СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЕРЕВАРИМОСТИ ПИТАТЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ КОРМА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ В РАЦИОН КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ОКСИДА ХРОМА
METHOD FOR INCREASING THE DIGESTIBILITY OF NUTRITIONAL COMPONENTS OF FEED WHEN INCLUDING ULTRAFINE CHROMIUM OXIDE PARTICLES IN DIET OF CATTLE

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в отрасли животноводства мясного направления для увеличения продуктивности сельскохозяйственных животных (в частности молодняка крупного рогатого скота).
Для производства продуктов питания высокого качества в мясном скотоводстве большое внимание уделяется подготовке кормов и создание разнообразных по количественному и качественному составу компонентов рационов. Однако нагрузка рационов дополнительными компонентами может отрицательно сказываться на состояние пищеварительной системы в частности и организм в целом, и приводить к снижению переваримости питательных компонентов корма и их биодоступности, и как следствие к снижению продуктивности. Для решения данной задачи необходимо включение дополнительных веществ, в виде добавок минеральных компонентов, в качестве модуляторов, повышающих доступность питательных компонентов корма.
Одним из жизненно необходимых (эссенциальным) элементом является хром. Хром играет ключевую роль в углеводном, белковом и липидном обмене, а также в улучшении иммунной функции. Установлено, что органический источник хрома обладает высокой биодоступностью, а благотворное воздействие добавок было доказано различными исследованиями, проведенными на животноводстве. Добавление хрома облегчает негативные последствия стресса, тем самым улучшая продуктивность и здоровье скота, что приводит к повышению рентабельности производства [1]. Он поддерживает нормальный уровень глюкозы в крови, усиливает действие инсулина, обеспечивает структурную целостность нуклеиновых кислот, регулирует работу щитовидной железы и деятельность сердечной мышцы, усиливает процессы регенерации, способствует выведению из организма токсичных элементов [2, 3].
Основная роль хрома в метаболизме заключается в усилении поглощения глюкозы клетками. Хром также активирует некоторые ферменты и стабилизирует белки и нуклеиновые кислоты [3, 4].
При дефиците хрома у животных нарушается способность включения 4-х аминокислот (глицина, серина, метионина и γ-аминомасляной кислоты) в сердечную мышцу. Кроме того, недостаток хрома приводит к задержке роста, вызывает нейропатии и нарушение высшей нервной деятельности, снижает оплодотворяющую способность сперматозоидов [4, 5].
Важным инструментом в регуляции обмена поступившего хрома в организм является его способность проникать через кишечную стенку. Эффективность всасывания хрома зависит от размера его молекулы и наличия пищеварительных агентов (витамины, фитаты, аминокислоты) [6].
Добавление хрома в рацион телят на откормочных площадках приводило к увеличению темпов прироста, эффективности кормления, гуморальных иммунных реакций и снижению заболеваемости по сравнению с контрольными телятами без добавок. Было показано, что добавление хрома к кормовым телятам, подвергшимся стрессу при транспортировке, улучшает показатели роста в течение первых нескольких недель после прибытия. Напротив, когда физиологически адаптированных телят кормили в течение более длительных периодов кормления, на ростовые показатели не влияли добавки хрома [1, 2].
Подтвердили необходимость добавления хрома в корм для жвачных животных исследования, проведенные в Канаде. В ходе исследований 108 телят, которым давали кукурузный силос с добавкой дрожжей с высоким содержанием хрома, набирали вес на 30% больше контрольных животных в первые 28 дней после начала откорма. Роль хрома заключается, главным образом, в повышении эффективности действия инсулина. Хорошо известно, что потребность организма в хроме возрастает при стрессовых состояниях, и установлено, что добавка хрома защищает от потери ряда микроэлементов при стрессах. Особенно необходима добавка хрома в корм высокопродуктивным дойным коровам [7].
Добавление хрома снижает негативное воздействие стресса окружающей среды. Дополнительный диетический хром рекомендуется для животных, подвергающихся экологическому стрессу [2, 5, 8].
Было замечено, что добавление хрома имеет тенденцию увеличивать потребление сухого вещества у коров в течение первых 4-6 недель после родов. Молочный скот давал хром в виде пропионата хрома, потреблял больше корма и производил больше молока, чем коровы, не получавшие хром. Увеличение производства молока может быть косвенным эффектом увеличения производства глюкозы. Дополнительный органический хром увеличивал удой молока на 11% в течение первых 14 недель лактации у коров первого паритета [9, 10].
Исследования, проводимые в настоящее время мировой наукой, подтверждают предположение о положительном влиянии ввода наночастиц хрома на организм животных и его биогенном характере, особенно в условиях технологических стрессов и дефиците в кормах [11].
Наночастицы металлов обладают уникальными свойствами и могут быть использованы для лечения организма животных, стимуляции роста растений и животных, в качестве новых кормовых ингредиентов или добавок, улучшения усвоения и биодоступности питательных веществ, повышения безопасности и контроля качества кормов и продукции животноводства [12, 13].
Использование в рационах молодняка крупного рогатого скота опытных групп наночастиц хрома в количестве 0,050 и 0,075 мг на 1 кг сухого вещества рациона, способствует увеличению среднесуточных приростов на 6,6-3,3%, снижению себестоимости получаемой продукции на 4,9-1,4% и получению дополнительной прибыли в размере 18,0-4,9 рублей в расчете на 1 голову соответственно [14].
Установлено, что наночастицы хрома не оказывают токсичного эффекта и разностороннее действуют на гематологические показатели и обмен веществ в организме телят, что выражается в снижении белкового и стимуляции углеводного и липидного обменов. Добавление Cr в рацион телят сопровождается увеличением концентрация глюкозы на 10,6% (Р≤0,05), триглицеридов - на 14,3%, на фоне снижения холестерина на 16,9% [15].
2
3
Известен способ кормления молодняка крупного рогатого скота, включающий введение в рацион телят 6-7 месячного возраста ультрадисперсных частиц (УДЧ) хрома CrO. Использование данного изобретения позволяет повысить уровень активности ферментов поджелудочной железы [16].
2
3
Сущность предлагаемого нами способа - повышение переваримости питательных компонентов рационов в кормлении молодняка крупного рогатого скота путем введения в протеинсодержащие рационы, с включением в качестве белкового компонента соевый шрот, УДЧ CrO, что способствует повышению прироста живой массы телят.
2
3
Поставленная задача достигается тем, что в рацион, содержащий соевый шрот, телятам путем замешивания с концентрированной смесью вводят ультрадисперсные частицы CrO, в расчете на живую массу тела животного: I опытной группе в дозировке 100 мкг/кг, II опытной группе в дозировке 200 мкг/кг и III опытной группе 300 мкг/кг.
2
3
2
Для изучения использовали УДЧ частицы хрома CrO (d=91 нм, удельная поверхность - 9 м/г, Z-потенциал - 93±0,53 мВ), содержали 99,8% Cr получены методом плазмохимического синтеза (ООО «Платина», г. Москва). Перед включением в рацион наночастицы диспергировали в физиологическом растворе с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-2 («НЛП Академприбор», Россия) (35 кГц, 300 Вт, 10 мкА, 30 мин).
Объектом исследования служили телята в возрасте 8 месяцев массой 223-224 кг. Они по принципу пар-аналогов были сформированы в четыре группы по 4 головы в каждой. Однородность животных подопытных групп проводилась путем подбора аналогов по таким показателям, как физическое состояние, живая масса, возраст. Все животные имели среднюю упитанность и были клинически здоровыми. Во время эксперимента телята находились в одинаковых условиях кормления и содержания. Норма кормления телят в 8 месячном возрасте рассчитана из питательности рациона по сухому веществу в 5,4-5,6 кг. Кормление подопытных животных было организовано с учетом рекомендаций А.П. Калашникова и др. [17].
Эксперимент проводился в двух повторностях с использованием латинского квадрата 4×4 в лаборатории биологических испытаний и экспертиз Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий Российской академии наук.
Животные содержались в отдельных метаболических клетках (1,0×2,2 м) в помещении с оптимальными параметрами температуры и влажности для данного вида животных со свободным доступом к воде. В течение экспериментального периода, температура окружающей среды поддерживалась между 23°С и 25°С.
Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями Russian Regulations, 1987 (Order No. 755 on 12.08.1977 the USSR Ministry of Health) and «The Guide for Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996)».
Лабораторные исследования проводились в лаборатории «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» и Испытательном центре (ФНЦ «Биологических систем и агротехнологий РАН», аттестат аккредитации RA.RU.21ПФ59 от 02.12.15).
Переваримость корма оценивали в течение 7 дней в процессе проведения балансовых опытов и учитывали количество потребленного животными корма, несъеденные остатки, количество выделенного кала. Коэффициент переваримости (КП) рассчитывали в % как отношение переваренных питательных веществ к принятым питательным веществам. В кале и кормах после замораживания, сушки, гомогенизирования анализировали содержание питательных веществ: сухое вещество, сырой протеин, сырой жир и содержание золы в соответствии с рекомендациями АОАС (1995). Переваримость оценивали согласно Hashemi S.R. et al. [18].
Учет изменения живой массы животных проводили в период с 8 до 12 месячного возраста один раз в месяц путем индивидуального взвешивания.
Полученные в ходе эксперимента результаты были статистически обработаны с использованием программного пакета Statistica 10.0. Достоверность различий сравниваемых показателей определяли по t-критерию Стьюдента. Уровень значимой разницы был установлен на р≤0,05.
Анализ данных показал, что при включении в рацион белкового компонента (соевого шрота) у животных I опытной группы относительно контроля снижалась переваримость сухого вещества на 11,2%, органического вещества на 28,2% (р≤0,05), сырого жира на 25,7% (р≤0,05), БЭВ на 19,8% и сырой клетчатки на 7,1%.
2
3
При дополнительном включении в рацион, содержащий соевый шрот, УДЧ CrO в различных дозировках отмечено повышение переваримости сухого вещества на 13,1% во II группе, на 15,6% в III группе и на 12,1% в IV группе относительно данного показателя в I группе. Также отмечено повышение переваримости органического вещества, сырого жира, сырого протеина и БЭВ, данные коэффициенты были выше в III опытной группе. Относительно контрольных значений повысилась переваримость питательных компонентов рациона во всех опытных группах (таблица 1).
2
3
Дополнительно включение в рационы УДЧ CrO в различных дозировках оказывает различное влияние на формирование живой массы тела у подопытных бычков (рисунок 1). Постановочная живая масса молодняка всех групп была практически одинакова и составляла в среднем 223,5-224,0 кг. К концу учетного периода живая масса в контрольной и опытных группах увеличивалась неравномерно: к 12 месячному возрасту максимально живая масса увеличилась в группе, получавшей УДЧ оксида хрома в дозировке 200 мкг/кг живой массы в сутки и составила 346,6 кг. Прирост живой массы за учетный период 5 месяцев в опытных группах относительно контроля был выше в I группе на 3,7%, во II на 3,6%, в III на 4,7%, в IV группе на 7%.
2
3
2
3
Таким образом, включение УДЧ CrO на фоне скармливания белкового рациона, способствует увеличению стимуляции переваримости питательных веществ рациона - сухого вещества, органического вещества, сырого протеина, сырого жира и БЭВ и как следствие повышение прироста живой массы животных. Наилучший эффект изучаемых показателей отмечался у животных, получавших УДЧ CrO на фоне скармливания протеинсодержащего рациона (с включением соевого шрота), в дозировке 200 мкг/кг живой массы в сутки, поэтому использование данной подкормки при выращивании молодняка крупного рогатого скота является действенным способом повышения переваримости питательных компонентов корма.
Источники информации
1. Amata I.A. Chromium in livestock nutrition: A review / I.A. Amata // Global Advanced Research Journal of Agricultural Science. - 2013. Vol. 2 (12). - pp. 289-306.
2. Chang X. Supplemental chromium for stressed and growing feeder calves / X. Chang, D.N. Mowat // J. Anim. Sci. - 1992; 70: 559-567.
3. Davis C.M. Synthetic multinuclear chromium assembly activates insulin receptor kinase activity: functional model for low-molecular-weight chromium-binding substance / D.M. Davis, A.C. Royer, J.B. Vincent // Inorg. Chem., 1997. 36:5316-5320.
4. Anderson R.A. Stress effects on chromium nutrition of humans and farm animals / R.A. Anderson // Biotechnology in the Feed Industry. - 1994. - pp. 267-274.
5. Sahin K. Effects of dietary chromium picolinate supplementation on performance, insulin and corticostrerone in laying hens under low ambient temperature / K. Sahin, O. Kucuk, N. Sahin // J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. - 2001; 85: 142-147.
6. Evans G.W. Chromium picolinate increases membrane fluidity and rate of insulin internalization / G.W. Evans, T.D. Bowman // Journal of inorganic biochemistry, 1992. P. 134-156.
7. Мусулькин Д.Р. Влияние разных уровней хрома на обмен веществ и продуктивность нетелей и коров: автореф. дис. с.-х. наук. Мордовский гос. ун-т им. И.И. Огарева. - Саранск, 2009. - 26 с.
Федаев А.Н. Оптимизация хромового питания молодняка крупного рогатого скота: автореф. дис…. д-ра с. -х. наук. Мордовский гос. ун-т им. И.И. Огарева. - Саранск, 2003. - 47 с.
8. Lien T.F. Performance, serum characteristics, carcass traits and lipid metabolism of broilers as affected by supplement of chromium picolinate / T.F. Lien, Y.M. Horng, K.H. Yang // Br. Poult. Sci., 1999, 40: 357-363.
9. McNamara J.P. Adipose Tissue Metabolism and Production Responses to Calcium Propionate and Chromium Propionate / J.P. McNamara, F. Valdez // J. Dairy Science. - 2005; Vol. 88, No. 7, 2498-5072005.
10. Yang W.Z. Effects of chromium supplementation on early lactation performance of Holstein cows / W.Z. Yang, D.N. Mowat, A. Subiyatno, R.M. Liptrap // Can J. Anim. Sci, 1996. 76:221.
11. Федаев А.Н. Оптимизация хромового питания молодняка крупного рогатого скота: автореф. дис…. д-ра с. -х. наук. Мордовский гос. ун-т им. И.И. Огарева. - Саранск, 2003. - 47 с.
12. Наноматериаловедение / П.А. Витязь. - Минск: Вышэйшая школа, 2015. - 513 с.
13. Нанотехнологии в агропромышленном комплексе / С.А. Жданюк. - Минск: БГАТУ, 2012. - 172 с.
14. Козинец А.И. Применение наночастиц хрома в рационах молодняка крупного рогатого скота / А.И. Козинец, Т.Г. Козинец, О.Г. Голушко, М.А. Надаринская, М.С.Гринь, А.В. Соловьев // «Научное обеспечение животноводства Сибири»: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. - Красноярск: КрасНИИЖ ФИЦ КНЦ СО РАН, 2020. - С.257-260.
15. Лебедев С. В. Влияние наночастиц хрома на активность пищеварительных ферментов и морфологические и биохимические параметры крови теленка / С. В. Лебедев, О.В. Кван, И.З. Губайдуллина, И.А. Гавриш, В.В. Гречкина, Б. Момчилович, Н.И. Рябов // Животноводство и кормопроизводство. - 2018. - Т. 4 (101). - С.136-140.
16. Патент на изобретение RU №2711259. Способ приготовления кормовой добавки для молодняка крупного рогатого скота / С. В. Лебедев, Е.В. Шейда, И.З. Губайдуллина, И.А. Гавриш, О.В. Кван, И.С Мирошников, В.А. Рязанов, А.В. Быков, Б.Г. Рогачев: опубл. 15.01.2020 г., Бюл. №2.
17. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных / А.П. Калашников, И.В. Фисинин, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. - Москва. 2003. - 456 с.
19. Hashemi S. Small intestine morphology, growth performance and nutrient digestibility of young broilers affected by different levels of dietary putrescine / S. Hashemi, T. Loh, H. Foo, I. Zulkifli, M. Bejo // J Anim Poult Sci, 2014, 3(3): 95-104.