Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние высокодисперсных порошков металлов в составе экструдатов на эффективность использования питательных веществ, обмен химических элементов и продуктивность животных

ВАК РФ 06.02.08, Кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов

Автореферат диссертации по теме "Влияние высокодисперсных порошков металлов в составе экструдатов на эффективность использования питательных веществ, обмен химических элементов и продуктивность животных"

На правах рукописи

Курилкина Марина Яковлевна

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЭКСТРУДАТОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБМЕН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЖИВОТНЫХ

06.02.08 - кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных

и технология кормов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

10 2013

005534810

Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства Россельхозакадемии.

Научный руководитель -

доктор биологических наук, профессор Мирошников Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация —

- Левахин Георгий Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет», главный научный сотрудник научно-исследовательской части

- Сложенкина Марина Ивановна доктор биологических наук, профессор, ГНУ Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции Россельхозакадемии, заведующая сектора пищевой биотехнологии

ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится 24 октября 2013 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 006.040.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства Россельхозакадемии по адресу: 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29; тел./факс (3532) 77-46-41, vniirns.or@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреяедения Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства Россельхозакадемии.

Автореферат разослан « 20 » сентября 2013 г. и размещен на сайте http: // vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

Ажмулдинов Елемес Ажмулдинович

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Экструдирование является одним из наиболее эффективных и широко применяемых способов обработки кормов в животноводстве, что во многом обусловлено уникальными свойствами, приобретаемыми кормами после экструзии (Холодилина Т.Н. и др., 2007). Вместе с тем в литературе описывается и негативное влияние экструдирования на качество кормов, выражающееся в падении степени усвояемости минеральных веществ из корма (Соколова О.Я. и др., 2006).

К числу методов, повышающих биологическую ценность экструдатов, относится способ включения в состав исходного продукта минералсодержащих добавок, например, клинкерной пыли (Неретин, H.A., 2000; Тиманова A.C. и др., 2006). Это позволяет повысить продуктивность животных и конверсию корма, но сопровождается избыточным накоплением в тканях тела токсичных элементов.

Исходя из предположения, что высокое продуктивное действие клинкерной пыли достигается за счет высокой дисперсности компонентов, входящих в ее состав, вполне актуальными являются исследования по оценке перспективности использования в экструдатах микро и наночастиц металлов.

В литературе имеются сведения об эффективном использовании высокодисперсных порошков металлов железа, марганца, цинка, меди в кормлении цыплят-бройлеров.

Применение экструдированных кормов с высокодисперсными порошками в рационах животных позволяет улучшить полноценность их питания, уровень продуктивности и качественные показатели получаемой продукции (Егоров И.А. и др., 1990; Ле Вьет Фьюнг, 2006; Нестеров Д.В. и др., 2008).

Высокодисперсные порошки металлов при введении в организм обладают рядом преимуществ, они малотоксичные, отличаются высокой биодоступностью (Богословская, ОЛ. и др., 2009).

На основании вышеизложенного, перспективными представляются исследования по изучению влияния высокодисперсных порошков металлов на эффективность использования экструдатсодержащих рационов в кормлении сельскохозяйственных животных и птиц.

Цель и задачи исследований. Целью данных исследований, которые выполнены по тематическому плану НИР ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства РАСХН, по Программе фундаментальных и приори-

тегаых прикладных исследований по научному обеспечению развитая агропромышленного комплекса Российской Федерации (задание № 06.03.01) являлась оценка эффективности использования экструдатов с высокодисперсными порошками эссенци-альных металлов и кальцийсодержащего препарата в составе комбикормов на обмен веществ и продуктивность сельскохозяйственных животных.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- дать сравнительную оценку физико-химических свойств экструдирован-ных продуктов с высокодисперсными порошками металлов, кальцийсодержащим препаратом и высокодисперсной клинкерной пылью;

- изучить переваримость и биологическую доступность химических элементов «in vitro», «in situ» экструдированной кормосмеси с высокодисперсными порошками;

- изучить продуктивное действие, обмен веществ, конверсию корма и особенности минерального обмена в организме цыплят-бройлеров, получавших оцениваемые корма;

- изучить особенности рубцового пищеварения крупного рогатого скота при использовании оцениваемых кормов;

- изучить переваримость питательных веществ, обмен энергии и азота в организме бычков при введении в рацион высокодисперсных порошков;

- изучить влияние оцениваемых кормов на интенсивность роста бычков;

- дать оценку экономической эффективности использования предложенных кормовых средств в кормлении сельскохозяйственных животных.

Научная новизна. В процессе исследований получены новые данные по влиянию высокодисперсных порошков эссенциальных металлов на физико-химические свойства экструдированных кормов. Впервые в экспериментах «in vitro», «in situ» показано действие экструдированных кормов с содержанием высокодисперсных частиц металлов и кальцийсодержащего препарата на биодоступность химических элементов и элементный статус птицы. Предложен и реализован метод повышения биодоступности химических элементов из кормо-смесей подвергнутых экструзии. Разработаны способы получения новых кормовых добавок, обогащенных микроэлементами. Дана сравнительная, физиологическая, продуктивная и экономическая оценка используемых экструдированных кормосмесей с высокодисперсными порошками металлов и кальцийсодержащим препаратом, при выращивании и откорме молодняка крупного рогатого скота. Новизна исследований защищена патентами РФ № 2449553, № 2477613, приоритетной справкой на изобретение по заявке № 2012141638/20 (067040) от 28.09.12.

Практическая значимость работы. Внедрение разработанных и апробированных кормовых средств с использованием высокодисперсных порошков металлов позволит повысить биодоступность макро- и микроэлементов, обеспечит повышение продуктивности цыплят-бройлеров и молодняка крупного рогатого скота, что сопровождается снижением себестоимости 1 ц прироста на 1,7-5,6%. При этом рентабельность производства увеличивается на 0,7-2,3%.

Положения, выносимые на защиту:

- включение в экструдированные кормосмеси высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата обеспечивает повышение биодоступности химических элементов;

- использование в кормлении животных предложенных кормовых средств способствует повышению продуктивности животных и экономически выгодно.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены и получили положительную оценку на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях (Оренбург, 2008,2009,2010; Волгоград, 2009), на расширенном заседании научных сотрудников отдела кормления мясного скотоводства и технологии кормов ВНИИМС (2013). Исследования выполнены при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 14.В37.21.0122. Лабораторные исследования, в том числе, выполнены при финансовой поддержке: РФФИ№ 12-04-31424 «Механизмы адгезии микрофлоры к модифицированным металлоорганическим комплексам с включением наночастиц»; ГК от 23.07.2012 № 8160 «Исследования механизмов биологической активности наночастиц металлов и их комплексов с растительными субстратами».

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Жуково» Бугурусланского района Оренбургской области.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, из них 4 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ для публикации основных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, 2 патента РФ и приоритетная справка на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 135 страницах компьютерного набора, содержит 5

рисунков, 34 таблицы, 5 приложений. Список литературы включает 218 источников, в том числе - 67 на иностранных языках.

Результаты собственных исследований Материалы и методы исследований

Исследования выполнены в период 2008-2013 гг. Схема исследований включала три этапа. В ходе первого этапа были проведены лабораторные исследования по оценке физико-химических и биологических свойств опытных кормовых средств (сорбционная способность, удельная поверхность, переваримость сухого вещества «in vitro» и «in situ», биологическая доступность химических элементов), разработана методика производства и установлен оптимальный состав экструдированной кормосмеси (рис.1).

Переваримость сухого вещества определяли методом «in vitro» при помощи «искусственного рубца KPL 01». Оценка удельной поверхности сырья проводилась согласно методике определения пористости по ацетону, в соответствии с ГОСТом 6217-52. Оценка биодоступности металлов «in vitro» производилась по оригинальной методике на модели искусственного рубца. Содержание исследуемых элементов в биосубстратах определяли по ГОСТу 30178-96.

Эксггрудаты для проведения лабораторных исследований производили на од-ношнековом пресс-экструдере ПШЗО/1, производительностью 45 кг/ч и мощностью 7,7 кВт. В ходе экструдирования создавали давление 10 МПа и температуру не выше 120 °С (Холодшшна Т.Н., 2006; Дроздова Е.А., 2007).

В исследованиях использованы высокодисперсные порошки карбоната кальция (частицы менее 10 мкм), Fe, Zn, Cu, произведенные Alfa Aesar GmbH & Co KG размер частиц 9-10 мкм, чистота 99,7%. (EEC № 231-096-4).

Второй этап включал в себя пилотные эксперименты на модели цыплят-бройлеров с целью оценки действия разработанного кормового средства на продуктивность, обмен веществ и физиологические характеристики организма птицы. Для этого было отобрано 120 голов девятидневных цыплят-бройлеров финального кросса "Смена-7", которых методом аналогов разделили на 4 группы (п=30).

Рисунок 1. Общая схема исследований

В течение подготовительного периода вся птица находилась в одинаковых условиях, с 20-дневного возраста цыплят-бройлеров перевели на режим учетного периода, предполагавшего замену части рациона на опытные экструдированные кормосмеси, включавшие отруби пшеничные, кальцийсодержащий препарат и высокодисперсные порошки металлов в дозировке: I опытной группе - 79,9; 20 и 0,1%, во II -80; 20 и 0%, в III - 99,9; 0 и 0,1% соответственно. Высокодисперс-

ные порошки включались в дозировке 0,1 г Zn, 2 г Fe, 0,1 г Си, на 1 кг экстру-дата. В ходе эксперимента дозировка введения опытного комплекса в состав рациона изменялась от 1 до 10% в зависимости от рекомендаций ВНИТИПа (2004). В ходе экспериментов проводился ежесуточный учет потребления птицей корма по каждой группе. Оценка особенностей роста и развитая подопытной птицы, осуществлялась путем ежесуточного индивидуального взвешивания.

Переваримость питательных веществ изучалась в ходе трех балансовых опытов по общепринятым методикам ВНИТИПа (2004). Обмен энергии изучался методом сравнительных убоев по Н.Г. Григорьеву и др. (1989).

На третьем этапе с целью определения эффективности использования опытных кормовых средств в кормлении жвачных животных были выполнены физиологические и научно-хозяйственный опыты на модели молодняка крупного рогатого скота.

Физиологические исследования были проведены на 9 бычках казахской белоголовой породы в возрасте 13 месяцев, разделенных на контрольную и две опытные группы (п=3). В течение подготовительного периода бычки были переведены на опытные рационы. Контрольная группа получала основной рацион, I опытная основной рацион + 30% экструдированных отрубей, II опытная группа основной рацион + 30% экструдата с кальцийсодержащим препаратом и высокодисперсными порошками металлов.

Трем животным по методу A.A. Алиева (1997) были установлены фистулы рубца. Исследования переваримости «in situ» и оценка особенностей рубцо-вого пищеварения осуществляли на модели молодняка крупного рогатого скота с фистулой рубца.

Переваримость питательных веществ рационов оценивалась в ходе балансовых опытов по общепринятой методике.

Исследования химического состава кормов, помета, кала и биосубстратов животных производились в Испытательном центре ГНУ Всероссийский НИИ мясного скотоводства (№ РОСС RU 0001.21 ПФ 59 до 19.05.2016 г) при помощи стандартных методик.

В биосубстратах животных определяли содержание 25 химических элементов методами атомно-эмиссионной спектрометрии (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (МС-ИСП) в лаборатории AHO «ЦБМ», г. Москва (ГСЭН.Ки.ЦОА.311, РОСС. RU 0001.513118 от 29 мая 2003).

С целью изучения продуктивных качеств молодняка крупного рогатого скота, был проведен научно-хозяйственный опыт, для чего по принципу пар-аналогов были сформированы три группы животных (п=15), с живой массой 320-330 кг. По итогам эксперимента была дана оценка экономической эффективности выращивания подопытных бычков.

Полученные результаты были статистически обработаны с применением общепринятых методик при помощи программ «Excel», «Statistica 6,0». Цифровые данные, полученные в ходе проведенных исследований, обрабатывались методом вариационной статистики (Гатаулиным A.M., 1992).

Результаты лабораторных исследований

В экспериментах были оценены свойства свыше 100 опытных кормовых средств различных сочетаний компонентов и технологий изготовления. Как следует из полученных данных, экструзионная обработка способствует повышению степени сорбции образцами ионов микроэлементов из раствора. Причем для э кструдиро ванных отрубей степень сорбции меди повышалась с 63,0 до 68,3%, а при экструдировании отрубей с минеральной добавкой (клинкерная пыль) увеличилась до 71,0%. Полученные данные согласуются с результатами исследований О.Я. Соколовой (2006).

При оценке удельной поверхности образцов выявлено, что экструзионная обработка отрубей сопровождалась повышением показателя пористости с 42,6 до 51,4% (Р<0,05). Установлено, что добавление высокодисперсных порошков металлов и клинкерной пыли (КП) не оказывает влияния на оцениваемый показатель.

Переваримость отрубей «in vitro» после экструзионной обработки повысилась с 64,2 до 71,0% (Р<0,05). Дополнительное введение КП в экструдат, сопровождалось увеличением данного показателя до 77,8%, т.е. на 13,6% (Р<0,05). Аналогичные результаты были получены при использовании зерна.

При замене КП смесью отдельных высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата в той же дозировке, что и в КП, степень переваримости «in vitro» возросла на 14% (Р<0,01).

Экструдирование позволяет повысить биодоступность «in vitro» эссенциальных металлов из кормов (отруби пшеничные) меди на 193%, железа на 213%, цинка на 63%. Включение в экструдат высокодисперсных порошков металлов, клинкерной

пыли и кальцийсодержащего препарата сопровождается дополнительным повышением бяодоступности металлов на 6,4-21,6%.

Биодоступность оцениваемых металлов из экструдированных продуктов была оценена на модели «in situ» (табл. 1).

Таблица 1 — Биодоступность микроэлементов «in situ»,%

Химический элемент Экспозиция в рубце, ч Биодоступностъ «in situ»

экструдат отрубей экструдат смеси отрубей и СаСОз экструдат смеси отрубей, СаСОз, микрочастиц металлов экструдат смеси отрубей и микрочастиц металлов

медь 3 70,2±1,87 70,9±2,45 83Д±4,35* 69,8±2,47

6 73,8±2,42 75,8±1,68 83,7±2,78* 74,6± 1,5 8

9 85,6±4,08 87,8±0,87 87,5±4,21 85,4±0,79

железо 3 80,6±2,67 82,4±4,65 84,8±1,68 80,17±2,63

6 83,8±1,76 85,7±1,29* 86,9±3,43* 84,0±4,88

9 87,2±2,16 88,8±4,63 89,1 ±1,52* 8б,8±1,45

цинк 3 б7,8±2,58 б8,4±0,96 76,3±2,62 70,9±0,8б

б 74,7±0,89 76,5±3,84 81,1±4,41* 73,4±3,18

9 77,5±3,22 79,8±2,32 81,б±7,11 78,1±1,54

Примечание: * Р<0,05;

В ходе лабораторных исследований была разработана технология изготовления и оптимальный состав опытных кормосмесей, апробированных затем в опытах на животных.

Результаты пилотных исследований на цыплятах-бройлерах

Кормление и переваримость питательных веществ. Комбикорма формировались на основе пшенично-ячменной смеси, составлявшей в стартовом рационе 49,3-54,2%, в ростовом 52,0-63,2% по массе. Содержание обменной энергии и сырого протеина в ростовом комбикорме составляло 13,4-14,3 МДж/кг и 212-230 г/кг.

В рамках исследований было проведено 3 балансовых опыта. Как показывают результаты исследований, наиболее полно переваривались питательные вещества корма в I и II опытных группах. Так, в I опытной наблюдалось повышении степени переваримости органического вещества по отношению к кон-

трольной группе на 3,18%, во II опытной - на 1,58%, и в III опытной - на 0,71% соответственно. Также в I опытной группе отмечались наибольшие коэффициенты переваримости сырого жира и сырого протеина на 5,84 (Р<0,05) и 4,86% (Р<0,05) относительно особей контрольной группы. Во II и III опытных группах данные показатели превышали контроль на 4,7; 4,28% (Р<0,05) и на 2,61; 1,97% соответственно.

Переваримость углеводов наибольшей была в I опытной группе, в среднем, на 6,33% больше контрольной группы. Аналогичная разница со II и III опытными группами были статистически недостоверной.

Рост и развитие подопытных бройлеров. Оценка динамики роста подопытной птицы продемонстрировала высокую эффективность опытной кормовой добавки (рис. 2).

20 15 -¿0

-5 -10 -15

--.L.-»---

неделя эксперимента

0 1 2 3 4 5 6 7 -контрольная - — -1 опытная — П опытная---Ш опытная

Рисунок 2 - Разница по приросту живой массы между контрольной и опытными

группами

По валовому приросту за опыт птица I опытной группы превосходила аналогов из контрольной группы на 9-10% (Р<0,05). Прирост живой массы цыплят II и Ш опытных групп в течение всего учетного периода недостоверно отличался от контрольной группы.

Конверсия протеина и энергии корма подопытными бройлерами. Повышение степени использования протеина в I опытной группе относительно контроля составило 3,6%, а относительно III группы - 2,1%.

Аналогичная разница по эффективности конверсии обменной энергии составила 3,76 и 2,2% соответственно.

Особенности обмена энергии в организме цыплят-бройлеров. Использование метода сравнительных убоев позволило установить факт повышения уровня чистой энергии в приросте живой массы опытных групп, что сопровождалось увеличением коэффициента полезного использования обменной энергии с 0,49 до 0,56 (табл.2).

Таблица 2 - Особенности межуточного обмена в организме цыплят-бройлеров _ за период опыта_

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная Ш опытная

Обменная энергия сверхподцержания, МДж/гол 19,1 23,1 20,5 20,0

Чистая энергия продукции, МДж/ гол 9,5 12,0 11,4 9,7

Коэффициент полезного использования обменной энергии 0,49 0,51 0,56 0,47

Уровень питания 2,14 2,54 2,29 2,25

Коэффициент соответствия 0,042 0,043 0,045 0,047

Энергопротеиновое отношение 0,21 0,26 0,22 0,22

Величина уровня питания оказалась наибольшей в I опытной группе.

Обмен химических элементов. Результаты исследований по оценке элементного статуса подопытной птицы подтвердили правильность рабочей гипотезы. Моделирование состава клинкерной пыли по кальцию, железу, цинку и меди позволило получить сходные с A.C. Кузнецовой (2008) результаты по повышению биодоступности и отложению химических элементов в тканях тела.

Так, в конце учетного периода в I, П и 1П опытных группах содержание макро и микроэлементов достоверно превышало контрольную группу по кальцию на 36,7, 33,3 и 5%, калию - на 13,3, 9,2 и 1,4%, магнию - 33,4, 12,8 и 5,3%, натрию - на 20, 3,2 и 1,8%, фосфору - на 16,5,13,3 и 1,2%, кобальту- на 41,6,16,7 и 3,4%, хрому - на 30, 12,8 и 3,5%, меди - на 43, 16,7 и 27%, железу - на 23,6, 4,5 и 13,6%, йоду - на 53, 33,3 и 8,7%, марганцу - на 22,5, 32,5 и 12,5%, селену - на 19,1, 6,5 и 3,2%, цинку - на 25,7,9,2 и 17,8% (рис. 3).

^ 1опытная ■ II опытная ё§ III опытная

Рисунок 3 - Разница по содержанию химических элементов в тканях тела опытной птицы относительно контроля, %

Столь значительные отличия в биодоступности химических элементов из опытных рационов определились по данным К.С. Кондаковой и др. (2013) повышением адгезии микрофлоры кишечника птицы к частицам корма.

Результаты лабораторных исследований на молодняке крупного

рогатого скота

В исследованиях использован молодняк с живой массой 300-350 кг. В состав контрольного рациона входил силос кукурузный (12 кг), сено суданской травы (3 кг), комбикорм (3 кг). В ходе исследований была дана оценка экстру-дированной кормовой добавки, включавшей 79,9% отрубей, 20% высокодисперсного карбоната кальция, и 0,1% премикса с высокодисперсными порошками металлов (0,1 г Zn, 2 г Fe, 0,1 г Си на 1 кг экструдата).

Характеристика рубцового пищеварения. Изменения в составе рациона оказали влияние на особенности обмена азота в рубце.

Увеличение общего азота в рубцовой жидкости подопытных животных происходило за счет белкового азота. По отношению к общему азоту белковый составил в 1 и II опытных группах 62,2 и 63,8% соответственно (табл. 3).

Таблица 3 - Уровень азотистых метаболитов в рубце подопытных бычков через __ 3 часа после кормления__

Группа Азот, ммоль/л

общий остаточный белковый

контрольная 214,0±3,3 83,4±1,02 130,6±2,13

I опытная 218,2±2,51 82,5±1,11 135,7±1,81

II опытная 221,4±2,01 80,1±0,96* 141,3±1,46**

Примечание: * Р<0,05; ** Р<0,01

Относительно более высокая интенсивность микробиологических процессов в опытных группах подтверждается и результатами оценки концентрации метаболитов в рубцовой жидкости (табл. 4).

Таблица 4 - Концентрация основных метаболитов бактериальной ферментации через 3 часа после кормления ммоль/л.

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная

РН 7,33±0,07 6,62±0,1 6,68±0,06

ЛЖК, ммоль/100мл 7,82±0,06 8,23±1,52 8,54±0,08

Уксусная 4,69±0,03 5,30±0,04 5,44±0,05

Пропионовая 1,37±0,01 1,60±0,74 1,97±0,02

Масляная 1,76±0,15 1,23±0,03 1,93±0,11

Аммиак, ммоль/л 21,1±0,27 23,2±0,56 24,4±0,21

Снижение показателя рН сопровождалось повышением концентрации ЛЖК в жидкости рубца бычков опытных групп, которое составляло 8,23 ммоль/л в I опытной группе и 8,54 ммоль/л во П опьггаой, что на 5,2 и 9,2% (Р<0,05) выше, чем в контрольной группе. Данное увеличение концентрации ЛЖК в рубце скота в группах, получавших экструдированный рацион, происходило с повышением содержания уксусной кислоты на 13% в I опытной группе и на 16% во П опытной, а пропионовой кислоты на 17 и 44% соответственно.

При введение в рацион экструдированной добавки наблюдалось повышение концентрации аммиака в рубце опытных групп. Так, разница по концентрации аммиака в I опытной группе составила 10% (Р<0,05) и во II опытной 15,6% (Р<0,05) относительно контрольной группы.

Переваримость питательных веществ рационов. Бычки П опытной группы, по сравнению со сверстниками из контрольной и I опытной групп лучше переваривали сухое вещество соответственно на 0,74-2,64%, органическое - на 0,662,45%, сырой протеин-на 1,38-2,74%, сырой жир- на 1,78-2,38%, сырую клетчатку-на 0,08-1,0%, безазотисше экстрактивные вещества - на 0,78-2,95%.

Таким образом, нами установлено, что замена 30% концентратов на экс-трудат с высокодисперсными порошками металлов и кальцийсодержащим препаратом оказывает заметное влияние на степень переваривания основных питательных веществ рационов (табл. 5).

Таблица 5 - Коэффициенты переваримости питательных веществ

рациона подопытными животными, г

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная

Сухое вещество Органическое вещество Сырой протеин Сырой жир Сырая клетчатка БЭВ 65,18±0,32 67,75±0,58 63,50±0,8 69,06±0,44 54,17±0,65 73,15±1,1 67,08±0,94 69,54±0,63 64,86±1,7 69,66±0,3б 55,09±0,5 75,32±0,76 67,82±0,53* 70,20±0,7* 66,24±0,45* 71,44±1,0 55,17±0,8 76,10±0,62*

Примечание: * Р<0,05

Обмен энергии в организме подопытных животных. Использование в кормлении подопытных бычков разработанных кормовых добавок сопровождалось увеличением доступности энергии для обмена (табл. 6).

Таблица 6 - Потребление и характер использования энергии рационов _подопытными животными, МДж_

Показатель Группа

контрольная | I опытная II опытная

Энергия:

валовая 167,8±0,8 169,0±1,48 169,5±0,34

переваримая 108,6±1,44 112,3±0,56 113,9±0,56

обменная 89,2±0,2б 92,2±0,27* 93,3±1,12*

Обменность валовой энергии, % 53,16±0,74 54,56±0,8 55,04±0,96

Обменная энергия:

на поддержание жизни 39,78±0,32 40,55±0,36 41,15±0,74

сверхподдержания 49,42±0,6 51,65±0,54 52,15±0,6*

прироста 16,95±1,2 18,08±0,43* 18,44±0,88*

Коэффициент продуктивного

использования энергии, %:

валовой (КПИВЭ) 10,10 10,70 10,88

обменной (КПИОЭ) 34,30 35,00 35,36

Примечание: * Р<0,05;

По количеству обменной энергии, расходуемой на свержподдержание и продукцию, превосходство бычков опытных групп сохраняется, по сравнению с контрольными сверстниками она была выше соответственно на 2,23 и 2,73%; 1,13 и 1,49% соответственно.

Включение в рацион опытных кормовых средств сопровождалось повышением эффективности использования энергии кормов. В частности, коэффициент продуктивного использования валовой энергии (КПИВЭ) в опытных группах был выше на 0,6-0,78%, обменной (КПИОЭ) - на 0,7-1,06%, чем в контрольной.

Обмен азота. Подопытные бычки независимо от рациона примерно одинаковое количество азота 66,7-67,4 г выделяли с калом. Вместе с тем молодняк опытных групп больше переваривал азота на 5,4 и 11,5% соответственно (табл.7).

Таблица 7 - Среднесуточный баланс азота в организме подопытных _животных, г/гол_

Показатель Группа

контрольная I опытная П опытная

Принято 184,7±0,97 190,6±1,42* 197,5±1,35**

Переварено 117,3±0,64 123,6±0,54* 130,8±0,72**

Усвоено: на 1 голову 28,4±0,76 30,7±0,68* 32,4±0,43**

на 100 кг живой массы 7,7 8,1 8,4

Коэффициент использования, %:

от принятого 15,38 16,08 16,42

от переваренного 24,23 24,79 24,80

Примечание: * Р<0,05; ** Р<0,01

Наибольшее количество азота усваивали животные опытных трупп. Контрольные сверстники уступали им по данному показателю на 7,3-12,4%. Более высоким усвоением азота среди опытных групп характеризовался молодняк П опытной группы его превосходство над I составило 5,8%.

Введение в рацион экструдата позволило повысить использование азотистой часта рационов от принятого на 0,7-1,04%, от переваренного - 0,56-0,57%.

Обмен кальция и фосфора. Установлен положительный баланс кальция и фосфора у бычков всех групп. Причем, бычки, получавшие в составе рациона экструдат, лучше усваивали кальций и фосфор. Молодняк опытных групп превосходил сверстников по использованию кальция и фосфора из корма на 1,565,2% и 0,6-0,78% соответственно.

Гематологические показатели. Морфологические и биохимические показатели крови подопытных животных всех групп находились в пределах физиологической нормы при недостоверной разнице. Однако имелись некоторые гематологические различия в показателях между молодняком сравниваемых групп. Так, на конец учетного периода, отмечалось повышение количества эритроцитов и гемоглобина в крови молодняка П опытной группы, на 4,0 и

0,9%, 8,1 и 3,9% в сравнении с контрольной и I опытной группами. Аналогичные результаты по содержанию альбумина составили 5,6 и 1,1% соответственно. Количество общего белка в крови II опытной группы было выше на 4,8% по сравнению с контролем.

Результаты научно-хозяйственного опыта на крупном рогатом скоте

Содержание и кормление подопытных животных. В среднем за период эксперимента рацион молодняка состоял из 3,3 кг сена суданки, 13,7 кг силоса кукурузного, 3,6 кг комбикорма. В состав комбикорма входил ячмень дробленый (40%), отруби пшеничные (30%), пшеница (10%), жмых подсолнечный (20%), а в I и П опытных группах отруби заменяли экструдатом. Экструдат I опытной группы состоял из пшеничных отрубей, П опытной содержал 79,8% пшеничных отрубей и 20% карбоната кальция и высокодисперсных порошков металлов (Си, Бе, Zn).

В рационе подопытных животных содержалось 93 кг сухого вещества, 8,18,2 корм.ед., 88,8 МДж обменной энергии, 710-750 г переваримого протеина.

В целом за период опыта поедаемость бычками контрольной группы сена суданского составляла 95,2%, силоса кукурузного — 87,5%, в I опытной группе - соответственно 96,8; 90,1%, во II - 97,7; 92,2%. Комбикорм животными поедался без остатка.

Неодинаковая поедаемость кормов животными испытуемых групп отразилась и на общем потреблении кормов и питательных веществ за период опыта.

Бычки контрольной группы уступали I и П опытным группам по потреблению обменной энергии соответственно на 1,2 и 2,4%, сухому веществу - на 1,5 и 2,7%, переваримому протеину - на 4,9 и 7,3%, но превосходили по потреблению жира на 25,4 и 27,3%.

Рост н развитие подопытных животных. Наиболее интенсивно росли животные П опытной группы. В результате к завершению опыта в 18 месяцев их превосходство по сравнению с контрольной и I опытной группами составило 2,7 и 1,5% соответственно.

По среднесуточному приросту живой массы бычки П опытной группы на протяжении всего опыта превосходили своих сверстников из других групп.

Так, за период 15-16 месяцев их превосходство над сверстниками из контрольной и I опытной групп составило 7,7 и 5,8% соответственно (Р<0,05). А в период 17-18 месяцев эта разница составляла 4,8 и 4,5% соответственно (Р<0,05).

В целом, за период опыта по среднесуточному приросту живой массы бычки I и II опытных групп превосходили сверстников из контрольной на 4,5 и 10,1% соответственно.

Экономическая эффективность. Изучая экономическую эффективность скармливания испытуемых добавок, было установлено, что более высокая выручка от реализации продукции получена от животных П опытной группы (табл. 8).

Таблица 8 - Экономическая эффективность использования экструдатов с высокодисперсными порошками металлов в кормлении бычков

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная

Абсолютный прирост, кг 129,2 135,0 142,3

Затраты на 1 ц прироста: корм.ед. 921,2 855,2 817,2

обменной энергии, МДж 9976,9 9300,7 8910,9

переваримого протеина, кг 81,2 78,7 76,4

Производственные затраты, руб./гол. 32107,4 32479,4 32865,2

в том числе за период опыта 9280,4 9680,4 10080,2

Себестоимость 1 ц прироста, руб. 7182,9 6894,9 6778,9

Реализационная стоимость, руб./гол. 40977 41949 42678

Прибыль, рубУгол. 8869,6 9469,6 9812,8.

Уровень рентабельности, % 27,6 29,2 29,9

Использование исследуемых кормов позволило снизить себестоимость 1 ц прироста на 4,0-5,6% по сравнению с контрольной группой. За счет использования в рационах бычков II опытной группы экструдата получена дополнительная прибыль 943,2 руб./гол.

19

Выводы

1. Экструдирование способствует повышению степени сорбции кормами ионов металлов меди из раствора: при использовании отрубей с 63,0 до 68,3%, смеси отрубей с высокодисперсной минеральной добавкой (клинкерная пыль с диаметром частиц менее 10 мкм) до 71,0%. Замена клинкерной пыли на высокодисперсные порошки металлов (Си, Fe, Zn) и кальцийсодержащего препарата не сопровождается достоверными изменениями в сорбирующей способности кормов. Экструзионная обработка сопровождается повышением удельной поверхности пшеничных отрубей на 8,8%; зерна пшеницы - на 12%. При этом введение в кормосмесь перед экструдированием высокодисперсных порошков (клинкерная пыль, мел, частицы металлов) не сопровождается повышением удельной поверхности образцов после обработки.

2. Экструдирование сопровождается повышением переваримости «in vitro» кормов: отрубей на 6,8%, смеси отрубей и лузги - на 9,4%. При этом введение в корм перед экструдированием высокодисперсных порошков (клинкерная пыль, мел) с размерами частиц менее 10 мкм позволяет увеличить переваримость сухого вещества на 13,6-14,0%.

3. Экструдирование позволяет повысить биодоступность «in vitro» эссен-циальных металлов из кормов (отруби пшеничные) меди на 19,3%, железа на 21,3%, цинка на 6,3%. Включение в корм перед экструдированием высокодисперсных порошков клинкерной пыли или кальцийсодержащего препарата, частиц металлов сопровождается дополнительным повышением биодоступности металлов «in vitro» на 6,4-21,6%, «in situ» на 2-4%. При этом биодоступность металлов из экструдата смеси включающей только высокодисперсные порошки металлов остается неизменной.

4. Включение перед экструдированием в корм смеси высокодисперсных порошков кальцийсодержащего препарата и металлов сопровождается значительным повышением биодоступности эссенциальных металлов уже после трех часов экспозиции в рубце на 12,5-13,0% по меди, 4,2-4,5% по железу, 8-8,5% по цинку в сравнении с контролем. В последующие шесть часов, при повышении биодоступности «in situ» элементов из экструдата отрубей на 6,6-15,4%, аналогичное увеличение данного показателя для экструдата смеси отрубей и высокодисперсных порошков составляет только 4,3-5,3%.

5. Введение в рацион цыплят-бройлеров опытной добавки сопровождается повышением коэффициентов переваримости питательных веществ, органического вещества на 3,18%, сырого жира и сырого протеина на 5,84; 4,86% относительно особей контрольной группы.

6. Использование в кормлении цыплят-бройлеров экструдированной смеси отрубей, высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата в дозировке до 10% позволяет повысил, интенсивность роста на 9-10%.

7. Введение в рацион птицы высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата способствовало повышению степени использования протеина корма на 3,6% и обменной энергии на 3,76% соответственно.

8. Моделирование состава клинкерной пыли по кальцию, железу, цинку и меди позволило получить высокие результаты по повышению биодоступности и отложению химических элементов в тканях тела подопытных цыплят-бройлеров из опытных рационов. По кальцию данное увеличение содержания в теле птицы составило 36,7%; меди - 43,0%; железу - 23,6%; цинку - 25,7%.

9. Включение в рацион экструдированной смеси пшеничных отрубей, высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата позволяет повысить концентрации ЛЖК в жидкости рубца бычков на 5,2-9,2%, в т.ч. уксусной на 13-16%, пропионовой - на 17-44%.

10. Введение в рацион молодняка крупного рогатого скота экструдированной смеси отрубей с высокодисперсным кальцийсодержащим препаратом и частиц металлов микроэлементов сопровождается повышением коэффициентов переваримости сухого вещества на 0,74-2,64%, органического - на 0,66-2,45%, сырого протеина-на 1,38-2,74%, сырого жира-на 1,78-2,38% , сырой клетчатки-на 0,081,0%, безазотистых экстрактивных веществ - на 0,78-2,95%. Животные опытных групп больше расходовали энергии на сверхподдержание и продукцию на 2,23 и 2,73%; 1,13 и 1,49%.

11. Скармливание рациона, содержащего экструдированный продукт, способствует увеличению интенсивности роста бычков на 4,5-10,1% относительно контрольной группы.

12. Введение в рацион подопытных бычков экструдированного продукта на основе пшеничных отрубей с высокодисперсными порошками кальцийсодержащего препарата и металлов способствует повышению уровня рентабельности производства на 2,3%.

Предложения производству

С целью повышения продуктивности молодняка крупного рогатого скота целесообразно вводить в рационы экструдированный продукт с высокодисперсными порошками металлов и кальцийсодержащим препаратом в дозировке 30% по питательности взамен концентрированной части рациона. Это позволяет повысить интенсивность роста молодняка на 4,5-10,1% и уровень рентабельности его выращивания на 2,3%.

Список научных трудов, опубликованных по материалам диссертации:

1. Курилкина МЛ., Холодилина Т.Н., Гречушкин А.И. Опыт использования мелкодисперсных порошков металлов при изготовлении экструдатов для цыплят-бройлеров // Материалы Международной научно-практической конференции «Разработка и широкая реализация современных технологий производства, переработки и создания пищевых продуктов». - Волгоград, 2009. - С. 137-140.

2. Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н. Изучение физических и биологических свойств кормов с разной степенью минерализации //Международная научно-практическая конференция «Пищевая промышленность: состояние, проблемы, перспективы». - Оренбург, 2009. - С. 343-346.

3. Курилкина MJL, Мирошников СЛ., Холодилина Т.Н., Кузнецова A.C. Влияние различных видов воздействия на физические и биологические свойства кормов с разной степенью минерализации // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010. -№ б. - С. 73-75.

4. Курилкина М.Я., Мирошников С.А., Холодилина Т.Н., Ваншин В.В. К пониманию действия высокодисперсных порошков металлов на биодоступность компонентов экструдатов // Вестник Оренбургского государственного университета. 2010. -№ 6. - С. 147-151.

5. Курилкина М.Я., Мирошников С.А., Холодилина Т.Н. Эффективность использования микропорошков металлов в составе экструдата при кормлении цыплят-бройлеров // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. -№ 4 (32). - С. 169-171.

6. Кондакова К.С., Япрынцева Е.В., Дроздова Е.А., Курилкина М.Я. Зависимость адгезивной активности микроорганизмов рубца и переваримость кормов от внесения минеральных добавок // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. - № 15. - С. 67-70.

7. Патент РФ № 2449553 «Способ получения корма для птицы» / Мирошников С.А., Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н., Лебедев C.B., Межуева JI.B., Быков A.B. заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение Всероссийский НИИ мясного скотоводства Россельхозакаде-мии. 2012.

8. Патент РФ № 2477613 «Способ приготовления корма для сельскохозяйственных животных и птиц» / Мирошников С.А., Быков A.B., Me-

жуева Л.В., Рахматуллин Ш.Г., Холодилина Т.Н., Курилкина М.Я. заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение Всероссийский НИИ мясного скотоводства Россельхозакадемии. 2012.

9. Мирошников С.А., Курилкина MJL, Холодилина Т.Н., Рахматуллин Ш.Г., Гарипова Н.В. Продуктивность и структурно-функциональная реорганизация слизистой оболочки печени моногаслричных на фоне рационов с микрочастицами эс-сенциальных металлов // Вестник мясного скотоводства. 2012. - № 4 (78). - С. 86-91.

10. Холодилина ТД, Курилкина М.Я., Кондакова К.С. Влияние компонентного состава экструдатов на физические и биологические показатели качества кормовой добавки in vitro // Вестник мясного скотоводства 2013. - №. 1 (79). - С. 69-72.

Курилкина Марина Яковлевна

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЭКСТРУДАТОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБМЕН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЖИВОТНЫХ

06.02.08 — кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных

и технология кормов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 05.09.2013 г. Формат 60x90/16. Усл. печ. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 77

Издательский центр ВНИИМС. 460000, г. Оренбург, ул. 9 января, 29

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Курилкина, Марина Яковлевна, Оренбург

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЯСНОГО СКОТОВОДСТВА РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ

На правах рукописи

04201363093

Курилкина Марина Яковлевна

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЭКСТРУДАТОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБМЕН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЖИВОТНЫХ

06.02.08 - кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных

и технология кормов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Мирошников Сергей Александрович

Оренбург - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................................8

1.1 Использование экструзионной обработки в производстве

кормов......................................................................................................................................................8

1.2 Минеральные вещества в кормлении животных................................................16

1.3 Использование высоко дисперсных веществ в животноводстве..........35

1.3.1 Применение клинкерной пыли..........................................................................................35

1.3.2 Применение высокодисперсных порошков металлов-микроэлементов ....................................................................

2. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ................................44

2.1 Материалы и методы исследований..............................................................................44

2.2 Результаты лабораторных исследований..................................................................57

2.2.1. Физико-химические свойства экструдированных продуктов........................57

2.2.2 Переваримость «in vitro» кормов, подвергнутых различным видам воздействия с разной степенью минерализации................................................58

2.2.3 Биологическая доступность эссенциальных химических элементов

из оцениваемых кормов с разной степенью минерализации..................61

2.3 Результаты пилотных исследований на цыплятах-бройлерах..............65

2.3.1 Корма и кормление подопытных цыплят-бройлеров....................................65

2.3.2 Поедаемость и переваримость корма подопытной птицей......................55

2.3.3 Рост и развитие подопытных цыплят-бройлеров..............................................57

2.3.4 Убойные качества и морфологический состав тела подопытных цыплят-бройлеров........................................................................................................................69

2.3.5 Состав и влияние опытных кормосмесей на состав продукции подопытных цыплят-бройлеров........................................................................................70

2.3.6 Конверсия протеина и энергии из корма подопытными

бройлерами................................................................................................................................................72

2.3.7 Особенности обмена энергии в организме цыплят-бройлеров............72

2.3.8 Влияние экструдированных продуктов на обмен химических

элементов..........................................................................................................................................................74

2.4. Результаты исследований на молодняке крупного рогатого

скота............................................................................................................................................................76

2.4.1 Характеристика рубцового пищеварения у подопытных

животных..................................................................................................................................................76

2.4.2 Интенсивность течения ферментативных процессов в рубце..............77

2.4.3 Переваримость питательных веществ рационов................................................79

2.4.4 Обмен энергии в организме животных......................................................................82

2.4.5 Обмен азота..........................................................................................................................................83

2.4.6 Обмен кальция и фосфора......................................................................................................85

2.4.7 Гематологические показатели............................................................................................86

2.5 Результаты научно-хозяйственного опыта............................................................89

2.5.1 Содержание и кормление подопытных животных..........................................89

2.5.2 Интенсивность роста подопытного молодняка..................................................91

2.5.3 Экономическая эффективность использования экструдатов с высокодисперсными порошками металлов в кормлении бычков... 95

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ....................................................................................97

4. ВЫВОДЫ..............................................................................................................................................105

5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..........................................................................108

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................................109

7. ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................................................130

ВВЕДЕНИЕ

Экструдирование является одним из наиболее эффективных и широко применяемых способов обработки кормов в животноводстве, что во многом обусловлено уникальными свойствами, приобретаемыми кормами после экструзии (Холодилина Т.Н. и др., 2007). Вместе с тем в литературе описывается и негативное влияние экструдирования на качество кормов, выражающееся в падении степени усвояемости минеральных веществ из корма (Соколова О.Я. и др., 2006).

К числу методов, повышающих биологическую ценность экструдатов, относится способ включения в состав исходного продукта различных минералсодержащих добавок, например, клинкерной пыли (Неретин, H.A., 2000, Кузнецова A.C. и др., 2008). Это позволяет повысить продуктивность животных и конверсию корма, но сопровождается избыточным накоплением в тканях тела токсичных элементов.

Исходя из предположения, что высокое продуктивное действие клинкерной пыли достигается за счет высокой дисперсности компонентов, входящих в ее состав, вполне актуальными являются исследования по оценке перспективности использования в экструдатах микро и наночастиц металлов.

В литературе имеются сведения об эффективном использовании высокодисперсных порошков металлов железа, марганца, цинка, меди в кормлении цыплят-бройлеров (Егоров И.А. и др., 1985; Ле Вьет Фьюнг, 2006, Нестеров Д.В. и др., 2008).

Применение экструдированных кормов с высокодисперсными порошками в рационах животных позволяет улучшить полноценность их питания, уровень продуктивности и качественные показатели получаемой продукции.

Высокодисперсные порошки металлов при введении в организм обладают рядом преимуществ, они малотоксичные, отличаются высокой биодоступностью (Богословская, О.Я. и др., 2009).

На основании вышеизложенного, перспективными представляются исследования по изучению влияния высокодисперсных порошков металлов на эффективность использования экструдатсодержащих рационов в кормлении с.-х. животных и птиц.

Цель и задачи исследований. Целью данных исследований, которые выполнены по тематическому плану НИР ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства РАСХН, по Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации (задание № 06.03.01) являлась оценка эффективности использования экструдатов с высокодисперсными порошками эссенциальных металлов и кальцийсодержащего препарата в составе комбикормов на обмен веществ и продуктивность сельскохозяйственных животных.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- дать сравнительную оценку физико-химических свойств экструдирован-ных продуктов с высокодисперсными порошками металлов, кальцийсодержащим препаратом и высокодисперсной клинкерной пылью;

- изучить переваримость и биологическую доступность химических элементов «in vitro», «in situ» экструдированной кормосмеси с высокодисперсными порошками;

- изучить продуктивное действие, обмен веществ, конверсию корма и особенности минерального обмена в организме цыплят-бройлеров, получавших оцениваемые корма;

- изучить особенности рубцового пищеварения крупного рогатого скота при использовании оцениваемых кормов;

- изучить переваримость питательных веществ, обмен энергии и азота в организме бычков при введении в рацион высокодисперсных порошков;

- изучить влияние оцениваемых кормов на интенсивность роста бычков;

- дать оценку экономической эффективности использования предложенных кормовых средств в кормлении сельскохозяйственных животных.

Научная новизна. В процессе исследований получены новые данные по влиянию высокодисперсных порошков эссенциальных металлов на физико-химические свойства экструдированных кормов. Впервые в экспериментах «in vitro», «in situ» показано действие экструдированных кормов с содержанием высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата на биодоступность химических элементов и элементный статус птицы. Предложен и реализован метод повышения биодоступности химических элементов из кормосмесей подвергнутых экструзии. Разработаны способы получения новых кормовых добавок обогащенных микроэлементами. Дана сравнительная, физиологическая, продуктивная и экономическая оценка используемых экструдированных кормосмесей с высокодисперсными порошками металлов и кальцийсодержащим препаратом, при выращивании и откорме молодняка крупного рогатого скота. Новизна исследований защищена патентами РФ № 2449553, 2477613, приоритетной справкой на изобретение по заявке № 2012141638/20 (067040) от 28.09.12.

Практическая значимость работы. Внедрение разработанных и апробированных кормовых средств с использованием высокодисперсных порошков металлов позволит повысить биодоступность макро- и микроэлементов, обеспечит повышение продуктивности цыплят-бройлеров и молодняка крупного рогатого скота, что сопровождается снижением себестоимости 1 ц прироста на 1,7-5,6%. При этом рентабельность производства увеличивается на 0,7-2,3%.

Положения, выносимые на защиту:

- включение в экструдированные кормосмеси высокодисперсных порошков металлов и кальцийсодержащего препарата обеспечивает повышение биодоступности химических элементов;

- использование в кормлении животных предложенных кормовых средств способствует повышению продуктивности животных и экономически выгодно.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены и получили положительную оценку на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях (Оренбург, 2008, 2009, 2010;

Волгоград, 2009), на расширенном заседании научных сотрудников отдела кормления мясного скотоводства и технологии кормов ВНИИМС (2013). Исследования выполнены при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 14.В37.21.0122. Лабораторные исследования, в том числе, выполнены при финансовой поддержке: РФФИ № 12-04-31424 «Механизмы адгезии микрофлоры к модифицированным металлоорганиче-ским комплексам с включением наночастиц»; ГК от 23.07.2012 № 8160 «Исследования механизмов биологической активности наночастиц металлов и их комплексов с растительными субстратами».

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Жуково» Бугурусланского района Оренбургской области.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, из них 4 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ для публикации основных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, 2 патента РФ и приоритетная справка на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 135 страницах компьютерного набора, содержит 5 рисунков, 34 таблицы, 5 приложений. Список литературы включает 218 источников, в том числе - 67 на иностранных языках.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Использование экструзионной обработки в производстве кормов

В современных социально-экономических условиях особое значение приобретает повышение эффективности работы перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. Важную роль в этом процессе играет повышение качества управления технологическими объектами. Одними из самых энергоемких технологических объектов пищевой промышленности являются одношнековые прессующие механизмы, которые в последнее время стали активно использоваться при экструдировании материалов растительного происхождения (биополимеров) (Ялалетдинова Д.И., 2008).

Экструдирование - один из наиболее эффективных и широко применяемых в комбикормовой промышленности способов переработки зернопро-дуктов, что во многом обусловлено уникальными свойствами, приобретаемыми кормами после экструзии. Данный процесс способствует повышению питательной ценности зерновых и зернобобовых компонентов кормовой массы.

Основная технологическая машина для экструдирования - это пресс -экструдер, в практике известны различные его конструкции со специальной формой рабочих органов и определенными кинематическими и нагрузочными параметрами (Зубкова Т.М., 2003).

Экструдеры могут работать как в автономном режиме, так и с использованием теплоты дополнительных источников. На данный момент они являются перспективной техникой во всех отраслях пищевой промышленности. Экструдеры позволяют совместить ряд операций в одной машине, проводить их быстро и непрерывно, составлять композиции из нескольких компонентов, перемешивать, сжимать, нагревать, стерилизовать, варить и формовать практически одновременно (Федорова О.И., 2008).

В основе экструдирования зерна и зерновой смеси лежат два процесса -механический и «взрыв» продукта. Последний происходит в результате резкого изменения давления в зерне на выходе из экструдера. Оба процесса непре-

> I

V

рывны и протекают при высокой степени сжатия и определенной скорости прохождения сырья через экструдер (Величко Е., 2009; Матюшев В.В., 2012).

Перерабатываемый продукт нагревается за счет превращения механической энергии в тепло, которое выделяется при преодолении внутреннего трения и пластической деформации продукта (автогенный режим работы) или за счет внешнего нагрева (политронный режим работы).

Энергетическая фракция в зерне представлена углеводами. При прохождении крахмала через экструдер он желатинизируется и на выходе увеличивается в объеме. Этот эффект обеспечивается разрушением структуры гранул и разрывом молекулярной цепи крахмала. Это повышает энергетическую ценность продукта (Насыров А.Ш., 2004).

При рекомендуемых режимах экструзии (температура и давление) в сырье гибнет большая часть микрофлоры (бактерии, грибки), сальмонелла полностью уничтожается. Это очень важно, если зерно поражается плесенью и имеет большую бактериальную обсемененность (Экструзионные продукты в программе свиней, 2000; Ханин В.П., 2001).

Слежение за процессом экструзии осуществляется путем контроля основных параметров: влажность экструдируемого материала, температуры в различных зонах экструдера, скорость вращения шнека экструдера.

В экструдере выделяют основные зоны: зона питания, зона плавления и дозирования, а также головку экструдера с фильером. Зона питания предназначена для подачи в зону сжатия холодного дисперсного материала, поступающего через загрузочное устройство. Производительность экструдера лимитируется зоной дозирования, таким образом, важно, чтобы эта зона была способна подавать количество материала достаточное для ее постоянного заполнения. Транспортирование таких материалов как крахмалопродукты, имеющих низкую сыпучесть и насыщенную массу, представляет собой большие трудности и для обеспечения непрерывной и равномерной подачи сырья в машину, питатели оборудуются различными устройствами - вибраторами, механическими перемешивателями и т.п. Для этих целей используются также

двухшнековые экструдеры, конструкция которых позволяет решить проблему транспортировки и подачи сырья (Комник Г., 2000; Зубкова Т.М., 2003). В зоне плавления экструдера, при температуре 80 -180 °С, происходят разрушения полимерной структуры основных компонентов крахмалсодержащего сырья. Особенно большим изменениям подвергается крахмал, клейстеризация и же-латинизация которого могут быть вызваны действием высокой температуры, возникающей при переходе механической энергии в тепловую энергию на набухшие зерна крахмала. Тогда как набухание и растворение в воде зерен крахмала ограничены, процессы их термомеханической деструкции в данном случае происходят более активно (Коротков В.Г., 2000; Остриков А.Н., 2004; Голубева О.А., 2008).

В зоне дозирования происходит выпрессовывание, обрабатывание материала под давлением, через отверстия матрицы, и, в результате, за счет перепада давления и температуры в прессе по отношению к окружающей среде, происходит вспучивание материала и образуется высокопористая структура. Наиболее интенсивно процесс образования биополимеров протекает под воздействием сил сдвига и растяжения в головке экструдера и в фильере, что обусловлено изменением реологических условий течения сырья