CC BY
35
Теория и практика кормления 131
UDC 636.084.41
Duskaev Galimzhan Kalikhanovich, Levakhin Georgy Ivanovich, Nurzhanov Baer Serekpaevich, Rysa-yev Albert Farkhitdinovich, Meshcheryakov Alexander Gennadevich
FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mail: [email protected] Results of researches on digestibility in vitro and in situ of developed feed additives Summary. Mineral nutrition is important for beef cattle. It is assumed that 17 elements are the most important for the metabolism in the body. The aim of the study is the development and evaluation of feed additives with the inclusion of micro- and nanoparticles of metals and standards of their introduction to the diet of cattle. According to the results of studies in situ we found that digestibility of feed additives dry matter having in their composition chemically pure metal particles of cobalt and manganese and inactivated yeast feed was lower than additives with wheat bran. The digestibility of dry matter of feed additives containing salts of trace elements changed depending on the origin of the main ingredient as follows: decreased in the presence of fodder yeast in relation to manganese (over 6 %), and slightly increased with respect to cobalt. According to the results of the balance experiment, it was established that feeding of mineral substances in the composition of feed additives previously subjected to granulation, promotes more effective use of them in the body of animals. Key words: mineral metabolism, digestibility in vitro, feed additives, cattle, manganese, cobalt.
УДК 53.09:579.2
Физико-химические свойства и переваримость кормовых добавок, подвергнутых кавитационной обработке
И.С. Мирошников1, Т.Н. Холодилина1,2, Г.К. Дускаев1, А.С. Васильченко3
1 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»
2 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
3 Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН
Аннотация. В эксперименте изучен фракционный состав образцов кормового мела, подвергнутого кавитационной обработке. Дана оценка физико-химических свойств кормов, полученных при смешивании отрубей с высокодисперсными частицами мела (30 нм-10 мкм), подвергнутых кавитации. В исследованиях установлен факт увеличения удельной поверхности образцов после барогидротермиче-ского воздействия таких смесей. Оценка переваримости «in vitro» кормовых смесей выявила факт повышения коэффициента биодоступности сухого вещества корма по мере увеличения диаметра частиц. Аналогичные результаты были получены и при экспозиции опытных образцов в рубце. По результатам исследований обоснована необходимость дальнейших исследований по оценке биологической полноценности кормов с разноразмерными частицами минеральных веществ.
Ключевые слова: кормовой мел, переваримость корма, удельная поверхность, кавитация.
Введение.
Вполне очевидно, что по мере уменьшения размера частиц корма его потенциальные реакцио-носпособность и биодоступность будут возрастать. Это подтверждается результатами исследований с использованием высокодисперсных минеральных комплексов, металлов и их соединений. Наночастицы металлов-микроэлементов при введении в организм обладают рядом существенных преимуществ: мало-токсичностью, пролонгированностью действия и более высокой биодоступностью в сравнении с минеральными солями [1-3].
Вещества, поступающие в организм в наноформе, существенно превосходят свои аналоги в сплошных фазах по биологической активности, способности моделировать обмен веществ, не влияя на характер взаимоотношений между элементами [4-8].
По утверждению Американской ассоциации производителей кормов Afia, использование нано-материалов в кормах имеет большие перспективы и будет определять дальнейшее развитие технологий в области кормления сельскохозяйственных животных.
Цель исследования.
Изучение свойств и переваримости добавок с включением минеральных веществ различной дисперсности.
132
Теория и практика кормления
Материалы и методы исследования.
Объект исследования. Лабораторные исследования проведены на модели мела кормового (ГОСТ 17498-72), смесей опытных кормов, подвергнутых экструзионной и кавитационной обработкам.
Схема эксперимента. Подготовка образцов. Подготовка фракций различной дисперсности мела кормового производилась на дробилках молоткового типа. В ходе исследований проводилось измельчение минеральных добавок с использованием ультразвукового генератора, методика работы на котором предполагала подготовку опытных минеральных добавок путём увлажнения до 65-70 %. Затем образец закладывался в стеклянную посуду ёмкостью 250-300 мл. Ультразвуковая обработка производилась после погружения титанового волновода-концентратора. Подготовленные образцы смешивали с пшеничными отрубями (1:9), после чего подвергали барогидротермической обработки при температуре 120 °С и давлении 10 мПа.
Исследование образцов. Экструдаты измельчались и оценивали на переваримость «in vitro» и «in situ». Исследования по определению переваримости сухого вещества проводились методом «in vitro» с помощью «искусственного рубца KPL 01» по методике В.В. Попова, Е.Т. Рыбиной [9] в модификации Г.И. Левахина и др. [10]. Переваримость сухого вещества кормовых веществ была изучена методом «in situ» погружением образцов в рубец молодняка крупного рогатого скота через фистулу с экспозицией 24 часа. Проводились микроскопическое исследование препаратов, количественный морфо-метрический анализ, оценка удельной поверхности сырья.
Оборудование и технические средства. При измельчении минеральных добавок использовался ультразвуковой генератор И10-0.63. 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), с жёсткостью балки 0,03 н/м и радиусом кривизны зонда 10 нм. Количественный морфометрический анализ проводился с использованием штатного программного обеспечения микроскопа. Оценка удельной поверхности сырья проходила по методике определения пористости по ацетону в соответствии с ГОСТом 6217-52.
Статистическая обработка. Анализ полученных данных проводили с помощью офисного программного комплекса «Microsoft Office» с применением программы «Excel» («Microsoft», США) с обработкой данных в «Statistica 10.0» («Stat Soft Inc.», США).
Результаты исследований.
Выполнение первого лабораторного эксперимента преследовало цель отработки основных методов исследований и проверки пилотной гипотезы о влиянии размеров частиц минеральной добавки на биологическую доступность кальция из мела. Исходя из этого, наиболее детально в первом эксперименте изучен фракционный состав используемых образцов. Выбор в качестве минеральной добавки кормового мела был продиктован наиболее широким использованием последнего в качестве источника кальция в рационах животных.
Обработка полученных АСМ-изображений позволила выявить сложный фракционный состав образцов мела, подготовленных при различных режимах кавитационной обработки (рис. 1,2).
Рис. 1 - АСМ-изображение частиц
мела кормового (образец III)
Рис. 2 - АСМ-изображение частиц мела кормового (образец II)
Теория и практика кормления
133
Наряду с крупными фрагментами в образцах присутствовало большое количество высокодисперсных частиц. В частности, при среднем размере 21,7 мкм в I образце присутствовали частицы в диапазоне размеров от 10 нм до 30 мкм. Оценка высокодисперсной фракции (10-1200 нм) в первом образце выявила следующее распределение частиц (рис. 3).
Юн
6-
4-
2-
200
400
600 800 diameter, nm
юоо
1200
1400
Рис. 3. - Фракционный состав образца I
Частицы с размером от 10 до 200 нм в отобранной фракции I образца составляли 57 % всей совокупности. Частицы в диапазоне от 200 до 400 нм - 14 %; от 400 до 600 - 7 %; от 600 до 800 - 7 %; от 1000 до 1200 - 14 %. Во II образце при размере частиц 30,4 мкм выявлялись частицы в диапазоне от 40 нм до 62,7 мкм. Аналогичные величины в III образце - 34,0 мкм и 160 нм-66,0 мкм. Различия в методике измельчения образцов (различные режимы кавитационной обработки) оказали влияние на соотношение разноразмерных частиц. Так, в III образце почти не выявлялись частицы с диаметром менее 200 нм (рис. 4).
Рис. 4 - Фракционный состав образца III
Оценка переваримости «in vitro» кормовых смесей выявила факт повышения коэффициента биодоступности сухого вещества корма по мере увеличения диаметра частиц на 4 % между I и II и на 5 % -между II и III образцами, что принципиально определялось различными режимами ультразвуковой обработки минеральной добавки (табл. 1).
134 Теория и практика кормления
Таблица 1. Переваримость опытных образцов
Образец Размер частиц Диапазон Переваримость, %
мела, мкм частиц, мкм «in vitro» «in situ»
I 21,7 ± 4,5 0,01-30,0 81,8 ± 0,96 25,6 ± 0,85
II 30,4 ± 5,4 0,04-62,7 82,8 ± 0,32 32,6 ± 0,54
III 34,0 ± 11,1 0,16-66,0 92,6 ± 0,65 36,3 ± 0,91
Сходные результаты были получены и при экспозиции опытных образцов в рубце. Так, после 3-х часов экспозиции переваримость сухого вещества корма составляла: I образец - 25,6 %; II образец - 32,6; III образец - 36,3 %. Между тем по мере увеличения размера частиц мела содержание кальция в непереваримой в рубце массе корма повышается на 0,07 % на каждый микрометр, увеличивающий диаметр частиц.
В ходе второй серии исследований дана оценка физико-химических свойств кормов, полученных при смешивании отрубей с высокодисперсными частицами мела (30 нм-10 мкм), подвергнутых кавитации. В исследованиях установлен факт увеличения удельной поверхности образцов после барогид-ротермического воздействия таких смесей (табл. 2).
Таблица 2. Удельная поверхность кормов, %
Наименование образцов Удельная поверхность
Нативные отруби Экструдированные отруби Экструдированная смесь отрубей и частиц мела кормового (5 %) Экструдированная смесь отрубей и частиц мела кормового (10 %) Экструдированная смесь отрубей и частиц мела кормового (20 %) 42,6±0,89 50,52±3,12 54,6±0,03 53,22±0,01 51,41±0,01
При оценке удельной поверхности образцов выявлено, что экструзионная обработка отрубей сопровождалась повышением удельной поверхности с 42,6 до 50,52 %. Площадь удельной поверхности кормосмеси отрубей и высокодисперсных частиц мела кормового под действием экструзионной обработки увеличивалась до 51,41-54,6 %, что выше нативного продукта на 8,8-12 %. Барогидротермическая обработка сопровождалась увеличением переваримости сухого вещества (in vitro) с 64,2 до 71 % (Р<0,01).
Включение высокодисперсных частиц мела кормового в состав корма перед экструдированием оказало влияние на микроструктуру кормов. Это показано методом атомно-силовой микроскопии.
Рис. 5. - АСМ-изображения образцов отрубей до обработки (I) и после (II). Шкала 1 мкм
Анализируя АСМ-изображения образцов отрубей до обработки (I) и после (II), отмечаем, что гидролиз продукта способствовал увеличению однородности микроструктуры.
Теория и практика кормления
135
В то же время включение в состав ОК минеральной составляющей в виде 5 % высодисперстно-го мела способствовало образованию кристаллических структур на поверхности субстрата (рис. 6).
Рис. 6 - АСМ-изображения образцов отрубей с добавлением высокодисперсного мела кормового: 5 % (I) и 10% (II). Шкала 1 мкм
Увеличение дозировки высокодисперсных частиц мела до 10 % уменьшило образование кристаллизованных образований, способствовало более равномерному распределению минеральных веществ на поверхности субстрата.
Обсуждение полученных результатов.
Эффект повышения площади поверхности кормов при экструдировании ранее описан в исследованиях [11]. В свою очередь это оказывает влияние на интенсивность ферментативных процессов в рубце, что подтвердилось увеличением переваримости сухого вещества образцов корма.
Более высокая биодоступность экструдатов в сравнении с нативными кормами определяется и адгезией рубцовых бактерий к экструдированным кормовым субстратам. Это в наибольшей степени было характерно для кальцийсодержащих экструдатов [12]. Анализ результатов АСМ-изображения показывает, что с увеличением дозировки кормового мела снижается количество кристаллизованных образований на поверхности субстрата. Ранние исследования методом атомно-силовой микроскопии опытных образцов корма [13] в свою очередь демонстрировали, что сульфаты кальция не подвергаются гидролизу, а при концентрации минеральных веществ в размере 10 и 20 % на поверхности выявлялись скопления большего размера, в т. ч. и агломераты.
Заключение.
Таким образом, работы по использованию ультрадисперсных фракций в кормлении животных перспективны и заслуживают особого внимания.
Литература
1. Использование высокодисперсных металлов в составе премиксов и комбикормов для бройлеров / В.П. Куренева, И.А. Егоров, Ю.И. Федоров, H.H. Глущенко, Л.Д. Фаткуллина // Новое в кормлении и содержании сельскохозяйственной птицы. Загорск, 1984. С. 3-8.
2. Dietary zinc glycine chelate on growth performance, tissue mineral concentrations, and serum enzyme activity in weanling piglets / Y. Wang, J.W. Tang, W.Q. Ma, J. Feng, J. Feng // Biol.Trace Elem.Res. 2010. Vol. 133. No. 3. PP. 325-334.
3. Mecanochemical preparation and properties of a cellulose - polyethylene composite / F. Zhang, V. Qiu, L. Yang, T. Endo, T. Uirotsu // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. PP. 24-26.
4. Глущенко H.H. Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов: автореф. ... канд. биол. наук. М., 1988. 50 с.
136 Теория и практика кормления
5. Изучение безопасности введения наночастиц металлов в организм / Н.Н. Глущенко, О.А. Богословская, Е.А. Сизова, В.С. Полякова, С.А. Мирошников // Человек и лекарство: материалы XVI Рос. нац. Конгресса (тез. докл.). 6-10 апреля, г. Москва. М., 2009. С. 533.
6. 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.
7. Высокодисперсные порошки металлов - источники микроэлементов для сельскохозяйственной птицы / И.А. Егоров, В.П. Куренева, Н.Н. Глущенко, Л.Д. Фаткуллина, Ю.И. Фёдоров // Физиолого-биохимические основы повышения продуктивности сельскохозяйственной птицы: сб. науч. тр. Боровск, 1985. Т. 31. С. 80-88.
8. Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. СПб, 2008. 347 с.
9. Попов В.В., Рыбина Е.Т. Метод определения переваримости корма «in vitro» // Животноводство. 1983. № 8. С. 37-39.
10. Левахин Г.И., Мещеряков А.Г. К методике определения расщепляемости протеина кормов в лабораторных условиях // Российская сельскохозяйственная наука. 2003. № 3. С. 12-13.
11. Влияние различных видов воздействия на физические и биологические свойства кормов с разной степенью минерализации / М.Я. Курилкина, С.А. Мирошников, Т.Н. Холодилина, А.С. Кузнецова // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010. № 6. С. 73-75.
12. 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.
13. Холодилина Т.Н., Васильченко А.С., Кондакова К.С. Исследование влияния физических параметров субстрата на адгезию микроорганизмов методом атомно-силовой микроскопии // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 10(159). С. 152-155.
Мирошников Иван Сергеевич, младший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводств», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: (3532)43-76-79, e-тай: vniims.or@mаil.ru
Холодилина Татьяна Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий испытательным центром ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-тай: vniims.or@mаil.ru; старший преподаватель кафедры экологии и природопользования ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», 460018, г. Оренбург, просп. Победы, д. 13
Дускаев Галимжан Калиханович, доктор биологических наук, заведующий отделом кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства, 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-79, 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, e-mail: [email protected]
UDC 53.09:579.2
Miroshnikov Ivan Sergeevich1, Kholodilina Tatyana Nikolaevna12, Duskaev Galimzhan Kalikhanovich1, Vasilchenko Alexey Sergeyevich 3
1FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mаil: vniims.or@mаil.ru
2 FSBEIHE «Orenburg State University»
3 Institute of cellular and intracellular symbiosis, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, e-mаil: [email protected]
Physico-chemical properties and digestibility of feed additives, subjected to the cavitation
Теория и практика кормления 137
Summary. The fractional composition of feed chalk samples treated with cavitation treatment was studied in the experiment. The estimation of the physicochemical properties of feed obtained by mixing bran with superfine particles of chalk (30 nm-10 mkm) subjected to cavitation was given. The studies established that increasing the surface area of the samples after the complex impact of such mixtures. Evaluation of digestibility of «in vitro» feed mixtures has revealed the fact of increasing the bioavailability of factor of dry matter feed with increasing particle diameter. Similar results were obtained when the exposure of prototypes in the rumen. According to the research, the need for further studies to assess the biological value of feed with mixed particles of minerals is proved.
Key words: feed chalk, digestibility of feed, specific surface area, cavitation.
УДК 636.085.57:636.085.25
Влияние «защищённых» жиров, приготовленных по разной технологии, на переваримость питательных веществ рационов и азотистый обмен в организме бычков
В.А. Рязанов1, Ю.И. Левахин1, И.С. Мирошников1, В.В. Ваншин2, В.А. Сечин3
1 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства
2 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
3 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет»
Аннотация. Опыты проводились на бычках красной степной породы в возрасте 11 месяцев. По результатам исследований установлено, что введение «защищённых» жиров в составе рационов откармливаемым бычкам оказывает наилучшую активизацию на переваримость основных питательных веществ кормов. Так, наиболее высокие показатели были установлены во II опытной группе, получавшей в составе рациона экструдированную форму корма.
При проведённом нами эксперименте получены следующие данные: бычки II исследуемой группы превосходили своих сверстников из контрольной и I групп по переваримости сухого вещества на 3,1-1,7 %, органического - 3,5-2,2 %, сырого протеина - 5,4-3,5 %, сырого жира - 1,2-1,3 %, сырой клетчатки -1,6-2,1 % и БЭВ - 4,4-2,8 % соответственно.
Животные из II опытной группы по проценту переваренного азота также опережали сверстников. Так, превосходство над контрольной и I группами составило соответственно 7,1-2,8 г или 27-28 %. По отложению азота между группами разница была минимальной в 1,5 г или 5,9 %.
Ключевые слова: крупный рогатый скот, бычки, переваримость кормов, азотистый обмен, повышение продуктивности скота, экструдирование кормов, «защищённый» жир, фуз подсолнечный.
Введение.
Степень переваривания и использования питательных веществ рационов обуславливает как повышение продуктивности сельскохозяйственных животных, так и экономическую эффективность использования кормовых средств. Поскольку увеличение даже на 1-2 % переваримости и использования кормов влечёт за собой повышение экономических показателей.
Все питательные вещества потребляемых кормов используются в организме животных для возобновления изношенных и построения новых тканей, а также служат источником энергии, необходимой для пополнения запасов израсходованных в процессе жизнедеятельности веществ.
Так, биологическая роль липидов и жирных кислот, входящих в состав жиров, весьма значительна. Они - неотъемлемые компоненты живых клеток и жидкостей организма.
Некоторые результаты опытов на животных указывают на более высокую биологическую эффективность жира по сравнению с его энергетической ценностью. Это особое явление жировых добавок проявляется на всех видах животных, а особенно на молодняке крупного рогатого скота. Так, липиды способны задерживать в организме азот и способствуют всасыванию, транспорту и депонированию жирорастворимых витаминов.
Жировые добавки в рационах жвачных животных нашли широкое применение и являются неотъемлемым ингредиентом рациона.
