CC BY
4
УДК 636.085.55:664
06.02.10 Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства
ОПТИМИЗАЦИЯ СООТНОШЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПРОБИОТИЧЕСКОЙ МИКРОФЛОРЫ В РЕЦЕПТЕ КОМПЛЕКСНОГО КОРМОВОГО КОНЦЕНТРАТА
Казарян Роберт Врамович д.т.н., профессор, г.н.с.
РИНЦ БРШ-код: 7893-0259, АиШогГО: 662717
Бородихин Александр Сергеевич н. с.
РИНЦ БРШ-код: 6146-7484, АиШогГО: 606879
Лукьяненко Мария Викторовна к. т.н., с. н.с.
РИНЦ БРШ-код: 5215-4078
Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции - филиал ФГБНУ «СевероКавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия», Россия, 350072,
г. Краснодар, ул. Тополиная аллея, д.2 к18р@кпЪаппв(. ги
Семененко Марина Петровна
д.в.н., зав. отделом
БРШ-код: 2038-7259, АиШогГО: 178663
Мирошниченко Петр Васильевич к. в. н., с.н. с.
РИНЦ БРШ-код: 5399-6586, АиШогГО: 728643
Кузьминова Елена Васильевна д. в. н., в.н. с.
БРШ-код: 1897-5113, АиШогГО: 359696 Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии, Россия, 350055, Краснодарский край, г. Краснодар, пос. Знаменский, уп.Первомайская, д. .
Обеспечение населения основными продуктами питания - источниками белков, жиров, углеводов, витаминов и других важнейших нутриентов является одним из главных вопросов обеспечения безопасности страны, при этом требование соблюдения безопасности продуктов питания - главенствующее. Наибольшее значение в условиях интенсификации сельского хозяйства и повышения конкурентоспособности животноводческих хозяйств приобретает производство кормовых добавок (концентратов), улучшающих конверсию корма, при этом являющихся натуральными и безопасными для здоровья животных. В качестве одного из эффективных методов борьбы с нежелательной микрофлорой в пищеварительном тракте
UDC 636.085.55:664
06.02.07 Private animal husbandry, technology of production of livestock products
OPTIMIZATION OF THE RELATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES AND PROBIOTIC MICROFLORA IN THE RECIPE OF COMPLEX FEED CONCENTRATE
Kazaryan Robert Vramovich
Dr.Sci.Tech, professor, chief researcher
RISC SPIN-code: 7893-0259, AuthorlD: 662717
Borodihin Alexander Sergeevich researcher
RISC SPIN-code: 6146-7484, AuthorlD: 606879
Lukyanenko Maria Viktorovna
Cand.Tech.Sci., senior researcher, RSCI SPIN-code:
5215-4078
Krasnodar Scientific Research Institute of Storage and Processing of Agricultural Products - branch of the FSBSI «North-Caucasian Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture and Wine-Making», Russia, 350072, Krasnodar, st. Topolinaya alleya, 2 kisp@kubannet. ru
Semenenko Marina Petrovna
Dr.Sci.Vet., head of Department
RISC SPIN-code: 2038-7259, AuthorlD: 178663
Miroshnichenko Peter Vasilyevich
Cand.Vet.Sci., senior researcher
RISC SPIN-code: 5399-6586, AuthorlD: 728643
Kuzminova Elena Vasilyevna Dr.Sci.Vet., leading Researcher RISC SPIN-code: 1897-5113, AuthorID: 359696 Krasnodar Research Center for Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Russia, Krasnodar region, Krasnodar, pos. Znamensky, Pervomayskaya, 4
Providing the population with basic foodstuffs, sources of proteins, fats, carbohydrates, vitamins and other essential nutrients is one of the main issues of ensuring the security of the country, while the requirement for food safety is paramount. Production of feed additives (concentrates), which improve feed conversion, while being natural and safe for animal health, acquires the greatest importance in the conditions of intensification of agriculture and increasing the competitiveness of livestock farms. Probiotic microflora, which, in competition with pathogenic, displaces the latter from the gastrointestinal tract, can be considered as one of the effective methods of controlling undesirable microflora in the digestive tract. In world science, research is actively conducted in the direction of searching for
может рассматриваться пробиотическая микрофлора, которая в конкуренции с патогенной вытесняет последнюю из желудочно-кишечного тракта. В мировой науке активно ведутся исследования в направлении поиска эффективных пробиотических культур. Перспективным направлением повышения эффективности применения пробиотических кормовых добавок является их дополнение пре-биотиками, например, включающими в свой состав витамины (антиокислители) и минеральные вещества (селен). Целью настоящей работы являлось определение оптимального соотношения биологически активных веществ, содержащихся в кормовом витаминно-минеральном концентрате, и про-биотической микрофлоры, содержащейся в кормовой пробиотической добавке Бацелл-М, для разработки комплексного кормового концентрата. С применением функции желательности Харрингто-на определено (выявлено) оптимальное соотношение биологически активных веществ и пробиоти-ческой микрофлоры в рецепте комплексного кормового концентрата, обеспечивающее максимальное снижение содержания аланинаминотрансфера-зы в сыворотке крови опытных животных, характеризующее нормализацию барьерных органов
Ключевые слова: ЛАБОРАТОРНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, ПРОБИОТИК, БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ОПТИМИЗАЦИЯ, КОМПЛЕКСНЫЙ КОРМОВОЙ КОНЦЕНТРАТ
Рок 10.21515/1990-4665-148-032
Обеспечение населения основными продуктами питания, источниками белков, жиров, углеводов, витаминов и других важнейших нутриен-тов является одним из главных вопросов обеспечения безопасности страны, при этом требование соблюдения безопасности продуктов питания -главенствующее.
Специалисты за рубежом, решая проблему наращивания продуктивности в животноводстве, отдают предпочтение использованию стимуляторов и антибиотиков. Если продукция предназначена для реализации в России, никто не озабочен вопросом, как долго эти вещества удерживаются в организме, где и в каких количествах депонируются [1].
Наибольшее значение в условиях интенсификации сельского хозяйства и повышения конкурентоспособности животноводческих хозяйств приобретает производство кормовых добавок (концентратов), улучшаю-
effective probiotic cultures. A promising way to increase the effectiveness of the use of probiotic feed additives is their addition to prebiotics, for example, including vitamins (antioxidants) and mineral substances (selenium). The purpose of this work was to determine the optimal ratio of biologically active substances contained in the feed vitamin-mineral concentrate, and probiotic microflora contained in the feed probiotic additive Bacell-M, for the development of complex feed concentrate. Using the Harrington's desirability function, the optimum ratio of biologically active substances and probiotic microflora in the recipe of the complex feed concentrate is determined, ensuring the maximum reduction in the serum levels of alanine aminotransferase in the blood serum of experimental animals, which characterizes the normalization of barrier organs.
Keywords: LABORATORY ANIMALS, PROBIOTIC, BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES, OPTIMIZATION, COMPLEX FEED
щих конверсию корма, при этом являющихся натуральными и безопасными для здоровья животных [2,3].
Необходимо учитывать, что при выращивании сельскохозяйственных животных и птицы существует такой негативный фактор, как спонтанная микрофлора в пищеварительном тракте, которая в процессе своей жизнедеятельности выделяет собственные метаболиты, приводящие к нарушению обменных процессов, возникновению заболеваний органов пищеварительной системы и, в конечном итоге, к ухудшению здоровья и снижению продуктивности, независимо от затрат на введение в рацион кормовых добавок.
В качестве одного из эффективных методов борьбы с нежелательной микрофлорой в пищеварительном тракте может рассматриваться про-биотическая микрофлора, которая в конкуренции с патогенной вытесняет последнюю из желудочно-кишечного тракта. В мировой науке активно ведутся исследования в направлении поиска эффективных пробиотических культур.
Перспективным направлением повышения эффективности применения пробиотических кормовых добавок является их дополнение пребио-тиками, например, включающими в свой состав витамины (антиокислители) и минеральные вещества (селен).
Учитывая это, целью настоящей работы являлось определение оптимального соотношения биологически активных веществ и пробиотиче-ской микрофлоры в комплексном кормовом концентрате.
При выборе объектов исследования предпочтение было отдано ранее разработанным и опробованным в животноводстве комплексам биологически активных веществ и пробиотической микрофлоры. Авторами, в качестве комплекса биологически активных веществ, был выбран концентрат витаминно-минеральный кормовой (КВМК). Для внесения в рецепт
комплекса пробиотической микрофлоры использовалась хорошо себя зарекомендовавшая, кормовая пробиотическая добавка Бацелл-М.
Для проведения опытов in vivo было отобрано 80 здоровых лабораторных животных одного возраста, массы, физиологического состояния и обоего пола.
На основе предыдущих исследований при планировании эксперимента для уточнения численных параметров функции оптимизации были приняты следующие предположения: поверхность отклика - гладкая, непрерывная функция, функция имеет единственный экстремум. Изменяемые факторы: содержание комплекса биологически активных веществ -КВМК (у) и добавки кормовой пробиотической Бацелл-М (х). Единицами измерения факторов выбрано их отношение к основному рациону, выраженное в процентах.
При планировании эксперимента были выбраны кодированные значения неполнофакторного эксперимента для двух факторов в трёх уровнях и дополнительные точки для нулевых уровней каждого фактора в базовой точке эксперимента, позволяющие наиболее полно определить параметры математической модели [4]. Базовая точка эксперимента была установлена согласно инструкциям по использованию КВМК (у=0,3) и кормовой пробиотической добавки Бацелл-М (х=0,2) [5,6]. В дальнейшем, с учётом полученных экспериментальных данных, в ходе модельно-кибернетического опыта были получены точки, характеризующие зависимость воздействия факторов на лабораторных животных без взаимного влияния.
В качестве функций отклика были выбраны: изменение массы животных, содержание белка в сыворотке крови, уровень активности ферментов аланинаминотрансферазы (АлАТ) и аспартатаминотрансферазы (АсАТ), как индикаторов состояния барьерных органов.
В соответствии с планом эксперимента животных разделили на 8 групп по 10 голов в каждой по принципу пар-аналогов и кормили в соответствии с таблицей планирования эксперимента (таблица).
Таблица - План эксперимента
№ п/п Бацелл-М КМВК Описание точки
х (хО в плане х (х1), % к основному рациону у (х2) в плане у (х2), % к основному рациону
1 0 0,2 * 0 контроль
2 * 0 0 0,3 контроль
3 0 0,2 0 0,3 опыт
4 -1 0,1 -1 0,2 опыт
5 +1 0,3 +1 0,4 опыт
6 +1 0,3 0 0,3 опыт
7 0 0,2 +1 0,4 опыт
8 * 0 * 0 контроль
* * 0 +1 0,4 модель
* +1 0,3 * 0 модель
* фактор не участвует в варианте; модель - прогноз на основе ранее полученных данных, точка не участвует в опыте на лабораторных животных; контроль - краевые опытные точки для уточнения математической модели; опыт - основные точки плана эксперимента.
Далее был проведён регрессионный анализ экспериментальных данных и получены поверхности отклика для показателей состава крови и массы животных.
Поиск оптимума рецепта проведен с помощью обобщенного параметра оптимизации по методике «функции желательности» Харрингто-на [7]. Критериями оптимальности выбраны: характеристика, косвенно оценивающая результативность общего воздействия факторов по показателям состояния здоровья и дополнительные расходы при кормлении (стоимость комплексного кормового концентрата).
После корреляционного анализа, для исключения применения взаимозависимых величин, в качестве индикатора здоровья из функций откли-
ка выбрана активность аланинаминотрансферазы (АлАТ) [8], как обладающей наибольшим градиентом значений (рисунок 1).
Рисунок 1 - Вид функции активности аланинаминотрансферазы в экспериментальном диапазоне
Сформировав критерий желательности Харрингтона (z=f(x,y)), для параметров оптимизации были выбраны диапазоны варьирования: х от 0 до 0,3 и у от 0 до 0,4. Численно обработав с помощью STATISTICA, Lazarus и Excel уравнение Харрингтона, графически представленное на рисунке 2, был найден локальный оптимум: х=0,20; y=0,31; z=0,94; при этом z(0.2,0.3)=0,94.
Различие функции желательности для y=0,31 и y=0,3 минимально, поэтому в целях оптимизации за базовое значение было принято количество вносимого в корм КМВК y=0,3% к массе основного рациона, а за базовое значение - количество вносимого в корм Бацелл-М х=0,2% к массе
142,02
ГИ > 140 П < 139
¿Л ■ <134
| | <129 □ <124 I I< 119 | |< 114 Г~1 < 109 П < 104
основного рациона.
Рисунок 2 - Вид функции желательности Харрингтона в экспериментальном диапазоне
Таким образом, на основании полученных данных был разработан рецепт комплексного кормового концентрата, включающий замену части носителя концентрата витаминно-минерального кормового на кормовую пробиотическую добавку Бацелл-М, отражающий установленное эффективное соотношение комплекса биологически активных веществ, содержащихся в концентрате витаминно-минеральном кормовом, и пробиотиче-ской микрофлоры в составе кормовой пробиотической добавки Бацелл-М.
Литература:
1. Ганенко, И. Накормим сами [Текст]/ И. Ганенко // Агроинвестор. - 2009. - №4. URL: https:// www.agroinvestor.ru/ markets/article/11040/ (дата обращения: 2018-10-23).
2. Казарян, Р.В. Перспективные направления применения пробиотиков для создания полифункциональных кормовых добавок [Текст]/ Р.В. Казарян, А. С. Бородихин, М.В. Лукьяненко, А.Д. Ачмиз, А.Н. Матвиенко //Новые технологии. - 2018. - №. 2. - С. 116-121.
3. Богомолов, В.В. Технологические аспекты получения новых кормовых продуктов [Текст]/ В.В. Богомолов// Генетика и разведение животных. - 2016. - № 3. - С. 35-40.
4. Скоринкин, А.И. Математическое моделирование биологических процессов [Текст]//Учебно-методическое пособие. Казань: Казан. ун-т. - 2015. - 86с.
5. Инструкция по применению добавки кормовой пробиотической Бацелл-М для нормализации процессов пищеварения, повышения продуктивности и сохранности сельскохозяйственных животных, птиц и рыб // ООО «Биотехагро» URL: кйр8://биотехагро.рф/ргоёик181уа-2к1уо1поуоё81уо/Ьасе11-ш-1п81гике1уа (дата обращения: 2019-01-20).
6. Казарян Р.В. Влияние полифункдиональной кормовой добавки «Тетра+» на качество, безопасность и эффективность производства мяса кур и яиц [Текст]/ Р.В. Казарян, А. А. Фабрицкая, В.В. Лисовой, А. С. Бородихин, П.В. Мирошниченко //Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания. - 2015. - №. 3 (7). - С. 11-16.
7. Методика проектирования рецептур инновационных продуктов с использованием обобщённой функции желательности Харрингтона [Текст]/ Евдокимова О.В., Марков В.В., Курнакова О.Л. // Ползуновский вестник. 2015. № 2. С. 74-78.
8. Маркелова Н. Н., Красноперов А. С., Лебедева И. А. Повышение биоресурсного потенциала кур-несушек в период принудительной линьки с использованием про-биотической кормовой добавки Бацелл-М [Текст] //Птица и птицепродукты. - 2014. -№. 5. - С. 65-67.
References
1. Ganenko, I. Какогш1ш sami [Tekst]/ I. Ganenko // Agroinvestor. - 2009. - №4. URL: https:// www.agгoinvestoг.гu/ шaгkets/aгtic1e/11040/ (data obrashheniya: 2018-10-23).
2.Kazatyan, R.V. Perepektivny'e napravleniya pгiшeneniya pгoЬiotikov dlya sozdaniya polifunkcional'ny'x komovy'x dobavok [Tekst]/ R.V. Kazaiyan, A.S. Borodixin, M.V. Luk'yanenko, A.D. Achrniz, A.N. Matvienko //Novy'e texnologii. - 2018. - №. 2. - S. 116121.
3. Bogornolov, V.V. Texnologicheskie aspekty' polucheniya novy'x komovy'x produk-tov [Tekst]/ V.V. Bogornolov// Genetika i Tazvedenie zhivotny'x. - 2016. - № 3. - S. 35-40.
4. Skorinkin, A.I. Maternaticheskoe rnodelirovanie biologicheskix processov [Tekst]//Uchebno-rnetodicheskoe posobie. Kazan' : Kazan. un-t. - 2015. - 86s.
5. Instmkciya po prirneneniyu dobavki komovoj probioticheskoj Bacell-M dlya пог-rnalizacii processov pishhevareniya, povy'sheniya pгoduktivnosti i soxгannosti sel'skoxozyajstvenny'x zhivotny'x, pticz i гу'Ь // OOO «Biotexagro» URL: https://Ьiotexagгo.гf/pгoduktsiya-zhivotnovodstvo/Ьace11-ш-instrukciya (data obrashheniya: 2019-01-20).
6. Kazaгyan R.V. Vliyanie polifunkdional'noj koгшovoj dobavki «Tetra+» na kachestvo, bezopasnost' i e'ffektivnost' pгoizvodstva шyasa kuг i yaicz [Tekst]/ R.V. Kazaiyan, A.A. Fabriczkaya, V.V. Lisovoj, A.S. Borodixin, P.V. Miroshnichenko //Texnologii pishhevoj i pererabaty'vayushhej prorny'shlennosti APK-produkty' zdorovogo pitaniya. -2015. - №. 3 (7). - S. 11-16.
7. Metodika proektirovaniya re^pt^ innovacionny'x produktov s ispo1'zovanieш obobshhyonnoj funkcii zhelatel'nosti Xaningtona [Tekst]/ Evdokiшova O.V., Ma^ov V.V., Kumakova O L. // Polzunovskij vestnik. 2015. № 2. S. 74-78.
8. Ma^elova N.N., Krasnoperov A.S., Lebedeva I.A. Povy'shenie bioresurenogo potenciala kuг-nesushek v period prinuditel'noj lin'ki s ispo1'zovanieш probioticheskoj komovoj dobavki Bacell-M [Tekst] //Pticza i pticeprodukty'. - 2014. - №. 5. - S. 65-67.
