Пробиотики как регуляторы метаболических процессов

Пробиотики как регуляторы метаболических процессов

В. Н. Никулин, д.б.н., профессор, И. Н. Бойко, Т. Е. Палагина, А. В. Шамраев, аспиранты,

Оренбургский ГАУ

Исследования, проводимые в нашей стране и за рубежом, свидетельствуют о всевозрастающем интересе ученых и производственников к применению живых микроорганизмов в сельскохозяйственном производстве. Особое место отводится новым биологическим регуляторам метаболических процессов — пробиотикам. Они оказывают на организм профилактическое, лечебное и ростостимулирующее действие.

В 1981 г. Torben Riise, директор фирмы «Кристиан Хансен Био Системы» (Дания), опубликовал обзор, в котором предложил под названием пробиотик понимать «увеличение полезных микроорганизмов в пищеварительном тракте живот-ного-хозяина путем введения больших количеств желательных бактерий для переустановления и поддержания идеальной ситуации в кишечнике». В 1989 г. Fuller R. сформулировал понятие пробиотика как «живой микробной кормовой добавки, которая оказывает полезное действие на животного хозяина путем улучшения его кишечного микробного баланса».

С 1996 г. сотрудниками кафедры химии ОГАУ, совместно с лабораторией биотехнологии микроорганизмов ВНИИФиБ сельскохозяйственных

животных, проводятся совместные исследования по изучению возможности применения новых пробиотиков в животноводстве и птицеводстве.

Была изучена эффективность применения кормового пробиотика целлобактерина Б при выращивании телят. Целлобактерин Б — микробный препарат, полученный путем высушивания смешанной культуры трех видов целлюлозоли-тических бактерий рубца Clostridium termocellulo-lytticusштамм 17, Clostridiumloccheadiiштамм 8 и Ruminococcusalbusштамм 37. В препарате кроме жизнеспособных бактериальных клеток и спор содержится комплекс целлюлозолитических ферментов.

Введение в рационы телят различных доз цел-лобактерина Б оказало различное воздействие на потребление грубого корма. Лучшие результаты были достигнуты в группе телят, получивших пробиотик в дозе 0,4 г на 1 кг живой массы. Заметный эффект от введения препарата обнаруживался к 50-дневному возрасту. Анализ результатов исследования рубцового содержимого показал, что введенные микроорганизмы пробиотика достаточно быстро адаптируются в рубце телят и оказывают положительное воздействие на ферментацию кормовых масс. На 5,9—40,7% возрастало количество биомассы. Поступление в рубец телят опытных групп препарата способствовало увеличению целлюлозолитической активно-

сти рубцового содержимого на 23,7—28,2%. Исследования амилолитической активности микрофлоры изменений не выявили. Анализ фракционного состава ЛЖК показал, что с повышением целлюлозолитической активности микрофлоры рубца повышалось количество переваримой клетчатки и, как следствие, увеличивалось содержание уксусной кислоты. Разница по сравнению с контролем составила 1,41—3,92%.

Дача препарата не оказала каких-либо заметных сдвигов в составе крови. Содержание альбуминов и -глобулинов с увеличением дозы препарата незначительно снижалось, а концентрация остальных глобулярных фракций — недостоверно увеличивалась. Уровень глюкозы после дачи препарата и далее, по мере увеличения дозы целлобактерина, недостоверно возрастал, так же как ЛЖК, РЩ, минеральных компонентов, эритроцитов и гемоглобина.

Анализ динамики живой массы показал, что эффективность применения пробиотика особенно ярко проявилась в четвертую декаду исследования, в возрасте животных около 70 дней. Наибольший прирост (675 г) был отмечен в группе, где доза целлобактерина составила 0,3 г на 1 кг живой массы, в этой же группе в целом за учетный период затраты кормов на 1 кг прироста живой массы телят была наименьшими — 4,22 ЭКЕ и 608,8 г переваримого протеина.

Анализ физиолого-биохимических исследований и зоотехнической эффективности использования целлобактерина дает основание считать, что оптимальным сроком начала использования препарата является 40—45-дневный возраст телят. Препарат следует скармливать в количестве 0,3 г на 1 кг живой массы. Увеличение количества пробиотика до 0,4 г на 1 кг живой массы экономически не оправдывается. Результаты данных исследований были внедрены в хозяйствах Оренбургской, Калужской и Белгородской областей.

В условиях птицеводческих предприятий «Спутник» Соль-Илецкого района проведены испытания пробиотического препарата лакто-амиловорина, для приготовления которого используется антагонистический штамм Lactobacillus amylovorusБТ—24/88. Отличительными особенностями штамма являются: способность к ферментации крахмала; устойчивость к тетрациклину, стрептомицину; продукция антибиотических веществ широкого спектра действия; высокая толерантность к неблагоприятным факторам кишечника; отсутствие патогенности и токсичности.

Применение лактоамиловорина при выращивании гусей обеспечило стабильный биологический эффект.

Опытные гуси на 4,5—11,4% лучше усваивали протеин, клетчатку БЭВ, минеральные вещества и крахмал, при этом усвоение липидов существенно снижалось (р<0,05). Применение препа-

рата позволило создать благоприятные условия для обитания и активной жизнедеятельности бактерий, способных продуцировать целлюлазы, которые освобождают клетки растительных тканей от оболочек, состоящих из клетчатки, и делают содержимое клеток доступным воздействию пищеварительных ферментов (протеаз, амилаз и др.).

Большее усвоение продуктов гидролиза сложных питательных веществ потребовало увеличения буферной емкости крови, 70% которой приходится на гемоглобин эритроцитов. Содержание гемоглобина в крови гусей опытной группы находилось в пределах 99,1 ±0,62—137,3±1,76 г/л, а в контрольной колебалось от 98,3±0,37 до 116,7±1,89 г/л. Усиленный синтез гемоглобина не повлек за собой увеличения содержания эритроцитов (2,8—9,3%) и величины гематокрита. Результатом положительного влияния пробиотика на физиолого-биохимический статус организма гусей являлось более низкое содержание лейкоцитов р<0,05 в 30, 40, 120, 180-дневном возрасте. Наибольшие сдвиги рН крови за счет большего поступления питательных веществ из пищеварительного тракта явились причиной некоторого увеличения кислотной емкости р<0,05 только в 180 дней. В этом же возрасте выявлена достоверная разница в пользу опытной птицы по церулоплазмину плазмы крови.

Способность лактоамиловорина к деконъюгации желчных кислот и способность лактобацилл ассимилировать холестерин в присутствии желчи в анаэробных условиях повлияли на уровень холестерина в крови опытных гусей, разница с контролем составляла 0,337—0,392 г/л р<0,05. Улучшение расщепления и усвоения целлюлозы и крахмала корма повлекло за собой на 12,75% в 30 дней и 13,14% в 60 дней увеличение содержания глюкозы в сыворотке крови гусей, получивших пробиотик.

Результаты корреляционного анализа изученных физиолого-биохимических тестов показали, что из 135 полученных данных наиболее высокий уровень корреляции наблюдался в 46 случаях, что явилось доказательством тесной взаимосвязи между различными характеристиками организма гусей. Одновременно применение препарата не оказало заметного влияния на коррелятивные связи изученных показателей.

Результаты производственного опыта показали, что использование пробиотика способствовало сокращению падежа гусей на 25,8%, средний выход перо-пухового сырья повысился на 7,3%, живая масса одной головы при убое была выше на 12,3 %, а мясо гусей содержало на 5,7 % больше протеина с одновременным повышением белково-качественного показателя на 12,3%. При этом отмечено снижение содержание жира и холестерина, что повышает диетическую ценность мяса.

Эксперименты, выполненные в условиях ЗАО птицефабрика «Оренбургская», ставились с целью изучения физиолого-биохимических особенностей организма цыплят-бройлеров, получавших микроцикол и лактомикроцикол, а также для установления целесообразности их применения при производстве птичьего мяса.

Препараты представляют собой однородный порошок от белого до светло-кремового цвета. Микроцикол содержит жизнеспособные клетки Escherichia col/, а лактомикроцикол — комплексный бактериальный препарат, содержащий Escherichia coii 5/98— 2,0Ч010 н.о.е./г. и Laktobacillus ami/ovorus БТ— 24/88 — 1,8^109 н.о.е./г.

При определении оптимального способа введения пробиотиков было установлено, что смешивание препаратов с сухим кормом не дает желаемого результата (трудно добиться равномерного распределения порошка по всему объему корма). При растворении пробиотиков в питьевой воде эффект отмечался уже со второй недели.

Наилучшие результаты были отмечены в группе, получавшей 0,3—0,4 г микроцикола на 1 л воды. В крови цыплят этой группы количество эритроцитов возрастало по сравнению с контролем на 3,57—6,82%, а концентрация гемоглобина — на 1,07—6,18%. Трофическую функцию крови выполняют белки. Применение пробиотика улучшало микрофлору кишечника, и микроорганизмы, используя NH3-, CO2, синтезировали больше аминокислот. В результате содержание общего белка было выше на 2,16— 7,93%.

Значение белковых функций не выходило за пределы физиологических норм. В сыворотке крови цыплят, получавших микроцикол, отмечено на 2,9% повышение содержания кальция и до 6,8% фосфора. Содержание лейкоцитов во всех опытных группах было ниже на 7,5—11,3%, что указывает на усиление защитных реакций организма.

Наивысшая активность лизоцима как основного показателя естественной резистентности отмечена также в 3 группе, разница с контролем составила 7,1%. Аналогичные результаты отмечены по бактерицидной и фагоцитарной активности. Т.е. микроцикол оказывал выраженное стимулирующее действие на резистентность организма птицы.

Результаты исследований, проведенных на 12730 цыплятах-бройлерах, в целом согласовывались с данными физиолого-биохимических исследований. Использование пробиотика оказало положительное влияние на сохранность молодняка (падеж сократился на 5,7%). Средняя живая масса одной головы увеличилась на 0,47 кг. Экономический эффект от внедрения составил 87,8 тыс. руб.

Зоб домашней птицы обычно содержит микрофлору, в которой лактобациллы преобладают над колиформами и стрептококками. Популяция лактобацилл может оказывать влияние на микрофлору тонкого кишечника. Эта адгезирован-ная популяция служит инокулянтом для поступающего корма и обеспечивает подавление популяций эширихий.

В этой связи было изучено влияние лактомик-роцикола на основные показатели азотистого обмена и продуктивность цыплят-бройлеров. Метаболизм кормового белка, как известно, начинается в желудке под влиянием желудочного сока, протеиназная активность которого обусловлена наличием фермента пепсина. Исследования показали, что с возрастом активность пепсина в гомогенате железистого желудка повысилась с 328,59±8,56 до 386,15±8,14 ед. на 1 г влажной ткани в контрольной группе. В опытных группах эти показатели были на 24,5—29,4% выше. Активность панкреатических ферментов также была выше у цыплят, получавших пробиотик. В результате повышения протеолитической активности в желудке и кишечнике усиливался гидролиз белков. Так, коэффициент переваримости сырого протеина возрастал на 6,2—14,8%. Лучше переваривались и другие компоненты корма. Косвенно об изменениях в белковом обмене можно судить по концентрации белка и его фракций в сыворотке крови. Максимальный уровень белка отмечался в крови цыплят, получавших 0,4 г пробиотика на 1 л воды, разница с контролем составила 8,9%. Анализ фракционного состава белков существенных различий между группами не выявил.

В основе катаболических превращений аминокислот, происходящих главным образом в печени, лежит несколько типов реакций, в частности, дезаминирование и переаминирование, которые катализируются аминитрансферазами. В наших исследованиях активность АЛТ во все возрастные периоды была выше активности АТС в печени цыплят. В опытных группах по активности АЛТ показатели были выше на 11,9—13,3%, а по активности АСТ — на 12,4—17,3%. Обилие функций, выполняемых печенью, не позволяет сделать вывод о прямом участии ферментов пе-реаминирования в синтезе белка. Однако повышение активности ферментов под влиянием пробиотика при одновременном повышении живой массы на 21,6—22,3% может быть следствием интенсивности азотистого обмена в организме.

Производственная проверка экспериментальных данных подтвердила целесообразность применения лактомикроцикола при выращивании цыплят. Повышение сохранности молодняка и увеличение живой массы обеспечило экономический эффект от внедрения 6,32 руб. в расчете на 1 голову.

Таким образом, представленные выше данные однозначно свидетельствуют о том, что пробиотики оказывают многообразное действие как на микрофлору желудочно-кишечного тракта, так и на обменные функции организма в целом.

Необходимо отметить, что применение пробиотиков не всегда сопровождалось положительными эффектами. В ряде исследований получены противоречивые результаты. Это обусловлено, по-видимому, недостаточной изученностью пробиотических препаратов, неудачным подбором доз, способов их введения и другими технологическими проблемами.

Литература

1 Алямкин Ю. Пробиотики вместо антибиотиков — это реально // Птицеводство. — 2005. — №2. — С.17.

2 Бовкун Г. Аэрогенное применение пробиотиков // Птицеводство. - 2002. - №4. - С.23.

3 Дарьенко П. М. Возрастная динамика общего белка и белковых фракций сыворотки крови гусей // Науч. тр. Ставроп. с.-х. ин-та, 1973. - Вып. 36. - С.96-99.

4 Егоров Н., Паньков П., Розанов Б., ЕгороваТ., Заборская Т. Пробиотик лактоамиловорин стимулирует рост цыплят // Птицеводство. - 2004. - №8. - С.32.

5 Козак С., Барышников С. Применение пробиотиков для цып-лят-бройлеров // Сфера. - 2003. - Вып. №11.

6 Покровская Л. Оптимизация «проблемных рационов» // Птицеводство. - 2002. - №4. - С.20.

7 Тараканов Б. В., Николичева Т. А., Никулин В. Н. Эффективность использования целлобактерина Б в рационах телят // Тез. регион. научн.-практич. конференции. - Оренбург, 1998. - С. 100.