Введение к работе
1.1. Актуальность темы. В приоритетном национальном проекте «Развитие агропромышленного комплекса» указано, что решение актуальных проблем развития сельского хозяйства напрямую связано с использованием инноваций и наукоемких технологий, играющих ключевую роль в обеспечении населения качественной и безопасной продукцией животноводства.
Наиболее динамично развивающейся и наукоемкой отраслью АПК является птицеводство: в 2010 г. производство мяса птицы увеличилось на 13,5%, его доля на внутреннем рынке мясных ресурсов соответствовала мировым показателям и составила 40%, из них 83% обеспечено отечественным производством (Бобылева Г.А., 2010; Фисинин В.И., 2011). Успехи достигнуты за счет внедрения максимально продуктивных кроссов и интенсивных технологий выращивания. В то же время увеличение поголовья привело к значительному усилению техногенной и микробиологической нагрузки на организм птицы, что особенно важно для бройлерного птицеводства (Шоль В.Г., 1999; Малик Н.И., 2004; Салеева И.П., 2007).
Высокопродуктивная птица характеризуется повышенной чувствительностью к стрессам и нарушениям в режимах кормления и содержания, низкой иммунокомпетентностью. Основное место среди причин отхода молодняка занимают дисбактериоз (Сидоров И.В., 1976; Бессарабов Б.Ф. с соавт., 1988; Груздев К.Н., 2005; Виноходов В.О., Лысенко С.Н., 2008), вирусные болезни (ньюкаслская болезнь, грипп и др.) и микст-инфекции (Сафонов Г.А., 1984; Смоленский В.И., 2001, 2007; Алипер Т.И. с соавт., 2007; Тихонов И.В. с соавт., 2008; Джавадов Э.Д., 2010).
В сложившейся ситуации необходимо качественное изменение характера кормовой базы за счет создания и применения экологически безопасных и эффективных биологически активных кормовых добавок, обладающих не только питательной ценностью, но и защитным действием на организм птицы (Егоров И.А., 2004; Околелова Т.М., 2004), что обусловило интенсивное развитие такого направления экобиотехнологии, как разработка и использование в ветеринарии пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков (Антипов В.А. с соавт., 1995; Панин А.Н. с соавт., 2004; Субботин В.В., Данилевская Н.В., 2009). Это дает возможность решить проблему профилактики и терапии дисбактериозов, повысить эффективность вакцинопрофилактики инфекционных болезней за счет предотвращения/снижения риска развития вторичных иммунодефицитов, иммунодепрессивного действия ряда вакцинных штаммов на организм животных и птицы (Зинченко Е.В., 2002; Борисенкова А.Н. с соавт., 2004; Федоров Ю. Н., 2005).
Лечебно-профилактические и ростостимулирующие экологически безопасные препараты при малых расходах (в зависимости от их состава - от 200 г до 5 кг на тонну корма) физиологичны по своему действию, безвредны для животных, технологичны в производстве и применении (Fuller R., 1989; Тараканов Б.В., 2000; Сидоров М.А., 2001; Малик Н.И., 2001; Грязнева Т. Н., 2005; Шендеров Б.А. , 2005; Рымарева Л.В. с соавт., 2008; Воробьева Г.И. с соавт., 2010). Их можно производить по унифицированным технологиям на гибких технологических линиях, тиражированных и размещенных в непосредственной близости к потребителю - на модульных биозаводах, агропредприятиях и птицеводческих комплексах (Самуйленко А.Я. с соавт., 2009).
Конкурентоспособность инновационных разработок характеризуется оптимальным соотношением затраты/эффективность (Данилевская Н.В., Субботин А.В., 2005) и задается в процессе разработки новых препаратов, построенном с учетом требований современных международных и национальных законов («Об обращении лекарственных средств», «О ветеринарии») и стандартов ИСО c. 9000 (ГОСТ Р ИСО 9001-2008) и GMP (ГОСТ Р 52249-2009). На этапе проектирования процесса создания новой продукции (ИСО 10006:2003) закладываются характеристики ее качества и безопасности. В методологию проектного подхода входит планирование и проведение доклинических исследований (ДИ), которые осуществляются в соответствии с Правилами GLP и требованиями Директивы ЕС 86/609/ЕЭС от 1986 г. «О защите животных, используемых в экспериментальных и научных целях». Для оценки безопасности в качестве альтернативы опытам на животных рекомендуется использовать чувствительные биотест-системы доорганизменного уровня (Крылов Ю.Ф., 1985; Виноходов Д. О., 2007).
Предметом настоящих исследований явилась разработка на основе концепции «пробиотик+пребиотик» и «пробиотики+белковая кормовая добавка» новых синбиотических комплексов (далее – синбиотиков), в которых препараты и способы их применения в птицеводстве подобраны таким образом, чтобы их можно было использовать как лечебно-профилактические кормовые добавки.
-
-
Цель и задачи исследований. Цель работы - разработка рецептур новых синбиотиков, технологии их производства, средств и методов обеспечения качества, способов применения в птицеводстве при выращивании цыплят-бройлеров.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- научно обосновать выбор и исследовать характеристики штаммов микроорганизмов - продуцентов пробиотиков, пребиотика и белковой кормовой добавки, входящих в состав синбиотиков;
- разработать систему изготовления и контроля посевного материала для производства пробиотиков АВИЛАКТ-1К (лактобактерии), АВИСУБТИЛ (бациллы), пребиотика АВИСТИМ (культуральная жидкость гриба Fusarium sambucinum) и белковой кормовой добавки ЦЕРЕВЕТ (дрожжи Saccharomyces cerevisiae);
- разработать схему доклинических исследований безвредности, эффективности и стабильности препаратов, новые методы контроля безвредности с помощью биологических тест-систем доорганизменного уровня;
- разработать технологию изготовления препаратов АВИЛАКТ-1К, АВИСУБТИЛ, АВИСТИМ и ЦЕРЕВЕТ с использованием универсальной питательной среды для культивирования микроорганизмов;
- изготовить опытные образцы препаратов и провести их доклинические испытания; исследовать антиоксидантное действие препарата АВИСТИМ в качестве новой характеристики биологической активности пребиотиков;
- определить эффективность применения синбиотиков АВИЛАКТ-ФОРТЕ (АВИЛАКТ-1К+АВИСТИМ) и ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ (АВИЛАКТ-1К+АВИСУБТИЛ+ЦЕРЕВЕТ) при выращивании цыплят-бройлеров; разработать способы их применения;
- определить экономический эффект применения новых кормовых добавок на основе синбиотиков при выращивании бройлеров, разработать коммерческое предложение по их использованию в птицеводстве.
1.3. Научная новизна. Научно обоснована концепция кормовых добавок на основе синбиотических комплексов («пробиотик+пребиотик» и «пробиотики+кормовая добавка»), сконструированы новые синбиотики для птицеводства ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ и АВИЛАКТ-ФОРТЕ.
Установлено, что выбранные штаммы лактобактерий (Lactobacillus acidophilus, штамм 1К) и бацилл (Bacillus subtilis, штамм М8) по уровню антагонистической активности к патогенным микроорганизмам и резистентности к антибиотикам удовлетворяют требованиям, предъявляемым к продуцентам пробиотиков. На их основе разработаны новые пробиотики АВИЛАКТ-1К и АВИСУБТИЛ.
Выделен новый штамм мицелиального гриба F. sambucinum, исследована его безопасность, химический состав биомассы и культуральной жидкости (Патент РФ «Штамм гриба Fusarium sambucinum – продуцент биологически активных веществ» №2259209, приор. от 26.03.2004 в соавт.). На основе культуральной жидкости гриба разработан новый пребиотик АВИСТИМ. Установлено антиоксидантное действие культуральной жидкости как показатель биологической активности пребиотиков.
Показана высокая питательная ценность биомассы инактивированных клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae, шт. diastaticus ВКПМ–-1218, разработана новая белковая кормовая добавка ЦЕРЕВЕТ.
В технологии изготовления входящих в состав синбиотиков препаратов (пробиотиков, пребиотика и белковой кормовой добавки) для культивирования пробионтных бактерий, гриба и дрожжей-сахаромицетов использована универсальная питательная среда на основе ферментолизата отходов зерносырья.
Разработан состав синбиотиков ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ и АВИЛАКТ-ФОРТЕ и способы их применения при выращивании цыплят-бройлеров (Патент РФ «Кормовая добавка для птицеводства и способ выращивания птицы» № 2286066, приоритет от 26.04.04, в соавт.). Установлен синергизм действия препаратов при их применении в составе комплексов.
Эффективность применения синбиотиков при выращивании цыплят-бройлеров определена с использованием широкого спектра показателей: европейский индекс продуктивности (интегральная характеристика зоотехнических параметров выращивания – живая масса и сохранность птицы, затраты корма); качество продукции (содержание белка и жира в мясе, выход мясных частей); экономический эффект; влияние на эффективность вакцинации птицы на модели ньюкаслской болезни (Патент РФ «Способ профилактики болезни Ньюкасла» №2035915, приоритет от 28.12.92г., в соавт.; Патент РФ «Вакцина против болезни Ньюкасла и способ ее применения» №2035917, приоритет от 28.12.92г., в соавт.).
Впервые для обеспечения качества пробиотиков, пребиотика и белковой кормовой добавки в процессе их разработки и производства реализованы:
- методология проектного подхода согласно требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2008 «Системы менеджмента качества. Требования» (алгоритм исследований соответствовал основным этапам разработки и внедрения в производство нового лекарственного средства: научная гипотеза и поисковые исследования; доклинические исследования; разработка технологии производства и наработка опытных партий препаратов; клинические испытания в птицехозяйстве и оценка экономической эффективности);
- схема доклинических исследований безопасности, активности и стабильности препаратов в соответствии с Правилами GLP (обоснован выбор показателей и методы их определения; установлены допустимые границы показателей; разработаны и применены для определения безопасности новые методы биотестирования на моделях доорганизменного уровня - тест эмбриотоксичности на развивающихся эмбрионах кур и модификация ХЕТ-КАМ теста на хориоаллантоисной оболочке куриного эмбриона; изготовлены и использованы в исследованиях стандартные образцы - лабораторные рабочие эталонные материалы).
1.4. Практическая ценность работы. Применение синбиотиков АВИЛАКТ-ФОРТЕ и ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ в птицеводстве способствует повышению продуктивности птицы, обеспечению ветеринарного благополучия птицехозяйств, гарантии качества, биологической и экологической безопасности как самой продукции, так и процесса ее производства.
По разработанной технологии изготовлено 45 серий препаратов. В доклинических исследованиях и производственных испытаниях подтверждена их безопасность и эффективность. В птицехозяйстве проведен 21 научно-производственный опыт и два производственных испытания на цыплятах-бройлерах различных кроссов (суммарное поголовье - 10 000 голов). Разработаны способы применения синбиотиков при различных путях введения препаратов (выпаивание, смешивание с кормом, напыление на гранулы комбикорма). Результаты испытаний включены в «Методические рекомендации по использованию пробиотиков, пребиотиков и симбиотиков в птицеводстве» и «Методические рекомендации по технологии камерной аэрозольной вакцинации цыплят против НБ».
Экономический эффект от применения синбиотиков ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ и АВИЛАКТ-ФОРТЕ при выращивании бройлеров составил (в расчете на 1000 голов) 7862 и 1374 руб. соответственно.
С учетом требований системы менеджмента качества и Правил GMP разработана и утверждена в установленном порядке нормативная документация: на препараты АВИЛАКТ-1К, АВИСУБТИЛ, АВИСТИМ и ЦЕРЕВЕТ - технологические регламенты, стандарты организации (ТУ) и инструкции по применению, на синбиотики ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ и АВИЛАКТ-ФОРТЕ – инструкции по применению.
Опыт применения методологии проектного подхода и доклинических исследований использован в «Методических рекомендациях по разработке и реализации проекта создания нового лекарственного средства», «Рекомендациях по проведению доклинических испытаний новых лекарственных средств для животных и биологически активных добавок к кормам», «Методических рекомендациях по исследованию стабильности иммунобиопрепаратов на этапе разработки и в условиях действующего производства», «Методике определения раздражающего действия лечебно-профилактических препаратов для животных и их ингредиентов с помощью теста на хориоаллантоисной оболочке куриного эмбриона (ХЕТ-КАМ тест)», «Методике определения потенциальной токсичности лечебно-профилактических препаратов для животных и их ингредиентов на куриных эмбрионах (тест эмбриотоксичности)».
Разработан в соавторстве и внедрен ОСТ 100083-95 «Продукция агробиологической промышленности. Технологические регламенты производства. Содержание, порядок разработки, построения, согласования и утверждения.», основные положения которого в 2010 г. актуализированы с учетом требований ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств» и включены в проект национального стандарта РФ «Средства лекарственные для животных. Технологические регламенты производства. Содержание, порядок разработки, согласования и утверждения». Материалы документов использованы в 2003-2011 г.г. при внедрении системы менеджмента качества на биопредприятиях: ФГУП «Щелковский биокомбинат», «Орловская биофабрика», «Курская биофабрика», ОАО «Покровский завод биопрепаратов».
Результаты работы использованы для обоснования разработанной во ВНИТИБП и одобренной Президиумом Россельхозакадемии (протокол №4 от 21.04.2011) «Концепции научного обеспечения создания и развития региональных биологических предприятий по производству препаратов для защиты животных, растений и средств, повышающих эффективность функционирования агропромышленного комплекса Российской Федерации», а также вошли в лекционный материал курсов повышения квалификации руководителей и специалистов птицеводческих предприятий «Новые технологии и пути повышения эффективности производства мяса бройлеров» г. Сергиев Посад (ГНУ ВНИТИП Россельхозакадемии), 2011г.
1.5. Основные положения диссертационной работы, которые выносятся на защиту:
- характеристика штаммов микроорганизмов - продуцентов пробиотиков, пребиотика и белковой кормовой добавки, входящих в состав синбиотиков;
- система получения и контроля посевного материала для изготовления препаратов АВИЛАКТ-1К, АВИСУБТИЛ, АВИСТИМ и ЦЕРЕВЕТ;
- схема доклинических исследований безопасности, активности и стабильности препаратов, гармонизированная с международными требованиями;
- методы определения безвредности препаратов с помощью биологических тест-систем доорганизменного уровня;
- технология изготовления препаратов с использованием универсальной питательной среды на основе ферментолизата отходов зерносырья;
- антиоксидантное действие как новая характеристика биологической активности пребиотиков;
- эффективность применения синбиотиков при выращивании цыплят-бройлеров; влияние синбиотика АВИЛАКТ-ФОРТЕ на эффективность вакцинации птицы против ньюкаслской болезни;
- способы и экономическая эффективность применения синбиотиков АВИЛАКТ-ФОРТЕ и ЛАКТОСБТИЛ-ФОРТЕ в птицеводстве.
1.6. Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены: в виде ежегодных отчетов по темам госзаданий на заседаниях ученого совета и методической комиссии ВНИТИБП (1991 - 2010 гг.); на секции «Ветеринарная биотехнология» Отделения ветеринарной медицины РАСХН (2004-2010 гг.); на пяти Международных конгрессах (XI International congress оf the World Veterinary poultry association, Будапешт,1997 г.; І и III Международные ветеринарные конгрессы по птицеводству, Москва, 2005 и 2007 г.г.; конгрессы «Биотехнология-2009, 2011», Москва, 2009,2011г.г.); на 42 Всесоюзных, Республиканских, Международных и Всероссийских конференциях, посвященных научным и практическим проблемам технологии промышленного производства ветеринарных биологических препаратов, проводившихся в Москве, Минске, Риге, Киеве, Харькове, Алуште, Петербурге, Саранске, Владимире, Краснодаре, Курске, Пущино, Боровске, Светлогорске, Сергиевом Посаде, Покрове, Щелково (1991 – 2011 гг.).
Разработки удостоены: бронзовой медали и Диплома III степени (Российская агропромышленная выставка «Золотая осень», 2002г.), Дипломов V,VI и VII Международных выставок «Лаборатория Экспо» (2007, 2008, 2009 гг.), Диплома Россельхозакадемии за лучшие завершенные научные разработки 2010 года.
1.7. Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 70 научных работах, в том числе в 14 статьях в изданиях по перечню, рекомендованному ВАК Минобрнауки России для публикации материалов докторских диссертаций. По результатам исследований получено 4 патента.
1.8. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, включающих материалы и методы, результаты (4 главы), обсуждение, выводы и практические предложения, содержит 73 таблицы и 33 рисунка. Список литературы включает 486 источников. В приложении представлены таблицы исходных данных и копии документов, подтверждающих достоверность результатов работы, ее научную и практическую значимость.
Похожие диссертации на Технология производства и обеспечение качества синбиотиков лактосубтил-форте и авилакт-форте, эффективность их применения в птицеводстве
-
