Содержание к диссертации
Введение
1. Введение 4
2. Обзор литературы 8
2.1.Современные технологии в птицеводстве и их влияние на организм птиц 8
2.2. Природа, происхождение и биологическая активность гуминовых вещест 16
2.3. Применение стресс-корректоров и препаратов гуминовои природы в животноводстве 25
2.4. Заключение по обзору литературы 35
3. Материалы и методы исследований 38
4.Результаты собственных исследований 42
4.1 .Общая характеристика гумивала 42
4.2. Токсичность гумивала 44
4.2.1. Острая токсичность 44
4.2.2.Хроническая токсичность 45
4.2.3. Мутагенное действие 55
4.2.4. Эмбриотропная активность 57
4.2.5. Кумуляция 60
4.2.6. Раздражающее действие 61
4.2.7. Резорбтивное действие на интактных животных 65
4.3. Специфическая активность гумивала 74
4.3.1. Стресс - корректорное действие 74
4.3.1.1. Опыты на Paramecium caudatum 75
4.3.1.2. Иммобилизационный стресс 76
4.3.2. Адаптогенный спектр гумивала 93
4.3.2.1. Физически - эммоциональная нагрузка 94
4.3.2.2. Кислородная недостаточность 96
4.3.2.3. Химические интоксикации 101
4.3.3. Применение препарата на курах- молодках в период становления яйцекладки 104
4.3.4. Применение препарата на курах в период интенсивной яйцекладки 106
4.3.5. Влияние гумивала на кур в период снижения яйценоскости 107
4.3.6. Влияние препарата на прирост массы тела цыплят - бройлеров... 108
4.4.0ценка экологической и пищевой безопасности 111
4.4.1 .Опыты на бактериях 111
4.4.2.0пыты на простейщих 113
4.4.3.0пыты на рыбах 116
4.4.4. Влияние гумивала на всхожесть семян пшеницы, интенсивность роста и выживаемость проростков 117
4.4.5. Пищевая безопасность 119
4.5. Экономическая эффективность применения гумивала 125
4.5.1. Экономическая эффективность применения в яичном птицеводстве 125
4.5.2. Экономическая эффективность применения в бройлерном птицеводстве
5. Обсуждение результатов исследований 128
6. Выводы 137
7. Практические предложения 138
8. Список использованной литературы
- Природа, происхождение и биологическая активность гуминовых вещест
- Острая токсичность
- Применение препарата на курах- молодках в период становления яйцекладки
- Влияние гумивала на всхожесть семян пшеницы, интенсивность роста и выживаемость проростков
Природа, происхождение и биологическая активность гуминовых вещест
В условиях правильного кормления яйца кур-несушек, находящихся в клетках, по химическому составу и пищевым достоинствам не отличаются от яиц кур, содержащихся с использованием выгулов. От них также можно получать полноценные инкубационные яйца (Пигарев Н.В.,1974).
Экономическая эффективность птицеводства непосредственно связана с постоянным поддержанием здоровья и нормальной резистентности птицы. При интенсивном ведении животноводства резистентность породы или популяции не менее важна, чем высокая продуктивность (Бессарабов Б.Ф. и др.,1987;Фисинин В.И., Столяр ТА, 1989).
Генетически в курицу заложено 3500 яйцеклеток (потенциальных яиц). В Российском промышленном птицеводстве от курицы получают до 350 яиц. Начало яйцекладки - 120-150-дневный возраст. Период становления 50 - 80 дней. К 180 -дневному возрасту достигается период интенсивной яйцекладки полноценного яйца. Этот период, наиболее экономически целесообразный (0,9-1,0 яйца в день), имеет максимальную продолжительность 100 дней. После этого, в период экстенсивного использования, яйценоскость падает, достигая экономически невыгодного уровня (примерно 0,4 яйца в день). Для повышения яйценоскости проводят линьку, вызывающую острый стресс у кур (Бондарев Э. и др., 1996). Принудительную линьку вызывают резким изменением технологии кормления и содержания птиц, например изменением режима освещения.
Оказалось, что проведение вакцинации на фоне стресса вызванного принудительной линькой не дает желаемого результата. У половины кур стада отмечается низкая напряженность иммунитета (Kondo Y. et al.,1998).
С началом снижения яйцекладки падает резистентность организма, ухудшается здоровье, повышается заболеваемость и падеж, увеличивается выход бракованного яйца. В 500 -550 дневном возрасте, как правило, заканчивают использование яйценоской птицы (Беркович A.M., и др.,2003). Особое место среди сельскохозяйственных предприятий занимают птицефабрики, специализирующиеся на производстве высокоценного диетического мяса птицы, т.е. на выращивании цыплят-бройлеров
Бройлер - это гибридный мясной цыпленок в возрасте 6-8 недель, отличающийся высокой энергией роста, низкими затратами кормов на 1 кг прироста, хорошими мясными качествами, нежным и сочным мясом (Фи-синин В.И., Столяр Т.А.,1989). Бройлеров выращивают в клеточных батареях, на подстилке и сетчатых полах (Крылов B.C., 1975; Божко П.Е., 1984; Монин А.И. и др., 1997).
Преимущество выращивания цыплят-бройлеров в клеточных батареях заключается в большой плотности посадки на единицу площади помещения, механизации основных производственных процессов, повышении производительности труда, облегчении проведения санитарно-ветеринарных мероприятий.
В то же время и клеточное содержание кур - несушек и цыплят-бройлеров имеет ряд недостатков - большая концентрация поголовья на ограниченной площади, гиподинамия, отсутствие ультрафиолетового облучения, постоянный прессинг на организм птиц вирусо - микробных и паразитарных ассоциаций, что приводит к снижению сохранности и продуктивности птицы (Ruszler P.Z., Quisenberry J.H.,1970; Бокова Т.И., Соколов М.Ю.,2002).
При любой технологии выращивания кур - несушек и цыплят-бройлеров невозможно избежать воздействия на организм птицы "технологических" стрессоров (Киселев Л.Ю.,1978; Болотников И.А. и др., 1980; Байдевлятов А.Б., Николаенко В.П., 1983; Плященко СИ., Сидоров В.Т.,1979, 1987; Freeman В.М., 1985; Забудский Ю.И., Григорьева Н.В.,2000; Демин В.В., 2000; Бузлама А.В.,2000).
У птиц, как и у млекопитающих (Виру А.А.,1981), стресс - факторы вызывают раздражение центральной нервной системы, что стимулирует работу гипоталамуса, а через него гипофиза. Гормоны последнего возбуждают функцию надпочечников, приводя к возрастанию в крови адренали на и кортикостероидов. Резко интенсифицируется обмен веществ. При этом катаболические процессы превалируют над анаболическими (Bush I.E., 1962; Redgate E.S.,1970; Levi J et al.1972; Селье Г.,1972; Виру А.А. и др., 1984).
Бузлама В.С (2000) характеризует стресс как общую неспецифическую реакцию живой функциональной системы в ответ на изменение условий жизнедеятельности или на неблагоприятные воздействия внешней среды, которая характеризуется комплексом мобилизационных перестроек, направленных на формирование специфической ответной реакции с целью сохранения продуктивного здоровья.
Недостаток оборудования и площадей в птичнике вызывает стрес-сорное состояние - гиподинамию и гипокинезию. Стрессорное влияние гиподинамии и гипокинезии развивается медленно и проявляется как неспецифическим синдромом, так и своими особенностями. Структурно-функциональные изменения гипофиз-адреналовой системы носят типичный для стресса волновой характер, в зависимости от времени исследований животных после начала гиподинамии (Колпакова Л.Л. и др., 1974). В центральной нервной системе происходят сосудистые нарушения (Михай-ленко А.А., 1971). Специфичны для гипокинезии нарушения опорно-двигательного аппарата. У молодых животных замедляется остеосинтез, усиливается рассасывание костной ткани, происходит ее истончение (Павлова М.Н. и др., 1975). В скелетных мышцах интенсифицируется энергетический обмен, повышается анаэробное дыхание, увеличивается относительное содержание РНК (Сирик Л.А., 1976).
Анализируя состояние обмена веществ при гиподинамии, Федоров И.В. (1972) отмечает, что падение массы тела связано с уменьшением синтеза и увеличением распада белков, прежде всего мышечной ткани. В результате перераспределения крови и подавления секреции антидиуретического гормона повышается диурез, увеличивается выделение солей из организма.
Острая токсичность
Транспортная функция гуминовых веществ заключается в формировании геохимических потоков минеральных и органических веществ, преимущественно в водных средах, за счет образования наряду с малорастворимыми веществами, устойчивых, но сравнительно легкорастворимых комплексных соединений гуминовых кислот с катионами металлов или гидроксидами.
Регуляторная функция гуминовых веществ является многоплановой и включает в себя: формирование почвенной структуры и водно-физических свойств почв; регулирование реакций ионного обмена между твердыми и жидкими фазами; влияние на кислотно-основные и окислительно-восстановительные режимы; регулирование условий питания живых организмов путем изменения растворимости минеральных компонентов; формирование окраски гумусных горизонтов и способность влиять на регулирование теплового режима почв и атмосферы, включая проявления парникового эффекта.
Протекторная функция заключается в защите почвенного биотопа и растительного покрова от неблагоприятных экстремальных воздействий, например при засухе. Кроме того, благодаря особенностям химической структуры, гуминовые вещества способны связывать радионуклиды, пестициды, детергенты и иные техногенные загрязнители, снижать содержание в почве нитратов, тем самым, предотвращая циркуляцию в природе различных токсикантов и способствуя их дезактивации.
Многими исследователями было установлено, что различные гуминовые вещества, особенно гуминовые кислоты и их соли, могут стимулировать прорастание семян, активизировать дыхание растений, повышать продуктивность крупного рогатого скота и птиц. Более того, было показано, что некоторые препараты гуминовых веществ сдерживают развитие злокачественных опухолей, повышают устойчивость организма к различным воспалительным процессам. Вышеперечисленный ряд функций выполняемых гуминовыми веществами является, однако, далеко не полным, но позволяет оценить высокую значимость их роли в биосфере (Орлов Д.С., 1993).
Сложность, разнообразие и непостоянство основного звена гуми-новых веществ и лигнина обуславливают наличие множества попыток описания их химической структуры. Насчитывается не один десяток формул, часть которых имеет только характер блок-схем, а часть более или менее реально отражает их состав и свойства (Shulten H.-R.,Schnitzer М.А.,1993; Попов А.И.,2004). Несмотря на это, точных молекулярных формул для любых гуминовых веществ не существует, и все предложенные варианты являются гипотетическими, поскольку учитывают только состав соединений и некоторые их свойства. Гуминовые вещества и лигнин, не имея строго определенной химической структуры, по строению и содержанию элементов стохастичны, представляя собой уникальную стабилизированную форму органического материала, непосредственно не контролируемую генетическим кодом (в отличие от всех известных биомакромолекул, синтезируемых в живом организме), а согласуемую, по-видимому, только с законами термодинамики и вероятностными условиями образования данных соединений.
Молекулярная масса гуминовых веществ, выделенных из разных природных объектов, варьирует в весьма широком диапазоне - от 5.102 (в частности, гуминовые вещества, выделенные из озерных и речных вод) до 106 Да (к примеру - выделенные из почв). Гуминовые вещества можно рассматривать, как большие полимерные макромолекулы, а можно - как ас-социаты, состоящие из относительно небольших молекул (рис.1).
На современном этапе лигнин и гуминовые вещества считаются мало разработанным, но достаточно перспективным сырьем для получения разнообразных лекарственных препаратов. Лигнин и гуминовые вещества, в результате специфической в каждом конкретном случае обработки, зависящей от особенностей технологического процесса, вида сы рья, содержания микроэлементов, зольности, окисленности гуматов и иных характеристик, могут являться источниками новых различных биологически активных соединений, применяемых в медицине, ветеринарии, растениеводстве с различными профилактическими и терапевтическими целями.
Так, например, соли гуминовых кислот (гуматы) хорошо растворимы в воде и обладают широким спектром фармакологической активности. Источниками для получения такого рода препаратов могут являться почвы, торф, сапропели, бурые угли.
Спектр фармакологической активности препаратов лигнина и гуминовых кислот включает в себя дезинтоксикационные и энтеросорбирую-щие свойства, влияние на систему крови и иммунную систему, антиокси-дантное, антигипоксантное, общеметаболическое и биостимулирующее действие.
Очевидно, что отмеченное разнообразие биологических эффектов сложно свести к единому механизму. Полифункциональность гуминовых препаратов, обусловленная содержанием в лигнине и его продуктах разнообразных функциональных групп и их пространственных конфигураций, позволяет предположить наличие сложного механизма действия, обусловленного как суммацией проявлений активности элементарных составляющих, так и целостного, комплексного эффекта всех компонентов, каждый из которых в отдельности оказывается неэффективным (Филов В.А., Бер-кович А.М.,2006)..
Механизмы антитоксического действия гуминовых соединений являются разнонаправленными и связанными со способностью адсорбировать токсины и микробные тела (Беляков Н.А. и др., 2001), образовывать комплексные соединения с ионами тяжелых металлов, снижать проницаемость гистогематических барьеров, а так же с наличием антиоксидантного действия (Беркович A.M. и др.,2003).
В настоящее время большое внимание уделяется изучению роли процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в клеточном метабо Z1
Электроннограмма гуминовых веществ. лизме (Владимиров Ю.А. и др., 1991;Кармолиев Р.Х.,2001) и возможности блокировать или ограничивать образование свободных радикалов, а также реакции, приводящие к патологии, с помощью антиоксидантов (Рецкий М.И.,1997). Антиоксидантное действие является важнейшим свойством большинства природных (Tappel A.L.,1972; Барабой В.А., 1984; Абрамова Ж.И. и др.,1985; Чубуркова С.С.,1986; Дюмаев К.М. и др.,1995) и синтетических (Безуглый Ю.В, 1983; Стаканов В.Я.,1999; Жаркой Б.Л.,2000; Кустов М.А.,2001) фенольных соединений.
Применение препарата на курах- молодках в период становления яйцекладки
Для изучения хронической токсичности гумивала сформировали 9 групп белых крыс самцов и самок. Схема распределения групп и доз препарата представлена в таблице 2. Гумивал применяли в смеси с комбикормом. Суточный рацион животных состоял из: комбикорма- 15 г, зерна злаковых - 10 г, корнеплодов - 20 г. Продолжительность опыта составила 104 дня. Учитывали поведение, заболеваемость, падёж. Еженедельно взвешивали самок и самцов раздельно. В конце опыта животных убили с соблюдением необходимых норм, провели осмотр внутренних органов и взвесили тимус, надпочечники, селезёнку, сердце, почки, лёгкие, печень.
Длительные наблюдения показали, что гумивал ни в одной из применённых доз, ни среди самцов, ни среди самок не вызывал изменений поведения, клинического состояния, аппетита. Крысы охотно поедали корм, имели гладкий, блестящий шерстный покров, эластичную кожу. Не отмечено гибели животных.
Минимальная суммарная доза составила за 104-х дневной срок наблюдений - 2 600,0, а максимальная - 260 000,0 мг ДВ /кг. То есть, в этих пределах при более, чем 3-х месячном применении гумивал не проявил клинической токсичности и не вызывал гибели белых крыс.
В таблице 3 показана динамика массы тела самцов в опыте. Как у опытных животных, так и у контрольных характерны еженедельные волнообразные изменения массы тела. Но в целом контрольные самцы от 17 июля к 28 октября прибавили 3,7 % массы тела. При этом минимальная масса у них была 2 сентября (90,3 % к исходному), а максимальная - 21 октября (114,2 % - к исходному). Гумивал, в зависимости от дозы, по разному влиял на динамику массы тела опытных крыс. Так, в дозе 25,0 мг ДВ /кг прибавка к массе за весь период наблюдений составила 12,4 %. Это больше, чем в контроле на 8,7 %. По сравнению с исходным минимальная масса отмечена 30 сентября (82,7 %), а максимальная 21 октября (120,5 %).
Таким образом, в минимальной испытанной дозе применение крысам-самцам гумивала, не изменяя принципиально динамику роста, способствовало более высокому её уровню от минимума к максимуму на 4,0 % - 6,3 %. В 10 раз большей дозе (250,0 мг ДВ /кг) препарат способство вал прибавке общей массы тела животных на 10,9 %. Это меньше, чем в предыдущей группе на 1,5 %, но больше, чем в контроле на 7,2 %. Минимальная масса тела отмечена 23 июля, а максимальная - 21 октября.
В дозе 1 000,0 мг ДВ /кг гумивал за весь период наблюдений обеспечил прирост массы тела самцов всего на 1,7 %. Это меньше, чем в контроле на 2,0 %. Минимальная масса тела зарегистрирована 9 сентября (91,4 %), а максимальная - 21 октября (107,0 %). Но и здесь отмечено отставание в росте по сравнению с контролем и меньшими дозами.
Препарат в дозе 2 500,0 мг ДВ /кг угнетал рост самцов белых крыс. За весь период наблюдений прирост массы тела составил в среднем 1,4 г или 0,67 %. Минимальная зарегистрированная масса тела отмечена 9 сентября (90,3 % к исходному), а максимальная - 21 октября (107,0 % к исходному). Эти показатели ниже, чем в контроле и других опытных группах.
В целом опыт на самцах показал, что гумивал, не вызывая отрицательных клинических явлений при длительном скармливании, в зависимости от дозы по разному влияет на организм крыс. В дозах 25,0 мг ДВ /кг он повышает интенсивность роста. С увеличением дозы этот эффект нивелируется, а затем приобретает обратную тенденцию. Можно отметить также изменение характера волны в динамике роста животных. Это наглядно представлено на рисунке 3. Хорошо видно, что гумивал в дозе 25,0 мг ДВ /кг устойчиво повышает интенсивность роста животных. Увеличение дозы в 10 раз тормозит этот процесс, а в дозе 2 500,0 мг ДВ /кг препарат столь же устойчиво угнетает скорость роста. При этом сглаживается и волнообразность процесса.
Таблица 4 характеризует динамику массы тела самок крыс за период наблюдений. Здесь волнообразность динамики и роста менее выражена и ей способствует применение гумивала. Контрольные крысы за период наблюдений прибавили массу тела на 12,6 %. Минимальный показатель был 23 июля - 99,6 % к исходному, а максимальный - 21 октября - 120,8 %.
Применение гумивала по разному влияло на динамику массы тела самок в зависимости от дозы. При длительном применении препарата в дозе 25,0 мг ДВ /кг общий прирост массы тела составил 7,3 %. Минимальный показатель зарегистрирован 9 сентября - 98,2 % к исходному, а максимальный - 21 октября - 12,3 %. В дозе 1 000,0 мг ДВ /кг гумивал способствовал общему приросту массы тела за период наблюдений на 18,5 %. При этом минимальный показатель зарегистрирован 2 сентября (95,9 %), а максимальный - 21 октября (119,8 %).
В дозе 2 500,0 мг ДВ /кг применение гумивала способствовало общему приросту массы тела самок на 15,5 %. Колебания в динамике массы тела оказались более резкими. Так, минимальный показатель составил 16 сентября - 88,2 % к исходному, а максимальный - 28 октября - 115,5 %.
Таким образом, опыт на самках крыс по оценке хронической токсичности гумивала показал, что препарат и у этих животных не вызвал отрицательных клинических явлений. Однако самки оказались более чувствительными к нему, чем самцы по критерию динамики массы тела. В малой дозе препарат способствовал некоторому снижению прибавки в массе тела по сравнению с контролем (на 5,3 %). В дозе, в 40 раз выше интенсифицировал рост на 5,9 % больше, чем в контроле, а в 100 раз - на 2,9 %.
В таблице 5 приведены средние данные по всем крысам, выраженные в процентах к исходному, принятому во всех случаях за 100,0 %. Здесь очень наглядно видно, что гумивал в минимальной и в 100 раз превышающей её дозах не оказывает существенного влияния на динамику роста взрослых крыс.
Влияние гумивала на всхожесть семян пшеницы, интенсивность роста и выживаемость проростков
В опыт взято 60 самцов белых беспородных мышей с массой тела 20±2 г. Животных разделили в 5 групп по 12 особей в каждой. Первая группа - контроль, вторая - эталон. Животные третьей, четвёртой и пятой групп получали гумивал в дозах: 10,0; 25,0; 50,0 мг ДВ /кг, соответственно. Физически-эмоциональную нагрузку создавали путём плавания мышей в отстоянной водопроводной воде при 20 С с грузом в 5 % от массы тела. Учитывали продолжительность плавания до полного утомления. Не допуская гибели, мышей извлекали из воды, высушивали, отогревали и использовали для повторных нагрузок.
Результаты оценки гумивал а приведены в таблице 28. Установле но, что эталонный препарат повышает выносливость белых мышей на 19,8 %. Гумивал также проявляет подобное действие. Его активность зависит от дозы. Оптимальная - 25,0 мг ДВ /кг. Более низкая и высокая дозы менее ак тивны. Максимальная активность на 4,1 % превосходит эталон. Пред ставило интерес оценить отдалённое действие гумивала. Для этого живот ных подвергали экстремальному воздействию через 3 и 5 суток после пер вого. Полученные результаты приведены в таблице 29. Выносливость контрольных животных во время второй нагрузки совсем немного, на 3,4 %, снизилась, а третьей - на 2,8 % повысилась. Эти данные говорят о том, что контрольные животные к повторным нагрузкам успевают отдохнуть. Тренировки не наблюдается. Применение элеутерококка обеспечивало сохранение повышенного уровня выносливости по сравнению с контролем через 3 дня после второй нагрузки на 25,1 %, а третьей - на 19,6 %. Таблица 28.
Так же, как и в контроле, применение эталонного препарата не выявило тренирующего эффекта. Не установлено и истощающего действия элеутерококка. На фоне применения гумивала отмечена слабая тренирующая тенденция. Выносливость мышей при повторной нагрузке по сравнению с первой была на 3,5 % выше, чем при первой и на 1,9 % -чем второй. По сравнению с контролем, при второй нагрузке гумивал повышал выносливость на 33,5 %. Это больше, чем при применении эталона на 8,4 %. При третьей нагрузке эти цифры составили, соответственно: 28,0 % и 8,4 %. Можно говорить о несколько большей отдалённой активности гумивала по сравнению с элеутерококком. Таблица 29. Влияния гумивала на выносливость мышей при физически - эмо циональной нагрузке.
Прежде всего, важно подчеркнуть, что наземные млекопитающие очень чувствительны к недостатку кислорода в организме. Дело в том, что вся их биоэнергетика зиждется на аэробных процессах. Это значит, что только при поступлении достаточного количества кислорода в клетках создаётся энергетический потенциал, обеспечивающий полноценное течение биохимических реакций, а значит и существование самой жизни. Поэтому дополнительные нагрузки, особенно на нетренированный организм, истощающие нагрузки, снижение парциального давления кислорода и действие других экстремальных факторов, требующее повышенных затрат энергии, ведут к первичному дефициту кислорода, нарушению его метаболизма, образованию активных форм кислорода, изменению их баланса. Возникают, так называемые, «оксидантная патоло гия», «оксидантный стресс». В конечном итоге, при низкой резистентности организма и острой недостаточности кислорода возникает стрессовая дезадаптация, как предшественник нозологически дифференцируемой патологии. Поэтому отношение изучаемого препарата, как кормовой добавки с адаптогенным действием, к использованию организмом кислорода, особенно в экстремальных условиях, ведущих к его недостаточности, имеет важное значение, как для познания механизма действия, так и для разработки оптимальных показаний к применению.
На белых беспородных мышах-самцах со средней массой тела 20±2 г проведено две серии опытов. Острые бескислородные условия (аноксическую асфиксию) воспроизводили путём внезапного моментального погружения животных в отстоянную водопроводную воду при 20С на 50 секунд. Учитывали выживаемость мышей.
Результаты исследований приведены в таблице 30. Опыт показал, что в контроле в созданных условиях выжило около 50 % животных. Применение элеутерококка снизило выживаемость на 23,3 %. Это обусловлено спецификой механизма биологической активности действующих начал адаптогена — гликозидов, которые работают за счёт повышения функции ферментов, затрат энергии, а значит и расходования кислорода.
Активность испытуемой кормовой добавки существенно отличается от активности эталона. Уже в дозе 10,0 мг ДВ /кг препарат на 28,0 % по сравнению с контролем и на 200,0 % с эталоном повышал выносливость белых мышей к существованию в бескислородных условиях. С увеличением дозы активность гумивала возрастала.
