Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 10
1.1 Источник и причины образования микотоксинов 10
1.2 Микотоксины: общее понятие, значение, свойства, особенности 12
1.3 Токсический эффект микотоксинов 16
1.4 Микотоксикозы моногастричных 18
1.5 Микотоксикозы жвачных 22
1.6 Микотоксины в травянистых кормах 25
1.7 Сорбенты – нейтрализаторы микотоксинов 26
2 Материалы и методы исследований 28
2.1 Методика определения степени поражения микотоксинами кормовых культур в период роста в хозяйствах Ленинградской области 30
2.2 Исследование уровня контаминации микотоксинами исходной зелной массы и полученного корма с учтом вида трав, степени их провялива-ния и способа консервирования 33
2.3 Методика определения сорбционных свойств кормовой добавки фито-пробиотической направленности «Заслон» 34
2.4 Проведение научно-хозяйственного опыта по определению эффектив-ности скармливания кормовой добавки «Заслон» телятам молочного периода голштинизированной чрно-пстрой породы 38
2.5 Проведение научно-хозяйственного опыта по изучению эффективности скармливания кормовой добавки «Заслон» телятам в послемолочный период голштинизированной чрно-пстрой породы 40
2.6 Проведение научно-хозяйственного опыта по определению эффективности скармливания кормовой добавки «Заслон» высокопродуктив-ным коровам 42
2.7 Статистическая обработка материалов исследования 47
3 Результаты исследований 48
3.1 Изучение степени поражения микотоксинами кормовых культур в пери-од роста в хозяйствах Ленинградской области 48
3.2 Изучение степени контаминации микотоксинами исходной массы кормовых культур и полученного из не корма в зависимости от степени провяливания растений и способа консервирования 53
3.2.1 Исследование степени контаминации растений афлатоксинами 53
3.2.2 Исследование степени контаминации растений охратоксином А 57
3.2.3 Исследование степени контаминации растений Т-2 токсином 59
3.2.4 Исследование степени контаминации растений дезоксиниваленолом и зеараленоном 62
3.3 Определение сорбционных свойств кормовой добавки «Заслон» 63
3.4 Производственные опыты по скармливанию кормовой добавки «Заслон» телятам молочного периода голштинизированной чрно-пстрой породы.66
3.5 Изучение эффективности скармливания кормовой добавки «Заслон» телятам голштинизированной чрно-пстрой породы в послемолочный период 69
3.6 Эффективность скармливания кормовой добавки «Заслон» высокопродуктивным лактирующим коровам 72
3.6.1 Исследование кормов рациона на содержание микотоксинов 72
3.6.2 Молочная продуктивность и качественные показатели молока 74
3.6.3 Анализ содержания соматических клеток в молоке 79
3.6.4 Определение содержания афлатоксина М1 в молоке 80
3.6.5 Влияние кормовой добавки «Заслон» на биохимические показатели крови животных 82
3.6.6 Исследование микробиологического состава рубцового содержимого коров 87
3.6.7 Экономическая эффективность скармливания кормовой добавки «Заслон» лактирующим коровам 90
Заключение 92
Выводы 96
Предложения производству 97
Список сокращений и условных обозначений 98
Список литературы 99
Приложения 126
- Микотоксикозы моногастричных
- Изучение степени поражения микотоксинами кормовых культур в пери-од роста в хозяйствах Ленинградской области
- Молочная продуктивность и качественные показатели молока
- Исследование микробиологического состава рубцового содержимого коров
Микотоксикозы моногастричных
Наибольшую опасность для сельскохозяйственных животных представляют ряд микотоксинов, среди которых наиболее опасны афлатоксины, охратоксин А, зеараленон, ДОН, Т-2 токсин, фумонизин.
Афлатоксины являются наиболее мощным природным канцерогеном печени.
В настоящее время доказано, что большинство видов млекопитающих и птиц, различные виды рыб, насекомых, микроорганизмов, а также высших растений чувствительны к токсическому действию афлатоксинов [104]. Особенно восприимчивы к афлатоксинам утята, кролики, норки и радужная форель [104].
Среди сельскохозяйственных моногастричных животных наиболее чувствительными к афлатоксинам являются свиньи. У животных наблюдается угнетение общего состояния, потеря аппетита, нарушение координации движений и функций желудочно-кишечного тракта (рвота), возможны поражения лгких, нарушение работы печени, потеря массы и отставание в росте. Острое проявление токсикоза характеризуется быстрым развитием симптомов болезни и высокой смертностью. При всех формах афлатоксикозов в первую очередь заболевают молодые животные и животные с нарушением обмена веществ, молодые свиноматки в последний период супоросности [104].
Среди домашней птицы высокой чувствительностью обладают утки, затем индейки, гуси, фазаны, перепела, цесарки, куры [104]. У домашних и диких птиц эти токсины вызывают легочные заболевания, воспаление желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы, повреждение печени, нарушения в репродуктивной системе, повышение общей восприимчивости к болезням, снижению яйценоскости, уменьшению среднесуточных привесов [21; 165]. У утят на афлатоксины возникает выраженная тканевая реакция – гиперплазия желчных протоков, это широко используется в качестве биопробы на афлатоксин [104]. У индейки как устойчивый признак отмечают увеличение и уплотнение почек [104].
К действию охратоксинов наиболее чувствительны собаки и свиньи [104].
Охратоксин А хорошо всасывается из желудочно-кишечного тракта, преимущественно в тонком отделе кишечника, поглощается клетками организма, затем оседает и накапливается в почках [265; 266]. Попадая в организм, этот токсин вызывает серьзные нарушения основных биохимических процессов, глубокие патологические изменения внутренних органов, главным образом, печени и почек, а также обладает тератогенным, канцерогенным и иммунодепрессивным действием [20]. По своему биологическому действию охратоксины входят в группу микотоксинов, поражающих преимущественно почки. Нефротоксичность охратоксина А особенно высокая при малых концентрациях его в корме [104]. При остром токсикозе патологические изменения выявляются и в печени, и в лимфоидной ткани, и в желудочно-кишечном тракте. Кроме того, охратоксин А проникает в молоко крыс, кроликов и человека [270].
Хронический охратоксикоз кур проявляется замедлением полового созревания и роста, снижением яйценоскости, депрессией, нарушением работы органов пищеварения, анемией [104]. В 2007 году Объединнный Комитет Экспертов FAO B WHO по пищевым добавкам отметил данные по оценке токсического воздействия пищевых продуктов, содержащих охратоксин А, который вызывает различные токсические эффекты, такие как нейротоксичность, иммунотоксичность, нефротоксичность и мутагенное действие [270].
Ряд исследований, проведнных на различных видах животных, а также с участием людей, наглядно продемонстрировали, что содержание в корме фузариотоксина ДОН – особенно в небольших количествах – повышает экспрессию провоспалительных цитокинов в эпителии кишечника, стимулируя быстрый воспалительный ответ со стороны слизистой оболочки [45]. Новые исследования молекулярных механизмов ДОНа показывают, что окислительный стресс, вызываемый этим микотоксином, лежит в основе множества изменений на клеточном и субклеточном уровнях, в конечном счете, приводящих к апоптозу с последующим проявлениям токсикоза [191]. К дезоксиниваленолу восприимчивы люди, сельскохозяйственные и лабораторные животные. Другое его название – вомитоксин – происходит от английского vomiting (рвота), что отражает один из симптомов острого отравления этим микотоксином у свиней [191]. Выявлена разная чувствительность животных к ДОНу (в порядке уменьшения): свиньи, мыши, крысы, собаки, кошки, сельскохозяйственная птица и жвачные животные [30; 191]. Вероятно, это объясняется различиями в метаболизме, всасывании, распределении и выведении ДОНа из организма [191]. Из лабораторных животных наиболее чувствительные к микотоксину морские свинки.
Отравления дезоксиниваленолом характеризуются поражением центральной нервной и кроветворной систем, и сопровождаются отказом животных и птицы от корма, потерей веса, диареей, истощением и гибелью [30; 191]. Этот токсин является ингибитором синтеза белка на всех стадиях процесса и вызывает у человека, животных и птицы симптомы, начиная с кишечных расстройств, заканчивая подавлением иммунитета вследствие развития апоптоза и изменения подмножеств лимфоцитов [54; 165; 258]. Снижение продуктивности и репродуктивной функции у животных и птицы, вызываемое этим токсином, обусловлено влиянием его на иммунитет [161].
Токсический эффект зеараленона характеризуется анаболическим и эстрогенным действием и наиболее опасен в отношении репродуктивной функции животных [30; 161]. Этот микотоксин способен вызвать опухание и покраснение наружных половых органов, снижение выработки лютеинизирующего гормона и прогестерона, нарушение морфологии тканей матки, увеличение яичников, развитие кистозных образований [161; 162; 258]. Свиньи наиболее чувствительны к зеараленону. Он приводит к бесплодию и абортам у свиней, обусловливает раннее развитие половых признаков и другие эстрогенные эффекты у молодых свинок, а также растяжение препуция у хрячков [30; 169]. Канцерогенный эффект зеараленона показан у мышей и крыс [3].
Фармакокинетическими исследованиями показано, что Т-2 токсин появляется в плазме крови животных вне зависимости от путей его поступления в организм [281]. Микросомальные неспецифические карбоксилэстеразы печени избирательно гидролизуют С-4 ацетильную группу Т-2 токсина, преобразуя его в НТ-2 токсин, не менее токсичный метаболит [243]. Подобная активность кроме печени, обнаруживается в мозге, почках, селезнке, тканях кишечника, лейкоцитах и эритроцитах.
Т-2 токсин является одним из наиболее кожнораздражающих трихотеценовых токсинов – уже через 30 минут контакта образуются нарывы на коже, боль в глазах, нарушение дыхания, слабость, головокружение, потеря координации, диарея [30]. Он подавляют синтез РНК и ДНК, вызывает апоптоз, влияет на экспрессию генов, демонстрирует иммуноподавляющее действие и повреждает или разрушает клетки [30]. Токсин вызывает воспаление слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта с участками некроза [104]. Для него характерно избирательное поражение быстро делящихся клеток тимуса, костного мозга, лимфатических узлов. Малые дозы потребления в течение продолжительного времени могут также значительно ухудшить здоровье. Большая часть Т-2 токсина сосредотачивается в желчи и желудочно-кишечном тракте вне зависимости от путей введения в организм: внутривенно, внутримышечно, per os или через кожные покровы [7].
Острый интерес к изучению фумонизина возник после выявления его связи с заболеваниями у животных: энцефаломаляция – размягчение мозга у лошадей, отк лгких - у свиней и рак печени - у крыс [30; 165]. В клетках тканей животных фумонизины вызывают нарушение метаболизма жиров, повреждение клеточных стенок и преждевременную их гибель.
Изучение степени поражения микотоксинами кормовых культур в пери-од роста в хозяйствах Ленинградской области
Изучена степень поражения кормовых культур в период роста в Приозерском, Всеволожском, Ломоносовском, Кировском, Гатчинском и Сланцевском районах Ленинградской области (рисунок 4). Образцы кормовых трав отбирали в весенне-летний период 2015г. При отборе образцов учитывали состав травостоя и район произрастания. Всего было исследовано и проанализировано 110 проб кормовых трав.
Результаты исследований показали, что сложные комбинации токсических продуктов метаболизма микромицетов образуются уже в поле на вегетирующих кормовых культурах (таблица 11).
Были обнаружены токсины как «полевых» грибов, так и грибов «хранения». Превышение ПДК по содержанию отдельных микотоксинов в травостое было обнаружено в 19 – 92 % образцах. В отдельных образцах концентрации микотоксинов достигали значений во много раз превышающих максимально допустимые уровни – до 20 раз.
Полученные данные (таблица 12), подтверждают наличие всех исследуемых микотоксинов в период роста кормовых трав во всех исследуемых районах Ленинградской области. Превышение содержания афлатоксинов относительно ПДК обнаружено в 85 % представленных в таблице образцах, ДОН – в 69 %, Т-2 токсина — в 65 %, охратоксина А – в 46 %.
Представленные в таблице 12 данные свидетельствуют о том, что наибольшее превышение афлатоксинов наблюдается в тритикале, но эти результаты получены из образцов, отобранных в пределах одного района. Менее всего относительно ПДК в кормовых культурах содержится зеараленона. В образцах ежи сборной, доставленных из сельхозпредприятий Гатчинского и Сланцевского районов, не было обнаружено превышения предельно допустимых значений Т-2 токсина. Аналогичная картина наблюдалась в образцах клеверо-тимофеечной смеси по отношению к микотоксину ДОН, — его значения также были ниже допустимых значений.
Таким образом, выполненные исследования подтверждают образование изучаемых видов микотоксинов в кормовых культурах в период их вегетации. Наибольшее превышение предельно допустимых концентраций в травостое наблюдается у афлатоксинов, наименьшее – у зеараленона.
Молочная продуктивность и качественные показатели молока
Оценка продуктивности коров проводилась по среднесуточным удоям натурального и переведнного на 4%-ю жирность молока (таблица 22, рисунок 16, приложения 5,6).
Выполненные исследования показали, что действие кормовой добавки «Заслон» положительно сказалось на молочной продуктивности коров – среднесуточный удой в пересчте на 4% жирность молока у коров опытной и контрольной групп, в среднем за опыт, составил соответственно 28,16 кг и 26,54 кг, удой коров опытной группы увеличился на 6,1%.
Среднесуточные удои молока, пересчитанные на молоко 4-х % жирности, соответствовали динамике содержания жира и белка в натуральном молоке. 25 25,6 25 5 23
Некоторое увеличение содержание этих компонентов в молоке опытных коров объясняется тем, что кормовая добавка «Заслон» оказывает положительное влияние на рубцовые процессы и, особенно на количество и качество рубцовой микрофлоры, а это, в свою очередь, положительно влияет на сбраживание клетчатки и легко ферментируемых углеводов. Причм продукты этой ферментации, особенно уксусная кислота, является предшественником синтеза молочного жира. Подтверждением тому служит то, что содержание жира в молоке коров опытной группы было несколько выше, чем в молоке животных контрольной группы. Из данных таблицы 22 (рисунок 17) следует, что, если в молоке коров контрольной группы массовая доля жира составляла в среднем 3,70%, то в молоке опытной группы содержание жира было на уровне 3,76%. Массовая доля белка в молоке коров, получавших кормовую добавку, также повысилась в среднем за опыт на 0,08% по сравнению с коровами контрольной группы (рис. 18).
Наряду с содержанием жира и белка в молоке, определяли влияние кормовой добавки «Заслон» и на такие важные показатели качества сырого молока как кислотность, плотность и его термоустойчивость (таблица 23). Кислотность молока обусловливается, главным образом, наличием в нм кислых солей и белков. Повышение кислотности молока является следствием нарушения минерального обмена в организме животных. Оно обусловлено, как правило, недостаточным количеством солей кальция в кормах, так как почвы данного хозяйства характеризуются пониженным содержанием кальция. Кроме того, такие случаи возникают при скармливании животным больших количеств кислых кормов (зеленой массы злаков, кукурузы, кукурузного силоса, свекловичного жома, барды), бедных солями кальция. Понижение кислотности молока бывает значительно реже и вызывается нарушением в кормлении животных. Повышение кислотности вызывает нежелательные изменения свойств молока, например, снижение устойчивости белков при нагревании.
Плотность молока – это масса молока при 20С, заключнная в единицу объма (кг/м3). По этому показателю судят о натуральности молока. При добавлении воды к молоку плотность его уменьшается (10% добавленной воды снижает плотность в среднем на 3 кг/м3). Контролировать этот показатель необходимо через 2 часа после дойки, поскольку плотность молока, определнная сразу после доения, ниже плотности, измеренной через несколько часов. Величины плотности исследуемого молока составили не менее 1027 кг/м3, что соответствует действующим требованиям в отношении качества сырого коровьего молока.
Одной из главных характеристик качества сырого молока является показатель термоустойчивости молока. Термоустойчивость – это пригодность молока к высокотемпературной обработке, обусловленная его кислотностью и солевым балансом. Исходя из результатов анализа молока на термоустойчивость, можно прогнозировать качество и потребительские характеристики готового молочного продукта, что позволяет рационально использовать молочное сырье. Показатели термоустойчивости сырого молока опыта соответствуют установленному допустимому уровню (ГОСТ 31449-2013 Молоко коровье сырое. Технические условия). Таким образом, исследуемые показатели качества сырого коровьего молока, полученного от контрольных и опытных животных, показали, что оно соответствуют действующим государственным стандартам (ГОСТ 31449-2013 Молоко коровье сырое. Технические условия). При этом кормовая добавка «Заслон» не оказывает влияния на кислотность, плотность и термоустойчивость молока коров.
Исследование микробиологического состава рубцового содержимого коров
Анализ микробиологического состава рубцового содержимого коров был проведен с использованием метода T-RFLP – анализа. Полученные результаты микробиологического состава рубцового содержимого сравнивали с «Нормами содержания микрофлоры в рубце крупного рогатого скота» [111]. В рубце всех исследованных коров на обоих этапах опыта были обнаружены бактероиды, сукци-нивибрио, целлюлозолитики, лактат-ферментирующие бактерии, бациллы и би-фидобактерии. Данные микробиологического анализа состава рубцового содержимого опытных коров, получавших «Заслон» в течение учтного периода и через месяц после окончания опыта (последействие) представлены в таблице 28.
Результаты анализа рубцового содержимого исследованных коров опытной группы в учтный период скармливания кормовой добавки «Заслон» показывают, что содержание вышеперечисленных микроорганизмов находилось в пределах нормы. Количество бифидобактерий и бацилл в рубце коров, получавших кормовую добавку «Заслон» было выше, чем в контрольной группе. Стоит отметить, что лактат-ферментирующие бактерии в рубце расщепляют летучие жирные кислоты, а также молочную кислоту, что снижает риск развития лактатного ацидоза. Бациллы и бифидобактерии обладают антимикробной активностью в отношении патогенных микроорганизмов.
На II этапе исследования (последействие) наблюдаются отдельные микробиологические различия, свидетельствующие об эффекте последействия кормовой добавки «Заслон». Кроме того, на II этапе исследования численность лактат-ферментирующих и бифидобактерий в группе коров, получавших кормовую добавку «Заслон», несколько выше, чем в контроле.
Результаты анализа рубцового содержимого исследованных коров в учтный период показывают, что содержание нежелательных микроорганизмов (лактобак-терий, энтеробактерий, актиномицетов и клостридий) находятся в пределах нормы. Исключение составляют лактобактерии в рубце коров контрольной группы, количество которых было несколько выше нормы.
Данные микроорганизмы обладают способностью разлагать моносахара в рубце до молочной кислоты. Поэтому высокое их содержание, как правило, приводит к снижению рН в рубце, к подавлению развития целлюлозолитиков, прекращению усвоения животными питательных веществ растительных кормов и возникновению лактатного ацидоза. В рубце коров опытной группы, получавших «Заслон», количество данных бактерий было ниже, чем в контроле. Таким образом, риск возникновения лактатного ацидоза в рубце коров, получавших «Заслон» ниже, чем в контрольной группе.
Условно-патогенные клостридии, среди которых встречаются возбудители опасных заболеваний (C. botulinum, C. perfringens и др.), в рубцовом содержимом коров, принимавших препарат «Заслон», не обнаружены. Стоит отметить, что численность энтеробактерий и клостридий является одним из главных индикаторов дисбактериоза и состояния здоровья организма животных в целом.
На II этапе в опытной группе коров в рубцовом содержимом через месяц после окончания опыта эффект последействия кормовой добавки «Заслон» оказал положительное влияние на снижение количества нежелательной микрофлоры (лактобактерий и условно-патогенных энтеробактерий) по отношению к микрофлоре рубцового содержимого контрольной группы коров. Количество энтеробактерий в группе с применением кормовой добавки «Заслон» было в 5 раз ниже контроля.
Известно, что условно-патогенные бактерии являются постоянными обитателями рубца коров. Они могут длительно существовать в организме, не вызывая заболеваний, но могут быть вытеснены из желудочно-кишечного тракта полезными симбиотическими представителями «нормальной» микрофлоры. Только при плохом качестве используемого корма, при несбалансированном рационе, постоянной заменой одних компонентов другими происходит нарушение нормофлоры желудочно-кишечного тракта коров: активное размножение патогенных бактерий и вытеснение ими представителей «нормальной» микрофлоры со всеми вытекающими из этого негативными последствиями. Ранее было установлено, что в рубце крупного рогатого скота с различными заболеваниями наблюдалось повышенное содержание патогенных микроорганизмов [108]. Отсутствие профилактических мероприятий способствует риску увеличения численности патогенов и возникновения заболевания животных кетозом, гастроэнтеритом, маститом и может быть причиной проблем, связанных с воспроизводством.
В рубце опытных коров на I этапе исследования (в учтный период) содержание патогенных микроорганизмов (стафилококков, кампилобактерий, фузобактерий и пептококков) находилось в пределах нормы. Однако в рубце коров контрольной группы количество фузобактерий было у верхней границы нормы. Фузобактерии Fusobacterium necrophorum вызывают некробактериоз жвачных [105]. Проникновение данного патогена из рубца через слизистую в кровь способно вызвать дальнейшее инфицирование организма животного – абсцессы печени и других внутренних органов, поражения копыт, кожи или слизистых оболочек. Попадание данных микроорганизмов в половые пути способствует возникновению эндометритов.
В учтный период исследования суммарная доля патогенов, являющихся индикатором состояния здоровья коров в группе с применением кормовой добавки «Заслон» была в 1,2 раза ниже, чем в контроле. В исследованиях последействия от применения кормовой добавки «Заслон» доля патогенов так же была несколько ниже, чем в контроле.
В результате проведнного исследования было показано, что доля представителей нормофлоры была высокой, условно-патогенной и патогенной микрофлоры низкой в опытной группе коров. Вс это способствовало повышению молочной продуктивности коров и улучшению качества молока, снижению содержания микотоксина М1 в молоке как в учтный период так и в период последействия.