CC BY
40
Алексеева Л.В. Лукьянов А. А. Процессы рубцового метаболизма в организме бычков при введении в рацион нанопорошка меди и её соли // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. - Спецвыпуск №2. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/spetsvypusk-2/31-spets02/398-00147. - ISSN 2413-4066
УДК 636.222.6+636.064.6
Алексеева Людмила Владимировна
Доктор биологических наук, профессор ФГБОУВО «Тверская ГСХА», г. Тверь alekseeva lud@mail.ru
Лукьянов Антон Андреевич
Ассистент
ФГБОУ ВО «Тверская ГСХА», г. Тверь lukjanov.toscha@yandex.ru
Процессы рубцового метаболизма в организме бычков при введении в рацион
нанопорошка меди и её соли
Аннотация. Представлены данные, характеризующие процесс рубцового пищеварения у бычков герефордской породы, при введении в рацион нанопорошка меди и её соли. Медь активизирует деятельность рубцовых микроорганизмов, нормализует pH рубцовой жидкости, стимулирует рост и развитие простейших и микроорганизмов, которые выделяют ферменты, расщепляющие клетчатку, простые углеводы и азотсодержащие корма. В результате наших исследований выяснилось, что медь, входящая в состав нанопорошков в большей степени по сравнению с её солью стимулирует метаболические процессы в рубце.
Ключевые слова: микроэлементы, гомеостаз, нанопорошок, рубцовая жидкость, аммиак, летучие жирные кислоты, микроорганизмы.
Гомеостаз, включая механизмы регуляции, полностью обеспечивает жизненные процессы в организме, он обуславливается деятельностью разных функциональных систем, следствием чего являются гомеостатические константы. Организм животных подвержен пагубному действию неблагоприятных факторов окружающей среды и недостаточным содержанием в рационе витаминов и микроэлементов. В связи с этим животным приходится регулярно активизировать свои компенсаторно-приспособительные механизмы, которые, в свою очередь, с течением времени, заканчиваются. Такие адаптационные процессы организма животных могут полностью иссякнуть, и произойдёт перенапряжение организма при постоянном и продолжительном влиянии вредных условий внешней среды, которая влияет на организм животных, находящихся на свежем воздухе круглогодично [1, 2].
Целый ряд возможностей для модуляции физиологических процессов в организме раскрывается при применении всевозможных биологически активных добавок, к которым можно отнести нанопорошок меди и её соль. Их применение смягчает клиническое течение большинства экологически обусловленных заболеваний, они практически не обладают неблагоприятными побочными эффектами и, самое важное, увеличивают резистентность организма. Поэтому в наше время ведётся активный поиск более новых добавок, которые смогут поддерживать гомеостаз целого организма. Имеется опыт использования ультрадисперсных порошков металлов в агрономии, но весь спектр таких порошков в
1
животноводстве не полностью раскрыт, поэтому следует проводить исследования, которые будут дополнять уже известные науке данные и вносить новые сведения о потенциальных положительных эффектах этих добавок в модуляции гомеостаза.
Цель исследования: изучить в полной мере влияние ультрадисперсного порошка меди (УДИМ) и меди в виде соли (CuSO4) на составляющие гомеостаза организма, продуктивность и физиологическое состояние бычков герефордской породы.
Для изучения ультрадисперсного порошка меди был поставлен научный эксперимент на бычках герефордской породы в ООО «Кашин Луг» Тверской области, Кашинского района.
Объектами исследований являлись бычки герефордской породы крупного рогатого скота. Для исследований были сформированы три группы бычков методом пар-аналогов с учетом возраста (5 месяцев), кондиции, живой массы и т.д. по 5 голов в каждой группе.
Основной рацион бычков состоял из пастбищной травы (20 кг в сутки) и зерносмеси (2 кг в сутки). Соль-лизунец находился в постоянном доступе (около 30 г на одну голову в сутки). Зерносмесь состояла из пшеницы и овса, в соотношении 1:1. Основной рацион получала и контрольная группа. Иервой опытной группе в течение 30 дней дополнительно к основному рациону согласно рекомендации производителя давали 0,02 мг/кг живой массы животного нанопорошок меди (по 0,01 мг/кг утром и вечером), а второй опытной группе давали добавку меди в виде CuSO4 (по 8 мг меди на 1 кг сухого вещества рациона). Добавки перемешали с кормосмесью (пшеница + овёс).
Общее поголовье научного опыта составляло 15 голов, по 5 в каждой группе (таблица 1).
Таблица 1
Схема опыта
Группа Поголовье Продолжительность Рацион кормления
животных опыта, дней
Контрольная 5 60 ОР
группа
Опытная 5 60 ОР + нанопорошок меди
группа 1
Опытная 5 60 ОР + медь в виде CuSO4
группа 2
Важными показателями гомеостаза организма у жвачных являются процессы, протекающие в рубце. Для того, чтобы определить влияние используемых добавок на микрофлору рубца мы брали рубцовую жидкость, в начале опыта и через 30 дней после начала опыта. В таких исследованиях очень большое значение имеют такие показатели, как уровень аммиака, pH, общее количество инфузорий, а также целлюлозолитическая и протеолитическая активность ферментативная активность микроорганизмов.
Забор рубцового содержимого производился с помощью ротопищеводного зонда и шприца Жанэ. Это выполнялось утром через 3-4 часа после кормления. Начальные порции содержимого рубца, которые содержали слюну, выливали, потому что они могут искажать дальнейшие результаты исследования. Полученное же рубцовое содержимое отфильтровывали от кормовых масс через марлю в 4 слоя. Чтобы подсчитать количество инфузорий пробу рубцовой жидкости консервировали с помощью 10%-ного раствора формалина. В последующем для подсчёта использовали счётную камеру с сеткой Горяева, по такой же технике, что и при подсчёте количества лейкоцитов.
Стационарный pH-метр (pH 209, Hanna) использовали при определении уровня pH рубцовой жидкости. Используя микродиффузионный метод Конвея, устанавливали уровень аммиака.
Иротеолитическую активность микрофлоры рубца определяли методом гидролиза гемоглобина в разных зонах рН и исследуемым ферментным препаратом. Что касается целлюлозолитической активности рубца, то её определяли методом инкубирования содержимого рубца с полосками целлофана по Э.С. Мосоловой и В. А. Каплану.
Реакция содержимого рубца в норме должна находиться в пределах рН 6,5-7,4. Это оптимальная среда для размножения микроорганизмов. Данный показатель характерен только для здоровых животных, при оптимальном кормлении. Но когда происходит усиленное сбраживание корма, реакция рН становится кислой - образование органических кислот брожения превосходит над их нейтрализацией и всасыванием. Температура рубца в норме должна составлять 39-40°С [3].
Наши исследования показали, что уровень рН был во всех исследуемых группах в пределах физиологической нормы - слабокислая реакция содержимого рубца у бычков опытных групп и слабощелочная - в контроле.
Многочисленные инфузории создают некоторую микроциркуляцию среды, размельчая и разрыхляя поступаемый корм, тем самым, они производят механическую обработку корма. В связи с этим, поверхность содержимого рубца становится более доступной для ферментов микроорганизмов, потому что она увеличивается. Инфузории накапливают в своём теле полисахариды в процессе переваривания крахмала, белков, сахара и некоторой доли крахмала. Очень значимую биологическую ценность имеет белок тела инфузорий [4].
Ироведённый эксперимент показал, что количество инфузорий в первой опытной группе, получавшей добавку нанопорошка меди, превышало количество инфузорий контрольной группы на 21,6%, а во второй опытной группе на 10,1%.
Микрофлора, которая в дальнейшем проникает в сычуг, погибает вследствие воздействия на неё соляной кислоты. В последствии бактерии, благодаря действию на них амилолитических ферментов, перевариваются до глюкозы. Белок (около 40-80%), который приходит в организм животного с пищей, подвергается различным превращениям, в том числе и гидролизу, затем, расщепляясь, до аминокислот, пептидов и аммиака. А из пришедшего в организм крупного рогатого скота небелкового азота образуются аминокислоты и аммиак. Также в рубце жвачных протекает как синтез белка простейших так и небелкового азота. За одни стуки в рубце может синтезироваться 100-450 г микробного белка. Инфузории и бактерии позже перевариваются до аминокислот при попадании в сычуг и кишечник, где совершается превращение каротина в витамин А, а также переваривание жиров. Общая потребность организма жвачных в белке удовлетворяется на 20-30% за счёт микробного белка. Аммиак проходит процесс всасывания в рубце и после уже в печени превращается в мочевину. В некоторых случаях происходит повышение концентрации аммиака в крови. Данное явление связано с тем, что при большом количестве образовавшегося аммиака в рубце он не может превратиться в мочевину в печени, за счёт такой высокой нагрузки на печень. Такой фактор приводит к токсикозу [5].
Наши исследования показали, что содержание аммиака в рубцовой жидкости первой опытной группы животных на 18%, а второй опытной группы на 15% больше, чем в контрольной.
Результаты исследований приведены в таблице 2, 3.
Таблица 2
Показатели ^ рубцовой жидкости__
Группа Аммиак, мг% рН рубцовой жидкости Инфузории тыс./мл
Контрольная 19,3 ± 0,34 7,2 ± 0,03 486 ± 4,3
1 опытная группа 22,7 ± 0,23 6,8 ± 0,02 591 ± 3,4
2 опытная группа 22,1 ± 0,12 6,6 ± 0,05 535 ± 3,5
В рубце находятся простейшие и грибковые. Тип используемого корма может быть разный, вследствие чего количество одного вида бактерий будет превалировать над другим
видом. Наиболее нужными микроорганизмами являются целлюлозолитические, так как они расщепляют и переваривают клетчатку. Так же имеется многочисленная группа амилолитических бактерий. Сбраживанием простых углеводов занимаются молочнокислые микроорганизмы.
Перевариваемая бактериями рубца клетчатка очень значима, как источник энергии. Также она обеспечивает моторику преджелудков. Однако, её перевариваемость может быть значительно снижена, если корм содержит малое количество клетчатки. Это, получается, из-за резкого перехода содержимого из преджелудков в сычуг и далее - в кишечник. Ещё одной из причин уменьшения переваривания клетчатки является наличие в используемом рационе легкопереваримых углеводов, например, таких как сахароза. В таком случае расщепление клетчатки снижается, потому что целлюлозолитические микроорганизмы начинают сначала использовать более простые формы углеводов [6].
Наш опыт показал, что целлюлозолитическая активность ферментов рубцовой жидкости животных первой опытной группы на 2,9% больше по сравнению с контролем, а во второй опытной группе данный показатель превышает контроль на 1,5%.
Протеолитическая активность первой опытной группы увеличилась на 3,4%, а второй опытной группы на 1,7% относительно контрольной группы.
Таблица 3
Ферментативная активность, %_
Группа Ферментативная активность, %
Целлюлозолитическая Протеолитическая
Контрольная 18,4 ± 0,5 40,3 ± 0,2
1 опытная группа 21,3 ± 0,3 43,7 ± 0,4
2 опытная группа 19,9 ± 0,6* 42 ± 0,3**
Примечание: * -0,05 < Р < 0,01; ** - 0,01 < Р < 0,001; ***- Р < 0,001
Полученные данные свидетельствуют об усилении процессов рубцового метаболизма опытных бычков: повышается активность микрофлоры в преджелудках, усиливается ферментативная активность пищеварительных соков, что способствует лучшему всасыванию питательных веществ и улучшается физиологическое состояние животных, получавших добавку меди в виде нанопорошка и её соли. Данные согласуются с результатами многих исследований, которые подтверждают, что медь активизирует процессы рубцового метаболизма.
Ссылки на источники:
1. Вапняр, В.В. Структура иерархической двухуровневой модели гомеостаза человека в определении роли неравновесной термодинамики и синергетики при инфекционном процессе / В.В. Вапняр // Успехи современного естествознания. - 2007. - №7. - С. 43-45.
2. Кулаев, Б.С. Эволюция гомеостазиса в биологическом пространстве - времени / Б.С. Кулаев. - М.: Научный мир, 2006. - 229 с.
3. Шарифянов, Б.Г. Влияние состава рациона на рубцовое пищеварение жвачных животных / Б.Г. Шарифянов, Н.Ш. Мамлеев, З.В. Логинова, Р.Т. Еникеев // Зоотехния. -2008. - №4. - С. 15-16.
4. Пивняк, И.Г. Микробиология пищеварения жвачных / И.Г. Пивняк, Б.В. Тараканов. -М.: Колос, 1982. - 248 с.
5. Курилов, Н.В. Физиология и биохимия пищеварения жвачных / Н.В. Курилов, А.П. Кроткова. - М., 1971. - 432 с.
6. Лысов, В.Ф. Основы физиологии и этологии животных / В.Ф. Лысов, В.И. Максимов. - М.: КолосС, 2004. - 248 с.
Lyudmila Alekseeva
Doctor Of Biological Sciences, Professor
Federal State Budgetary Educational Institution of Education «Tver State Agricultural Academy»
Anton Lukyanov
Assistant
Federal State Budgetary Educational Institution of Education «Tver State Agricultural Academy»
Processes Of Cicatricial Metabolism In The Organism Of Bull-Calves At Introduction In A
Diet Of Nanopowder Of Copper And Its Salts
Abstract. Presented data describing the process of cicatricial digestion in steers Hereford, when administered in the diet of the nanopowder of copper and its salts. Copper stimulates the activity of rumen microorganisms, normalizes the pH of the rumen fluid, stimulates the growth and development of protozoa and microorganisms that secrete enzymes that break down fiber, simple carbohydrates and nitrogen-containing feed. In our experiments it was found that the copper part of the nanopowders to a greater extent compared to salt stimulates the metabolic processes in the rumen.
Keywords: trace elements, homeostasis, nanopowder, scar fluid, ammonia, volatile fatty acids, microorganisms.
