CC BY
22
116 Теория и практика кормления
УДК 636.085:577.17
Баланс азота, обмен кальция и фосфора в организме бычков при использовании рационов, содержащих высокодисперсные частицы металлов
М.Я. Курилкина1, Т.Н. Холодилина1'2, Д.М. Муслюмова1, О.А. Завьялов1, К.Н. Атландерова1
1 ФГБНУ«Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
2ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
Аннотация. Изучено влияние экструдированной кормовой добавки, включающей в свой состав высокодисперсные порошки меди, цинка, железа и кальцийсодержащий препарат, на баланс минеральных веществ в организме бычков казахской белоголовой породы. В результате проведённого исследования установлено, что использование в рационе животных экструдированной добавки с высокодисперсными комплексами способствует улучшению использования азота, кальция и фосфора в организме, что благоприятствует высокой интенсивности роста молодняка.
Так, в опытных группах, получавших экструдированные добавки, наблюдается повышение использования азотистой части рационов: от принятого - на 0,7-1,05 %, от переваренного - 0,560,57 % относительно контрольной группы. А по использованию кальция и фосфора из корма бычки опытных групп превалировали над контрольной группой на 1,6-5,2 % и 0,6-0,8 %.
Ключевые слова: бычки, казахская белоголовая порода, экструдирование, высокодисперсные порошки металлов, кальцийсодержащий препарат, обмен азота, обмен кальция и фосфора, баланс минеральных веществ.
Введение.
На сегодняшний день вопрос рационализации минерального питания сельскохозяйственных животных решается путём использования различных металлсодержащих веществ, как источников минеральных добавок эссенциальных элементов [1-3].
В последние годы усиленное развитие биотехнологии обуславливает появление на рынке кормовых добавок как источника минеральных веществ биологически активных добавок высокодисперсных порошков металлов (ВДПМ), которые с успехом применяются в птицеводстве и животноводстве [4]. Данные добавки обладают высокой биологической активностью и меньшей токсичностью в сравнении с другими формами металлов, в результате чего вызывают значительный интерес у учёных [5]. С помощью высокодисперсных веществ возможно корректировать ряд биохимических процессов, а также состояние защитных механизмов организма [6-10].
Однако применение различных кормовых и биологически активных добавок требует всестороннего изучения их влияния на организм животных. Огромную роль играет вопрос установления оптимальной дозировки и режима использования добавки, их соотношение с нормами и другими факторами [11].
В этой связи перспективными представляются исследования, направленные на разработку кормовых добавок с препаратами эссенциальных микроэлементов, на основе высокодисперсных порошков металлов и оценка их продуктивного действия и характеристик организма животных, получающих данные препараты.
Цель исследования.
Изучение баланса азота, кальция и фосфора в организме бычков при включении в рацион экструдированных добавок с высокодисперсным комплексом металлов и кальцийсодержащим препаратом.
Материалы и методы исследования.
Объект исследования. Бычки казахской белоголовой породы в возрасте 13 месяцев.
Теория и практика кормления 117
Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями 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. 1966)». При выполнении исследований были приняты усилия, чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшения количества используемых образцов.
Схема эксперимента. Для проведения физиологического исследования в ООО «Жуково» Бугурусланского района Оренбургской области были подобраны 9 бычков и согласно схеме исследований сформированы три группы по три головы в каждой : контрольная и две опытные. Составление рационов производилось посредством учёта химического состава кормов, а в состав концентрированной части рациона был включён премикс согласно детализированным нормам кормления [12]. Животные всех групп в подготовительный период получали опытные рационы. Бычки контрольной группы получали основной рацион, в кормлении бычков опытных групп в составе рационов заменяли 30 % концентрированной части основного рациона экструдированными кормовыми добавками. В состав рациона I опытной группы вводился экструдат, состоящий из пшеничных отрубей, а в состав рациона II опытной группы входил экструдат из пшеничных отрубей и высокодисперсных порошков металлов (79,9 % пшеничных отрубей; 20 % высокодисперсного кальцийсо-держащего препарата; 0,1 г Zn; 2 г Fe; 0,1 г Cu).
В исследовании использовались высокодисперсные порошки карбоната кальция (кальций-содержащий препарат) - частицы менее 10 мкм, Cu, Zn, Fe, произведённые АИа Аesаr GmbH & Co KG, размер частиц - 9-10 мкм, чистота - 99,7 % (EEC № 231-096-4).
С целью определения переваримости питательных веществ и эффективности использования азотистой части корма в конце подготовительного периода были проведены 8-суточные балансовые опыты по общепринятой методике [13, 14].
В подготовительный период установлена поедаемость кормов, животные приучались к оборудованию для проведения балансовых опытов. В учётный период проводился строгий индивидуальный учёт съеденных кормов и их остатков, общее количество выделенных за сутки кала и мочи.
По результатам балансовых опытов были определены показатели обмена азота, кальция и фосфора в организме подопытных животных.
Оборудование и технические средства. Для производства опытных экструдатов использовали одношнековый пресс-экструдер ПШ-30/1 (Россия), производительностью 45 кг/ч и мощностью 7,7 кВт. Процесс экструдирования осуществлялся под давлением 10 мПа и при температуре +120 °С, влажность готовой смеси составляла 30 %.
Средние образцы кормов, их остатков, пробы кала (3 % от веса) были исследованы по методикам зоотехнического анализа и биохимических исследований (Лебедев П.Т., Усович А.Т., 1976; Разумов В.А., 1986), в пробах мочи (2 % от веса) определили количество азота (методом Къельдаля), кальция и фосфора (Лебедев П.Т., Усович А.Т., 1976) - на базе Испытательного центра ЦКП ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (аттестат аккредитации № ЯА^и.2ШФ59 от 02.12.2015 г.).
Статистическая обработка. Статистическая обработка проводилась с использованием пакета программ «Statistica 10.0» («Stat Soft Inc.», США). Достоверными считали различия при P<0,05. Оценку статистической значимости различий между группами проводили с помощью t-критерия Стьюдента.
Результаты исследований.
Ввиду того что белковые структуры содержат азот, изучение азотистого обмена в организме животных даёт возможность установить биологическую полноценность рациона и является показателем способности животных использовать азотистую часть потребляемых кормов. О количестве поступившего в организм и разрушенного в нём белка судят по величине азотистого баланса. У растущих организмов по количеству усвоенного азота можно судить об интенсивности их роста [15].
118 Теория и практика кормления
В процессе физиологического опыта нами был изучен обмен азота в организме подопытных бычков (рис. 1).
■ Группа контрольная Группа I опытная Группа II опытная
Рис. 1. — Среднесуточный баланс азота в организме подопытных бычков, г/гол.
Анализ полученных данных показал, что применение экструдтированной добавки в рационе кормления подопытного молодняка значительно сказалось на потреблении бычками азота корма. Бычки опытных групп, получавшие в составе рациона взамен зерновой части концентратов экструдированную добавку, достоверно превосходили контрольных сверстников по потреблению азота на 3,2 и 7,0 % (Р<0,05). По данному показателю бычки II опытной группы превалировали сверстников I группы на 3,6 % (Р<0,05).
В связи с тем, что подопытные бычки всех исследуемых групп через желудочно-кишечный тракт выделяли одинаковое количество азота в количестве 66,7-67,4 г, закономерность в переваренном его количестве сохранялась между животными всех исследуемых групп. Бычки опытных групп, получавших в составе рациона экструдированные добавки, переваривали азот на 5,4 и 11,5 % (Р<0,05) выше сверстников контрольной группы.
Количество выделенного азота с мочой у животных опытных групп было выше на 4,6 и 10,7 %, чем у сверстников из контрольной группы.
В результате наших исследований установлен положительный баланс азота в организме подопытных бычков всех исследуемых групп. Среднесуточная усвояемость азота может свидетельствовать о высокой интенсивности роста подопытных животных.
По количеству усвоенного азота бычки опытных групп превосходили сверстников контрольной группы на 7,3 и 12,4 % (Р<0,05). Наиболее высокий уровень усвоения азота отмечался у бычков II опытной группы, превышая I опытную на 5,8 % (Р<0,05).
В результате использования в рационе опытного молодняка экструдированных добавок происходит повышение использования азотистой части рационов относительно контроля: от принятого - на 0,7 и 1,05 %, от переваренного - 0,56 и 0,57 % соответственно.
В нашем исследовании было изучено влияние использования экструдированной добавки с высокодисперсными порошками металлов и кальцийсодержащим препаратом в составе рациона на обмен кальция и фосфора в организме подопытных бычков, а также возможность использования данных веществ из рациона (рис. 2).
Теория и практика кормления
119
50 45 40 35 30 25 20 15 10
lililí
контрольная
I опытная
II опытная
Группа ■ Кальций Фосфор
Рис. 2. — Коэффициент использования кальция и фосфора в организме подопытных бычков, %
Полученные данные показали положительный баланс кальция и фосфора у животных всех исследуемых групп. Подопытный молодняк, потреблявший в составе своего рациона экстрадиро-ванные кормовые добавки, превалировал по усвоению кальция и фосфора. Так, по использованию кальция и фосфора из корма бычки опытных групп превышали своих сверстников из контрольной группы на 1,6 и 5,2 % и 0,6 и 0,8 % соответственно.
В рамках проведённых исследований было установлено, что введение в состав рациона экс-трудированных кормовых добавок, содержащих в своём составе высокодисперсные порошки металлов и кальцийсодержащий препарат, значительно влияет на баланс минеральных веществ в организме подопытных животных.
Обсуждение полученных результатов.
Белки, или протеины, играют исключительно важную роль в организме животных. Они являются главными носителями жизни, входят в состав всех клеточных структур, принимают участие во всех регуляторных и защитных процессах организма. Белки в организме играют не только пластическую роль, они могут использоваться и в качестве энергетического материала.
Белки составляют примерно 16-18 % массы тела животных и находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Они содержат, в отличие от других органических соединений, азот, поэтому не могут образовываться из жиров и углеводов. Белки обязательно должны поступать в организм с кормом.
Необходимо отметить, что баланс азота имеет особое значение, так как хорошая переваримость элемента ещё не значит, что он будет эффективно использоваться в организме. Наряду с изучением баланса азота остро встаёт вопрос изучения обмена минеральных веществ в организме жвачных животных. Низкий уровень протеина снижает эффективность усвоения кальция и фосфора. Причём качество и источник белка имеют не меньшее значение, чем его количество [16-19].
Изучение баланса азота и основных минеральных веществ имеет большое значение в прогнозировании и регулировании обмена веществ в организме жвачных животных, что даёт возможность на основании проведённых исследований и полученных данных повышать продуктивность животных и использование ими корма [20].
По результатам наших исследований отмечено благоприятное воздействие скармливания рационов, содержащих экструдированную кормовую добавку с высокодисперсными частицами металлов и кальцийсодержащим препаратом. У подопытных бычков был установлен положитель-
120 Теория и практика кормления
ный баланс кальция и фосфора, что говорит об усвоении указанных элементов в организме животных, а также установлен положительный баланс азота, что является признаком высокой интенсивности роста молодняка.
Сходные эффекты ранее были получены в исследованиях при выращивании сельскохозяйственных животных и птицы. Применение высокодисперсных порошков металлов совместно с ферментными препаратами, а также белково-витаминно-минеральными кормовыми добавками на основе высокодисперсных металлов оказывало эффективное влияние на интенсивность белкового обмена и использование азота животными [21-25].
В связи с этим исследования, направленные на изучение влияния высокодисперсных частиц металлов и кальцийсодержащего препарата в составе экструдированной кормовой добавки на эффективность использования рационов сельскохозяйственными животными, имеют большой интерес.
Выводы.
Таким образом, в результате наших исследований установлено, что у бычков, получавших в составе рациона экструдированную кормовую добавку с высокодисперсными порошками меди, цинка, железа и кальцийсодержащим препаратом, отмечен положительный баланс азота, кальция и фосфора. Это свидетельствует об интенсификации белкового и минерального обменов в организме животных и как следствие - о повышении их продуктивности.
Литература
1. Мирошников С.А., Сизова Е.А. Наноматериалы в животноводстве (обзор) // Вестник мясного скотоводства. 2017. № 3(99). С. 7-22.
2. Глущенко Н.Н. Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 1988. 50 с.
3. Холодилина Т.Н., Медведев С.А. Влияние пищевых волокон, подвергнутых различным видам обработки, на обмен химических элементов в организме // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 6(155). С. 24-27.
4. Яушева Е.В. Влияние ультрадисперсных препаратов железа и меди на продуктивность и обмен веществ цыплят-бройлеров: автореф. дис. . канд. биол. наук. Оренбург, 2016. 24 с.
5. Сайтханов Э. О. Физиологическое состояние и иммунобиологический статус поросят при введении в рацион ультрадисперсного порошка железа: дис. ... канд. биол. наук. Рязань, 2011. 166 с.
6. Copper nanoparticles as modulators of apoptosis and structural changes in some organs / E.A. Sizova, S.A. Miroshnikov, V.S. Poliakova, S.V. Lebedev, N.N. Glushchenko // Morfologiia. 2013. № 144(4). P. 47-52.
7. Iron depletion and repletion with ferrous sulfate or electrolytic iron modifies the composition and metabolic activity of the gut microbiota in rats /A. Dostal, C. Chassard, F.M. Hilty, M.B. Zimmermann, T. Jaeggi, S. Rossi, C. Lacroix // The Journal of Nutrition. 2012. № 142(2). P. 271-277.
8. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных / О.А. Богословская, Е.А. Сизова, В.С. Полякова, С.А. Мирошников, И.О. Лейпунский, И.П. Ольховская, Н.Н. Глущенко // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 2. С. 124-127.
9. Курилкина М.Я., Гарипова Н.В. Влияние экструдатсодержащих кормосмесей с высокодисперсными комплексами металлов на состав продукции цыплят-бройлеров // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 6(50). С. 171-172.
10. Переваримость рациона и баланс питательных веществ при скармливании телятам нанопорошков кобальта и меди / Е. Ильичев, А. Назарова, С. Полищук, В. Иноземцев // Молочное и мясное скотоводство. 2011. № 5. С. 27-29.
Теория и практика кормления 121
11. Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н., Кондакова К.С. Продуктивное действие биоминеральных комплексов пищевых волокон с включением различных форм металлов // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 1(84). С. 7-11.
12. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: справ. пособие / А.П. Калашников, В.И. Фисинин, В.В. Щеглов, Н.И. Клейменов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиз-дат, 2003. 456 с.
13. Томмэ М.Ф. Полноценное кормление животных в условиях комплексов // Животноводство. 1973. № 6. С. 43-45.
14. Овсянников А.И. Основы опытного дела в животноводстве. М.: Колос, 1976. 302 с.
15. Долженкова Г.М. Баланс азота, обмен кальция и фосфора у бычков при включении в их рацион белково-витаминно минеральной пробиотической кормовой добавки «Биодарин» // Научный альманах. 2016. № 9-2(23). С. 174-178.
16. Сравнительная оценка эффективности переваривания кормов при внесении наночастиц металлов в условиях IN VITRO / А.М. Макаева, К.Н. Атландерова, С.А. Мирошников, Д.Б. Косян // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 6(68). С. 178-180.
17. Зотова Е.С. Исследование строения и свойств ультрадисперсных (нано) порошков на основе меди, магния и железа, обладающих биологической активностью: дис. ... канд. тех. наук. М., 2008. 114 с.
18. Мирошников И.С. Влияние препаратов наночастиц металлов-микроэлементов на руб-цовое пищеварение и метаболизм химических элементов в системе «бактерии-простейшие» рубца // Вестник мясного скотоводства. 2017. № 1(97). С. 68-77.
19. Элементный состав шерсти как модель для изучения межэлементных взаимодействий / С.А. Мирошников, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов, А.В. Харламов, Г.К. Дускаев, М.Я. Курилкина // Вестник мясного скотоводства. 2016. № 4(96). С. 9-14.
20. Зависимость адгезивной активности микроорганизмов рубца и переваримости кормов от внесения минеральных добавок / К.С. Кондакова, Е.В. Япрынцева, Е.А. Дроздова, М.Я. Курилкина // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. № 15(134). С. 67-70.
21. Нестеров Д.В. Влияние высокодисперсных порошков металлов на обмен веществ и продуктивность животных на фоне энзимсодержащих рационов: дис. ... канд. биол. наук. Оренбург, 2009. 115 с.
22. The Reference Intervals of Hair Trace Element Content in Hereford Cows and Heifers (Bos taurus) / S.A. Miroshnikov, O.A. Zavyalov, A.N. Frolov, I.P. Bolodurina, V.V. Kalashnikov, A.R. Grabeklis, A.A. Tinkov, A.V. Skalny // Biological Trace Element Research. 2017. V. 180. Issue 1. P. 56-62.
23. Method of sampling beef cattle hair for assessment of elemental profile / S. Miroshnikov, A. Kharlamov, O. Zavyalov, A. Frolov, G. Duskaev, I. Bolodurina, O. Arapova // Pakistan Journal of Nutrition. 2015. Т. 14. № 9. P. 632-636.
24. Эффективность производства говядины при различных технологиях доращивания и откорма / А.В. Харламов, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов, М.Я. Курилкина, В.Л. Королёв // Вестник мясного скотоводства. 2017. № 2(98). С. 93-99.
25. К разработке критериев безопасности наночастиц металлов при введении их в организм животных / Е.А. Сизова, Т.Н. Холодилина, С.А. Мирошников, В.С. Полякова // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2011. № 1. С. 40-42.
Курилкина Марина Яковлевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник Испытательного центра ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mаil.ru
Холодилина Татьяна Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий Испытательным центром ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротех-нологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97,
122 Теория и практика кормления
e-mail: icvniims@mail.ru; старший преподаватель кафедры «Экологии и природопользования» ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», 460018, г. Оренбург, просп. Победы, д. 13, e-mail: post@mail.osu.ru
Муслюмова Дина Марсельевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Испытательного центра ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агро-технологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mail.ru
Завьялов Олег Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела технологии мясного скотоводства и производства говядины ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-78, e-mail: oleg-zavyalov83@mail.ru
Атландерова Ксения Николаевна, аспирант, специалист Испытательного центра ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8-9228-13-48-65, e-mail: atlander-kn@mail.ru
Поступила в редакцию 27 февраля 2018 года
UDC 636.085:577.17
Kurilkina Marina Yakovlevna1, Kholodilina Tatyana Nikolaevna12,
Muslyumova Dina Marselyevna1, Zavyalov Oleg Aleksandrovich1, Atlanderova Kseniya Nikolaevna1
1FSBSI «Federal Scientific Center of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences», e-mail: icvniims@mail.ru
2 FSBEIHE «Orenburg State University», e-mail: post@mail.osu.ru
The balance of nitrogen, calcium and phosphorus exchange in the body of bulls using diets containing finely dispersed metals particles
Summary. The influence of the extruded feed additive, which includes finely dispersed powders of copper, zinc, iron and calcium-containing preparation, on the balance of minerals in the Kazakh white-headed bulls was studied. As a result of the conducted research, it was found that the use of extruded additive with finely dispersed complexes in the animal's diet promotes an improvement in the use of nitrogen, calcium and phosphorus in the body, and a high growth rate of young animals.
Thus, in the experimental groups receiving extruded additives, an increase in the use of the nitrogenous portion of diets is observed: from the received one - by 0.7-1.05 %, from digested - 0.56-0.57 % relative to the control group. And according the use of calcium and phosphorus from feed, bulls of experimental groups prevailed over the control group by 1.6-5.2 % and 0.6-0.8 %.
Key words: bulls, the Kazakh white-headed breed, extrusion, finely dispersed metal powders, calcium-containing preparation, exchange of nitrogen, exchange of calcium and phosphorus, balance of mineral substances.
