Курсовая работа (т): Разработка и испытание новых экологически безопасных подходов к стимуляции роста цыплят-бройлеров

Разработка и испытание новых экологически безопасных подходов к стимуляции роста цыплят-бройлеров

Международный конкурс научно-исследовательских проектов

молодежи "Продовольственная безопасность"

Конкурсный проект

Разработка и испытание новых экологически безопасных подходов к стимуляции роста цыплят-бройлеров

Инновации в сферах сельскохозяйственного производства, пищевой и перерабатывающей промышленности

Троицк 2015

Актуальность проблемы. Влияние противомикробных стимуляторов роста (антибиотиков) на продуктивность сельскохозяйственных животных было открыто в 1940-х гг. У особей, которых кормили обезвоженной мицеллой Streptomyces aureofaciens с осадками хлортетрациклина, улучшался рост. Этот эффект часто отмечали во многих исследованиях противомикробных стимуляторов роста. Большинство экспериментов выявило, что улучшилась конверсия корма. Механизм действия стимуляторов роста в том, что они способны снижать конкуренцию микробов в борьбе за питательные вещества с организмом и сокращать их секреции и метаболиты, подавляющие рост.

В последние годы возрастает обеспокоенность в связи с применением противомикробных стимуляторов роста в качестве кормовых добавок. Считается, что остатки противомикробных стимуляторов роста в мясе, яйце и молоке могут вызывать сопротивляемость опасных для здоровья микробов антибиотикам, применяемым в медицине для человека.

Швеция была первой страной, которая в 1986 г. запретила применение противомикробных стимуляторов роста в качестве кормовых добавок, а за ней последовала Дания.

В настоящее время серьезное внимание уделяется безопасности продуктов питания, что наиболее ярко проявилось в отказе от использования антибиотиков в животноводстве стран Европейского Союза. С 1 января 2006 г. в странах ЕС запрещено использовать кормовые антибиотики в корм сельскохозяйственным животным и птице. Рано или поздно такой запрет появится и на территории Российской Федерации. Это значит, что сегодня поиск и применение препаратов, альтернативных кормовым антибиотикам - одна из важнейших задач производителя сельскохозяйственной продукции. Успешное выращивание бройлеров без применения кормовых антибиотиков возможно только при высоком уровне системы кормления, обеспечения всех параметров микроклимата, вакцинации и использования натуральных стимуляторов роста цыплят.

Интенсификация птицеводства подразумевает использование биологически активных веществ в составе комплексных препаратов, способствующих повышению резистентности организма птицы, увеличению конверсии корма в продукцию и улучшению качества мяса.

Современный рынок предлагает огромный ассортимент ростостимулирующих препаратов, но среди них недостаточно развит сегмент средств, применяемых в раннем периоде выращивания. В то же время В.И. Фисинин и П.Ф. Сурай, 2012 определяющее значение в закладке и дальнейшем развитии мышечных волокон придают раннему питанию, так как недостаточное поступление питательных веществ в этом возрасте способно отрицательно сказаться на выходе мяса у выращиваемых бройлеров. [4]

В исследованиях последних лет было убедительно доказано, что раннее питание цыплят является определяющим фактором в закладке и дальнейшем развитии мышечных волокон. Таким образом, недостатки питания в этом возрасте способны отрицательно сказаться на выходе мяса у выращиваемых бройлеров. Рост скелетных мышц у вылупившихся цыплят определяется гипертрофией и накоплением ядер в мышечных фибриллах. Этот процесс связан с миогенными первичными клетками, которые расположены под базальным слоем волокон, называемых сателлитными клетками. В ответ на внешние сигналы эти клетки способны включаться в клеточный цикл и размножаться, дифференцироваться и вливаться в существующие волокна или, сливаясь, образовывать новые волокна. Окончательная дифференциация миобластов в процессе эмбрионального развития цыплят так же, как и сателлитных клеток, после вывода выключает миобласты из клеточного цикла, увеличивает синтез специфических белков для мышц и специфических связывающих факторов для миоцитов.

У мясных цыплят деление и дифференциация сателлитных клеток является очень важным процессом, происходящим в первые дни после вывода и продолжающимся лишь первую неделю. После этого популяция сателлитных клеток существенно снижается и факторы, влияющие на их аккумуляцию в первые дни после вывода, определяют размер и структуру мышечной ткани в последующий период роста. Следует особо подчеркнуть, что закладка и рост мышечных волокон связаны с высокой активностью митохондрий - главными поставщиками свободных радикалов в клетке. Таким образом, высокая антиоксидантная защита и обеспечение цыплят всеми необходимыми биологически активными веществами, включая водо - и жирорастворимые витамины, микроэлементы, незаменимые аминокислоты и ряд других веществ, например карнитин и бетаин, в первую неделю жизни цыплят являются определяющими для их будущей мясной продуктивности. То, что недополучено в начале жизни, нельзя полностью наверстать в более позднем возрасте, когда мышечные волокна уже сформировались.

Развитие кишечника в первые дни после вывода сопряжено с его усиленной метаболической активностью, что способствует избыточному образованию свободных радикалов, которые способны вызывать повреждения основных типов биологических молекул, включая липиды, белки и ДНК. При этом окисление белков до настоящего времени не получило должного внимания. Вместе с тем окисление белковых молекул, выполняющих регуляторные функции в организме, неизбежно приводит к негативным последствиям. Таким образом, антиоксидантная защита кишечника в период его наиболее интенсивного развития является ключевым элементом будущей продуктивности. Однако первые дни постнатального развития цыплят характеризуются низкой усвояемостью жирорастворимых антиоксидантов, включая витамин Е. Это связано со многими факторами, но главные - незрелость ЖКТ и недостаточное количество желчи у вылупившихся цыплят. Итак, в момент наибольшего участия витамина Е в антиоксидантной защите, его поступление снижено, что является фактором риска для эффективного развития ЖКТ и последующего всасывания питательных веществ при низкой конверсии корма, для поддержания оптимального роста, развития цыплят и их здоровья. Исследования, проведённые в различных лабораториях Европы и США, показали, что введение водорастворимой формы витамина Е позволяет преодолеть его дефицит в первые дни жизни цыплят и тем самым обеспечить максимальную антиоксидантную защиту организма. При этом включение водорастворимого витамина Е в антистрессовый препарат (Фид Фуд Мэджик Антистресс Микс, рис.1) совместно с другими антиоксидантами, включая аскорбиновую кислоту, карнитин, а также минералы, необходимые для синтеза антиоксидантных ферментов, селен (глютатионпериоксидаза и другие селенопротеины), цинк и марганец (супероксиддисмутаза) и магний (АТФазы и другие ферменты), важнейшие элементы рециклизации витамина Е (аскорбиновая кислота, селен, витамины В, и В1) позволяет создать оптимальный антиоксидант-прооксидантный баланс в развивающемся кишечнике цыплят.

Принимая во внимание, что гены в организме цыплят могут включаться и выключаться под воздействием питательных и биологически активных веществ, этому факту следует уделять больше внимания. Например, в исследованиях, проведённых в Университете Глазго на модельных птицах (zebra finch - зебровая амадина), было показано, что нарушение белкового питания у птицы в первую неделю жизни приводило к существенному снижению концентрации природных антиоксидантов (витамина Е и каротиноидов) в их крови во взрослом состоянии. Это объясняется тем, что синтез различных веществ-переносчиков, участвующих во всасывании биологически активных веществ в кишечнике, также регулируется на уровне генов, и недостаток в незаменимых аминокислотах в раннем возрасте приводит к таким драматическим последствиям. Таким образом, в вышеупомянутый антистрессовый препарат были включены основные лимитирующие аминокислоты - метионин и лизин. Это даёт возможность избежать дисбаланса аминокислот и поддержать развитие системы всасывания в кишечнике в критический период её развития.

Исследования антиоксидантной активности содержимого различных отделов кишечника показали, что наивысшая активность жирорастворимой фракции кишечника отмечается в двенадцатиперстной кишке, где в основном и всасываются жирорастворимые вещества, далее она уменьшается, самая низкая наблюдается в толстом кишечнике, где количество липидов минимальное (рис. 2).

Кроме того, наибольшая антиоксидантная активность водорастворимой фракции отмечена в слепой кишке, далее следует двенадцатиперстная и подвздошная. Самая низкая отмечена в тощей кишке и толстом кишечнике. При определении содержания витамина Е в различных отделах кишечника (рис.3) наблюдается самое высокое в двенадцатиперстной и тощей кишках, далее оно постепенно снижается при продвижении вниз к толстому кишечнику. У птицы двенадцатиперстная и тощая кишки являются главным местом всасывания липидов и витамина Е. В наших исследованиях было показано, что в слизистой двенадцатиперстной и тощей кишках концентрация витамина Е была существенно выше, чем в других отделах кишечника. Его высокая концентрация, вероятно, объясняется высвобождённым из корма витамином Е в процессе переваривания и готовым к поглощению энтероцитами.

Следует особо отметить, что в ЖКТ птицы существует очень тонкий баланс между антиоксидантами, поступающими с кормом (витамины Е, С, А, карнитин, каротиноиды), с одной стороны, и прооксидантами (окисленные жиры, альдегиды, кетоны, остаточные количества тяжёлых металлов или гербицидов, микотоксины и др.), с другой (рис.4). Этот баланс является основой для поддержания редокс-статуса кишечника, который во многом определяет активность витагенов, ответственных за синтез антиоксидантов (глутатион, тиоредоксин, АО-ферменты, белки-шапероны и др.), необходимых для оптимизации указанного баланса и предотвращения нарушения структуры и функции энтероцитов, ответственных за всасывание питательных и биологически активных веществ. Его нарушение часто ведёт к апоптозу энтероцитов, что вызывает нарушение всасывания и, как следствие, синдром малабсорбции со всеми вытекающими последствиями. При этом отмирание клеток приводит к активации иммунного ответа с последующим воспалением и развитием субклинического и далее клинически выраженного энтерита. При этом существует ряд веществ, способных положительно влиять на активность витагенов (витамины Е и С, карнитин, бетаин, селен, цинк и марганец, лизин и метионин) и на более эффективную адаптацию кишечника к различного рода стрессам. Это даёт возможность поддерживать гомеостаз и антиоксидант-прооксидантный баланс в кишечнике, предотвращать нарушения на уровне ворсинок и энтероцитов, обеспечивая высокую эффективность всасывания питательных и биологически активных веществ. [1] [2]

Проблемы, возникающие в ЖКТ птицы в промышленных условиях, носят инфекционный или токсический характер. Что касается болезней, связанных с инфекционным началом, включая кокцидиоз и некротический энтерит, то они будут рассмотрены в наших следующих публикациях. В то же время энтериты и другие нарушения, связанные с поступлением различных токсических веществ в корма, заслуживают дополнительного внимания. В частности, с биогенными аминами (поступают главным образом с кормами животного происхождения, особенно с рыбной мукой) и микотоксинами (в зерновых и зернобобовых кормах) также ознакомитесь в наших будущих статьях. О проблемах, связанных со структурой и функционированием ЖКТ птицы, следует упомянуть несколько ключевых моментов, относящихся к микотоксикозам. В последние годы было доказано, что механизм действия большинства микотоксинов, в том числе афлатоксина, ДОНа, Т-2 токсина, фумонизинов, зеараленона и ряда других, включает избыточное образование свободных радикалов и окислительный стресс. [7]

Данный стресс нарушает антиоксидант-прооксидантный баланс в желудочно-кишечном тракте, а также в клетках жизненно важных органов - печени, почках и иммунокомпетентных органах. В результате наблюдаются процессы апоптоза в кишечнике, приводящие к синдрому малабсорбции в иммунокомпетентных органах, и вызывающие иммуносупрессию в ряде других органов и тканей, что снижает продуктивные и воспроизводительные качества птицы. [11]

Как показал опыт зарубежного птицеводства, справиться с микотоксинами в полной мере пока не удаётся даже при тщательном контроле входящего сырья. При этом на рынке можно найти значительное количество различных адсорбентов, призванных связывать данные микотоксины. Тем не менее анализ современной литературы свидетельствует:

эффективность связывания отдельных микотоксинов различными сорбентами варьируется от 10 до 70%, и добиться полной защиты от них данным способом невозможно. К тому же часто исследования проводились in vitro и переносить их на организм не совсем корректно. То есть даже при наличии высокоэффективных средств связывания микотоксинов в кормах необходима поддержка печени, которая метаболизирует не связавшиеся микотоксины. Необходима дополнительная поддержка организму птицы;

постоянное введение сорбентов в корм дорого, а включение их в периоды, когда уже проявились симптомы микотоксикозов, как правило, не спасает ситуацию, а лишь снижает возможные потери. При этом необходимо поддержать печень и весь организм для того, чтобы справиться с теми микотоксинами, которые успели уже проникнуть до включения сорбента;

неспецифическая связывающая активность многих сорбентов вызывает наряду со связыванием микотоксинов связывание витаминов и минералов, что приводит к их дисбалансу, то есть решая одну проблему, мы создаём другую. [5]

Исходя из вышесказанного и базируясь на данных последних лет о механизмах действия микотоксинов, включая иммуносупрессию и изменение в активности ряда генов, была предложена система антиоксидантной защиты организма в условиях микотоксикозов путём выпаивания с водой антистрессового препарата. За счёт комбинации антиоксидантов (витамин Е и система его рециклизации, витамин С); минералов, необходимых для синтеза антиоксидантных ферментов (селен, цинк и марганец); веществ, поддерживающих функцию печени в стресс-условиях (карнитин, бетаин, метионин и лизин), удаётся снизить от¬рицательные последствия окислительного стресса и тем самым предотвратить негативное действие микотоксинов на организм птицы. Это происходит за счёт снижения окислительного стресса и влияния на витагены, ответственные за синтез антиоксидантных компонентов и предотвращения изменения экспрессии ряда генов, вызванных микотоксинами. В условиях высокого содержания микотоксинов в кормах рекомендуется объединить использование эффективного адсорбента и антистрессового препарата.

В качестве ростостимулирующих в птицеводстве применяются препараты и биологически активные добавки разных фармакологических групп: антимикробные препараты, пробиотики, органические формы микроэлементов, сорбенты на основе природных минералов, ферменты и др. Большинство перечисленных фармакологических средств и биологически активных добавок применяются с кормом в течение всего периода выращивания цыплят-бройлеров. Разнообразные механизмы фармакологического действия направлены прежде всего на стимуляцию роста цыплят-бройлеров и повышение сохранности за счет коррекции кишечной микрофлоры и лучшего усвоения питательных веществ корма. [3] [7]

Научная новизна работы. Нами предложен принципиально новый подход к стимуляции роста и развития цыплят при промышленном содержании.

Объектом данных исследования служила опытная партия разработанного нами на кафедре физиологии и фармакологии ФГБОУ ВПО "Уральская государственная академия ветеринарной медицины" ветеринарного препарата SM Complex-Broiler.

Цель настоящей работы - определение целесообразности использования в птицеводстве стимуляторов роста, применяемых в первые дни жизни цыплят путем первичного изучения фармакологической активности опытной партии препарата SM Complex-Broiler при промышленном выращивании цыплят-бройлеров в условии клеточного содержания.

стимуляция рост цыпленок бройлер

Материалы и методы. SM-Complex (метаболический комплекс для стимуляции роста и развития цыплят) - метаболическое средство, содержащее активный комплекс витаминов, витаминоподобных веществ и органических кислот. SM-Complex состоит из нетоксичных соединений с синергетическим действием, что позволяет использовать малые дозы для получения фармакологического эффекта. Доклинические исследования на лабораторных животных показали, что препарат оказывает стимулирующее влияние на все виды обмена веществ, способствует более эффективному использованию глюкозы, что способствует росту и развитию, особенно в первые дни жизни, и повышает резистентность животных с признаками слабого развития.

Комплекс оказывает анаболическое действие и способствует активации метаболизма при гипоксии, нормализует тканевое дыхание и энергетический баланс, а так же, предположительно, оказывает противомикробный эффект, благодаря наличию органических кислот. По внешнему виду препарат представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворим в воде при температуре 25-30⁰С.

В качестве органических кислот в препарате присутствуют аскорбиновая и янтарная кислоты.

Для удовлетворения потребительского спроса на более безопасные продукты питания наука и отрасли промышленности используют альтернативные средства, чтобы заменить традиционные стимуляторы роста животных. Некоторые из этих средств, такие, как органические кислоты, нашли успешное применение.

Несколько органических кислот добавляют в корма для животных и сырье в течение десятилетий в основном для сохранения качества кормов. Также было выявлено, что кислоты положительно влияют на продуктивность животных. Это послужило стимулом для дальнейших исследований, направленных на применение различных типов органических кислот (по одной или в сочетании) в кормах для разных видов животных и т.д.