Введение к работе
Актуальность темы. Промышленное птицеводство - одна из интенсивных и динамичных отраслей сельского хозяйства. Развитие этой отрасли обусловлено высокой рентабельностью, ценными питательными и диетическими свойствами получаемой продукции. В питании человека большое значение имеют куриные яйца, являющиеся прекрасными источниками белков, липидов и других питательных веществ.
Реализация генетического потенциала продуктивности кур зависит от многих факторов. Но наиболее важную роль для ведения интенсивного птицеводства в условиях промышленной технологии содержания птицы играет её полноценное, сбалансированное по питательным, минеральным и биологически активным веществам кормление. При дисбалансе или недостатке каких-либо компонентов рациона в организме происходят нарушения метаболического и иммунного статуса, в результате чего снижается продуктивность и качество получаемой продукции (В.И. Георгиевский, 1970; В.И. Фисинин, 1998; И. Егоров, 2003; Т.С. Кузнецова, 2004; Т.Н. Хамидуллин, 2005; Е.Н. Андрианова, 2007).
Основная тенденция совершенствования технологии кормления и ветери-нарно-профилактических мероприятий современного птицеводства - разработка и внедрение в производство функциональных кормовых добавок. Важным компонентом комбикорма являются витаминные добавки, недостаток которых приводит к нарушению ферментативных процессов обмена веществ, снижению продуктивности животных и увеличению риска возникновения заболеваний. К их числу относятся и каротиноиды, которые наряду с А-витаминной активностью, являются самостоятельными участниками ряда биохимических процессов (А.Г. Кощаев, 2008).
В міфе постоянно растёт спрос на продукты птицеводства, целенаправленно обогащенные важными для человека соединениями. Это позволяет создавать так называемые функциональные пищевые продукты, которые благодаря повышенному накоплению физиологически активных пищевых ингредиентов при систематическом употреблении снижают риск развития заболеваний (ГОСТ 52349-2005) и поэтому могут быть рекомендованы в профилактических целях. Это относительно новое направление в животноводстве получило название -пищевой дизайн (food design), который ставит главной целью производство продуктов питания с заданными свойствами путём целенаправленного изменения рациона кормления животных (В. Фисинин, 2007; В.И. Фисинин, АЛ. Штеле, 2008; Я.О. Хорбаньчук и др. 2009).
Доказано, что путём обогащения йодом, селеном, полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами, натуральными каротиноидами комбикормов для птицы можно получать яйца с прогнозированным химическим составом и новыми функциональными свойствами. Яйца с заданным уровнем ка-ротиноидов и цветом желтка являются одним из продуктов питания высокого качества, производство которых организовано в промышленных масштабах (А. Османян и др., 2003; М. Сурухи, 2004; А. Штеле и др., 2004; В.И. Фисинин, А.Л. Штеле, 2008а).
Основные компоненты каротиноидного комплекса желтка - ксантофиллы: лютеин и зеаксантин, источником которых могут быть вегетативная масса растений или зерно кукурузы, добавляемые в кормовые смеси.
Для обогащения яиц каротиноидами в мире используются различного рода добавки, как природные, так и синтетические. Часто они предназначены для обеспечения желаемой окраски желтка, привлекающей потребителей, и, в лучшем случае увеличивают антиоксидантную активность готовой продукции, но не затрагивают проблемы, связанные непосредственно с химическими свойствами самих каротиноидов, которые имеют биомедицинское значение для организма человека.
Накопление каротиноидов в различных тканях и органах человека достаточно специфично. Например, в жёлтом пятне сетчатки глаза (macula luted) накапливаются два основных ксантофилла - лютеин и зеаксантин (W. Schalch, 2000), где они находятся в соотношении примерно 4:1 и защищают зрительный аппарат от УФ-излучения. Считается, что нехватка этих пигментов отвечает за возрастную потерю зрения. Потребление около 6 мг лютеина и зеаксантина в день снижает риск возникновения катаракты и возрастного заболевания макулы в два раза (J.M. Seddon et al., 1994). Также они ингнбируют процессы перекисного окисления липидов и профилактируют возникновение некоторых онкологий (B.J. Lyle et al., 1999).
Поэтому для более эффективного использования каротиноидов, желательно создавать такие добавки, которые бы обеспечивали необходимое соотношение между индивидуальными каротиноидами и учитывали физиологические особенности человека. В частности, для решения проблем связанных с макулярной дистрофией необходимо создание добавок, обеспечивающих накопление лютеина и зеаксантина в продуктах питания в соотношении 4:1, поскольку совместное действие этих двух пигментов при именно таком соотношении наиболее эффективно.
Кроме того, доказано, что нехватка ксантофиллов приводит к ухудшению воспроизводительных функций птицы, снижению выводимости и сохранности цыплят (Ж.В. Карасёва, 1984; Т.М. Околелова, A.M. Сергеева, 1988). А поскольку каротиноиды не синтезируются в ее организме, то они должны поступать с кормом.
В связи с этим использование в кормлении птицы кормовых добавок, богатых не просто каротиноидами, а именно ксантофиллами, с целью повышения качества яиц, представляет практический интерес и для производителей и для потребителей продукции птицеводства.
Поэтому научный и практический интерес представляет разработанная нами новая биологически активная добавка (БАД), содержащая ксантофиллы растительного происхождения и сбалансированная по соотношению лютеин : зеаксантин.
Для внедрения в практику любой новой добавки необходимо экспериментальное подтверждение её безопасности для организма и метаболической активности.
Решение комплекса перечисленных вопросов определяет актуальность выбранного направления исследований.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является обоснование и разработка состава добавки, обеспечивающей биотрансформацию растительных ксантофиллов в организме кур-несушек и обогащение яиц лютеином и зеаксантином в благоприятном для здоровья человека соотношении.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
определить концентрацию каротиноидов в лепестках цветков бархатцев (Tagetes erecta L.) и чашечках физалиса декоративного (Physalis alkekengi), подобрать состав биологически активной добавки с оптимальным соотношением лютеина и зеаксантина.
-
изучить влияние сроков хранения сухих измельчённых лепестков цветков бархатцев и чашечек физалиса декоративного на концентрацию в них ксантофиллов.
-
разработать опытный вариант получения, хранения и использования в птицеводстве новой биологически активной добавки.
-
определить влияние различных доз разработанной биологически активной добавки на организм кур-несушек:
изменения в крови и печени;
обеспеченность организма ксантофиллами, витаминами А и Е;
содержание и динамику накопления ксантофиллов (лютеина и зеаксантина) и холестерола в желтках яиц;
морфологию яйца и прочность скорлупы;
5. изучить влияние различных типов ксантофиллов (лютеина - в этери-
фицированной и неэтерифицированной форме, этерифицированного зеаксан
тина и эпоксиксантофиллов) на их накопление в желтках яиц перепелов.
Научная новизна работы. Впервые изучено влияние разных доз разработанной нами БАД растительных ксантофиллов на физиологическое состояние организма, морфологические и биохимические параметры тканей и органов кур-несушек, на депонирование ксантофиллов в желтках яиц в соотношении наиболее оптимальном для организма человека. Экспериментально доказана возможность обогащения яиц каротиноидами до количеств, позволяющих обеспечить человеку половину суточной потребности человека в ксантофиллах. Также впервые изучено влияние различных типов ксантофиллов (лютеина - в этерифицированной и неэтерифицированной форме, этерифицированного зеаксантина и эпоксиксантофиллов) на их накопление в желтках яиц перепелов. Научная новизна исследований подтверждена патентом РФ №2328137 от 9 апреля 2007 г.
Практическая значимость работы. Доказана возможность увеличения концентрации каротиноидов в желтках куриных яиц за счёт введения разработанной добавки растительных ксантофиллов в рацион. Доказана необходимость составления комплексных сбалансированных по соотношению лютеина и зеаксантина кормовых добавок, что важно не только для организма кур, но и для человека, так как данные добавки повышают качество яиц, а их включение в рацион может потенциально корректировать метаболизм и профилактиро-вать возникновение нарушения функций зрения и ряда других заболеваний
человека, связанных с перекисным и свободнорадикальным окислением ненасыщенных липидов.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Способ получения биологически активной добавки на основе лепестков цветков бархатцев и чашечек физалиса и её использование в рационе кур-несушек.
-
Влияние разных доз разработанной биологически активной добавки в рационе кур-несушек на:
динамику содержания ксантофиллов и холестерола в желтке яиц;
физико-химические и качественные параметры яиц;
морфологические и биохимические показатели тканей и органов.
3. Повышение обеспеченности организма кур-несушек каротиноидами.
Оптимальное для человека соотношение лютеина и зеаксантина (4:1) в желт
ке яиц.
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации были представлены и получили положительную оценку на Международной научно-практической конференции «Достижения супрамолекулярной химии и биохимии в ветеринарии и зоотехнии» (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы химической науки, практики и образования» (Курск, 2009); на Всероссийской школе-семинаре «Современные наукоёмкие лечебные к фармацевтические технологии для офтальмологии» для молодых учёных (Белгород, 2009); на совместном заседании кафедры биохимии и фармакологии, кафедры биотехнологии, морфологии и физиологии живых систем БелГУ и кафедры физиологии и фармакологии БелГСХА (Белгород. 2009). За разработку кормовой биологически активной добавки в 2008 г. Получена серебряная медаль VIII Московского Международного салона инноваций и инвестиций и диплом XIII Московского Международного салона «Архимед-2009».
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 4 в изданиях перечня ВАК РФ, три тезиса докладов международных конференций, один патент на изобретение РФ №2328137,2007 г.
Структура и объём диссертации. Диссертация представляет собой рукопись компьютерного набора объемом 143 страницы и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практического предложения, списка литературы и приложений. Текст включает 16 таблиц и 23 рисунка. Всего использовано 366 источников литературы, в том числе 193 публикации зарубежных авторов.
