CC BY
3
УДК 59:615.9
DOI 10.24412/2311-6447-2024-2-130-136
Комплексное использование биологически активных добавок в составе корма для карпа (Cyprinus carpio)
Complex use of biologically active additives in carp (Cyprinus carpio) feed composition
Мл. науч. сотрудник М.С. Аринжанова, Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, отдел кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина, тел. +7(922)867-57-10 [email protected]
зав. кафедрой Е.П. Мирошникова, доцент А.Е. Аринжанов, доцент Ю.В. Килякова, Оренбургский государственный университет, кафедра биотехнологии животного сырья и аквакультуры, тел. +7 (35-32) 37-24-66 arin.azamat@,mail. ru
Junior Researcher M.S. Arinzhanova, Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences, Department of Farm Animal Feeding and Feed Technology named after Leushin SG, tel. +7(922)867-57-10 marymiro shnikova@mail. ru
Head of the department E.P. Miroshnikova, Associate Professor A.E. Arinzhanov, Associate Professor Y.V. Kilyakova,
Orenburg State University, chair of Biotechnology of Foodstuffs from Animals
and Aquaculture, tel. +7 (35-32) 37-24-66
Аннотация. За последние несколько десятилетий количество исследований по изучению и коррекции элементного статуса животных и рыб увеличилось. и благодаря этим знаниям стало доступно больше информации о составлении сбалансированных пищевых и кормовых рационов за счет использования биологически активных добавок, в частности. микроэлементов в различной химической форме, а также пробиотических штаммов бактерий. Минеральные вещества в организме человека и животных вовлечены в гуморальные и клеточные иммунные реакции, играя роль кофакторов для основных ферментов и антиоксидантных молекул. Более чем одной трети всех белков требуется кофактору микроэлементов для нормального функционирования. Представлены результаты по изучению влияния различных биологически активных добавок на продуктивность и элементный статус молоди карпа. В качестве добавок использовали ультрадисперсные частицы SiO2, пробиотические штаммы рода Bifidobacterium, а также микроэлементы: цинк, селен и йод. Исследование показало, что введение в рацион рыбы органического цинка, селена и йода не оказало значительного влияния на интенсивность роста. Совместное добавление в корм ультрадисперсных частиц SiO2 и пробиотических штаммов бактерий значительно стимулировало рост молоди карпа, обеспечивая увеличение до 16,4 % относительно контроля. Анализ элементного статуса рыб показал в опытных группах увеличение в мышечной ткани концентрации кальция, цинка, селена, йода, железа, кобальта, никеля по сравнению с контрольными значениями. Полученные результаты представляют большой интерес как для сферы кормления и кормопроизводства, так и для расширения знаний в области биоэлементологии.
Abstract. Over the last few decades, the number of studies on the study and correction of the elemental status of animals and fish has increased, and thanks to this knowledge, more information has become available on the formulation of balanced food and feed rations through the use of biologically active additives, in particular trace elements in various chemical forms, as well as probiotic bacterial strains. Minerals in the human and animal body are involved in humoral and cellular immune reactions, playing the role of cofactors for key enzymes and antioxidant molecules. More than one third of all proteins require micronutrient cofactor for normal function. The paper presents the results of studying the effect of various biologically active additives on the productivity and elemental status of young carp. Ultra-dispersed SiO2 particles, probiotic strains of the
© М.С. Аринжанова, Е.П. Мирошникова, А.Е. Аринжанов, Ю.В. Килякова, 2024
genus Bifidobacterium, as well as trace elements: zinc, selenium and iodine were used as additives. The study showed that the addition of organic zinc, selenium and iodine to the fish diet had no significant effect on growth intensity. Joint addition of ultradisperse SiO2 particles and probiotic bacterial strains to the feed significantly stimulated the growth of young carp, providing an increase of up to 16,4 % relative to the control. Analysis of the elemental status of fish showed in the experimental groups an increase in the concentration of calcium, zinc, selenium, iodine, iron, cobalt, nickel in muscle tissue compared to the control values. The obtained results are of great interest both for the sphere of feeding and fodder production, and for expansion of knowledge in the field of bioelementology.
Ключевые слова: микроэлементы, кремний, цинк, селен, йод, ультрадисперсные частицы, пробиотические штаммы, кормление рыб
Keywords: trace elements, silicon, zinc, selenium, iodine, ultrafine particles, probiotic strains, fish
feeding
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 23-76-10054).
Funding. This work was carried out with financial support from the Russian Science Foundation (project № 23-76-10054).
Интенсивное развитие аквакультуры в России в современных условиях активизируют работы по поиску безопасных биостимуляторов роста, совершенствованию рецептуры и технологий производства кормов. В настоящее время комбикормовые предприятия акцентируют внимание на производстве специализированных кормов, отвечающих требованиям интенсивных технологий выращивания рыб. Традиционно одними из основных требований к кормам для объектов аквакультуры являются экономичность, водостойкость и питательность, удовлетворяющая потребности выращиваемых рыб. Подобный факт обусловливает перспективность поиска биологически активных кормовых добавок, позволяющих корректировать обменные процессы в организме и повышать темпы роста рыб и соответственно эффективность аквакультуры [4].
В XXI в. одними из перспективных биодобавок в кормлении рыб и животных считаются микроэлементы в ультрадисперсной форме, уникальность которых заключается в высокой биологической активности и биодоступности для организма, что повышает усвояемость питательных веществ и эффективность кормления. Кроме того, увеличить эффективность ультрадисперсных частиц могут биологически активные вещества, такие как пробиотические штаммы бактерий. Совместное использование биодобавок улучшает общее состояние организма и повышает иммунный статус [11]. Таким образом, исследование комплексного использования биологически активных добавок в составе корма для рыб является актуальными.
Цель исследования - изучить продуктивность и элементный статус молоди карпа при комплексном использовании в кормлении биологически активных добавок: ультрадисперсных частиц SiO2, пробиотических штаммов рода Bifidobacterium и микроэлементов (Zn, Se, I).
Исследования выполнялись на базе кафедры биотехнологии животного сырья и аквакультуры Оренбургского государственного университета. Для проведения эксперимента были сформированы 4 группы молоди карпа (Cyprinus carpio) по 30 особей в каждой. Контрольная группа (К) получала - основной рацион (ОР), а рацион опытных групп дополнительно включал добавки согласно представленной схеме (рис. 1).
Дозировка УДЧ SiO2 (388 нм) выбрана на основе ранее проведенных исследований [2] и их введение осуществлялось после диспергирования при частоте 35 кГц, продолжительностью 30 мин. УДЧ SiO2 получены методом плазмохимического синтеза (ООО «Плазмотерм», г. Москва). Используемый пробиотик «Бифидобиом» (ООО «Компонент-Лактис») содержит не менее 1*1010 КОЕ/г Bifidobacterium longum,
131
Б1Ад,оЪа&егтт МАбит, Б1Ад,оЪа&еттт айо1езсепЫэ. Дзировка выбрана на основе данных, в которых отражено положительное влияние пробиотического штамма рода Б1Ад.оЪа&етшт в кормлении карпа [1]. В качестве препаратов микроэлементов использовали цинка цитрат и селенометионин производства ООО «Квадрат-С» (Москва) и калия йодат производства ООО «ВТФ» (Владимирская область), дозировки которых основывались на рекомендациях для устранения их дефицита в кормлении рыб [8], а выбор их обусловлен возможным антагонизмом кремния по отношению к йоду, селену и цинку.
Рис. 1. Схема эксперимента
Оценку элементного состава мышечной ткани рыб проводили атомно-эмисси-онным методом и масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой в лаборатории АНО «Центр биотической медицины» (Москва) (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.22nH05). Результаты экспериментальных исследований были обработаны с применением общепринятых методик при помощи приложения «Excel 2010» и «Statistica 10.0».
В ходе исследований констатировали, что введение в рацион карпа цинка, селена и йода не отразилось на интенсивности роста по сравнению с контролем. Введение же в рацион УДЧ SiО2 и пробиотических штаммов бактерий оказало ростости-мулирующее влияние на рост молоди карпа, начиная с третьей недели эксперимента на 7,9-9,8 % (Р < 0,05), относительно контроля (рис. 1). Лучшую картину по динамике роста подопытных рыб наблюдали при совместном использовании цинка, селена, йода, УДЧ SiО2 и «Бифидобиома» - на 11,9-16,4 % (Р < 0,01).
Оценка элементного статуса рыб установила по макроэлементам достоверное увеличение концентрации кальция во всех опытных группах на 36,4-82,3 % (табл. 1). По остальным макроэлементам достоверных отличий не отмечено.
Начало 1-я 2-я 3-я 4-я 5-я 6-я 7-я 8-я
опыта неделя неделя неделя неделя неделя неделя неделя неделя
Рис. 2. Разница живой массы опытных групп по сравнению с контролем, %
Таблица 1
Концентрация макроэлементов в мышечной ткани карпа, мкг/г_
Группа Элемент
К Р Na Са мй
I 3943,7±394,4 2630,5±263,1 674,0±67,4 561,3±56,1* 293,4±29,3
II 3815,3±381,5 2774,7±277,4 733,1±73,3 628,0±62,8** 282,7±28,3
III 3540,9±354,0 2496,0±249,6 689,3±68,9 469,8±46,9* 269,8±26,9
Кон-ль 3443,5±344,3 2408,0±240,8 626,2±62,5 344,5±34,4 264,3±26,4
Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01.
Анализ концентраций эссенциальных микроэлементов в мышечной ткани карпа показал повышение содержания селена, цинка, йода, железа и кобальта во всех опытных группах относительно контрольных значений (табл. 2). Так, в I группе зафиксировано повышение железа на 70,7 % (Р < 0,01), цинка - на 33,2 % (Р < 0,05), йода -на 51,9 % (Р < 0,01), селена - на 55,6 % (Р < 0,01) и кобальта - на 51,1 % (Р < 0,05). Во II группе отмечено повышение железа на 94,5 % (Р < 0,01), цинка -в 3,7 раза (Р < 0,001), йода - в 1,5 раза (Р < 0,01), селена - на 58,5 % (Р < 0,01), кобальта - на 95,6 % (Р < 0,01), а также меди - на 46,8 % р < 0,05). В III группе констатировали повышение железа на 97,5 % ^ < 0,05), цинка - в 3,5 раза р < 0,001), йода - в 2,8 раза (Р < 0,001), селена - на 64,7 % (Р < 0,01) и кобальта - на 91,1 % (Р < 0,01).
Таблица 2
Концентрация эссенциальных микроэлементов в мышечной ткани карпа, мкг/ г
Групп а Элемент
Zn Se I Fe Со Си
I 15,7±1,57* 0,32±0,032** 1,58±0,15** 9,6±0,96** 0,007±0,0007* 0,85±0,081
II 43,5±5,35*** 0,33±0,031** 1,56±0,15** 10,9±1,03** 0,009±0,001** 1,13±0,11*
III 41,5±4,15*** 0,34±0,033** 2,91±0,29*** 11,1±1,11* 0,009±0,0009** 0,92±0,095
Кон-ль 11,8±1,18 0,21±0,021 1,04±0,1 5,6±0,57 0,005±0,0004 0,77±0,071
Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001.
Среди условно-эссенциальных элементов отмечено достоверное повышение концентрации бора и никеля во II группе на 45,4 ^ < 0,05) и на 69,2 % ^ < 0,01), и в III группе - на 86,4 % ^ < 0,01) и 92,3 % ^ < 0,01) соответственно относительно контрольных значений (табл. 3). Кроме того, во II группе зафиксировано повышение уровня лития в 2 раза (Р < 0,05) относительно контроля.
Таблица 3
Концентрация условно-эссенциальных микроэлементов в мышечной _ткани карпа, мкг/г_
Группа Элемент
Si В № Li V
I 2,24±0,22 0,64±0,062* 0,026±0,003* 0,021±0,002 0,041±0,004
II 2,39±0,24 0,82±0,079** 0,066±0,006** 0,047±0,004* 0,043±0,004
III 2,24±0,22 0,49±0,049 0,075±0,008** 0,026±0,0026 0,038±0,003
Кон-ль 2,19±0,21 0,44±0,042 0,039±0,004 0,023±0,0013 0,038±0,003
Примечание: *Р < 0,05; **Р < 0,01.
Введение исследуемых добавок оказало влияние на снижение уровня алюминия в I и III группах на 29,7 ^ < 0,05) и 43,1 % ^ < 0,05) соответственно. Также отмечено повышение концентрации алюминия во II группе на 40,3 % ^<0,05) и кадмия в III группе на 76,2 % р<0,05). Установленное селективное действие на содержание алюминия и кадмия согласуется с научными данными [3, 12].
Таблица 4
Концентрация токсических элементов в мышечной ткани карпа, мкг/г
Группа Элемент
А1 нй РЬ Cd As
I 5,40±0,53* 0,15±0,035 0,018±0,0039 0,0019±0,0002 0,031±0,0051
II 10,70±1,07* 0,12±0,014 0,012±0,0045 0,0033±0,0009 0,036±0,0056
III 4,30±0,43* 0,19±0,039 0,019±0,0049 0,0037±0,0008* 0,035±0,0054
Кон-ль 7,60±0,76 0,13±0,016 0,011±0,0011 0,0021±0,0003 0,028±0,0028
Примечание: *Р < 0,05.
Повышение кальция в опытных группах связано с тем, что органическая форма микроэлементов цинка и селена более биодоступна для рыб. Данные элементы регулируют активность ферментов и гормонов, участвующих в кальциевом обмене [6]. Йод, в свою очередь, необходим для нормальной работы щитовидной железы, участвует в регуляции кальциевого обмена [9]. Пробиотические бактерии рода Б1Ад,оЪа&егтт способны синтезировать витамин К2, который играет ключевую роль в усвоении и обмене кальция. УДЧ SiO2 способны адсорбировать на своей поверхности кальций, содержащийся в корме, что облегчает его усвоение организмом рыб [7]. Кроме того, пробиотические бактерии рода Б1Ад,оЪа&егтт и УДЧ SiO2 способствуют улучшению работы иммунной системы рыб, что в свою очередь влияет на метаболизм и усвоение кальция [5]. Повышение ряда эссенциальных и условно-эссенциальных элементов связано со способностью УДЧ к адсорбции и депонированию микроэлементов. Это позволяет повысить их биодоступность и усвояемость организмом, что способствует улучшению микроэлементного статуса и повышению продуктивности рыб. Кроме того, пробиотические штаммы рода Б1Ад,оЪа&егтт обеспечивают улучшение кишечного микробиома, способствуют синтезу витаминов и аминокислот, а также участвуют в регуляции иммунного ответа организма, что также положительно влияет на микроэлементный статус и продуктивность [10, 13].
Таким образом, установлено, что при совместном использовании в кормлении молоди карпа биологически активных добавок (ультрадисперсных частиц SiO2, про-биотических штаммов рода Б1Ад,оЪа^егтт и микроэлементов ^п, Se, I) наблюдается повышение интенсивности роста рыбы до 16,4 %, сопровождающееся увеличением в мышечной ткани ряда элементов: кальция, цинка, селена, йода, железа, кобальта, никеля. Исследуемые добавки могут быть применены для разработки методов профилактики и лечения дефицита микронутриентов и представляют большой интерес как для сферы кормления и кормопроизводства, так и для расширения знаний в области биоэлементологии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аринжанов, А.Е. Влияние пробиотического штамма Bifidobacterium longum на микробиом кишечника карпа / А.Е. Аринжанов. - Текст: непосредственный // АгроЗооТехника. - 2023. - Т. 6. - № 1. - С. 78-84. doi: 10.15838/alt.2023.6.1.2.
2. Биологическое действие ультрадисперсных частиц диоксида кремния и комплекса аминокислот на организм карпа / М.С. Аринжанова, Е.П. Мирошникова, А.Е. Аринжанов, Ю.В. Килякова. - Текст: непосредственный // Ветеринария и кормление. - 2022. - № 5. - С. 4-7. doi: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-5-1.
3. Влияние пробиотического штамма Bifidobacterium longum на содержание химических элементов в биологических тканях цыплят-бройлеров при минералдефи-цитной диете / О.В. Кван, Е.В. Шейда, Г.К. Дускаев, Ш.Г. Рахматуллин. - Текст: непосредственный // Аграрный вестник Урала. - Специальный выпуск «Биология и биотехнологии». - 2020.- С. 28-34. doi: 10.32417/1997-4868-2021-14-28-34.
4. Корма для ценных объектов аквакультуры: проблемы и решения / С. Пономарев, Ю. Федоровых, Ю. Ширина [и др.]. - Текст: непосредственный // Комбикорма. - 2019. - № 4. - С. 57-58. doi: 10.25741/2413-287X-2019-04-3-062.
5. Никулин, В.Н. Биологическое действие наночастиц оксида кремния на организм цыплят-бройлеров / В.Н. Никулин, А.С. Мустафина. - Текст: непосредственный // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2020. -№ 2. - С.64-71. doi: 10.12737/37342
6. Dawood M.A.O. The Role of Zinc Microelement in Aquaculture: a Review / M.A.O. Dawood, M. Alagawany, H. Sewilam // Biol Trace Elem Res. 2022;200(8):3841-3853. doi: 10.1007/s12011-021-02958-x.
7. Effects of dietary supplementation of synbiotics and phytobiotics on performance, caecal coliform population and some oxidant/antioxidant parameters of broilers / Z. Erdogan, S. Erdogan, O. Aslanta§, S. Qelik // J Anim Physiol Anim Nutr (Berl). 2010;94(5):e40-8. doi: 10.1111/j.1439-0396.2009.00973.x.
8. Histological changes in the liver, intestines and kidneys of Clarias gariepinus when using feed with chelated compounds / G. Simakov, A.L. Nikiforov-Nikishin, D.L. Nikiforov-Nikishin, S.V. Beketov, N.I. Kochetkov, V.A. Klimov // International Journal of Pharmaceutical Research. 2020;12(3):2380-2391. doi: 10.31838/ijpr/2020.12.03.331.
9. Iodine: Its Role in Thyroid Hormone Biosynthesis and Beyond / S. Sorrenti, E. Baldini, D. Pironi, A. Lauro, V. D'Orazi, F. Tartaglia, D. Tripodi, E. Lori, F. Gagliardi, M. Pratico, G. Illuminati, V. D'Andrea, P. Palumbo, S. Ulisse // Nutrients. 2021;13(12):4469. doi: 10.3390/nu13124469.
10. La Fata G. Probiotics and the Gut Immune System: Indirect Regulation / G. La Fata, P. Weber, M.H. Mohajeri // Probiotics Antimicrob Proteins. 2018;10(1): 11-21. doi: 10.1007/s12602-017-9322-6.
11. Nutritional and ameliorative effects of dietary curcumin and its nano-silica and nano-zeolite encapsulated forms on growth, biochemical and fatty acid profile of common carp (Cyprinus carpio) / S. Moradi, S. Ashouri, F. Pirani, S.A. Johari, H.P. Kim, I.J. Yu, E. Ghaderi // Fish Physiol Biochem. 2023;49(4):599-612. doi: 10.1007/s10695-023-01209-1.
12. The influence of nabicat on the chemical composition of carp meat / G.P. Makarova, I. A. Lykasova, Z.P. Mukhamedyarova, A.S. Mizhevikina / / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: The proceedings of the conference AgroCON-2019, Kurgan, 18-19 April 2019. Kurgan: IOP Publishing Ltd, 2019. P. 012159. doi: 10.1088/1755-1315/341/1/012159.
13. Wang X. Probiotics Regulate Gut Microbiota: An Effective Method to Improve Immunity / X. Wang, P. Zhang, X. Zhang // Molecules. 2021 Oct 8;26(19):6076. doi: 10.3390/molecules26196076.
REFERENCES
1. Arinzhanov, A.E. Influence of Probiotic Strain Bifidobacterium Longum on the Intestinal Microbiome of Carp. Agricultural and Livestock Technology, 2023, 6(1). doi: 10.15838/alt.2023.6.1.2.
2. Arinzhanova, M.S., Miroshnikova E.P., Arinzhanov A.E., Kilyakova J.V. Biological effect of ultrafine particles of silicon dioxide and amino acid complex on the body of carp. Veterinaria i kormlenie, 2022, No 5, S. 4-7. doi: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-5-1.
3. Kvan, O.V., Sejda E.V., Duskaev G.K., Rahmatullin S.G. Vlianie probi-oticeskogo stamma Bifidobacterium longum na soderzanie himiceskih elementov v biologiceskih tkanah cyplat-brojlerov pri mineraldeficitnoj diete. Agrarnyj vestnik Urala, 2020, Special'nyj vypusk «Biologia i biotehnologii», S. 28-34. doi: 10.32417/1997-48682021-14-28-34.
4. Ponomarev, S., Fedorovyh U., Sirina U., Levina O., Kurkembaeva B., Porfir'ev A., Usakova N., Novikov S. Korma dla cennyh ob"ektov akvakul'tury: problemy i resenia. Kombikorma, 2019, No 4, S. 57-58. doi: 10.25741/2413-287X-2019-04-3-062.
5. Nikulin, V.N., Mustafina A.S. Biologiceskoe dejstvie nanocastic oksida kremnia na organizm cyplat-brojlerov. Izvestia Samarskoj gosudarstvennoj sel'skohozajstvennoj akademii. - 2020. - № 2. - S.64-71. doi: 10.12737/37342.
6. Dawood, M.A.O. The Role of Zinc Microelement in Aquaculture: a Review / M.A.O. Dawood, M. Alagawany, H. Sewilam // Biol Trace Elem Res. - 2022;200(8):3841-3853. doi: 10.1007/s12011-021-02958-x.
7. Effects of dietary supplementation of synbiotics and phytobiotics on performance, caecal coliform population and some oxidant/antioxidant parameters of broilers / Z. Erdogan, S. Erdogan, O. Aslanta§, S. Qelik // J Anim Physiol Anim Nutr (Berl).
- 2010;94(5): e40-8. doi: 10.1111/j.1439-0396.2009.00973.x.
8. Histological changes in the liver, intestines and kidneys of Clarias gariepinus when using feed with chelated compounds / G. Simakov, A.L. Nikiforov-Nikishin, D.L. Nikiforov-Nikishin, S.V. Beketov, N.I. Kochetkov, V.A. Klimov // International Journal of Pharmaceutical Research. 2020;12(3):2380-2391. doi: 10.31838/ijpr/2020.12.03.331.
9. Iodine: Its Role in Thyroid Hormone Biosynthesis and Beyond / S. Sorrenti, E. Baldini, D. Pironi, A. Lauro, V. D'Orazi, F. Tartaglia, D. Tripodi, E. Lori, F. Gagliardi, M. Pratico, G. Illuminati, V. D'Andrea, P. Palumbo, S. Ulisse // Nutrients.
- 2021;13(12):4469. doi: 10.3390/nu13124469.
10. La Fata G. Probiotics and the Gut Immune System: Indirect Regulation / G. La Fata, P. Weber, M.H. Mohajeri // Probiotics Antimicrob Proteins. - 2018;10(1):11-21. doi: 10.1007/s12602-017-9322-6.
11. Nutritional and ameliorative effects of dietary curcumin and its nano-silica and nano-zeolite encapsulated forms on growth, biochemical and fatty acid profile of common carp (Cyprinus carpio) / S. Moradi, S. Ashouri, F. Pirani, S.A. Johari, H.P. Kim, I.J. Yu, E. Ghaderi // Fish Physiol Biochem. - 2023;49(4):599-612. doi: 10.1007/s10695-023-01209-1.
12. The influence of nabicat on the chemical composition of carp meat / G.P. Makarova, I. A. Lykasova, Z.P. Mukhamedyarova, A.S. Mizhevikina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: The proceedings of the conference AgroCON-2019, Kurgan, 18-19 April 2019. Kurgan: IOP Publishing Ltd, 2019. - P. 012159. doi: 10.1088/1755-1315/341/1/012159.
13. Wang, X. Probiotics Regulate Gut Microbiota: An Effective Method to Improve Immunity / X. Wang, P. Zhang, X. Zhang // Molecules. - 2021 Oct 8;26(19):6076. doi: 10.3390/molecules26196076.
