БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2022.2.328rus

УДК 636.2:636.084.1:636.085.57

Исследования выполнены при поддержке РНФ (проект № 20-16-00088).

 

АДАПТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ВВЕДЕНИИ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА В ЖИРОВЫЕ РАЦИОНЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Е.В. ШЕЙДА1, 2, С.В. ЛЕБЕДЕВ2, С.А. МИРОШНИКОВ1, 2,
В.В. ГРЕЧКИНА2, 3, О.В. ШОШИНА2

Жиры как кормовое средство служат концентрированными источниками энергии. Включение жировых компонентов в рационы сельскохозяйственных животных экономически целесообразно и эффективно. Однако некоторые исследования указывают на снижение переваримости питательных веществ рационов в присутствии жиров. Для повышения доступности питательных веществ рационов необходимо включение в комбикорма дополнительных компонентов, в частности ультрадисперсных частиц. В настоящей работе мы впервые установили влияние ультрадисперсного препарата железа на панкреатическую секрецию при дополнительном включении в рацион телят подсолнечного и соевого масел. Отмечено повышение ферментативной активности поджелудочного сока, а также переваримости питательных компонентов корма. Цель исследования — оценить возможность использования ультрадисперсных частиц железа в качестве модуляторов активности обменных процессов при введении растительных жиров (подсолнечное и соевое масла) в рацион телят. Опыты in vivo проводили с октября 2019 года по октябрь 2020 года в ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАНна телятах (Bostaurustaurus) казахской белоголовой породы (по 4 гол. в группе, возраст 8 мес, средняя живая масса 120-130 кг). Применяли метод латинского квадрата 4½4, повторность эксперимента 5-кратная. Телята контрольной группы получали стандартный рацион (СР). В СР животных I группы дополнительно вводили ультрадисперсные частицы (УДЧ) Fe, II группы — подсолнечное масло, III группы — подсолнечное масло + УДЧ Fe, IV группы — соевое масло, V группы — соевое масло + УДЧ Fe. Масла вводили в расчете 3 % от сухого вещества рациона посредством замены на них концентратной части рациона. УДЧ (d = 90 нм, Z-потенциал 7,7±0,5 мВ) содержали 99,8 % Fe. Перед включением в рацион их диспергировали в физиологическом растворе, после чего замешивали с концентрированной смесью рациона в дозе 2,2 мг/гол. Для изучения внешнесекреторной функции поджелудочной железы проводили операцию по наложению дуоденального анастомоза. Панкреатический сок и химус собирали в течение 8 ч с интервалом 60 мин. Определяли активность амилазы, протеаз, липазы. Учитывали содержание NO-метаболитов в плазме крови, а также активность трипсина. Переваримость корма оценивали в течении 7 сут в балансовых опытах по количеству потребленного животными корма, несъеденных остатков и выделенного кала. Коэффициент переваримости (КП) рассчитывали, как отношение количества переваренных питательных веществ к поступившим в организм. В кале и кормах анализировали содержание питательных веществ: сухого вещества, сырого протеина, жира и золы. Кровь для оценки морфологических и биохимических показателей брали утром натощак на 7-е сут эксперимента. Включение в жировые рационы телят УДЧ Fe способствовало достоверному (р ≤ 0,05) увеличению переваримости сырого жира, органического вещества и безазотистых экстрактивных веществ, тогда как переваримость сырой клетчатки и сырого протеина снижалась. Дополнительное обогащение рационов УДЧ Fe и жировыми компонентами оказывало стимулирующее влияние на панкреатическую секрецию, приводя к увеличению количества продуцируемого сока. Под влиянием УДЧ Fe избирательно изменялась активность пищеварительных ферментов поджелудочной железы. При включении в контрольный рацион УДЧ Fe наблюдалось повышение активности липазы на 35,7 %, кишечных протеаз — на 43,1 % на фоне уменьшения амилолитической активности на 28,8 %. Введение УДЧ Fe в рационы, включающие подсолнечное и соевое масла, снижало ферментативную активность поджелудочной железы относительно контроля: в III группе усилилась активность липазы и кишечных протеаз соответственно на 12,1 и 16,7 % (р ≤ 0,05), в V группе — на 133,2 и 38,4 % (р ≤ 0,05). Дополнительное введение в рацион телят жировых компонентов самостоятельно и в комплексе с УДЧ привело к повышению содержания NO-метаболитов во всех опытных группах относительно контрольного показателя. При замене контрольного рациона на жировые отмечали повышение содержания трипсина во II группе на 106,6 % (р ≤ 0,05), в IV груп-пе — на 130,9 % (р ≤ 0,05), ышвведение УДЧ Fe способствовало снижению этого показателя. При морфологическом анализе было зафиксировано статистически значимое (р ≤ 0,05) повышение содержания гемоглобина в крови телят из опытных групп: в I группе — на 9,7 %, во II — на 31,2 %, в III — на 41,9 %, в IV — на 28,0 %, в V — на 30,1 %. Биохимический анализ крови показал, что все изучаемые параметры находились в пределах допустимых физиологических норм, однако следует отметить, что УДЧ Fe оказывали стимулирующее воздействие на белковый, жировой и угле-водный обмены в организме. Отмечено достоверное повышение коэффициента де Ритиса в группах, получавших УДЧ Fe на фоне жировых рационов: в III группе он составил 3,98, в V группе — 4,1 (р ≤ 0,05). Билирубиновый индекс относительно контроля повышался на 17,8 % (р ≤ 0,05) в I группе и на 5,5 % (р ≤ 0,05) — в IV группе, во всех других группах значения БИ были ниже, чем в контроле.

Ключевые слова: ультрадисперсные частицы, железо, морфология крови, биохимия крови, поджелудочная железа, ферменты, панкреатический сок, химус, крупный рогатый скот, жиры, подсолнечное масло, соевое масло.

 

 

ADAPTIVE RESPONSES OF CATTLE DIGESTIVE SYSTEM AS INFLUENCED BY DIETARY ULTRAFINE IRON PARTICLES COMBINED WITH FAT DIETS

E.V. Sheida1, 2 , S.V. Lebedev2, S.A. Miroshnikov1, 2,
V.V. Grechkina2, 3, O.V. Shoshina2

Fats are a concentrated source of energy; the fatty components in the diets of farm animals are economically feasible and efficient. The fatty supplements in the diet of cattle improves the palatability of the diets and reduces the rate of feed passage through the gastrointestinal tract, which increases the availability of nutrients and increases livestock productivity. However, some papers indicate a decrease in the digestibility of nutrients in the presence of dietary fat. To increase the availability of nutrients in rations, it is necessary to use additional components in the feed, in particular, ultrafine particles. They, unlike their counterparts in micro- and macro-form, have higher physical activity, chemical neutrality, and high bioavailability ensured by an increased surface area. The limited practical use of ultrafine particles (UFP) in animal husbandry is due to insufficient knowledge about their biological effects on metabolism. Here, for the first time, we evaluated the effect of an ultrafine iron preparation on pancreatic secretion, enzymatic activity of pancreatic juice, morphological and biochemical parameters of blood, and digestibility of feed enriched with sunflower and soybean oils. The aim of our research was to characterize ultrafine iron particles as modulators of metabolic activity when using vegetable fats in the diet of ruminants. The experiments were carried out on Kazakh white-headed calves aged 8 months with an average weight of 120-130 kg (a vivarium of Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies RAS, October 2019-October 2020). A Latin square 4×4 design was applied in five replicates. Control group were fed a standard balanced basal diet (BD), group I — BD supplemented with UFP Fe, group II — BD added with sunflower oil, group III — BD added with sunflower oil + UFP Fe, group IV — BD added with soybean oil, and group V — BD added with soybean oil + UFP Fe. Oils replaced 3 % dry matter of feed concentrates. To produce UDP Fe, we used electric explosion of a conductor in an argon atmosphere (Advanced Powder Technologies, Tomsk). UFPs Fe (d = 90 nm, Z-potential 7.7±0.5 mV) are 99.8 % Fe. Before use, ultrafine iron particles were dispersed in a physiological solution using UZDN-2T (NPP Akadempribor, Russia) (35 kHz, 300 W, 10 μA, 30 min) and added at a dosage of 2.2 mg per animal. To study the exocrine function of the pancreas, a duodenal anastomosis surgery technique was performed. Pancreatic juice and chyme samples were collected over 8 hours with a 60 min interval. The activity of amylase, proteases, and lipase was measured. The blood NO metabolites and trypsin activity were measured. Feed digestibility was assessed on day 7 in balance experiments based on the amount of the consumed feed, uneaten feed and excreted feces. The digestibility coefficient (DC) was calculated as the ratio of the digested nutrients to those entered the body. Dry matter, crude protein, fat and ash contents were measured. Blood for quantitative analysis of the morphological and biochemical parameters was sampled in the morning on an empty stomach on day 7 of the experiment. The research data indicate that dietary UFP Fe with the fat diets contributed to a significant (p ≤ 0.05) increase in the digestibility of crude fat, organic matter and nitrogen-free extractive substances, while the digestibility of crude fiber and crude protein decreased. Enrichment with UFP Fe and fatty ingredients had a stimulating effect on pancreatic secretion, leading to an increased amount of pancreatic juice. The UFP Fe selectively changed the activity of the digestive pancreatic enzymes. UFP Fe added to BD, increased the activity of lipase by 35.7 %, intestinal proteases by 43.1 % while the amylolytic activity decreased by 28.8 %. Dietary UFP Fe combined with sunflower and soybean oils reduced the enzymatic activity of the pancreas compared to the control: in group III, the activity of lipase and intestinal proteases increased by 12.1 and 16.7%, respectively (p ≤ 0, 05), in group V — by 133.2 and 38.4 %, respectively (p ≤ 0.05). The BD supplementation with fatty ingredients, alone and in combination with UFP Fe, increased the level of NO-metabolites in all experimental groups compared to the control. When replacing BD with fat diets, the trypsin activity increased in group II by 106.6% (p ≤ 0.05), in group IV by 130.9 % (p ≤ 0.05). Added UFP Fe reduced the trypsin activity. Morphological analysis revealed a statistically significant (p ≤ 0.05) increase in the hemoglobin content in calves of the experimental groups, in group I by 9.7 %, in group II by 31.2%, in group III by 41.9 %, in IV by 28.0 %, in V by 30.1 %. A biochemical blood test showed that all the studied parameters were within physiological norms, however, it should be noted that UFP Fe had a stimulating effect on protein, fat and carbohydrate metabolism in calves. A significant increase in the de Ritis ratio occurred in the groups that fed UFP Fe with fat diets, up to 3.98 in group III and 4.1 in group V (p ≤ 0.05). As compared to the control, the bilirubin index (BI) increased by 17.8 % (p ≤ 0.05) in group I and by 5.5% (p ≤ 0.05) in group IV, in all other groups the BI values were lower than in the control. 

Keywords: ultrafine particles, iron, blood morphology, blood biochemical test, pancreas, enzymes, pancreatic juice, chyme, cattle, fats, sunflower oil, soybean oil.

 

1ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет,
460018 Россия, г. Оренбург, просп. Победы, 13,
e-mail: elena-shejjda@mail.ru ✉, sergey_ru01@mail.ru;
2ФГБНУ Федеральный научный центр
биологических систем и агротехнологий РАН,

460000 Россия, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29,
e-mail: lsv74@list.ru, oksana.shoshina.98@mail.ru;
3ФГБОУ ВО Оренбургский государственный аграрный
университет,

460014 Россия, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18,
e-mail: Viktoria1985too@mail.ru

Поступила в редакцию
2 августа 2021 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML