Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТИ БЫЧКОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТРЕСС-ФАКТОРОВ

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к животноводству, и может быть использовано для сохранения качества мясной продукции у бычков на откорме при воздействии стресс-факторов, вызванных отъемом, перегруппировкой, взвешиванием, взятием образцов крови, транспортировкой и предубойным содержанием животных.

Установлено, что препараты на основе полисахаридов активизируют защитные силы организма [1-3].

Хитозан является природным полисахаридом и используется в различных областях, таких как тканевая инженерия, сельское хозяйство и применяется при заживлении ран, как адсорбент и как способ доставки лекарственных препаратов. Широкий спектр применения хитозана обусловлен его свойствами и возможностью химической модификации. Присутствие первичных аминогрупп на главной цепи хитозана способствует его катионной природе (положительному заряду) при нормальном рН 6,5-7,4, что приводит к увеличению возможности его применения. Исследование хитозана как системы доставки лекарств также учитывает его низкую токсичность, биосовместимость, специфичность и целевую функциональность. Они были успешно исследованы для доставки нерастворимых или цитотоксических лекарств в специфические целевые участки с повышенной терапевтической эффективностью. Это приводит к более эффективному лечению [4].

Система доставки лекарственного средства для достижения положительного эффекта должна преодолевать биологическую деградацию и клиренс, а также иметь высокую биодоступность и способность переноса через биологические барьеры, обеспечивающие клеточное поглощение. Кроме того, нацеливание лекарственного средства является весьма желательным подходом для доставки системы-носителя к их специфическим рецепторам, обычно путем модификации их поверхности специфическими лигандами. Системы доставки на основе хитозана способны реализовать оба этих подхода в многофункциональной системе, имеющей адресную доставку с контролируемым высвобождением терапевтических средств с меньшими побочными эффектами [5, 6].

Химическая модификация хитозана является инструментом для получения систем доставки и подходит для преодоления деградации в кислой среде, которая может препятствовать достижению длительного высвобождения лекарственного средства в желудочно-кишечном тракте. Различные составы хитозана показывают специфическое поведение, которое необходимо анализировать индивидуально. Для создания хорошего фармакокинетического профиля был разработан тип полимеров, включая ультрадисперсные частицы (УДЧ). Лекарство высвобождается из полимерной матрицы с помощью различных механизмов, таких как диффузия, эрозия и разложение полимера. Гибкость свойств хитозана сделала этот полимер очень привлекательным материалом для систем доставки лекарств [7].

Вышеизложенное послужило основанием для изучения показателей качества мяса бычков при минимизации внешних влияний, агрессивного воздействия технологического стресса и концентрации защитных сил в ответ на потенциально повреждающий стимул путем скармливания УДЧ серебра в различной дозе с хитозаном [8, 9].

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что впервые для повышения стрессоустойчивости животных при промышленной технологии до воздействия стресс-факторов скармливали хитозан с УДЧ серебра.

С целью определения наилучшего эффекта увеличения стрессоустойчивости животных нами на бычках черно-пестрой породы был проведен опыт в ОАО Агрофирма «Нур» Стерлибашевского района Республики Башкортостан. Было сформировано 4 группы: контрольная и три опытные. Опытным животным ежедневно скармливали хитозан в дозе 2,5 г и УДЧ серебра 0,01; 0,05 и 0,1 мг/кг живой массы за 7 суток до воздействия стресс-фактора в соответствии со схемой опыта (табл.1).

УДЧ серебра были размером до 70 нм (химический и фазовый состав - 99,99% металлического серебра, адсорбированных газов до 0,01% - CH₄, СО₂, Ar, N₂, метод получения - электрического взрыва в атмосфере аргона, удельная поверхность S_уд=6,5 м²/г), произведен в центре коллективного пользования (г.Томск, Академический пр., 8/2).

Хитозан - аминосахар, производное линейного полисахарида, макромолекулы состоят из случайно связанных β-(1-4) D-глюкозаминовых звеньев и N-ацетил-D-глюкозамин. Получают хитозан только из хитина, в природе встречается в клеточных стенках клеток грибов отдела Zygomycota (в комплексе с хитином) и панцирях ракообразных. Хитозан - катионный полисахарид основного характера. На сегодня уровень очистки достигнут 85%.

Для скармливания опытным животным, хитозан смешивали с УДЧ серебра и полученную смесь включали в комбикорм.

При производстве говядины наиболее действенными стресс-факторами, сопровождаемыми потерей продукции, являются транспортировка и предубойная подготовка животных. Потери живой массы при транспортировке могут достигать 6-9% от исходной [9-11]. При этом их величина зависит от расстояния перевозки, вида транспорта, погодных условий, породы животных, стрессоустойчивости особей и др. В период предубойного содержания потери живой массы продолжают возрастать и за сутки могут увеличиться еще на 2-3% при одновременном снижении массы туши на 1,5-2,0%.

Полностью избежать потерь живой массы, как известно, невозможно, а снизить их до минимума - одна из основных задач при производстве говядины.

Определенного внимания в этом отношении заслуживают хитозан и УДЧ серебра, повышающие стрессоустойчивость животных и снижающие потери продукции (табл.2).

Из данных таблицы следует, что использование хитозана и УДЧ серебра в качестве антистрессовых добавок способствовало сокращению потерь живой массы бычков при транспортировке на мясокомбинат.

Так, у контрольных особей потери живой массы в пути составили 18,7 кг, а у I, II и III опытных групп - соответственно на 18,2; 27,8 и 27,3% ниже. Среди опытных групп наименьшими потерями в пути отличался молодняк II опытной группы - 11,8 и 0,7%, что ниже, чем у сверстников I и III опытных групп соответственно.

Содержание бычков подопытных групп на предубойной базе в период голодной выдержки способствовало дальнейшему увеличению потерь живой массы на 14,0-16,3 кг, или 2,8-3,3% от съемной массы. Причем, потери продукции у бычков базового варианта были на 10,1-16,4% больше, чем у опытных сверстников.

Общие потери живой массы за период транспортировки и предубойного содержания у животных, не получавших хитозан и УДЧ серебра, составили 35,0 кг, что на 16,3-27,3%) больше по сравнению со сверстниками из опытных групп.

Более устойчивыми к воздействию предубойных стресс-факторов оказались бычки, получавшие хитозан 2,5 г с УДЧ серебра в дозе 0,05 мг/кг живой массы. Сокращение потерь продукции за счет их применения составило 1,8% от исходного уровня, тогда как от использования хитозана 2,5 г с УДЧ серебра в дозе 0,01 мг/кг оно равнялось 1,2% и в дозе 0,1 мг/кг 1,8%, что в абсолютном выражении находилось на уровне соответственно 4,9; 7,5 и 7,3 кг.

Скармливание бычкам в период воздействия технологических стрессов хитозана с УДЧ серебра оказало существенное влияние на их убойные показатели (табл.3)

Туши от животных I, II и III опытных групп были тяжелее соответственно на 2,7% (Р<0,05); 4,3% (Р<0,05) и 3,6% (Р<0,05) по сравнению с контрольными аналогами. По их выходу разница составила 0,30; 0,50 и 0,30% соответственно.

У животных опытных групп больше, чем у бычков базового варианта, синтезировалось внутреннего жира на 3,4-5,9%, а его выходу - 0,1%.

Молодняк I опытной группы превосходил контрольных сверстников по убойной массе на 2,9% (Р<0,05), II - 4,5% (Р<0,05), III опытной - 3,9% (Р<0,05). По убойному выходу разница составила соответственно 0,3; 0,7 и 0,5%.

Сравнивая убойные качества животных, получавших в составе основного рациона испытуемые препараты, следует отметить более высокие показатели при скармливании хитозана 2,5 г с УДЧ серебра в дозе 0,05 мг/кг живой массы. Они превосходили сверстников I и III опытной группы по массе туши на 1,5 и 0,7%, внутреннего жира на 2,4 и 0,8%, убойной массе - 1,6 и 0,6%, убойному выходу - 0,4 и 0,2%.

Анализ химического состава длиннейшего мускула спины свидетельствует, что значительных отличий по уровню основных компонентов в исследуемой мышце не установлено, хотя имеется некоторая тенденция к увеличению содержания в мышце сухого вещества и жира у бычков опытных групп (табл.4).

Так, по содержанию сухого вещества в мышце бычки I, II и III опытных групп превосходили контрольных сверстников соответственно на 0,23; 0,52 и 0,48%, белка - 0,13; 0,33 и 0,30%, жира - 0,11; 0,25 и 0,21%.

Длиннейшая мышца спины молодняка опытных групп имела некоторое превосходство перед сверстниками базового варианта и по энергетической ценности 1 кг мускула, что еще раз свидетельствует о более высоких показателях жира в ней. Так, энергетическая ценность 1 кг мускула у опытных животных составляла 3,95-4,04 МДж, тогда как у контрольных сверстников она была ниже на 1,8-4,0%.

Качество мяса, особенно его способность к хранению, в определенной мере зависит от величины активной кислотности (рН) мышечной ткани. Этот показатель не должен превышать величину 6,2. Мясо, полученное от животных всех испытуемых групп, отличалось привлекательным внешним видом, его рН находилась в диапазоне 5,40-5,53, имело нежную консистенцию, было сочное и пригодное для длительного хранения (табл.5).

В определенной зависимости от концентрации водородных ионов находится показатель влагоудерживающей способности мышц. Установлено, чем выше влагоудерживающая способность мяса, тем меньше оно теряет влаги при тепловой обработке, и продукт, приготовленный из него, - сочнее [9].

Из данных таблицы следует, что по влагоудержанию длиннейшего мускула спины бычки контрольной группы уступали сверстникам I, II и III опытных групп соответственно на 0,77; 1,34 и 1,28%, а по увариваемости, наоборот, превосходили последних на 1,83; 2,03 и 2,02%.

В связи с тем, что длиннейший мускул спины опытных животных характеризовался большей влагоудерживающей способностью и меньшей увариваемостью, он имел и более высокий уровень кулинарно-технологического показателя. В результате этого данный показатель у них был выше на 7,3-9,1%.

Понятие «качество продуктов животноводства», в первую очередь, включает в себя их биологическую ценность, то есть физиологическую полезность в соответствии с потребностями организма [12, 13]. Результаты исследований свидетельствуют о том, что скармливание молодняку крупного рогатого скота в период технологических стрессов испытуемых препаратов оказало положительное влияние на биологическую ценность мяса (табл.6).

Так, в длиннейшем мускуле спины бычков базового варианта, имеющих при убое меньшую по сравнению с опытными сверстниками живую массу, количество триптофана было ниже соответственно на 2,6; 6,0 и 5,7%, и оксипролина - 0,7; 2,1 и 2,1%.

Полученные данные констатируют, что биологическая ценность длиннейшей мышцы спины, характеризующаяся белковым качественным показателем, у бычков контрольной группы была ниже на 1,8; 3,9 и 3,6% соответственно по сравнению со сверстниками, получавшими хитозан с УДЧ серебра. Причем, животные II группы имели превосходство по изучаемому показателю над бычками I и III групп соответственно на 2,22 и 0,29%.

Для более полной оценки биологической ценности мышечного белка нами был определен аминокислотный состав мяса. С уменьшением содержания аминокислот в мясе понижается энергетическая ценность его белков, а утрата в том числе и незаменимых аминокислот существенно понижает биологическую ценность этих белков, поэтому данный критерий является важным для оценки параметра питательности мясной продукции [9] (табл.7).

Введение хитозана с УДЧ серебра в период стресса способствует лучшему отложению аминокислот у молодняка крупного рогатого скота незаменимых, таких как лизина на 0,21; 0,48 и 0,37%, фенилаланина - 0,13; 0,25 и 0,11%, лейцина + изолейцина - 0,52; 0,95 и 0,80%, метионина - 0,27; 0,45 и 0,40%, валина - 0,28; 0,36 и 0,33%, треонина - 0,12; 0,33 и 0,23%, а также заменимых аминокислот, таких как аргинина - 0,12; 0,35 и 0,25%, тирозина - 0,18; 0,48 и 0,43%, гистидина - 0,03; 0,06 и 0,04%, пролина - 0,14; 0,26 и 0,18%, серина - 0,24; 0,38 и 0,30%, аланина - 0,16; 0,38 и 0,25%, глицина - 0,49; 0,76 и 0,65%.

При скармливании хитозана и УДЧ серебра, особенно в дозе 0,05 мг/кг живой массы приводит к большему содержанию в мышцах незаменимых аминокислот и заменимых, что говорит о лучшем качестве мяса по сравнению с контролем.

Таким образом, скармливание хитозана с УДЧ серебра в дозе 0,05 мг/кг живой массы способствует снижению потерь живой массы и сохранению качественных показателей мяса.

Источники информации

1. Rinaudo Μ. Chitin and chitosan: Properties and applications / M. Rinaudo // Prog. Polym. Sci. - 2006; 31: 603-632. - doi: 10.1016/j.progpolymsci.2006.06.001.

2. Roberts G.A.F. Structure of chitin and chitosan / G.A.E Roberts // Chitin Chemistry. Palgrave Macmillan; London, UK: 1992. pp.85-91.

3. Sudarshan N.R. Antibacterial action of chitosan / N.R. Sudarshan, D.G. Hoover, D. Knorr // Food Biotechnol. - 1992; 6: 257-272. - doi: 10.1080/08905439209549838.

4. Synthesis and applications of silver nanoparticles / K.M. Abou El-Nour,

A. Eftaiha, A. Al-Warthan, R.A. Ammar // Arab. J. Chem. - 2010; 3: 135-140. - doi: 10.1016/j.arabjc.2010.04.008.

5. Kim J.S. Antimicrobial effects of silver nanoparticles / J.S. Kim, E. Kuk, K.N. Yu, J.H. Kim, S.J. Park, H.J Lee, S.H. Kim, Y.K. Park, Y.H. Park, C.Y. Hwang et al. Nanomedicine. - 2007; 3: 95-101.doi: 10.1016/j.nano.2006.12.001.

6. Hill E.K. Current and future prospects for nanotechnology in animal production / E.K. Hill, J.Li // J. Anim. Sci. Biotechnol. - 2017; 8: 26. - doi: 10.1186/s40104-017-0157-5.

7. Ажмулдинов Ε.А. Частицы серебра: характеристика и применение в животноводстве / Е.А. Ажмулдинов, М.А. Кизаев, М.Г. Титов, Н.В. Соболева, И.А. Бабичева // Ветеринарный врач. - 2020. - №1. - С.14-22.

8. Ажмулдинов Е.А. Роль наночастиц серебра при технологических стрессах у бычков / Е.А. Ажмулдинов, М.Г. Титов, М.А. Кизаев, И.А. Бабичева, Н.В. Соболева // Животноводство и кормопроизводство. - 2019. - №3(102). - С.8-18.

9. Левахин В.И. Потери продукции и мясная продуктивность бычков черно-пестрой породы при скармливании антистрессовых препаратов / B.И. Левахин, Е.А. Ажмулдинов, Ю.А. Ласыгина, М.Г. Титов, И.А. Бабичева, М.М. Поберухин // Вестник мясного скотоводства. - 2016. - №4 (96). - С.79-84.

10. Левахин В.И. Использование антистрессовых препаратов для сокращения потерь продукции молодняка крупного рогатого скота при технологических стрессах / В.И. Левахин, Е.А. Ажмулдинов, Ю.А. Ласыгина, М.Г Титов, Ф.Х. Сиразетдинов // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной памяти члена-корреспондента РАН В.И. Левахина «Инновационные направления и разработки для эффективного сельскохозяйственного производства». - Оренбург, 2016. - С.25-29.

11. Способ снижения потерь продуктивности бычков мясных пород в условиях промышленного комплекса при технологических стрессах / Ажмулдинов Е.А., Титов М.Г., Сиразетдинов Ф.Х., Поберухин М.М., Бабичева И.А., Рогачев Б.Г., Павлов Л.Н. // патент на изобретение RUS 2649808 01.08.2017

12. Патент на изобретение RU 2658360 Способ повышения стрессоустойчивости животных и сокращения потерь продукции при транспортировке и предубойном содержании / В.И. Левахин, Е.А. Ажмулдинов, Ю.А. Ласыгина, М.Г. Титов, Г.И. Левахин, Ю.И. Левахин, И.А. Бабичева, Б.Г. Рогачев: опубликовано 27.07.2016, бюл. №18.

13. Ажмулдинов Е.А. Сравнительная оценка адаптационной способности бычков различных пород / Е.А. Ажмулдинов, М.Г. Титов // Материалы международной научно-практической конференции «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях». - 2012. - С.54-56.