Отечественные нанотехнологии для повышения продуктивности в птицеводстве

опубликовано в журнале: AgroONE №-5
2 января 2017 г.

24

Статьи Животноводство Отечественные нанотехнологии для повышения продуктивности в птицеводстве

Условия промышленного выращивания птицы существенно отличаются от естественных. Тяжело воссоздать микроклимат, разнообразие кормовой базы. Производственный процесс может частично копировать их, но не дублировать полностью. Соответственно птицы должны адаптироваться к искусственным условиям выращивания.

Процесс адаптации – это фактически реакция организма на раздражающие факторы, непривычные организму – кормовые, транспортные, технологические, биологические, травматические и др. Продолжительность влияния этих адаптативных факторов или их комплексность приводит к стрессу, напряженной деятельности систем организма, снижению устойчивости организма к заболеваниям и как следствие – к окислительному стрессу (ОС). Соответственно падает эффективность производства. Производители продукции используют витаминные комплексы, лекарственные средства, антибиотики для устранения симптомов и стабилизации физического состояния птицы.

В то же время повышение требований к качеству продукции птицеводства, относительно неиспользования антибиотических веществ и промоутеров роста, заставляют искать другие эффективные подходы к устранению проблем промышленного выращивания птицы.

Вследствие этого научными сотрудниками Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины, НДИ экологии и биологии Белоцерковского Национального аграрного университета при участии ТОВ НВК «Диапрофмед» проведено исследование по разработке технологии получения нового многофункционального антиоксиданта – нанодисперсного диоксида церия (НДЦ) и проведена апробация. Основными приоритетами исследований есть и остается экологичность и эффективность разработки.

НДЦ характеризуется своей способностью принимать участие в биологических процессах организма в виде инактиватора активных форм кислорода (АФК) и свободных радикалов. Чтобы понять, как НДЦ «разоружает» радикалы и АФК, нужно восстановить картину окислительного стресса в организме.

Итак, известно, что в любом организме протекает процесс обмена веществ, в результате чего образуется активный кислород, в его структуре отсутствуют все нужные составляющие, поэтому он «доукомплектовывается» за счет компонентов любых других клеток, разрушая их при этом. В результате получаем эффект «карточного домика» и общую интоксикацию организма. Чтобы этого не происходило, природой заложен механизм регулирования уровня АФК в организме за счет образования антиоксидантных ферментов и неферментных компонентов – витаминов А, Е, некоторых протеинов и др. Если нарушается баланс между образованием активных форм кислорода и указанных антиоксидантов (ферментных и неферментных), возникает окислительный стресс (ОС). Возникновение дисбаланса возможно при адаптационном напряжении, внутренней и внешней интоксикации, травмах, техногенном загрязнении окружающей среды. Кроме того, окислительный стресс может возникать как реакция организма на бактериальное и вирусное заражение. Образование активных форм кислорода в организме носит причинно-следственный характер. Возникает в результате болезни и приводит к болезни в результате ослабления организма.

При нарушении антиоксидантной системы организма (равновесия в организме между образованием АФК и антиоксидантами) необходим «регулятор», способный исполнить роль антиоксидантного фермента или антиоксиданта. Таковым может быть нанодисперсный диоксид церия, в силу своих особых физических и химических способностей. Диоксид церия способен окисляться и восстанавливаться, благодаря своей специфической кристаллической решетке с «вакантными ячейками». Туда в процессе окисления наноцерия встраиваются частички активного кислорода или свободного радикала, последние при этом разрушаются и становятся безопасными для организма. Диоксид церия отдает «ухваченные частички» и они трансформируются, а сам восстанавливает свою структуру с «вакантной ячейкой».

Этот окислительно-восстановительный процесс действует по принципу маятника, что существенно отличает наноцерий от традиционних антиоксидантов. Они участвуют в одном восстановительном цикле, после чего переходят в неактивное окисленное состояние.

Механизм действия наноцерия в организме похож на действие природных ферментов, например каталазы или супероксиддисмутазы. Таким способом наноцерий инактивирует АФК и радикалы, защищая клетки организма от разрушения и гибели. [1]

Многофункциональность НДЦ заключается в универсальном действии против разного рода вирусов, суть которого состоит в возможности его влияния на разных этапах его активности: блокирует вирус снаружи, защищает клетку организма (уменьшает возможность проникновения вируса в клетку), подавляет процесс встраивания ДНК вируса в ДНК клетки и т.д. Большинство противовирусных препаратов направлено на подавление некоторой стадии действия вируса. Кроме того, проникновение вируса в клетку вызывает образование свободных форм кислорода, что имеет как позитивную, так и негативную стороны. Образование активных форм кислорода сигнализирует о присутствии вирусной инфекции и участвует в реакции врожденного иммунитета. Вместе с тем активные формы кислорода поддерживают воспалительный процесс, разрушая оболочки клеток и тканей. Тут НДЦ выступает как «регулятор» активного кислорода. [2]

Апробацию НДЦ производили на птицах: японских перепелах и курах-несушках кросса Ломан-Браун. Использование наноцерия в выпаивании перепелок в дозе 1 мк/л питьевой воды (исследываемая группа 20 голов) способствовало увеличению яйценоскости на среднюю несушку на 7,8% и увеличению массы яйца на 16,9% по сравнению с контролем. В общем интенсивность яйценоскости исследуемой группы была на 6,7% выше контрольной (рис. 1).

Элементный анализ показал, что наноцерий не аккумулируется ни в организме птиц, ни в яйцах, ни в яичной скорлупе. [3]
Аналогичную апробацию проводили на курах-несушках 26-недельного возраста на протяжении 22 недель. Но, кроме указанных выше показателей, что тоже говорили в пользу наноцерия (рис. 2), исследовали и другие: прочность скорлупы яйца, индекс её формы.

Нужно отметить, что сохранность исследуемой группы составила 100%, тогда как контрольной 97,8%. Именно форма яйца в значительной мере влияет на состояние эмбриона, определяет его развитие. Установлено, что продолговатые яйца (индекс 70% и меньше) и круглые (индекс 80%) имеют вывод молодняка на 3-7% ниже. Оптимальный индекс формы яйца составляет 76-80%. У исследуемой группы кур индекс был в стандартных приделах – 78,13%, что обуславливает максимальную выводимость, в отличие от контрольной группы – 74,8%.

Качество скорлупы существенно влияет на продуктивность в птицеводстве, поскольку от нее зависит бой яйца, способность длительного сбережения, микробная безопасность и выводимость.

У исследуемой группы кур масса скорлупы увеличилась и стала толще на 7%, что обусловлено лучшим усвоением кальция из кормов.
Качество кормов непосредственно влияет на интенсивность процесса обмена веществ в организме, а соответственно – и на состояние крови. Ее анализ подтвердил, нахождение биохимических показателей в норме и увеличение белоксинтезирующей функции организма.

Вместе с тем отмечалась тенденция к снижению уровня аминотрансфераз (ферментов, которые синтезируются в организме как «неотложная помощь» для покрытия энергетических потребностей в случае, которые приводят к стрессовому состоянию). Это говорит о возможности НДЦ предупреждать вредное влияние внешних факторов и способствовать восстановлению функций органов, в частности печени (действует как гепапротектор). Вместе с тем отмечалась гармонизация кальция и фосфора в организме.

Можно утверждать, что наноцерий способствует лучшему усвоению кормов, увеличению их энергоотдачи и уменьшению конверсии. Затраты на корм в птицеводстве составляют в среднем 60-65%, поэтому достаточно актуальным есть увеличение эффективности их усвояемости.

Научными работниками было исследовано, как влияет величина частиц наноцерия, способы и условия его изготовления на клетки и живые организмы. Это дало возможность обоснованно говорить о эффективности, безопасности многофункционального антиоксиданта – нанодисперсного диоксида церия.

Его действие способствует защите организма от разного рода стрессовых факторов и усиливает устойчивость к вирусным и бактериальным заболеваниям, а также гармонизирует обменные процессы, влияет на окислительно-восстановительные реакции организма (через возможность регулирования уровня АФК и улавливание свободных радикалов), повышает репродуктивные возможности. К тому же он не аккумулируется в организме и не оказывает токсичного воздействия. Следствием действия НДЦ – нанодисперсного диоксида церия есть продуктивное поголовье птиц, а процесс выращивания и выкармливания более эффективным.

Научная мысль не стоит на месте, даже когда кажется, что результат уже достигнут, выясняются новые, интересные и полезные факты. Вследствие этого информация о новых разработках становится более объективной и достоверной. При этом актуальным остается диалог с хозяйственниками, так как именно ваши отзывы и предложения определяют будущую направленность научных разработок. Поэтому мы рады найти партнеров-производственников в области птицеводства для совместной работы.


Список использованной литературы:

  1. Наноматериалы на основе диоксида церия: свойства перспективы использования в биологии и медицине. Щербаков А.Б., Жолобак Н.М., Иванов В.К.,
    Третьяков Ю.Д., Спивак Н.Я. / Біотехнологія, Т4, №1, 2011 ст. 9-28
  2. Иванов В.К., Щербаков А.Б., Баранчиков А.Е., Козик В.В., под ред. член-кор. НАНУ Спивака Н.Я. и акад. РАН Третьякова Ю.Д. Нанокристаллический диоксид церия: свойства, получение, применение. – Томск: издательство Томского университета, 2013-284 с.
  3. Співак М.Я., Демченко О.А. , Жолобак Н.М., Щербаков О.Б., Зоценко В.М., Іванов В.К. Вплив нанокристалічного діоксиду церію на яєчну продуктивність перепелів.// Сучасне птахівництво – науково-виробничий журнал. – 2013 №3

Институт микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины