Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ПАТОГЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ В КИШЕЧНИКЕ ПТИЦЫ

Изобретение относится к сельскохозяйственной отрасли и может быть использовано в кормлении сельскохозяйственной птицы, в частности цыплят-бройлеров.

Способ повышает продуктивность цыплят-бройлеров и включает скармливание основного рациона совместно с наночастицами (НЧ) Cr₂O₃ в дозировке от 200 мкг/кг до 400 мкг/кг на кг корма, что повысило интенсивность роста за период эксперимента при абсолютном приросте живой массы 2306,4 г на 11,5% (разница с контролем), а также снизило расход корма на 1 кг прироста до 16%.

Существенную роль среди экзогенных материалов играют микроэлементы, которые способны в мельчайших дозах оказывать значительное влияние на обменные процессы [1, 2, 3].

Известно, что содержание микроэлементов в организме является характерным признаком вида и зависит от физиологического состояния [4]. Микроэлементы играют важную роль в процессах роста, дифференцировки, репарации, регенерации, апоптоза, некроза, выживаемости клеток, развитии различных аллергических, аутоимунных и опухолевых заболеваниях [5, 6]. Основными или эссенциальными элементами являются Fe, Cu, Zn и Cr. Хром участвует в поддержании и регуляции уровня глюкозы в крови, в метаболизме липидов, поддержании гомеостаза холестерина и проявляет некоторые антиоксидантные свойства [7]. Добавка хрома в рацион является эффективным инструментом для повышения показателей роста, использования питательных веществ [8, 10, 11].

В целом, перспективность использования наноразмерных подкормок обусловлено физическими характеристиками наноразмерных объектов. Благодаря своим размерам, сопоставимым с размером клеток, вирусов, белков, ДНК, наночастицы могут приближаться к биообъекту, взаимодействовать и связываться с ним. Эскалация ферментов через кишечник и сохранение активности подтверждается результатами исследований пищеварительных энзимов в помете цыплят-бройлеров.

Целью нашей работы было установить продуктивность и морфо-физиологические показатели цыплят-бройлеров при добавлении в рацион наночастиц Cr₂O₃ для повышения продуктивности птицы.

Материалы и методы исследования. Исследования проведены в условиях экспериментально-биологической клиники (виварий) ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» на цыплятах-бройлерах кросса Арбор Айкрес. Для проведения экспериментального исследования было отобрано 60 голов цыплят-бройлеров 7-суточного возраста.

Составление рационов основывалось на рекомендациях ВНИТИП (2008). Состав основного рациона (ОР) (%) в стартовом и ростовом периоде составил соответственно: зерно пшеницы (27,1 и 41,2%), кукуруза (16 и 22%), шрот соевый (25 и 15%), шрот подсолнечный (18 и 8%), масло подсолнечное (5 и 2,8%), монохлоргидрат лизина, 98% (0,35 и 0,17%), DL-метионина (0,10 и 0,13%), L-треонина (0,03 и 0,54%), соль поваренная (0,28 и 0,3%), монокальций фосфат (0,7 и 0,7%), мел кормовой (0,5 и 0,4%), известняковая мука (1,0 и 0,7%). Содержание витаминов и минеральных солей нормировали с помощью премиксов П5 и П6 (соответственно для птицы в возрасте до 28 сут и старше), включающих витамины A, D, Е, К3, B1, В2, В3, В4, В5, В6, В12, Вс и Н; микроэлементы Fe, Mn, Cu, Zn, V.

Контрольные птицы на протяжении всего эксперимента получали основной рацион, в который хром включали в виде хлорида хрома (CrCl₃⋅6Н₂О) производства АО «Реахим», Россия. Птицам опытных групп в период эксперимента (14-42 сутки) заменяли хлорид хрома на НЧ Cr₂O₃ (ООО «Платина», г. Москва, метод получения плазмохимический синтез, d=91 нм, удельная поверхность 9 м2/г, Z-потенциал 93±0,52 мВ, содержали 99,8% Cr): I группы в дозе 50 мкг/кг корма, II - 100 мкг/кг, III - 200 мкг/кг и IV - 400 мкг/кг.

Поение птиц контрольной группы осуществлялось водопроводной водой, которая соответствовала требования ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая». Поение опытных групп осуществлялось стабилизированным электрохимически активированным (ЭХА) католитом с рН 8,5 и редокс-потенциалом Eh=-450 мВ в пределах суточного потребления 150-200 мл на кг живой птицы.

Механизм действия католита представлен в исследованиях [12, 13], как стимулятора противоокислительных (антиоксидантных) и бактерицидных свойств. Католит с противомикробной и противогрибковой активностью представлен в таких работах как [14, 15]. Известен также способ повышения продуктивности цыплят-бройлеров при использовании ЭХА католита [16].

Католит сохраняет свои свойства (рН и Eh) одни сутки, поэтому стабилизировали их аминокислотой глицин в дозе не менее 0,01 тыс. %, что гарантирует сохранение свойств в течении 7-8 дней [14].

Дозировки от 50 до 400 мкг/кг корма выбраны с учетом ранее полученного положительного эффекта влияния хрома на ростовые и биохимические показатели цыплят-бройлеров [7].

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями Russian Regulations, 1987 (Order No. 755 on 12.08.1977 the USSR Ministry of Health) and «The Guide for Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996)».

Лабораторные исследования проводились в лаборатории «Агроэкология техногенных наноматериалов» и Испытательном центре (ФНЦ «Биологических систем и агротехнологий РАН», аттестат аккредитации RA. RU.21ПФ59 от 02.12.15).

Кровь отбирали из подключичной артерии в вакуумные пробирки с добавлением антикоагулянта, для биохимических показателей - в вакуумные пробирки с активатором свертывания (тромбин). Морфологический анализ крови проводили на автоматическом гематологическом анализаторе URIT-2900 Vet Plus («URIT Medical Electronic Group Co., Ltd», Китай), биохимический анализ сыворотки крови - на автоматическом анализаторе CS-T240 («DIRUI Industrial Co., Ltd», Китай) с коммерческими наборами для ветеринарии (ЗАО «ДИАКОН-ДС», Россия).

Элементный состав биосубстратов крыс и кормов исследовали методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии (АЭС-ИСП и МС-ИСП) в испытательной лаборатории АНО «Центр биотической медицины», г. Москва (Registration Certificate of ISO 9001:2000, Number 4017 - 5.04.06). Озоление биосубстратов проводили с использованием микроволновой системы разложения MD-2000 (США). Оценка содержания элементов в полученной золе осуществлялась с использованием масс-спектрометра Elan 9000 (Perkin Elmer, США) и атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000 V (Perkin Elmer, США).

Определение качественного и количественного состава микробиоценоза кишечника бройлеров проводили по стандартной методике Газиумаровой Л.Д. [17]. В работе использованы Эндо-агар (ООО НИЦФ, Россия) - для энтеробактерий с нормальной ферментативной активностью и условно-патогенных лактозонегативных энтеробактерий, мясо-пептонный агар (МПА) (ООО НИЦФ, Россия) - для определения аэробной флоры, Рогоза-агар (Himedia, Индия) - для лактобактерий, Бифидо-агар - для молочнокислых (бифидобактерии) бактерий (Himedia, Индия), желточно-солевой агар (ЖСА) (ООО НИЦФ, Россия) - для подсчета стафилоккоков, ВСА-агар - для патогенных сальмонелл (Himedia, Индия). Посевы культивировали в течение 24-72 часов при температуре 37°С. Подсчет каждой группы микроорганизмов в 1 грамме кишечного содержимого проводили по формуле M=N⋅10n; где М - число микроорганизмов в 1 грамме, N - количество колоний выросших на поверхности агара, n - степень разведения материала. Окончательный результат количественного содержания бактерий в грамме фекалий выражали как KOE/г.

Эксперименты на моногастричных животных проводились в 3-кратной повторности, на телятах в 15-кратной повторности. Статистический анализ выполняли с использованием методик ANOVA (программный пакет Statistica 10.0, «StatSoft Inc.», США) и Microsoft Excel. Статистическая обработка включала расчет среднего значения (М) и стандартные ошибки среднего (±SEM). Достоверность различий сравниваемых показателей определяли по t-критерию Стьюдента. Уровень значимой разницы был установлен на р<0,05.

Результаты исследования. В результате исследований установлено, что наибольшая интенсивность роста за период эксперимента в III и IV опытные группы, при абсолютном приросте живой массы 2308,83 и 2304 г., превышали показатели в контроле на 12 и 11% (р≥0,05). Уровень ростовых показателей в I и II опытных группах отличался от контрольных значений на 5-7% (р≥0,05).

Отличия в механизме действия НЧ хрома в различных дозировках и католита приводили к неодинаковым изменениям биохимических показателей крови (табл. 1).

Маркером энергетического и липидного обмена является уровень триглицеридов в крови. На 21 сутки в у бройлеров получавших в составе рациона НЧ Cr₂O₃ в дозе 100 и 400 мкг/кг по сравнению с контролем их значения были больше на 61,6% и 48,5% соответственно, с пролонгацией эффекта к концу учетного периода. Такая неоднозначная реакция организма возможно связана с перестройкой ферментативной системы, а также дополнительной нагрузки на митохондриальный аппарат клеток печени, за счет участия хрома в стимуляции скорости белкового и липидного обмена, на фоне высокоэнергетических рационов, характерных для современных кроссов птицы.

Важной причиной снижения кишечного пищеварения у птиц является избыточной рост микробной флоры в ее просвете, что приводит к снижению продвижения химуса в кишечнике, происходит преждевременная деконъюгация первичных желчных кислот. Избыточная микробная флора может приводить к повреждению эпителия тонкой кишки, так как метаболиты некоторых микроорганизмов обладают цитотоксическим свойством, и определение численности микроорганизмов в слепой кишке бройлеров является важным этапом мониторинга жизнеспособности организма.

Микрофлора слепой кишки бройлеров на 21 сутки показала значительное снижение в численности общего числа микроорганизмов на 88,4%, 400 мкг/кг корма), а также энтеробактерий и бифидобактерий (на 28 и 65,4%, соответственно) и увеличение числа сальмонелл на 21,7% (табл. 2).

При концентрации 50 мкг/кг снижалась численность бифидо- и лактобактерий (на 35,6 и 53,8%, соответственно). Концентрация 100 мкг/кг увеличивала количество энтеробактерий, но снижало число сальмонелл.

Концентрация 200 мкг/кг способствовала росту численности стафиллококков, энтеробактерий, сальмонелл, одновременно уменьшая число бифидо- и лактобактерий.

На 42 сутки при концентрации 50 мкг/кг сохранялось снижение числа бифидобактерий с одновременным понижением численности стафиллококков и сальмонелл. Концентрация 100 мкг/кг корма способствовала росту числа энтеробактерий и снижению числа бифидобактерий. Доза 200 мкг/кг, также как и в 21 сутки уменьшала численность бифидобактерий. Концентрация 400 мкг/кг, как и в 21 сутки, снижала численность энтеро- и бифидобактерий, в то же время способствуя снижению численности и сальмонелл в слепой кишке птиц.

В данном контексте наблюдаемый «энзиматический выброс» свидетельствует о нарушениях в микроэкологии кишечника, что вызывается рядом причин - усиленная перистальтика, измененный состав химуса, поступающего в толстый кишечник, гиперпродукция щелочных секретов при патологиях и др. При этом показано, что под влиянием микробных протеолитических ферментов рН фекалий сдвигается в щелочную сторону, что сопровождается ослаблением инактивации ферментов в кишечнике.

Исследования рН кишечного содержимого показало, что на 21 сутки в контрольная группа имела самое низкое значение рН, в то время как в опытных группах данная величина изменялась в диапазоне 4,62-7,53 рН. На 42 сутки только в группе с концентрацией НЧ Cr₂O₃ 400 мкг/кг значение рН отличались от контрольных и составило 9,34 ед.

Сохранение и увеличение активности амилазы и липазы при таком рН может являться примером адаптации ферментов, а также стабилизацией ферментов наночастицами. Снижение активности амилазы в концентрации 400 мкг/кг может свидетельствовать о чувствительности данного фермента к изменению кислотно-щелочного баланса среды.

На основании микроэлементного анализа тушек цыплят-бройлеров был оценен мультиэлементный статус, у птиц I группы отмечалось как выраженное увеличение целого ряда элементов, так и их понижение (табл. 3).

В тушке бройлеров II группы установлено уменьшение некоторых элементов, таких как В, Mn, Se в среднем на 56, 6 и 25% и накопление содержания Со, Cr, Fe, I, Ni, V соответственно относительно контрольной группы.

Добавление наночастиц хрома в корм и поение католитом подопытной птицы III группы оказывало значительное влияние на содержание минеральных веществ в теле.

Включение в корм НЧ хрома с дозировкой 400 мкг/кг в сочетании с поением католитом депрессировал содержание в теле В, I, Mn, Si и Zn на 3, 50, 52, 61 и 23% относительно показателей контрольной группы.

Анализ химического состава организма птиц показывает, что с увеличением концентрации НЧ хрома в рационе, достоверно повышалось содержание K, Mg и Р в тканях птицы II (9, 50 и 89%), Na в III (1%;) опытных групп (р≥0,05) (табл. 4).

Известно, что биологическая роль минеральных веществ в организме зависит от его доступности для биохимических реакций. В нашем эксперименте при максимальных дозах введения 200 и 400 мкг/кг концентрация в тушке бройлеров была на 28,2 и 25,6% выше чем в контроле, на фоне снижения его концентрации с пометом на 15%. Исходя из соотношения Сrкорм/Сrпомет, наибольший коэффициент был в группах с высоким содержанием хрома в рационе, что свидетельствует о лучшем его использовании из рациона. В тоже время степень усвоения из корма, выраженное коэффициентом Сrкорм/Сrтушка находилось в диапазоне 4,6-6,4, что говорит об отсутствием агломераций (образование более крупных по размерам «вторичных» частиц), характерных для наночастиц поступающих в организм в высоких дозах, а также о наличии регуляторного механизма в метаболизме хрома.

Очень важным является изучение концентрации токсических веществ в организме цыплят-бройлеров. Воздействие токсичных элементов приводит к патологическим изменениям в организме животных, вызывает нарушение обмена веществ, структуры органов и нейрогуморальных систем. Особый интерес представляет увеличение содержания большого количества химических элементов независимо от того, к какой группе они относятся.

Введение в рацион цыплят-бройлеров наночастиц хрома в дозировках 200-400 мкг/кг корма и поение их католитом в пределах суточного потребления 150-200 мл на кг живой массы птицы активно стимулирует обмен химических элементов, выраженных в увеличении Со, Cr, Са Zn и депрессирует обмен Cd, Hg и Pb.

Таким образом, использование НЧ Cr₂O₃ в рационе и при поении птиц стабилизированным ЭХА католитом нетоксично, что показано отсутствием реакции со стороны каталазы (КАТ), суперокисддисмутазы (СОД) и малонового диальдегида.

Предлагаемый способ способствует значительному снижению численности общего числа микрофлоры в слепой кишке птицы на 88,4%, в т.ч., энетробактерий и сальмонелл соответственно на 28; 59,6%.

При использовании способа повышается продуктивность цыплят-бройлеров, интенсивность роста за период эксперимента при абсолютном приросте живой массы 2306,4 г превышала контроль на 11,5% и снизила расход корма на 1 кг прироста до 16% (табл. 6).

Список литературы

1. Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков - М.: Мир, 2004. - 272 с.

2. Самохин В.Т. Профилактика нарушений обмена микроэлементов у животных / В.Т. Самохин // - Воронеж: Воронежский государственный университет. - 2003. - 136 с.

3. Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков - М.: Мир, 2004. - 272 с.

4. Дзыговская А.Я. Ветеринарно-санитарная оценка и качество мяса бройлеров в зависимости от методов обезвреживания питьевой воды: Автореферат дис. на соискание уч. сеп. канл. биол. наук. - М, 1987, - 16 с.

5. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение): Практическое руководство для врачей и студентов медицинских вузов. М., - 1997. - 71 с.

6. Khuri F.R. Lung cancer chemoprevention // Semin. Surg. Oncol. - 2000. - Vol. 18. - №2. - P. 100-105.

7. Preuss H.G. et al. Effects of different chromium compounds on blood pressure and lipid peroxidation in spontaneously hypertensive rats //Clinical nephrology. - 1997. - T. 47. -№. 5. - C. 325-330.

8. Ahmed N., Haldar S., Pakhira M.C., Ghosh Т.K. Growth performances, nutrient utilisation and carcass traits in broiler chickens fed with a normal and a low energy diet supplemented with inorganic Cr (as Cr chloride hexahydrate) and a combination of inorganic Cr and ascorbic acid. Journal of Agricultural Science, 143. - 2005. - P. 427-439.

9. Фисинин В.И., Егоров И.А., Ленкова Т.Н., Околелова Т.М., Игнатова Г.В., Шевяков А.Н., Панин И.Г., Гречишников В.В., Ветров П.А., Афанасьев В.А., Пономаренко Ю.А. Методические указания по оптимизации рецептов комбикормов для сельскохозяйственной птицы. М. - 2009.

10. Патент на изобретение RU №2450532. Способ кормления цыплят-бройлеров / Ш.Г. Рахматуллин, С.А. Мирошников, С.В. Лебедев и др. - Опубликовано 20.05.2012. Бюл. №14.

11. Патент на изобретение RU №2370095. Способ повышения продуктивности цыплят-бройлеров / С.В. Лебедев, С.А. Мирошников, О.Н. Суханова и др. - Опубликовано 20.10.09. Бюл. №29.

12. Алехин С.А., Байбеков И.М., Гариб Ф.Ю, и др. «Живая» вода - мифы и реальность. Сборник статей №6. Ташкент: МИС-РТ, 1998

13. Инструкция по эксплуатации и техническое описание ионизатора воды Akvalife. Производитель: «Burbulinkas iz Со» UAR. ул. Пушалото, 76, Паневежес, Литва.

14. Патент на изобретение RU №2234945. Стабилизатор водного раствора и водосодержащего сырья с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительным свойствами / В.М. Дворников. - Опубликовано 27.08.2004.

15. Авилова А.В., Ширяев О.Ю., Баженова Е.В. Особенности влияния католита на биохимические и иммунологические показатели крови больных шизофренией, осложненной алкогольной зависимостью / Научно-технический вестник Центрального Черноземья, №32, 2008. - С. 3-6.

16. Патент на изобретение RU №2658391. Способ повышения продуктивности цыплят-бройлеров путем внутримышечных инъекций лиозолей наноформ железа и меди в смеси со стабилизированным ЭХА водным раствором католита / С.А. Мирошников, Е.А. Сизова и др. Опубликовано 21.06.2018. Бюл. №18.

17. Газиумарова Л.Д., Титов Л.П., Клюйко Н.Л. Бактериологическая диагностика дисбактериоза кишечника: инструкция по применению. Л. - Минск. - 2010.

*, **, *** Различия с контролем достоверны при р≤0,05, р≤0,01, р≤0,001

* различия с контролем достоверны при р≤0,05

Примечание. * Различия с контролем достоверны при р≤0,05

** Различия с контролем достоверны при р≤0,01

*** Различия с контролем достоверны при р≤0,001

Примечание. * Различия с контролем достоверны при р≤0,05

** Различия с контролем достоверны при р≤0,01

*** Различия с контролем достоверны при р≤0,001

Примечание. * Различия с контролем достоверны при р<0,05

** Различия с контролем достоверны при р<0,01

*** Различия с контролем достоверны при р<0,001

Примечание: I группа - 50 мкг/кг Cr₂O₃ НЧ, II группа - 100 мкг/кг Cr₂O₃ НЧ, III группа - 200 мкг/кг Cr₂O₃ НЧ, IV группа - 400 мкг/кг Cr₂O₃ НЧ.

*, **, Различия с контролем достоверны при р≤0,05, р≤0,01.