CC BY
13
Теория и практика кормления 109
Левахин Юрий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. профессора С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-07-63, e-mail: [email protected]
Нуржанов Баер Серекпаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. профессора С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-07-63, e-mail: [email protected]
Рязанов Виталий Александрович, аспирант отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. профессора С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29
UDC 636.085.2:636.088.31
Levakhin Yury Ivanovich, Nurzhanov Baer Serekpaevich, Ryazanov Vitaly Alexandrovich
FSBSI «All-Russian Research Institute ofBeef Cattle Breeding», e-mail: [email protected]
The chemical composition of sunflower foots prepared by different technologies and meat efficiency of
fattened steers
Summary. The data of chemical composition of sunflower foots used in the experiment and their impacts on meat production from fattened steers are presented. It was found that the use of sunflower foots in diets prepared by different technologies has had a positive impact not only on slaughter indices, but also on morphology and composition of the carcasses of studied animals.
Key words: fattening, foots, nutritional value, slaughter, carcass, fat, bulls, meat productivity.
УДК 636.085:577.17:636.085
Физико-химические и биологические характеристики минеральной добавки, подвергнутой кавитационной обработке
И.С. Мирошников1, А.С. Васильченко2, Е.В. Яушева1
1ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»
2Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН
Аннотация. В работе приведены результаты экспериментальных исследований, описывающих физико-химические и биологические характеристики минеральных добавок при кавитационной обработке в зависимости от частоты и времени экспозиции. Данные включают размеры частиц и величины токсичности образцов на модели E. coli K12 TG1.
Ключевые слова: кавитация, мел, ракушечник, частота ультразвука, размер частиц, ультразвуковая обработка.
Очевидно, что нанодисперстные формы минеральных добавок имеют большие перспективы в животноводстве. Это определяется как меньшей токсичностью наночастиц [1-3], так и более высокой биодоступностью микроэлементов из нанодисперстных препаратов в сравнении с неорганическими соединениями и органическими формами [4]. Наукой накоплен значительный багаж знаний по проблеме. Однако до настоящего времени остаются не ясными отдельные аспекты применения и биологическая активность наноформ. Так, ввиду различий в токсичности наночастиц остаются невыясненные оптимальные параметры препаратов по размерным характеристикам наночастиц [5-7]. Существующие сейчас методы получения наноформ достаточно разнообразны, но в своём большинстве дороги. В этой связи интерес представляют исследования, направленные на разработку новых подходов к созданию нано-материалов. Это оказывается возможным с использование кавитационной обработки.
Цель настоящего исследования состояла в изучении физико-химических и биологических свойств ультрадисперсных порошков минералов, полученных путём ультразвуковой обработки.
110 Теория и практика кормления
Для проведения исследований по оценке воздействия частоты ультразвука на свойства минеральных добавок нами был модифицирован ультразвуковой генератор И10-0.63, с расширением диапазона рабочих частот от 22-27 кГц до 18-33 кГц. В качестве минеральной добавки использовали мел кормовой (ГОСТ 17498-72) и ракушечник кормовой.
На первом этапе исследований была дана оценка физико-химических характеристик минеральной добавки, подвергнутой ультразвуковому воздействию при различной частоте 18, 21, 24, 27, 30 и 33 кГц. Затем стандартные образцы мела кормового подвергались воздействию ультразвука при различном времени экспозиции: 2,5, 5, 10, 15, 20, 25, 30 минут. Пробы для исследования приготавливались из дистиллированной воды (100 мл) и мела кормового (50 г). В качестве контроля использовали образец, не подвергнутый ультразвуковому воздействию. Затем образец закладывался в стеклянную посуду ёмкостью 250-300 мл и обрабатывался ультразвуком.
Во второй серии лабораторных исследований нами были проведены эксперименты по оценке действия ультразвука на дисперсный состав ракушечника кормового. Для чего последовательно через просеивание ракушечника с использованием сит с диаметром отверстий 2 мм и 0,2 мм, был подготовлен однородный образец кормовой добавки с размерностью частиц 0,75±0,28 мм. Затем полученный образец был подвергнут воздействию ультразвуком с использованием генератора И10-0.63 в течение 30 минут при частоте 27 кГц.
Микроскопическое исследование препаратов производилось на атомно-силовом микроскопе SMM-2000 (ОАО ПРОТОН-МИЭТ, Россия) в контактном режиме в воздушной среде. При микроскопии использовались зонды для контактной атомно-силовой микроскопии MSCT-AUNM (Veeco, США).
В лабораторных исследованиях дана оценка биотоксичности опытных образцов по методике [8]. Для этого использовали генно-инженерный люминесцирующий штамм Echerichia coli K12 TG1, конститутивно экспрессирующий luxCDABE-гены природного морского микроорганизма Photobacterium leiongnathi 54D10 (производство НВО «Иммунотех», Россия).
Тест ингибирования бактериальной люминесценции проводился с использованием микропланшетного Infinite PR0F200 (TECAN, Австрия). Учитывали 3 пороговых уровня токсичности: образец не токсичен (тушение люминесценции < 20 %); образец относительно токсичен (тушение люминесценции 20 до 50 %); образец токсичен (тушение люминесценции > 50 %).
Основные данные были подвергнуты статистической обработке с использованием программ «Exсel», «Statistica 10».
Оценка субстратов при различных частотах ультразвукового воздействия выявила существенные отличия. В частности, при частоте 30 кГц ультразвуковая обработка суспензии мела кормового сопровождается образованием не характерного для других частот количества пузырьков в кавитируемой массе. Кавитационная обработка водной взвеси частиц мела независимо от частоты воздействия сопровождалась характерным запахом озона. Визуально образцы суспензий, подвергнутые ультразвуковому воздействию, принимали сметанообразную консистенцию. Наиболее выраженные изменения отмечались при частоте 30 кГц. Исходя из оценки размера частиц, можно предположить, что эти изменения определялись формированием агломератов.
В частности, при сравнении образцов, полученных при ультразвуковой обработке в течение 2,5, 15 и 30 минут, выявлено, что количество агломератов с размером более одного микрометра увеличивается с 25 до 41 и 45 % соответственно. При этом число частиц с гидродинамическим диаметром менее 200 нм снижается с 75 до 59 и 65 %. В этой связи наиболее активно процесс агломерат образования происходил при частоте 30 кГц (рис. 1).
Причины этого могут быть различными. Ультразвуковая обработка водных взвесей сопровождается изменением характеристик молекул воды и вещества взвешенных частиц. Возможно, что молекулы воды формировали с частицами мела комплексы, которые и выявлялись при оценке их размера. При этом, исходя из наших данных, время экспозиции незначительно повлияло на размерные характеристики кормовой добавки (рис. 2).
Во второй серии исследований по результатам АСМ исследований установлено, что до ультразвуковой обработки средний размер частиц ракушечника кормового составил 0,75±0,28 мм. После экспозиции в ультразвуковом поле 53 % контрольной навески ракушечника составляли частицы со средним размером 362±12 нм, 13 % удельной массы навески приходилось на частицы с размером 2,4 мкм и 34 % - с размером 450 мкм. Рассмотрение АСМ изображения выявляет в контрольном образце различные отдельно стоящие и интегрированные частицы. При этом значительная часть из них объединена в агломераты (рис. 3, 4).
Теория и практика кормления 111
Частота воздействия, кГц
Рис. 1 - Удельная доля частиц с гидродинамическим диаметром менее 200 нм при времени экспозиции 30 минут, %
Время, минут
Рис. 2 - Доля частиц с размером менее 200 нм в кавитированном меле при частоте обработке 18 кГц, %
Детализация размерных классов частиц, образовавшихся под действием ультразвука, выявила наличие следующих диапазонов размеров частиц. В частности, для частиц со средним размером 8,83±6,7 мкм выделены образования, включающие объекты с размером от 3,14 мкм до 89,42 мкм (рис. 5).
112
Теория и практика кормления
Рис. 3 - АСМ-изображения образца ракушечника кормового после звуковой обработки. Изображение I - шкала 200 нм, изображение II - шкала 1 мкм
Рис. 4 - Оптическая микроскопия образца ракушечника кормового после звуковой обработки.
Изображение I - шкала 100 нм, изображение II - шкала 500 мкм
Исследования биологической активности кавитационнообработанных минеральных добавок выявили изменения в биотоксичности образцов. Причём токсичность определялась величиной частоты при обработке добавок (рис. 6).
В частности, ультразвуковая обработка при 18 и 33 кГц сопровождалась достоверным повышением токсичности образцов мела в сравнении с контролем и рядом других опытных образцов. Наличие токсичности у высокодисперсных препаратов ранее описано в научных работах [9-10]. Это определяется как развитием окислительного стресса, так и мутагенным действием наноформ. Исходя из ранее полученных данных [11-12], кавитированные минеральные добавки могут найти применение при изготовлении экструдатов.
Теория и практика кормления
113
Diameter (mean)
Рис. 5 - Распределение частиц ракушечника кормового после ультразвуковой обработки по размеру (диапазон измерений 3,14-89,42 мкм, М=8,83, т=6,7 мкм)
100
0
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 ISO
Рис. 6 - Динамика люминесценции E. coli К12 TG1 с клонированными luxCDABE генов P. leiongnathi 54D10 в контакте с препаратами карбоната кальция, обработанных ультразвуком различной частоты (1 образец - 18 кГц; 2 образец - 21 кГц; 3 образец 24 кГц; 4 образец - 27 кГц; 5 образец - 30 кГц; 6 образец - 33 кГц; 7 образец -контроль)
114 Теория и практика кормления
Таким образом, ультразвуковое воздействие сопровождается изменениями размерных характеристик минеральных добавок. Причём при частотах более 30 кГц в водных взвесях минеральных добавок образуются агломераты частиц с размерами более 1 мкм. Тогда как при частотах диапазона 18-30 мкм отмечается снижение размера частиц взвесей. Оценка биологической активности кавитированных препаратов выявляет наличие токсичности у отдельных образцов.
Литература
1. Comparison of short-term toxicity between Nano-Se and selenite in mice / J. Zhang, H. Wang, X. Yan and ect. // Life Sci. 2005. Vol. 76. 1099-1109. http://dx.doi.org/10.1016/j.lfs.2004.08.015
2. Creation of nanopores on graphene planes with MgO template for preparing high-performance super capacitor electrodes / H. Wang, X. Sun, Z. Liu and ect. // Nanoscale. 2014. Vol. 6. 6577-6584. http://dx.doi.org/10.1039/C4NR00538D
3. Hao L., Wang Z., Xing B. Effect of sub-acute exposure to TiO2 nanoparticles on oxidative stress and histopathological changes in Juvenile Carp (Cyprinus carpio) // J. Environ. Sci. (China), 2009. Vol. 21. 14591466.
4. Synthesis, characterization, and bioavailability in rats of ferric phosphate nanoparticles / F. Rohner, F.O. Ernst, M. Arnold and ect. // J Nutr. 2007. Mar. 137(3):614-9.
5. Comparison of gene expression profiles in mice liver following intravenous injection of 4 and 100 nm-sized PEG-coated gold nanoparticles / W.S. Cho, S. Kim, B.S. Han and ect. // Toxicol Lett. 2009. 191: 96102.
6. Nano-sized and micro-sized polystyrene particles affect phagocyte function / B. Prietl, C. Meindl, E. Rob-legg and ect. // Cell BiolToxicol. 2014. Feb;30(1):1-16. doi: 10.1007/s10565-013-9265-y. Epub 2013 Nov 29.
7. Size dependent biodistribution and toxicokinetics of iron oxide magnetic nanoparticles in mice / L. Yang, H. Kuang, W. Zhang and ect. // Nanoscale. 2014. Dec 11;7(2):625-36. doi: 10.1039/c4nr05061d.
8. Дерябин Д.Г. Бактериальная биолюминесценция фундаментальные и прикладные аспекты. М., 2009. C. 246.
9. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организме животных / О.А. Богословская, Е.А. Сизова, B.C. Полякова и др. // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 2(108). С. 124-127.
10. Toxicity assessments of nanoscale zerovalent iron and its oxidation products in medaka (Oryzi-aslatipes) fish / P.J. Chen, C.H. Su, C.Y. Tseng and ect. // Mar Pollut Bull. 2011. 63(5-12):339-46. doi: 10.1016/j.marpolbul. 2011.02.045. Epub 2011 Mar 25.
11. Биодоступность зольных элементов из экструдатсодержащих рационов / Т.Н. Холодилина, С.А. Мирошников, А.И. Гречушкин и др. // Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. № 12-2(78). С. 146-149.
12. Влияние различных видов воздействия на физические и биологические свойства кормов с разной степенью минерализации / М.Я. Курилкина, С.А. Мирошников, Т.Н. Холодилина и др. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010. № 6. С. 73-75.
Мирошников Иван Сергеевич, аспирант отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. профессора С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-46-41, e-mail: [email protected]
Васильченко Алексей Сергеевич, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, 460000, г. Оренбург, ул. Пионерская, 11, email: [email protected]
Яушева Елена Владимировна, аспирантка лаборатории «Агроэкология техногенных нанома-териалов» ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, e-mail: [email protected]
Теория и практика кормления 115
UDC 636.085:577.17:636.085
Miroshnikov Ivan Sergeevich1, Vasilchenko Alexsey Sergeevich2, Yausheva Elena Vladimirovna1
1FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mail: [email protected]
2 Institute of cellular and intracellular symbiosis UrO ofRAS, e-mail: [email protected] Physical, chemical and biological characteristics of the mineral-additive subjected to cavitation treatment
Summary. The results of experimental studies describing physical, chemical and biological characteristics of the mineral additives after cavitation treatment depending on the frequency and time of exposure are given in this work. These data include particle size and toxicity value of samples using models E. coli K12 TG1. Key words: cavitation, chalk stone, shell, frequency of ultrasound, particle size, ultrasonic treatment.
УДК 547.91
Химический состав и переваримость высокоэнергетических кормовых добавок
Г.И. Левахин, Г.К. Дускаев, Б.С. Нуржанов, ВА. Рязанов, И.С. Мирошников, А.Ф. Рысаев
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»
Аннотация. В статье приводятся данные химического состава опытных кормовых смесей и переваримость сухого вещества in vitro при включении в их состав минеральных добавок. Установлено, что включение в состав кормосмеси 2-4 % минеральных солей способствует увеличению переваримости сухого вещества корма в конечной фазе пищеварительного процесса.
Ключевые слова: кормосмесь, химический состав корма, переваримость корма, in vitro, жир, рубец, минеральные соли корма.
Результаты научных исследований и практический опыт хозяйств показывают высокую эффективность обогащения рационов для животных и птицы всех возрастов и направлений продуктивности растительными и животными жирами. Причём с учётом сложившихся в настоящее время коньюктуры рынка, кормовой базы и экономических условий предпочтение отдаётся растительным жирам, так как они более распространены и обеспечивают необходимый уровень обменной энергии и сырого жира в рационе [1-5].
Известно, что содержание жиров в природных кормах не превышает 30 г/кг сухой массы. При добавлении в рацион жиров, особенно с высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот, в количестве более 40 г/кг сухой массы у коров могут возникать проблемы с пищеварением. При этом важным является не столько общий уровень содержания жиров в кормах, сколько форма, в которой они содержатся, так как длинноцепочечные ненасыщенные жирные кислоты оказывают на клеточную стенку бактерий детергентоподобное действие, что может приводить к её разрушению.
Ещё одной проблемой является реакция в рубце длинноцепочечных жирных кислот с соединениями кальция и магния, что приводит к образованию мыла - это снижает количество усвояемых минеральных веществ. Жир оказывает также и физическое воздействие на процессы переваривания клетчатки в рубце, так как он обволакивает частицы клетчатки, делая их недоступными для переваривания микроорганизмами [6, 7]. В связи с этим необходимо изыскивать способы «защиты» жира от переваривания в рубце.
Материал и методы. Объектами исследований являлись: ячмень, фуз подсолнечный, минеральная смесь (кальция фосфат, сульфат натрия, окись магния). Приготовленные образцы оценивали в ходе исследований на «искусственном рубце» с целью установления величины переваримости корма «in vitro».
Методикой проведения исследований на искусственном рубце предполагались подготовка и взвешивание порций анализируемого корма по 500 мг сухого вещества; помещение в мешочки, изготовленные из полиамидной ткани; заполнение ванны 700 мл сока рубца и 2800 мл буферного раствора; инкубирование при температуре +39 0С в течение 48 часов. Вторичная экспозиция в 3500 мл раствора пепсина происходила 24 часа. Затем пробы сушили в сушильном шкафу при температуре +60 0С до постоянной массы. Переваримость сухого вещества определяли как разницу между исходной и конечной массами образца.
