Воздействие ультрадисперсных частиц хрома различной дозировки на элементный статус цыплят-бройлеров

Воздействие ультрадисперсных частиц хрома различной дозировки на элементный статус цыплят-бройлеров*

И.З. Губайдуллина, аспирантка, И.А. Гавриш, мл.н.с., ИВ. Маркова, н.с, ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН; А.С. Муста-

фина, аспирантка, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Живой организм представляет собой сложный конгломерат отдельных систем, объединённых единством биохимических и физиологических реакций, что получает в форме живой материи качественно новое содержимое. В связи с этим адекватное функционирование отдельных органов, систем и своевременное прохождение химических процессов является основой нормальной работы всего организма. Уровень обмена веществ в организме зависит от многих факторов, в том числе и от достаточности поступления питательных веществ. Огромную роль среди экзогенных материалов играют микроэлементы, которые способны в мельчайших дозах оказывать значительное влияние на обменные процессы [1, 2]. По мнению А.Я. Дзыговской [3], содержание микроэлементов в организме является характерным принципом вида и зависит от физиологического состояния.

Микроэлементы играют важную роль в процессах роста, дифференцировки, репарации, регенерации, апоптоза, некроза, выживаемости клеток, развитии различных аллергических, аутоиммунных и опухолевых заболеваний [4, 5].

Основными или эссенциальными микроэлементами являются Fe, Си, Zn, и Сг. Хром участвует в поддержании и регуляции уровня глюкозы в крови, в метаболизме липидов, поддержании гомеостаза холестерина и проявляет некоторые антиоксидантные свойства [6]. Добавка хрома в рацион является эффективным инструментом для повышения показателей роста, использования питательных веществ [7].

Целью исследования было установить изменения минерального статуса организма цыплят-бройлеров при добавлении в рацион ультрадисперсных частиц (УДЧ) хрома.

Материал и методы исследования. Исследование проведено в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» на цыплятах-бройлерах кросса Арбор-Айкрес. Для проведения экспериментального исследования было отобрано 150 гол. цыплят-бройлеров 7-су-точного возраста. Составление рационов основывалось на рекомендациях ВНИТИП (2004). Состав

основного рациона (%) в стартовом и ростовом периоде составил соответственно: зерно пшеницы (27,1 и 41,2%), кукуруза (16 и 22%), шрот соевый (25 и 15%), шрот подсолнечный (18 и 8%), масло подсолнечное (5 и 2,8%), монохлоргидрат лизина, 98% (0,35 и 0,17%), DL-метионина (0,10 и 0,13%), L-треонина (0,03 и 0,54%), соль поваренная (0,28 и 0,3%), монокальций фосфат (0,7 и 0,7%), мел кормовой (0,5 и 0,4%), известняковая мука (1,0 и 0,7%). Содержание витаминов и минеральных солей нормировали с помощью премиксов П5 и П6 (соответственно для птиц в возрасте до 28 сут. и старше) (ООО «Коудайс МКорма», Россия), включающих витамины A, D, E, K3, Bb B2, B3, B4, B5, B6, B12, Bc и H; микроэлементы Fe, Mn, Cu, Zn,V, Cu. Для поения цыплят во всех группах использовали дистиллированную воду [8]. Контрольные птицы на протяжении 42 сут. получали основной рацион, в который хром включали в виде хлорида хрома (CrCl3 • 6H2O, содержащий 19,5% хрома) ч.д.а (АО «Реахим», Россия). Птицам опытных групп в период эксперимента (14—42 сут.) заменяли хлорид хрома на УДЧ Cr2O3 (ООО «Платина», г. Москва, метод получения — плазмохимический синтез, d = 91 нм, удельная поверхность 9 м2/г, Z-потенциал 93±0,52 мВ, содержали 99,8% Cr): I гр. — в дозе 50 мкг/кг корма, II — 100 мкг/кг, III — 200 мкг/кг и IV - 400 мкг/кг.

Дозировки от 50 до 400 мкг/кг корма выбраны с учётом ранее полученного положительного эффекта влияния хрома на ростовые и биохимические показатели цыплят-бройлеров [8]. Содержание химических элементов в биосубстратах определяли методами атомно-эмиссионной спектрометрии (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (МС-ИСП) на приборах Optima 2000DV и ELAN 9000 (Perkin Elmer, США) в лаборатории АНО «Центр биотической медицины», г. Москва (аттестат аккредитации ГСЭН^и.ЦОА.311, регистрационный номер в государственном реестре РОСС RU. 0001.513118 от 29 мая 2003 г.).

Статистическую обработку полученных данных проводили c использованием программного пакета Statistica 10.0 и программного пакета «MS Excel 2000». Данные представлены в виде: среднее (X) ± стандартная ошибка среднего (Sx). Достоверными считали результаты при Р<0,05.

Результаты исследования. В результате исследования установлено, что наибольшая интенсивность

* Работа выполняется при финансовой поддержке подпрограммы «Изучение механизмов адаптации системы пищеварения млекопитающих животных и птицы к рационам с различным ингредиентным составом кормов». Постановление Президиума РАН № 132 от 05.07.2017; государственное задание N0. 0761-2018-0031

роста птиц за период эксперимента наблюдалась в III и IV опытных гр., при абсолютном приросте живой массы 2308,83 и 2304 г, что превышало показатели в контроле на 12 и 11% (Р<0,05). Уровень ростовых показателей в I и II опытных группах отличался от контрольных значений на 5—7% (Р<0,05) (рис.).

II группа =

Co, Cr, Fe, I, Ni, V t B, Mn, Se i

Добавление наночастиц хрома в корм птиц III гр. оказывало значительное влияние на содержание минеральных веществ в теле.

Co, Cr, Fe, V X

Так, III группа =

B, I i

Включение в корм УДЧ хрома с дозировкой 400 мкг/кг депрессировал содержание в теле В, I, Мп, Si и Zn на 3, 50, 52, 61 и 23% относительно показателей контрольной группы.

Co, Cr, Fe, Ж Se, V X

IV группа =

B, I, Mn, Si, Zn i

Рис. - Разница в живой массе между цыплятами-бройлерами, получавшими ультрадисперсные частицы Сг203 в разных дозировках, по сравнению с контрольной группой; п = 30; Р<0,05

На основании мультиэлементного анализа тушек цыплят-бройлеров был оценён элементный статус их организма. У птиц I гр. отмечалось как выраженное увеличение целого ряда элементов, так и их понижение (табл. 1),

I, V X

I группа= В, Со, Мп X

В тушке бройлеров II гр. установлено уменьшение некоторых элементов, таких, как В, Мп, Se в среднем на 56,6 и 25,0% и накопление содержания Со, Сг, Fe, I, №, V соответственно относительно контрольной группы,

Анализ химического состава организма птиц показывает, что с увеличением концентрации УДЧ хрома в рационе достоверно повышалось содержание К, Mg и Р в тканях птиц II (9, 50 и 89%) и N в III (1%) опытных гр. (Р<0,05) (табл. 2).

Очень важным является изучение концентрации токсических веществ в организме цыплят-бройлеров (табл. 3). Воздействие токсичных элементов приводит к патологическим изменениям в организме, вызывает нарушение обмена веществ, структуры органов и нейрогуморальных систем. Особый интерес представляет увеличение содержания большого количества химических элементов независимо от того, к какой группе они относятся.

Поэлементное определение концентрации микроэлементов в теле птиц выявил достоверное отличие, которое характеризует изменения в элементном статусе организма в зависимости от дозы УДЧ хрома различной концентрации с кормом в рацион, что позволило сформировать минеральный профиль:

I, N1, V, Са, са, Щ, РЬ X

0-50 =

50-100 =

B, Co, Mn, Se, Si, Zn, K, Mg, Na, P, Sr i B, Co, Mn, Ni, Zn, Co, P, Pb, Sr t

Cr, Fe, Se, Cd, Hg i

1. Концентрация эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов в теле бройлеров, мг/кг,

Группа

Элемент

контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная

As 0,0084±0,00017 0,0109±0,00020 0,0119±0,00018 0,0088±0,00019 0,0070±0,00015

B 0,506±0,0040 0,189±0,0100*** 0,225±0,0020*** 0,172±0,0021*** 0,493±0,0030*

Co 0,0104±0,00020 0,0073±0,00015*** 0,0214±0,00030*** 0,0146±0,00080** 0,0151±0,00021***

Cr 0,048±0,0007 0,179±0,0220 0,129±0,0250** 0,132±0,0046*** 0,442±0,0010***

Cu 1,370±0,4300 0,771±0,0430 0,630±0,0760 1,010±0,0120 0,380±0,0600

Fe 21,55±4,300 122,37±17,600 80,60±6,250*** 121,25±11,860*** 56,60±2,670***

I 0,298±0,0480 0,392±0,0470** 0,362±0,0030 0,148±0,0100* 0,150±0,0018*

Mn 0,863±0,0130 0,587±0,0070*** 0,812±0,0097* 0,886±0,0106 0,410±0,0050***

Ni 0,188±0,0080 0,091±0,0140 0,495±0,0059*** 0,176±0,0021 0,230±0,0024**

Se 0,226±0,0047 0,189±0,0130 0,169±0,0010*** 0,235±0,0038 0,240±0,0008*

Si 18,16±3,530 15,21±3,320 10,69±0,290 13,89±1,390 7,07±0,280*

V 0,0054±0,00001 0,0146±0,00002*** 0,0153±0,00020 0,0097±0,00019*** 0,0100±0,00015***

Zn 18,19±1,690 14,95±0,340 31,92±3,520** 19,53±3,140 13,93±0,224*

Примечание: *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001

2. Концентрация макроэлементов в теле птиц, г/кг

Элемент Группа

контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная

Ca K Mg Na P 2,69±0,113 3,05±0,089 0,30±0,029 1,19±0,026 3,85±0,886 5,90±0,983* 2,63±0,186*** 0,24±0,004*** 1,18±0,003*** 2,16±0,098** 6,30±0,580*** 3,32±0,456 0,45±0,117 1,15±0,033 7,28±0,010** 8,85±0,861*** 3,04±0,144 0,32±0,053 1,20±0,042 3,57±0,002 2,05±0,253 1,68±0,026*** 0,22±0,003* 0,65±0,012*** 3,06±0,104

Примечание: *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001

3. Концентрация токсических элементов в теле подопытных птиц, мг/кг

Элемент Группа

контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная

Al Cd Hg Pb Sr 1,14±0,200 0,0049±0,00010 0,0021±0,00005 0,0122±0,00002 1,80±0,370 1,48±0,820 0,0061±0,00012*** 0,0025±0,00006*** 0,0126±0,00003*** 1,01±0,180** 1,44±0,240 0,0021±0,00004*** 0,0023±0,00005* 0,0168±0,00003*** 9,24±0,310*** 5,55±0,700*** 0,0115±0,00002*** 0,0022±0,00006 0,0121±0,00002** 3,07±0,760 1,88±0,280 0,0085±0,00001*** 0,0019±0,00005* 0,0161±0,00002*** 2,91±0,128*

Примечание: *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001

4. Показатели соотношения пулов химических элементов в организме цыплят-бройлеров

Элемент Группа

контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная

Fe/Zn Ca/P Fe/Cu Cr/V 1,18±0,09 0,70±0,01 15,73±0,25 8,89±0,12 8,19±0,005* 2,73±0,03* 158,72±19,28* 12,26±0,20* 2,53±0,002* 0,87±0,02* 127,94±17,15* 8,43±0,09* 6,21±0,004* 2,48±0,04* 120,05±15,13* 13,61±0,15* 4,06±001* 0,67±0,01* 148,95±10,19* 44,4±6,07*

Примечание: *Р<0,05 при сравнении контрольной и опытных групп

100-200 =

Cr, Fe, Ca, Al, Cd t B, Co, I, Pb i '

B, Co, Cr, I, Ni, Se, V, Pb t

200 400 Fe, Mn, Si, Zn, K, Mg, Мз, Cd, Щ, Sr ^

В зависимости от концентрации наночастиц хрома в рационе наиболее активной фазой является диапазон 100—200 мкг/кг, при котором происходит активный метаболизм основных химических элементов.

Основываясь на знаниях, свидетельствующих о вероятности взаимодействия между химическими элементами вследствие их лабильности и способности к образованию больших связей [2], а также учитывая антагонизм и синергизм между химическими элементами уже в процессе их всасывания в пищеварительном тракте, рассчитаны некоторые отношения химических элементов в теле бройлеров (табл. 4).

По данным таблицы видно, что концентрация Fe по отношению к Zn и Си, Са к Р и Сг к V увеличивается.

Вывод. Введение в рацион цыплят-бройлеров наночастиц хрома в дозировках 100—200 мкг/кг

стимулирует обмен химических элементов, выраженных в увеличении Co, Cr, Ca, Zn, и депрес-сирует обмен Cd, Pb.

Литература

1. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М.: Мир, 2004. 272 с.

2. Самохин В.Т. Профилактика нарушений обмена микроэлементов у животных. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2003. 136 с.

3. Дзыговская А.Я. Ветеринарно-санитарная оценка и качество мяса бройлеров в зависимости от методов обезвреживания питьевой воды: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М., 1987. 16 с.

4. Скальный A.B. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение): практическое руководство для врачей и студентов медицинских вузов. М., 1997. 71 с.

5. Khuri F.R. Lung cancer chemoprevention // Semin. Surg. Oncol. 2000. Vol. 18. № 2. P. 100-105.

6. Preuss, H.G., Grojec, P.L., Lieberman, S. and Anderson, R.A. (1997) Effects of different Cr compounds on blood pressure and lipid peroxidation in spontaneously hypertensive rats. Clinical Nephrology 47: 325-330.

7. Ahmed N., Haldar S., Pakhira M.C., & Ghosh T.K. (2005) Growth performances, nutrient utilisation and carcass traits in broiler chickens fed with a normal and a low energy diet supplemented with inorganic Cr (as Cr chloride hexahydrate) and a combination of inorganic Cr and ascorbic acid. Journal of Agricultural Science, 143, 427-439.

8. Фисинин В.И. Методические указания по оптимизации рецептов комбикормов для сельскохозяйственной птицы / В.И. Фисинин, И.А. Егоров, Т.Н. Ленкова [и др.]. М., 2009.