Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЕРЕВАРИМОСТИ КОРМА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ В РАЦИОН БЫЧКОВ НА ОТКОРМЕ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при внедрении в отрасль животноводства.

В последнее время в связи со стремительным развитием наноиндустрии, широкого спектра возможностей ее применения в различных отраслях, а также особыми физическими и химическими свойствами, часто возрастает научный интерес.

Важное значение имеет безопасность применяемых ультрадисперсных частиц. Известность приобретают ультрадисперсные частицы, которые характеризуются высокой степенью безопасности [1, 2]. К таким ультрадисперсным частицам относятся SiO₂. Этот элемент играет важную роль в организме животных. Кремний является основой коллагена и эластина, которые определяют опорные защитные свойства соединительной ткани. Также он придает соединительной ткани прочность и непроницаемость [3].

Влияние кремния на процесс формирования костной ткани была продемонстрирована в опытах in vivo, где было показано, что у цыплят, которые испытывали дефицит кремния, утончаются трубчатые кости и компактное вещество центрального отдела. В том числе уменьшается череп в размерах и искажается, а также его кости становятся плоскими [4]. Происходит деформация черепа также и в опыте на крысах [5].

Известно, что в экспериментах на ягнятах и крысах, при исключении из рациона кремния, они отстают от контрольной группы в росте и массе, имеют нездоровый вид шерсти и т.д. При восстановлении кремния, происходит стимулирование роста животных, а также постепенно устранялись патологические изменения [6].

В опытах с крысами, цыплятами и ягнятами было показано, что кремний необходим для нормального развития животных [7].

Исходя из данных ряда исследований, можно сказать о большом потенциале применения УДЧ диоксида кремния в пищевой промышленности и ветеринарии, в частности, в кормлении животных. Использование УДЧ в кормлении животных представляет обширную область для изучения кормового потенциала [8].

В серии испытаний ультрадисперсных частиц диоксида кремния на животных (поросята, цыплята, телята), опытным путем было установлено, что введение вышеупомянутых частиц оральным путем в дозе 0,005-0,01 г/кг живой массы получены результаты в виде возрастания живой массы новорожденных и подсосных поросят на 20-40% за счет нормализации минерального обмена у свиноматок, прироста массы поросят за четыре месяца на 29,4% в сравнении с контролем. Отмечено также, что кость поросят после 4 месяцев введения в корм кремнезема на 17% выдерживает большую нагрузку на излом, чем в контрольной группе. Сохранность молодняка повысилась на 20% по сравнению с контрольной группой, а масса кости на 45 день дачи кремнезема увеличилась у цыплят на 1,5% при одинаковом живом весе с контрольной группой [9].

Введение в корм добавки в виде растворимой кремнекислоты способствовало развитию животных, получавших в прошлом несбалансированный рацион по содержанию кремния [10].

Принимая во внимание альтернативное решение для поиска новых методов, которые эффективно влияют на перевариваемость кормовых компонентов, применение ультрадисперсных частиц SiO₂ в качества кормовой добавки к рациону перспективно.

Исследования были нами проведены в условиях in vitro и in situ в отделе кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. профессора С.Г. Леушина ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» (ФНЦ БСТ РАН). Для проведения исследований была использована база Центра коллективного пользования ФНЦ БСТ РАН; центра «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН и производственного участка «Покровский сельскохозяйственный колледж-филиал» ФГБОУ ВО «Оренбургский ГАУ». В экспериментальных исследованиях в качестве источников микроэлементов были использованы ультрадисперсные частицы SiO₂.

Подготовку препарата ультрадисперсных частиц проводили в изотоническом растворе путем ультразвуковой обработки точной навески при условиях: f-35 кГц, N-300 Вт, А-10 мкА, в течение 30 минут. После проведения диспергирования УДЧ с гидродинамическим радиусом 388±37 нм в соответствующей концентрации, смешивались с пшеничными отрубями.

Переваримость сухого вещества in vitro была установлена по методике доктора В. Лампетера в модификации Г.И. Левахина, А.Г. Мещерякова (2003) [11] при помощи «искусственного рубца KPL 01». Методика исследования предполагала подготовку проб корма по 500 мг сухого вещества измельченного образца, каждый, предварительно в зависимости от задач корма смешивали с УДЧ соответствующей концентрации и помещали в мешочки, изготовленные из полиамидной ткани, которые предварительно были взвешены и пронумерованы. Мешочки зашивались и закреплялись при помощи зажимного приспособления на валике. Затем мешочки на валике помещали в прибор "искусственный рубец".

После того, когда смесь содержимого рубца и буферного раствора была подготовлена и «успокоилась» стеллаж с мешочками помещался в ванну. Затем включали электромотор и термостат закрывали, чтобы при 39°С микробы рубца смогли достичь наивысшей активности.

Переваривание проб корма в искусственном рубце продолжалось 48 часов. После этого образцы промывали под проточной водой и помещали в раствор пепсина в «искусственный рубец» и на 24 часа ставили в термостат. По окончанию процедуры образцы промывались в проточной воде и высушивались до постоянной массы.

Уровень переваривания сухого вещества кормов «in vitro» определяли по разности массы образца корма вместе с мешочком и после двухстадийной инкубации и высушивания до постоянной массы при температуре 60°С по следующей формуле:

К=(А-В)/С×100%, где

К - коэффициент переваримости сухого вещества корма (%);

А - исходная масса образца корма вместе с мешочком (г);

В - масса образца корма вместе с мешочком после переваривания (г);

С - исходная масса образца корма без массы мешочка (г).

На следующем этапе исследований переваримость полученных кормовых добавок была установлена в исследованиях на крупном рогатом скоте. Эксперименты проводились на базе Покровского сельскохозяйственного колледжа-филиала ФГБОУ ВО «Оренбургский ГАУ».

Для изучения влияния ультрадисперсных частиц SiO₂ на переваримость кормов методом in situ были сформированы 2 группы бычков 13-и месячного возраста на откорме: в I группе рацион образцов бычков содержал по 5 г сухого корма, размолотого на мельнице; II группа включала по 5 г сухого корма, размолотого на мельнице с добавлением ультрадисперсных частиц SiO₂ в дозе 13 мг/кг. Все тестируемые образцы первой и второй групп закладывали в нейлоновые мешочки. После этого наполненные нейлоновые мешочки погружали в рубец животного через фистульное отверстие на 3 и 6 часов экспозиции. По истечению времени мешочки извлекали, отмывали под слабой струей воды, высушивали и рассчитывали переваримость в рубце.

Исследование элементного состава рубцовой жидкости животных производилось в лаборатории АНО «Центр биотической медицины», г. Москва (аттестат аккредитации №РОСС RU.0001.22ПЯ05) атомно-эмиссионной спектрометрией и масс спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (Optima 2000 V, «Perkin Elmer» США) и масс-спектральным методом исследования (Elan 9000, «Perkin Elmer» США).

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программного пакета «Statistica 6.0». Полученные результаты достоверны при р≤0,05.

Анализ данных как in vitro, так и in situ показали эффективное влияние ультрадисперсных частиц на эффективную переваримость используемого корма.

Эффективность переваримости контрольной группы составляет 68,70%, а при введении в корм ультрадисперсных частиц SiCO₂ в концентрации 13 мг/кг корма переваримость составила 71,84%, что на 4,6% больше (табл. 1).

Эксперименты в условиях in situ по оценке биологической активности ультрадисперсных частиц SiO₂ на модели «корм-рубец» показали, что процент переваримости увеличивается относительно контроля через 3 часа на 5,6%, и через 6 часов на 4,2% (табл. 2).

Анализ концентрации микроэлементного состава показал, что введение препарата ультрадисперсных частиц SiO₂ способствовало достоверному снижению содержания мышьяка на 50% (Р≤0,05) и ванадия на 47% (Р≤0,05) через 3 часа относительно контроля, а через 6 часов экспозиции происходит накопление элемента бактериями, что соответствует почти схожим значениям мышьяка в обеих группах (табл. 3).

Таким образом, введение препарата ультрадисперсных частиц SiO₂ в рацион сельскохозяйственных животных является действенным способом увеличения усвояемости компонентов корма и уменьшения степени токсичных элементов в рубцовой жидкости крупного рогатого скота. Соединение ультрадисперсных частиц SiO₂ с кормовым субстратом может быть применен как эффективный способ для увеличения усвоения питательных веществ рациона сельскохозяйственными животными.

Литература

1. Сизова Е.А., Богословская О.А. и др. Изучение безопасности введения наночастиц в организм // XVI Российский национальный конгресс «Человек и лекарство». Сборник материалов. - М. - 2009. - 533 с.

2. Сизова Е.А., Холодилина Т.Н. и др. К разработке критериев безопасности наночастиц металлов при введении их в организм животных // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2011. - №1. - С.40-42.

3. Loeper J., Loeper J., Tragny M. 1978. The physiological role of silicon and its antiatheromatous action // Nobel. Symp., 1977. Vol. 40. P. 281-296.

4. Carlisle E.M., A silicon requirement for normal skull formation in chicks 1980//J.Nutr. Vol. 110. P. 352.

5. Schwarz K., And D.B., Milne D. B. 1972 Growth promoting effects of silicon in rats // Nature. Vol. 239. P. 333.

6. Smith G.S., Neuman A.L., Gledhill V.N., Arzola C.A. 1973. Effects of «soluble silica» on growth, nutrient balance and reproductive performance of albino rats // J. Anim. Sci. Vol.36. P. 271-278.

7. Кремний и его соединения: учебн. - метод, указания для студентов биол. фак отд-ний «Химия и биология», «Биология и химия» / [сост.: Н.С. Ступень, В.В. Коваленко]; Брест, гос. ун-т им. А.С. Пушкина, Каф. химии. - Брест: БрГУ, 2010. - 43 с

8. Пресняк, А.Р. Использование наночастиц микроэлементов -перспективное направление при производстве мяса цыплят-бройлеров / А.Р. Пресняк // Молодой ученый. - 2015. - №5 (2). - С. 40-42.

9. Потапов В., С. Мурадов, В. Сивашенко, С. Рогатых. Нанодисперсный диоксид кремния: применение в медицине и ветеринарии // Наноиндустрия. - 2012. - Т. 33. - №. 3. - С. 32-37.

10. Elliot C.L., Snyder G.S. Autoclave-induced digestion for the colorimetric determination of silicon in rice straw. J. Agric. Food. Chem, 1991, v. 39, p. 1118-1119.

11. Левахин Г.И., Мещеряков А.Г. К методике определения расщепляемости протеина кормов в лабораторных условиях // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2003. №3. С. 12-13.