Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1. Особенности пищеварения у свиней 7
1.2 Биолого-токсикологическое действие тяжелых металлов на организм сельскохозяйственных животных 14
1.3. Роль и значение молочнокислых препаратов для оптимизации обменных процессов и продуктивности свиней 20
Бифидобактерии 29
Пропионовокислые бактерии 31
1.4. Действие пектиновых веществ в качестве стабилизаторов и
детоксикантов 36
2. Материал и методика исследован ии 43
3. Собственные исследования 51
3.1. Технология приготовления и характеристика пробиотического препарата на основе соевого молока 51
3.2. Характеристика кормов и кормление подопытных животных 54
3.3. Рост подопытных животных и использование ими кормов 59
3.4. Результаты физиологических обменных опытов 62
3.4.1. Коэффициенты переваримости питательных веществ рационов 62
3.4.1.1. Баланс азота у подопытных животных 64
3.4.1.2. Баланс кальция у подопытных животных 65
3.4.1.3. Баланс фосфора у подопытных животных 66
3.4.2. Ферментативная активность содержимого кишечника под свинков 67
3.4.3. Микрофлора пищеварительного канала подсвинков 69
3.5. Морфологические и биохимические показатели крови подсвинков 70
3.6. Результаты контрольного убоя подсвинков 76
3.7. Производственная апробация результатов исследований и их эконо мическая оценка 83
3.8. Обсуждение результатов исследований 85
Выводы 105
Предложения производству 107
Список использованной литературы 108
- Биолого-токсикологическое действие тяжелых металлов на организм сельскохозяйственных животных
- Роль и значение молочнокислых препаратов для оптимизации обменных процессов и продуктивности свиней
- Рост подопытных животных и использование ими кормов
- Микрофлора пищеварительного канала подсвинков
Введение к работе
Актуальность темы. Известно, что нормальная микрофлора пищеварительного тракта выполняет чрезвычайно сложную физиологическую, иммунобиологическую и антагонистическую функции. Успехи исследований в области бактериотерапии и профилактикb различных патологических состояний, связанных с нарушениями состава нормальной микрофлоры? явились предпосылкой разработки и использования в качестве лекарственных препаратов, биологически активных добавок и лечебно-профилактических кисломолочных продуктов. Главным назначением добавок кисломолочных продуктов молодняку свиней является подавление кишечных гнилостных бактерий, ликвидация дисбиотических нарушений в пищеварительном тракте за счет введения в организм больших количеств живых антагонистических молочнокислых бактерий (Т.А. Сафонов и др., 1992, В.И. Кресс, 2002).
В последнее время культивируют большое количество комплексных пробиотических препаратов с разнообразными микроорганизмами на молочной и немолочной основе (А.А. Капустин, 2002). Сотрудниками НИИ биотехнологии ФГОУ ВПО «Горский ГАУ» были разработаны молочнокислые препараты на основе молока, молочной сыворотки, обрата и соевого молока путем использования местных штаммов молочнокислых бактерий. При проведении научно-хозяйственных опытов эти молочнокислые препараты были использованы в рационах молодняка сельскохозяйственных животных и птицы, что позволило добиться повышения их продуктивности, качества продукции и обмена веществ (И.Д. Тменов и др., 2000, 2001; Б.Г. Цугкиев и др., 2001; 2002).
Наиболее распространенным вариантом кисломолочных продуктов на немолочной основе является соевое молоко, ферментированное молочнокислыми бактериями. Для предотвращения расслоения в готовый пробиотический продукт на немолочной основе обычно добавляют различные стабилизаторы (пектины, желатин, крахмал и др.), что также позволяет снизить возможность конкурентной борьбы подобранных потенциально полезных микроорганизмов между собой (А.Ф. Доронин и Б.А. Шендеров, 2002). Пектинсодержащие пробиотики используют в кормлении животных также с учетом протекторных свойств пектина, способствует получению экологически чистых продуктов животноводства.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в изучении действия пробиотического препарата на основе соевого молока (ППСМ), сквашенного бифидо- и пропионовокислыми бактериями, с добавками пектина на продуктивность молодняка свиней на откорме, качество мяса, а также на промежуточный и пищеварительный метаболизм в условиях избыточного содержания в кормах солей тяжелых металлов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучить химический состав и питательность кормов;
- определить действие ППСМ на рост молодняка свиней на откорме и расход корма на 1 кг прироста живой массы;
- установить переваримость и использование питательных веществ рационов подопытными животными;
- изучить ферментативную активность химуса и состав микрофлоры кишечника подсвинков;
- выяснить влияние ППСМ на морфологические и биохимические показатели крови подопытных животных;
- охарактеризовать убойные и мясные качества подсвинков;
- рассчитать экономическую эффективность добавок ППСМ в рационы откармливаемых животных.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые в условиях Южного Федерального округа предложен способ повышения производства свинины и его эколого-пищевых качеств путем обогащения рационов молодняка свиней на откорме с повышенным содержанием тяжелых металлов пробиотическим препаратом на основе соевого молока, стабилизированного пектиновыми веществами.
Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по использованию ППСМ с добавками пектина в рационах молодняка свиней на откорме для повышения интенсивности роста, убойных и мясных качеств, снижения затрат корма на единицу продукции и увеличения рентабельности производства свинины.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены: на 5 международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования» (Владикавказ, 2004), на международной научно-производственной конференции, посвященной 75-летнему юбилею зооинженерного факультета Горского ГАУ «Актуальные вопросы зоотехнической науки и практики как основа повышения продуктивности и производства чистой продукции животноводства» (Владикавказ, 2004); на І международной дистанционной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» (г. Владикавказ, 2004); на всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2005), на І международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005); на IV международной научной конференции «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 2006).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 6 научных статей.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, выводов и предложений производству, библиографии и приложений. Работа включает 30 таблиц, 1 рисунок и 23 приложения. Список использованной литературы включает 174 наименования, из них 42 на иностранных языках.
Биолого-токсикологическое действие тяжелых металлов на организм сельскохозяйственных животных
Недостаточно высокая культура использования различных химических соединении для интенсификации и повышения плодородия земельных угодий, загрязнение окружающей среды промышленными отходами и выхлопами автомобильного транспорта, ветеринарных мероприятия, использования загрязненных кормов, воды и прочее - все это приводит к загрязнению животноводческого сырья юксичными элементами, пестицидами и т.д.
Согласно «Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды и деятельности Министерства охраны окружающей среды РСО-Алания (1998) загрязнение почвы тяжелыми металлами в целом по республике превышает фоновую концентрацию: по цинку - до 10 раз, по свинцу - до 10 раз и по кадмию - до 3-8 раз. Основными источниками загрязнения окружающей среды в республике являются предприятия цветной металлургии, в частности, такие крупные заводы, как «Электроцинк» и «Победит» (г. Владикавказ).
На качество животноводческих пищевых продуктов, серьезное влияние оказывают нежелательные и вредные компоненты (тяжелые металлы, остатки пестицидов, афлотоксины и т.д.). Невозможно производить высококачественные продукты из сырья содержащего эти элементы (Вракин, Фомина, 1986).
Среди многочисленных загрязнителей особое место занимают тяжелые металлы. К ним условно относятся химические элементы с атомной массой свыше 50, обладающие свойствами металлов или металлоидов. Согласно классификации Дж. Вуда (1986) к очень токсичным отнесено около 20 элементов, в том числе марганец, цинк, медь, кобальт и молибден, широко известные под названием микроэлементы, физиологическая значимость которых не только доказана наукой, но и используется в практике сельского хозяйства и медицины. В данном случае все дело заключается в концентрации химического элемента в среде обитания: при дефиците элемента в рационах животных он рассматривается как микроэлемент, при значительном избытке - как тяжелый металл. Поэтом будет правильным говорить не о токсичных элементах, а о токсичных концентрациях. В і res et al (1992) отмечали, что кадмий и хром в малых дозах выступают в живых организмах в роли активаторов одного или нескольких ферментов, мышьяк стимулирует жизненные процессы (О.М Шабанова, 1972; Г.Г. Филирова, 1974).
Установлено, что качество сырья определяется не только свойственными данной породе, типу, кроссу, особенностям, но во многом и экологическим факторами. К экологическим факторам относятся в первую очередь качество кормов потребленных животными, а также состояние почвы, воды, воздуха, растений.
До настоящего времени у нас отсутствует общепринятое определение качества животноводческого сырья. Одни авторы отожествляют его только с составом входящих в него основных элементов (М.А. Николаева и др., 1996). Другие под качеством понимают не только состав мяса и молока, но и некоторые их физиологические свойства (Г. Вяизенен, Л. Токарь, 1998). Но очевидно, под качеством необходимо понимать их пригодность для потребления в пищу, т.е. наличие в них компонентов, отрицательно влияющих на здоровье человека: посторонних примесей, ядов и веществ несвойственных этим продуктам (В.М. Поздняковский, 2001).
Наибольшую опасность представляют для здоровья людей такие высокотоксичные вещества как свинец, ртуть, мышьяк, хлорорганические пестициды, фторорганические соединения и т.д., которые, попав во внешнюю среду, включаются в пищевую цепочку «корма - продуктивные животные - человек» (Т.Я. Надирова, 1967).
Регулярное поступление в организм животных и человека подобных веществ приводит к накоплению их в количествах, нередко, превышающих максимально допустимые уровни (В.М. Поздняковский, 2001), вследствие чего наблюдается случаи отравления (Г. Вяизенен, 1981; Агеев и др., 1985), но что значительно страшнее, оказывает мутагенное, тератогенное и эмбриотоксическое действие (А.Р. Уварепко, 1969).
При воздействии на организм ртутьорганических соединений наблюдается цитогенетический и цитотоксический эффект, приводящий к нарушениям ядерного аппарата клетки в виде различных хромосом, а также аппарата деления (Oil. Шаламберидзе, 1961).
В связи с этим, совершенно очевидно, что экологическая чистота продуктов питания ставится одним из основных факторов, определяющих здоровье людей, поскольку их производство не имеет сугубо региональный характер. Это относится к любым регионам страны, даже экологически чистым (А.Р. Уварепко. 1969; В.В. Черпак, 1972).
Роль и значение молочнокислых препаратов для оптимизации обменных процессов и продуктивности свиней
В природных условиях установление микрофлоры в пищеварительном тракте теплокровных животных вскоре после рождения является неизбежным. Чрезвычайно важна роль микроорганизмов в жизнедеятельности молодняка животных.
В процессе адаптации нормальная микрофлора приобрела способность сохранять постоянство видового состава благодаря высокой антагонистической активности ее облигатных видов, ограничивающих размножение как патогенных, так и непатогенных бактерий, не приспособленных к данным условиям обитания. Нормальная микрофлора включает в себя десятки сотни разнообразных видов; общее количество клеток, которых превышает 10", 101" в 1 г содержимого кишечника.
Принимая всю микрофлору, населяющую желудочно-кишечный тракт за 100%, к главной (в основном бифидобактерии и бактероиды) относят около 90%, к сопутствующей (лактобактерии, эшерихии, энтерококки и др.) - 10%, к остаточной (клебсиелы, нитробактерии, протеи, дрожжи, клостридии, стафилококки, аэробные бациллы и др.) - не более 1%.
Сообщество микроорганизмов пищеварительного тракта свиней является сложной ассоциацией и представлено преимущественно неспорообразующими анаэробами, которые в зависимости от возраста животных и рациона в количественном и качественном отношении (F. Schulze unci, and. 1977). Гак, в верхних отделах пищеварительного тракта свиней, начиная от ротовой полости и включая кардиальную часть желудка, преобладают молочнокислые бактерии, где при высоком рМ происходит их размножение. Кроме них в этой части пищева 21 рителыюго тракта отмечено присутствие стрептококков, спирохет и ряда простейших организмов (М. А. Тимошко, 1990).
Широкое применение химиотерапевтических средств, в частности, антибиотиков, способствовало значительному улучшению лечебно-профилактической работы и состояния здоровья животных.
Однако в настоящее время из-за нерационального, а порой и неправильного использования антибиотиков проявляется их отрицательное действие на организм. Установлено, что в условиях свиноводческих промышленных комплексов нарушения нормального состава микрофлоры происходит за счет резкого уменьшения симбионтных микроорганизмов. Поэтому, в течение последних двух десятилетий в мире резко возрос интерес к симбионтным микроорганизмам и пробиотическим препаратам на их основе. Этому способствовало также бурное развитие биотехнологии (В.А. Антипов, 1991).
Существующие на сегодняшний день средства, активно влияющие на микробиоценозы человека и животных, условно можно подразделить на 5 групп: пробиотики, пребиотики, синбиотики, бактерийные препараты, обладающие селективной антагонистической активностью, продукты питания с пробиотика-ми.
Пробиотики - препараты микробного происхождения, проявляющие свои позитивные свойства на макроорганизм через регуляцию кишечной микрофлоры.
Пребиотики - препараты немикробного происхождения, способные оказать позитивный эффект на организм хозяина через селективную стимуляцию роста или активности нормальной микрофлоры кишечника.
Синбиотики - препараты, полученные в результате рациональной комбинации пробиотиков и пребпотиков (С.А. Шевелева, 1999; В.А. Антипов, 1991).
Бактерийные препараты, обладающие селективной антагонистической активностью - это бактериофаги (стафилококковый, клепсиеллезный полива 22 лентный очищенный, пиобактериофаг комбинированный жидкий, колипротей-ный бактериофаг).
Создаются продукты питания с пробиотиками или бифидосодержащие препараты, обогащенные бифидобактериями. Сами бифидобактерии при этом выращиваются отдельно на специальных средах и размножение этих микроорганизмов в продукте не предусмотрено. Вторая группа бифидосодержащих продуктов включает в себя продукты смешанного брожения, чаще всего сквашенные совместной культурой бифидобактерии и молочнокислых микроорганизмов. К третьей группе относятся продукты, сквашенные чистыми или смешанными культурами бифидобактерии, в производстве которых активизация роста достигает обогащением молока бпфидогенными факторами различной природы! Кроме того, могут использоваться штаммы бифидобактерии, адаптированные к молоку и способные расти в анаэробных условиях (П.Ф. Крашени-ІІІШ, 1996).
С давних пор многие народы для профилактики и лечения различных желудочно-кишечных болезней употребляли пробиотические препараты в виде продуктов жизнедеятельности симбионтных бактерий. Об использовании молочнокислых бактерий для лечения ряда болезней сообщается в «Каноне врачебной науке» Абу Али Ибн Сины (В.А. Антипов, В.М. Субботин, 1980).
Первоначально назначение «пробиотик» применяли для описания субстанций, продуцируемых одним простейшим, который стимулировал рост других, а позже - кормовых добавок, оказывающих полезный эффект на животное - хозяина путем влияния на его кишечную микрофлору.
Роль и значение молочнокислых препаратов для оптимизации обменных процессов и продуктивности свиней
В ходе исследований на откармливаемом молодняке свиней продуктивные показатели нами оценивались по результатам [І иди ви дуальных контрольных взвешиваний в возрасте 70, 100, 130, 160,190, 215 дней.
По результатам этих взвешиваний мы наблюдали за динамикой живой массы подопытных животных (табл. 9).
Результаты проведенных взвешиваний показали, что благодаря секреции органических низкомолекулярных кислот и ферментов бифидо- и пропионовокис-лыми бактериями в желудочно-кишечном тракте у подсвинков опытных групп наблюдалось увеличение интенсивности роста.
Причем в ходе I научно-хозяйственного опыта лучший ростостимули-рующий эффект получен при скармливании ППСМ в дозе 2% по общей питательности. В связи с этим животные 2 опытной группы к концу опыта имели достоверно (Р 0,05) более высокую массу тела, чем в контроле на 9,27 кг или 9,2%.
Однако более высокий уровень влияния на рост молодняка свиней на откорме оказало включение в их рационы ППСМ, стабилизированного пектином в дозе 2% по общей питательности.
Ото позволило в ходе 11 эксперимента подсвинкам 2 опытной группы иметь относительно контроля съемную массу на 11,29 кг или 11,2%. Причиной этого мы считаем способность пектиновых веществ выводить из желудочно-кишечного тракта ионы тяжелых металлов, оказывающих угнетающее действие на рост животных. Исходя из показателей динамики живой массы, мы рассчитали абсолютные и среднесуточные приросты у животных сравниваемых групп (табл. 10).
По результатам I научно-хозяйственного эксперимента по абсолютному и среднесуточному приросту живой массы подсвинки 1, 2 и 3 опытных групп достоверно (Р 0,05) опередили своих контрольных аналогов соответственно на 7,9; 11,0 и 9,0%. Это свидетельствует о том, что лучшей дозой скармливания ППСМ молодняку свиней на откорме является 2% от уровня общей питательности рациона.
Данные II эксперимента позволяют говорить о том, что при стабилизации ППСМ пектиновыми веществами, добавки этого препарата в дозе 2% от общей питательности, очевидно, за счет адсорбции токсикантов в желудочно-кишечном тракге и повышения ферментативной активности химуса кишечника, обеспечили самые высокие показатели абсолютного и среднесуточного прироста живой массы у животных 2 опытной группы, которые по этим параметрам достоверно (Р 0,05) превзошли контрольна 1,39%.
Одним из показателей, свидетельствующих о продуктивном действии кормовой добавки, служит расход корма на 1 кг прироста живой массы (табл. 11). В ходе I опыта лучшей оплатой корма продукцией отмечался молодняк Р о свиней па откорме 1 опытной группы, которые по сравнению с контрольными аналогами на 1 кг массы тела израсходовали меньше кормовых единиц на 9,8% и переваримого протеина на 9,5%.
Благодаря более высокому ростостимулирующему действию ППСМ, стабилизированного пектином, по итогам II эксперимента лучшей оплатой корма продукцией обладали подсвинки 2 опытной группы, израсходовав на 1 кг прироста живой массы кормовых единиц на I 1,8% и переваримого протеина - на 11,3% меньше, чем в контроле.
Следовательно, для повышения скорости роста и оплаты корма продукцией у молодняка свиней, откармливаемых на рационах с избыточным содержанием тяжелых металлов, им следует скармливать ППСМ, стабилизированный пектином, в дозе 2% по общей питательности.
Для изучения переваримости питательных веществ рационов под действием пробиотического препарата, как без добавок пектина, так и с пектином, а также балансов азота, кальция и фосфора, на фоне двух научно-хозяйственных опытов на подсвинках были проведены два физиологических опыта с использованием инертного индикатора оксида хрома.
Среднесуточное потребление питательных веществ подопытными группами было практически одинаковым, так как животным скармливали одинаковое количество компонентов одного и того же рациона.
Переваримость питательных веществ в ходе I физиологического опыта приведена в приложениях 11, 12, 13 и 14, а во II физиологическом опыте- в приложениях 15, 16 и 17.
Микрофлора пищеварительного канала подсвинков
Включение пробиотических препаратов в корма животных сопровождается сдвигами активности ферментного звена пищеварительной системы в сторону увеличения, так как все молочнокислые микроорганизмы выделяют энзимы, оказывающие положительное влияние на ферментативный гидролиз питательных веществ кормов, что подтверждается данными, представленными в таблице 16, характеризующими ферментную активность химуса 12-перстной кишки у подопытных животных.
Под действием ППСМ в ходе I эксперимента произошло увеличение цел-люлазной, амилазной и протенназной активности химуса 12-перстной кишки животных опытных групп. Причем, эти препараты оказывают взаимодополняющее действие на процессы ферментолиза кормов в желудочно-кишечном тракте, поэтому у подсвинков 2 опытной группы отмечалась самая высокая активность целлюлаз, амилаз и протеииаз в содержимом кишечника, достоверно (Р 0,05) опередив по этим показателям своих контрольных аналогов на 17,9; 11,1 и 14,3 % соответственно.
Увеличение активности протеиназ, целлюлаз и амилаз химуса двенадцатиперстной кишки у животных опытных групп послужило толчком для увеличения коэффициентов переваримости сырого протеина, клетчатки и БЭВ.
Липазная активность 90 ±0,7 91 ±0,5 90 ± 0,4 Незначительная секреция бифидо- и пропионовокислыми бактериями не вызвала каких-либо существенных изменений активности липаз в химусе две надцатиперстной кишки у молодняка опытных групп, поэтому у животных сравниваемых групп не было досговерных различий но переваримости жира кормов (Р (),05).
Следовательно, лучшее действие на процессы пищеварения у молодняка свиней на откорме, оказывает ППСМ в дозе 2% по общей питательности.
Секреция целлюлаз, гемицеллюлаз и пектиназ в составе бифидо- и пропионовокислыми бактериями, при стабилизации ППСМ пектиновыми веществами способствовало увеличению гидролиза протеина, крахмала и клетчатки кормов, чю, в свою очередь, повышало доступность протеина и БЭВ кормов у подсвинков 2 опытной группы. Это произошло за счет увеличения целлюлаз-ной, амилазной и протеиназиой активности химуса 12-перстной кишки у жи вотных 2 опытной группы, достоверно опередивших по этим показателям контроль соответственно на 13,5; 11,6 и 9,0%.
Следовательно, ППСМ с добавками пектина оказывают наиболее высокое катализирующее действие на гидролиз клетчатки, крахмала и сырого протеина кормов в пищеварительном канале, повьшіая, тем самым, переваримость этих органических полимеров. Микрофлора пищеварительного канала подсвинков.
Обогащение рационов бифндо- и пронионовокислыми бактериями позволяет приживлять в пищеварительном канале эти виды бактерий, тем самым проводя направленное формирование микронаселения, благодаря чему происходит оптимизация процессов пищеварения.
Исходя из этого, после убоя подопытных животных изучили микрофлору содержимого толстого отдела кишечника (табл. 17).
Известно, что представители микрофлоры пищеварительного тракта обладают очень сильной конкуренцией, регулируя, тем самым, процессы гидролиза питательных веществ корма и их всасывания из кишечника в кровь. Путем нормализации микронаселения кишечника за счет различных представителей молочнокислых бактерий можно корректировать процессы пищеварения.
Установлено, что наиболее благоприятное влияние на состав и количество микрофлоры кишечника оказали добавки ППСМ, стабилизированного пектином.
Причем, скармливание пробиотического препарата на основе соевого молока с добавками пектина способствовало существенному увеличению бифидо- и пропионовокислых бактерии в толстом отделе кишечника. Учитывая их высокую конкурентоспособность, в этом отделе пищеварительного тракта у подсвинков 2 опытной группы произошло увеличение популяций лактобацилл, при снижении на несколько порядков численности представителей бактерий кишечной палочки, стафилококков и энтерококков.
Следовательно, скармливание ППСМ, стабилизированного пектином, оказывает оптимизирующее действие на микрофлору кишечника и на процессы пищеварения.
Бифидо- и проппоновокислые бактерии, как и все молочнокислые микроорганизмы способны существенно корректировать промежуточный обмен у животных. Причем, секреция различных биологически активных веществ этими микроорганизмами в желудочно-кишечном тракте может как усиливать, так и тормозить некоторые стороны обмена веществ.
Исходя из этого, мы изучили морфологические показатели крови подопытных животных (табл. 18).
Установлено, что в ходе I опыта под влиянием ППСМ без добавок пектина у животных опытных групп количество эритроцитов и гемоглобина недостоверно (Р 0,05) повышалось, особенно у подсвинков 2 опытной группы.
Не было установлено существенных различий в крови молодняка свиней сравниваемых групп и по количеству лейкоцитов. У животных всех групп этот показатель находился в пределах физиологической нормы.
В ходе II научно-хозяйственного опыта были выявлены те же тенденции в морфологических показателях крови, что и в первом эксперименте. По содержанию эритроцитов достоверных различий не отмечено, хотя подсвинки 2 опытной группы соответственно имели на 0,39x10 7л больше красных кровяных клеток, чем в контроле (Р 0,05) и на 4,7 г/л гемоглобина больше.
