Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Показатели белкового обмена и мясная продуктивность бычков черно-пестрой породы при введении в рацион нанопорошков металлов кобальта и меди

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Показатели белкового обмена и мясная продуктивность бычков черно-пестрой породы при введении в рацион нанопорошков металлов кобальта и меди"

На правах рукописи

ИЛЬИЧЕВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОКАЗАТЕЛИ БСЛКОиОГО ОБМЕНА II МЯСНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ БЫЧКОВ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ ПРИ ВВЕДЕНИИ В РАЦИОН НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ КОБАЛЬТА II МЕДИ

03.03.01 — физиология

005016330

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

.-.—. РГ'^

3 [.1Й1Ч

Рязань-2012

005016330

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, Полищук Светлана Дмитриевна

Официальные оппоненты:

Дегтярев Владимир Павлович, доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, государственное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны» Российской академии сельхозяйственных наук, главный научный сотрудник

Фионин Николай Викторович, кандидат биологических наук, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», доцент кафедры ветеринарно-саннтарной экспертизы и хирургии

Ведущая организация:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «29» мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.057.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева» по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»

Автореферат разослан « ^УугууА 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ' ^ А.С.Емельянова

1. Общая характеристика работы Актуальность темы. Современное состояние животноводства требует разработки и внедрения инновационных приемов, способствующих его развитию. Уровень продуктивности животных находится в непосредственной зависимости от сбалансированности кормовых рационов по энергии, сырому протеину, углеводам, витаминам, макро- и микроэлементам. Безопасное повышение продуктивности сельскохозяйственных животных также невозможно без использования биологически активных добавок.

Одним из стимуляторов роста и активизации обменных процессов в организме являются биологически активные добавки в виде нанопорошков металлов. Отличительной особенностью нанопорошков является их способность активизировать физиологические и биохимические процессы при использовании их в очень малых дозах. Широкое применение нанопорошков металлов может явиться одним из путей успешного развития сельского хозяйства.

Наибольшей биологической активностью обладают нанопорошки, активными компонентами которых являются железо, кобальт, медь, марганец и другие микроэлементы в наноразмерном состоянии. Проведенные в последние годы исследования показали их эффективность в растениеводстве, кормопроизводстве и животноводстве.

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучение действия нанопорошков кобальта и меди на белковый обмен и мясную продуктивность бычков, а также на морфологические и биохимические показатели крови, переваримость и баланс питательных веществ рациона и проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя опытных бычков. В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить действие нанопорошков кобальта и меди на переваримость питательных веществ рациона бычков черно-пестрой породы;

2. Определить влияние нанопорошков кобальта и меди на баланс питательных веществ (азот, фосфор, кальций) опытных бычков;.................

3. Изучить влияние нанопорошков кобальта и меди на морфологические показатели крови опытных животных;

4. Определить биохимические показатели крови опытных животных под действием нанопорошков кобальта и меди;

5. Исследовать влияние наночастиц металлов на показатели белкового обмена бычков;

6. Изучить действие нанопорошков кобальта, меди и железа на количественные и качественные показатели продуктивности бычков черно-пестрой породы;

7. Проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя опытных животных.

Научная новизна работы. Впервые изучено влияние оптимальных доз наночастиц кобальта и меди на показатели переваримости и баланса питательных веществ (азота, фосфора, кальция). Определено влияние нанопорошков кобальта и меди на показатели белкового обмена в крови (содержание белка и белковых фракций, свободных аминокислот, ферментов,

продуктов белкового обмена) и мышечной ткани (свободных аминокислот, минеральный состав) и мясную продуктивность бычков черно-пестрой породы. Изучено влияние наночастиц металлов на количественные и качественные показатели мясной продуктивности бычков. По результатам исследований даны рекомендации по использованию наночастиц металлов кобальта и меди в качестве биологически активных добавок в кормлении крупного рогатого скота.

Практическая значимость. Подтверждена возможность применения нанопорошков кобальта и меди как недорогих, нетоксичных и высокоэффективных биологических катализаторов биохимических процессов в организме, улучшающих физиологическое состояние, морфологические и биохимические показатели крови, повышающих активность ферментных систем опытных животных, улучшающих процессы переваримости и усвоения питательных веществ рациона, что способствует повышению показателей мясной продуктивности. На основании проведенной ветеринарно-санитарной экспертизы и химического анализа минерального состава мышц, доказана безопасность введения нанопорошков металлов в рацион бычков. Предложены рекомендации по применению нанопорошков металлов в рационах крупного рогатого скота с целью повышения процессов переваримости и усвоения питательных веществ, а также для повышения показателей мясной продуктивности опытных бычков. Данные рекомендации нашли свое применение в ЗАО «Старожиловский конный завод».

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практической конференции РГАТУ (Рязань, 2009), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Приоритетные направления современной российской науки глазами молодых ученых» (Рязань, 2009), конференции молодых ученых Центрального Федерального округа РФ «Актуальные направления научных исследований» (Калуга, 2009), III Международной научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные тенденции развития российской науки» (Красноярск, 2010), III Международной интернет - конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству» (Орел, 2010), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы научного обеспечения АПК в работах молодых ученых» (Омск, 2010), научно-практической конференции «Интеграция науки с сельскохозяйственным производством» (Рязань, 2011).

Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 10 научных статей, в том числе две из них в ведущих рецензируемых изданиях.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 128 страницах компьютерного текста, содержит 31 таблицу и состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты исследований и их обсуждение, выводы, предложения производству, список

использованных источников, который содержит 194 источников, в том числе 12 иностранных авторов, приложения.

Личный вклад и участие автора. Автору принадлежит разработка, постановка и выполнение научной работы. Отдельные элементы научных исследований выполнены совместно с соавторами, что нашло отражение в опубликованном в автореферате списке работ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- действие нанопорошков кобальта и меди на переваримость и баланс питательных веществ рациона бычков черно-пестрой породы;

- действие нанопорошков металлов на морфологические и биохимические показатели крови бычков;

- влияние наночастиц металлов на показатели белкового обмена бычков;

- влияние нанопорошков кобальта и меди на количественные и качественные показатели продуктивности опытных животных;

- проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя бычков черно-пестрой породы.

2. Материал и методика исследований Экспериментальная работа проводилась с 2008 по 2009 гг. и состояла из серии опытов в ЗАО «Старожиловский конный завод». Общая схема исследований представлена на рисунке 1 и в таблице 1.

Рисунок 1 - Схема исследований

Объектами исследований служили бычки черно-пестрой породы (54 гол.). Животные для проведения эксперимента подбирались в группы по принципу животных - аналогов (по переваримости) и сбалансированных групп-аналогов с

учетом пола, возраста, породы, живой массы и находились в одинаковых условиях кормления и содержания.

Показатели крови (количество эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов, лейкоцитарная формула) определялись по унифицированным методикам клинических лабораторных исследований (лаборатория больницы № 11, г. Рязань). Биохимические показатели крови проводились на спектрофотометре «Spectrum» фирмы «Abbot». Общий белок определялся биуретовым методом, альбумины - по реакции с бромкрезоловым зеленым; глобулины методом электрофоретического разделения на пленках из ацетата целлюлозы. Количество ферментов AJIT и ACT определялось колориметрическим модифицированным методом Райтмана-Френкеля, мочевины — методом по цветной реакции с диацетилмонооксимом; креатинина — методом по цветной реакции Яффе (метод Поппера).

Таблица 1 — Схема опытов

Группы Кол- во голов Возраст-животных, мес Условия опыта

Опыт 1. Определение влияния нанопорошков металлов на переваримость и баланс питательных веществ рациона бычков

Контроль 3 10 Основной рацион (ОР)

1 опытная 3 10 ОР + нанопорошок меди в дозе 0,04 мг/кг живой массы в сутки

2 опытная 3 10 ОР + нанопорошок кобальта в дозе 0,02 мг/кг

Опыт 2. Определен мясной продуктов;' бычков черно-пест| ие физиологических показателей, показателей белкового обмена и ости (живая масса, среднесуточные приросты, убойные показатели) ЗОЙ породы

Контроль 15 6 Основной рацион (ОР)

1 опытная 15 6 ОР + нанопорошок меди в дозе 0,04 мг/кг живой массы в сутки

2 опытная 15 6 ОР + нанопорошок кобальта в дозе 0,02 мг/кг

Проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя бычков в лабораторных условиях (микробиологические показатели, содержание тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов, антибиотиков и т.д.)

Контроль 3 18 Основной рацион (ОР)

1 опытная 3 18 ОР + нанопорошок меди в дозе 0,04 мг/кг живой массы в сутки

2 опытная 3 18 ОР + нанопорошок кобальта в дозе 0,02 мг/кг

Аминокислотный состав крови и мяса определяли на автоматическом анализаторе ААА-Т 399 в аналитическом центре ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института птицеводства, г. Сергиев Посад. Минеральный состав мышц определяли в аналитической лаборатории Института металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН.

Переваримость питательных веществ кормов определяли методом прямого опыта по общепринятой методике (ВИЖ).

Предубойную живую массу и массу парной туши определяли путем взвешивания, убойный выход - расчетным путем. Химический состав мяса определяли по стандартным методикам. Уровень пестицидов в мясе

определяли на газовом хроматографе «Кристалл 2000 М», радионуклиды в мясе - на спектометрическом комплексе «УСК - Гамма плюс», тяжелые металлы -на вольтамперометрическом анализаторе ТА-2. Микробиологические показатели мяса изучались по стандартным методикам: КМАФАнМ - по ГОСТ 10444.15-94, БГКП (колиформы) - по ГОСТ Р 52816-2007, патогенные, в т.ч. сальмонеллы - по ГОСТ Р 52814-2007, L. Monocytogenes - по ГОСТ Р 51921-02.

Убой контрольных и опытных бычков, а также отбор проб тканей были проведены в убойном цехе ИП Толкачев.

Рацион кормления бычков представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Среднесуточное потребление питательных веществ опытными

бычками за весь период опыта

Корма и добавки Возраст, мес.

6 8 10 12 14 16 18

Зеленая масса, кг 6 - - - . 35 40

Силос кукурузный, кг - 5 7 10 12 _ _

Сенаж, кг - 1,5 2 4 5 _ _

Комбикорм, кг 2 2 2 2 2 3 3

Сено злаковое разнотравье, кг 2 3 3 3 3 3 3

Патока, мг 100 150 200 250 300 350 400

Соль поваренная, г 10 15 15 20 25 30 35

Фосфат, г 15 20 25 25 30 35 40

Мел кормовой, г 15 15 20 20 30 35 40

Сернокислая медь, мг 10 10 15 15 20 20 25

Сернокислый цинк, мг 30 35 35 35 40 40 40

Хлористый кобальт, мг 1 1 .2 . 2 . 3 . . 3 4

В рационе содержится:

ЭКЕ 4,58 5,25 5,88 7,40 8,26 13,11 14,31

обменной энергии, МДж 45,83 52,59 58,81 74,02 82,65 131,13 143,18

сырого протеина, г 654 684 760 939 1041 2099 2314

переваримого протеина, г 422 434 481 601 698 1335 1470

сырого жира, г 174 198 223 275 306 573 633

сырой клетчатки, г 1166 1411 1630 2133 2422 4028 4756

сахара, г 380 391 433 541 628 1202 1323

кальция, г 50,8 38,2 42,8 54,4 60,9 216,6 243,6

фосфора, г 15,2 19,7 21,3 25,7 28,1 33,2 35,2

магния, г 8,2 10,1 11,6 15,3 17,4 27,9 30,9

натрия, г 10,4 9,2 10,2 12,2 13,4 39 43,5

калия, г 69,4 70,8 87,2 110,5 123,6 239,3 265,3

меди, мг 20,6 27,7 30,7 37,9 42 51,7 55,4

цинка, мг 207,4 212,2 228,8 266,4 288,1 623,1 683,1

кобальта, мг 1,96 1,94 2,03 2,29 2,43 5,80 6,35

йода, мг 0,70 1,01 1,18 1,56 1,78 1,83 1,98

железа, мг 796 1089 1229 1484 1642 2390 2620

марганца, мг 118,4 157,6 180,4 253,3 291,6 385,6 425,6

каротина, мг 271 191 246 366 436 1446 1646

Экспериментальные данные были обработаны с использованием метода рангов (ранжирование непарных количественных показателей) для сбалансированных групп-аналогов по К. Уайту (А.И. Овсянников, 1976).

В работе использовались нанопорошки металлов, произведенные в Московском институте стали и сплавов (МИСиС).

Таблица 3 — Характеристика нанопорошков металлов

Образец Среднеповерхностный диаметр частиц, d, им Фазовый состав образцов, %масс. Удельная поверхность, S. м2/г Содержание элементов в поверхности образца, %масс.

металл ОКСИД О Си Со ост.

Нанопорошок меди (Си) 27,2 85 (Си) 15 (СиО) 24,66 8,8 91,2 - -

Нанопорошок кобальта (Со) 28,1 89 (Со) 11 (СоО) 22,58 4,5 - 95,5 -

Для создания биологически активной ультрадисперсной системы суспензии данных металлов подвергали ультразвуковой обработке в водной среде. Суспензию готовили согласно ТУ 931800-4270760-96 в ультразвуковой ванне (модель ПСБ-5735-5). Определение электрокинетических параметров суспензии проводили на электроакустическом спектрометре Zeta-ASP (Matee Applied Sciences, USA) (МИСиС).

3. Результаты собственных исследований Белки в животном организме могут образовываться только из соединений, содержащих азот. В пищеварительном тракте белки рациона под влиянием ферментов расщепляются, в конечном счете, до аминокислот. Последние через кишечную стенку всасываются в кровь и переносятся ею к клеткам тела. Уровень и направленность белкового обмена можно определить по балансу азота, который покажет количество поступивших в организм и разрушенных в нем белков. Поэтому для определения показателей белкового обмена необходимо было определить переваримость рациона опытных бычков (табл. 4), баланс азота (табл. 5), фосфора и кальция, изучить активность ферментов, участвующих в белковом обмене, и содержание в крови и тканях продуктов белкового обмена, в том числе свободных аминокислот.

3.1. Действие нанопорошков кобальта и меди на переваримость

питательных веществ рациона опытных бычков Изучение влияния нанопорошков металлов на переваримость рациона показало следующие результаты (табл. 4).

Таблица 4 - Переваримость питательных веществ рациона у бычков, %

Показатели Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Сухое вещество 66,4±0,6* 70,3±1,0 68,9±0,5

Органическое вещество 68,0±1,2 74,8±1,3 71,5±0,7*

Протеин 62,8*1,2 68,3±1,4* 66,6±1,5

Жир 58,0±0,8* 62,4±0,6 61,8±0,4

Клетчатка 54,2±0,3 57,8±0,9 58,2±1,2

БЭВ 73,4±0,3 77,2±0,2 77,9±0,6

Примечание: * - Р £ 0,05

В опытной группе у бычков, получавших нанопорошок кобальта, коэффициент переваримости сухого вещества был выше контроля на 3,9%,

органического вещества - на 6,8%, протеина - на 5,6%, жира - на 4,4%, клетчатки - на 3,6%, безазотистых экстрактивных веществ - на 3,8%.

Введение в рацион бычков нанопорошка меди позволило увеличить переваримость сухого вещества на 2,5%, органического вещества - на 3,5%, протеина - на 3,8%, жира - на 3,8%, клетчатки - на 4,0%, БЭВ - на 4,0% соответственно по сравнению с контролем.

Таким образом, животные, получавшие нанопорошок кобальта и меди, обладали более высоким уровнем пищеварительной активности, чем контрольные животные.

3.2. Влияние нанопорошков кобальта и меди на баланс питательных веществ опытных бычков Достаточное поступление легкодоступной энергии с кормом благоприятно сказывается на росте микроорганизмов в преджелудках и эффективности использования азота, что важно, так как жвачные значительную часть потребности в протеине покрывают за счет бактериального азота. Показатели усвоения азота контрольных и опытных животных представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Баланс азота у бычков черно-пестрой породы

Показатели Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Потреблено, г 206,6±5,1* 207,0±б,8 205,5±5,3

Выделено с калом, г 78,1±3,6 68,2±2,2 71,8±2,9

Переварено, г 128,5±1,5 138,8±3,Г 133,7±4,4

% переваримости 62,2 67,0 65,1

Выделено с мочой, г 72,3±4,5 65,2±3,8 68,4±4,Г

Баланс, г +56,5±0,8 + 73,6±1,1 +65,3±0,6

Усвоено от принятого, % 27,3 35,6 31,8

Усвоено от переваренного, % 43,9 53,0 48,8

Примечание:" - Р ^ 0,05

Выделение с калом азота у животных, получавших нанопорошок кобальта, было ниже на 12,7%, с мочой на 9,8% по сравнению с контролем. Баланс азота для этой группы превышал контроль на 30,3%. У животных, получавших нанопорошок меди, выделение азота с калом было меньше на 8,1%, с мочой на 5,4% относительно контроля. Баланс азота в группе, получавшей нанопорошок меди, превышал контроль на 15,6%.

В группе, получавшей нанопорошок кобальта, выделение кальция снизилось с калом на 23,3%, с мочой на 16,7%, а баланс кальция увеличился на 28,8% по сравнению с контролем. В группе, получавшей нанопорошок меди, выделение кальция с калом снизилось на 17,3%, с мочой на 33,3%, а баланс кальция увеличился на 26,8% по сравнению с контролем.

Усвояемость фосфора зависит не только от потребности животных в фосфоре, рН содержимого кишечника, уровня протеина и энергии в рационе, но и от содержания в нем ряда макро- и микроэлементов и уровня адсорбции кальция, поэтому исследования по использованию фосфора необходимо проводить вместе с балансом кальция. Введение в рацион бычков нанопорошка кобальта увеличило усвоение фосфора на 15%, а у животных, получавших

нанопорошок меди отложение в организме фосфора, было выше на 13,7% по отношению к контрольной группе.

Введение нанопорошков кобальта и меди привело к увеличению баланса азота и кальция в организме, снизилось их выделение с калом и мочой, увеличилось отложение фосфора в организме бычков, что свидетельствует об активации белкового и минерального обменов.

3.3. Влияние нанопорошков кобальта и меди на морфологические

показатели крови опытных бычков Для изучения влияния нанопорошков кобальта и меди на морфологические показатели крови (количество эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов, лейкоцитарная формула) бычков черно-пестрой породы из каждой группы у пяти животных проводили забор и анализ крови каждые 30 дней опыта (табл. 6).

Таблица б - Морфологические показатели животных, получавших с рационом нанопорошки металлов (через 12 месяцев после начала опыта)_

Опытные группы Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Эритроциты, *10|2/л 5,9±0,16 6,9±0,18 6,5±0,20"

Гемоглобин, г/л 109±5 118±5 115±5

Лейкоциты, * 10У/л 8,0±0,6 8,8±0,8" 8,6±0,5

Лейкоцитарная формула, %

Лимфоциты 62±4* 72±3 63±4

Моноциты 6±1 5±1 5±2

Гранулоциты: 32±4 23±4* 32±3

Палочкоядерные нейтрофилы 3 3 1

Сегментноядерные нейтрофилы 27±2* 18±4 27±4*

Базофилы 1 1 1

Эозинофилы 1 1 3

Примечание: " - Р ^ 0,05

В начале опыта уровень форменных элементов крови, как у контрольных, так и у опытных животных находился у нижнего края физиологической нормы, характерной для данного вида и возраста животных. За время проведения исследований (1 год) в крови контрольных животных увеличилось содержание эритроцитов на 22,9%, гемоглобина на 4,8% и лейкоцитов на 8,2%, изменилась лейкоцитарная формула - увеличилось содержание лимфоцитов на 21,6% и снизилось количество гранулоцитов на 34,4%.

При введении в рацион опытных бычков нанопорошка кобальта за 12 месяцев уровень эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов по сравнению с началом опыта увеличился соответственно на 46,8%, 12,4% и 17,3% соответственно. Причем, морфологические показатели крови опытных бычков превышали контроль, начиная с 1 месяца исследований, и через 12 месяцев превышение составило для эритроцитов на 16,9%, гемоглобина на 8,3%, лейкоцитов на 10,0%, произошла перестройка в лейкоцитарной формуле: увеличилось содержание лимфоцитов на 10,0%, снизилось содержание гранулоцитов на 9,0% по сравнению с контролем.

Нанопорошок меди способствовал увеличению через 12 месяцев опыта содержанию эритроцитов - на 10,2%, гемоглобина - на 5,5%, лейкоцитов - на 7,5% относительно контрольных значений, количество лимфоцитов и гранулоцитов в лейкоцитарной формуле оставалось в пределах нормы и значительно не отличалось от контроля.

Данные показатели свидетельствуют о положительном влиянии наночастиц металлов на процессы кроветворения.

3.4. Действие нанопорошков кобальта и меди на биохимических

показателях крови опытных бычков Для определения показателей белкового обмена было решено в первую очередь определить общий белок и белковые фракции в сыворотке крови (табл. 7). Основную массу сухого остатка плазмы составляют простые белки -альбумины и глобулины, и определение этих показателей помогает при диагностировании продуктивности и иммунологического статуса животных.

Таблица 7 - Показатели белка и белковых фракций сыворотки крови бычков, получавших с рационом нанопорошки кобальта и меди (через 12 месяцев после начала опыта)___

Показатели Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Общий белок, г/л 70,56±1,3 75,32±1,3 73,55±1,0

Альбумины, % 40,58±1,2 44,55±1,7 43,83±1,3

а-глобулины, % 15,84±1,8 16,49±0,5" 16,70±0,6

3-глобулины, % 12,78±1,2 14,54±1,1 13,83±0,9

у-глобулины, % 30,80±1,4 24,42=Ы,4 25,64±1,4"

Коэффициент А/Г 0,68 0,80 0,78

Примечание: * - Р < 0,05

Как следует из данных таблицы 7, через 12 месяцев у животных опытной группы, получавшей с рационом нанопорошок кобальта, содержание альбуминов превысило контроль на 3,97%. Также увеличилось содержание фракций а- и Р-глобулинов (на 0,65% и 1,76% соответственно), что вызвало снижение фракции у-глобулинов.

Подобные изменения наблюдаются также и в опытной группе, получавшей с кормом наночастиц меди: увеличилось содержание альбуминов на 3,25%, а-глобулинов - на 0,86% и р-глобулинов - на 1,05% относительно контроля. Белковый индекс крови (отношение альбуминов и глобулинов) к концу опыта был выше контроля у животных, получавших нанопорошок кобальта, на 17,6%, в группе с нанопорошком меди - на 14,7%. Рост данного показателя свидетельствует об активации синтеза белка в клетках животных под действием наночастиц металлов.

Введение в рацион бычков черно-пестрой породы нанопорошков кобальта и меди оказало значительное влияние на процесс белкового обмена. Обмен белков протекает при активном участии трансаминаз (ACT, АЛТ) (табл. 8).

В сыворотке крови животных, получавших нанопорошок кобальта, наблюдалось повышение содержания АЛТ к концу опыта на 8,2%, ACT - на

8,8% относительно контроля. Нанопорошки меди повысили содержание АЛТ на 4,7%, ACT - на 2,4%.

Таблица 8 — Биохимические показатели крови бычков, получавших с рационом нанопорошки кобальта и меди (через 12 месяцев после начала опыта)_

Показатели Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

АЛТ, ммоль/л 0,85±0,01 0,92±0,04 0,89±0,03*

. ACT, ммоль/л 1,25±0,06 1,36±0,04" 1,28±0,02

Коэффициент де Ритиса (АСТ/АЛТ) 1,47 1,48 1,44

Мочевина, ммоль/л 3,61±0,07 3,21±0,05 3,21±0,09

Креатинин, мкмоль/л 73±0,15 70±0,11 71±0,10

Примечание: " - Р < 0,05 - 0,001 по сравнению с контролем

Однако, при повышении содержания аминотрансфераз, коэффициент де Ритиса, как в контрольной, так и в опытных группах находился в пределах физиологической нормы, что говорит о нормальном развитии организма бычков.

Одновременно наблюдается снижение содержания в крови мочевины и креатинина, что свидетельствует о повышении усвоения в организме азотсодержащих соединений. Это подтверждается содержанием в крови и в мышцах животных свободных аминокислот (табл. 9).

Таблица 9 — Аминокислотный состав крови животных, получавших с рационом нанопорошки кобальта и меди (через 12 месяцев после начала опыта), мг%.

Аминокислоты Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Лизин 6,60±0,01 7,50±0,04 7,11±0,05

Гистидин 4,30±0,05 4,81±0,07 5,30±0,03

Аргинин 11,81±0,04 12,90±0,05' 12,90±0,06

Треонин 8,50±0,02 9,61±0,03 9,10±0,02

Цистин 4,20±0,06 4,71±0,09 4,90±0,06

Валин 4,40±0,07 5,61±0,17 6,50±0,01*

Метионин 1,21±0,57 2,51±0,13 2,И±0,05

Изолейцин 3,11±0,62 4,61±0,34" 4,50±0,00

Лейцин 2,21±0,04 4,40±0,45 4,30±0,01

Фенилаланин 2,71±0,02 3,31±0,52 2,81±0,07

Глицин 3,41±0,04* 6,51±0,85 5,70±0,05

Аспарагиновая кислота 4,80±0,08 5,51±0,11 4,31±0,01

Серин 8,01±0,07 8,21±0,12 8,51±0,27

Глутаминовая кислота 4,51±0,04 7,61±0,07 6,61±0,45

Пролин 6,01±0,06 7,80±0,06" 7,61±0,62

Алании 3,51±0,02 4,81±0,03 3,61±0,34

Тирозин 2,20±0,01 2,91±0,09 3,41±0,11'

Сумма аминокислот 81,4 103,2 99,2

Примечание: " - Р < 0,05 - 0,001 по сравнению с контролем

Согласно изменению аминокислотного состава крови, нанопорошки значительно активизировали азотистый обмен в организме животных, наблюдалось динамичное увеличение содержания свободных незаменимых и заменимых аминокислот в крови. К концу опыта наблюдалось значительное

увеличение суммы аминокислот в крови бычков, получавших с рационом нанопорошок кобальта (на 26,8%) и меди (на 21,9%) по сравнению с контролем.

По завершении опыта был произведен убой животных и проанализирован аминокислотный состав длиннейшей мышцы спины (табл. 10).

Таблица 10 - Влияние нанопорошков кобальта и меди на содержание в мышцах

аминокислот, %

Аминокислоты | Контроль | Опытная с кобальтом | Опытная с медью

Незаменимые аминокислоты

Гисгидин 2,40±0,02 2,69±0,02 2,71±0,02

Лизин 4,71±0,03 5,27±0,05 5,07±0,03

Фенилапанин 2,58±0,01 2,52±0,02 2,40±0,02"

Метионин 1,74±0,0Г 2,31±0,03 2,09±0,02

Треонин 2,77±0,02 3,12±0,04 3,01±0,04

Лейцин 4,88±0,05 5,46±0,05 5,21±0,05

Изолейцин 2,13±0,02 2,54±0,02 2,35±0,03

Валин 2,48±0,03* 2,93±0,04 2,72±0,03

Всего: 23,69±0,06 26,84±0,05 25,56±0,08

Заменимые аминокислоты

Аргинин 3,43±0,03 3,80±0,04 3,50±0,03

Глицин 3,13±0,03 3,06±0,03" 3,01 ±0,02

Цистин 0,66±0,01 0,93±0,03 0,72±0,02

Тирозин 2,04±0,01 2,18±0,02 2,10±0,02"

Глутаминовая к-та 10,58±0,01 11,42±0,03" 10,63±0,01

Аспарагиновая к-та 5,87±0,05 6,25±0,06 5,83±0,06

Алании 3,56±0,03 3,84±0,03 3,61±0,03

Серин 2,68±0,01 2,93±0,04 2,82±0,03

Пролин 2,83±0,02 2,77±0,03* 2,28±0,03

Всего: 34,78±0,06 37,18±0,09 34,50±0,07

Отношение незаменимых к заменимым 0,68 0,72 0,74

Примечание:" - Р < 0,05 - 0,001 по сравнению с контролем

Содержание незаменимых аминокислот в белке мяса бычков, увеличилось по сравнению с контролем при введении нанопорошка кобальта -на 13,3%, нанопорошка меди - на 7,9%. Биохимические показатели крови отражают многие физиологические и биохимические процессы, происходящие в процессе обмена веществ, в том числе различные изменения физиологического состояния под воздействием исследуемых факторов.

Под действием нанопорошков меди и кобальта увеличилось содержание общего белка в крови и количество а- и (3-глобулинов относительно контроля, увеличился белковый индекс и содержание ферментов, при этом содержание продуктов распада белков (мочевины и креатинина) уменьшилось, возросло содержание свободных аминокислот, как в крови, так и в тканях, что достоверно подтверждает увеличение интенсивности белкового обмена.

3.5. Влияние нанопорошков кобальта, меди и железа на мясную продуктивность бычков черно-пестрой породы

Мясная продуктивность характеризуется количественными и качественными показателями. Мясо крупного рогатого скота - один из

основных продуктов питания человека и важнейший источник белка. Переваримость мяса крупного рогатого скота составляет 95%.

Ранее проводились опыты о влиянии нанопорошка железа на мясную продуктивность сельскохозяйственных животных, действие, которого достаточно изучено нами. Были получены следующие результаты: живая масса через 12 месяцев после начала эксперимента увеличилась на 25,3%, среднесуточные приросты - на 67,2%, валовые - на 67% относительно контроля. Введение в рацион нанопорошка железа способствовало повышению массы парной туши - на 20%, выхода туши - на 7,2%, содержанию костей в туше - на 20%, убойной массы - на 43,5%, убойного выхода - на 8,7% по сравнению с контролем.

Введение нанопорошка железа в рацион животных снизило содержание влаги в мясе на 5,3% по сравнению с контролем, способствовало достоверному увеличению количества белка на 2,9% и золы - 0,3%. При этом энергетическая ценность мяса повысилась на 12,5%. В целом, нанопорошок железа выявил положительное влияние на приведенные показатели, и было решено провести сравнительные испытания его действия с нанопорошками кобальта и меди.

Мясную продуктивность животных учитывали по живой массе (табл. 11) и среднесуточным приростам (табл. 12).

Таблица 11 - Живая масса опытных и контрольных бычков, кг

Возраст, мес Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

6 месяцев 165,8 ±4,4 183,2 ±3,8 174,5 ± 5,6

12 месяцев 280,6 ±3,8" 318,1 ±4,8 311,8 ±5,1

15 месяцев 341,6 ±3,0 389,0 ±3,1 378,5 ± 1,2

18 месяцев 402,6 ± 1,9 459,8 ± 8,3 448,3 ±4,9'

Примечание: - Р > 0,05

Наиболее динамично прирост живой массы осуществлялся в первые 6 месяцев опыта. Показатели живой массы контрольных животных находились в пределах физиологической нормы, и к концу опыта их живая масса по сравнению с началом опыта увеличилась на 236,8 кг.

Нанопорошок кобальта в рационе бычков способствовал увеличению живой массы через 12 месяцев-14,2% по сравнению с контролем.

Добавка в рацион опытных бычков нанопорошка меди привела к повышению живой массы через 12 месяцев - на 11,3% по сравнению с контролем. Накоплению живой массы опытных животных способствовало планомерное увеличение переваримости и усвоения питательных веществ на протяжении всего опыта как при введении в рацион нанопорошков меди, так и кобальта.

К концу исследования среднесуточные приросты животных, получавших с рационом нанопорошок кобальта, превышали контроль на 16,2%, для нанопорошка меди на 14,5%.

Таблица 12 - Среднесуточный прирост животных при введении в рацион нанопорошков металлов, г___

Возраст Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

6 месяцев 635,5±15,6 631,3±17,1 630,1±41,4

12 месяцев 691,7±26,7 749,4±14,1 762,7±30,5

15 месяцев 678,1±26,7 761,7±14,1 741,1±30,5

18 месяцев 677,4±20,3 787,1±24,1 775,5±12,4

Примечание: " - Р > 0,05

Поэтому при прочих одинаковых условий эксперимента значительное повышение живой массы, среднесуточных и валовых приростов опытных бычков связано с введением в рацион нанометаллов. Физиологическое действие кобальта и меди как микроэлементов значительно отличается, но металлы в наноразмерном состоянии показывают похожие результаты. Можно предположить, что металлы в ультрадисперсном состоянии обладают отличным механизмом действия в сравнении с минеральными солями и хелатными соединениями микроэлементов.

Важным показателем биологической ценности мяса является минеральный состав мышц. Содержание минеральных веществ в мясе контрольных и опытных бычков показано в таблице 13.

Таблица 13 - Влияние нанопорошков металлов на содержание минеральных веществ в мышечной ткани бычков черно-пестрой породы, мг/кг_

Вещество Группы

Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Бор (В) 26±0,1 25±0,1" 26±0,1

Кальций (Са) 220±2" 290±2 220±2

Кобальт (Со) 0,10±0,003 0,11±0,003" 0,14±0,004"

Хром (Сг) 1,4±0,04 1,3±0,06 1,3±0,05

Медь (Си) 2,5±0,02" 2,8±0,03 2,6±0,04

Железо (Бе) 240±2 314±3 330±4"

Калий (К) 2,6*10'" 3,1*10' 3,0*10'

Магний (Mg) 170±1,5 204±1,9" 210±1,4

Марганец (Мп) 5,1±0,04 5,6±0,06 7,4±0,08"

Молибден (Мо) 0,4±0,005 0,4±0,003" 0,4±0,002

Натрий (N8) 340±3 410±5 370±4

Никель (№) <0,1 <0,1 <0,1

Селен (Эе) 0,8±0,003" 0,9±0,002 0,4±0,003"

Стронций (Бг) <0,1 <0,1 <0,1

Примечание: "- Р < 0,05, " - Р < 0,05 - 0,001 по сравнению с контролем

Причем металлы в наносостоянии не накапливаются в организме животных, что подтверждается минеральным составом крови и мышц, но при этом изменяется содержание других веществ. Нанопорошок кобальта, увеличил содержание кальция на 31,8%, железа на 30,8%, калия на 19,2%, магния на 17,6%, марганца на 9,8%, натрия на 20,5% выше контроля. Под действием нанопорошка меди увеличилось содержание в мышечной ткани железа на 37,5%, калия на 15,4%, магния на 23,5%, марганца на 45,1%, натрия на 8,8%

относительно контроля. Содержание кобальта, меди и тяжелых металлов не превышает контроля.

Из количественных показателей мясной продуктивности опытных бычков были определены убойные показатели (табл. 14) и масса внутренних органов. Показатели контрольных животных находились в стандартных пределах.

Таблица 14 - Убойные показатели бычков черно-пестрой породы

Показатели Группы

Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Живая масса, кг: 402,6±1,91 459,8±8,32 448,3±4,90"

предубойная 385 446 435

Масса парной туши, кг 178,3 256,8" 235,7

Выход туши, % 46,3 57,5 54,2

Масса внутреннего жира, кг 24,2 29,0 28,3

Выход жира, % 13,6 11,3 12,0

Содержание костей в туше, % 15,0 18,0 17,0

Убойная масса, кг 221,4 327,8 313,9

Убойный выход, % 57,5 73,5 72,2

Примечание: - Р > 0,05

Предубойная масса опытных животных, получавших нанопорошок кобальта, превышала массу контрольных на 15,8%, а с нанопорошком меди - на 13,0%. Введение в рацион бычков черно-пестрой породы наночастиц кобальта способствовало достоверному повышению массы парной туши на 44,0%, выхода туши на 24,2%, содержание костей в туше - на 3,0%, убойной массы -на 48,0%, убойного выхода - на 27,8% по сравнению с контролем. Содержание внутреннего жира по массе в опыте превышает контроль на 27,4%, а выход жира в опыте выше контроля на 0,5%. Нанопорошок меди в рационе бычков способствовал увеличению массы парной туши на 14,0%, жира на 0,3%, выход туши увеличился на 17,0%, убойный выход на 25,6%.

Вскрытие показало, что форма, цвет и размеры всех органов животных, получавших с кормом нанопорошки металлов, находились в пределах физиологической нормы, характерной для данного вида и возраста животных. Все вышеизложенное говорит об отсутствии возможных патологий и токсического действия изучаемых биологически активных препаратов.

3.6. Действие нанопорошков металлов на качественные показатели мясной продуктивности опытных бычков Влияние нанопорошков меди и кобальта на морфологический состав туши опытных бычков отражено в таблице 15.

Таблица 15 - Морфологический состав туши бычков черно-пестрой породы, %

Ткани Группы

Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Мышечная ткань 69,4 73,5 72,2

Жировая ткань 0,9 0,6 0,8

Костная ткань 15,0 18,0" 17,0

Соединительная ткань 7,9 8,1 7,6

Примечание: Р < 0,05

По данным таблицы 15 можно сделать вывод, что введение нанопорошка кобальта изменило морфологический состав туши - увеличилось содержание мышечной ткани на 4,1%, следовательно, набор веса опытными животными осуществлялся не за счет жировой ткани, которая снизилась на 0,3%, а за счет увеличения содержания мышц. Также увеличилось содержание костной ткани опытных животных на 3%.

При введении нанопорошка меди в рацион бычков увеличилось содержание мышечной ткани - на 2,8%, косной ткани - на 2%, содержание жировой ткани снизилось на 0,1%.

Питательность мяса в значительной степени определяются как соотношением в ней различных тканей, так и их химическим составом (табл. 16).

Таблица 16 - Химический состав мяса, %

Показатели Группы

Контроль Опытная с кобальтом Опытная с медью

Вода 77,6±0,5* 72,3±0,6 71,5±0,8

Сухое вещество: 22,4±0,3 27,7±0,4 28,5±0,2

Белок 18,5±0,1 21,4±0,2 21,0±0,3

Жир 12,1±0,3 13,5±0,2 13,2±0,4

Зола 0,91 ±0,02 1,21±0,03 1,11 ±0,02

Энергетическая ценность, кДж/г 377±3 424±4 415±5

Примечание: - р ^ 0,01

Нанопорошок кобальта снизил содержание влаги в мясе на 5,3% на фоне контроля, достоверно увеличилось содержание белка на 2,9% и золы, т.е. содержание минеральных веществ, возросло на 0,3% относительно контроля. При этом увеличилась энергетическая ценность мяса на 12,5%. Введение нанопорошка меди снизило содержание влаги в мясе на 6,1%. Также увеличилось содержание белка (на 2,5%) и золы (на 0,2%) относительно контроля. Увеличилась энергетическая ценность мяса до 10,1%. Согласно приведенным данным, в целом, введение нанопорошков металлов улучшает химический состав мяса животных, делая его более питательным и полноценным.

Масса туши при скармливании нанопорошка кобальта увеличилась на 44,3%, нанопорошка меди на 32,6% относительно контроля. Увеличилось содержание жира-сырца на 16,7% при использовании нанопорошка кобальта, и на 20% - нанопорошка меди относительно контроля.

Таким образом, введение нанопорошков металлов приводит к улучшению качественных показателей мясной продуктивности бычков черно-пестрой породы, которое выражается в интенсивном росте мышечной ткани, снижении роста жировой ткани и более питательном мясе.

3.7. Проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя опытных бычков

Ветеринарно-санитарная экспертиза состояла из двух этапов: 1) вскрытие бычков контрольной и опытных групп для выявления

морфопатологоанатомических изменений и проведение ветеринарного осмотра; 2) проведение лабораторных исследований мяса убитых животных.

Для проведения исследования из каждой группы были отобраны 3 бычка. На всем протяжении вскрытия присутствовал штатный ветеринарный врач. По окончании ветеринарного осмотра голов, туш и внутренних органов животных был составлен протокол вскрытия. Все бычки контрольной и опытной групп были отнесены ко второй категории упитанности (ГОСТ 5110-87). Для проведения лабораторных исследований были взяты пробы мяса бычков и проверены на соответствие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 индекс 1.1.1 (табл. 17 и табл. 18).

Таблица 17 - Содержание в продуктах убоя животных токсичных элементов

Токсичные элементы НД на методику испытаний Показатель по НД Результат испытаний Единица измерений

Контроль

Свинец (РЬ) ГОСТ Р 51301-99 не более 0,5 0,22 мг/кг

Кадмий (С(1) ГОСТ Р 51301-99 не более 0,05 менее 0,002 мг/кг

Мышьяк (Аз) ГОСТ Р 51962-2002 не более 0,1 менее 0,002 мг/кг

Ртуть (Нй) МУ 5178-90 не более 0,03 менее 0,005 мг/кг

Опытная с кобальтом

Свинец (РЬ) ГОСТ Р 51301-99 не более 0,5 0,15 мг/кг

Кадмий (С<1) ГОСТ Р 51301-99 не более 0,05 менее 0,002 мг/кг

Мышьяк (Ав) ГОСТ Р 51962-2002 не более 0,1 менее 0,003 мг/кг

Ртуть (Н^) МУ 5178-90 не более 0,03 менее 0,004 мг/кг

Опытная с медью

Свинец (РЬ) ГОСТ Р 51301-99 не более 0,5 0,10 мг/кг

Кадмий (Сс1) ГОСТ Р 51301-99 не более 0,05 менее 0,001 мг/кг

Мышьяк (Ая) ГОСТ Р 51962-2002 не более 0,1 менее 0,002 мг/кг

Ртуть (Нй) МУ 5178-90 не более 0,03 менее 0,001 мг/кг

Таблица 18 — Микробиологические показатели продуктов убоя бычков

Микробиологические показатели НД на методику испытаний Показатель поНД Результат испытаний Единица измерений

Конто т.

КМАФАнМ ГОСТ 10444.15-94 не более 1х(10хЗ) 1х(10х2) КОЕ/г

БГКП (колиформы) ГОСТ Р 52816-2007 н/д в 0,1 г не обнаруж. -

Патогенные, в т.ч. сальмонеллы ГОСТ Р 52814-2007 н/д в 25 г не обнаруж. -

Ь. Мопосуизйепез ГОСТ Р 51921-02 н/д в 25 г не обнаруж. -

Опытняя г. к-пбяпьтпм

КМАФАнМ ГОСТ 10444.15-94 не более 1х(10хЗ) 1х(10х2) КОЕ/г

БГКП (колиформы) ГОСТ Р 52816-2007 н/д в 0,1 г не обнаруж. -

Патогенные, в т.ч. сальмонеллы ГОСТ Р 52814-2007 н/д в 25 г не обнаруж. -

Ь. МопосуЮйепеБ ГОСТ Р 51921-02 н/д в 25 г не обнаруж. -

Опытня а п мрпыл

КМАФАнМ ГОСТ 10444.15-94 не более 1х(10хЗ) 1х(10х2) КОЕ/г

БГКП (колиформы) ГОСТ Р 52816-2007 н/д в 0,1 г не обнаруж. -

Патогенные, в т.ч. сальмонеллы ГОСТ Р 52814-2007 н/д в 25 г не обнаруж. -

Ь. МопосуЬйепея ГОСТ Р 51921-02 н/д в 25 г не обнаруж. -

Результаты исследований показали, что содержание токсичных элементов в продуктах убоя животных, не превышали контрольных показателей, а в некоторых случаях были меньше. Содержание свинца, кадмия, мышьяка и ртути соответствует показателям безопасности. Количество радионуклидов и пестицидов в опытных образцах соответствовало норме. Не были обнаружены как в контрольных, так и опытных образцах основные патогенные микроорганизмы, что важно при определении безопасности продуктов убоя животных. Содержание антибиотиков в продуктах убоя бычков также находилось в пределах санитарной нормы.

Проведенные исследования показали, что продукты убоя животных, получавших с кормом нанопорошки кобальта и меди, соответствуют существующим стандартам. В целом, все показатели не превышают СанПиН 2.3.2.1078-01. Проведенная ветеринарно-санитарная экспертиза позволяет сделать вывод, что нанопорошки металлов кобальта и меди могут быть использованы как биологически активные добавки в рационах сельскохозяйственных животных. Продукты убоя животных, выращенных с их использованием, соответствуют всем нормам экологической безопасности.

ВЫВОДЫ

1. Проведенные исследования показали, что нанопорошки металлов кобальта и меди (размер частиц 20-40 нм) можно использовать в качестве стимуляторов процессов обмена, в том числе белкового, повышающих мясную продуктивность животных и улучшающих их общее физиологическое состояние. Были использованы оптимальные дозы нанопорошков металлов при введении их в рацион животных: для кобальта - 0,02 мг/кг, меди — 0,04 мг/кг живой массы в сутки.

2. Животные, получавшие нанопорошки металлов, обладали более высоким уровнем пищеварительной активности, чем контрольные. Коэффициент переваримости сухого вещества был выше контроля для кобальта на 3,9% и на 2,5% для меди, органического вещества - на 6,8% и 3,5%, протеина- на 5,6% и 3,8%, жира - на 4,4% и 3,8%, клетчатки - на 3,6% и 4,0%, безазотистых экстрактивных веществ - на 3,8% и 4,0% соответственно для нанопорошков кобальта и меди.

3. Введение нанопорошков кобальта и меди привело к увеличению баланса азота и кальция в организме и к снижению их выделения с калом и мочой. Выделение с калом азота у животных, получавших нанопорошок кобальта, было ниже на 12,7% по сравнению с контролем, с мочой на 9,8%. Баланс азота опытной группы превышал контроль на 30,3%, кальция - на 28,8%. Отложение в организме фосфора у животных, получавших нанопорошок кобальта, было выше контроля на 15%. Для нанопорошка меди данные показатели, оставаясь выше контроля, были несколько ниже: баланс азота в группе превышал контроль только на 15,6%, кальция - на 26,8%.

4. Добавка нанопорошков металлов стимулировала функцию кроветворения, что проявлялось в увеличении через 12 месяцев опыта содержания эритроцитов под действием кобальта на 16,9%, меди на 10,2%, гемоглобина на 8,3% и 5,5% и лейкоцитов на 10,0% и 7,5% соответственно.

Изменился процентный состав лейкоцитарной формулы в сторону увеличения лимфоцитов на 10% для кобальта.

5. Под воздействием наночастиц металлов в крови животных изменились показатели белкового обмена. Так, в крови возросло содержание общего белка (для кобальта - на 6,7%, для меди - на 4,2%). К концу опыта белковый индекс крови (отношение альбуминов и глобулинов) был выше контроля у животных, получавших нанопорошок кобальта, на 17,6%, а в группе с нанопорошком меди - на 14,7%. Как следствие повышения интенсивности обменных процессов увеличилось содержание фракций альбуминов (на 3,253,97%) и глобулинов (2,0-2,5%). Увеличилось содержание ферментов AJIT (на 4,7-8,2%) и ACT (2,4-8,8% относительно контроля), при этом в крови снижалось содержание продуктов распада белков — мочевины (на 11%) и креатинина (на 2,7-4,1%) - как причина повышения усвоения азотсодержащих соединений в организме.

6. К концу опыта содержание свободных аминокислот возросло как в крови (на 21,9-26,8%), так и в мышечной ткани (на 6,9% относительно контроля), что достоверно подтверждает увеличение интенсивности белкового обмена.

7. Изменились показатели мясной продуктивности опытных животных. Добавка нанопорошка кобальта увеличила живую массу бычков к концу опыта на 14,2% по сравнению с контролем, среднесуточный прирост бычков - на 16,2%. Также увеличилась масса парной туши на 44%, выход туши на 24,2%, убойная масса - на 48%, убойный выход - на 27,8% по сравнению с контролем. Для меди через 12 месяцев живая масса была выше контроля на 11,3%, а среднесуточный прирост - на 14,5%, увеличилась масса парной туши на 14,0%, выход туши — на 17%, а убойный выход увеличился на 25,6%. При этом увеличилась энергетическая ценность мяса на 10,1-12,5%.

8. Результаты исследований показали, что в продуктах убоя опытных животных наблюдалось снижение содержания свинца, кадмия, мышьяка, ртути, радионуклидов. Микробиологические показатели, а также содержание пестицидов и антибиотиков соответствовало нормам СанПиН 2.3.2.1078-01, подтверждающим безопасность продуктов убоя. Вскрытие показало, что форма, цвет и размеры всех органов животных, получавших с кормом нанопорошки металлов, находились в пределах физиологической нормы, характерной для данного вида и возраста животных.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. По результатам проведенных исследований можно рекомендовать нанопорошки кобальта (0,02 мг/кг) и меди (0,04 мг/кг живой массы в сутки) в кормлении молодняка крупного рогатого скота в качестве биологически активных добавок, способствующих активации белкового обмена и повышению мясной продуктивности животных.

2. Так как порошки обладают пролонгированным действием, необходимо контролировать периоды введения нанопорошков меди и кобальта по данным морфологических и биохимических анализов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

Статьи в ведущих рецензируемых изданиях:

1. Ильичев, Е. Влияние нанопорошка железа на мясную продуктивность молодняка крупного рогатого скота / Е. Ильичев, С. Полищук // Молочное и мясное скотоводство. - 2011. - № 1. — С. 24-25.

2. Переваримость рациона и баланс питательных веществ при скармливании телятам нанопорошков кобальта и меди / Е. Ильичев, А. Назарова, С. Полищук,

B. Иноземцев // Молочное и мясное скотоводство. — 2011. - № 5. - С. 27-29.

Статьи, опубликованные в других научных изданиях:

3. Ильичев, Е. А. Переваримость питательных веществ рациона при введении нанокристаллических порошков железа, кобальта и меди в рацион молодняка крупного рогатого скота / Е. А. Ильичев, С. Д. Полищук // Сб. науч. тр. профессорско-преподавательского состава и молодых ученых РГАТУ им. П.А. Костычева: Материалы научно-практической конференции 2009 г. - Рязань: Изд-во РГАТУ, 2009. - С. 150-152.

4. Ильичев, Е. А. Биохимические показатели крови телок черно-пестрой породы при введении в их рацион нанокристаллического железа / А. А. Назарова, Е. А. Ильичев, С. Д. Полищук // Вестник РГАТУ. - 2009. - № 2. - С. 47-49.

5. Биологическая активность нанопорошка кобальта при введении в рацион молодняка крупного рогатого скота / А. А. Назарова, Е. А. Ильичев, Н. Ю. Зенова, С. Д. Полищук // Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов, г. Рязань; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. -Рязань, 2009. - С. 64-68.

6. Ильичев, Е.А. Влияние нанопорошка меди на некоторые физиологические показатели молодняка крупного рогатого скота / М. Е. Дорогов, А. А. Назарова, Е. А. Ильичев, И. А. Степанова // Конференция молодых ученых Центрального Федерального округа РФ 25-27 ноября 2009 г. - Калуга, 2009. - С. 21-24.

7. Ильичев, Е. А. Накопление биологически активных веществ в организме животных при введении в рацион нанокристаллического железа / A.A. Назарова, Е. А. Ильичев, С. Д. Полищук // Инновационные тенденции развития российской науки: материалылы III Междунар. науч-практ. конф. молодых ученых. Краснояр. гос. аграрн. ун-т. - Красноярск, 2010. - С. 150-152.

8. Ильичев, Е. А. Влияние нанокристаллических металлов на накопление микро- и макроэлементов в тканях животных / А. А. Назарова, Е. А. Ильичев, И. А. Степанова, С. Д. Полищук // Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству: (сборник). Материалы III Международной интернет -конференции. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. - С. 114-118.

9. Ильичев, Е. А. Действие нанокристаллического железа на переваримость рациона и физиологическое состояние молодняка крупного рогатого скота / А. А. Назарова, Е. А. Ильичев, С. Д. Полищук // Актуальные вопросы научного обеспечения АПК в работах молодых ученых: материалы междунар. конф. молодых ученых Россельхозакадемия. СибНИИСХ. - Омск, 2010. - С. 21-24.

10. Ильичев, Е. А. Влияние нанопорошков железа и кобальта на показатели мясной продуктивности бычков черно-пестрой породы / Е. А. Ильичев, С. Д. Полищук II Материалы научно-практической конференции «Интеграция науки с сельскохозяйственным производством». - Рязань: Изд-во РГАТУ, 2011. -

C.89-94.

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ № 751 подписано в печать 26.04.2012 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение-высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГБОУ ВПО РГАТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано с оригинала макета заказчика

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ильичев, Евгений Александрович, Рязань

61 12-3/1291

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»

на правах рукописи

ИЛЬИЧЕВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОКАЗАТЕЛИ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА И МЯСНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ БЫЧКОВ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ ПРИ ВВЕДЕНИИ В РАЦИОН НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ КОБАЛЬТА И МЕДИ

03.03.01 — физиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Полищук Светлана Дмитриевна

Рязань 2012

СОДЕРЖАНИЕ

с.

с/

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ................................................ 4

ВВЕДЕНИЕ................................................................... 5

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................. 10

1.1 Влияние микроэлементов кобальта и меди на физиологические показатели и продуктивность сельскохозяйственных животных.............. 10

1.2 Изменение переваримости и баланса питательных веществ при введении микроэлементов в рацион сельскохозяйственных животных...... 18

1.3 Влияние наноматериалов на биохимические процессы растений и животных................................................................................... 22

1.4 Теоретическое обоснование применения нанопорошков металлов как биологически безопасных форм микроэлементов................................. 23

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.................... 34

2.1 Объекты исследований............................................................. 34

2.2 Характеристика нанопорошков металлов и условия их введения в рацион сельскохозяйственных животных...................................................... 35

2.3 Научно-хозяйственные испытания нанопорошков металлов на бычках черно-пестрой породы..........................................................................................................................................36

2.4 Определение переваримости и баланса питательных веществ рациона 38

2.5 Белковый обмен и продуктивность бычков черно-пестрой породы..............39

2.5.1 Рацион кормления опытных бычков и его питательность................................39

2.6 Морфологические и биохимические показатели крови................................................41

2.7 Определение показателей мясной продуктивности бычков, получавших с кормом наночастицы металлов...................................... 42

2.8 Проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя бычков, получавших с кормом нанопорошок металлов....................... 42

2.9 Обработка результатов.............................................................. 43

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ................................. 44

3.1 Влияние нанопорошков металлов кобальта и меди на переваримость и

баланс питательных веществ рациона опытных бычков.......................... 44

3.1.1 Действие нанопорошков кобальта и меди на переваримость питательных веществ рациона опытных бычков................................... 44

3.1.2 Влияние нанопорошков кобальта и меди на баланс питательных веществ (азот, фосфор, кальций) опытных бычков................................ 46

3.2 Влияние нанопорошков кобальта и меди на морфологические показатели крови опытных бычков................................................... 49

3.3 Действие нанопорошков кобальта и меди на биохимические показатели крови опытных бычков.................................................. 53

3.4 Влияние нанопорошков кобальта, меди и железа на мясную продуктивность бычков черно-пестрой породы................................. 63

3.4.1 Действие нанопорошков металлов на количественные показатели мясной продуктивности опытных бычков.......................................... 63

3.4.2 Действие нанопорошков металлов на качественные показатели мясной продуктивности опытных бычков........................................... 69

3.5 Проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя опытных бычков.......................................................................... 74

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ................................................................................80

ВЫВОДЫ........................................................................................................................................97

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..........................................................................100

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................101

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................................125

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

НП наноразмерный порошок

AJIT аланинаминотрансфераза

ACT аспартатаминотрансфераза

БАС биологически активные соединения

БЭВ безазотистые экстрактивные вещества

КК креатикиназа

ОР основной рацион

УДПМ ультрадисперсные порошки металлов

УДП Си ультрадисперсный порошок меди

УДП Со ультрадисперсный порошок кобальта

УДП Fe ультрадисперсный порошок железа

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Современное состояние животноводства требует разработки и внедрения инновационных технологических приемов, способствующих его развитию. Уровень продуктивности животных находится в непосредственной зависимости от сбалансированности кормовых рационов по энергии, сырому протеину, углеводам, витаминам, макро- и микроэлементам. Безопасное повышение продуктивности сельскохозяйственных животных также невозможно без использования биологически активных добавок. Известно, что эффективность использования питательных веществ кормов зависит не только от качества корма, но и от процессов, происходящих в пищеварительном тракте животного организма. Существенное влияние на процессы превращения питательных веществ в преджелудках жвачных животных оказывает наличие и правильное использование в рационах биологически активных веществ, которые являются стимуляторами роста и активизации обменных процессов в организме. Одним из видов биологически активных добавок являются наноразмерные порошки металлов (НИ), Отличительной особенностью нанопорошков является их способность активизировать физиологические и биохимические процессы при использовании их в очень малых дозах. Широкое применение НП может явиться одним из путей успешного развития сельского хозяйства.

Наибольшей биологической активностью обладают порошки, активными компонентами которых являются железо, кобальт, медь, марганец и другие микроэлементы в наноразмерном состоянии. Проведенные в последние годы исследования показали их эффективность в растениеводстве, кормопроизводстве и животноводстве (JI.B. Коваленко, Г.В. Павлова, Г.Э. Фолманис, H.H. Глущенко, А.П. Райкова, Г.Э. Фолманис, JI.E. Амплеева, С.Д. Полищук, Г.И. Чурилов, A.A. Назарова, М.М. Сушилина).

Производителями наноразмерных частиц металлов являются Московский институт стали и сплавов и институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН (г. Москва).

В Рязанском государственном агротехнологическом университете им. П.А. Костычева изучение биологической активности нанопорошков металлов проводится с 1997 года. С 2005 года начались опыты по влиянию нанопорошков металлов при введении их в рацион на физиологическое состояние лабораторных и сельскохозяйственных животных, углеводный, минеральный обмены; кроветворную, иммунную и ферментные системы животных.

Оставались неизученными вопросы действия нанопорошков металлов на процессы переваримости и баланс питательных веществ рациона, их влияние на показатели белкового обмена и продуктивности сельскохозяйственных животных, а также подтверждение безопасности для человека продуктов убоя опытных животных.

Для исследований была выбрана черно-пестрая порода крупного рогатого скота как наиболее распространенная в центральной части России.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлось изучение действия нанопорошков кобальта и меди на белковый обмен и мясную продуктивность бычков, а также на морфологические и биохимические показатели крови, переваримость и баланс питательных веществ рациона и проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя опытных бычков.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить действие нанопорошков кобальта и меди на переваримость питательных веществ рациона бычков черно-пестрой породы;

2. Определить влияние нанопорошков кобальта и меди на баланс питательных веществ (азот, фосфор, кальций) опытных бычков;

3. Изучить влияние нанопорошков кобальта и меди на морфологические показатели крови опытных животных;

4. Определить биохимические показатели крови опытных животных под действием нанопорошков кобальта и меди;

5. Исследовать влияние наночастиц металлов на показатели белкового обмена бычков;

6. Изучить действие нанопорошков кобальта, меди и железа на количественные и качественные показатели продуктивности бычков черно-пестрой породы;

7. Проведение ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов убоя опытных животных.

Научная новизна работы

Впервые изучено влияние оптимальных доз наночастиц кобальта и меди на показатели переваримости и баланса питательных веществ (азота, фосфора, кальция).

Определено влияние нанопорошков кобальта и меди на показатели белкового обмена в крови (содержание белка и белковых фракций, свободных аминокислот, ферментов, продуктов белкового обмена) и мышечной ткани (свободных аминокислот) и мясную продуктивность бычков черно-пестрой породы.

Изучено влияние нанопорошков металлов на количественные и качественные показатели мясной продуктивности бычков черно-пестрой породы.

По результатам исследований даны рекомендации по использованию нанопорошков металлов кобальта и меди в качестве биологически активных добавок в кормлении крупного рогатого скота.

Научно-практическая значимость работы

Подтверждена возможность применения нанопорошков кобальта и меди как недорогих, нетоксичных и высокоэффективных биологических катализаторов

биохимических процессов в организме, улучшающих физиологическое состояние, морфологические и биохимические показатели крови, повышающих активность ферментных систем опытных животных, улучшающих процессы переваримости и усвоения питательных веществ рациона, что способствует повышению показателей мясной продуктивности.

На основании проведенной ветеринарно-санитарной экспертизы, включающей лабораторные исследования, доказана безопасность введения нанопорошков металлов в рацион бычков.

Предложены рекомендации по применению нанопорошков металлов в рационах крупного рогатого скота с целью повышения процессов переваримости и усвоения питательных веществ, а также для повышения показателей мясной продуктивности опытных бычков. Данные рекомендации нашли свое применение в ЗАО «Старожиловский конный завод».

Апробация работы

Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практической конференции РГАТУ (Рязань, 2009), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Приоритетные направления современной российской науки глазами молодых ученых» (Рязань, 2009), конференции молодых ученых Центрального Федерального округа РФ «Актуальные направления научных исследований» (Калуга, 2009), III Международной научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные тенденции развития российской науки» (Красноярск, 2010), III Международной интернет - конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству» (Орел, 2010), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы научного обеспечения АПК в работах молодых ученых» (Омск, 2010), научно-практической конференции «Интеграция науки с сельскохозяйственным производством» (Рязань, 2011).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- действие нанопорошков кобальта и меди на переваримость и баланс питательных веществ рациона бычков черно-пестрой породы;

- действие нанопорошков металлов на морфологические и биохимические показатели крови бычков;

- влияние наночастиц металлов на показатели белкового обмена бычков;

- влияние нанопорошков кобальта и меди на количественные и качественные показатели продуктивности опытных животных;

- проведение санитарно-ветеринарной экспертизы продуктов убоя бычков черно-пестрой породы.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Влияние микроэлементов кобальта и меди на физиологические показатели и продуктивность сельскохозяйственных животных

Минеральные вещества играют важную роль в жизнедеятельности организма. Физиологическая функция кобальта обусловлена тем, что этот элемент входит в состав витамина В12 (до 4,5%). У жвачных бактерии рубца синтезируют витамин В]2 из кобальта, и он выступает как стимулятор роста бактерий. Кобальт плохо удерживается тканями тела, и избыток этого элемента быстро выделяется. Токсичный уровень кобальта для крупного рогатого скота составляет 90-110 мг на 100 кг живого веса в день [102].

По данным автора [95], поступление меди и кобальта с кормом меньше выделения их из организма летом. Добавка солей меди и кобальта повышает вес телят на 28%, улучшает иммунобиологическую реактивность организма, способствует лучшему оплодотворению [51, 59], увеличивает в крови содержание гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов, общего белка, фагоцитарную активность и среднесуточные привесы [163, 170].

Усвояемость кобальта у животных составляет 30-40% [108]. Эффективность использования кобальта зависит от наличия в рационе меди, кальция. Введение в рацион йода с витамином А и С повышает ретенцию кобальта в организме и снижает экскрецию его с калом и мочой [96].

Кобальт усиливает обмен веществ, рост животных, активизирует ферменты, улучшающие использование белка, кальция и фосфора [24, 29].

Симптомами недостаточности кобальта у животных являются истощение, шерсть без блеска извитости, эпидермис легко разрывается. Слизистые оболочки бледно-серого цвета. Ослабевают тоны сердца, снижена моторика желудочно-кишечного тракта. Животные худеют и погибают, молодняк рождается слабым, нежизнеспособным [61].

Скармливание стельным коровам кобальта и меди увеличивает вес родившихся телят на 13,5%, живой вес коров, надой молока [27], синтез микробиального белка, разложение протеина корма, активность процессов дезаминирования [58].

Добавление в рационы свиней микроэлементов марганца, меди, кобальта повышает в крови уровень эритроцитов и гемоглобина, привесы поросят на 36%, повышает активность сукцинодегидразы печени, жевательной мышцы и мышцы сердца [21]. Также усиливается секреция околоушных желез, снижается содержание хлоридов в слюне околоушной железы [142], уменьшается содержание сахара и глютатиона в крови [26].

Кобальт, медь и марганец повышают привес овцематок на 22%, настриг шерсти у овец на 25,2% [3].

Организм животного не способен накапливать кобальт и его ежедневное поступление с кормом обязательно [118]. Подкормка кобальтом оказывает благотворное влияние на обмен веществ овец [124] и стельных коров, телята рождаются более крепкими и жизнеспособными [139].

Кобальт увеличивает степень расщепления целлюлозы на 33% [171], повышает молочную продуктивность на 9,8-12% [5, 9, 56] и содержание каротина в крови коров [52, 150].

При введении кобальта в рацион коров увеличивается содержание витаминов А и В12 в печени и в мясе, среднесуточный прирост повышается на 9,2% [135], повышается оплодотворяемость на 26% [115], у подсосных овец увеличивается отложение кальция и фосфора [129].

Пероральное введение кобальта повышает в скелетной мышце концентрации АТФ на 31% и фосфоркреатина на 47%, что говорит об участии кобальта в активации процессов окислительного и гликолитического фосфорилирования [38].

Кобальт увеличивает отложение минеральных веществ в теле опытных животных: калия, кальция, натрия, марганца, фосфора, железа [137].

Введение кобальта повышает липолитическую активность панкреатического сока овец, увеличивая его переваривающую силу [50].

Подкормка телок и нетелей кобальтом повышает сахар в крови, снижает концентрацию пировиноградной кислоты и ацетоновых тел, увеличивает буферную емкость, общий и белковый азот, кобальт и цинк [98], увеличивает среднесуточные привесы телят, поросят и утят (до 80%), сохранность на 24,2% [105, 114, 133, 152] усиливает биосинтез витамина Bi2 [1], уровень гемоглобина, эритроцитов, общего белка в крови [164], повышает настриг шерсти - на 10%. [130]. Совместно с ультрафиолетовым облучением свиней увеличивает среднесуточные приросты на 29%, уровень гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов [177].

Уменьшение количества меди сокращает длительность жизни эритроцитов [184], введение меди понижает активность холинэстеразы, карбоангидразы, щелочной фосфатазы и каталазы сыворотки крови собак, а активность поджелудочной липазы повышает [25].

Введение в рацион валушков меди повышает активность AJIT в цельной крови, a ACT - снижает [123], повышает уровень витамина С и церулоплазмина в печени крыс [146]. Соли меди уменьшают отложение никеля в организме и улучшают обмен кальция [35], повышают содержание в молоке витамина В12 [172] и увеличивают среднесуточные приросты свиней на 7-8%, отложение кальция на 12,5% и фосфора на 40% [73].

Подкормка кроликов медью положительно влияет на фагоцитарную способность лейкоцитов и поглотительную способность ретикуло-эндотелиальной системы, повышая иммун