КОМПЛЕКСНАЯ КОРМОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПТИЦ
COMPLEX FEED ADDITIVE FOR FARM BIRDS

Предлагаемое изобретение относится к биотехнологии, в частности к изготовлению кормовых добавок.
Известны различные кормовые добавки на основе цеолитов, в качестве которых используются в основном разновидности данного минерала - клиноптилолит, пермаит.
Известна минеральная добавка, содержащая клиноптилолит - цеолитсодержащий туф Сибайского месторождения, используется в производстве кормов с минеральными добавками для животных и птиц (см. RU №2163077, A23K 1/175, С01В 39/00, опубл. 20.02.2001).
2
Известна минеральная добавка на основе цеолита, в качестве которого использован клиноптиолитосодержащий туф зернистостью 1-2 мм, введенный в состав компонентов комбикорма для молодняка сельскохозяйственной птицы (см. изобретение СССР N 733618, МКИ A23K 1/175, опубл. 20.05.1980).
Недостатком перечисленных кормовых добавок является узкий спектр действия и отсутствие в составах добавок необходимых эссенциальных микроэлементов.
Известна кормовая смесь, содержащая аминокислотный компонент, органический компонент и цеолит (RU, патент 2038799, A23K 1/00, 1995).
Известна биостимулирующая кормовая добавка, в состав которой входит биомасса частично гидролизованных дрожжей Saccharomyces и цеолит (см. RU №2194419 C1, А23К 1/16, 1/175 A23J 3/20, опубл. 27.09.2002, Бюл. №27).
6
Известна кормовая добавка "ЦАМАКС" для животных и птиц, содержащая в качестве цеолита - клиноптилолит и элементарную серу (см. патент РФ N 2115332, МКИ A23K 1/175, опубл. 20.07.1999).
6
Известен сорбент на основе цеолитов, который используется в качестве минеральной добавки (см. патент РФ N 2097124, МКИ B01J 20/18, С01В 39/14 опубл. 27.11.1997).
Недостатком перечисленных кормовых добавок является отсутствие эссенциальных микроэлементов, таких как селен и йод.
Одновременный дефицит йода и селена приводит к более сильному гипотиреодизму, чем дефицит одного йода. Недостаток селена в организме животных снижает функциональную активность гормонов щитовидной железы, поэтому обеспеченность этими микроэлементами животных и человека приобретает особое значение. Йод и селен метаболически тесно связаны - йод в организме не функционирует без селена.
3
3
1
2
3
4
5
6
12
c
Известна кормовая добавка для сельскохозяйственной птицы (см. патент №2034503, A23K 1/16, опубл. 10.05.1995), содержащая витамины, микромакроэлементы и наполнитель- сахарозу и/или крахмал, и/или отруби. В качестве витаминов она содержит витамины A, D, E, K, В, В, В, В, B, B, B, B, Н, С, а в качестве микро-макроэлементов железо, марганец, цинк, медь, йод, селен.
Недостатком приведенной добавки является ее многокомпонентность и многостадийнность технологического процесса.
Известна кормовая добавка, состоящая из крахмального клейстера и селенита натрия (патент №2181011, МПК А23К 1/16, 1/175, опубл. 10.04.2002). Способ получения кормовой добавки включает подготовку крахмального клейстера, подготовку водного раствора селенита натрия в соотношении 1:50, добавление его в охлажденный клейстер и перемешивание в течение 20-30 мин. Далее смесь выпаривают, высушивают при 40-50°С до постоянной массы и измельчают до порошкообразного состояния.
Недостатком приведенной кормовой добавки являются большие потери из-за летучести и токсичности селена. Токсичность и доступность селена зависит от природы соединения. Неорганические формы селена более токсичны, чем органические. Органический селен может накапливаться в организме в виде селенового пула и по мере надобности медленно расходоваться. Неорганический селен имеет узко ограниченный селеновый пул организма и практически сразу попадает в кровь. При незначительном превышении предельно допустимой концентрации (ПДК) селен оказывает токсическое действие, поэтому неорганические формы селена рекомендуют применять только в лечебных целях. А также требуются определенные условия хранения. Крахмал при высокой влажности способен впитывать влагу и образовывать клейстер, что приводит к нарушению структуры комплекса и, как следствие, высвобождению селенита натрия с потерей селена в результате окисления и улетучивания из смеси.
Известно кормовое средство для профилактики селеновой и йодной недостаточности у сельскохозяйственных животных и птиц (см. RU №2189762, С2, А23К 1/16, 1/175, опубл. 27.11.1995, Бюл. №3). Для стабилизации количественного содержания селена и йода, повышения сроков хранения в крахмальный клейстер добавляют водные растворы йодида калия и селенита натрия и спиртовой раствор кристаллического йода, высушивают и измельчают до порошкообразного состояния.
Недостатком данного кормового средства является неорганическая форма селена, которая более токсична, чем органическая. Кроме того, ретенция органического селена в организме гораздо выше, чем у неорганического. А также из-за летучести соединений йода.
Известна белково-витаминно-минеральная добавка "ЭЛИКСИР" для сельскохозяйственных животных, в частности свиней и птиц (см. RU №2096968, A23K 1/16, опубл. 27.11.1997). Она содержит муку мясо-костную и муку рыбную, в количестве 20-40 мас.%, жмых или шрот подсолнечный, и/или соевый, и/или рапсовый 15-35 мас.%, премикс 8-12 мас.%, сапропель высушенный, в качестве наполнителя премикса и дополнительного источника питательных, минеральных и биологически активных веществ.
Однако данная добавка включает в большом количестве дорогостоящие кормовые компоненты, которые являются ее большим недостатком.
Известна кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птицы, содержащая белковые компоненты, витамины, а также цитраты цинка, железа, меди, марганца, кобальта, мицелий лимонной кислоты, аминокислоты, янтарную кислоту, селен и йод (см. RU №2162287, A23K 1/16, A23K 1/175, опубл. 27.01.2001).
Недостатком данной кормовой добавки является содержание микроэлементов, таких как селен и йод в неорганических формах. Усвояемость микроэлементов в неорганической форме низкая у животных и птицы, из-за чего дозировки их в составе рационов зачастую увеличены в 1,5-2 раза вышеустановленных норм, что вызывает у животных и птицы токсикозы и снижает их сохранность, особенно молодняка.
Все это удорожает известные кормовые добавки и они зачастую экономически не оправданы.
В качестве прототипа принята селенсодержащая кормовая добавка «Цеохол-Se» (патент №2321269, МПК А23К 1/16, опубл. 10.04.2008, Бюл. №10). Добавка содержит модифицированный селеном гидролизат соединительнотканного белка эластина, адсорбированный на цеолите Холинского месторождения в соотношении 2:1 соответственно, при этом для модификации гидролизата эластина используют селенит натрия. Далее высушивают при 40°С до массовой доли влаги 7%.
Недостатком прототипа является то, что она включает в себя один эссенциальный микроэлемент селен. Но известно, что селен и йод функционально связаны между собой, поскольку последний входит в состав фермента йодтирониндейодиназы, обеспечивающей трансформацию тироксина в трийодтиронин.
Недостаток в организме этих двух микроэлементов может служить одним из главных факторов риска в провоцировании йоддефицитных состояний, в первую очередь эндемического зоба. В связи с этим перспективным является разработка комплексной кормовой добавки, содержащей адекватное количество биодоступных селена и йода.
Задача изобретения состояла в получении безопасной нетоксичной комплексной кормовой добавки на основе модифицированного белка эластина, необходимого для производства селен - и йодсодержащих кормовых добавок, позволяющих получить продукты птицеводства, содержащие адекватное количество этих микроэлементов, которые могут быть отнесены к функциональным продуктам питания.
Техническим результатом изобретения является получение органически связанных форм микроэлементов селена и йода, повышающих их усвояемость организмом, и увеличение среднесуточного прироста живой массы птиц при употреблении заявляемой добавки.
Указанный технический результат достигается тем, что комплексная кормовая добавка для сельскохозяйственных птиц, характеризуется тем, что содержит модифицированный селеном и йодом гидролизат соединительнотканного белка эластина, при этом для модификации гидролизата эластина селеном берут селенит натрия из расчета на 1 г белка 50-200 мкг селена, а для модификации гидролизата эластина йодом берут йодид калия из расчета 50-250 мкг йода на 1 г белка, затем полученные комплексы селен-гидролизата и йод-гидролизата смешивают в расчете 1:1 и адсорбируют на цеолите в соотношении 2:1.
Отличительными признаками заявленного изобретения являются количественный и качественный состав кормовой добавки, а именно использование в качестве матрицы гидролизата эластина, модифицированного отдельно селеном и отдельно йодом и сорбента - цеолита, в соотношении 2:1 соответственно.
Особый интерес для использования как ингредиентов в кормовых добавках представляют соединения металлов с аминокислотами. При образовании таких соединений наблюдаются изменения их химических и биологических свойств, причем ионы металлов в сочетании с аминокислотами становятся менее токсичными и могут катализировать различные биохимические процессы. Поэтому активно ведутся работы по введению хелатов в корма животным.
Изучение минерального состава кормовых средств и продуктов животноводства показало, что переходные металлы находятся в них в связанной с белками форме так же как, и селен, который обнаруживается главным образом в виде аминокислоты - селенометионина. Более эффективное решение данного вопроса - создание их природных форм (протеинатов, хелатов) или новых препаратов, содержащих органический селен и йод.
Гидролизат эластина снижает токсичность неорганического селена, повышает биологическую ценность кормовой добавки и является одним из активных компонентов кормовой добавки.
На первом этапе были исследованы разные комбинации получения комплекса микроэлементов:
1 опыт: была получена связанная форма селена путем смешивания раствора селенита натрия с гидролизатом эластина и последующее добавление йодида калия в селенизированный гидролизат. В результате исследования обнаружено количество йода, равное 1,5 мкг/мл, при этом связанная форма селена на ИК-спектре не обнаружена.
2 опыт: получение связанной формы микроэлементов, путем одновременного внесения было невозможно из-за разного значения рН среды, необходимым для образования устойчивой связи микроэлементов с функциональными группами.
2
3
3 опыт: процесс иммобилизации по отдельности раствора селенита натрия и йодида калия на гидролизат белка эластина. Раствор NaSeO иммобилизовали на белковый гидролизат эластина в течение 4 часов при рН 9,0 температуре 18-20°С концентрация селена при этом составила 1 мкг/мл. Появление плато по истечении 7 часов связано с окончанием разрыва нестабильных химических связей в комплексе, при этом концентрация связанных ионов селена уменьшилась до постоянного значения 0,65 мкг/мл, а раствор KI при рН 7 - в течение 24 часов при температуре 0-4°С в этих условиях 1 мл гидролизата белка эластина связывает 1,6 мкг йода. Экспериментальные данные позволяют установить, что для 1 г эластичной ткани пределом связывания йода является 250,0 мкг [Битуева и др., 2004]. Данные, полученные в результате опыта, отражены на фиг.1
Для получения комплекса, содержащего оба микроэлемента в связанной форме, смешивали растворы комплексов селен-гидролизат и йод-гидролизат в соотношении 1:1. При этом значение рН гидролизатов уменьшалось с 9 до 8 и наблюдалось снижение концентрации селена и йода в 2 раза за счет разбавления. Изменение рН и концентрации не повлияли на стабильность полученных комплексных соединений пептидов с микроэлементами.
Для изучения взаимодействия иммобилизированных комплексов с цеолитами были исследованы различные пути и установлено оптимальное соотношение компонентов заявленной комплексной кормовой добавки.
При исследовании сорбции раствора содержащего йод-гидролизат и селен-гидролизат эластина на цеолиты установлено оптимальное соотношение адсорбата и адсорбента, равное 2:1.
Для исследования динамики накопления микроэлементов на цеолитах полученный комплекс модифицированного селеном и йодом гидролизат белка эластина сорбировали на цеолитах, взятом в соотношении 2:1, диаметр измельчения цеолитов 1-3 мм. Через определенные интервалы времени определяли содержание селена по методике М 04-33-2004 и содержание йода по ГОСТ 28458-90.
Основной задачей при разработке органически связанных селен - и йодсодержащих добавок на основе природных цеолитовых туфов является исследование их сорбционной способности по отношению к селену и йоду в зависимости от различных факторов: концентрации, времени экспозиции.
Данные, полученные в результате опыта, отражены на фиг.2.
Из фиг.2 видно, влияние концентрации смеси - йод и селенсодержащего хелатного комплекса на сорбционную способность цеолитового туфа изучено в интервале концентраций по селену от 0,05 до 0,5 мкг/мл.
Полученные результаты указывают на изменение селективности сорбции селенсодержащего хелатного комплекса с повышением степени заполнения цеолитового туфа: из разбавленных растворов избирательность туфа к данному комплексу низкая, с увеличением концентрации раствора сорбированные комплексы становятся центрами адсорбции последующих комплексов, что приводит к увеличению емкости туфа.
Из фиг.2 видно, что из растворов с концентрацией более 0,05 мкг/мл емкость поглощения туфами связанной формы селена составляет 0,06 мкг/г; с увеличением концентрации раствора до 0,5 мкг/мл емкость туфа достигает 0,7 мкг/г и при дальнейшем увеличении концентрации не изменяется.
Таким образом, изотермы показывают возможность получения селен - и йодсодержащих туфов с заранее известным, в указанных пределах, содержанием микроэлементов.
Следующим этапом исследования было установление сорбционной емкости от времени экспозиции при данном соотношении сорбата и сорбента. Полученные данные отраженны на фиг.3
Из графика фиг.3 видно, что максимальная концентрация селена составила 435 мкг/100 г цеолита при продолжительности сорбции - 3 часа, при температуре 18-20°С, что позволяет получить комплекс с известной концентрацией селена.
Максимальная концентрация йода составила 756 мкг/100 г цеолита. Оптимальная продолжительность процесса сорбции до полного поглощения раствора адсорбата адсорбентом составила 3 часа при температуре 18-20°С.
Исследование токсичности компонентов селен и йодсодержащей кормовой добавки проводили экспресс-методом с использованием тест-культуры «Tetrahymena Pyriformis» [ГОСТ 13496-97]., в результате исследования было выяснено отсутствие токсичности в исследуемых диапазонах концентрации микроэлементов.
Эффективность комплексной кормовой добавки оценивали на гусях породы «Китайская» в возрасте 3 месяцев: определяли концентрации микроэлементов в мясе гусей и функционально-технологические показатели мяса гусей.
В эксперименте были отобраны 40 голов гусей в возрасте 1 месяц и разбиты на две группы: контрольная, получавшая стандартный рацион без добавления добавки, и опытная группа, получавшая корм с внесением 5% комплексной кормовой добавки к основному корму. Внесение кормовой добавки проводилось 1 раз в день в утренние часы, путем смешивания с кормом. Кормление производили в течение 3 месяцев до забоя.
Содержание селена и йода в мясе гусей исследовали после 12 недель кормления. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание селена в мясе гусей, мкг/г
№
Группы
Содержание микроэлементов
селена, мкг/г
йода, мкг/г
1
Интактная
0,065±0,020
0,215±0,028
2
Опытная
0,182±0,061*
0,567±0,063<sup>*</sup>
Примечание: * достоверно относительно интактной группы (р<0,01)
Как следует из таблицы 1, наблюдалось достоверное увеличение содержания селена в 2,8 раза и йода в 2,6 раза. Причина, вероятно, связана с оптимальным эффективным проявлением метаболической взаимосвязи между селеном и йодом в первые месяцы жизни гусят (Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова, 2001).
Важным показателем, характеризующим развитие животных является, скорость роста. Данные, характеризующие рост подопытных птиц, отражены в таблице 2.
Таблица 2
Прирост массы птицы, кг
Показатели
Интактная группа
Опытная группа
Живая масса, кг 1 сутки
0,9±0,01
0,9±0,01
Живая масса, кг 1 месяц
2,4±0,2
2,4±0,2
Живая масса, кг 3 месяца
3,5±0,3
4,5±0,3
Абсолютный прирост, 1 гол. Кг
2,6
3,6
Среднесуточный прирост, 1 гол. кг
42,62
59,01
Относительный среднесуточный прирост, 1 гол. кг
1,28
1,78
К возрасту 3 месяцев птицы опытной группы по абсолютному приросту живой массы превосходили контрольных аналогов на 22%.
В течение откорма падеж в опытной и контрольной группах не наблюдался.
Следующим этапом эксперимента было определение химического состава и функционально-технологических показателей мяса гусей.
Для оценки качественных показателей мяса гусей использовали методики определения влаги (ГОСТ 9793-74), золы (ГОСТ Р 51411-99), белка (ГОСТ 26889-86), жира (ГОСТ 23042-86). Функционально-технологические показатели: влагоудерживающая способность (ВУС), жироудерживающая способность (ЖУС), влагосвязывающая способность (ВСС), оценивалась по методике Салаватуллиной P.M.
Результаты исследований представлены в таблицах 3, 4.
Таблица 3
Химический состав мяса гусей, %
Группа
влага
жир
белок
зола
Интактная
72,49±0,2987
5,57±0,1436
21,85±0,1572
1,01±0,2125
Опытная
73,47±0,9719
6,03±0,1052
22,10±0,1635
1,08±0,2649
Как видно из таблицы 3, содержание жира в опытной группе, относительно интактной группы повышалось в результате комплексного воздействия на организм птицы цеолитсодержащей кормовой добавки. Известно, что жирность мяса увеличивается при использовании в кормах цеолитов и селенсодержащих добавок (В.И. Георгиевский, 1990). Достоверных отклонений от интактной группы по содержанию влаги, белка, золы не обнаружено.
Таблица 4
Функционально-технологические свойства мяса, %
Группа
ВУС, %
ЖУС, %
ВСС, %
Интактная
74,42±0,2617
81,93±0,4514
70,22±1,1112
Опытная
75,83±0,1983
82,46±0,3452
71,43±0,9651
По функционально-технологическим показателям, как ВСС и ВУС, достоверных отклонений от интактной группы не наблюдалось.
В результате проведенных исследований выяснено, что комплексная кормовая добавка благоприятно влияет на развитие и откорм гусей. Использование селен - и йодобогащенной кормовой добавки, способствует накоплению безопасных органических форм микроэлементов.
Таким образом, экспериментальные данные показали, что мясо гусей обогащается эссенциальными микроэлементами в органической форме, что является наиболее усвояемой и доступной формой для человека. Содержание селена и йода составляет 18,2 и 56,7 мкг на 100 г мяса соответственно, что находится в пределах рекомендованного адекватного уровня потребления эссенциального микроэлемента селена и йода.
Заявляемую добавку получают следующим образом. Белок эластина выделяют из выйной связки по методике Воловинской, для этого выйную связку последовательно обрабатывают растворами соли, щелочи, с последующей водной экстракцией остатков реагентов. Полученный эластин имеет светло-желтый цвет, нерастворим в воде, растворах солей, кислот и щелочей, имеет нейтральный запах и вкус.
Следующий этап - получение гидролизата белка эластина (см. патент RU 2245078 «Способ получения гидролизата белка эластина», опуб. 27.01.05, Бюл. №3). Навеску эластина обрабатывают 0,2% раствором фермента пепсина при 37°С, рН 1,6 в течение 20 ч. Гидролиз эластина проводили до получения раствора без примесей остатков белка. Далее гидролизат эластина смешивают с селенитом натрия в расчете на 1 г белка 50-200 мкг селена, в результате взаимодействия гидролизата с солью селена образуется комплекс, также гидролизат эластина смешивают с водным раствором йодида калия концентрацией 50-250 мкг йода на 1 г белка, что обеспечивает практически 100% связывание внесенного количества йода. Затем полученные комплексы растворов селен - и йодгидролизат смешивают в расчете 1:1 и сорбируют на цеолиты, в соотношении адсорбата и адсорбента, равное 2:1. Оптимальная продолжительность процесса сорбции до полного поглощения раствора адсорбата адсорбентом составила 3 часа при температуре 18-20°С.
После процесса сорбции образец сушили до влажности 7% при температуре 40°С.
Готовая кормовая добавка имеет рассыпчатую структуру, серо-белый цвет, не имеет запаха, частицы порошка не превышают 3 мм.
Примеры, подтверждающие возможность использования биологически активной кормовой добавки
Пример 1. Кормовая добавка, содержащая микроэлемента селена 4,35 мкг и йода 7, 56 мкг в 1 грамме, после 3 месяцев кормления птиц увеличивает содержание микроэлементов 0,182 мкг/г селена и 0,567 мкг/г йода в мясе гусей, что не превышает адекватного уровня потребления.
Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления свиней, крупнорогатого скота (КРС), мелкорогатого скота (МРС) и, тем самым, обогащать эссенциальными микроэлементами мясо свиней, КРС и МРС.
Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления дойных коров, и в результате кормления в молоке накапливается органическая форма селена и йода.
Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления домашних животных в целях профилактики селен- и йоддефицитных состояний.