Кормовая добавка для коррекции гиперэлементоза токсичных элементов Российский патент 2024 года по МПК A23K50/10 A23K20/142 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу коррекции гиперэлементозов токсических элементов у жвачных животных. Способ включает скармливание рациона совместно с кормовой добавкой, состоящей из смеси аминокислот: лизин в количестве 9,19 мг/кг живой массы, триптофан - 0,13 мг/кг живой массы, метионин - 1,53 мг/кг живой массы и сульфат натрия (Na₂SO₄) в дозировке 3,4 мг/кг живой массы.

Одной из серьезных проблем современного животноводства является загрязнение окружающей среды, вызванное интенсивным развитием различных сфер деятельности человека [1]. Использование тяжелых металлов в различных производствах приводит к активному их поступлению в окружающую среду и организм животных [2]. Учитывая особенности биотрансформации тяжелых металлов в организме, следует отметить, что такие металлы как кадмий и свинец не могут быть выведены в процессе элиминации и накапливаются в организме [3]. Кадмий является тяжелым металлом с высокой токсичностью для организма животных, который вызывает ряд нарушений в работе желудочно-кишечного тракта и накоплению в органах-мишенях (почки) [4]. Свинец при избыточном поступлении в организм животного накапливается в печени и почках и вызывает изменения в работе эндокринной системы организма [5].

Учитывая повышенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду, современные тенденции развития животноводства в одном из своих направлений связанны с созданием кормовых добавок, способствующих предупреждению накопления и коррекции гиперэлементозов токсичных элементов [6].

В работе M.B Colovic и др. (2018) отмечается, что серосодержащие аминокислоты (метионин, цистеин, таурин) обеспечивают хелатирующий эффект для тяжелых металлов и способствуют их выведению из организма [7].

Известен способ снижения уровня свинца в крови и молоке коров путем применения глауконита из расчета 0,15-0,20 г/кг живой массы один раз в сутки в течение 25-30 дней для выведения токсиканта из организма и снижения содержания его в молоке [8]. Однако данный способ не учитывает влияние глауконита на уровень других токсичных и эссенциальных элементов.

Отмечается, что применение льняного жмыха из расчета 1 г/кг живой массы у лактирующих коров способствует снижению уровня таких тяжелых металлов как: железо, цинк, свинец, железо и никель [9]. Недостатком метода является снижение уровня ряда эссенциальных элементов, таких как железо и цинк, что важно в условиях часто выявляемой железодефицитной анемии у телят [10].

В связи с вышеизложенным интерес представляет использование комплексных кормовых добавок комбинированного состава.

Наиболее близкий по предлагаемой заявке прототип Способ лечения и профилактики интоксикации тяжелыми металлами у животных [11]. Недостатком данного способа является отсутствие данных по влиянию на уровень эссениальных элементов в организме животных.

Задача изобретения - получение способа кормления жвачных животных, осуществляющего коррекцию гиперэлементоза токсичных металлов.

Исследования были проведены в 2023 году на базе ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН центра «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» и ЦКП БСТ РАН http://цкп-бст.рф. В исследовании были использованы лизин кормовой (L-Лизин моногидрохлорид, 98,5%, ООО «АЗИМУТ», Россия), метионин кормовой (DL-метионин кормовой, 99%, ООО «АЗИМУТ», Россия), триптофан кормовой (L-Триптофан 98%, ООО «ГЛОБАЛХИМ», Россия), сульфат натрия кормовой (Na₂SO₄ не менее 99,4%, ООО «ГЛОБАЛХИМ», Россия).

На первом этапе была проведена серия экспериментов по влиянию кормовой добавки «аминокислоты (лизин, метионин, триптофан) + сульфат натрия» на уровень ряда токсичных (Pb, Cd) элементов в рубцовой жидкости и переваримость сухого вещества in vitro. Исследование in vitro проводили 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 (AD II; США) является признанной альтернативой традиционным методам in vitro, и 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. При этом методе материал, который исчезает из мешка во время инкубации, считается перевариваемым.

Компоненты кормовой добавки были использованы в следующих концентрациях: триптофан - 4,66 мг/л, метионин - 60 мг/л, лизин - 360 мг/л, сульфат натрия - 133,3 мг/л, пшеничные отруби - 500 мг.

На втором этапе проводилось исследование совместного применения смеси аминокислот и сульфата натрия на животных (in situ), где определяли изменения в содержании токсичных (Pb, Cd) и эссенциальных (Mg, Ca, P, Na, Se, Fe, Zn, I) элементов в рубцовой жидкости, а также переваримость сухого вещества. Исследование было проведено на 8-месячных бычках казахской белоголовой породы со средней живой массой, которые были разделены на 2 группы: контрольная - пшеничные отруби, опытная - пшеничные отруби + Na₂SO₄ + смесь аминокислот. Компоненты кормовой добавки были использованы в следующих дозировках: лизин - 9,19 мг/кг живой массы, триптофан - 0,13 мг/кг живой массы, метионин - 1,53 мг/кг живой массы и сульфат натрия (Na₂SO₄) в дозировке 3,4 мг/кг живой массы и пшеничные отруби в количестве 5 г.

Отбор рубцовой жидкости производили через хроническую фистулу рубца (ANKOM Technology Corporation, США) через 24 часа после кормления у бычков, основной рацион которых включал 30% концентратов и 70% грубых кормов. 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.

По окончанию инкубации образцы промывались и высушивались при температуре +60°С до константного веса. Коэффициент переваримости сухого вещества in vitro и in situ вычисляли как разницу масс образца корма с мешочком до и после инкубации по следующей формуле:

К=(А-В)/С×100%,

где: К - коэффициент переваримости сухого вещества корма, %;

А - исходная масса 1 (образец корма с мешочком), мг;

В - масса после двухстадийной инкубации (образец корма с мешочком), мг;

С - исходная масса 2 (образец корма без массы мешочка), мг.

Переваримость сухого вещества корма изучали методом «in situ» по Н.Г. Григорьеву и др. [12].

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).

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

Результаты исследования in vitro, проведенные с помощью инкубатора Ankom Daisy II, показали положительное влияние анализируемой кормовой добавки на показатели переваримости сухого вещества. Отмечалось увеличение процента переваримости в опытной группе на 2,0 % (Р≤0,001) в сравнении с контролем (таблица 1).

Анализ данных по уровню токсичных элементов в рубцовой жидкости показал, в сравнении с контролем, что уровень Cd и Pb в образцах опытной группы был ниже на 5,56 % (Р ≤ 0,05) и 6,9 % (Р ≤ 0,001) (фиг. 1).

По результатам проведения эксперимента in vitro показало перспективы применения кормовой добавки на основе смеси аминокислот и сульфата натрия для коррекции гиперэлементозов токсичных металлов.

В исследовании на животных (in situ) были получены результаты подтверждающие данные эксперимента in vitro по влиянию анализируемой кормовой добавки на уровень токсичных элементов в рубцовой жидкости. Были выявлены, что содержание кадмия и свинца в рубцовой жидкости опытной группы на 70% (Р≤0,01) и 49,6% (Р≤0,05) ниже чем в контроле (таблица 2).

В тоже время снижение уровня кадмия и свинца в рубцовой жидкости опытной группы сопровождалось увеличением содержания ряда элементов: Ca (+ 34,7% Р≤0,05), Mg (+18,4%, Р≤0,01), Fe (+52,4%, Р≤0,01), P (+10,8%), Na (+12,9%), Se (+27%), Zn (+11,5%) и I (+14%) в рубцовой жидкости в опытной группе относительно контрольных значений (таблица 3). Предполагаем, что накопление в рубцовой жидкости ряда эссенциальных элементов обусловлено снижением концентрации кадмия, который способен приводить к нарушению содержания в организме таких элементов как цинк и медь [13, 14].

Также в эксперименте наблюдалось достоверное увеличение переваримости сухого вещества в образцах от опытной группы на 2,6% (Р≤0,05) в сравнении с контролем (фиг. 2).

Таким образом, предлагаемая кормовая добавка, состоящая из смеси аминокислот (лизин вводят в дозировке 9,19 мг/кг живой массы, триптофана в дозировке 0,13 мг/кг живой массы, метионина в дозировке 1,53 мг/кг живой массы) и сульфата натрия в дозировке 3,4 мг/кг живой массы, замешивая в концентрированную часть корма и скармливая раз в сутки в течение всего периода выращивания, показала свою эффективность не только в качестве способа коррекции гиперэлементозов токсичных металлов у жвачных животных, а именно для снижения уровня свинца и кадмия, но и увеличения переваримости сухого вещества, выступая как стимулятор рубцового пищеварения.

Источники информации

1. Ni J.Q. A critical review of advancement in scientific research on food animal welfare-related air pollution / J.Q Ni, M.A. Erasmus, C.C. Croney, C. Li, Y. Li // J Hazard Mater. - 2021. -Vol. 408. p. 124468.

2. Rai P.K. Heavy metals in food crops: health risks, fate, mechanisms, and management / P.K. Rai, S.S. Lee, M. Zhang, Y.F. Tsang, K.-H. Kim // Environ. Int. - 2019. -Vol. 125. p. 365-385.

3. Tahir I. A review of important heavy metals toxicity with special emphasis on nephrotoxicity and its management in cattle / I. Tahir, K.A. Alkheraije // Front Vet Sci. - 2023 - Vol. 10. p. 1149720.

4. Bernhoft R.A. Cadmium toxicity and treatment / R.A. Bernhoft // Scientific World Journal. - 2013. - Vol. 2013. p. 394652.

5. Famurewa A.C. Hesperidin and hesperetin against heavy metal toxicity: insight on the molecular mechanism of mitigation / A.C. Famurewa, K. Renu, M.A. Eladl, R. Chakraborty, H. Myakala, M. El-Sherbiny, D.M.A. Elsherbini, b. Vellingiri, h. Madhyastha, U.R. Wanjari, A.G. Mukherjee, A.V. Gopalakrishnan // Biomed Pharmacother. - 2022. - Vol. 149. p. 112914.

6. Bhattacharya S. The role of probiotics in the amelioration of cadmium toxicity / S. Bhattacharya // Biol trace elem res. - 2020. -Vol. 197 (2). p. 440-444.

7. Colovic M.B. Sulphur-containing amino acids: protective role against free radicals and heavy metals / M.B. Colovic, V.M. Vasic, D.M. Djuric, D.Z. Krstic // Curr Med Chem. - 2018. - Vol. 25 (3). p. 324-335.

8. Патент на изобретение RU № 2245030 Способ снижения уровня свинца в крови и молоке коров техногенной зоны / А.М. Гертман: опубл. 27.05.2005.

9. Патент на изобретение RU № 2299589 Способ коррекции уровня тяжелых металлов в организме коров / И.Ф. Горлов, И.Н. Пенькова, И.М. Осадченко, Д.А. Скачков, А.Г. Слюсарь: опубл. 27.05.2007.

10. Завалишина С.Ю. Дефицит железа у телят и поросят / С.Ю. Завалишина, Е.Г. Краснова, И.Н. Медведев // Вестник ОГУ. - 2011. - № 15 (134). - C. 55-58.

11. Патент на изобретение RU № 2366415 Способ лечения и профилактики интоксикации тяжелыми металлами у животных / А.А. Рыжов, Л.Ю. Карпенко, А.И. Енукашвили, Ю.М. Козлов, А.А. Бахта, Р.Н. Селимов, Г.М. Володькина, Л.А. Павлова: опубл. 10.09.2009.

12. Биологическая полноценность кормов / Н.Г. Григорьев, Н.П. Волков, Е.С. Воробьев. - М.: Агропромиздат. 1989. - 287 с.

13. Brzóska M.M. Interactions between cadmium and zinc in the organism / M.M. Brzóska. J. Moniuszko-Jakoniuk // Food Chem Toxicol. - 2001. - Vol. 39 (10). p. 967-80.

14. Blanco-Penedo I. Influence of copper status on the accumulation of toxic and essential metals in cattle / I. Blanco-Penedo, J.M. Cruz, M. López-Alonso, M. Miranda, C. Castillo, J. Hernández, J.L. Benedito // Environment International. - 2006. - Vol. 32. - Issue 7. p. 901-906.

Таблица 1

Группа Переваримость сухого вещества кормовой добавки in vitro, % (48-часовая инкубация) Контрольная 67,8±0,26 Опытная 69,8±1,85***

Таблица 2

Элемент Содержание микроэлементов в рубцовой жидкости, мг/кг контрольная опытная Zn 2,43±0,09 2,71±0,09 Fe 12,06±0,36 18,4±0,57** Se 0,06±0,05 0,08±0,01 I 0,07±0,004 0,08±0,004 Pb 0,01±0,001 0,007±0,0005* Cd 0,003±0,0001 0,0009±0,00001**

Таблица 3

Элемент Содержание макроэлементов в рубцовой жидкости, г/кг контрольная опытная Na 2,98±0,09 3,37±0,11 Mg 0,17±0,006 0,201±0,006** P 0,46±0,018 0,51±0,002 Ca 0,49±0,017 0,66±0,02*

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу коррекции гиперэлементозов токсичных элементов у жвачных животных. Кормовая добавка для коррекции гиперэлементоза токсичных элементов для жвачных животных включает композицию из смеси аминокислот лизина в дозировке 9,19 мг/кг живой массы, триптофана в дозировке 0,13 мг/кг живой массы, метионина в дозировке 1,53 мг/кг живой массы и сульфата натрия Na₂SO₄ в дозировке 3,4 мг/кг живой массы. Полученную смесь замешивают в концентрированную часть корма и скармливают раз в сутки в течение всего периода выращивания. Использование изобретения позволит снизить уровень свинца и кадмия у жвачных животных и увеличить переваримость сухого вещества, способствуя стимуляции рубцового пищеварения. 2 ил., 3 табл.

Кормовая добавка для коррекции гиперэлементоза токсичных элементов у жвачных животных, характеризующаяся тем, что она представляет собой композицию из смеси аминокислот в виде лизина, триптофана, метионина и сульфата натрия Na₂SO₄, при этом лизин вводят в дозировке 9,19 мг/кг живой массы, триптофан в дозировке 0,13 мг/кг живой массы, метионин в дозировке 1,53 мг/кг живой массы, а сульфат натрия Na₂SO₄ в дозировке 3,4 мг/кг живой массы, замешивая в концентрированную часть корма и скармливая животным раз в сутки в течение всего периода выращивания.