СЕЛЕНСОДЕРЖАЩАЯ КОРМОВАЯ ДОБАВКА "ЦЕОХОЛ-SE" ДЛЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
SELENIUM-CONTAINING FODDER ADDITIVE "ZEOCHOL-SE" FOR CATTLE

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 пермаит - цеолитсодержащий туф Первомайского месторождения Чувашской республики, которая используется в животноводстве для откорма молодняка свиней (см. патент PU №2104655 C1, 6 A23К 1/175, опубл. 20.02.98, бюл. №5).
Известна иммуномодулирующая кормовая добавка, содержащая цеолитовую муку и полипептиды, выделенные из органов иммунной системы молодняка КРС (см. RU 2194419 C1, 7 А23К 1/16, 1/175, опубл. 20.12.02, бюл. №35).
Недостатком перечисленных кормовых добавок является узкий спектр действия и отсутствие в составах добавок необходимых эссенциальных микроэлементов.
Известна биостимулирующая кормовая добавка, в состав которой входит биомасса частично гидролизованных дрожжей Saccharomyces cerevisiae и цеолит (см. RU 2194419 С1, 7 А23К 1/16, А23J 3/20, опубл. 27.09.02, бюл №27).
6
Известна кормовая добавка "Цамакс" для животных, содержащая клиноптилолит и элементарную серу (см. РФ №2115332, МКИ А23К 1/175, К 1/16, опубл. 20.07.99).
Недостатком перечисленных кормовых добавок является отсутствие эссенциального микроэлемента селена.
Селен входит в состав такого важного фермента как глутатионпероксидаза, который является компонентом антиоксидантной системы защиты организма от внешних и внутренних воздействий; участвует в образовании гормона щитовидной железы - тироксина и т.д. Также данный микроэлемент способен нейтрализовать действие тяжелых металлов, радиационного воздействия (что немаловажно в связи с ухудшением экологической обстановки) и т.д.
Известна кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птиц (см.патент №2234222, МПК А23К 1/16, А23К 1/175, опубл. 20.08.04), содержащая тыквенный жмых, биокорректор "Элита", нутовую муку, селен в органической форме, аминокислоты, органические кислоты, мел, KI, ДАФС-25 и обесфторенный фосфат в определенных соотношениях.
Недостатком приведенной добавки является ее многокомпонентность и многостадийность технологического процесса.
Известно кормовое средство для профилактики селеновой и йодной недостаточности у сельскохозяйственных животных и птиц (см. RU №2189762 С2, 7 А23К 1/16, 1/175, опубл. 27.11.95, 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.
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 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 является форма соединения 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 токсичное 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.
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 в соотношении 2:1 соответственно, при этом для модификации гидролизата эластина используют селенит натрия. Далее высушивают при 40°С до массовой доли влаги 7%.
Недостатками прототипа являются предпочтительное применение его в птицеводстве, диаметр измельчения цеолитов 1-3 мм, что затрудняет вскармливание крупного рогатого скота: цеолит (кормовая добавка) будет плохо смешиваться с рассыпными комбикормами или не будет поедаться животными. Кроме того, недостатком прототипа является продолжительность технологического цикла получения добавки.
Задача изобретения состояла в получении безопасной и биодоступной формы селена в виде кормовой добавки для крупного рогатого скота.
Техническим результатом изобретения является получение нетоксичной селенсодержащей кормовой добавки для крупного рогатого скота, позволяющей получить продукты животноводства с заданными свойствами, повышение усвояемости кормов животными, а также сокращение продолжительности получения данной кормовой добавки. Молоко коровье обогащается селеном в органической форме, которая является наиболее усвояемой и доступной формой для организма.
Указанный технический результат достигается тем, что при получении кормовой добавки «Цеохол-Se» для крупного рогатого скота, содержащей модифицированный селеном гидролизат соединительно-тканного белка эластина, адсорбированный на цеолите, согласно изобретению, цеолит и модифицированный селеном гидролизат эластина берут в соотношении 1:1, при этом используют цеолит размером частиц 0,1-1,0 мм.
Отличительными признаками заявленного изобретения являются количественный состав кормовой добавки, а именно использование гидролизата эластина, модифицированного селеном, и цеолита в соотношении 1:1, соответственно, при этом размер частиц цеолита составляет 0,1-1,0 мм.
В результате ранних работ при смешивании раствора селенита натрия с гидролизатом эластина было установлено время максимального связывания селена с пептидами гидролизата эластина, которое составило 2-3 часа. Исходя из вышесказанного предположили, что селен в виде димера -O-SeO-O-SeO-O- связывает две свободные карбоксильные группы гидролизата эластина по типу соединения металлов с органическими веществами (через карбоксильные спиртовые группы) [см. RU №2321269 С1, А23К 1/16, опубл. 10.08.2008, бюл. №10]. А также для доказательства связи ионов селена с гидролизатом эластина были получены ИК-спектры гидролизата эластина и гидролизата эластина с селенитом натрия. Результаты свидетельствуют о модификации гидролизата соединительнотканного белка эластина селеном.
В ходе экспериментальных исследований было установлено оптимальное соотношение компонентов заявляемой кормовой добавки. Были исследованы следующие соотношения модифицированного селеном гидролизата соединительно-тканного белка эластина и цеолита: (2:1), (1,5:1), (1:1), (1:1,5), (1:2) соответственно. При соотношении (2:1), (1,5:1) цеолиты полностью погружены в раствор гидролизата эластина с селеном, наблюдалось вспенивание раствора, по окончании процесса вспенивания надосадочный слой жидкости был высокий. При соотношении (1:1,5), (1:2) жидкая фаза полностью не покрывала твердую фазу (цеолит). При композиции [комплекс селен-гидролизат: цеолит] (1:1), жидкая фаза полностью покрывала твердую фазу и после вспучивании высота жидкости над цеолитом была равна 1-2 мм. При высоких уровнях жидкости над твердым компонентом добавки (2:1, 1,5:1) увеличивается длительность процесса сушки, что удлиняет процесс получения данной добавки, а при неполном погружении цеолита в комплекс селен-гидролизат эластина (1:1,5, 1:2) концентрация селена неравномерно распределена, что не способствует качественному взаимодействию и равномерному распределению селен-гидролизатного комплекса на цеолитах, что ухудшает качество готового продукта. Таким образом, оптимальным соотношением модифицированного селеном гидролизата эластина и цеолитом является соотношение 1:1. Это обеспечивает качественное взаимодействие и равномерное распределение первого на цеолитах, сокращает длительность сушки и тем самым длительность получения добавки. Использование цеолита размером частиц 0,1-1,0 мм обусловлено тем, что при скармливании крупному рогатому скоту цеолита тонкого помола (до 1 мм) улучшается ассимиляция питательных веществ кормов, повышается сохранность и прирост живой массы крупного рогатого скота, повышается усвояемость кормов животными.
Для исследования динамики накопления селена на цеолитах полученный комплекс модифицированного селеном гидролизата белка эластина сорбировали на цеолитах Холинского месторождения, взятых в соотношениях (1:1) и (2:1) соответственно, диаметр измельчения цеолитов 0,1-1,0 мм. Через определенные интервалы времени определяли содержание селена по методике М 04-33-2004.
Данные, полученные в результате опыта, отражены на фиг.1
Из графика фиг.1 видно, что при соотношении компонентов заявляемой добавки 1:1 наблюдается максимальная сорбция модифицированного селеном гидролизата эластина на цеолите за более короткое время, чем при соотношении 2:1. Это позволяет сократить длительность получения добавки при максимальном накоплении селена на цеолитах, что экономически выгодно при производстве кормовой добавки. Максимальное содержание селена составила 465,5 мкг / 100 г, продолжительность сорбции - 2 часа.
Исследование токсичности селенсодержащей кормовой добавки проводили экспресс-методом с использованием тест-культуры Стилонихия [ГОСТ 13496-97].
Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние различных концентраций селенита натрия, сорбированного на разных носителях на токсичность продукта
№
Носитель селена
Молярность растворов Na<sub>2</sub>SeO<sub>3</sub>
Количество селена на носителе, мкг/г
Токсичность (+ или -)
1
Se + Цеолит
0,0001 М
2,3
-
2
Se + Цеолит
0,001 М
5,4
-
3
Se + Цеолит
0,01 М
51,0
+
4
Se + Цеолит
0,05 М
437,0
++
5
Ц + (Гидролизат эластина + Se)
0,0001 М
1,6
-
6
Ц + (Гидролизат эластина + Se)
0,001 М
4,6
-
7
Ц + (Гидролизат эластина + Se)
0,01 М
148,0
-
8
Ц + (Гидролизат эластина + Se)
0,05 М
632,0
-
Примечание: - - не токсично; + - среднетоксично; ++ - сильнотоксично
Как видно из таблицы 1, токсичность селена, сорбированного на чистом цеолите, проявлялась в количестве 51 мкг/г, что соответствовало 0,01 М раствору селенита натрия. Цеолит с гидролизатом эластина и селенитом натрия не проявлял токсичность при таких концентрациях.
На основании вышеизложенного был сделан вывод, что белковый гидролизат с селеном на цеолитовых туфах в соотношении 1:1 не токсичен по сравнению с селеном, сорбированным на чистом цеолите. Таким образом, количественный состав заявляемой кормовой добавки обеспечивает получение нетоксичной селенсодержащей кормовой добавки для крупного рогатого скота, повышение усвояемости кормов животными, сокращение продолжительности процесса получения добавки.
Эффективность селенсодержащей кормовой добавки оценивали на крупном рогатом скоте Симментальской породы в возрасте 5-6 лет: определяли концентрацию селена в молоке и физико-химические показатели молока.
В эксперименте использовали две группы коров. Первая группа - контрольная, получавшая кормовой рацион без добавок. Содержание селена в кормах без добавок составляло 0,0013±0,001 мкг/г, что является довольно низкой концентрацией. Вторая группа - опытная, в рацион которой включали разработанную кормовую добавку «Цеохол-Se» для крупного рогатого скота из расчета 5% от массы сухого корма. Суточное потребление селена составляло 931 мкг/сутки, что находится в пределах рекомендованных уровней потребления, которое составляет от 500-1500 мкг/сут. Эксперимент проводился в течение трех месяцев (Замана С., Соколов А. Восполнение потребности животных в минеральных элементах. Комбикорма. М. - 2001. - С.46).
Содержание селена в молоке исследовали на протяжении всего эксперимента. Результаты представлены на фиг.2 и в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Содержание селена в молоке коров, мкг/г
Время, дни
Группы
Контрольная
Опытная
0
0,047
0,042
7
0,046*
0,052*
13
0,048*
0,060*
21
0,051*
0,177*
27
0,053*
0,202*
34
0,055*
0,224*
41
0,056*
0,287*
48
0,058*
0,295*
55
0,056*
0,302*
62
0,057*
0,306*
69
0,056*
0,312*
76
0,058*
0,312*
83
0,061*
0,310*
* достоверно относительно 0 дня (p≤0,01)
В опытной группе обнаружено повышение содержания селена в молоке. Высокое содержание селена в молоке наблюдалось уже после 40 дней включения в рацион коров заявляемой добавки. Высокая концентрация селена в молоке коров опытной группы при введении в корм заявляемой добавки объясняется органической формой селена, способной накапливаться в организме в виде определенного селенового пула и медленно расходоваться по мере необходимости. После прекращения кормления через 84 дня наблюдается уменьшение содержания селена в молоке коров опытной группы. После истечения месяца возможно повторное применение кормовой добавки.
Следующим этапом эксперимента было определение физико-химических показателей молока коров.
Для оценки качественных показателей молока использовали методики определения плотности (ГОСТ 3625-84), кислотности (ГОСТ 3624-92), степени чистоты (ГОСТ 8218-89), белка (ГОСТ 25179-90), жира (ГОСТ 5867-90), сухих обезжиренных молочных веществ (ГОСТ 3626-47). Селен определяли флуорометрическим методом (М 04-33-2004).
Результаты исследований представлены в таблице 3.
Таблица 3
Влияние селенсодержащей кормовой добавки на химический состав молока коров
№
Группы
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Кислотность, °Т
Чисто ты гр.
Жир, %
СОМО, %
Белок, %
1
Контрольная
1029,36±0,09
20,64±0,18
I
3,44±0,12
8,54±0,06
3,41±0,12
2
Опытная
1029,25±0,12
20,07±0,19
I
4,21±0,26*
8,66±0,06
3,46±0,12
* достоверно относительно контрольной группы (p≤0,01)
По физико-химическим показателям достоверных отклонений не наблюдалось, кроме показателя жира у группы, получавшей селен в виде добавки. Повышение жира объясняется тем, что селен является сильным антиоксидантом, препятствующим окислительным процессам и деструкции жиров. Из вышесказанного можно сделать вывод, что селенсодержащая кормовая добавка не оказывает отрицательного воздействия на физико-химический состав, а показатель жира увеличивается, что повышает качество молока и дает возможность использовать молоко коров в производстве различных функциональных продуктов.
Таким образом, экспериментальные исследования показали, что молоко коров обогащается эссенциальным микроэлементом селеном в органической форме, что является наиболее усвояемой и доступной формой для человека. Содержание селена составляет 31,2 мкг на 100 мл молока, что находится в пределах рекомендованного адекватного уровня потребления эссенциального микроэлемента селена [Рекомендованные уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04. - М.: 2004].
Заявляемую кормовую добавку получают следующим образом. Белок эластин 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, не растворим 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", опубл. 27.01.05, бюл. №3). Навеску эластина обрабатывают 0,2%-ным раствором фермента пепсина при 37°С, рН 1,6 в течение 20 ч. Окончание гидролиза эластина определяют по получению 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. Затем комплекс гидролизата с селеном сорбируют на цеолите (размер частиц 0,1-1 мм) в пропорции 1:1, выдерживают 1,5 часа и сушат при температуре 40°С.
Готовая кормовая добавка имеет рассыпчатую структуру, серо-белый цвет, не имеет запаха, частицы порошка не превышают 1 мм.
Примеры, подтверждающие возможность использования биологически активной кормовой добавки
Пример 1. Кормовая добавка, содержащая 4,655 мкг селена в 1 грамме, после сорока дней кормления коров увеличивает содержание селена в молоке до 31,2 мкг/100 г, что не превышает адекватного уровня потребления.
Пример 2. Кормовая добавка вносится в рацион кормления крупного рогатого скота и, тем самым, обогащает селеном не только молоко, но и мясо КРС.
Пример 3. Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления домашних животных в целях профилактики беломышечной болезни скота, связанной с дефицитом селена в кормах.