Способ усиления рубцового пищеварения Российский патент 2023 года по МПК A23K50/10 A23K10/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при внедрении нанотехнологий в отрасли животноводства.

Целью ученых, занимающихся изучением жвачных животных, является манипулирование микробной экосистемой рубца для повышения эффективности преобразования кормов в продукты, потребляемые человеком [1]. В последние несколько лет антибиотики были в центре внимания, но повышенный общественный интерес к использованию такого рода добавок в кормовой промышленности направил исследования в сторону альтернативных средств для манипулирования микрофлорой желудочно-кишечного тракта у домашнего скота. Органические кислоты и минеральные вещества могут стать альтернативой антибиотикам и могут вводиться в качестве кормовых добавок для жвачных животных [2]. Их применение у жвачных менее широко, чем у других сельскохозяйственных животных.

В списке кормовых добавок, разрешенных законодательством Европейском союзе (ЕС), органические кислоты относятся к группе консервантов, и в настоящее время их использование разрешено для всех видов домашнего скота. Их можно считать безопасными веществами, поскольку они не производят обнаруживаемых аномальных остатков в мясе.

Одним таким представителем является янтарная кислота. При ее малой токсичности [3] хорошо выражены антиоксидантные, иммуностимулирующие, адаптогенные свойства. Так, при её добавлении к корму сроки формирования иммунитета сокращаются, а продолжительность его гуморальной и клеточной фаз увеличивается [4].

Нанотехнологии и наноматериалы оказывают все большее влияние на некоторые аспекты пищевой промышленности в отношении улучшения вкуса, цвета, текстуры и пригодности для обработки, повышения функциональности и пищевой ценности, а также увеличения срока годности [5, 6]. В частности, аморфный диоксид кремния (SiO₂), зарегистрирован и одобрен в качестве пищевой добавки в ЕС.

Вместе с развитием нанотехнологий и производственного процесса размер частиц пищевых добавок достиг наномасштаба. В настоящее время ультрадисперсные частицы (УДЧ) SiO₂ являются одними из наиболее широко используемых в различных пищевых секторах [7]. Недавно были проведены исследования токсичности in vitro и биологических реакций на УДЧ пищевых продуктов. Их результаты не продемонстрировали значительной пероральной токсичности [8].

В связи с этим, большой интерес представляет использование препаратов УДЧ кремния и янтарной кислоты как комплексную добавку для крупного рогатого скота.

Наиболее близкий по предлагаемой заявке «Способ повышения переваримости корма при включении в рацион бычков на откорме ультрадисперсных частиц диоксида кремния» (прототип) [9].

Задача изобретения - получение высокоэффективного способа кормления жвачных животных, повышающего эффективность рубцового пищеварения.

Исследования были проведены в феврале 2023 года на базе ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН центра «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» и ЦКП БСТ РАН http://цкп-бст.рф. На данном этапе была проведены эксперименты по выбору перспективных для применения в питании животных препаратов УДЧ SiO₂ и янтарной кислоты in vitro.

Химически чистые для анализа (99 %) УДЧ окиси кремния SiO₂ (ИП Хисамутдинов Р.А., Россия) в количестве 7,51 мг (весы лабораторные ВЛА, класс точности I, допускаемая погрешность ±0,5 мг) диспергировали в 1 мл дистиллированной воды в течение 30 минут при температуре +25°C.

Янтарная кислота (ООО «Алмаксфарм», Россия) в дозе 30 мг добавляли в пшеничные отруби.

Исследование производили методом in vitro по специализированной методике: модель «искусственного рубца» с использованием установки-инкубатора «ANKOM Daisy II». В качестве дисперсионной среды была выбрана дистиллированная вода.

Инкубатор Ankom Daisy II (США) получил признание в качестве альтернативы традиционным процедурам in vitro. Это снижает потребность в рабочей силе и увеличивает количество определений, которые может выполнить один оператор. Аппарат позволяет проводить одновременную инкубацию нескольких кормов в герметичных полиэфирных мешках в одном и том же инкубационном сосуде, который постоянно вращается при температуре +39,5°C.

Отбор рубцовой жидкости производили через хроническую фистулу рубца (ANKOM Technology Corporation, США) через 3 часа после кормления у быка породы казахская белоголовая (265 кг, 12 мес.), основной рацион которого включал 30 % концентратов и 70 % грубых кормов без добавления ультрадисперсных частиц. Транспортировку осуществляли в течение 30 минут, поддерживая температурный режим +38,5…+39,5°C. Рубцовую жидкость до анализа хранили в закрытом сосуде без доступа воздуха. Перед использованием тщательно встряхивали и процеживали через 4 слоя марли и инкубировали в искусственном рубце при постоянной температуре +39,5°С в течение 48 часов.

Исследование элементного состава рубцовой жидкости животных производилось в Испытательном центре, с помощью микроволновой системы Berghof SW 4 (Berhof, Germany) и масс-спектрометрии ELAN DRC-e 9000 (Perkin Elmer, USA). Общий и остаточный азот определяли методом Къельдаля, белковый - расчётным путем по разности общего и остаточного азота, аммиак - микродиффузным методом в чашках Конвея. Общее количество летучих жирных кислот определяли на хроматографе газовом «Хроматэк-Кристал 5000.2».

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программного пакета «Statistica 6.0». Полученные результаты достоверны при р≤0,05.

Введение УДЧ SiO₂ и янтарной кислоты сопровождалось изменениями показателей рубцового пищеварения (таблица 1). Анализируя данные можно видеть, что кормовая добавка, имеющая в своем составе янтарную кислоту способна корректировать концентрацию рН в рубце. Так, в экспериментальной группе данный показатель был ниже, чем у контроля и составлял 6,9 ед. рН.

Сдвиг pH в слабокислую сторону сопровождалось увеличением содержания летучих жирных кислот, так концентрация уксусной, пропионовой и масляной кислот увеличивается на 20,6; 22,8 и 24,7 %, соответственно, относительно контрольной группы.

Азотсодержащие вещества (протеины) находятся в рубце жвачных в виде промежуточных или конечных продуктов азотистого обмена (таблица 2). Как следует из полученных результатов концентрация общего азота в опытной группе была выше на 8,4 %, а белковый азот на 11,55 % по сравнению с контролем. Небелковый азот, напротив, снижался на 3,15 % относительно контрольной группы.

Увеличение концентрации белкового азота и общего азота в опытной группе говорит о том, что происходит активная деятельность микрофлоры рубца и переход азота в рубцовую жидкость.

Таким образом, использование УДЧ SiO₂ и янтарной кислоты как комплексной добавки оказывают различное влияние на процессы пищеварения в рубце. Интенсивность течения ферментативных процессов при этом находится в зависимости от кормовых добавок и внешних факторов.

Органические кислоты также, по-видимому, влияют на удержание минералов (таблица 3). Так, концентрация основных «структурных» элементов увеличивается в опытной группе: Mg на - 64,4 % (р≤0,05); Na на - 6,9 %; K на - 7,6 %, а Ca в 1,8 раз (р≤0,05), по сравнению с контролем.

Таким образом, применение ультрадисперсных частиц SiO₂ совместно с янтарной кислотой в кормлении крупного рогатого скота является действенным способом улучшения рубцового пищеварения и повышения концентрации биологически значимых элементов в рубцовой жидкости крупного рогатого скота.

Источники информации:

1. Martin S.A. Manipulation of ruminal fermentation with organic acids: a review. J. Anim. Sci. 1998. 76. 3123-3132.

2. European Commission (EC-DGXI), Options to Reduce Methane Emissions. Final Report, AEAT-3773, Issue 3. 1998.

3. Виноградова М.В. Исследование токсичности янтарной кислоты методом биотестрования. Эффективные и безопасные лекарственные средства: мат-лы 1-го междунар. конгресса вет. фармакологов. - СПб: акад. вет. Медицины. 2008. С. 119-120.

4. Состояние антиоксидантной и иммунной системы у лисиц и песцов в поствакцинальный период при добавлении в корм янтарной кислоты/ О.Ю. Беспятых, И.А. Домский, З.Н. Бельтюкова и др. // С.-х. биология. Сер. Биология животных. 2012. № 2. С.106-112.

5. Morris V.J. Emerging roles of engineered nanomaterials in the food industry. Trends Biotechnol. 2011. 29. 509-516.

6. Rashidi L., Khosravi-Darani K. The applications of nanotechnology in food industry, Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2011. 51. 723-730.

7. Yang Y.X., Song Z.M., Cheng B., Xiang K., Chen X.X., Liu J.H., Cao A., Wang Y., Liu Y., Wang H. Evaluation of the toxicity of food additive silica nanoparticles on gastrointestinal cells. J. Appl. Toxicol. 2014. 34. 424-435.

8. Warheit D.B., Brown S.C., Donner E.M. Acute and subchronic oral toxicity studies in rats with nanoscale and pigment grade titanium dioxide particles, Food Chem. Toxicol. 2015. 84208-84224.

9. Макаева А.М., Атландерова К.Н., Мирошников С.А., Сизова Е.А., Лебедев С.В., Рогачев Б.Г., Косян Д.Б., Яушева Е.В. Патент на изобретение 2722730 C1, 03.06.2020. Заявка № 2019119262 от 18.06.2019.

Таблица 1 Показатели Опытная группа Контрольная группа рН 6,9 7,1 Уксусная кислота, мг/дм3 17,5±0,87 14,5±0,72 Пропионовая кислота, мг/дм3 12,0±0,6 9,77±0,48 Масляная кислота, мг/дм3 14,1±0,71 11,3±0,56

Таблица 2 Показатели Уровень азотистых метаболитов в рубцовой жидкости Опытная группа Контрольная группа Общий азот, мг% 50,40±2,52 42,00±2,1 Небелковый азот, мг% 20,30±0,41 23,45±0,93 Белковый азот, мг% 30,10±1,81 18,55±1,11

Таблица 3 Элементы Содержание химических элементов в рубцовой жидкости, мг/кг Опытная Контрольная Mg 87,5±3,93* 53,2±2,23 Ca 134,9±7,01* 47,5±2,23 Na 2691,4±142,64 2516,6±108,21 K 1628,2±81,41 1512,2±66,53

Изобретение относится к сельскому хозяйству и представляет собой способ усиления рубцового пищеварения, включает скармливание жвачным животным в течение всего периода выращивания в составе рациона кормовую добавку, содержащую ультрадисперсные частицы оксида кремния и янтарной кислоты. При этом ультрадисперсные частицы оксида кремния скармливают в дозировке 7,51 мг/кг корма, а янтарной кислоты - в дозировке 30 мг/кг корма. Изобретение позволяет улучшить рубцовое пищеварение и повысить продуктивность крупного рогатого скота. 3 табл.

Способ усиления рубцового пищеварения, включающий скармливание жвачным животным в течение всего периода выращивания в составе рациона кормовую добавку, содержащую ультрадисперсные частицы оксида кремния и янтарную кислоту, причем ультрадисперсные частицы оксида кремния в дозировке 7,51 мг/кг корма и янтарная кислота в дозировке 30 мг/кг корма.