Морфологический и биохимический состав крови животных при введении в рацион нативного и наноструктурного агроминерала

УДК 616:636.2

Г. Я. Сафиуллина, К. Г. Валеулов, Д. В. Ежков, Р. Н. Файзрахманов, А. М. Ежкова

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КРОВИ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВВЕДЕНИИ

В РАЦИОН НАТИВНОГО И НАНОСТРУКТУРНОГО АГРОМИНЕРАЛА

Ключевые слова: кормовая добавка, наноструктурный вермикулит, быки, кровь.

Изучено влияние природного и наноструктурного вермикулита на морфологические и биохимические показатели крови молодняка крупного рогатого скота. Показано, что длительное введение в рацион откормочных быков разных доз наноструктурного вермикулита обусловило увеличение количества эритроцитов на 6,416,1%, содержания гемоглобина - на 7,3-10,5, общего кальция - на 14,2-16,3, неорганического фосфора - на 7,5-10,7 и показателя резервной щелочности - на 8,4-13,5%. Установлено, что наноструктурный агроминерал в организме быков проявил большую эффективность действия в сравнении с природным вермикулитом.

Key words: fodder additive, nanostructured vermiculite, bulls, blood.

The influence of natural and nanostructured vermiculite on the morphological and biochemical parameters of the blood of young cattle is studied. It is shown that the prolonged introduction of different doses of nanostructured vermiculite into the diet offattening bulls led to an increase in the number of erythrocytes by 6.4-16.1%, hemoglobin content by 7.3-10.5, total calcium by 14.2-16.3, inorganic phosphorus - by 7.5-10.7 and the reserve alkalinity index by 8.413.5%. It was found that the nanostructured agromineral in the bulls showed greater effectiveness in comparison with natural vermiculite.

Введение

Применение природных агроминералов для изготовления кормовых добавок обосновано содержанием в них широкого спектра эссенциальных, биологически доступных, легкоусвояемых макро- и микроэлементов натурального происхождения, активация которых многократно усиливает эффективность их действия в организме животных [1, 2].

К прорывным исследованиям ближайших лет относятся поиск способов адресной доставки компонентов к участкам наибольшей востребованности в организме. Исследования в этой области направлены на изучение распределения компонентов кормовых добавок в органы и ткани, раскрытие механизмов их поступления в клетки, включение в процессы метаболизма и выявление эффектов действия [3].

Кровь в организме животных является самой динамичной тканью, которая моментально реагирует на малейшие изменения внешних и внутренних факторов [4]. Одной из важнейших функций крови является транспортная. Кровь доставляет к органам и тканям питательные вещества и уносит обратно продукты распада. Введение в кормление животных новых кормовых добавок влияет на метаболизм и способствует изменению гематологических показателей.

В связи с чем, целью работы стало исследование крови при использовании в рационе молодняка крупного рогатого скота кормовых добавок на основе природного и наноструктурного вермикулита.

Задачами исследований стали изучение изменения морфологических и биохимических показателей крови быков в динамике длительного введения в рацион кормовых добавок на основе вермикулита.

Материалы и методы исследования

На базе животноводческого предприятия ООО «Агрофирма АЮ» Арского района Республики Татарстан провели научно-производственный опыт по введению кормовых добавок в кормление откор-

мочных быков черно-пестрой породы. В качестве добавок использовали термо-, механоактивирован-ный вермикулит Красноярского края Российской Федерации и изготовленный из него наноструктурный вермикулит с размером частиц - 50,0-180,0 нм. Химический состав вермикулита, в %: SiO2 - 42,6; TiO2 - 1,2; Al2O3 - 11,3; Fe2O3 - 15,9; FeO - 0,3; MnO - 0,1; CaO - 1,6; MgO - 19,2; Na2O - 0,3; K2O - 4,5; P2O5 - 0,2; SO3 - 0,03; п.п.п. - 2,9 [1, 5, 6].

Из поголовья откормочных быков были отобраны 125 животных предубойного возраста по принципу аналогов по возрасту (15-16 месяцев) и живой массе (350,4-354,9 кг), из которых были сформированы пять групп по 25 быков в каждой. I группа животных получала основной рацион (ОР) хозяйства и была контрольной, животные II опытной группы дополнительно к ОР получали вермикулит в количестве 1,0% к сухому веществу рациона, быки III, IV и V опытных групп к ОР получали наноструктурный вермикулит (НВ) в количествах 1,0%, 0,6% и 0,2% к рациону, соответственно. Продолжительность введения в рацион быков кормовых добавок - 90 суток.

Морфологические и биохимические показатели крови исследовали на 1-ые, 30, 60 и 90-ые сутки опыта. Для этого кровь у быков отбирали из яремной вены перед утренним кормлением.

Содержание гемоглобина, подсчет количества эритроцитов и лейкоцитов проводили на гемоанализа-торе Hema-Scieen (фирма Hospitex diagnostic, Италия).

Биохимические исследования сыворотки крови проводили на биохимическом анализаторе «OLYMPUS AU 400» (фирма BECKMAN COULTER, Япония) с определением общего кальция, неорганического фосфора, резервной щелочности. Общий белок определяли колориметрическим фотометрическим количественным тестом.

Полученные статистические данные обрабатывали согласно общепринятым методикам вариационной статистики с использованием программы

Microsoft Excel 2007 и пакета прикладных программ Statistica for Windows.

Результаты исследований и обсуждение

При исследовании гематологических параметров быков перед опытом установлено физиологическое соответствие их нормативным значениям по большинству показателей. В то же время отмечали, что содержание гемоглобина и показатель резервной щелочности крови были на нижней границе нормы, что отражало некоторый недостаток минерального питания в период интенсивного физиологического роста молодняка быков, увеличения размеров костной и мышечной тканей.

Введение в рацион быков вермикулита и нано-структурного вермикулита в динамике опытного периода способствовало изменению морфологического состава крови (табл. 1).

Таблица 1 - Морфологические показатели крови быков

Показатели Группы

I II III IV V

1-ые сутки опыта

Гемоглобин, 103,4 105,1 104,6 103,8 104,9

г/л ±4,1 ±5,2 ±4,3 ±7,2 ±5,5

Эритроциты, 6,1 6,0 6,1 5,8 5,9

1012 /л ±0,6 ±0,2 ±0,3 ±0,4 ±0,3

Лейкоциты, 7,8 7,6 7,9 7,5 7,8

109 /л ±0,4 ±0,9 ±0,5 ±0,2 ±0,4

30 е сутки опыта

Гемоглобин, 104,2 106,1 110,4 107,2 105,4

г/л ±3,1 ±7,2 ±5,3 ±4,9 ±2,1

Эритроциты, 6,3 6,4 6,7 6,6 6,6

1012 /л ±1,1 ±0,8 ±0,6 ±0,7 ±0,9

Лейкоциты, 8,1 7,9 7,9 8,0 8,1

109 /л ±0,8 ±0,4 ±0,2 ±0,7 ±0,3

60-ые сутки опыта

Гемоглобин, 105,0 107,3 112,1 114,5 113,8

г/л ±4,2 ±5,5 ±3,9 ±4,2* ±2,2*

Эритроциты, 6,3 6,5 6,8 6,8 6,7

1012 /л ±0,8 ±0,3 ±0,1 ±0,5 ±0,6

Лейкоциты, 8,0 8,2 8,3 8,1 7,9

109 /л ±0,6 ±0,2 ±0,4 ±0,5 ±0,8

90-ые сутки опыта

Гемоглобин, 104,8 108,1 112,5 115,8 113,6

г/л ±3,2 ±2,5 ±8,3 ±4,5* ±6,3

Эритроциты, 6,2 6,6 6,6 7,2 7,0

1012 /л ±0,5 ±1,0 ±0,8 ±0,7* ±0,4*

Лейкоциты, 7,9 8,3 8,2 8,0 8,0

109 /л ±0,6 ±0,2 ±0,5 ±0,4 ±0,8

* Р<0,05

На 30-ые сутки опытного периода установлено увеличение содержания гемоглобина на 6,0% в крови быков, получавших наноструктурный вермикулит в наибольшем количестве. При этом введение наноструктурной добавки в количестве 0,6 и 0,2% и вермикулита 1,0% не обеспечило достижения такого результата, и составило 2,9; 1,2 и 1,8%, соответственно, в сравнении с контрольными аналогами.

На 60-ые сутки опыта содержание гемоглобина в крови быков, получавших вермикулит, увеличилось на 2,2%, в сравнении с контрольными показателями. Достоверное увеличение гемоглобина на 9,0 и 8,4% (Р < 0,05) в сравнении с контролем регистрировали

у быков IV и V опытных групп. У быков, получавших наибольшее количество наноструктурного вермикулита, концентрация гемоглобина в крови в этот период увеличивалась менее интенсивно, и повышение составило 6,8% в сравнении с контролем, что, по-нашему мнению, можно расценивать как удовлетворение потребности организма в железе и не всасывание его излишков в органах пищеварения.

На 90-ые сутки опыта концентрация гемоглобина в крови быков, получавших нативный вермикулит, увеличилась на 3,1% в сравнении с контрольными аналогами. Сравнительно большее увеличение гемоглобина на 7,3-10,5% отмечали в крови быков, получавших в кормлении разные дозы наноструктур-ного вермикулита. При этом достоверное увеличение установлено в крови быков IV опытной группы - на 10,5% (Р < 0,05), в сравнении с контрольными аналогами.

Предполагаем, что значительное увеличение гемоглобина в крови животных обусловлено недостатком его в организме, компенсированным за счет поступления большого количества биодоступного соединения железа в составе наноструктурного вермикулита, его всасыванием в органах пищеварения и транспортировкой к востребованным участкам или депо организма.

Подобная тенденция установлена при анализе показателей количества эритроцитов. На 30-ые сутки опыта наибольшее увеличение на 6,3% наблюдали в крови быков III группы, получивших нано-структурную добавку в дозе 1,0%. В крови быков II, IV и V опытных групп увеличение было на 1,6; 4,5 и 4,5% соответственно, в сравнении с контрольными значениями.

При анализе изменения показателей эритроцитов на 60-ые сутки опыта установлено, что наибольшее увеличение их количества на 7,9% достигнуто в крови быков, получивших в кормлении нанострук-турный вермикулит в дозах 1,0 и 0,6%. Наименьшее увеличение достигнуто у быков II группы, получавших вермикулит в дозе 1,0% к рациону.

К концу опытного периода отмечали наибольшее увеличение количества эритроцитов у быков IV и V опытных групп, что было достоверно выше контрольных на 16,1 (Р < 0,05) и 12,9%, соответственно. Наблюдали существенное повышение количества эритроцитов на 6,4% в крови быков, получавших кормовую добавку нативного вермикулита. Подобное увеличение регистрировали в крови животных, получавших наибольшую дозу наноструктурного вермикулита. Что сопоставимо с данными по содержанию гемоглобина в организме быков. Увеличение содержания гемоглобина, удовлетворение потребностей растущего организма и наличие излишков обусловило усиление эритропоэза в организме с увеличением количества эритроцитов.

В динамике опыта существенного изменения количества лейкоцитов в крови контрольных и опытных быков не установлено, однако, отмечена тенденция к незначительному снижению на 2,5% в крови быков, получавших вермикулит и наноструктурный вермикулит в дозах по 1,0% к рациону.

Введение в рацион быков легкодоступных макро-, микроэлементов в составе вермикулитов обусловило изменение биохимического профиля крови с дозозависимым увеличением общего кальция, неорганического фосфора и показателя резервной щелочности (табл. 2).

Таблица 2 - Биохимические показатели крови быков

Показатели Группы

1-ые сутки опыта

Общий кальций, ммоль/л 2,7 ±0,5 2,8 ±0,6 2,7 ±0,5 2,7 ±0,2 2,7 ±0,4

Неорган. фосфор, ммоль/л 1,8 ±0,9 1,8 ±0,2 1,8 ±0,4 1,9 ±0,5 1,8 ±0,1

Резервная щелочность, об%СО2 50,1 ±1,2 50,2 ±1,2 50,4 ±2,1 49,7 ±3,4 49,4 ±1,1

Общий белок, г/л ±8 ,, 2 4 82,5 ±5,2 82,8 ±3,1 83,1 ±7,1 82,0 ±2,0

30-е сутки опыта

Общий кальций, ммоль/л 2,8 ±0,3 2,8 ±0,2 3,1 ±0,2 3,0 ±0,4 2,9 ±0,2

Неорган. фосфор, ммоль/л 1,8 ±0,2 1,8 ±0,3 2,0 ±0,1 1,9 ±0,2 1,9 ±0,1

Резервная щелочность, об%СО2 50,3 ±4,4 52,2 ±3,1 54,8 ±1,7 53,1 ±2,5 52,8 ±4,2

Общий белок, г/л 82,6 ±2,1 82,8 ±5,1 82,9 ±4,2 83,2 ±5,1 83,2 ±7,3

60-ые сутки опыта

Общий кальций, ммоль/л 2,8 ±0,5 2,9 ±0,3 3,1 ±0,2 3,1 ±0,9 3,0 ±0,2

Неорган. фосфор, ммоль/л 1,8 ±0,2 1,9 ±0,1 2,0 ±0,2 2,0 ±0,3 1,9 ±0,1

Резервная щелочность, об%СО2 52,6 ±1,2 55,1 ±2,9 57,8 ±5,1 58,2 ±3,5* 57,0 ±5,1

Общий белок, г/л 81,9 ±1,1 82,4 ±1,1 8± 82,9 ±8,2 83,0 ±6,3

90-ые сутки опыта

Общий кальций, ммоль/л 2,8 ±0,1 3,1 ±0,2 3,2 ±0,3 3,2 ±0,1* 3,2 ±0,3

Неорган. фосфор, ммоль/л 1,8 ±0,1 1,9 ±0,2 2,0 ±0,2 2,0 ±0,1* 2,0 ±0,2

Резервная щелочность, об%СО2 53,4 ±1,3 55,4 ±2,6 57,9 ±6,2 60,6 ±2,2 58,2 ±3,3

Общий белок, г/л 81,4 ±2,2 82,5 ±4,5 82,5 ±3,4 83,0 ±5,1 82,8 ±2,3

* Р<0,05

При изучении динамики общего кальция в крови быков под длительным влиянием наноструктурного вермикулита установлено увеличение его концентрации на 30-ые сутки опыта. Наибольшее повышение регистрировали у быков, получавших 1,0% нанодобавки, где увеличение составило 10,7% в сравнении с контролем. Несколько ниже зарегистрировано увеличение общего кальция на 7,1 и 5,3% в крови быков IV и V опытных групп. Содержание кальция в крови быков, получавших 1,0% вермикулита, повысилось незначительно - на 2,5%.

На 60-ые сутки опыта дозозависимая тенденция увеличения общего кальция в крови животных, получавших наноструктурную минеральную добавку, сохранилась у быков: III опытной группы, где повышение составило на 12,3%, IV - на 11,3% и V - на 7,0% в сравнении с контрольными аналогами. В

крови быков II группы, получавших природный вермикулит, общий кальций увеличился незначительно - на 3,5% к контролю.

На 90-ые сутки опыта наибольшее увеличение общего кальция - на 16,3% (Р < 0,05) наблюдали в крови быков, получавших 0,6% наноструктурной добавки. У животных III и V опытных групп эти показатели были несколько ниже, и составили 14,2 и 14,5% соответственно. Длительное применение быкам нативного вермикулита способствовало увеличению общего кальция на 9,9%, в сравнении с контрольными аналогами.

При исследовании на 30-ые сутки опытного периода содержания неорганического фосфора установлено увеличение его концентрации в крови быков: II группы - на 2,2%, III - на 9,8%, IV - 5,4% и V - на 4,3%, в сравнении с контрольными аналогами. Следует отметить, что в этот период увеличение показателя в крови быков, получавших нанострук-турные добавки, было более существенным в сравнении с получавшими природный вермикулит.

Содержание неорганического фосфора на 60-ые сутки опыта характеризовалось незначительным увеличением в крови быков: II опытной группы - на 2,1%, III - на 6,4%, IV - 6,9% и V - на 5,3% в сравнении с контрольными значениями.

К концу опыта в крови быков IV и V групп отмечали повышение содержания неорганического фосфора на 10,7 (Р < 0,05) и 9,7%, соответственно. Не достижение подобных результатов в III группе быков (повышение неорганического фосфора было на 7,5%), по нашему мнению, обусловлено высокими абразивными и сорбционными свойствами наноак-тивированного вермикулита в наивысшей дозе 1,0% к рациону. Достаточно высоким было содержание неорганического фосфора в крови быков, получавших вермикулит - превышение контрольных показателей составило 6,5%.

На 30-ые сутки опыта показатель резервной щелочности у быков, получавших разные дозы нано-структурного вермикулита, увеличивался на 5,08,9%, с наибольшей интенсивностью у животных III опытной группы. При этом у быков, получавших природный вермикулит, увеличение составило 3,8% в сравнении с контрольными животными.

На 60-ые сутки опыта наибольшее повышение показателя резервной щелочности - 10,6% (Р < 0,05) достигли в крови быков IV группы, получавших 0,6% наноструктурного вермикулита. У животных II, III и V опытных групп повышение этого показателя в сравнении с контрольными составило 4,7; 9,9 и 8,6% соответственно. К концу опытного периода показатель резервной щелочности отражал картину улучшения минерального обмена. Наибольшее его увеличение на 13,5% отмечали у животных, получавших в рационе 0,6% наноструктурного вермикулита, далее - на 9,0% у быков, получавших 0,2% нанодобавки. Наименьший результат - увеличение на 8,4% в сравнение с контролем - был достигнут у быков III группы, получавших наноструктурную добавку в максимальной дозе - 1,0%. У быков, получавших в рационе кормовую добавку вермикулит

в дозе 1,0% показатель резервной щелочности увеличился на 3,7% в сравнении с контролем.

В динамике опытного периода содержание общего белка в крови быков существенно не изменялось, но имело тенденцию к незначительному повышению показателей у животных, получавших наноструктурную кормовую добавку. По механизму увеличения белка можно предположить, что агро-минералы, обладая абразивными свойствами, оказывают местно-раздражающее действие на слизистую органов пищеварения, тем самым усиливая всасывание питательных компонентов корма в кишечнике.

Заключение

Таким образом, установлено, что кормовые добавки на основе вермикулита восполняли недостаток минерального питания в организме молодняка крупного рогатого скота. Наноструктурный вермикулит усваивался более активно в сравнении с вермикулитом, на что указывает существенное увеличение содержания минеральных веществ в крови откормочных быков.

Введение в рационы быков кормовой добавки наноструктурный вермикулит обусловило увеличение содержания гемоглобина на 7,3-10,5%, количества эритроцитов на 6,4-16,1%, при более скромных показателях применения вермикулита - на 3,1 и 6,4%, соответственно. Лейкоцитарный профиль крови существенно не изменялся.

Введение в кормление быков кормовых добавок на основе вермикулита способствовало насыщению минерального буфера крови и улучшению ее биохимического состава. У быков, получавших нано-структурный вермикулит, повысилось содержание общего кальция на 14,2-16,3%, неорганического фосфора - на 7,5-10,7% и показателя резервной щелочности на - 8,4-13,5% в сравнении с контролем. У животных, получивших вермикулит, показатели

были ниже, и составили 9,0; 6,5 и 3,7% соответственно.

Полученные результаты позволяют положительно оценить перспективу использования кормовых добавок на основе наноструктурного вермикулита для восполнения минерального питания и исследования механизма доставки макро- и микроэлементов в организме и позволяют в практическом применении управлять продукционными процессами сельскохозяйственных животных.

Литература

1. А.Х. Яппаров, Ш.А. Алиев, И.А. Яппаров, А.М. Ежко-ва, В.О. Ежков, Н.Ш. Хисамутдинов, И.А. Дегтярева, Н.Л. Шаронова, Л.М.-Х. Биккинина, И.Х. Габдрахманов, Е.С. Нефедьев, М.С. Ежкова, Д.А. Яппаров, А.А. Лук-манов, Нанотехнологии в сельском хозяйстве: научное обоснование получения и технологии использования наноструктурных и нанокомпозитных материалов / Под ред. д.с./х.н. А.Х. Яппарова. Казань: Центр инновационных технологий, 2013. - 252.

2. Е.Ю. Тарасова, В.П. Коростелева, В.Я. Пономарев Применение нанотехнологий в сельском хозяйстве. Вестник Казанского технологического университета, 15, 21, 121-122 (2012).

3. V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, A.M. Ezhkova, I.A. Yap-parov, G.O. Ezhkova, R.N. Faizrakhmanov, T.Y. Motina Studying the action of different doses of nanostructured sap-ropel on the morpho-functional state of the contact of the digestive system of white mice, Nanotechnologies in Russia, 11, 7-8, pp. 497-505 (2016). DOI: 10.1134/S1995078016040066.

4. Р.Я. Гильмутдинов, Р.Г. Ильязов, А.В. Иванов Сравнительная гематология животных. Казань: Изд-во «Фен» Академии наук РТ, 2005. - 288.

5. Г.Я. Сафиуллина, Физико-химические и структурные свойства наноразмерного вермикулита. В сб. «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 13-14 апреля 2016). - Казань: Издательство «БРИГ», 2016. С. 303-304.

6. В.О. Ежков, А.Х. Яппаров, Е.С. Нефедьев, А.М. Ежкова, И.А. Яппаров, А.П. Герасимов, Вестник Казанского технологического университета, 17, 11, 41-45 (2014).

© Г. Я. Сафиуллина - препод. каф. технологии мясных и молочных КНИТУ, vovchik812@inbox.ru; К. Г. Валеулов - ассистент той же кафедры, vcamelv@mail.ru; Д. В. Ежков - магистр той же кафедры, egkov-dv@mail.ru; Р. Н. Файзрахманов -препод. той же кафедры; А. М. Ежкова - д-р биол. наук, доцент, проф. каф. пищевой инженерии малых предприятий КНИТУ, egkova-am@mail.ru

© G. Ya. SatTullina - Teacher of the Department of Technology of meat and dairy products of KNRTU, vovchik812@inbox.ru; D. V. Ezhkov - Graduate student of the same Department, egkov-dv@mail.ru; K G. Valeulov - Assistant of the same Department, vcamelv@mail.ru; R. N. Faizrakhmanov - Teacher of the same Department A. M. Ezhkova - Doctor of Biological Sciences, Professor of the Department of Food engineering of small enterprises of the Kazan national research technological University, egkova-am@mail.ru.