авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Биотехнология производства и применение функциональных кормовых добавок для птицы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кощаев Андрей Георгиевич

БИОТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОРМОВЫХ ДОБАВОК ДЛЯ ПТИЦЫ

16.00.04 – ветеринарная фармакология с токсикологией

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Краснодар – 2008

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет и агропромышленных предприятиях Краснодарского края

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Петенко Александр Иванович

Официальные оппоненты: доктор ветеринарных наук, профессор

Кудинова Светлана Петровна;

доктор биологических наук, академик РАСХН, профессор

Рядчиков Виктор Георгиевич;

доктор биологических наук

Кузьминова Елена Васильевна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина

Защита состоится «26» декабря 2008 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.07 в Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «__» _________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор ветеринарных наук И. А. Родин

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной тенденцией совершенствования технологии кормления и ветеринарно-профилактических мероприятий современного птицеводства является разработка и внедрение в производство функциональных кормовых добавок. Их систематическое употребление позволяет расширить возможности использования рационов и обеспечить профилактику заболеваний птицы, реализовать полностью потенциал современных кроссов и пород.

Одним из перспективных источником растительного белка в настоящее время является полножирная соя, в которой количество протеина достигает 48% [В. Г. Рядчиков, 1978, С. В. Мартынов, 1984, С. Монари, 1993, Ф. Ф. Адамень, 1995, А. В. Кочегура, 1998, В. С. Петибская, 2001]. Другим ключевым компонентом комбикорма являются витаминные добавки, недостаток которых в корме приводит к снижению эффективности реализации генетического потенциала птицы и увеличению риска возникновения заболеваний [Ю. Ф. Новиков, 1983, И. В. Петрухин, 1989, М. М. Коганов, 1990, А. И. Петенко, 1992]. К их числу относятся каротиноиды из плодов тыквы, коагулятов люцерны, кукурузного глютена, которые наряду с А-витаминной активностью, являются самостоятельными участниками многих биохимических процессов.

В настоящее время в птицеводстве также широко применяются пробиотики [В. А. Антипов, 1980, 1991, А. Н. Панин, 1988, 1993, и др.], позволяющие одновременно нормализовать деятельность желудочно-кишечной микрофлоры у птицы, улучшить переваримость растительных кормов и обеспечить организм другими биологически активными веществами.



Не смотря на широкий ассортимент на ветеринарном рынке белковых, витаминных и пробиотических добавок зарубежного производства, имеющих высокую стоимость и узкий спектр эффективности, остается актуальной разработка комплексных функциональных кормовых добавок с использованием отечественных растительных компонентов.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка биотехнологий получения функциональных кормовых добавок и оценка эффективности их применения в птицеводстве. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

  • Изучить химический состав растительного сырья, пригодного для производства функциональных кормовых добавок и разработать технологию их получения.
  • Исследовать токсико-фармакологических свойств кормовых добавок.
  • Оценить биологическую активность и эффективность использования разработанных функциональных кормовых добавок в птицеводстве.
  • Разработать нормативную документацию по производству, применению кормовых добавок, и внедрить их в практику промышленного птицеводства.

Научная новизна работы. На основе проведенных исследований и теоретических обобщений сформулированы ключевые положения нового перспективного направления – производство функциональных кормовых добавок. Последние получают биоконверсией растительного сырья микроорганизмами – продуцентами биологически активных веществ. Разработка и внедрение таких добавок позволяет повысить эффективность отрасли птицеводства.

Впервые были изучены особенности химического состава некоторых видов растительного сырья, что позволило дать научное и практическое обоснование его применения в составе функциональных кормовых добавок в птицеводстве.

Установлена взаимосвязь вводимого каротинсодержащего сырья с накоплением каротиноидов и витамина А в организме птицы в зависимости от состава каротиноидов растительного сырья. Показана возможность частичной замены гарантированных доз витамина А премиксов за счет использования соковых коагулятов.

На основе коллекционных штаммов бактерий (симбионтов желудочно-кишечного тракта птицы) сконструирована новая кормовая добавка Бацелл, обладающая пробиотико-ферментативными свойствами.

Теоретически обоснованы и разработаны методы глубинного культивирования этих штаммов бактерий с использованием жидких питательных сред на основе растительного сырья. Разработана оригинальная технология твердофазной ферментации растительного сырья, найдены оптимальные технологические режимы и предложены технические средства получения на этой основе кормовых добавок Бацелл и Рэпвимикс.

Обоснована теоретическая и практическая возможность повышения продуктивности, сохранности и иммунитета у птицы при использовании в составе комбикорма разработанных кормовых добавок Бацелл и Рэпвимикс.

Научная новизна и приоритет конкретных технологических решений подтверждены патентами РФ на изобретения.

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в том, что предлагаемые разработки позволяют эффективно использовать растительное сырье для получения функциональных кормовых добавок, содержащих соевый белок, каротиноиды, пробиотики и биологически активные вещества.

Полученные в результате исследований представления о процессах переработки растительного сырья явились научной и практической основой разработки ресурсосберегающих биотехнологий производства и применения экологически безопасных кормовых добавок для птицеводства.

Разработаны биотехнологические приемы с применением микроорганизмов, позволяющие производить витаминные кормовые добавки из растительного сырья (плоды тыквы и сок люцерны) с высокими качественными показателями при использовании и хранении кормового продукта.

Доказана возможность повышения эффективности выращивания птицы путем использования в составе комбикормов разработанных функциональных кормовых добавок.

Экспериментальные партии кормовых добавок на основе растительного сырья Рэпвимикс прошли успешные широкие производственные испытания в разных регионах страны. Пробиотико-ферментативная кормовая добавка Бацелл выпускается промышленно и используется в составе комбикормов на птицефабриках Краснодарского и Ставропольского краев, Белгородской и Ленинградской областей и в Украине.

Высокий уровень научных разработок, выполненных в ходе выполнения диссертационной работы, подтвержден присуждением кормовым добавкам золотой медали (Международная выставка «IENA-2007», г. Нюрнберг, Германия), бронзовой медали («VII Московский международный салон инноваций и инвестиций, 2007), серебряной медали («Золотая осень-2005»), диплома гран-при (Московский международный форум, 2008).

Результаты научных исследований диссертационной работы используются в учебном процессе в Кубанском государственном аграрном университете.

Апробация результатов исследований работы. Основные положения и результаты диссертации были доложены и обсуждены на Международных конференциях в Москве (1996), Краснодаре (1998), Пущино (2000), Краснодаре (2001), Ростове на Дону (2002), Санкт Петербурге (2002), Твери (2003), Пятигорске (2003), Дубровицах (2003), Краснодаре (2003), Минске (2005), Днепропетровске (2006), Троицке (2006), Боровске (2006), Геленджике (2007), Одессе (2008); всероссийских конференциях в Ставрополе (2001), Сочи (2003), Воронеже (2004); II-м съезде общества биотехнологов России (Москва, 2004); межрегиональных научно-практических конференциях Сочи (1997), Краснодаре (1998, 1999, 2004); региональных научно-практических конференциях в Краснодаре (1998–2007) и Майкопе (2002) и ежегодных конференциях преподавателей и сотрудников КубГАУ в Краснодаре (1998–2008).

Основные положения, выносимые на защиту. В результате проведенных исследований разработаны и выносятся на защиту следующие основные положения.

  • Биотехнологические режимы производства функциональных кормовых добавок (белковых, каротинсодержащих, пробиотических и комплексных) и составляющих их ингредиентов.
  • Результаты токсико-фармакологического действия кормовых добавок на организм животных и птицы.
  • Результаты их влияния на продуктивность, сохранность и качество продукции птицеводства.
  • Результаты хозяйственной и экономической эффективности применения разработанных функциональных кормовых добавок в птицеводстве.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 72 научных работ, в том числе в рекомендуемых Высшей аттестационной комиссией журналах: Ветеринария – 3; Птицеводство – 4; Биотехнология – 1; Хранение и переработка сельхозсырья – 5; Известия Вузов Северо-Кавказский регион. Серия естественные науки – 1; Труды Кубанского государственного аграрного университета – 1; и получено 29 патентов РФ.

Автору принадлежит концепция исследований, определение путей научного поиска, разработка методик, организация опытов, анализ полученных результатов, научное обоснование выводов и предложения производству.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 355 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты и их обсуждения, заключение, выводы, предложения производству, список литературы и приложения. Работа иллюстрирована 73 таблицами, 49 рисунками. Список литературы включает 496 источников, в том числе 155 зарубежных авторов.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена в период с 1996 по 2008 год на кафедре биотехнологии, биохимии и биофизики ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ». Опытно-конструкторские работы и производственные выработки опытных партий кормовых добавок производились в ФГУ «Краснодарский биоцентр», ООО «НПК Нива», СПК ПЗК «Наша Родина», ООО «Биотехагро» и ООО «Биопрод». Научно-хозяйственные опыты на птице проводились в ЗАО птицефабрика «Новомышастовская», ЗАО птицефабрика «Кубань», ЗАО птицефабрика «Тимашевская», ЗАО птицефабрика «Динская» и ГППЗ «Русь».

В проведении отдельных лабораторных исследований и научно-хозяйственных испытаний, с учетом их комплексности принимали участие: В. С. Петибская, Н. А. Ушакова и Г. П. Гудзь.

Тема диссертации соответствует плану госбюджетных работ НИР кафедры биотехнологии, биохимии и биофизики Кубанского государственного аграрного университета на 2001–2005 гг. (№ госрегистрации 01200113457), 2006–2010 гг. (№ госрегистрации 01200606836) и является составной частью НИР КубГАУ в рамках инновационной образовательной программы «Производство, переработка и сертификация растениеводческой продукции» (приказ Министерства образования и науки № 118 от 19.05.2006 г.).

В качестве растительных объектов исследования использовали семена сои, плоды тыквы (сорта Витаминная, Мускатная, Дачная, Лазурная), сок люцерновый, цветки календулы, семена гибридов кукурузы и кукурузный глютен. В работе использовали зрелые плоды тыквы, которые при необходимости разделяли на кожуру, мякоть, плаценту и семена. Для получения тыквенной пасты плоды измельчали, добавляли бактериальные закваски и химические соединений, обеспечивали анаэробные условия процесса и возможность удаления клеточного сока.





В качестве микробиологических объектов исследования в работе по получению кормового пробиотического продукта использовались штаммы из коллекции ФГУ «Краснодарский биоцентр», полученные из Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт Петербург) – 21 штамм, Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (г. Москва) – 11 штаммов и Института проблем эволюции и экологии им. А. Н. Северцова (г. Москва) – 1 штамм. Используемые штаммы относятся к родам Ruminococcus (2 штамма), Lactobacillus (9 штаммов), Lactococcus (3 штамма), Streptococcus (3 штамма), Bacillus (16 штаммов).

В экспериментах по оценки биологической активности функциональных кормовых добавок были использованы белые мыши, куры-несушки и цыплята-бройлеры. Лабораторная, научно-хозяйственная оценка добавок проводилась на курах-несушках и цыплятах-бройлерах.

В образцах растительного сырья, корма и помета определяли: первоначальную и гигроскопическую влагу, азот – по Къельдалю, жир – по Сокслету, золу – сжиганием в муфельной печи, клетчатку – по Геннебергу и Штоману, БЭВ – расчетным путем, сахара по Бертрану, кальций – комплексометрически с метилиндикатором флуоресконом, фосфор – ванадат-молибдатным методом, каротин – по Цирелю. Аминокислотный анализ проводили на аминокислотном анализаторе Миллихром АО2.

В плодах тыквы, календуле и семенах кукурузы проведена количественная и качественная оценка различных фракций каротиноидов. Их экстракцию проводили многостадийно петролейным эфиром (40–700С) с последующим упариванием на роторном испарителе.

Хроматографическое разделение полученного экстракта проводили на силуфоловой пластине (Silufol uv 254) с подвижной фазой: петролейный эфир; бензин А 92; ацетон в соотношении 80:15:5. Визуализацию фракций проводили парами кристаллического йода. Хроматографическое разделение экстракта проводили на стеклянной колонке (диаметр 1 см и высота 18 см), в качестве неподвижной фазы использовали окись алюминия. Элюентом служила смесь растворителей, описанная выше. Объем наносимого экстракта 0,5 мл, скорость протекания подвижной фазы 8 мл/мин.

Фракции после хроматографии вручную собирали в пробирки. Каротиноиды идентифицировали по спектрам их поглощения в области 300–980 нм на спектрофотометрах Спекорд ML 80 и СФ126. Полученные спектры сравнивали с литературными данными [T. W. Goodwin, 1984]. Расчет содержания каротина в полученных экстрактах проводили согласно формуле: X=4EGV/bK,

где 4 – коэффициент, соответствующий величине Е1%1 см = 2500; Е – экспериментально найденная величина экстинкции; V – объем раствора, используемого для спектрофотометрии мл; B – навеска исследуемого образца, г; К – коэффициент возврата, определяется отношением количества каротина, снятого с хроматографической колонки, к количеству, нанесенному для хроматографии.

Для выращивания микроорганизмов применяли питательные среды на основе молока, соевой суспензии, а также MRS, МПА, МПБ, САМ, Имшенецкого, Квасникова, Омелянского, пептонно-дрожжевую среду с глюкозой. Изучали основные культурально-морфологические показатели штаммов (подвижность, окраска по Граму, форма и расположение клеток, наличие и расположение спор, отношение к кислороду и оптимальную температуру роста) по общепринятым методикам (А. И. Нетрусов, 2005). Также изучен рост бактерий на МПА и МПБ (рода Bacillus), характер поверхностного роста и в глубине твердой среды, оптимум рН среды (рода Ruminococcus).

При исследовании биохимических свойств бацилл определяли их способность к утилизации цитрата, пропионата и мочевины, образованию кислоты из глюкозы, арабинозы, ксилозы и манита, росту в присутствии лецитиназы. При исследовании биохимических свойств руминоккоков определяли их способность к расщеплению целлюлозы, целлобиозы и глюкозы, восстановлению нитратов и образованию аммиака из аминокислот. Образование аммиака, гидролиз мочевины, ферментацию глюкозы, арабинозы, ксилозы, утилизацию цитрата, пропионата определяли с помощью бумажных индикаторных систем. Гидролиз казеина изучали на молочной среде по обесцвечиванию зон гидролиза, а крахмала оценивали посевом бактерий на картофельный агар с окраской после инкубирования раствором Люголя.

Антагонистическую активность исследуемых штаммов бактерий определяли на твердых питательных средах методом отсроченного антагонизма по модифицированной методике А. А. Ленцнера. Антибиотикочувствительность бациллярных штаммов кормовой добавки Бацелл определяли методом диффузии в агар с использованием стандартных дисков.

Определение ферментативной активности бактерий-компонентов кормовой добавки Бацелл (целлюлазная, протеолитическая, осахаривающая и пектинэстеразная) проводилось согласно ГОСТам.

Характер взаимоотношений между бактериальными компонентами кормовой добавки Бацелл изучали путем одновременного их высева на твердые и жидкие питательные среды, инкубации и учета числа КОЕ методом предельных разведений.

Микроскопию проводили на люминесцентном микроскопе «Overall view Axio Obsserver. A1» (Carl Zeiss, Германия) с цифровой фотокамерой «ProgRes CFscan». Мазок фиксировали над пламенем спиртовки и окрашивали по Граму. Обработку изображения и морфометрию клеток проводили с использованием пакета программ «Видео Тест-Морфология 5.0» (Санкт Петербург).

Токсикологическая оценка штаммов Lactobacillus acidophilus B-4625, Bacillus subtilis B-8130, Ruminococcus albus KR и кормовой добавки Бацелл проводилась на лабораторных белых мышах и цыплятах-бройлерах путем определения острой и хронической токсичности, согласно общепринятым методическим рекомендациям (Воронеж, 1987).

Эффективность кормовых добавок в птицеводстве проверяли в опытах на курах-несушках и цыплятах-бройлерах. Рецепты комбикормов оптимизировали с помощью компьютерной программы «Корм Оптима» по основным питательным и биологически активным веществам, кроме показателей, оговоренных в схемах опытов. Для проведения научно-хозяйственных опытов готовили премиксы (ЗАО «Премикс»), комбикорма (кормоцех птицефабрики), растительные кормовые добавки (ООО «НПК Нива», ООО «Иван и Ко», ООО «Биопрод», СПК ПЗК «Наша Родина»), бактериальную кормовую добавку Бацелл (ФГУ «Краснодарский биоцентр», ООО «Биотехагро») и комплексную добавку (ООО «Биопрод»).

Активность ферментов (ЩФ, -амилаза, ЛДГ, АСТ, АЛТ), содержание общего белка, мочевины, глюкоза, триглицеридов, холестерина и кальция, фосфора, магния и железа в сыворотке крови опытных животных и птицы проводили на анализаторе «Стат Факс 1904+». Концентрацию витамина А и каротиноидов в тканях птиц определяли на спектрофотометре СФ-46 по Бессею.

При микробиологическом анализе химуса цыплят-бройлеров подсчитывали количество молочнокислых, целлюлозолитических бактерий и гетеротрофов с использованием твердых питательных сред САМ, с целлюлозой и МПА, соответственно, методом серийных разведений Коха.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.