Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Анализ отечественного рынка биологически активных добавок к пище (БАД) 11
1.2. Антиоксиданты и их значение в метаболизме 13
1.3. Флавоноиды - биологически активные вещества с высокой антиоксидантной активностью 19
1.4. Физиолого-биотехнологические аспекты использования содержимого рубца травоядных животных в качестве сырья для изготовления БАД антиоксидантного действия 22
1.4.1. Физиологические особенности рубцового пищеварения у жвачных животных 22
1.4.2. Микрофлора рубца и ее метаболические функции 23
1.4.3. Микроорганизмы и метаболизм углеводов 24
1.4.3.1 Целлюлозолитические микроорганизмы переваривания клетчатки 24
1.4.3.2 Бактерии рубца, гидролизующие гемицеллюлозу и пектин . 27
1.4.3.3. Бактерии рубца, гидролизующие крахмал 28
1.4.3.4 Бактерии рубца, гидролизующие моносахариды, дисахариды и органические кислоты 29
1.4.4. Микроорганизмы и метаболизм азота в рубце 31
1.4.4.1 Гидролиз белков 32
1.4.4.2 Катаболизм аминокислот и использование аммиака 34
1.4.4.3. Биосинтез аминокислот 35
1.4.5. Роль микрофлоры рубца в метаболизме липидов и синтезе витаминов 36
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 42
2.1. Место, время и схема исследований 42
Методы исследований 42
1. Методы физико-химических и биохимических исследований 42
2. Определение микробиологических показателей 44
3. Определения антиоксидантной активности БАД «Барометс» 44
4. Эффективность скармливания биологически активной добавки (БАД) «Барометс» в рационе телят-молочников 47
5. Статистическая обработка результатов 50
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 52
Краткая характеристика климатических условий Карачаево-Черкесской республики и кормовых угодий основного места разведения овец карачаевской породы 53
Характеристика овец карачаевской породы 55
Результаты исследований содержимого рубца овец карачаевской породы 56
Моделирование экспресс - технологии производства БАД «Барометс» 58
Определение оптимального режима экстрагирования и сублимационной сушки 60
Материальный расчет технологического процесса с определением выхода конечного продукта - БАД «Барометс» 62
Расчеты, определяющие оптимальный подбор технологического оборудования 65
Результаты экспериментальных исследований БАД «Барометс» 70
1. Исследования биологической ценности и безопасности БАД «Барометс» 70
3.8.2. Исследования антиоксидантной активности Б АД «Барометс» 71
3.8.3. Научно-хозяйственный опыт по скармливанию телятам-молочникам БАД «Барометс» 81
3.8.4. Показатели роста развития телят 83
3.8.5. Изучение переваримости питательных веществ рационов... 85
3.8.6. Баланс азота 88
3.8.7. Баланс кальция и фосфора 89
3.8.8. Показатели крови телят 90
3.8.9. Экономическая оценка результатов исследований по скармливанию телятам-молочникам БАД «Барометс» 92
ВЫВОДЫ 94
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ПРИЛОЖЕНИЯ 109
- Анализ отечественного рынка биологически активных добавок к пище (БАД)
- Методы физико-химических и биохимических исследований
- Краткая характеристика климатических условий Карачаево-Черкесской республики и кормовых угодий основного места разведения овец карачаевской породы
Введение к работе
В последнее десятилетие современное мировое сообщество независимо от уровня экономического состояния страны, столкнулось с рядом глобальных проблем, требующих безотлагательного решения. К ним относятся:
- экологические - улучшение качества жизни людей, защита
окружающей среды, утилизация отходов и сохранение баланса всех
процессов, определяющих и составляющих биосферу (Агаджанян Н. А.,
Торшин В. И., 1994; Губарева Л. И., 2001; Градова Н. (2002); Стрельников В.
В., Чернышева Н. В., 2005; Новиков Л. В., 2005; Вайсгант 3. И., 2005);
биоэнергетика - основа цивилизованной жизнедеятельности любого человека на всех уровнях, в том числе на молекулярном (Грабовщинер А. Я., 2001; Егоров А. М., 2003);
биотехнология - бесспорные приоритеты имеет биотехнология в рациональном и максимальном использовании природных ресурсов, включая вторичные продукты и отходы производства, создании нетрадиционных технологий в режиме экономии и максимальной отдачи в решении проблем, связанных с человеческим здоровьем и полноценным питанием (Ермолова Л. С, 1998, 2003; Нечаева С. В., 2001; Градова Н., 2002; Груздева А. Е., 2003; Киреева В. В., 2004; Стрельников В. В., 2007).
Активная коррекция питания с использованием биологически активных веществ (БАВ) является фактически единственным эффективным способом, позволяющим решить стоящую перед человечеством проблему оптимизации питания для обеспечения физиологически оптимального функционирования человеческого организма, снижения риска развития заболеваний и, как следствие, глобального оздоровления общества (Тутельян В. А., 1999).
Между тем сама разработка биологически активных добавок (БАД) к пище является сложнейшей проблемой, решение которой возможно только
на стыке таких направлений, как физиология, медицина, социология, экология, биохимия, микробиология, биотехнология.
При разработке оптимальных технологических решений должны быть такие подходы, практическое применение которых взаимно увязывало бы решение всех вышеуказанных проблем.
Именно такой подход лежит в основе настоящей диссертационной работы, основной целью которой явилась разработка экспресс - технологии по утилизации содержимого рубца травоядных животных (овец карачаевской породы) - ценнейшего мультиметаболического сырья, накапливаемого в виде отхода при убое животных на мясо, с получением биологически активной добавки (БАД) к пище «Барометс» с высокой антиоксидантной активностью.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка биологически активной добавки (БАД) «Барометс» к пище с высокой антиоксидантной активностью на основе переработки содержимого рубца овец карачаевской породы — неиспользуемого биологического сырья, накапливаемого в виде отходов в убойных цехах мясоперерабатывающей отрасли.
В задачи исследований входило:
- изучить состав биологически активных веществ (БАВ)
содержимого рубца овец карачаевской породы;
- подобрать оптимальный режим извлечения водорастворимых
биологически активных веществ (БАВ) из содержимого рубца овец
карачаевской породы;
- исследовать биологическую ценность нового биопрепарата - БАД к
пище «Барометс»;
- изучить антиоксидантную активность биологически активной
добавки (БАД) «Барометс»;
- дать медико-биологическую оценку БАД «Барометс»;
разработать технологическую схему переработки содержимого рубца овец карачаевской породы для изготовления биологически активной добавки (БАД) «Барометс»;
разработать нормативную документацию на новую биологически активную добавку (БАД) к пище «Барометс»;
определить влияние скармливания биологически активной добавки (БАД) «Барометс» на продуктивность, переваримость питательных веществ рациона, баланс азота, кальция, фосфора, изменение морфологических, биохимических показателей крови телят - молочников.
В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы объектами исследования служили:
- основное сырье для получения конечного продукта - содержимое
рубца овец карачаевской породы;
- биологически активная добавка (БАД) к пище «Барометс»,
полученная из вышеуказанного сырья.
Все данные, полученные в ходе экспериментов, проводимые не менее чем в трех повторностях, цифровой материал подвергался статистической обработке.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование, направленное на детальное изучение и экспериментальное обоснование рационального использования нативного содержимого рубца овец карачаевской породы в качестве биологического сырья для изготовления эффективной пищевой биологически активной добавки (БАД) «Барометс» антиоксидантного действия. Суть научной концепции разработанной биотехнологии состоит в том, что разнотравье альпийских пастбищ, поедаемое овцами карачаевской породы, подвергается в естественном биореакторе — преджелудке (рубце) животных ферментативной обработке. В результате симбиотических процессов ферментации и микробиального синтеза с участием многообразной микрофлоры поедаемые травы в рубце значительно облагораживаются и обогащаются легкоусвояемыми
биологически активными ингредиентами с максимально полезными свойствами.
Впервые получены новые экспериментальные данные, подтверждающие безопасность и высокую антиоксидантную активность новой биологически активной добавки (БАД) к пище «Барометс».
Определены оптимальные нормы скармливания и изучена эффективность использования в кормлении телят молочников биологически активной добавки (БАД) «Барометс».
Установлено влияние биологически активной добавки (БАД) «Барометс» на продуктивность, переваримость питательных веществ в рационе телят - молочников.
Практическая и теоретическая ценность. На основе анализа и обобщения теоретических и экспериментальных результатов исследований разработана и внедрена экспресс-технология утилизации содержимого рубца жвачных животных (на примере овец карачаевской породы) с получением пищевой биологически активной добавки (БАД) «Барометс» с высокой антиоксидантной активностью.
Установлено, что использование в рационе телят - молочников биологически активной добавки (БАД) «Барометс» в количестве 10 и 20 мг/кг живой массы обеспечило увеличение приростов на 16,6 - 17,1 %, по сравнению с животными контрольной группы.
Разработан и утвержден руководителем федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека пакет нормативно-технической документации на изготовление биологически активной добавки (БАД) к пище «Барометс», имеется свидетельство о государственной регистрации нового препарата за № 77.99.23.3.У.5839.7.06 от 03.07.2006г.
По разработанной экспресс - технологии переработки нативного содержимого овец карачаевской породы налажен мелкосерийный выпуск БАД к пище «Барометс» научно-производственным предприятием «Биотика-
С» - 000 (г. Москва). Препарат официально разрешен для реализации населению РФ через аптечную сеть и специализированные магазины, отделы торговой сети в качестве биологически активной добавки (БАД) к пище «Барометс» - дополнительного источника флавоноидов, витамина Вб-
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- нативное содержимое рубца овец - отход мясоперерабатывающей
отрасли - уникальный источник многофункционального комплекса
биологически активных веществ (БАВ) с высокой антиоксидантной
активностью;
оптимальные параметры экспресс-технологии утилизации содержимого рубца для изготовления биологически активной пищевой добавки (БАД) «Барометс»;
изучение физико-химических и биологических свойств полученной новой биологически активной добавки (БАД) «Барометс» к пище;
изучение антиоксидантных свойств биологически активной добавки (БАД) «Барометс»;
-использование пищевой биологически активной добавки (БАД) «Барометс» в качестве дополнительного источника флавоноидов и витамина
Вб;
- изучение влияния скармливания биологически активной добавки
(БАД) «Барометс» на продуктивность телят — молочников, переваримость и
использование питательных веществ рациона.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 1-й Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки Южного федерального округа в развитии животноводства по реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» п. Нижний Архыз, Черкесск-2006; VI региональной научно-практической конференции «Рациональные пути решения социально-экономических проблем региона». Черкесск, 2006; на ежегодных заседаниях кафедры ветеринарной медицины
аграрного института Карачаево-Черкесской государственной
технологической академии (2005-2007).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 научных работ и один патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, выводов, предложений производству, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 123 страницах, содержит 18 таблиц, 2 рисунка, список литературы из 158 наименований, включающий 69 зарубежных источников, 6 приложений.
Анализ отечественного рынка биологически активных добавок к пище (БАД)
Биологически активные добавки (БАД) к пище являются важнейшим элементом питания современного человека и признаны мировым научным сообществом как обязательные компоненты рациона питания XXI века.
Рациональное питание призвано способствовать сохранению здоровья, гармоничному развитию, высокоактивному образу жизни людей разного возраста, противодействовать инфекциям, повышать устойчивость к различным неблагоприятным факторам внешней среды. Многоуровневые системы адаптации, антиоксидантной защиты и других звеньев иммунитета должны подпитываться микронутриентами (Тутельян В. А., 2000).
По мнению И.И. Брехмана (1990), проблема оптимизации питания может быть решена только путем дополнительного насыщения рационов питания биологически активными веществами (БАВ), ведь согласно представлениям современной диетологии, человеческий организм должен получать с пищей более 600 необходимых пищевых веществ.
Учитывая, что с каждым годом ситуация с обеспечением населения не только нашего государства, но и всего земного шара достаточным количеством высококачественных натуральных продуктов питания становиться все более проблематичной, активная коррекция питания с использованием биологически активных веществ является фактически единственным способом, позволяющим решить стоящую перед человечеством проблему оптимизации питания и, как следствие, глобального оздоровления общества (Пилат Т. Л., Иванов А. А., 2002).
В настоящее время широкая пропаганда здорового образа жизни, важной частью которого является здоровое питание, вызвала растущий интерес покупателей к натуральным биологически активным добавкам к пище. Основная функция биологически активной добавки - коррекция определенного дефицита эссенциальных и других биологически активных веществ в рационе питания человека, обусловленного эволюционными изменениями структуры питания, изменением образа жизни, ухудшением экологической обстановки, состоянием здоровья (Тутельян В.А., 2000, 2001).
Исследования Российского рынка и потребления биологически активных добавок показывают, что в последние годы наблюдается динамичное развитие рынка биологически активных пищевых добавок (http://www.businessrating.ru). Биологически активные добавки стремительно заполняют аптечный рынок, все более активно составляя конкуренцию лекарственным препаратам.
По различным экспертным оценкам, емкость российского рынка биологически активными добавками составляет от 1 до 2 млрд. дол. (Рынок БАД, 2005, №4 (24). В 2004 году потребляли БАД 15-20% россиян, и это количество увеличивается на 3-5% ежегодно. 30% покупателей биологически активных добавок принадлежит к активным пользователям биологически активных добавок.
Методы физико-химических и биохимических исследований
Исследования по изучению химического и биохимического состава используемого сырья - содержимого рубца овец карачаевской породы проводили по методическим указаниям «Изучение пищеварения у жвачных» (Боровск, 1979).
В процессе проведения исследований по изучению физико-химического и биохимического состава и свойств конечного продукта -биологически активная добавка (БАД) «Барометс» были использованы следующие методы анализов:
- внешний вид и цвет определяли визуально; часть общей пробы массой около 1г помещали на гладкую чистую поверхность белого листа толщиной слоя не более 2мм и просматривали при естественном освещении; запах определяли органолептически;
- определение массовой доли влаги - по ГФ XI, ТІ, стр. 177.;
- определение содержания биофлавоноидов в пересчете на рутин проводили спектрофотометрически при 410нм после реакции комплексообразования с хлоридом алюминия по ГФ XI, вып.2.
Краткая характеристика климатических условий Карачаево-Черкесской республики и кормовых угодий основного места разведения овец карачаевской породы
Климатические условия Карачаево-Черкесской республики наиболее благоприятны для разведения травоядных животных, в т.ч. овец карачаевской породы.
Наличие на территории республики равнинно-холмистого (400-800м), низкогорного (800-1200м), среднегорного (1200-2000м) и высокогорного рельефа (выше 2000м) позволяет выделить здесь следующие климатические зоны: умеренно-континентальный климат равнин, умеренно-теплый климат низкогорий, умеренно-влажный климат среднегорий и умеренно-холодный климат высокогорий. Одной из важнейших особенностей высокогорного климата являются сравнительно низкие величины атмосферного давления. Безморозный период длится 80-125 дней.
Флора естественных кормовых угодий Карачаево-Черкесской республики богата и разнообразна, и, что немаловажно, практически не подвержена техногенным изменениям. Разнообразие и сложность фитоценотического состава растительного покрова сенокосов и пастбищ республики обусловлены своеобразными климатическими, почвенными и геоморфологическими условиями.
В составе флоры естественных кормовых угодий господство принадлежит многолетним травянистым растениям и образованным ими ценозам. Геоботаническим обследованием выявлены 480 наиболее распространенных видов высших травянистых растений, полукустарников и кустарников, представляющих 50 семейств.
В связи с большой разностью высот в Карачаево-Черкесии характерно прослеживается высотная поясность. В направлении с севера на юг по мере повышения высоты рельефа сменяются следующие растительные пояса: степной, лесостепной, лесной и луговой (субальпийский и альпийский).
Многофакторный анализ биоразнообразия республики свидетельствует, что продукционные возможности фитоценозов и видов луговых степей, субальпийских и альпийских лугов максимально соответствуют потребностям сбалансированного кормления овец карачаевской породы. В условиях достаточного увлажнения по равнинам и преимущественно западным склонам распространены луговые степи с господством в травостое овсяницы луговой, пырея ползучего, тимофеевки луговой, коротконожки перистой, типчака и других степных и луговых видов с обилием разнотравья: лабазник шестилепестный, лабазник вязолистный, земляника зеленая, подмаренник настоящий, девясил британский, тысячелистник, подорожник средний, истод анатолийский, козлобородник большой, вероника колосистая, и др. Из бобовых распространены клевер луговой, клевер белый, люцерна желтая, лядвенец кавказский. В субальпийском поясе преимущественно распространены растительные группировки с господством в травостое осоки печальной, осоки низкой, овсяницы овечьей. Это прекрасные естественные сенокосные и пастбищные угодья для овец с максимальной трансформацией солнечной энергии в биологическую.
