Введение к работе
Актуальность исследований. Интенсификация животноводства в условиях техногенного пресса заставляет ученых искать все новые пути повышения мясной и молочной продуктивности сельскохозяйственных жи-вотных. При этом одной из главных проблем является обеспечение животных протеином. Ежегодно в кормовом балансе животноводства дефицит протеи-на, в среднем, составляет 15-20%, что сдерживает рост продуктивности жи-вотных и обусловливает повышение затрат кормов. При этом проблема осложняется тем, что в процессе пищеварения существенная часть протеинов высокобелковых кормов теряется, превращаясь в сравнительно малоценные для питания животных вещества (аммиак, мочевина и др.). В связи с этим весьма актуальным является поиск путей и средств для максимального использования питательных веществ традиционных кормов с целью повыше-ния конверсии корма, что позволит более полно обеспечить организм живот-ных заменимыми и незаменимыми аминокислотами и, следовательно, биосинтез белка. Поэтому, повышение обеспеченности организма протеином приводит к активизации обменных процессов (повышению прироста мышеч-ной массы, увеличению надоев), а также укреплению иммунной системы животных, повышению сохранности молодняка, снижению себестоимости продукции.
На обеспеченность организма жвачных животных протеином и аминокислотами большое влияние оказывают сложные и своеобразные микробиологические процессы, происходящие в сложном желудке жвачных. Особую важность эти вопросы приобретают при нормировании кормления высокопродуктивных коров. Если низкопродуктивным животным достаточно того количества белка, который образуется за счет микробного синтеза в рубце и качественный состав протеина корма не играет существенной роли, то потребность высокопродуктивных животных удовлетворяется как за счет микробного белка, так и за счет высококачественных белков корма, избежавших распада в рубце. Синтез микробного белка в рубце у таких животных может обеспечить лишь 40-50% их потребности, а остальное количество протеина должно поступать с кормом. Для уменьшения распада протеина в преджелудках используются разнообразные методы «защиты» протеина, которые имеют существенные недостатки, ограничивающие их применение.
Следует отметить, что при ведении скотоводства на экологически неблагополучных территориях (в частности, радиоактивно загрязненных), большое значение имеет не только количество произведенной животным продукции, но и ее качество, в том числе соответствие санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию в ней радионуклидов.
В связи со сказанным представляется весьма актуальной и перспективной задачей разработка кормовых добавок нового типа, создавае-мых на основе высокомолекулярных водорастворимых полимеров (ВВП). Благодаря свойствам этих полимеров добавки будут лишены ряда недостат-ков известных способов защиты белка и смогут выполнять две функции: эффективно защищать полноценные кормовые белки от распада в предже-лудках жвачных с целью более полноценного снабжения организма амино-кислотами и снижать поступление радиоактивного цезия в молоко и мясо.
Цель и задачи исследований. Целью исследований было – разработать теоретические основы и создать на основе высокомолекулярных водорастворимых полимеров образец нового типа кормовых добавок для крупного рогатого скота двойного назначения: для повышения продуктив-ности животных, содержащихся в разных экологических условиях, и для снижения поступления радиоактивного цезия в продукты животноводства.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
изыскать соединения ВВП, которые теоретически, за счет образования интерполимерных комплексов, способны повысить продуктивность животных вследствие повышения эффективности использования питательных веществ кормов и снизить поступление радионуклидов в продукты животноводства;
исследовать диффузионные и сорбционные свойства ВВП по отношению к молекулам белка и ионам тяжелых металлов;
изучить свойства ВВП in vitro и in vivo на оперированных животных с фистулой рубца;
разработать кормовую добавку нового типа на основе ВВП;
оценить на лабораторных животных безвредность полимерной добавки;
исследовать влияние полимерной добавки на здоровье, обмен веществ и продуктивность крупного рогатого скота;
в условиях производства провести апробацию влияния разработанной кормовой добавки на продуктивность крупного рогатого скота в разных экологических условиях;
определить в условиях производства способность новой добавки снижать уровень загрязнения продуктов животноводства (молоко, мясо) 137Cs.
Научная новизна работы. Впервые в мировой практике в качестве кормовой добавки для жвачных животных были использованы ВВП, вводимые в организм в весьма малых количествах. С применением качественных и количественных методов исследования изучены сорбционные и диффузионные свойства ВВП и доказана способность этих полимеров образовывать интерполимерные комплексы с белками и ионами металлов in vitro. Показано, что при использовании ВВП повышается обеспеченность животных протеином и аминокислотами за счет улучшения использования белка, содержащегося в самом корме, т.к. сами ВВП не являются питательными веществами. Их применение не привносит в корм дополнительное количество протеина, как это происходит при использова-нии традиционных кормовых добавок (белково-витамино-минеральных добавок, синтетических азотистых веществ и т.п.). Механизм защиты кормового белка от распада в рубце жвачных животных при применении полимеров отличается от известных способов защиты: молекулы ВВП образуют комплексы с белками кормов при помощи кулоновских взаимодействий. При этом не изменяются химические свойства белковых молекул, как это происходит, например, при обработке корма формалином или при нагревании до высоких температур и т. п.. В процессе «защиты» кормового белка с применением ВВП не образуется новых химических соединений.
Впервые для снижения поступления 137Cs в продукты животноводства использованы ВВП в качестве растворимого гомогенно распределяющегося сорбента. В этом случае взаимодействие между сорбентом и металлом (в данном случае - 137Cs) происходит не на границе раздела двух фаз сорбент-металл, как при использовании твердых сорбентов, а на уровне активных ионных групп молекул полимера и ионов металла.
На основе полученных результатов была разработана новая эффективная кормовая добавка на основе ВВП, получившая коммерческое название «Солунат», имеющая двойное назначение: повышать молочную и мясную продуктивность крупного рогатого скота и снижать поступление 137Cs в продукты животноводства. Основное действующее вещество Солуната – натриевая соль сополимера этиленкарбоновой кислоты и ее амида, является высокомолекулярным анионным водорастворимым полиме-ром, который имеет линейную структуру молекулы. Реакционноспособными группами макромолекулы ПЭККА являются амино- и карбоксильные группы, способные к образованию межмолекулярных связей с молекулами белков и ионов металлов и других заряженных ионов.
Научно-практическое значение работы. На базе полученных результатов была разработана эффективная кормовая добавка нового типа, действующим веществом которой является ВВП, получившая коммерческое название «Солунат». Эта добавка имеет двойное назначение: повышать молочную и мясную продуктивность жвачных животных и снижать поступление 137Cs в продукты животноводства.
Результаты исследований защищены: патентом на изобретение РФ
№ 2173057 Способ протектирования белкового корма для сельскохозяйс-твенных животных и протектор для его осуществления» от 10.09.2001; патентом Евросоюза № ЕР 1 198 993 В1«Verfahren zum Schutz von Eiweissfutter mit polyacrylamid» от 19.10.2001.
На кормовую добавку Солунат получено: Свидетельство о государ-ственной регистрации - учетная серия 21-2-3.5-0529, регистрационный № ПВР – 2-3.5/01549 от 24.04.2006г.; Сертификат соответствия № РОСС RU.ПР15.В13729.
Кормовая добавка Солунат внедрена в технологию кормления крупного рогатого скота: в колхозе им. Фрунзе Белгородской области; в ООО «Маяк» Прионежского района, Карелия; ООО «Мясо Калмыкии» Целинного района, Калмыкия; ООО «Агросоюз Удмуртии» Завьяловского района, Удмуртия.
Основные положения, выносимые на защиту:
- создано новое направление в животноводстве по использованию высокомолекулярных водорастворимых полимеров в качестве кормовой добавки для крупного рогатого скота;
- утверждается, что эффективность таких добавок основана на их сорбционных свойствах и способности образовывать интерполимерные комплексы с молекулами белка и ионами металлов;
- доказано, что высокомолекулярные водорастворимые полимеры с линейной структурой молекул повышают эффективность использования питательных веществ кормов;
- разработана кормовая добавка нового типа, с коммерческим названием Солунат, имеющая двойное назначение: она способна повышать мясную и молочную продуктивность крупного рогатого скота и снижать концентрацию радиоактивного цезия в продуктах животноводства.
Апробация работы. Материалы доложены: на региональном конкурсе научных проектов в области естественных наук, Калуга, 2000; Международной научно-практической конференции “Опыт преодоления последствий катастрофы на Чернобыльской атомной станции. Экология, безопасность и устойчивое развитие - XXI век”, г. Новозыбков, Брянская область, 20-21сентября 2002 г; Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем», Казань, 2002 г.; Всероссийском семинаре «Биотехнология-2003», Пущино, ноябрь, 2003; 2-ой Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», Ставрополь, апрель, 2003 г.; 5-ом Международном симпозиуме «Актуальные проблемы дозиметрии», Минск (Республика Беларусь), 20-21 октября 2005 г.; Международной научно–практической конференции, посвященной 50- летию ВНИИВВиМ 13-14 ноября 2008 г. «Проблемы профилактики и борьбы с особо опасными, экзотическими и малоизучен-ными инфекционными болезнями животных». Покров, 2008; Международной научно-практической конференции «Проблемы увеличения производства продуктов животноводства и пути их решения» Дубровицы ВИЖ. 21-23 октября 2008г.; Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные пути развития животноводства». КЧР, Черкесск, 2009 г.; 6-ой международный радиобиологический съезд, Москва, 25-28 окт. 2010.
Публикации результатов исследований. Основные положения работы опубликованы в 24 научных статьях, тезисах, в том числе в 8 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; на основании полученных результатов защищены: 1 патент РФ и 1 Европатент.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 325 страницах текста компьютерного набора, состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов, предложений производству, приложений. Работа иллюстрирована 90 таблицами, 32 рисунками. Список литературы включает 307 источников, в том числе 105 иностранных.
![Формирование хронической усталости и ее влияние на состояние здоровья школьников [Электронный ресурс]](/i/i/4380/190984.png "Формирование хронической усталости и ее влияние на состояние здоровья школьников [Электронный ресурс] Матвеева Светлана Какоевна")
