CC BY
80
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ♦ кормление ♦
УДК 637.4.04
Влияние монтмориллонит содержащей глины на организм кур-несушек при получении экологически чистых яиц
В.Д. Буханов1, кандидат ветеринарных наук (buchanov@bsu.edu.ru), А.И. Везенцев1, доктор технических наук (vesentsev@bsu.edu.ru), О.Н. Панькова2, Л.И. Науменко1, кандидат технических наук, П.В. Соколовский1
1 Белгородский государственный национальный исследовательский университет (Белгород).
2 Белгородский филиал Всероссийского института экспериментальной ветеринарии, (Белгород).
В данной статье приведены сведения о влиянии природной сорбционно-активной монтмориллонит содержащей глины на товарное качество пищевых яиц при ее применении курам-несушкам в концентрации 30 г1кг комбикорма. В результате проведенных исследований установлено, что данный сорбент способствует получению экологически чистых пищевых яиц со сниженным содержанием токсичных химических элементов.
Ключевые слова: экологически чистое пищевое яйцо, комбикорм, куры-несушки, монтмориллонит содержащий сорбент, поллютанты
Сокращения: МТ — масса тела, ПДК — предельно допустимая концентрация
Введение
Куриное доброкачественное яйцо имеет высокую биологическую и диетическую ценность. Различные питательные компоненты, содержащиеся в нем, оптимально сбалансированы и легко усваиваются организмом человека. В условиях рыночной экономики и конкуренции, увлекаясь сдерживанием себестоимости яиц, предприниматели вынуждены вводить в рационы несушек более дешевые ингредиенты низкого качества, что, безусловно, сказывается на ПДК поллютантов (тяжелые металлы, сера, азот, стойкие органические соединения и др.), содержащихся в яйцах.
В соответствии с современными представлениями о плотности металлов, все они условно подразделяются на две большие группы — легкие, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые. Среди поллютантов одно из первых мест занимают именно тяжелые металлы, то есть группа химических элементов с атомной массой более 40 [9]. Основной причиной загрязнения кормов различными ксенобиотиками считается техногенное и антропогенное влияние на природную среду. В настоящее время масштабы кларковых показателей загрязнения окружающей среды химическими элементами достигли значительных величин. Во многих регионах Российской Федерации максимальные концентрации меди в почве превышают предельно допустимые в 10...50 раз, ртути — в 25 раз, цинка — в 80 раз. Также в гумусовом горизонте отмечается увеличение содержания ванадия, свинца, скандия, титана, хрома и прочих тяжелых металлов [1, 6, 7]. Включаясь в агроценотические круговороты, тяжелые металлы через литосферу, гидросферу и атмосферу поступают в растения, организм животных и человека, оказывая на них негативное влияние [2].
Проблема получения диетических яиц с пониженным содержанием вредных веществ, регулярно поступающих в организм птиц с кормом, как правило, решается введением в рацион кур-несушек различных сорбентов. Однако для снижения концентрации тяжелых металлов, влияющих на эколого-биохимические показатели питательной ценности яиц, целесообразно использовать научно-обос-
нованные альтернативные варианты применения сорбирующих неорганических добавок в составе полноценно сбалансированных комбикормов. Сорбционно активные неорганические субстанции представляют собой природные материалы типа цеолитов, монтмориллонитов (смектитов) и др. [8].
Монтмориллонит — глинистый минерал, относящийся к группе слоистых силикатов с разбухающей кристаллической решеткой. Встречается в природе в виде мелких, часто на-нопленочных и наноструктурных кристаллов. Кристаллическая решетка монтмориллонита представлена трехслойным пакетом типа 2:1: два слоя кремнекислородных тетраэдров [8Ю4]-, с образованием сетки соединений [81205]2-, обращенных вершинами друг к другу, с двух сторон покрывающих слой состава [А140И8]4+, построенных из алюмогидроксильных октаэдров [А1(0Н)6]3-. Так как алюминий входит в состав внутреннего октаэдрического слоя, покрытого с двух сторон внешними тетраэдрическими кремнекислородными слоями элементарного структурного пакета монтмориллонита, он (алюминий) является практически недоступным для растворения и перехода в жидкую фазу, по крайней мере, в условиях проводимых экспериментов. Связь между структурными пакетами монтмориллонита слаба, межпакетное расстояние велико, и в него могут внедряться молекулы воды или другие полярные молекулы, а также обменные катионы и анионы.
Минерал и глинистые породы на его основе не токсичны для животных, не обладают кумулятивными свойствами. Их эмбриотоксичность, тератогенность, раздражающее действие на слизистые оболочки экспериментально не установлены. Монтмориллонит связывает и выводит из организма токсичные вещества, оптимизирует обмен белков, липидов, жизненно важных микроэлементов, нормализует функцию кишечника, повышает неспецифическую резистентность организма, положительно влияет на продуктивность и воспроизводительные функции животных. Находясь в составе корма, минеральные адсорбенты продлевают время его прохождения по желудочно-кишечному тракту. Поэтому за более продолжительный период времени пищеварительной системой всасывается больше питательных веществ корма, в том числе и витаминов. При этом улучшается биологическая ценность и экологическая чистота продукции животноводства.
Сорбционно-адгезивная и ионоселективная способность монтмориллонитовых глин обусловлена их пористой слоистой структурой и наличием на поверхности отрицательного заря-
Влияние монтмориллонит содержащей глины на организм кур-несушек при получении экологически чистых яиц
да, то есть электрокинетическим потенциалом. Такого рода адсорбенты обычно имеют большую удельную поверхность — до нескольких сотен м2/г. Расстояние между наноразмерными слоями, образующими структурную основу монтмориллонита, составляет доли нанометра. Если увеличить это расстояние и электрокинетический потенциал, можно существенно повысить удельную поверхность монтмориллонита и тем самым его адсорбционные свойства. Общая удельная радиоактивность используемой глины составляет 115,4±8,16 Бк/кг, что соответствует санитарно-гигиеническим нормам. Концентрация тяжелых металлов в разработанном сорбенте (в 10-3 масс. %: И — 80; гг — 8,0; V — 6,0; Мп — 5,0; Сг — 3,0; N1 — 1,0; Со — 0,6; Си — 0,6; РЬ — 0,6) не превышает значений ПДК [2.. .4].
Цель исследования
Изучить влияние полученной из месторождений Белгородской области монтмориллонит содержащей глины кур-несушек на качество яиц при использовании ее в качестве добавки к рациону.
Материалы и методы
Эксперимент проводили в условиях вивария Белгородского филиала ВИЭВ. В исследование включили кур-несушек 30-не-дельного возраста с МТ 1800.2010 г кросса «Родонит», которых разделили на две группы (по п=20). Птица опытной группы дополнительно к основному рациону (комбикорм ГОСТ Р 51851-2001) получала гранулированную монтмориллонит содержащую глину в концентрации 30 г/кг корма. Размер предварительно изготовленных нами гранул в ООО «Нано-сорбент - БелГу» был в пределах 1.3 мм. В настоящее время данная добавка проходит процедуру государственной регистрации. Курам контрольной группы давали комбикорм без сорбционной добавки.
Условия содержания и кормления птицы соответствовали нормативным требованиям для данного кросса. Продолжительность опыта составила 17 суток, из которых адаптационный период длился 7 суток. По окончании указанного срока эксперимента в обеих группах собрали яйца, снесенные в течение суток, для изучения влияния природного минералосорбента на их товарные и пищевые качества.
В ходе опыта выявляли присутствие в яйцах химических элементов, относящихся к тем неметаллам и металлам, которые являются жизненно необходимыми или опасными для здоровья даже в количествах, незначительно превышающих ПДК. Для количественного определения химических элементов использовали эмиссионный спектрометр параллельного действия с индуктивно-связанной плазмой Shimadzu 1СРЕ-9000.
Наличие химических элементов выявляли в каждом яйце после тщательного перемешивания белка и желтка до гомогенной массы (меланжа). Из 22 неметаллов периодической системы элементов Менделеева исследовали три: йод, селен и мышьяк. При определении содержания металлов в яйцах кур-несушек учитывали концентрацию легких (магний, бериллий, стронций) и тяжелых (ванадий, цинк, хром, марганец, олово, кобальт, никель, медь, висмут, свинец, ртуть) металлов.
В меланже также определяли суммарное содержание каротиноидов посредством спектрофотометрического метода. Полученные на аналитических весах навески (с точностью 0,0001.0,0002 г) в диапазоне от 2,3191 до 3,6649 г заливали 10 мл ацетона и выдерживали несколько минут при постоянном перемешивании. Затем смесь фильтрова-
ли через фильтр Шотта. Полноту экстракции оценивали по полному визуальному обесцвечиванию твердого остатка на фильтре. Полученный фильтрат фотометриро-вали относительно растворителя в кюветах из кварцевого стекла (1 = 1 см) при 1тах = 440.445 нм. Суммарное содержание каротиноидов (в пересчете на лютеин) определяли, используя выражение Е , 1= 2550 . Содержание каротинои-дов в экстракте рассчитывали по формуле:
а*
Атах V ■ Р ■ 1000
Е1 "
см
100■т ■ 1
, мг/г,
где Атах — оптическая плотность раствора в максимуме абсорбции, Е,„— коэффициент экстинции, V — объем экстракта, мл, Р — степень разбавления экстракта перед спектрофотометрированием, т — масса навески, г, 1 — длина оптического пути, см.
Полученный цифровой материал обработан статистически (Лакин, 1980). При определении достоверной разницы между контрольной и опытной группами использован критерий Стъюдента. Результаты рассматривали как достоверные при значении р<0,05.
Результаты и обсуждение
В комбикорме для кур-несушек содержание исследуемых химических элементов не превышало ПДК (табл.).
Общеизвестно, что основным показателем товарного качества яйца является его масса, но отсутствие в научной литературе достаточного количества сведений по действию монтмориллонит содержащей глины на организм кур-несушек и на их продуктивные показатели, побудило нас обратить внимание на этот вопрос во время проведения эксперимента. После завершения скармливания сорбента масса яиц в опытной группе, по сравнению с контрольной, достоверно возросла на 3,5 % (р<0,05). В контрольной группе масса яиц не претерпела изменений и практически осталась на прежнем уровне.
Следует отметить факт усиления пигментации и снижения «мраморности» скорлупы яиц у подопытных птиц. Сопоставив изменившийся внешний вид скорлупы яиц опытных и контрольных кур, мы установили понижение «мраморности» на 4,9 %, а уменьшение светлоокрашенных яиц на 48,3 %.
В то же время индекс формы яиц в обеих группах существенно не изменился и соответствовал требованиям, предъявляемым к качеству пищевых, инкубационных и товарных яиц.
Эффективное использование птицей корма имеет решающее значение для экономики яичного производства. Судя по затратам корма на 10 яиц, куры опытной группы имели более высокий показатель потребления и конверсии корма (1,4 кг) по сравнению с контрольной птицей (1,3 кг). Лучшая конверсия корма на единицу яичной продукции отмечена у подопытных птиц за счет повышенной продуктивности. Полученные положительные сведения дают основание полагать, что товарные качества яиц находятся в прямой зависимости от потребления курами-несушками природного монтмориллонит содержащего сорбента.
Несмотря на большое разнообразие показателей, характеризующих качество пищевых яиц, главным является ПДК поллютантов в них. На наш взгляд, введение в комбикорм кур-несушек 3 % монтмориллонит содержащей глины, послужило предпосылкой получения диетических яиц с пониженным содержанием вредных веществ, поступающих в организм птиц с кормом.
В.Д. Буханов, А.И. Везенцев, О.Н. Панькова, Л.И. Науменко, П.В. Соколовский
Содержание химических элементов в комбикорме и яйце
(М ± т) кур-несушек подопытной и контрольной групп
Химический Содержание Содержание в яйце
элемент, мг/кг в комбикорме опыт контроль
Неметаллы
I 2,15 0,186±0,07* 0,136±0,08
Se 12,40 0,832±0,44* 0,791±0,44
As 0,072 Отсутствует** Отсутствует
Легкие металлы
Mg 318,00 69,76±3,52* 58,80±3,26
Be 0,09 - 0,003±0,00* - 0,005±0,00
Sr 51,50 2,005±0,13*** 1,251±0,15
Тяжелые металлы
V 0,302 0,016±0,01* 0,031±0,02
Zn 62,3 10,50±1,57* 8,22±0,80
Cr 2,45 0,359±0,04**** 0,532±0,04
Mn 91,1 0,604±0,06**** 0,865±0,09
Sn 0,164 0,028±0,00**** 0,035±0,00
Cd 0,024 0,0008±0,00* 0,0007±,00
Co 1,00 0,150±0,02* 0,257±0,05
Ni 2,97 0,560±0,06* 0,994±0,20
Cu 2,34 0,316±0,05**** 0,651±0,08
Bi 1,06 0,142±0,01* 0,227±0,04
Pb 1,85 0,211±0,06**** 0,381±0,04
Hg 0,005 Отсутствует** отсутствует
Примечание. * p > 0,05, ** отсутствует, ***p < 0,01, **** p < 0,05
Подтверждением вышесказанному служат численные характеристики, показывающие снижение содержания тяжелых металлов и увеличение содержания жизненно важных легких металлов, в частности магния и стронция под влиянием сорбента. Во всех яйцах опытной группы они были значительно меньше, чем в контрольных, за исключением магния, цинка и кадмия, но при статистической обработке полученных данных увеличение их содержания признано недостоверным. Выявленное в яйцах обеих групп содержание неметаллов, легких и тяжелых металлов не превышало ПДК. Мышьяк и ртуть — химические элементы из категории наиболее опасных и токсичных — в яйцах подопытных птиц отсутствовали. Обнаруженные марганец, олово, медь и свинец, также относящиеся к данной категории, и малотоксичные стронций и хром имели достоверное различие относительно контроля. При этом их концентрация была ниже, за исключением стронция. Установленное отсутствие сорбции ионов стронция природным монтмориллонит содержащим сорбентом совпадает с результатами ранее проведенных нами исследований [5]. Нерадиоактивный стронций (888т) малотоксичнен и более того, широко используется для лечения остеопороза. Являясь аналогом кальция, стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до 4-летнего возраста, особенно когда идет активное формирование костной ткани. Руководствуясь результатами проведенных экспериментов, следует указать на эффективное усвоение из комбикорма природного стабильного изотопа стронция (888т) организмом кур-несушек опытной группы, что способствовало достоверному увеличению его концентрации в яйцах.
Сорбция остальных химических элементов на монтмориллонит содержащей глине не наблюдается. Кроме того, отмечена тенденция к незначительному уменьшению содержания бериллия, ванадия, кобальта, никеля и висмута в яйцах подопытных кур. Зафиксированное в них увеличение концентрации йода, селена, магния и цинка способствует улучшению биологической ценности яиц, поскольку эти химические элементы входят в перечень жизненно необходимых. Так, например, йсд входит в состав тире-оидных гормонов щитовидной железы, цинк — в состав инсулина; недостаток селена приводит к развитию онкологических заболеваний, магний необходим для нормальной функции нервной системы и активности ряда ключевых ферментов.
Дача с кормом монтмориллонит содержащего сорбента птицам опытной группы не привела к достоверному сниже-
нию содержания каротиноидов в их яйцах (4,50±0,31 мкг/г) по сравнению с яйцами, полученными от контрольных несушек (6,39±0,61 мкг/г). Тем не менее, выявленное различие количества каротиноидов в яйцах подопытных кур, по-видимому, указывает на проявившуюся тенденцию понижения всасывания провитамина А из кишечника подопытных птиц под действием сорбента.
В связи с этим, введение в корм курам-несушкам монтмориллонит содержащего сорбента с целью снижения уровня поллютантов в яйцах не должно превышать 3 масс. %.
Работа выполнена за счет средств гранта РФФИ № 14-43-08021/15 от 08.06.2015 «Исследование процессов фазо- и структурообразо-вания, протекающих при совместном пиролизе растительных отходов агропромышленного комплекса Белгородской области с местными монтмориллонит содержащими глинами и изучение влияния физико-химических параметров процесса синтеза эффективных композиционных сорбентов на поглощение тяжелых металлов, патогенных и условно-патогенных бактерий из водных растворов и очистку плодородных почв от пестицидов», 2015-2016 гг.
Выводы
Включение в рацион кур-несушек 3 масс. % природного монтмориллонит содержащего сорбента увеличивает массу яйца на 3,5 масс. %, понижает «мраморность» скорлупы на 4,9 % и уменьшает количество светлоокрашенных яиц на 48,3 % по сравнению с контролем.
Состав химических элементов меланжа куриного яйца в значительной мере отражает уровень минеральной обеспеченности комбикорма. Вводя в рацион кур-несушек монтмориллонит содержащую глину, можно получать экологически чистое пищевое яйцо с концентрацией особо токсичных и относительно распространенных макро- и микроэлементов в пределах допустимой нормы.
Библиография
1. Афонина, И.А. Влияние меди и цинка на продуктивные и биологические показатели кур-несушек кросса «Родонит»: авто-реф. дис. ... канд. биол. наук. Защищена 07.04.2006. / И.А. Афонина. — Новосибирск: Новосибирский ГАУ, НИИ ветеринарной генетики и селекции, 2006. — 208 с.
2. Буханов, В.Д. Современные проблемы качественного питания и получение экологически чистых продуктов животного происхождения / В.Д. Буханов, А.И. Везенцев, ЛИ. Науменко, НИ. Мячикова // Прогрессивн техыка та технологи' харчових ви-робництв, ресторанного господарства i торговле зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 1 (9). — с. 474-479.
3. Буханов, В.Д. Антиадгезивное действие на Escherichia coli литиевой формы монтмориллонит-содержащего сорбента / ВД. Буханов, А.И. Везенцев, НА. Сафонова и др. // Мат-лы конференции (23-26 мая 2011 года) «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения». — Белгород: Изд-во БелГСХА, 2011. — с. 67.
4. Буханов, В.Д. Химический состав и сорбционные свойства препаратов «Экос» и «Экос-О». Актуальные проблемы болезней обмена веществ у сельскохозяйственных животных в современных условиях / В.Д. Буханов, В.Н. Скворцов, Везенцев А.И. и др. // Мат-лы международ. научно-практич. конференции, посвященной 40-летию ГНУ ВНИВИПФиТ.—Воронеж, 2010.—с. 64-68.
5. Буханов, В.Д. Сорбция ионов цезия-137 и стронция-90 препаратом «Экос». / В.Д. Буханов, ВН. Скворцов, А.И. Везенцев и др. // Научные ведомости БелГУ. Серия естественные науки. — 2010. — № 21 (92). — Вып. 13. — с. 131-134.
6. Давыдова, СЛ. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века: учебное пособие / СЛ. Давыдова, В.И. Тагасов. — М.: РУДН, 2002. — 140 с.
7. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б. Ильин. — Новосибирск: Наука, 1991. — 151 с.
8. Использование природного гидроалюмосиликата в животноводстве и ветеринарии: методические рекомендации / Сост. А.А. Шапошников и др.; Под ред. Л.А. Ушакова. — Белгород: БелГСХА, БелГУ, 2003. — 21 с.
9. Онищенко, ГГ. Химическая безопасность как межведомственная проблема. Роль госсанэпидслужбы России в обеспечении химической безопасности населения / Г.Г. Онищенко // Токсикологический вестник. — 2002. — №1. — с. 2-7.
SUMMARY
V.D. Buhanov1, A.I.Vezerrtsev', O.N.Pankova2, L.I.Naumenko', P.V.Sokolovsky'
1 Belgorod State National Research University (Belgorod).
2 Belgorod Department of State Scientific Institution All-Russian Research Institute of Experimental Veterinary named after YR. Kovalenko (Belgorod).
Influence of the Montmorillonite Containing Clay on an Organism of Laying Hens when Receiving Organic Eggs. This article gives the information about the influence of natural sorption-active montmorillonite of the containing clay on the commodity quality of food eggs during its application to laying hens in the concentration 30 g/kg of mixed feed. As a result conducted investigations it is established that this sor-bent contributes to obtaining ecologically clean food eggs with the decreased content of toxic chemical elements. Keywords: montmorillonite containing sorbent, pollutants, laying hens, diet eco-friendly edible egg.
