of the genus Trichodorus; stem nematodes of the genus Ditylenchus; potato nematode Heterodera rostochiensis; root nematodes of the genus Meloidogyne (for example, M. javanica, M. hapla, M. arenaria and M. incognita); root-attacking nematodes of the genus Pratylenchus (for example, P. goodeyi, P. penetrans, P. bractrvurus, P. zeae, P. coffeae, P. bractrvurus and P. thornei); citrus nematodes of the genus Tylenchulus and stinging nematodes of the genus Belonalaimus.

Другие болезни растений или сельскохозяйственных культур, против которых эффективны заявленные способы и композиции, включают вредителей и/или патогенные микроорганизмы, вызывающие прекращение роста, рак растений, гнили, увядание, ржавчину, антракноз, бактериальные пятна, килу, пузырчатую головню кукурузы, галлы, ризоктиниоз, ложную и настоящую мучнистую росу, паршу, пятнистость листьев, грибковую плесень, вирус мозаики, пузырчатость и скручивание листьев.Other plant or crop diseases against which the claimed methods and compositions are effective include pests and/or pathogens causing stunting, plant cancer, rot, wilt, rust, anthracnose, bacterial blight, clubroot, corn smut, galls, rhizoctinia , downy and true powdery mildew, scab, leaf spot, fungal mold, mosaic virus, blistering and leaf curl.

В другом варианте осуществления способ используется для повышения производительности в животноводстве путем профилактики и/или лечения инфекций, инвазий и/или заболеваний скота и другихIn another embodiment, the method is used to improve productivity in livestock production by preventing and/or treating infections, infestations and/or diseases of livestock and other

- 15 045393 наземных животных.- 15 045393 terrestrial animals.

Примеры заболеваний, против которых являются эффективными заявленные способы и композиции, включают кандидоз, трихофитию, сложную респираторную инфекцию крупного рогатого скота, аскохитоз (клостридиалъный), респираторно-синцитиальный вирус крупного рогатого скота, вирусную диарею крупного рогатого скота, бактериоз, вызванный Haemophilus Somnus, инфекционный ринотрахеит крупного рогатого скота, заболевание, вызванное Pasteurella Haemolytica и Pasteurella Multocida, бешенство, оспу птиц, грипп, болезнь Ньюкасла, контагиозный катар верхних дыхательных путей, птичью холеру, колибактериоз, бактериоз, вызванный Bordetella bronchiseptica, аспергиллез, микоплазмоз, восточный энцефалит лошадей, ботулизм, геморрагический энтерит, бактериоз, вызванный Salmonella, язвенный или некротический энтерит, пуллорозную болезнь, тиф птиц, заболевание, вызванное Coccidia, червей (например, круглого гельминта, хлыстовика, почечного гельминта), угри, бактериоз, вызванный Staphylococcus, бактериоз, вызванный Streptococcus, парвовирус, лептоспироз и другие, но не ограничиваются ими.Examples of diseases against which the claimed methods and compositions are effective include candidiasis, trichophytosis, complex bovine respiratory infection, ascochytasis (clostridial), bovine respiratory syncytial virus, bovine viral diarrhea, bacteriosis caused by Haemophilus somnus, infectious bovine rhinotracheitis, disease caused by Pasteurella Haemolytica and Pasteurella Multocida, rabies, fowl pox, influenza, Newcastle disease, contagious catarrh of the upper respiratory tract, avian cholera, colibacillosis, bacteriosis caused by Bordetella bronchiseptica, aspergillosis, mycoplasmosis, eastern equine encephalitis, botulism , hemorrhagic enteritis, bacteriosis due to Salmonella, ulcerative or necrotic enteritis, pullorous disease, avian typhus, disease caused by Coccidia, worms (eg roundworm, whipworm, kidneyworm), acne, bacteriosis due to Staphylococcus, bacteriosis due to Streptococcus, parvovirus, leptospirosis and others, but not limited to them.

В еще одном варианте осуществления способ используется для повышения производительности в выращивании аквакультуры путем профилактики и/или лечения инфекций, инвазий и/или заболеваний рыб и других водных и/или морских организмов в рыбоводческом хозяйстве. Предпочтительно, чтобы дрожжи композиции на основе микроорганизмов в соответствии с этим вариантом осуществления применялись к рыбоводческому хозяйству в неактивном состоянии.In yet another embodiment, the method is used to improve productivity in aquaculture by preventing and/or treating infections, infestations and/or diseases of fish and other aquatic and/or marine organisms in the fish farm. It is preferable that the yeast microorganism-based composition according to this embodiment is applied to the fish farm in an inactive state.

Примеры патогенных микроорганизмов, против которых являются эффективными заявленные способы и композиции, включают вирусы (например, Aquabirnavirus, Betanodavirus, Orthomyxovirus, Alphavirus, rhabdoviruses и Ranavirus), бактерии (например, Pseudomonas fluorescens, Aeromonas, Edwardsiella, Flavobacterium, Francisella, Photobacterium, Piscirickettsia, Pseudomonas, Tenacibaculum, Vibrio, Yersinia, Lactococcus, Renibacterium и Streptococcus), грибы (например, Saprolegnia, Aspergillus, Penicillium, Exophiala, Ichthyophonus, Branchiomyces, Dermocystidium, Prototheca, Oscillatoria, Phoma herbarum и Paecilomyces), водяную плесень (например, Saprolegnia sp.) и паразиты (например, нематоды, ленточные черви, круглые гельминты, пиявки, тля, многоклеточные паразиты, такие как копеподы, одноклеточные паразиты, такие как Ichthyophthirius multifilii, и гельминты, такие как Eustrongylides), но не ограничиваются ими.Examples of pathogenic microorganisms against which the claimed methods and compositions are effective include viruses (e.g., Aquabirnavirus, Betanodavirus, Orthomyxovirus, Alphavirus, rhabdoviruses, and Ranavirus), bacteria (e.g., Pseudomonas fluorescens, Aeromonas, Edwardsiella, Flavobacterium, Francisella, Photobacterium, Piscirickettsia, Pseudomonas, Tenacibaculum, Vibrio, Yersinia, Lactococcus, Renibacterium and Streptococcus), fungi (e.g. Saprolegnia, Aspergillus, Penicillium, Exophiala, Ichthyophonus, Branchiomyces, Dermocystidium, Prototheca, Oscillatoria, Phoma herbarum and Paecilomyces), water mold (e.g. Saprolegnia sp .) and parasites (e.g., but not limited to, nematodes, tapeworms, roundworms, leeches, aphids, multicellular parasites such as copepods, unicellular parasites such as Ichthyophthirius multifilii, and helminths such as Eustrongylides).

Вирусные заболевания водных организмов, которые могут быть облегчены или предотвращены с использованием заявленного изобретения, включают инфекционный панкреатический некроз, вирус некроза нервной системы, вирус анемии лосося, заболевания поджелудочной железы, инфекционный некроз гемопоэтической ткани лососёвых, и вирус геморрагической септицемии, и эпизоотический некроз гемопоэтической ткани, но не ограничиваются ими.Viral diseases of aquatic organisms that can be alleviated or prevented using the claimed invention include infectious pancreatic necrosis, nervous system necrosis virus, salmon anemia virus, pancreatic diseases, infectious necrosis of salmonid hematopoietic tissue, and hemorrhagic septicemia virus, and epizootic hematopoietic necrosis of salmonids. , but are not limited to them.

Бактериальные заболевания водных организмов, которые могут быть смягчены или предотвращены с использованием заявленного изобретения, включают гниль плавников, водянку рыб, сепсис, вызванный подвижной аэромонадой, фурункулез, бактериозы, вызванные Chryseobacterium, кишечною септицемию сома, заболевание, вызванное Edwardsiella или вызывающее нагноение, столбиковую болезнь рыб, ложную столбиковую болезнь рыб, заболевание, вызванное Flavobacteriia, или заболевание мальков радужной форели, бактериальное заболевание жабр, заболевание, вызванное Francisella, зимнюю язвенную болезнь, заболевание, вызванное Pasteurella, заболевание, вызванное Piscirickettsia или риккетсиозную септицемию, септицемию, вызванную псевдомонадами, или краснуха карпов, заболевание, вызванное Tenacibaculum maritimum, заболевание, вызванное Vibrio, заболевание, вызванное Yersinia или кишечное заболевание красный рот лососёвых, заболевание, вызванное Lactococcus garvieae, заболевание, вызванное Nocardia, бактериальное заболевание почек, заболевание, вызванное Staphylococcus, заболевание, вызванное Streptococcus, и геморрагическую септицемию, но не ограничиваются ими. Другие заболевания или инвазии водных организмов, которые могут быть смягчены или предотвращены с использованием заявленного изобретения, включают жаберную гниль, заболевания, вызванные ихтиофонусом, сапролегниевыми, бархатную болезнь, эрозию головы и вертеж.Bacterial diseases of aquatic organisms that can be mitigated or prevented using the claimed invention include fin rot, waterfish, septicemia caused by motile aeromonas, furunculosis, bacteriosis caused by Chryseobacterium, catfish intestinal septicemia, disease caused by Edwardsiella or causing suppuration, columnar disease fish, false columnar disease of fish, Flavobacteriia disease, or rainbow trout fry disease, bacterial gill disease, Francisella disease, winter canker disease, Pasteurella disease, Piscirickettsia disease or rickettsial septicemia, Pseudomonas septicemia, or carp rubella, disease caused by Tenacibaculum maritimum, disease caused by Vibrio, disease caused by Yersinia or intestinal disease red mouth of salmonids, disease caused by Lactococcus garvieae, disease caused by Nocardia, bacterial kidney disease, disease caused by Staphylococcus, disease caused by Streptococcus, and hemorrhagic septicemia, but not limited to them. Other diseases or infestations of aquatic organisms that may be mitigated or prevented using the claimed invention include gill rot, diseases caused by Ichthyophonus, Saprolegniaceae, velvet disease, head erosion and writhing.

В дополнительных вариантах осуществления заявленного изобретения предложены способы для повышения производительности в сельском хозяйстве путем обогащения почвы, причем к почве применяют композиции на основе микроорганизмов по заявленному изобретению. С помощью применения композиции, содержащей одни или более культивированных дрожжей Pichia к почве и, необязательно, одного или более адъювантов, заявленные способы могут повысить урожайность и улучшить качество продукции и продуктов растительного происхождения, выращенных благодаря, например, присутствию полезных метаболитов микроорганизмов, таких как фитаза, аминокислоты, белки, витамины и микроэлементы. В конкретном варианте осуществления адъюванты представляют собой фульвовую кислоту, гуминовую кислоту или гумат.In additional embodiments of the claimed invention, methods are proposed for increasing productivity in agriculture by enriching the soil, and compositions based on microorganisms according to the claimed invention are applied to the soil. By applying a composition containing one or more cultured Pichia yeasts to the soil and, optionally, one or more adjuvants, the claimed methods can increase the yield and improve the quality of produce and plant products grown due to, for example, the presence of beneficial microbial metabolites such as phytase , amino acids, proteins, vitamins and microelements. In a specific embodiment, the adjuvants are fulvic acid, humic acid or humate.

Предпочтительно наличие фитазы позволяет лечить и/или предотвратить дефицит питательных веществ у растений. В частности, настоящее изобретение может быть использовано для лечения и/или профилактики дефицита фосфора в растениях при нанесении на почву вокруг растений.Preferably, the presence of phytase allows the treatment and/or prevention of nutrient deficiencies in plants. In particular, the present invention can be used for the treatment and/or prevention of phosphorus deficiency in plants when applied to the soil around the plants.

В дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение может быть использовано в сохранении фосфата. Когда фосфаты присутствуют в почве в нерастворимых формах, они остаются там,In a further embodiment, the present invention can be used in phosphate storage. When phosphates are present in the soil in insoluble forms, they remain there

- 16 045393 непригодные для использования корневой системой растений. Путем добавления продукта Triple-P в почву фосфаты могут быть преобразованы в более растворимые формы, которые могут быть извлечены растениями.- 16 045393 unsuitable for use by the root system of plants. By adding Triple-P product to soil, phosphates can be converted into more soluble forms that can be extracted by plants.

Заявленное изобретение дополнительно предлагает дешевые материалы и способы для кормления скота с использованием заявленной композиции на основе микроорганизмов. В одном варианте осуществления композиция на основе микроорганизмов составлена с или применяется к корму животного и/или питьевой воде животного в качестве пищевой добавки.The claimed invention additionally provides low-cost materials and methods for feeding livestock using the claimed composition based on microorganisms. In one embodiment, the microorganism-based composition is formulated with or applied to the animal's food and/or the animal's drinking water as a dietary supplement.

Композиция на основе микроорганизмов может быть использована в качестве высокопитательного источника дополнительного питания для скота, например, путем введения композиции в кормушки наряду с традиционным кормом для скота и употребления скотом композиции. В одном варианте осуществления композиция может быть смешана с компонентами корма и составлена в однородные, гомогенизированные брикеты. В качестве пищевой добавки продукты на основе микроорганизмов могут обеспечить, среди прочих преимуществ, фитазу и дополнительные источники аминокислот, белков, витаминов и микроэлементов.The microorganism-based composition can be used as a highly nutritious source of supplemental nutrition for livestock, for example, by introducing the composition into feeders along with traditional livestock feed and the livestock consuming the composition. In one embodiment, the composition can be mixed with feed components and formulated into uniform, homogenized briquettes. As a dietary supplement, microorganism-based products can provide phytase and additional sources of amino acids, proteins, vitamins and micronutrients, among other benefits.

В некоторых вариантах осуществления композиция на основе микроорганизмов дополнительно может быть использована для лечения и/или профилактики дефицита питательных веществ в животноводстве. В частности, заявленное изобретение может быть использовано в качестве пищевой добавки для лечения и/или профилактики дефицита фосфора у скота, дополняя источник их корма фитазой.In some embodiments, the microbial composition may further be used to treat and/or prevent nutritional deficiencies in livestock production. In particular, the claimed invention can be used as a food additive for the treatment and/or prevention of phosphorus deficiency in livestock by supplementing their feed source with phytase.

Предпочтительно заявленное изобретение может быть использовано для снижения стоимости кормления скота при одновременном повышении роста и улучшения здоровья домашнего скота, например, путем поддерживания их роста и их иммунной системы и обеспечения дополнительными источниками фосфора, аминокислот, белков, витаминов и других микроэлементов.Advantageously, the claimed invention can be used to reduce the cost of feeding livestock while increasing the growth and health of livestock, for example, by supporting their growth and their immune system and providing additional sources of phosphorus, amino acids, proteins, vitamins and other micronutrients.

В других вариантах осуществления заявленное изобретение обеспечивает дешевые материалы и способы для кормления рыб с использованием заявленной композиции на основе микроорганизмов. Композиция на основе микроорганизмов может быть использована в качестве высокопитательной пищевой добавки для рыб, например, путем введения композиции в окружающую рыб среду и употребления рыбой композиции и/или корма. Композиция также может применяться к или комбинироваться со стандартным кормом для рыб и скармливаться выращиваемым рыбам. Предпочтительно заявленное изобретение может быть использовано для снижения стоимости кормления выращиваемых рыб.In other embodiments, the claimed invention provides low-cost materials and methods for feeding fish using the claimed microbial-based composition. The microorganism-based composition can be used as a highly nutritious food additive for fish, for example, by introducing the composition into the fish's environment and ingesting the composition and/or feed by the fish. The composition can also be applied to or combined with standard fish food and fed to farmed fish. Preferably, the claimed invention can be used to reduce the cost of feeding farmed fish.

В некоторых вариантах осуществления заявленное изобретение относится к способам повышения производительности при выращивании аквакультуры путем повышения поглощения питательных веществ выращиваемыми рыбами. В частности, при поглощении рыбой, био-ПАВ, которые продуцируются микроорганизмами по заявленному изобретению, способствуют повышению общего состояния здоровья и качества выращиваемых рыб путем повышения поглощения питательных веществ, в том числе жирорастворимых витаминов, внутри пищеварительного тракта рыбы.In some embodiments, the claimed invention relates to methods for increasing aquaculture productivity by increasing nutrient uptake by farmed fish. In particular, when absorbed by fish, the bio-surfactants that are produced by the microorganisms of the claimed invention help improve the overall health and quality of farmed fish by increasing the absorption of nutrients, including fat-soluble vitamins, within the digestive tract of the fish.

Композиция может применяться к окружающей рыбу среде, такой как вода в рыбоводческом хозяйстве, в форме, например, жидкого раствора или в виде сухого порошка, муки, хлопьев или твердого вещества. Предпочтительно, чтобы у рыбы, которая поглощает заявленные композиции, происходило повышенное увеличение веса по сравнению с рыбой, которую кормят обычной рыбной мукой, причем в основном увеличение веса происходит в результате повышения процента белка в теле, что сопровождается более низким процентом жира в теле.The composition can be applied to the environment surrounding the fish, such as water in a fish farm, in the form of, for example, a liquid solution or in the form of a dry powder, meal, flake or solid. Preferably, fish that ingest the claimed compositions experience increased weight gain compared to fish fed conventional fishmeal, with much of the weight gain resulting from an increased percentage of body protein accompanied by a lower percentage of body fat.

В другом варианте осуществления заявленное изобретение предлагает способы дополнения кормление рыб, а также способы снижения стоимости кормления рыб. Композиция на основе микроорганизмов по заявленному изобретению может применяться к окружающей рыбу среде в качестве единственного источника клеточного белка, содержащей неактивные клетки дрожжей, которые обеспечивают множество белков, углеводов, липидов, жирных кислот, аминокислот, витаминов и минералов в концентрированных количествах. В некоторых вариантах осуществления композиция на основе микроорганизмов может быть использована для лечения и/или профилактики дефицита питательных веществ у рыбы. В частности, заявленное изобретение может быть использовано в качестве пищевой добавки для лечения и/или профилактики дефицита фосфора у выращиваемых рыб, дополняя источник их корма фитазой.In another embodiment, the claimed invention provides methods for supplementing fish feeding, as well as methods for reducing the cost of feeding fish. The microorganism-based composition of the claimed invention can be applied to the fish environment as a sole source of cellular protein containing inactive yeast cells that provide a variety of proteins, carbohydrates, lipids, fatty acids, amino acids, vitamins and minerals in concentrated quantities. In some embodiments, the microbial composition may be used to treat and/or prevent nutritional deficiencies in fish. In particular, the claimed invention can be used as a food additive for the treatment and/or prevention of phosphorus deficiency in farmed fish, supplementing their food source with phytase.

Из-за растущих расходов на традиционные корма, полученные из рыбы и технического рыбьего жира, во многих хозяйствах по получению аквакультуры начали использовать корм на основе зерна для кормления рыб. В настоящее время для производства корма для рыбы используются такие ингредиенты, как кукуруза, соя и сорго. Воздействие на здоровье самих рыб диет на основе зерна окончательно не известно, но, тем не менее, вероятно может вызывать нежелательные последствия в перспективе.Due to the rising costs of traditional fish and industrial fish oil feeds, many aquaculture farms have begun to use grain-based fish feeds. Ingredients currently used to produce fish feed include corn, soybeans and sorghum. The health effects of grain-based diets on the fish themselves are not fully known, but are likely to cause adverse effects in the long term.

Кроме того, успех, например, индустрии морепродуктов частично основан на привлекательных преимуществах для здоровья употребления человеком морепродуктов, таких как высокий уровень омега-3 жирных кислот. При переходе выращиваемых рыб от животной пищи или всеядности к строгой растительной диете содержание питательных веществ в конечном рыбном продукте может быть изменено, например, содержание жирных кислот в рыбных продуктах может быть снижено. Влияние такого изменения на индустрию морепродуктов, а также на питание человека может быть обширным.In addition, the success of, for example, the seafood industry is based in part on the attractive health benefits of human consumption of seafood, such as high levels of omega-3 fatty acids. As farmed fish transition from an animal diet or omnivory to a strict plant-based diet, the nutrient content of the final fish product may be altered, for example, the fatty acid content of the fish product may be reduced. The impact of such a change on the seafood industry, as well as human nutrition, could be widespread.

Таким образом, действуя в качестве добавки к существующим кормам рыб, заявленное изобретениеThus, acting as an additive to existing fish feeds, the claimed invention

- 17 045393 может быть использовано для снижения растущих затрат при использовании традиционных кормов для рыбы на основе рыбы. Заявленное изобретение может снизить стоимость кормления рыб, обеспечивая при этом возвращение к традиционным кормам для рыб на основе рыбы, и все это без ущерба для здоровья и качества выращиваемых рыб.- 17 045393 can be used to reduce the rising costs of using traditional fish-based fish feeds. The claimed invention has the potential to reduce the cost of fish feeding while providing a return to traditional fish-based fish feeds, all without compromising the health and quality of farmed fish.

ПримерыExamples

Более глубокое понимание настоящего изобретения и его многочисленных преимуществ можно получить из следующих примеров, приведенных в качестве иллюстрации. Следующие примеры иллюстрируют некоторые способы, применения, варианты осуществления и варианты настоящего изобретения. Они не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение. Многочисленные изменения и модификации могут быть сделаны в отношении изобретения.A deeper understanding of the present invention and its many advantages can be obtained from the following examples given by way of illustration. The following examples illustrate some methods, applications, embodiments and variations of the present invention. They should not be construed as limiting the invention. Numerous changes and modifications may be made to the invention.

Пример 1. Культивирование продукта дрожжей Pichia Triple-P.Example 1: Cultivation of Pichia Triple-P Yeast Product.

Предложены система и способ ферментации для использования в соответствии с заявленным изобретением для снижения затрат на культивирование дрожжей Pichia, a также создания недорогого и эффективного получения этих дрожжей в промышленных масштабах.A fermentation system and method is proposed for use in accordance with the claimed invention to reduce the cost of cultivating Pichia yeast, as well as to create an inexpensive and effective production of this yeast on an industrial scale.

Производство Triple-P осуществляется с помощью культуры дрожжей с использованием нетрадиционных методов и при аэробных условиях, которые являются эффективными для стимулирования роста и продуцирования метаболита. Предпочтительно, чтобы каждый из штаммов Pichia культивировали отдельно, после чего полученные культуры смешивали с использованием механической мешалки с образованием продукта Triple-P.Triple-P is produced by yeast culture using unconventional methods and under aerobic conditions that are effective in promoting growth and metabolite production. Preferably, each of the Pichia strains is cultivated separately, after which the resulting cultures are mixed using a mechanical stirrer to form the Triple-P product.

Предпочтительно системы и способы по заявленному изобретению являются недорогими для производства любого размера и могут производить практически неограниченные количества продуктов на основе дрожжей. Кроме того, эти системы могут управляться, например, фермером или производителем, не имеющим практически никакого предыдущего опыта работы с системами ферментации.Preferably, the systems and methods of the claimed invention are inexpensive to produce at any size and can produce virtually unlimited quantities of yeast-based products. Additionally, these systems may be operated by, for example, a farmer or producer who has little or no previous experience with fermentation systems.

Ферментацию проводят в масштабируемом реакторе как периодический процесс, предпочтительно без перемешивания. Используют портативный реактор с возможностью распределения, содержащий вертикальный параллелепипедный резервуар. Система оснащена системой перемешивания, состоящей из двух систем труб, каждая из которых оснащена насосным механизмом для выкачивания культуры из нижней части резервуара и внесения в верхние части резервуаров. Воздушный компрессор используют для добавления отфильтрованного воздуха в систему для аэрации для движущейся культуры.Fermentation is carried out in a scale-up reactor as a batch process, preferably without stirring. A portable reactor with distribution capability is used, containing a vertical parallelepiped tank. The system is equipped with a mixing system consisting of two pipe systems, each equipped with a pumping mechanism to pump the crop from the bottom of the tank and introduce it into the upper parts of the tanks. An air compressor is used to add filtered air to the system to aerate the moving crop.

Добавление отфильтрованного воздуха в резервуары контролировали с помощью барботажного механизма, который выполняется через барботер. Отфильтрованный воздух для барботирования генерируют водной насосной системой большого объема. В общей сложности, на резервуар приходится по два 72-дюймовых барботера.The addition of filtered air to the tanks was controlled using a sparging mechanism, which is carried out through a bubbler. Filtered air for bubbling is generated by a large volume water pumping system. In total, there are two 72-inch bubblers per tank.

Реактор имеет рабочий объем 550-1,000 л для выращивания дрожжей для получения клеток и метаболитов; однако размеры, материал (например, металлический) и конфигурация реакторов может различаться (в зависимости от требований).The reactor has a working volume of 550-1,000 L for growing yeast to produce cells and metabolites; however, the size, material (eg metal) and configuration of reactors may vary (depending on requirements).

Затраты на получение культуры снижены, потому что реакторы не стерилизуют с использованием традиционных методов. Вместо этого, для получения Pichia дрожжи-киллеры способны к самостоятельной стерилизации, т.е. их продукты жизнедеятельности борются с загрязнением культуры любыми возможными загрязняющими микроорганизмами. Кроме того, может быть использован метод санации пустых сосудов, который включает обработку внутренних поверхностей 1% перекисью водорода и промывание дезинфицирующим раствором и горячей водой под высоким давлением.Culture production costs are reduced because the reactors are not sterilized using traditional methods. Instead, to produce Pichia, killer yeasts are capable of self-sterilization, i.e. their waste products fight against contamination of the crop by any possible contaminating microorganisms. In addition, a method for sanitizing empty vessels can be used, which involves treating the internal surfaces with 1% hydrogen peroxide and rinsing with a disinfectant solution and hot water under high pressure.

Инокуляция реактора может быть выполнена с помощью 20-30 л активно растущей культуры, чтобы обеспечить наличие желаемых токсинов и/или других продуктов жизнедеятельности в посевном материале и предотвратить размножение возможных загрязнителей, или с помощью концентрированного супернатанта Pichia. Кроме того, инокуляция может начинаться при уровне pH 2,5-3,5 и увеличиваться до 4,5-5,0 после 12 ч во время начала цикла ферментации.Inoculation of the reactor can be done with 20-30 L of an actively growing culture to ensure the presence of desired toxins and/or other waste products in the inoculum and prevent the proliferation of possible contaminants, or with a concentrated Pichia supernatant. In addition, inoculation can begin at a pH level of 2.5-3.5 and increase to 4.5-5.0 after 12 hours during the start of the fermentation cycle.

Температура и pH ферментации не являются критическими, но в целом температура должна быть в пределах от около 25 до менее 37°C, предпочтительно от около 25 до 30°C. Уровень pH должен находиться в диапазоне от около 3,0 до около 5,0, предпочтительно от около 3,5 до около 4,5. Стабилизация pH в процессе ферментации не является необходимой, но рекомендуется повысить pH до 3,5-4,0, если происходит снижение ниже 3,0.Fermentation temperature and pH are not critical, but in general the temperature should be in the range of about 25 to less than 37°C, preferably from about 25 to 30°C. The pH level should be in the range of about 3.0 to about 5.0, preferably from about 3.5 to about 4.5. Stabilizing the pH during fermentation is not necessary, but it is recommended to increase the pH to 3.5-4.0 if a decrease below 3.0 occurs.

При необходимости, регуляция или поддержание pH в процессе ферментации может быть осуществлены с использованием ручных или автоматических методов, обычных в данной области техники, например с помощью автоматических регуляторов pH для добавления основания. Предпочтительные основания, используемые для регуляции pH, включают NaOH и KOH, но не ограничиваются ими.If necessary, adjusting or maintaining the pH during the fermentation process can be accomplished using manual or automatic methods conventional in the art, for example, using automatic pH controllers for base addition. Preferred bases used to adjust pH include, but are not limited to, NaOH and KOH.

Для получения Pichia путем ферментации могут использовать как сложную среду, такую как NYDB (питательный бульон, 10 г, дрожжевой экстракт, 8 г, декстроза 20 г на 1 л воды), PDB (картофельнодекстрозный бульон), ME (солодовый экстракт), так и среду с известным химическим составом с добавлением различного источника углерода, такого как глюкоза, сахароза, сорбит, меласса и т.д.To obtain Pichia by fermentation, either a complex medium such as NYDB (nutrient broth, 10 g, yeast extract, 8 g, dextrose 20 g per 1 liter of water), PDB (potato dextrose broth), ME (malt extract), or a medium with a known chemical composition with the addition of a various carbon source, such as glucose, sucrose, sorbitol, molasses, etc.

Тем не менее, в случае необходимости, стоимость среды может быть дополнительно снижена путем включения в ее состав только трех основных компонентов, как указано ниже.However, if necessary, the cost of the medium can be further reduced by including only the three main components as outlined below.

- 18 045393- 18 045393

Компонент Component Концентрация (г/л) Concentration (g/l) Вес (г/л) Weight (g/l) Дрожжевой экстракт Yeast extract 5 5 5,000 5,000 Глюкоза Glucose 30 thirty 30,000 30,000 Мочевина Urea 1 1 1000 1000

Обычное время выращивания составляет от 48 до 72 ч, и концентрация КОЕ составляет от 0,6 до 1,0 млрд клеток/мл.Typical culture times range from 48 to 72 hours, and CFU concentrations range from 0.6 to 1.0 billion cells/ml.

Готовая культура является конечным продуктом для многих видов применений. Тем не менее, в случае необходимости, дрожжевые клетки могут быть собраны путем центрифугирования, фильтрации или осаждения. Полученная в результате паста дрожжей (влажная биомасса) может быть сохранена путем добавления соли, глицерина, лактозы, трегалозы, сахарозы, аминокислоты для увеличения срока годности при хранении.The finished crop is an end product for many applications. However, if necessary, yeast cells can be collected by centrifugation, filtration or sedimentation. The resulting yeast paste (wet biomass) can be preserved by adding salt, glycerol, lactose, trehalose, sucrose, amino acid to increase shelf life.

Большинство коммерческих продуктов дрожжей получают путем высокоскоростного центрифугирования для отделения клеток дрожжей от жидкой среды. Собранные клетки дрожжей могут быть высушены с помощью сублимационной сушки, сушки в псевдоожиженном слое или распылительной сушкой. Высушенные продукты будут повторно гидратированы в воде при подготовке к использованию. Эти стадии могут повредить клеточные стенки и стать причиной гибели клеток.Most commercial yeast products are produced by high-speed centrifugation to separate the yeast cells from a liquid medium. The collected yeast cells can be dried by freeze drying, fluid bed drying or spray drying. Dried products will be rehydrated in water in preparation for use. These stages can damage cell walls and cause cell death.

Если дрожжевые клетки должны храниться в течение длительного времени перед использованием, они должны быть помещены в соответствующие контейнеры и храниться при 4°C. При использовании этого способа дрожжевые клетки оседают на дно контейнеров через два дня. Супернатант среды может быть удален с помощью сливания жидкости, оставляя небольшое количество супернатанта для покрытия клеток дрожжей. В этих условиях и после шести месяцев хранения жизнеспособность клеток Pichia не будут резко снижаться.If yeast cells are to be stored for a long time before use, they should be placed in appropriate containers and stored at 4°C. With this method, the yeast cells settle to the bottom of the containers after two days. The supernatant medium can be removed by draining, leaving a small amount of supernatant to coat the yeast cells. Under these conditions and after six months of storage, the viability of Pichia cells will not decrease sharply.

Пример 2. Расчет производства фитазы с использованием Pichia anomala.Example 2 Calculation of phytase production using Pichia anomala.

Pichia anomala выращивали в реакторе для ферментации при pH, доведенном до 5,0, в течение 72 ч в следующей ростовой среде: меласса (4%), мочевина (0,2%), пептон (2,5%).Pichia anomala was grown in a fermentation reactor at pH adjusted to 5.0 for 72 h in the following growth medium: molasses (4%), urea (0.2%), peptone (2.5%).

Фитиновую кислоту получали из семян кунжута, разрушая/дробя семена. Части семян (5 г) затем добавляли к 10 мл воды и перемешивали. Среду и клетки тестировали на наличие фитазы. 0,2 М глицинового буфера использовали для доведения pH до 4 и pH фитиновой кислоты также доводили до 4.Phytic acid was obtained from sesame seeds by breaking/crushing the seeds. The seed parts (5 g) were then added to 10 ml of water and mixed. The medium and cells were tested for the presence of phytase. 0.2 M glycine buffer was used to adjust the pH to 4 and the pH of phytic acid was also adjusted to 4.

После 3 дней активность фитазы измеряли путем приготовления 6 различных стандартов:After 3 days, phytase activity was measured by preparing 6 different standards:

0) 550 мкл воды,0) 550 µl water,

1) 10 мкл 50 мМ фосфата калия и 540 мкл воды,1) 10 µl 50 mM potassium phosphate and 540 µl water,

2) 20 мкл 50 мМ фосфата калия и 530 мкл воды,2) 20 μl of 50 mM potassium phosphate and 530 μl of water,

3) 30 мкл 50 мМ фосфата калия и 520 мкл воды,3) 30 μl of 50 mM potassium phosphate and 520 μl of water,

4) 40 мкл 50 мМ фосфата калия и 510 мкл воды,4) 40 µl 50 mM potassium phosphate and 510 µl water,

5) 50 мкл 50 мМ фосфата калия и 500 мкл воды.5) 50 µl of 50 mM potassium phosphate and 500 µl of water.

контролей фитиновой кислоты готовили с использованием 500 мкл фитиновой кислоты, 25 мкл 0,2 М глицинового буфера и 25 мкл воды.phytic acid controls were prepared using 500 μL phytic acid, 25 μL 0.2 M glycine buffer, and 25 μL water.

контрольных образцов фитазы готовили с использованием 25 мкл фитазы, 25 мкл 0,2 М глицинового буфера и 500 мкл воды.phytase control samples were prepared using 25 μL phytase, 25 μL 0.2 M glycine buffer, and 500 μL water.

образцов фитазы готовили с использованием 500 мкл фитиновой кислоты, 25 мкл 0,2 М глицинового буфера и 25 мкл фитазы.phytase samples were prepared using 500 μL phytic acid, 25 μL 0.2 M glycine buffer, and 25 μL phytase.

Раствор 4 мл ацетон - аммоний молибдат - H2SO4 (50 мл - 25 мл - 25 мл) добавляли к каждому из 6 стандартов.A 4 ml solution of acetone - ammonium molybdate - H 2 SO 4 (50 ml - 25 ml - 25 ml) was added to each of the 6 standards.

Каждый из образцов и контролей переносили в водяную баню на 30 мин при 37°C. Через 30 мин к каждому из образцов и контролей быстро добавляли 4 мл раствора ацетон-аммоний молибдат-H2SO4 для осаждения фосфата. Затем их центрифугировали и 300 мкл супернатанта растворяли в 600 мкл воды.Each of the samples and controls was transferred to a water bath for 30 min at 37°C. After 30 minutes, 4 ml of acetone-ammonium molybdate-H 2 SO 4 solution was quickly added to each of the samples and controls to precipitate phosphate. They were then centrifuged and 300 μl of the supernatant was dissolved in 600 μl of water.

Далее, 500 мкл всех образцов, контролей и стандартов загружали в луночные планшеты устройства Varioscan и измеряли оптическую плотность при 400 нм.Next, 500 μl of all samples, controls and standards were loaded into well plates of the Varioscan device and absorbance was measured at 400 nm.

Значения стандартов измеряли 3 раза и брали их средние значения. Значение стандарта 0 вычитали из значения каждого из стандартов 1-5 для достижения числа, которое коррелировало с оптической плотностью определенной концентрации фосфата. Средняя оптическая плотность для каждого из стандартов приведена в табл. 1. Средняя оптическая плотность образцов и контролей приведена в табл. 2.The values of the standards were measured 3 times and their average values were taken. The value of standard 0 was subtracted from the value of each of standards 1-5 to arrive at a number that correlated with the absorbance of the specific phosphate concentration. The average optical density for each standard is given in Table. 1. The average optical density of samples and controls is given in table. 2.

--

Claims (7)

Таблица 1Table 1 Средняя оптическая плотность (OD) и уровни (мМ) фосфата, _____________измеренные для стандартов 0-5________________________Average optical density (OD) and levels (mM) of phosphate _____________measured for standards 0-5________________________ Стандарт Оптическая плотность (OD) Фосфат (мМ)Standard Optical Density (OD) Phosphate (mM) 0 0 00 0 0 1 0,0456 0,90911 0.0456 0.9091 2 0,1426 1,81822 0.1426 1.8182 3 0,1696 2,72733 0.1696 2.7273 4 0,2566 3,63644 0.2566 3.6364 5 0,2726 4,54555 0.2726 4.5455 Таблица 2table 2 Средняя оптическая плотность (OD) образцов и контролей.Average optical density (OD) of samples and controls. Образец/Контролъ Оптическая плотность (OD)Sample/Control Optical Density (OD) Контроль фитиновой кислоты 0,26Phytic acid control 0.26 Контрольный образец фитазы 0,047Phytase control sample 0.047 Образец фитазы 0,319Phytase sample 0.319 Для определения миллимолей высвобожденного фосфата среднюю оптическую плотность контрольных образцов фитазы добавляли к средней оптической плотности контролей фитиновой кислоты и вычитали из средней оптической плотности образца фитазы. Полученное число составляло 0,012 OD. На основании приведенной фигуры значение высвобожденного фосфата составило 0,198 мМ.To determine the millimoles of phosphate released, the average absorbance of the phytase controls was added to the average absorbance of the phytic acid controls and subtracted from the average absorbance of the phytase sample. The resulting number was 0.012 OD. Based on the above figure, the value of released phosphate was 0.198 mM. единицы/мл ферментативной активности (мМ фосфата) х (коэффициент разбавления) (время) х (количество добавленного фермента)units/ml enzyme activity (mM phosphate) x (dilution factor) (time) x (amount of enzyme added) Наконец, в соответствии с вышеуказанным уравнением (1) концентрация фитазы в реакторе была рассчитана как 792 ед/мл.Finally, according to the above equation (1), the phytase concentration in the reactor was calculated as 792 U/mL. Пример 3. Применение Triple-P к растениям помидора.Example 3: Application of Triple-P to Tomato Plants. Растения помидора обрабатывали продуктом Triple-P. Наблюдалось увеличение высоты растений помидора на 20-25%. Кроме того, как количество, так и размер образованных плодов увеличивались на 50%.Tomato plants were treated with Triple-P. An increase in the height of tomato plants by 20-25% was observed. In addition, both the number and size of fruits produced increased by 50%. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ повышения производительности в сельском хозяйстве и садоводстве, отличающийся тем, что способ включает применение композиции, содержащей дрожжи Pichia anomala, Pichia kudriavzevii и Pichia guilliermondii и ферментационный бульон, в котором культивировались каждые из дрожжей к почве, в которой выращивают растения, при этом способ повышает производительность за счет одного или нескольких из следующих следствий его применения: повышение урожайности, уменьшение дефицита питательных веществ в растении, ингибирование роста фитопатогенных грибов, ингибирование роста фитопатогенных бактерий и борьба с нематодами.1. A method for increasing productivity in agriculture and horticulture, characterized in that the method includes applying a composition containing the yeasts Pichia anomala, Pichia kudriavzevii and Pichia guilliermondii and a fermentation broth in which each of the yeasts was cultivated to the soil in which the plants are grown, while the method increases productivity due to one or more of the following consequences of its application: increasing yield, reducing nutrient deficiencies in the plant, inhibiting the growth of phytopathogenic fungi, inhibiting the growth of phytopathogenic bacteria and control of nematodes. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дефицит питательных веществ является дефицитом фосфора.2. The method according to claim 1, characterized in that the nutrient deficiency is a phosphorus deficiency. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит по меньшей мере один адъювант, выбранный из фульвовой кислоты, гуминовой кислоты или гумата.3. The method according to claim 1, characterized in that the composition additionally contains at least one adjuvant selected from fulvic acid, humic acid or humate. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит питательные вещества для роста микроорганизмов.4. The method according to claim 1, characterized in that the composition additionally contains nutrients for the growth of microorganisms. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит продукты жизнедеятельности дрожжей, выбранные из группы, состоящей из ферментов, кислот, растворителей, спиртов, белков, витаминов, минералов, микроэлементов, аминокислот и био-ПАВ.5. The method according to claim 1, characterized in that the composition additionally contains yeast waste products selected from the group consisting of enzymes, acids, solvents, alcohols, proteins, vitamins, minerals, trace elements, amino acids and bio-surfactants. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит фермент фитазу.6. The method according to claim 1, characterized in that the composition additionally contains the enzyme phytase. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит носитель.7. The method according to claim 1, characterized in that the composition additionally contains a carrier. --
EA202090388 2017-07-27 2018-07-19 EFFECTIVE PRODUCTION OF Pichia YEAST AND ITS USE TO IMPROVE PLANT AND ANIMALS HEALTH EA045393B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/537,670 2017-07-27
US62/563,992 2017-09-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045393B1 true EA045393B1 (en) 2023-11-22

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018307356B2 (en) Efficient production of Pichia yeasts and their use for enhancing plant and animal health
RU2628691C2 (en) Improved work of poultry farm
BR112020014469A2 (en) materials and methods for treating bacterial infections in plants
KR20190133057A (en) Cost-effective compositions and methods for improving aquatic farming and aquarium fish management
BR112021006787A2 (en) compositions and methods to reduce atmospheric emissions of methane and nitrous oxide
CN109810914A (en) A kind of fishes and shrimps microbial compound preparation and preparation method thereof
JP2023179490A (en) Methods for liberating phosphorus from organic matter
Lee et al. Comparative study on growth and yield of far eastern catfish Silurus asotus and leafy vegetables grown in hybrid BFT-aquaponics, semi-RAS and hydroponics
EA045393B1 (en) EFFECTIVE PRODUCTION OF Pichia YEAST AND ITS USE TO IMPROVE PLANT AND ANIMALS HEALTH
KR20210055705A (en) Composition and breeding method for breeding domesticated animals
CN109607640A (en) A kind of water body removing toxic substances, water transfer, steady water reclamation agent and its preparation and application
KR101406741B1 (en) Process for preparing dry chlorella
CN113388524A (en) Microalgae preservative and application thereof
CN108753651A (en) A kind of Saline-alkali ponds chicken manure fermenting compound bacteria and its application process