Корекція параметрів біотехнології вермикультивування та регламентація використання біомаси черв’яків і сапоніту у виробництві м’яса курчат-бройлерів

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Корекція параметрів біотехнології вермикультивування та регламентація використання біомаси черв'яків і сапоніту у виробництві м'яса курчат-бройлерів

1.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

біотехнологія курчата сапоніт

Актуальність теми. Питання використання нових альтернативних біотехнологій з метою одержання конкурентоспроможної продукції, а також захисту довкілля від забруднення відходами внаслідок антропогенної діяльності є актуальними у глобальному масштабі (Карім Ф., 1991).

Біотехнологія вермикультивування є однією з ланок функціонування біоконверсійного комплексу безвідходного виробництва в аграрному секторі економіки, яка дозволяє зменшити напругу забезпечення птахівництва кормами тваринного походження (Дубінська А.П. та ін., 1994).

Вермикультивування передбачає вирощування гібрида червоних каліфорнійських черв'яків на відходах сільськогосподарського виробництва і переробної промисловості та використання черв'ячної біомаси в годівлі сільськогосподарських тварин і птиці. Крім того, продукт життєдіяльності олігохет - біогумус - є високоефективним біологічно активним добривом, яке доцільно використовувати для підвищення родючості грунтів (Городній М.М. та ін., 1990; Мельник І.А., 1997).

Білки черв'ячної біомаси належать до повноцінних. До їхнього складу входять всі незамінні амінокислоти, що є передумовою використання черв'ячної біомаси для оптимізації раціонів за показниками протеїнового живлення (Холодова Ю.Д., 1991).

Біотехнологія вермикультивування залежить від багатьох факторів, у тому числі від якості субстрату, на якому будуть вирощуватись олігохети. Як відомо, від наявності та співвідношення мікроелементів у живильному середовищі залежить ступінь трансформації органічних відходів у біогумус (Городній М.М. та ін., 1990). На сьогодні відсутні відомості щодо оптимізації мінерального складу живильного середовища, що є однією з перешкод у вирішенні питання максимального прояву генетичного потенціалу каліфорнійських черв'яків щодо збільшення їхньої продуктивності. Широкого розповсюдження набуває використання як мінеральної добавки в годівлі сільськогосподарських тварин і птиці вітчизняний мінерал сапоніт Ташківського родовища (Кулик М.Ф. та ін., 1995; Карунський О.Й. та ін., 2001), даних про використання якого у вермикультивуванні у вітчизняних та зарубіжних джерелах, а також у мережі Інтернет нами не було знайдено.

Враховуючи те, що сапоніт, як мінеральна добавка до субстрату каліфорнійських черв'яків, містить, крім металів-біотиків (заліза, міді, цинку, марганцю, кобальту тощо), також метали-токсиканти (кадмій і свинець) (Засуха Т.В., 1997), виникає необхідність наукового обгрунтування можливості використання черв'ячної біомаси, одержаної на живильному середовищі з умістом цього мінералу, як домішки до раціонів курчат-бройлерів.

Отже, з огляду на вищезазначене перспективним напрямом досліджень є, з одного боку, вивчення фізико-хімічних властивостей сапоніту та його застосування з метою вдосконалення технології вермикультивування шляхом оптимізації мінерального складу живильного середовища і впливу модифікованого субстрату на продуктивність та якість продукції каліфорнійських черв'яків, а з іншого - проведення глибоких досліджень щодо можливості використання олігохет у годівлі птиці.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконана робота є фрагментом теми “Фізико-хімічні, фізіолого-біохімічні і біотехноло-
гічні підходи щодо використання сапонітів і цеолітів вітчизняних родовищ для вирощування біомаси гібрида червоного каліфорнійського черв'яка та її застосування в годівлі курчат-бройлерів і курей-несучок” (№ держреєстрації 0102U005276), що виконувалась у НДІ екології і біотехнології у тваринництві Білоцерківського державного аграрного університету.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є вивчення адсорбційних, іонообмінних властивостей сапоніту та біодоступності металів, що входять до його складу, а також дослідження можливості використання цього мінералу як джерела біометалів для удосконалення біотехнології вермикультивування, виявлення впливу черв'ячної біомаси, вирощеної на живильному середовищі із сапонітом, і самого сапоніту на продуктивність, якість продукції та метаболічні процеси в організмі курчат-бройлерів.

Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити наступні завдання: визначити вміст рухомих і малорухомих форм металів-біотиків та металів-токсикантів у сапоніті; дослідити процес вилучення металів (заліза, марганцю, міді, цинку і магнію) із мінералу в середовищах із різним значенням рН; вивчити здатність адсорбції металів сапонітом із розчинів з різними значеннями реакції середовища, визначити можливість вилучених із мінералу металів у буферному розчині із значенням рН, яке адекватне реакції середовища шлунка, вступати у взаємодію з біолігандами при зміні рН; вивчити вплив добавок сапоніту до живильного середовища на метаболічні процеси в організмі каліфорнійських черв'яків; визначити оптимальну концентрацію природного мінералу в субстраті, яка сприяє реалізації цією популяцією свого генетичного потенціалу щодо продуктивності; дослідити вплив добавок сапоніту на вміст важких металів у черв'ячній біомасі; вивчити здатність добавок природного мінералу впливати на хімічний склад біогумусу та його якість; дослідити інтенсивність і спрямованість біосинтетичних процесів в організмі курчат-бройлерів при використанні добавок черв'ячної біомаси та сапоніту; вивчити вплив додавання черв'ячної біомаси до раціонів на продуктивність птиці; на основі результатів досліджень науково обгрунтувати доцільність використання сапоніту в одній із ланок біоконверсійного комплексу безвідходного виробництва; зробити висновки і дати пропозиції виробництву щодо впровадження вдосконаленої біотехнології для вирішення питань утилізації сільськогосподарських відходів, одержання високоцінної білкової добавки та застосування нових підходів до підвищення продуктивності курчат-бройлерів.

Об'єкт дослідження - можливість застосування природного мінералу сапоніту як чинника реалізації генетичного потенціалу вермикультури в одній із ланок біоконверсійного комплексу та доцільність використання каліфорнійських черв'яків, як білкової добавки, при вирощуванні курчат-бройлерів.

Предмет дослідження - сапоніт, гібрид червоних каліфорнійських черв'я-ків, живильне середовище для олігохет, біогумус, курчата-бройлери, органи і тканини курчат-бройлерів.

Методи дослідження - хімічні, біотехнологічні, фізіолого-біохімічні, зоотехнічні, математично-статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше визначено вміст рухомих і малорухомих форм важких металів та магнію в сапоніті Ташківського родовища, для чого було проведено модельні досліди, за результатами яких виявлено здатність металів вилучатись із мінералу в умовах шлунково-кишкового каналу. Вивчено властивості сапоніту щодо адсорбції токсичних важких металів із розчинів з різним значенням реакції середовища, а також здатність елімінованих із мінералу металів вступати в хелатні сполуки з олігопептидами. Вперше проведено дослідження з використання сапоніту як мінеральної добавки до живильного середовища для каліфорнійських черв'яків. Вивчено можливість використання біомаси черв'яків, вирощених на субстраті з умістом сапоніту, в годівлі курчат-бройлерів, а також їхній вплив на метаболічні процеси в організмі птиці та її продуктивність.

Виявлено, що додавання до живильного середовища оптимальної кількості мінералу сприяє інтенсифікації обмінних процесів в організмі олігохет, підвищує їхню продуктивність, а також впливає на вміст важких металів як у тілі черв'яків, так і в біогумусі.

Доведено, що включення черв'ячної біомаси до комбікорму курчат-бройлерів позитивно впливає на метаболічні процеси в організмі, а також на продуктивність птиці та якість одержаної продукції.

Практичне значення результатів досліджень. Доведено можливість і доцільність використання біотехнології вермикультивування для вирішення практичних завдань тваринництва та захисту навколишнього середовища від забруднення.

Результати вивчення вмісту рухомих і малорухомих форм макро- і мікроелементів, іонообмінних і адсорбційних властивостей сапоніту щодо важких металів-біотиків та металів-токсикантів дають підстави стверджувати, що використання вітчизняного мінералу є доцільним у біоконверсійних комплексах безвідходного виробництва.

Визначено оптимальну дозу добавки сапоніту Ташківського родовища до живильного середовища для червоних каліфорнійських черв'яків, яка сприяє кращому проявленню генетичного потенціалу олігохет щодо підвищення їхньої продуктивності.

Оцінка продуктивної та токсичної дії добавок черв'ячної біомаси і сапоніту до раціонів курчат-бройлерів дозволяє рекомендувати використання черв'яків, вирощених на субстраті з добавками сапоніту, як домішки до раціонів птиці з метою підвищення її продуктивності.

На основі одержаних результатів розроблено рекомендації щодо дослідження властивостей сапоніту та його використання в біотехнології вермикультивування і застосування біомаси олігохет як добавки в годівлі сільськогосподарської птиці.

Особистий внесок дисертанта. Автором особисто проведено підбір методів і методик досліджень, аналіз літературних джерел, експериментальні дослідження, статистичну обробку та аналіз одержаних результатів, їх обгрунтування та висновки. Розробка програми наукових досліджень та обговорення отриманих даних проводилися спільно з науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на засіданні вченої ради зооінженерного факультету Білоцерківського державного аграрного університету (2001-2003), науковій конференції аспірантів “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” (м. Вінниця, 2001), науковій конференції молодих учених зооінженерного факультету БДАУ (м. Біла Церква, 2001), наукових конференціях докторантів і аспірантів БДАУ (2002 і 2003 рр.), Всеукраїнській конференції молодих учених і спеціалістів “Досягнення і перспективи розвитку агробіотехнології в Україні” (м. Київ, 2002), 1-й Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих учених НТУУ “Київський політехнічний інститут” (м. Київ, 2003), науково-практичній конференції “Нові технології заготівлі кормів і біологічні аспекти використання вулканічних туфів у кормовиробництві та тваринництві” (м. Вінниця, 2003), ІІІ-й Міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів ВДАУ “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” (м. Вінниця, 2003).

Публікації. Основні положення і результати досліджень опубліковані в 11 наукових працях, у тому числі: 7 статей - у фахових виданнях, 2 - у тезах доповідей конференцій та одній методичній рекомендації; одержано один деклараційний патент на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, загальної методики та основних методів досліджень, результатів досліджень, узагальнення результатів дослідження, висновків та пропозицій виробництву, списку використаної літератури, додатків. Робота викладена на 176 сторінках комп'ютерного тексту, містить 10 рисунків і 40 таблиць. Список літератури включає 308 джерел, у тому числі 48 - іноземних авторів.

2.ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ТА ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Лабораторна частина роботи виконувалася в НДІ екології і біотехнології у тваринництві БДАУ. Науково-господарські досліди та виробничі випробування були проведені у віварії БДАУ та в ЗАТ “Білоцерківське птахопідприємство” Білоцерківського району Київської області.

Для визначення вмісту рухомих і малорозчинних форм металів у сапоніті, здатності макро- і мікроелементів елімінуватись із сапоніту в буферних розчинах й утворювати хелатні комплекси з органічними лігандами, дослідження адсорбційних та іонообмінних властивостей мінералу в розчинах із різним значенням рН середовища використовували різні схеми.

Для вивчення процесу вилучення із сапоніту рухомих і малорозчинних форм магнію, заліза, марганцю, міді, цинку, свинцю і кадмію використовували 1 і 6 н розчини гідрохлориду - за схемою О.І. Розпутнього (2000).

У модельних дослідах для визначення кількісних показників екстракції металів із сапоніту готували шкалу ацетатного, фосфатного і гліцинового буферних розчинів із значенням рН середовища від 1,0 до 8,0 (Виноградова В.П., 1986). До буферних розчинів додавали 2% сапоніту (за масою). Суспензії культивували протягом різних проміжків часу при температурі тіла птиці, потім їх фільтрували і у фільтраті визначали вміст макро- і мікроелементів. Іонообмін важких металів (заліза, марганцю, кадмію і свинцю) вивчали за вищезгаданою схемою в буферних розчинах із відомим умістом елементів до внесення сапоніту. Для визначення здатності металів елімінуватись із сапоніту в буферний розчин з умістом олігопептидів та можливості їх утворювати органо-мінеральні сполуки з металами нами на основі гідролізину, який містить близько 1% білкового азоту (Мозгов И.Е., 1985), було виготовлено шкалу розчинів із значеннями рН, які відповідають реакції середовища травного каналу. Концентрація сапоніту й умови культивування були такими ж, як і в попередніх дослідах. Для розділення іонної форми металів від металоорганічних сполук використовували катіонітові смоли (Цитович И.К., 1977). Науково-господарські досліди з вивчення впливу добавок сапоніту на ріст і розвиток черв'ячної біомаси та метаболічні процеси в організмі олігохет і якість біогумусу проводили методом створення дослідних груп-аналогів згідно із схемою, поданою в табл. 1.

Таблиця 1 Схема досліду вермикультивування

Ложа формували за однаковою площею і масою субстрату, кількістю черв'яків та їхньою масою. Дослідному періоду передував підготовчий, упродовж якого ложа вирівнювали за масою і кількістю черв'яків.

З метою визначення характеру метаболічних процесів в організмі черв'яків при дії добавок сапоніту та їхньої ефективності проводили відбір середніх проб вермикультури і біогумусу (Городній М.М. та ін., 1990), досліджували біохімічні показники та визначали вміст макро- і мікроелементів у біомасі олігохет і біогумусі - методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії (Хавезов И., 1983).

Крім того, з отриманих черв'яків із дослідних і контрольних лож виготовляли гомогенат, у якому визначали вміст білка за O. Лоурі (1951), ферментативну активність аспартат- і аланінамінотрансферази - за С. Райтманом і С. Френкелем (1957), лужної фосфатази - за C. Кінгом (1954). У черв'ячній біомасі визначали концентрацію нуклеїнових кислот (ДНК і РНК) - за Р.Г. Цанєвим і Г.Г. Марковим у модифікації Н.М. Климова та Г.Ф. Коромислова (1970). Проводили також досліди з вивчення впливу черв'ячної біомаси, одержаної на живильному середовищі із сапонітом, і самого сапоніту як добавок до раціону курчат-бройлерів з метою підвищення їхньої продуктивності, а також перевіряли вплив домішок на деякі біохімічні процеси та якість одержаної продукції (табл. 2).

Таблиця 2 Схема досліду

Дослідження проводили методом збалансованих груп-аналогів з додержанням усіх вимог постановки зоотехнічних експериментів (Кононенко В.К., Ібатуллін І.І. та ін., 2000 ).

Для проведення науково-господарського досліду за принципом зоотехнічних аналогів були дібрані однодобові курчата-бройлери кросу “Кобб-500”. Тривалість досліду становила 42 доби.

Годівля птиці здійснювалася повнораціонним комбікормом. Біомасу черв'яків до комбікорму включали перед його згодовуванням. Сапоніт у натуральному вигляді змішували з комбікормом.

У досліді визначали продуктивність курчат-бройлерів у 42-денному віці, а також затрати корму на одиницю продукції. Метаболічні процеси в організмі курчат досліджували за результатами аналізу крові, печінки, м'язових і кісткових тканин.

Сироватку крові одержували цетрифугуванням при 1500 об/хв, кров стабілізували гепарином (Смиянов Ю.П., 1982).

У крові визначали вміст еритроцитів, кількість гемоглобіну, вміст гемоглобіну в одному еритроциті та колірний показник (Маханько А.В., Герасименко В.Г., 1974).

Активність аспартатамінотрансферази, аланінамінотрансферази, лужної фос-фатази, концентрацію нуклеїнових кислот у крові та печінці, а також уміст макро- і мікроелементів у грудних і стегнових м'язах, печінці та стегнових кістках визначали за вищенаведеними методиками. Крім того, у печінці птиці визначали вміст загальних і білкових сульфогідрильних груп та HS-груп низькомолекулярних сполук - за Елманом (1959).

Вивчали також масу потрошених тушок, вихід їстівних і неїстівних частин та уміст води і золи в м'язовій тканині (Поліванова Т.М., 1967). Токсикобіологічну оцінку м'яса курчат-бройлерів проводили за методикою П.В. Микитюка (1987).

Одержаний цифровий матеріал піддавали біометричній обробці за Монцевічюте-Ерингене (1970).

2.РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Вивчення фізико-хімічних властивостей сапоніту

Сапоніт володіє адсорбційними та іонообмінними властивостями (Кулик М., 1995). Проте в літературі відсутні дані про поведінку металів, які містяться в цьому мінералі, а також про його адсорбційні та іонообмінні властивості при потраплянні в шлунково-кишковий канал різних живих організмів, що перешкоджає широкому застосуванню сапоніту в різних ланках біоконверсійного комплексу. Нами було проведено ряд дослідів, які дозволили одержати відповідь на ці питання.

Встановлено (табл. 3), що в сапоніті в рухомій формі перебуває відповідно 28,1; 61,7; 56,0 і 44,8% заліза, міді, цинку і марганцю. Найбільше з мінералу було еліміновано магнію, який належить до макроелементів (37,4% його знаходиться в легкорозчинній формі). Виявлено незначний вміст таких металів-токсикантів, як кадмій і свинець - відповідно 1,56 і 0,14 мг/кг. Причому, лише 24% кадмію та 42,5% свинцю перебувають у сапоніті в рухомій формі.

Таблиця 3. Вміст металів-біотиків і металів-токсикантів, які вилучаються розчинами гідрохлориду із сапоніту, мг/кг (M±m, n=6)

У подальших дослідах вивчали вплив реакції середовища та експозиції на екстракцію металів із сапоніту в буферні розчини. Встановлено, що значення рН середовища і час перебування сапоніту в розчинах впливають на концентрацію вилучених із мінералу металів. Залізо, марганець і цинк вилучаються із сапоніту при значеннях рН від 1,0 до 4,2 у концентраціях відповідно 2,7±0,30-2600,0±106,30; 9,5±0,97-287,1±11,90 і 1,2±0,16-20,7±0,72 мкг/г сапоніту, що відповідає реакції середовища шлунка сільськогосподарських тварин і дозволяє вирахувати кількість металів, які можуть бути еліміновані з мінералу в умовах травного каналу. Елімінація міді відбувається як у сильнокислому, так і в слабокислому середовищі із рН 4,2-6,0 кількість вилученого металу становить 1,2±0,22-28,8±2,45 мкг/г. При наближенні рН буферних розчинів до нейтральної реакції екстракція металів знижується, і, навпаки, із збільшенням часу культивування сапоніту вилучення металів із сапоніту зростає.

Дослідження іонообмінних і адсорбційних властивостей сапоніту показало, що у розчинах із рН 1,0-3,6 відбувається вилучення макро- і мікроелементів, але при доведенні реакції середовища до рН 4,2-8,0 екстраговані метали починають адсорбуватись мінералом. Експериментами доведено, що внесення сапоніту у розчини із умістом металів-токсикантів (кадмій і свинець) призводить до зменшення концентрації останніх відповідно на 17,6-45,5 і 31,4-67,9%.

Крім того, дослідами встановлено, що вилучені із сапоніту залізо, марганець і мідь у буферних розчинах з умістом олігопептидів, здатні вступати в реакцію із лігандами (табл. 4). Причому, утворення комплексних хелатних сполук макро- і мікроелементів з органічними речовинами залежить від рН середовища, концентрації металів у розчинах та часу контакту між металом і олігопептидами. При подальшому вивченні властивостей сапоніту в середовищах з органо-мінеральними сполуками і значенням рН, яке відповідає реакції середовища кишечнику, було виявлено, що мінерал адсорбує метали, які перебувають у взаємодії з олігопептидами.

Таблиця 4. Вміст металів, вилучених із сапоніту, у буферних розчинах з умістом гідролізину до і після пропускання через іонообмінні колонки

Таким чином, за результатами наших досліджень визначено концентрацію металів, які здатні вилучатись із сапоніту при потраплянні його в шлунково-кишковий канал біооб'єктів, іонообмінні та адсорбційні властивості мінералу, а також здатність вилучених металів вступати у сполуки з олігопептидами, що підтверджує їхню високу біодоступність (Кузнецов С.Г., 1992).

Ефективність оптимізації живильного середовища для біотехнології вермикультивування за участю сапоніту

З метою вдосконалення біотехнології вермикультивування шляхом оптимізації мінерального складу живильного середовища для каліфорнійських черв'яків було проведено дослідження за схемою, наведеною в табл. 2. Результати контролю росту і розвитку черв'ячної біомаси показали, що максимальна густота заселення живильного середовища олігохетами і маса їх у ІІ дослідній групі були відповідно на 7,4% (р<0,05) і 7,9% вищими, порівняно з контролем (табл. 5).

Таблиця 5. Продуктивність вермикультури при додаванні до субстрату сапоніту (M±m, n=6)

Примітка:* - р<0,05

Результати біохімічних досліджень черв'ячної біомаси показали, що концентрація білка та ДНК і РНК в дослідних групах-ложах становила відповідно 811,1±85,39-866,7±33,80 г/кг сухої речовини та 1,32±0,09-1,77±0,190 і 2,8±0,17-3,2±0,28 мкмоль Р/г білка. Вірогідного відхилення концентрації вищезгаданих показників від контролю не спостерігалось.

Аналіз активності ферментів (табл. 6) в організмі олігохет свідчить про те, що в групі, де продуктивність черв'яків була найвищою, активність аспартатамінотрансферази, порівняно з контролем, зросла на 11,7% (р<0,05). При внесенні високих концентрацій сапоніту до субстрату активність аланінамінотрансферази в IV, V і VI дослідних ложах була нижчою на 16,3; 19,3 і 11,5% (р<0,05).

Таблиця 6. Активність ферментів в організмі черв'яків (M±m, n=4-5)

Примітка:* - р<0,05

При дослідженні мінерального складу черв'ячної біомаси було виявлено, що на вміст макро- і мікроелементів впливає концентрація сапоніту в живильному середовищі. У біомасі олігохет із ІІ дослідної групи вміст заліза, магнію, міді і цинку становив відповідно 913,2±9,80 (р<0,001), 838,5±27,70 (р<0,05), 11,3±0,11(р<0,01) і 89,2±2,50 мг/кг (р<0,05), що на 32,8; 25,9; 34,4 та 23,5% більше, порівняно з контролем.

Як видно з рис. 1, із збільшенням концентрації мінералу в живильному середовищі концентрація кадмію і свинцю в черв'ячній біомасі зменшується. Так, у ІІ дослідній групі вміст цих металів був менший відповідно на 25,5 і 41,1%, порівняно з контролем.

Дослідження вмісту макро- і мікроелементів у біогумусі показало, що із збільшенням концентрації сапоніту в субстраті кількість заліза, магнію і марганцю також збільшується, у той час як вміст кадмію і свинцю зменшується. Вміст металів-біотиків (залізо, магній і марганець) у біогумусі становив відповідно 14032,7±1280,0; 14003,8±1936,01 і 582,7±16,50 мг/кг, що на 78,1 (р<0,05), 99,5 і 34,7% більше, ніж у контролі, а металів-токсикантів (кадмію і свинцю) - 0,36±0,008 і 7,38±0,540 мг/кг, що на 10,2 і 19,3% менше, порівняно з контролем.

Вплив добавок сапоніту та черв'ячної біомаси на продуктивність птиці, якість продукції та метаболічні процеси в організмі курчат-бройлерів

Враховуючи генетичний потенціал м'ясних курей, яких розводять на Україні, підвищення продуктивності і зниження тривалості їх вирощування (Сахацький М.І., 2000; Коваленко В.П., 2001) та гострий дефіцит традиційних кормів тваринного походження (Егоров І., 1993) для одержання конкурентоспроможної продукції виникла потреба вивчення біологічної дії черв'ячної біомаси, одержаної на субстраті з добавками сапоніту, та ефективності її застосування, а також самого сапоніту, як кормових добавок. Науково-господарські досліди було проведено на курчатах-бройлерах (табл. 2). У кінці досліду найбільшу живу масу мали курчата ІІ дослідної групи (табл. 7), до раціону яких додавали 4% біомаси черв'яків, що на 7,2% більше, ніж у контролі (р<0,001). Збереженість поголів'я в дослідних групах була такою ж, як і в контрольній.

Результати біохімічних досліджень органів і тканин курчат (табл. 7) свідчать про вплив черв'ячної біомаси на показники, які характеризують стан метаболічних процесів. Так, уміст загального білка в сироватці крові і печінці бройлерів ІІ дослідної групи був вищим відповідно на 41,6 і 57,2% (р<0,05). Концентрація ДНК і РНК у печінці курчат також була вищою - відповідно на 47,5 і 27,3% (р<0,001 і р<0,05).

Таблиця 7. Продуктивність та біохімічні показники курчат-бройлерів при додаванні до їхніх раціонів черв'ячної біомаси та сапоніту (М±m, n=100-6)

Примітка: * - р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001

У сироватці крові та печінці курчат-бройлерів, до раціону яких додавали 4% біомаси черв'яків, підвищилась активність аспартатамінотрансферази та лужної фосфатази (р<0,05) .

При вивченні вмісту сульфогідрильних груп у печінці бройлерів було виявлено, що досліджувані домішки не знижують концентрації HS-груп, що підтверджує відсутність у перевірюваних добавках речовин, які блокують тіолові групи і можуть негативно впливати на метаболічні процеси в організмі птиці (Герасименко В.Г., 1982).

Дослідження впливу черв'ячної біомаси і сапоніту на макро- і мікромінеральний склад показало, що вміст міді і марганцю не перевищував концентрації цих металів у тканинах і органах курчат, порівняно з контролем. Зростання вмісту заліза спостерігалось у печінці та грудних м'язах (р<0,05), а магнію - лише в печінці (р<0,05) курчат ІІІ дослідної групи, до раціону якої додавали 2% сапоніту. Підвищення вмісту таких металів-токсикантів, як кадмій та свинець у матеріалі, одержаному від бройлерів дослідних груп, не було виявлено. Навпаки, уміст свинцю в грудних м'язах І та у стегнових кістках ІІ і ІІІ дослідних груп був нижчим відповідно на 20,0 та 27,2 і 18,1% (р<0,05).

Визначення біологічної цінності продукції курчат-бройлерів показало, що живильне середовище з додаванням м'язової тканини дослідної птиці не спричиняло негативного впливу на тест-організм Tetraсhimena piriformis. Крім того, виявлено, що біологічна цінність м'яса курчат ІІ дослідної групи була вищою, порівняно з контролем, на 6,3 і 8,7%.

Економічна ефективність удосконалення біотехнології вермикультивування та використання вермикультури в годівлі курчат-бройлерів

Важливим показником економічної ефективності використання сапоніту при вермикультивуванні є збільшення кількості та маси олігохет. Дані табл. 8 свідчать про те, що застосування природного мінералу призводить до зростання чисельності і маси популяції каліфорнійських черв'яків. Це дозволило одержати додаткової продукції в розрахунку на одне ложе на суму 158 грн.

Економічний ефект від згодовування курчатам-бройлерам черв'ячної біомаси, вирощеної на субстраті з додаванням сапоніту, з урахуванням вартості додаткової продукції і витрат, пов'язаних з одержанням, підготовкою і внесенням у корм черв'ячної біомаси, становив 0,76 грн на 1 гол, що підтверджує ефективність і доцільність впровадження вермикультивування у птахівництво.

Таблиця 8. Економічні показники вирощування вермикультури

3.УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ

Розроблено і використано нові підходи до дослідження природних мінералів, зокрема сапоніту, його іонообмінних і адсорбційних властивостей залежно від рН середовища, а також здатність вилучених із мінералу металів-біотиків вступати в реакцію з олігопептидами. Експериментально доведено ефективність оптимізації мінерального складу живильного середовища для гібрида червоних каліфорнійських черв'яків з використанням сапоніту і позитивний вплив його на підвищення продуктивності та якість продукції вермикультивування. Проведені дослідження підтверджують доцільність використання черв'ячної біомаси, одержаної на субстраті з добавками сапоніту, в годівлі курчат-бройлерів. Додавання вермикультури до раціонів птиці сприяє підвищенню її продуктивності, а також покращує якість одержаної продукції. На основі експериментальних досліджень, науково-господарських дослідів та виробничих випробувань розроблено і затверджено патент на винахід та рекомендації щодо застосування сапоніту Ташківського родовища для корекції біотехнології вермикультивування.

ВИСНОВКИ

1. Виконано комплекс науково-практичних робіт з вивчення фізико-хімічних властивостей вітчизняного мінералу сапоніту та використання його для вдосконалення біотехнології вермикультивування шляхом оптимізації мінерального складу і сорбційних властивостей живильного середовища для гібрида червоних каліфорнійських черв'яків, а також проведено перевірку впливу використання черв'ячної біомаси, одержаної на субстраті з добавками сапоніту, і самого сапоніту в годівлі курчат-бройлерів на продуктивність та якість одержаної продукції.

2. Встановлено, що сапоніт містить у рухомій формі 4318,1±45,80 мг/кг магнію, 2416,3±15,76 мг/кг заліза; 168,7±2,26 мг/кг марганцю; 6,7±0,27 мг/кг цинку; 9,7±0,17 мг/кг міді; 0,14±0,03 мг/кг кадмію та 1,56±0,079 мг/кг свинцю, що становить 37,7; 28,1; 44,8; 56,1; 61,7, 24,5 і 42,5% від важкорозчинної форми цих елементів.

3. Доведено, що при підвищенні рН середовища з 1,0 до 8,0 та часу експозиції із 40 до 180 хв кількість вилученого магнію, заліза, марганцю, міді і цинку змінюється. Концентрація вилучених металів коливається відповідно в межах 1019,2±35,20-3913,3±56,41; 2,7±0,33-2600,4±106,30; 9,5±0,97-287,1±11,90; 1,2±0,22-28,8±2,45 і 1,2±0,16-20,7±0,72 мкг/г сапоніту. При підвищенні рН середовища до 7,0 концентрація елімінованих елементів зменшується, і, навпаки, із збільшенням часу перебування сапоніту в буферному розчині кількість вилучених металів зростає.

4. У модельних дослідах in vitro в умовах, які за реакцією середовища відповідають рН шлунково-кишкового каналу, встановлено, що при рН 4,6-8,0 сапоніт здатний адсорбувати такі метали-токсиканти, як кадмій і свинець - у кількості 17,6-49,7 і 31,4-67,5% відповідно від їхньої початкової концентрації в буферних розчинах. Доведено також, що вилучені з мінералу залізо, марганець і мідь у середовищі з наявністю олігопептидів вступають з ними в реакцію й утворюють хелатні сполуки. Причому, адсорбція металів і взаємодія їх з лігандами залежать від рН середовища і часу експозиції.

5. Результати модельних досліджень підтвердили можливість використання сапоніту для балансування раціонів за мікромінеральними факторами живлення. Так, включення 2-4% сапоніту до раціону курчат-бройлерів дозволяє забезпечити потребу їх (гарантована добавка) у залізі, міді, цинку і марганці відповідно на 96,0-192,0, 18,9-37,8, 3,4-6,9 і 26,1-52,3%.

6. Додавання сапоніту до живильного середовища для гібрида червоних каліфорнійських черв'яків у кількості 2; 4; 6; 8; 10 і 12% від його маси сприяє підвищенню в біомасі черв'яків вмісту заліза, магнію і цинку - відповідно на 2,4-75,7; 0,7-38,1 і 1,5-23,6%. Підвищення концентрації міді у вермикультурі спостерігалось у всіх дослідних групах, крім VI, і становило 2,9-34,3%. Крім того, у дослідних групах-ложах наявність сапоніту в субстраті викликає зниження в організмі олігохет таких металів-токсикантів, як кадмій і свинець - відповідно на 1,02-59,5 і 4,5-60,0%.

7. Доведено, що додавання сапоніту до живильного середовища черв'яків у концентрації 4% від маси субстрату забезпечує зростання біомаси і чисельності олігохет - відповідно на 7,9 і 8,3% (р<0,05), сприяє підвищенню активності аспарагінової амінотрансферази в організмі олігохет - на 11,8-36,9% (р<0,05).

8. Додавання 4% сапоніту до субстрату сприяє підвищенню вмісту заліза, магнію і марганцю в біогумусі, одержаному з ІІ дослідної групи-ложа - відповідно на 52,1-78,1, 23,5-18,3 і 98,8-99,6% (р<0,05). Крім того, у ньому спостерігалось зниження вмісту кадмію і свинцю - на 7,09-9,07 і 8,2-19,2%.

9. Добавка 4% черв'ячної біомаси до повнораціонного комбікорму сприяє збільшенню концентрації еритроцитів (р<0,05), підвищенню вмісту білка в сироватці крові та печінці (відповідно на 41,4 і 57,2%; р<0,05), ДНК і РНК у печінці (на 47,7 і 27,3%; р<0,001 і р<0,05), зростанню активності аспартатаміно-трансферази: у сироватці крові - на 17,8 (р<0,05), у печінці - на 76,7% (р<0,05).

10. Включення в раціони курчат-бройлерів 4% біомаси черв'яків забезпечує підвищення продуктивності птиці на 7,2% (р<0,05).

11. Визначення біологічної цінності м'яса курчат-бройлерів показало, що живильне середовище з додаванням м'язової тканини дослідної птиці не спричинило негативного впливу на тест-організм Tetraсhimena piriformis. Біологічна цінність м'яса курчат ІІ дослідної групи була вища, порівняно з контролем, на 6,3-8,7%.

12. Додатковий прибуток від оптимізації мінерально-сорбційного складу живильного середовища в біотехнології вермикультивування внесенням 4% сапоніту до живильного середовища становить 158,0 грн на одне ложе. Прибуток від згодовування комбікорму курчатам-бройлерам із вмістом у ньому 4% черв'ячної біомаси складає 0,76 грн на голову.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. При використанні сапоніту як мінеральної добавки до раціонів сільськогосподарських тварин та птиці, а також для балансування живильного середовища при вермикультивуванні за макро- та мікроелементним складом необхідно враховувати вміст рухомих форм металів, а не їх загальну концентрацію, що дозволить оптимізувати використання мінералу.

2. З метою вдосконалення технології вермикультивування, підвищення інтенсивності росту і розвитку гібрида червоних каліфорнійських черв'яків, ефективності функціонування біоконверсійних комплексів, а також при впровадженні біотехнології вермикультивування у присадибних господарствах, до живильного середовища для олігохет доцільно додавати природний мінерал сапоніт Ташківського родовища - у дозі 4% від маси субстрату при його вологості 72%.

3. Черв'ячну біомасу, одержану на субстраті з додаванням сапоніту, рекомендується використовувати в годівлі курчат-бройлерів, включаючи її до повноцінного комбікорму в кількості 4% від маси останнього.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Герасименко В.Г., Герасименко М.О., Мерзлов С.В. Визначення та аналіз вмісту кислоторозчинних форм важких металів і магнію у сапоніті // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту: Зб. наук. праць. Вип. 17. - Біла Церква, 2001. -С. 143-147. (Участь в експериментальних дослідженнях, аналіз одержаних результатів, підготовка матеріалів до публікації).

2. Герасименко В.Г., Мерзлов С.В. Кількісні показники елімінації заліза із сапоніту при різних значеннях реакції середовища // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту: Зб. наук. праць. Вип. 19. - Біла Церква, 2001. - С. 144-148. (Участь в експериментальних дослідженнях, аналіз одержаних результатів, підготовка матеріалів до публікації).

3. Мерзлов С.В. Підвищення продуктивності вермикультури шляхом введення у субстрат сапоніту // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту: Зб. наук. праць. Вип. 22. - Біла Церква, 2002. - С. 110-115.

4. Мерзлов С.В., Герасименко В.Г. Кількісні показники вилучення марганцю і магнію із сапоніту при різних значеннях реакції середовища // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту: Зб. наук. праць. Вип. 24. - Біла Церква, 2002. - С. 30-35. (Участь в експериментальних дослідженнях, аналіз одержаних результатів, підготовка матеріалів до публікації).

5. Герасименко В.Г., Мерзлов С.В. Вермикультура - ефективна добавка до раціонів курчат-бройлерів // Аграрні вісті. - 2003 № 1. - С. 20-22. (Участь в експериментальних дослідженнях, аналіз одержаних результатів, підготовка матеріалів до публікації).

6. Мерзлов С.В. Динаміка вмісту металів-біотиків і металів-токсикантів у тканинах і органах курчат-бройлерів при застосуванні нетрадиційних кормів // Науковий вісник Львів. держ. акад. вет. медицини. - Т. 5, № 2. - Львів, 2003. - С. 77-81.

7. Мерзлов С.В. Білковий обмін у організмі курчат-бройлерів при введенні до їх раціону біомаси каліфорнійських черв'яків і сапоніту // Корми і кормовиробництво.- Вип. 50. - Вінниця, 2003. - С. 127-130.

8. Герасименко В.Г., Мерзлов С.В. Рекомендації щодо застосування сапоніту Ташківського родовища Хмельницької області для корекції параметрів біотехнології вермикультивування. - Біла Церква, 2003. - 14 с.

9. Деклараційний патент 55931 А UA, МКИ А01К67/033. Спосіб оптимізації складу живильного середовища для гібрида червоних каліфорнійських черв'я-ків / В.Г. Герасименко, М.О. Герасименко, С.В. Мерзлов. - № 2002076191; Заявл. 25.07. 2002; Опубл. 15. 04. 2003 // Бюл. №4.

10. Мерзлов С.В. Регламентація використання сапоніту у біоконверсному комплексі // Тези доп. І Всеукраїнської наук.-практ. конф. “Біотехнологія. Освіта. Наука” - К., 2003. - С. 58.

11. Мерзлов С.В. Новий білковий корм: вивчення ефективності його застосування // Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи: Зб. матеріалів ІІІ-ї Міжвузівської наук.-прак. конф. аспірантів, 17-19 березня 2003. - Вінниця, 2003. - С. 231.

Размещено на Allbest.ru