ПРЕПАРАТ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ
PREPARATION FOR IMPROVING HEALTH AND PRODUCTIVITY OF AGRICULTURAL ANIMALS AND BIRDS

Изобретение относится к отрасли животноводства, а именно к препарату для улучшения здоровья и продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц, в частности в условиях стрессовой нагрузки, в процессе получения соответствующей продукции, в том числе яиц, мяса и молока, и способу его применения.
В процессе выращивания животных и птиц разнообразные стрессы (тепловые, кормовые, связанные с внешней средой) играют важную роль в снижении продуктивности и приводят к целому ряду заболеваний. Доказано, что стрессы на клеточном уровне приводят к нарушениям обмена веществ и структуры клеточных мембран [1]. При этом предотвратить вредное воздействие стрессов помогает функциональное кормление, предполагающее использование в рационах кормов естественного и искусственного происхождения, которые при систематическом или периодическом скармливании оказывают регулирующее воздействие на физиологические функции, биохимические реакции и поведение животного через нормализацию его микробиологического статуса. К этой категории относят биоэлементы, витамины, пробиотики, пребиотики и др. Однако данные составляющие не «работают», если произошло нарушение микробиоценоза пищеварительного тракта. Поэтому функциональное питание и функциональные продукты кормления (ФПК) должны быть направлены в первую очередь на улучшение переваривания в кишечнике, на нормализацию микрофлоры в желудочно-кишечном тракте [2]. Основу функционального питания составляет сбалансированный рацион, который включает нативные продукты, содержащие необходимые нутриенты; функциональные продукты со сниженным количеством вредных для здоровья компонентов и в которых полезные находятся в биологически активном сочетании, исключающем антагонизм, а также так называемые пробиотические микроорганизмы. Их присутствие в рационах способствует не только увеличению продуктивности животных, но и обогащению продукции животноводства. Качественная продукция также может быть получена только от здоровых животных. Процент обеспеченности сельскохозяйственных животных биоэлементами от нормы в Вологодской области составляет: Zn (30,8-45,7), S (47,4-48,3), Fe (153,1-156,2); I (47,3-72,7), Co (16,9-28,3), Cu (23,6-40,0) [3].
Исследования показали, что использование указанных веществ по отдельности имеет более низкую эффективность, поэтому ставится задача разработки комплексных препаратов, которые включают комбинацию всех названных веществ в оптимальных количествах. Продукт должен содержать 15-70% суточной дозы биологически активных веществ на один прием, не находящихся в антагонистических взаимоотношениях.
Известны комплексные препараты для животных и премиксы с биологически активными веществами, включая пробиотики и биоэлементы, недостаток которых имеется у животных: препарат SA, производства испанской компании SP Veterinaria; «РЕКС ВИТАЛ ЭЛЕКТРОЛИТЫ» компании ООО «Витал Агро Инвест» (Россия) [1], способ производства премикса по Патенту RU №2141220 [4], Способ получения кормовой соли для животноводства по Патенту RZ №30305 [5], Способ получения кормового пробиотического препарата для сельскохозяйственных животных по Патенту RU 2546880 С2 [6]. Недостатком данных препаратов и премиксов является сложный способ приготовления и применения препарата, или отсутствие пробиотического эффекта получаемого продукта, или недостаточные функциональные свойства.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ получения препарата для улучшения здоровья и продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц [1] (патент RU 249093), выбранный в качестве прототипа.
При использовании предложенного в прототипе способа указанную задачу решают путем создания препарата, включающего, г на 1 кг:
Витамин А
0,01-10
Витамин D3
0,001-0,1
Витамин Е
0,1-20
Витамин В1
0,1-10
Витамин В2
0,1-20
Витамин В6
0,1-20
Витамин В9
0,02-2
Витамин В12
0,001-0,1
Селен
0,01-1
L-Лизин
1-85
DL-Метионин
1-85
также указанный препарат дополнительно содержит (г на 1 кг):
Витамин В5
0,1-10
Аскорбиновую кислоту
1-100
L-Карнитин
0,1-50
Бетаин
0,1-50
Лимонную кислоту
1-50
Муравьиную кислоту
1-25
Пропионовую кислоту
1-25
Сорбат калия
0,1-25
Глютамат натрия
0,1-50
Сульфат магния
0,01-1
Бикарбонат натрия
5-75
Хлорид натрия
10-120
Марганец (в виде сульфата)
0,1-10
Хлорид калия
10-100
Цинк (в виде сульфата)
1-25
Витамин K
0,1-10
а в качестве наполнителя используют декстрозы моногидрат.
Согласно прототипу доза препарата составляет 25-100 г на 100 л воды, а время орального выпаивания колеблется от 2 до 240 часов в зависимости от условий; при необходимости возможно повторное применение препарата.
Главные недостатки прототипа заключаются в том, что указанный препарат не включает в состав биологически важные вещества с учетом нутрициологической обеспеченности: йод, кобальт, медь, железо. А обеспеченность этими биоэлементами животными во многих случаях недостаточна, их биоэлементоз порождает функциональные заболевания. Также в составе препарата допускается одновременное использование максимально возможного количества биоэлементов, находящихся в антагонистических отношениях, в частности магния и цинка. При исследовании метаболизма 15 макро- и микроэлементов выявлено существование около 105 двусторонних и 455 трехсторонних отношений синергизма и антагонизма, которые необходимо учитывать для того, чтобы избежать потери одних элементов при назначении других.
С учетом явлений антагонизма-синергизма указанных биоэлементов необходимо разделение обогащающих компонентов как минимум на три линии кормовых добавок:
- с биоэлементами кальциевой группы (Ca, P, Mn и др.);
- с биоэлементами группы железа (Co, Cu и др.);
- с биоэлементами группы цинка и других неантагонистичных им биоэлементов (Zn, S, I и др.) [3].
В составе препарата, являющегося прототипом, также отсутствуют пробиотические культуры, что не позволяет достичь эффективного иммуномодулирующего воздействия с целью улучшения здоровья и продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц.
Задачей нашего изобретения является создание способа получения препарата с повышенными пробиотическими, профилактическими и функциональными, в том числе иммуномодулирующими свойствами, при этом соблюдаемый метод (принцип, эффект) «квазикапсулирования» существенно уменьшает возможные побочные эффекты бионесовместимости «пробиотик против хозяина».
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в создании препарата и способа его применения для снижения негативного воздействия разнообразных стрессов и для стабильного получения качественного молока, мяса, яиц за счет сочетания биоэлементов с учетом из синегризма-антагонизма и пробиотических культур в лиофилизированном состоянии с учетом принципа «квазикапсулирования», обеспечивающих максимальный биологический и экономический эффект.
Основные заболевания при недостатке йода в рационе всех видов животных и птиц: эндемический зоб, патологические изменения щитовидной железы и др. Заболевание возникает при содержании йода в почве ниже 0,00001% и в питьевой воде менее 10 мкг на 1 л. Потребность в йоде у животных различна и колеблется от 100 до 900 мкг йода на каждый кг корма (микроэлемент третьего порядка). Йодная недостаточность ускоряется при неполноценности рационов, недостатке в них витаминов А и С, кальция, фосфора, кобальта, марганца, а также при избытке в рационе молибдена, бария, стронция. Пониженное содержание йода в кормах, воде, потребляемых животными, приводит к ослаблению иммунной системы животных, следовательно, к повышенной чувствительности к заболеваниям, с одной стороны, и к уменьшению содержания йода в мясе животного, с другой стороны [7].
Йод способствует выводу из организма тяжелых металлов и радиоактивных веществ. Так, например, доказано, что увеличение йода в рационе питания животных на 70% снижает накопления 137Cs (радиоактивного цезия) в коровьем молоке на 12-39%. Недостаток йода в организме может стать причиной отсутствия овуляции, задержки роста и развития, абортов, рождения слабого, маложизнеспособного приплода, низкорослости и растянутости туловища, угнетения, учащения сердечной деятельности, повышения возбудимости, отеков в области головы, выпадения шерсти и др. Удои коров при этом небольшие; количество жира в молоке уменьшено. Характерно низкое содержание йода в молоке - от 2 до 25 мкг/л, тогда как в молоке коров, в случае, если заболевания зобом не регистрируются, йода содержится 60-80 мкг/л.
Лечение йодной недостаточности осуществляется применением препаратов йода, но самое эффективное средство - йодная профилактика.
Усвояемости йода помогает селен. Йод, фтор мышьяк, кобальт - один из примеров антагонизма биоэлементов, поэтому одновременно обогащать йодом и кобальтом в высших дозах нецелесообразно.
12
Важнейшим биоэлементом для животных является кобальт, который входит в состав кобаламина - витамина B. Кобальт принимает участие в активизации костной и кишечной фосфатазы, каталазы, карбоксилазы, повышает гликолитическую активность крови, улучшает тканевое дыхание, способствуя ассимиляции организмом животного углеводов, азота и усилению синтеза мышечных белков.
12
При недостаточном поступлении с кормом кобальта в преджелудках жвачных животных снижается синтез витамина B, что, в свою очередь, нарушает протекание обменных процессов в организме. Нарушение кроветворения, снижение в организме углеводного и белкового обмена приводит к снижению у животных молочной продуктивности, исхуданию, извращению аппетита, у животного развивается анемия и ослабляется резистентность организма [8].
Наиболее чувствительны к недостатку кобальта молодые, растущие животные (телята, поросята, ягнята). Симптомы при гипокобальтозе у молодняка имеют аналогичные клинические проявления, как при авитаминозах: больные животные истощенные, вялые, кожа и видимые слизистые оболочки бледные, кожа и шерстный покров огрубевшие. Поедаемость корма понижена, суточные привесы низкие, в результате чего такие животные растут медленно. Больным животным назначают подкормку солями кобальта. Кобальта хлорид дают взрослому крупному рогатому скоту по 20-40 мг, молодняку 10-20 мг, овцам 2,5-5 мг в сутки. Профилактические дозы кобальта хлорида вдвое меньше. В сельхозпредприятиях и в ЛПХ наиболее удобной формой применения кобальтовых подкормок является скармливание брикетов-лизунцов из поваренной соли, обогащенной кобальтом из расчета 300 г кобальта хлорида на 1 тонну поваренной соли, а также в форме таблеток, содержащих 20-40 мг кобальта хлорида или сульфата в таблетке. Существует синергизм железа и кобальта.
При недостатке меди у животных снижается содержание ее в крови (в крови здоровых животных около 1 мг/л, при недостаточности - до 0,2 мг/л) и печени, нарушается синтез гемоглобина, следствием чего является развитие гипохромной анемии. При этом снижается способность крови переносить кислород, прогрессирует кислородная недостаточность, в организме накапливаются недоокисленные продукты (ацидоз). У животных появляется понос, извращается аппетит, снижается продуктивность, у молодняка задерживается рост. Недостаток меди влияет на биосинтез кальциферола и на кератинизацию (задерживается переход сульфгидрильных групп в дисульфидные), что и является причиной остеодистрофий и изменений шерстного покрова. Медь требуется для нормального течения воспроизводительных функций, развития микрофлоры преджелудков, она улучшает углеводный обмен, ускоряя окисление глюкозы, кроме того, активирует ряд ферментов, в частности костную аминоксидазу.
Точный диагноз ставят по результатам химического исследования кормов, крови и, в случае убоя животного, - печени, так как медь отлагается главным образом в этом органе. Снижение содержания меди в печени ниже 50 мг/кг - наиболее надежный показатель развивающейся недостаточности.
Добавление к рациону меди сульфата крупному рогатому скоту 250- 300 мг, молодняку - 50-150 мг, овцам и козам - 10-20 мг, свиньям - 20-30 мг на голову в сутки устраняет симптомы недостаточности.
Содержание меди в рационах на 1 кг сухого вещества должно быть не ниже 8-10 мг. В случаях, когда содержание меди в рационах не удовлетворяет потребности животных, рекомендуется добавлять к рациону меди сульфат или хлорид [9]. Избыток меди приводит к дефициту цинка и молибдена, а также марганца. Недостаток меди может возникнуть либо в случае нехватки меди, либо под влиянием чрезмерного количества молибдена, а иногда и серы. Негативное влияние молибдена и серы на уменьшение усвоения меди в кишечнике возможно объясняется образованием нерастворимых соединений. Медь, кобальт, марганец и железо - синергисты в процессах кроветворения, поэтому в состав препаратов для лечения анемии входят все эти микроэлементы. Повышается усвояемость меди под действием аминокислот.
При выборе пробиотиков проводятся предварительные исследования их пробиотического потенциала на различных уровнях:
- пищевой ценности и метаболической активности;
- специфического антагонизма по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре;
- неспецифического антагонизма по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре;
- клеточного и гуморального иммунитета, а также биосовместимость в условиях in vitro пробиотических микроорганизмов с индигенными штаммами нормобиоты конкретных животных, для которых препарат предназначен и др. [10].
Технический результат достигается тем, что в способе производства препарата используется метод квазикапсулирования пробиотической микрофлоры, а при выборе биоэлементов, дополнительно усиливающих функциональные свойства продукта, руководствуются данными о синергизме-антагонизме биоэлементов [11].
При этом введение лиофилизированного кислотно-, ферментного-желчеустойчивого пробиотика в состоянии «квазикапсулирования», т.е. как будто защищенного капсулой пробиотика, находящегося в анабиотическом состоянии, и создание таких условий реактивирования, при которых начало фазы логарифмический фазы небольшого количества пробиотика совпадало бы с попаданием в соответствующий его таксономии отдел тонкой или толстой кишки. В случае бионесовместимости пробиотика ФПП с микрофлорой конкретного индивида логарифмический рост не состоится в силу бионесовместимости с индигенными штаммами нормофлоры, останется в неконкурентоспособном соотношении.
Только в случае указанной биосовместимости разворачиваются логарифмическая фаза роста пробиотика, его адгезия в составе аллохтонной микрофлоры ЖКТ, антибиотическая активность против микробиоты ПиУПМ, активное выделение метаболитов, важных для индигенной нормофлоры, в частности короткоцепочных жирных кислот, либо стимулирование иммунного ответа, в соответствии с третьим фактором требований к пробиотикам.
Время реактивации зависит от многих факторов индивидуальных особенностей культуры (штамма), способа получения бактериального концентрата, количества закваски, наличия питательных веществ и др. При внесении закваски в сублимированном виде штаммы находятся в анабиотическом состоянии время их реактивации, т.е. восстановления из анабиотического состояния и развития до логарифмической фазы в конкретных условиях штамма ацидофильной палочки Lactobacillus acidophilus, составляет 4-8 часов, для пропионовокислых микроорганизмов Propionibacterium - 10-18 часов - таким образом, возможно соблюдение принципа «квазираскапсулирования» - когда в вегетативное состояние пробиотические культуры переходят Lactobacillus acidophilus - в начале тонкого кишечника, Propionibacterium - в начале толстой кишки.
Названный нами принцип «квазикапсулирования» заключается в том, что в продукт вводят в адекватном высоком для пробиотического эффекта количестве лиофилизированные пробиотические культуры Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium в состоянии анабиоза, в котором они не проявляют биосовместимости «пробиотик против хозяина», более кислото- и желчеустойчивы [12].
Отличительная особенность штаммов Lactobacillus acidophilus - обладают выраженной противоопухолевой активностью в отношении злокачественных новообразований в кишечнике, способны выжить в селезенке и других органах в течение многих дней. Они также стимулируют иммунную систему. Штаммы L. acidophilus могут стимулировать мощные защитные клетки, как естественных клеток-киллеров, а также увеличить антивирусными химические вещества, как интерферон. Обитают, как факультативные анаэробы, большей частью в отделах тонкого кишечника.
Пропионовокислые бактерии Propionibacterium - образуют наибольшее число биологически активных соединений - летучих или короткоцепочечных жирные кислот, которые восстанавливают нормофлору. Пропионовокислые бактерии, анаэробны, поэтому лучше развиваются в толстом кишечнике. Они устойчивы к действию желчных кислот, выдерживают высокую кислотность, а также стимулируют рост бифидобактерий в толстом кишечнике с помощью низкомолекулярных органических кислот и их солей (бутирата, пропионата).
Использование пропионовокислых микроорганизмов в сочетании с ацидофильной палочкой обеспечивает большую эффективность, чем каждая культура в отдельности. Соотношение выбранных культур обеспечивает единство пробиотических свойств готового продукта. Конкретный штаммовый состав может меняться в сторону улучшения потенцирования локального иммунитета: повышение уровня IgA в копрофильтратах, антибиотических свойств (антагонизма по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам), в том числе посредством бактериоцинов; жизнеспособности в условиях кишечного микроокружения, что предполагает устойчивость к органическим кислотам, физиологической концентрации желчи, пищеварительным ферментам, антимикробным субстанциям; адгезии к эпителию слизистой; увеличения полезного воздействия на микрофлору кишечника и др. пробиотических эффектов [12].
При этом согласно изобретению содержание биологически активных веществ в предложенном препарате (г на 1 кг):
В качестве наполнителя используют декстрозы моногидрат.
Согласно изобретению доза препарата составляет 25-100 г на 100 л воды, а время орального выпаивания колеблется от 2 до 240 часов в зависимости от условий; при необходимости возможно повторное применение препарата.
Также указанный препарат дополнительно содержит биологически активные вещества (г на 1 кг препарата):
Иод (в виде иодата калия)
0,1-10
Кобальт (в виде сульфата)
0,1-40
Медь (в виде карбоната)
0,1-50
Железо (виде глюконата)
0,1-400
6
10
и сухие (лиофилизированные) пробиотические культуры Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium в соотношении 1:1 до 10-10 КОЕ.
При этом по аналогии с функциональными пищевыми продуктами для функционального кормового продукта минимальное количество биоэлементов: иода, кобальта, меди и железа, вносимых в препарат, соответствует 15% от суточной потребности в них животных, для которых препарат предназначен, с учетом рекомендуемой нормы скармливания, если не показано биохимическими методами анализа, что животные полностью обеспечены микронутриентом из других альтернативных источников. Содержание витаминов, биоэлементов при установленном их гипоэлементозе может быть увеличено до 100% в суточной порции.
Также стоит отметить, что оптимальный баланс с учетом синергизма-антагонизма биологически активных веществ может показать меньшие их эффективные дозы.
Получаемый препарат предназначается для нормализации обмена веществ, снижения заболеваемости, в том числе в условиях различных стрессов; улучшения работы пищеварительной системы, подавления патогенной и условно-патогенной микрофлоры в кишечнике, предотвращения развития дисбактериозов и биоэлементозов, повышения иммунной защиты организма животного (или птицы) за счет функциональных ингредиентов. К категории функциональных ингредиентов относят биоэлементы, витамины, аминокислоты, пробиотики, пребиотики и др. Их присутствие в рационах способствует не только увеличению продуктивности животных, но и обогащению продукции животноводства.
Исследования показали, что использование биологически активных веществ и пробиотических микроорганизмов по отдельности имеет более низкую эффективность, поэтому ставилась задача разработки продукта, который включает не менее 15% суточной дозы (по аналогии с функциональными пищевыми продуктами) биологически активных веществ, находящихся в синергетических или не антагонистических взаимоотношениях, и с использованием принципа «квазикапсулирования», заключающегося в том, что в продукт вводят в адекватно высоком для пробиотического эффекта количестве, лиофилизированные пробиотические культуры Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium в состоянии анабиоза, в котором они не проявляют биосовместимости «пробиотик против хозяина» и лучше зачищены от кислоты, желчи и ферментов ЖКТ [14].
Пример 1
При выявленном дефиците йода и селена у КРС обогащение препарата биоэлементами группы йода (йод, селен, цинк) проводится из расчета восполнения до 70% от рекомендуемой суточной нормы для йода, селена и цинка [13] в расчете на суточный удой 24 кг при жирности 3,8-4% полновозрастных дойных коров живой массой 500 кг (табл. 1, 2).
Содержание других биологически активных веществ в предложенном препарате в минимальном количестве, предусмотренном данным способом.
Коэффициент пересчета элемента в соль приведен для безводных реактивов.
Доза препарата составляет при этом 100 г на 100 л воды, при средней выпойке КРС 100 л воды в сутки.
Пример 2
При выявленном дефиците меди и кобальта у КРС (снижение содержания меди в печени ниже 40 мг/кг) и дефиците кобальта (снижение содержания ее в крови до 0,2 мг/л) и избытке в рационе железа препарат дополнительно обогащают функциональной дозой биоэлементов группы меди (Cu, Co, Mn):
- кобальт (в виде хлорида), медь (в виде карбоната), марганец (сульфат) из расчета содержания 70% от суточной нормы биоэлементов в рекомендуемой порции;
- остальные ингредиенты - в минимальном количестве, предусмотренном способом.
При сенажно-сенном типе кормления по нормам кормления [13] полновозрастных коров живой массой 700 кг (суточном удое молока жирностью 3,8-4% 30 кг) потребность в биоэлементах составляет (табл. 2). Коэффициент пересчета элемента в соль приведен для безводных реактивов.
Доза препарата составляет при этом 100 г на 100 л воды, при средней выпойке КРС 100 л воды в сутки.
Источники информации:
1. Патент RU 2490931. Препарат для улучшения здоровья и продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц, в т.ч. в условиях стрессовой нагрузки, и способ его применения.
2. Безопасность продукции в аспекте полноценного кормления. - Комбикорма. - 2015, №4. С. 48-50.
3. Тераевич А.С., Полянская И.С., Симанова И.Н., Бадеева О.Б. Кормовая добавка для КРС на основе дрожжевого белка, обогащенная биоэлементами кальциевой группы. Электронный научный журнал 2016, № 1 (4). С. 59-67.
4. Патент RU 2141220. Способ производства премикса.
5. Патент RZ №30305. Способ получения кормовой соли для животноводства
6. Патент RU 0002546880. Способ получения кормового пробиотического препарата для сельскохозяйственных животных.
7. Биологическая роль селена и йода в организме животных. - Режим доступа: http://www.uraliodis.narod.ru/sel-animy.php.htm
8. Гипокобальтоз. - Ветеринарная онлайн-библиотека. - Режим доступа: http://www.vetlib.ru/vnutrennie_nez_bolezni/259-gipokobaltoz.html
9. Недостаточность меди. - Болезни крупного рогатого скота. - Режим доступа: http://diseasecattle.ru/narusheniya-obmena-veshhestv/nedostatochnost-medi.html
10. Тераевич А.С., Полянская И.С., Корюкина М.В. Эффективные пробиотики в животноводстве. Подбор, получение и применение. - Saarbrucken, 2016.
11. Патент №2287302. Способ обогащения минеральными веществами пищевого продукта.
12. Полянская И.С., Носкова В.И., Шигина Е.С., Топал О.И. Квазикапсулирование пробиотической микрофлоры при производстве функциональных продуктов питания / И.С. Полянская и др. // Актуальные вопросы развития инновационной деятельности в новом тысячелетии: сб. тр. междун. XVII науч. практич. конф. - Новосибирск: МиС, 2015. №6. - С. 56-61.
13. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. 3-е издание переработанное и дополненное. / Под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. - Москва. 2003. - 456 с.
14. Берсенева Т.А., Неронова Е.Ю., Закрепина Е.Н., Тераевич А.С. Способ производства функционального кормового продукта для КРС. - Инновационные научные исследования: теория, методология, практика. 2017. - С. 107-112.