Использование хвои как источника фитобиотиков в питании животных и аквакультуры
В условиях промышленного животноводства и птицеводства при большой скученности на ограниченных площадях, гиподинамии, недостатке солнечной инсоляции даже на фоне кормления, удовлетворяющего потребность животных в элементах питания, достичь наивысшей заложенной в потенциале генотипа продуктивности невозможно без использования различных биологически активных добавок, обеспечивающих нормальный гомеостаз.
Новорожденные телята и поросята погибали в раннем возрасте от бактериальных инфекций, отравлений различными вирусными токсикантами.
Для борьбы с вирусными и бактериальными патогенами (а также как стимуляторы роста) с начала 1950-х годов широко использовались антибиотики.
Кроме того, антибиотики используются для консервирования готовой продукции. Длительное использование противомикробных лекарственных препаратов угнетает симбиотическую микрофлору организма, развивается устойчивость к ним, и действие антибиотиков прекращается с побочными осложнениями. Антибиотики способны накапливаться и сохраняться в организме, что приводит к значительному повышению их токсического влияния.
В результате антибиотикорезистентности ежегодно умирают в мире не менее 700 тыс. человек от бактериальных инфекций, малярии, ВИЧ, СПИДа или туберкулеза. Если не принять меры, то к 2050 году около 10 млн человек будут ежегодно умирать от возбудителей инфекций, устойчивых к антибиотикам.
Растущая глобальная проблема инфекций, устойчивых к лекарственным средствам, вызвала острую необходимость полного отказа от использования антибиотиков в животноводстве в качестве стимуляторов роста и частичного их использования в качестве лекарственных препаратов, поиска наиболее действенных, щадящих биологически активных средств растительного происхождения, их заменяющих. Преимуществом фитобиотиков является их сравнительно недорогая стоимость, поскольку, в отличие от дорогостоящих синтетических аналогов, сырье для их изготовления является более доступным. Антибактериальная активность фитобиотиков связана с воздействием на клетки бактерий. Эфирные масла дестабилизируют клеточную оболочку, изменяя ее проницаемость. Ионы из клетки выходят наружу, протонный градиент трансформируется, сокращая внутриклеточные запасы. Природные вещества нормализуют микрофлору кишечника, снижая активность патогенной микрофлоры, улучшая состояние слизистых желудочно-кишечного тракта, что ведет к наиболее полному усвоению макро-и микронутриентов.
В связи с этим цель работы заключалась в обобщении данных современной научной литературы по изучению эффективности применения фитобиотиков, как природных стимуляторов роста, конкурирующих по своим свойствам с антибиотическими стимуляторами.
Материалы и методы
Изучены материалы научных исследований в области производства использования фитобиотиков из хвои сосны, их биохимического состава, целесообразности применения в животноводстве. Поиск источников данных осуществляли в научных электронных библиотеках и поисковых системах: eLIBRARY.RU, cyberleninka.ru, reestr.gossortrf.ru, базе данных PubMed. Поисковые запросы выполняли по следующим ключевым словам (на русском и английском языках): фитобиотики, хвоя сосны белок, макро- и микронутниены, природные стимуляторы роста.
Результаты и обсуждение
Роль фитобиотиков.
Значение фитобиотиков для организма животных разных видов
Для улучшения функций микрофлоры желудочно-кишечного тракта, процессов пищеварения и ферментации, а также для повышения биодоступности и использования питательных веществ применяются биологически активные вещества, полученные из различных частей растений, в частности фитобиотики — разнородные органические соединения, вторичные продукты метаболизма, разделенные по химической структуре на восемь основных групп: фенолы (карвакрол, тимол, эвгенол), альдегиды (циннамальдегид), спирты (ментол, нерол, цитронелол), алкалоиды (капсаицин). Находятся в твердой, сухой, порошкообразной формах. Ценность фитобиотиков заключается в иммуномодулирующем, противовоспалительном, антиоксидантном действии на организм животных. Они способны нормализовать работу ферментных систем кишечника, а благодаря наличию эфирных масел придают приятный аромат кормосмеси, увеличивая тем самым поедаемость кормов, что в свою очередь приводит к лучшему усвоению питательных веществ рациона и повышению продуктивности животных.
При влиянии на микроорганизмы животного фитобиотики способны проявлять антибактериальное, противогрибковое и противовирусное действие. Они стимулируют рост, улучшают иммунитет, поддерживают микрофлору в оптимальном состоянии. В их состав могут входить десятки и даже сотни растительных экстрактов и других натуральных компонентов, которые дополняют и усиливают действие друг друга.
Наличие каротиноидов, полипептидов, фитоэстрогенов, сапонинов, содержащихся в фитобиотиках, способствует повышению антибактериальной и антигельминтной активности, антиоксидантных качеств, выделению противовоспалительных цитокинов. Более высокая доступность и переваримость питательных веществ могут быть обусловлены увеличением ворсинок, активацией клеток эпителия слизистой оболочки ЖКТ.
Имеется мнение, что антимикробное действие основано на проникании эфирных масел в клетку бактерий, разрушении ее структуры, вызывая гибель, а также подавлении синтеза ДНК и РНК, ведущего к сокращению значений АТФ.
Источники фитобиотиков.
Перспективным источником фитобиотиков могут служить огромные запасы хвойных лесов, занимающих 20% общей площади лесов европейской части и Сибири. Наиболее распространена сосна обыкновенная (Pinussilvestris).
Для лесозаготовительных компаний имеют значение только стволы деревьев, а их ветки утилизируются и считаются многотоннажным отходом, которые, как возобновляемый источник сырья, являются неограниченным ресурсом.
Наличие в хвойной зелени массы ценных биологически активных веществ и способность получения из нее кормовых добавок для животноводства и птицеводства, лечебных препаратов, обладающих стойким терапевтическим эффектом, как правило, малотоксичных с редкими случаями побочного проявления, индуцируют причины ее комплексной переработки. Однако существующие технологии переработки отличаются высокими энергозатратами, из-за чего эти продукты (хлорофилло-каротиновая паста, хвойные экстракты, кормовая мука и др.) характеризуются высокой стоимостью. В связи с этим чрезвычайно актуальной задачей является поиск и разработка более дешевых современных технологических решений для переработки древесной зелени с целью получения содержащихся в ней ценных биологически-активных веществ, играющих значительную роль в кормлении и лечении сельскохозяйственных животных, птицы и аквакультуры.
Самым дешевым способом получения хорошего корма — уложенный еловый или сосновый лапник на сетчатые постаменты в теплом и сухом помещении через двое-трое суток дает около 30% от первоначальной массы чистой сухой осыпавшейся хвои, которую можно сразу использовать в качестве витаминного корма в птицеводстве и животноводстве.
В сушеной и измельченной в муку хвое лучше сохраняются ее ценные вещества, кроме того, животные ее охотнее используют, так как в процессе сушки часть глюкозидов, эфирных масел удаляется, дубильные вещества переходят в слаборастворимую форму — пропадают горечь и своеобразный вкус.
В качестве ингредиента в составе гранул мелко измельченные неодревесневшие побеги толщиной до 6 мм и хвоя сосны и ели занимают 39%, солома — 56%, концентраты — 8%, мочевина — 1,8%.
Без сомнения, ценность древесной зелени в том, что она является дешевым источником витаминов. Добавление ее в рацион животных улучшает аппетит и приводит к их росту, укрепляет жизнеспособность молодняка.
По сравнению с травяной мукой заготовка хвойной выгоднее: ее заготавливают с октября по апрель, когда содержание каротина и биологически активных веществ в ней наибольшее, а количество эфирных терпеновых масел (борнеол, лимонен, пинен, камфора), вызывающих специфический вкус и запах, минимальное. Дешевое сырье, которое не нужно специально выращивать, а получать по 10–12 т витаминной хвойной муки с 1 га вырубки при одинаковых условиях хранения, причем нет необходимости хранить хвойную продукцию более двух-трех месяцев, однако свежую хвою лучше всего использовать в течение трех суток после заготовки — потеря каротина из травяной муки на 15–20% больше.
При скармливании большого количества хвои крупному рогатому скоту через каждые две недели следует делать двух-трехдневные перерывы для очистки от находящихся там смолистых веществ, которые могут откладываться на слизистой оболочке сетки и книжки. При даче коровам и нетелям 1,5–2,0 кг измельченных хвойных лапок нарушений процессов пищеварения не было. Ежедневная дача приводит к рождению здоровых жизнеспособных телят с выраженным врожденным иммунитетом.
Питательная и биологическая ценность хвои.
При обработке паром действие смолистых веществ снижается, питательная ценность хвои находится в пределах 0,24 кормовых единиц и 8,6 г переваримого протеина, что близко к ячменной соломе.
В хвое как высокопитательном и легкоусвояемом продукте содержится сырых: от 4,0 до 6,0% протеина, 4,2–5,2% жира, 7,9–14,0% клетчатки, 22,0–24,0% БЭВ. Переваримость органического вещества — 25–81%.
Уровень витамина С (аскорбиновая кислота) — мощного стимулятора обмена веществ, активатора некоторых реакций иммунной системы, одного из ценнейших антиоксидантов — в хвое достигает в зимнее время 10–15 тыс. мг/кг сухого вещества, летом же снижается до 2,5–3,0 тыс. мг/кг. Наибольшее содержание витамина отмечено в хвое верхней части кроны, наиболее освещенной солнцем.
В 1 кг сухого вещества зеленой массы сосны содержание альфа-токоферола, обладающего наибольшей биологической активностью, доходит до 360 мг/кг против 137 мг/кг в люцерновой муке и около 300 мг/кг в молодой траве (разнотравье). По концентрации витаминов группы В превосходит вегетативные органы злаковых культур и не уступает люцерне. Широкий набор витаминов при их высокой биологической доступности позволяет приравнять хвою к высоко витаминизированному корму, возможности восполнения биологически активных веществ, особенно в зимнее время. Биологически активные вещества, содержащиеся в древесной зелени, экстрагируют водой или органическими растворителями. В последнем случае извлекают липофильные компоненты, основными продуктами, получаемыми на их основе, являются хлорофилло-каротиновая паста и хлорофиллин натрия. Недостатком указанных способов является неиспользование водорастворимых веществ древесной зелени, а при водном экстрагировании — липидов. Экстракция композицией многоатомных спиртов позволяет извлекать как водорастворимые, так и липофильные вещества.
Хвоя является хорошим источником жирорастворимых витаминов, среди которых особое место занимают α, β и γ-каротины (70–360 мг/кг) — как в лучших сортах моркови (113–188 мг/кг), сене среднего качества (10 мг/кг). Продолжительность хранения — важный фактор состава хвои. За 30 дней при температуре 8–10 °С уровень каротина становится на 35% меньше, хранение при более низкой температуре — ниже 50 ºС потери составляют 3–12%.
Наряду с витаминами в хвойной муке содержатся сахара, глюкоза, фруктоза, пектиновые, дубильные, минеральные вещества. Железа содержится 180–320 мг (в три раза больше, чем клевера), кальция — до 1200 мг, марганца — 320 мг, кобальта — 10 мг, еще литий и другие микроэлементы. Такая минерально-витаминная совокупность и присутствие легко ферментируемых углеводов способствуют поддержанию здоровья животных, считаются возможностью профилактики и лечения некоторых заболеваний с/х животных.
Методом водного экстрагирования сосновой хвои при разнообразных температурных и временных режимах были получены гидрорастворы, обладающие антибактериальными свойствами без противопоказаний.
Из комплекса биологически активных веществ хвои интерес представляют зеленый пигмент хлорофилл и ксантофилл. Способность хлорофилла поддерживать функцию кроветворения и оказывать благоприятное действие на организм в целом обусловлена химическим родством хлорофилла и гемоглобина.
Давно известны антибактериальные свойства хвойных растений за счет наличия фитонцидов (от греч. рhytón — растение и лат. caedo — убиваю) — биологически активных веществ иммуностимуляторов, подавляющих рост и развитие бактерий, микроскопических грибков и простейших микроорганизмов, оказывая бактериостатическое действие на микрофлору кишечника. Они были открыты в 1928 году отечественным ученым Б.П. Токиным. «Фитонциды — это продуцируемые растениями бактерицидные, фунгицидные и протистоцидные вещества, являющиеся одним из факторов иммунитета растений, играющие определенную роль во взаимоотношениях организмов в биогеоценозах». Фитонциды убивают инфузории в течение 5–15 минут, а их водный раствор — в доли секунды. Помимо уничтожения микроорганизмов, фитонциды способны подавлять их размножение.
Хвоя является хорошим источником витаминов с содержанием 9–17% протеина. После отжима дробленой хвои с водой сок подогревали до 90 ºС, отфильтрованный остаток силосовали вместе с патокой. Получалась белково-витаминная паста с высокой сохранностью исходного количества витаминов, хорошо проявляя лечебное действие при диарее у телят. Масса поросят, выращиваемых в стойловый период с применением белково-витаминной пасты, составляла в двухмесячном возрасте в среднем 16,65 кг и превышала на 1,2–3,2 кг массу животных, получавших зелень пророщенных злаковых зерен.
При извлечении биологически активных веществ из хвои с помощью многоатомных спиртов с добавлением глицерина разработана энергетическая добавка — фитонцидный поливитаминный биопрепарат. Глицерин, как энергетический компонент, всасывается в желудочно-кишечном тракте и участвует в промежуточном метаболизме в качестве глюкопластичного вещества, нормализует энергетический баланс. Добавка снижает концентрацию жирных кислот в крови, предотвращает развитие кетоза, положительно влияет на процессы пищеварения с высвобождением пищеварительных ферментов. Используется для балансирования рационов крупного рогатого скота по энергии.
Скармливание 100–150 г на голову в сутки в чистом виде энергетической добавки способствовало нормальному течению физиологических процессов и поднятию продуктивности животных на 20–25%.
В состав хвои входят различные, в том числе незаменимые, аминокислоты. Смолистые вещества, а также скипидар обладают антигельминтными свойствами, что освобождает птицу от аскарид. Скармливание водоплавающей птице в течение трех месяцев свежей дробленой хвои в количестве 6–10% суточного рациона полностью избавил ее от гельминтов.
Применение хвои в кормлении животных.
Заключенный в хвое большой спектр витаминов, в частности каротин, способствует нормальному росту цыплят и предупреждает развитие у них авитаминоза. Приучают к поеданию хвои цыплят с 10–15 дней, постепенно вводя ее в рацион. В составе рациона птица способна потребить до 3% хвои, бройлерные цыплята — до 3 г, куры-несушки — 5–10 г, что приравнивается к 25 г красной моркови, утки и индейки — до 15 г, гуси — до 25 г.
Среднесуточные приросты живой массы свиней увеличиваются на 15–40%, снижается расход кормов на 20% при скармливании 100–300 г хвои на 1 кг живой массы. Поросятам молочного периода выращивания вместе с молоком или жидкой подкормкой можно давать 1–1,5 г хорошо измельченной хвои в расчете на 1 кг живой массы.
Козы и овцы способны потреблять хвою в неизмельченном виде в количестве 250–500 г, лошади — 750 г на голову в сутки.
Молодняку крупного рогатого скота на откорме для обеспечения каротином и повышения среднесуточных приростов живой массы предписано скармливать свежую измельченную хвою по: 1 кг — в начале, 1,5 кг — в середине, 2 кг — в конце откормочного периода.
Скармливание дойным коровам хвои в течение 30 дней по 3–5 кг на голову в смеси с концентрированными кормами способствует подъему в молоке значений витамина А с 250 до 850 И.Е., сокращению заболеваний эндометрия, а выпойка прокипяченного настоя елового лапника от 1 до 5 л подняла удои молока в среднем на 32 кг.
Для производства настоя 1 кг измельченной хвои заливают 10 л кипятка и выдерживают в течение 5 часов.
Излечению кератита и снижению яловости коров способствовало скармливание 2 кг/гол свежей дробленной хвои. Скармливание в течение 15 дней 0,5 г свежей хвои на 1 кг живой массы и выпойка 6–8 л водного настоя на голову приводили к приходу клинически здоровых коров в охоту, 1 л на голову в сутки водного хвойного настоя стимулировал выздоровление телят, больных паратифом, а также овец и ягнят, болевших бронхопневмонией. Стимуляцию охоты у свиней вызывала выпойка 2–3 л хвойного настоя. В качестве витаминной подкормки рекомендовано выпаивать телятам, жеребятам, охотничьим собакам, а также пушным зверям.
Экструдированная хвоя по питательности не уступает ячменю, в ней содержится 10–13% протеина, содержание каротина в два раза больше, чем в травяной муке.
Благодаря бактерицидным свойствам добавка перемолотой хвои в силосуемую массу как консерванта из расчета 4–6% от массы сырья позволяет снизить потери питательных веществ до двух раз по сравнению с контролем.
Применение хвои при выращивании аквакультуры.
При общей тенденции к сокращению рыбных запасов в морях и океанах особое значение приобретает искусственное разведение наиболее ценных пород рыб, главными целями которого являются обеспечение максимального выхода рыбной продукции в наиболее короткие сроки и надежное обеспечение населения рыбной продукцией по доступным ценам. Такое разведение подразумевает высокую плотность посадки, которая провоцирует стресс, отсутствие пищи, находящейся в естественной среде обитания.
Организация рационального кормления с использованием полноценных и экономически выгодных кормов для всех возрастных групп разводимых рыб, зависящая от состава ингредиентов, их качества, техники кормления, имеет первостепенное значение для получения прироста рыбы в хозяйствах индустриального типа (форелевых, садковых, бассейновых и т. д.). Причем у хищных рыб (лососевых, сомовых, осетровых) потребности в белке осуществляются за счет кормов животного происхождения, а карповых — растительных компонентов при строгом контроле за содержанием клетчатки. Кормление недоброкачественными кормами (длительно хранившимися, прогорклыми, заплесневелыми) приводит к нарушению обмена веществ, возникновению алиментарных болезней, токсикозов и гибели рыб. Поэтому рацион должен быть полноценным, составлен с учетом содержания протеина, жира, клетчатки, энергетических добавок, включения в него сорбентов, аминокислот, витаминов, что определяет нормальный рост и развитие рыбы. Важную роль в кормлении играют кальций, фосфор, магний, сера, хлор, железо и многие другие микроэлементы. Основным источником их поступления в организм являются растительные и животные корма, а также водорослевая и хвойная мука. Чем меньше питательных веществ выводится с неусвоившейся частью кормов в виде экскрементов, тем эффективнее используются корма. Первостепенной задачей при разработке и применении кормовых смесей является максимальное их усвоение организмом для обеспечения жизненно важных функций.
Преимущественным ресурсом для производства кормовых добавок служит продукция, получаемая из отходов заготовки леса, способствующая повышению усвояемости корма. Биологически активные вещества, содержащиеся в хвое, обеспечивают более полное усвоение питательных веществ из кормов, нормализуют работу пищеварительной системы и таким образом покрывают физиологические потребности организма.
В рационе рыб широко применяется фитонутриент — хвойно-энергетическая кормовая добавка с включением глицерина как энергетической составляющей. Способ применения добавки сводится к включению ее в количестве 3% от массы корма непосредственно перед кормлением молоди рыб. Фитонциды, входящие в состав, способствуют обеззараживанию поступающего корма, биологически активные вещества, как трициклические дитерпеновые соединения, являются причиной плазмоза патогенной микрофлоры, тритерпеновые кислоты и их нор-производные обладают иммунномодулирующим эффектом. Включение добавки помогает решить такие проблемы, как профилактика и лечение заболеваний трофическими язвами и микозами за счет входящих в добавку стильбенов, представляющих сокрушительные фунгицидные свойства против грибов-паразитов и многих вирусов, стимулировать рост и иммунитет, лучше использовать корма, нормализовать бактериальный фон, пищеварение и
физиологические процессы (в первую очередь у молоди осетровых, лососевых и карповых рыб) в условиях рыбоводческих предприятий. Благодаря сочетанию глюкопластичных веществ и биологически активных соединений древесной зелени, входящей в состав хвойной энергетической кормовой добавки, белково-углеводный обмен идет более интенсивно, продуктивность при этом повышается.
С лечебной целью препарат вносят индивидуально методом выпаивания: 5 мл суспензии ХЭДК на 1 кг массы рыбы. Суспензия приготавливается из расчета 1 ч. л. на 200 мл теплой воды. Продолжительность лечения — 3–5 дней.
Отмечается, что применение фитобиотиков у лососевых рыб увеличивает плотность миомер мышц мяса на 1,9–3,0%, что повышает экологическую ценность, улучшает товарный вид филе и всей рыбы в целом.
Заключение
Производство молока, мяса и яиц — важнейший критерий обеспечения продовольственной безопасности страны. Полноценное кормление и содержание — ключевые факторы для роста продуктивности и сохранения здоровья молочного скота, свиней и птицы. Поэтому производители продуктов животноводства и птицеводства должны уделять особое внимание вопросам кормления сельскохозяйственных животных и птицы, особенно высокопродуктивных пород, типов и кроссов, обеспечения оптимальных условий их содержания.
Натуральные растительные фитобиотические добавки — многообещающая альтернатива антибиотических препаратов, не токсичны, повышают иммунный статус организма за счет улучшения микробиоценоза кишечника при отсутствии побочного действия, обладают эффективным действием на обменные процессы и иммунный статус организма сельскохозяйственных животных и птицы в стрессогенных условиях промышленных комплексов с круглогодичным однотипным кормлением благодаря улучшению переваримости, усвояемости кормов и гомеостаза в целом, способствуя повышению продуктивности. Экономически выгодные корма, полученные с минимальными затратами по сравнению с травяной мукой, обладающие наибольшим эффектом (в частности, хвоя) в состав которой входят фитобиотики, обладают значительными и стабильными возможностями, такими как богатые лесные ресурсы с их доступностью, естественным восстановлением, преимуществом круглогодового использования, позволяют считать их дополнительной перспективной сырьевой базой для производства биологически активных добавок передовых технологий на основе природного сырья.
Об авторах
Владимир Анатольевич Девяткин, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, пос. Дубровицы, д. 60, Подольск, Московская обл., 142132, Россия
Vladimir.devjatkin@mail.ru
УДК 636.087.73+639.3 DOI: 10.32634/0869-8155-2023-371-6-50-57
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
