Влияние веществ, выделенных из водного экстракта коры дуба, на концентрацию химических элементов в организме цыплят-бройлеров
Растительные экстракты в качестве кормовых добавок представляют собой перспективную область исследований, так как предполагается, что эти соединения могут быть использованы в качестве заменителей обычных противомикробных препаратов. Как известно, данные экстракты обнаруживают противомикробную и противовоспалительную активность. Несколько растительных экстрактов и их влияние на микрофлору кишечника были тщательно изучены, в том числе ментол, эвгенол, циннамальдегид, лимонен и др. Из-за сходства в химической структуре эти соединения частично схожи с действием традиционных антибиотиков. При этом существуют сообщения, показывающие, что тяжелые металлы, например, микроэлементы меди и цинка, использовались для антибиотикоподобных эффектов, особенно при использовании у свиней или домашней птицы, а также у крупного рогатого скота.
D.M.R. Brogna et al. сообщили о биологической активности растительных экстрактов как кормовых добавок для улучшения процессов ферментации в рубце, модулирования микробиоты, улучшения переваривания и усвоения минеральных веществ за счет повышения активности пищеварительных ферментов, снижения окислительных процессов и роста патогенных бактерий.
S.K. Dev et al. (2019) описан способ экстракции из растительного сырья, позволяющий получать нетоксичную композицию биологически активных веществ из ядовитых растений, содержащих флавоноиды, на примере ядовитого растения авран лекарственный (Gratiola officinalis L.). С увеличением процентного содержания этилового спирта (от 15 к 96 %), используемого в качестве экстрагента, изменяется выход алкалоидов так, что экстракт, полученный 96 %-ным этиловым спиртом, не дает положительной качественной реакции на содержание алкалоидов.
Немаловажно, что всестороннее изучение свойств растений, содержащих фитобиотические компоненты, позволит широко применять растительные экстракты в кормлении животных в качестве биологически активных добавок последнего поколения на основе сырья естественного происхождения. В условиях интенсивных технологий животноводства фитобиотики будут способны нивелировать такие явления, как улучшение иммунного и антиоксидантного статуса животных, обеспечивают повышение всех видов продуктивности за счет улучшения потребления, переваримости, усвояемости кормов, нормализации кишечной микрофлоры и гомеостаза в целом (European Medicines Agency, 2010).
Обратим внимание, что многочисленные исследования показывают, что существует возможность совместного использования веществ, когда бактерии подвергаются воздействию растительных экстрактов или высоких концентраций тяжелых металлов даже без воздействия самих противомикробных препаратов.
Цель работы — изучение влияние веществ, выделенных из водного экстракта коры дуба (ВВВЭКД) на концентрацию химических элементов в организме цыплят-бройлеров.
Материалы и методы
Экспериментальные исследования были проведены на базе отдела кормления сельскохозяйственных животных им. профессора С.Г. Леушина ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Объект исследований — цыплята-бройлеры кросса «Смена-8» (ЗАО «Птицефабрика “Оренбургская”».
Работа была выполнена в соответствии с протоколами Женевской конвенции и принципами надлежащей лабораторной практики (ГОСТ 33044-2014, утвержденный Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20.11.2014 № 1700-ст) и The experimental research on animals was conducted according to instructions, recommended by the Russian Regulations, 1987 (Order on 12.08.1977 No.755 the USSR Ministry of Health) and The Guide for Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996). Все процедуры над животными были выполнены в соответствии с правилами Комитета по этике животных Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий Российской академии наук.
Схема эксперимента. Для эксперимента были отобраны 120 голов цыплят-бройлеров, которых методом пар-аналогов разделили на четыре группы (n = 30). Во время эксперимента вся птица находилась в одинаковых условиях содержания. Формирование основных рационов (ОР) для подопытной птицы проводилось с учетом рекомендаций ВНИТИП (14). Контрольная группа — основной рацион (ОР), I опытная — ОР + ВВВЭКД 1 (1 мл / кг ж. м.), II опытная — ОР + ВВВЭКД 2 (2 мл / кг ж. м.), III опытная — ОР + ВВВЭКД 3 (3 мл / кг ж. м.). ВВВЭКД задавался индивидуально с питьевой водой.
Птица в процессе исследований содержалась в клетках КУН-05 площадью 4050 см2 (90 х 45 х 45 см). Кормление бройлеров проводилось один раз в сутки, учет поедаемости кормов — ежесуточно, нормирование — согласно потребности организма в различные возрастные периоды, цыплята-бройлеры всех групп в период эксперимента получали рацион: в 7–10 дней — ПК-0, 11–24 дня — ПК-5, от 25 дней и старше — ПК-6. В рационах использовался промышленный комбикорм ЗАО «Птицефабрика “Оренбургская”», который включал пшеницу, кукурузу, шрот соевый, шрот подсолнечный, витаминно-минеральный премикс (микроэлементы Ca, P, Na, K, Cl, макроэлементы Fe, Cu, Zn, Mn, J, Se, витамины A, D3, E, K3, B1–B6, B12, Bc, H). Микроклимат в помещении соответствовал требованиям ОНТП-4-88. После убоя в пробах тканей (печень, мышечная ткань) определяли массовую долю сухого вещества, сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки, массовую долю сырой золы, аминокислотный состав тканей по стандартизированным методикам в Центре коллективного пользования, биологических систем и агротехнологий г. Оренбурга. Отбор 10 проб печени, грудной и бедренной мышечной ткани осуществляли на 35-е сутки эксперимента согласно ГОСТ 31467-2012 и методическим рекомендациям. Элементный статус. Элементный состав (Ca, K, Mg, Na, P, Zn, V, Si, Se, Ni, Mn, Li, I, Fe, Cu, Cr, Co, As, Al, Cd, Pb, Sn, Sr) проб мышечной, бедренной ткани и печени был изучен с использованием атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии (АЭС-ИСП и МС-ИСП) в испытательной лаборатории АНО «Центр биотической медицины» г. Москвы. Методика основана на окислительно-кислотной «мокрой» минерализации проб и последующем анализе на требуемые химические элементы методом атомно-эмиссионной спектрометрии с использованием в качестве источника возбуждения высокочастотной индуктивно связанной аргоновой плазмы. При выполнении исследований методами АЭС-ИСП и МС-ИСП озоление проводилось с использованием микроволновой системы разложения MD-2000 (США). Оценка содержания химических элементов в полученной золе осуществлялась с использованием масс-спектрометра Elan 9000 (Perkin Elmer, США) и атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000 V (Perkin Elmer, США).
Кора дуба Quercus cortex (производитель АО «Красногорсклексредства», Россия, P N001007/01 от 20.04.2007). Кора дуба измельченная, содержит 8 % дубильных веществ, галловую и эллаговую кислоты, кверцитин и другие биологически активные вещества. Кусочки коры дуба разнообразной формы, имеют светло-коричневый, светло-серый, серебристый или желтовато-коричневый цвет, со слабым и своеобразным запахом, усиливающимся при смачивании водой. Для приготовления экстракта кору дуба помещали в эмалированную посуду, заливали водой (из расчета: компонент лекарственного растения — 20 г, вода — 200 мл), закрывали крышкой и нагревали в течение 10 минут, далее процеживали, не охлаждали, добавляли воду до расчетного объема и опять кипятили. Далее проводили экстракцию на аппарате Сокслета с подключением обратного холодильника. На водяной бане доводили до кипения. Пары попадали в обратный холодильник, охлаждались и стекали в гильзу. Дополнительно сырье, находясь в гильзе над колбой, нагревалось парами. По мере наполнения гильзы происходила экстракция и после достижения экстрактом уровня слива — гильза освобождалась, раствор сливался обратно в колбу и цикл повторялся. И так до полного истощения сырья. Экстрагирование в аппарате Сокслета осуществляли при температуре 100 °С в течение 5 час. При получении экстракта аппаратом Сокслета, восьмикратного экстрагировали сырье, при этом готовый экстракт накапливался в основной колбе. Затем, полученные экстракты коры дуба были помещены в холодильник для очищения при температуре 8 С на двое суток. После чего, их профильтровали.
Идентификация химических веществ экстракта коры дуба выполнялась на газовом хроматографе с масс-селективным детектором GQCMS 2010 Plus (Shimadzu, Япония), на колонке HP-5MS. При интерпретации результатов исследований использовалось программное обеспечение GCMS Solutions, GCMS PostRun Analysis, для идентификации соединений использовался набор библиотек спектров CAS, NIST08, Mainlib, Wiley9 и DD2012 Lib. Количественное присутствие отдельных идентифицированных компонентов оценивалось относительной величиной (%), соотносящей площадь пика к общей площади экстракта.
Была использована смесь веществ, выделенных из водного экстракта коры дуба и синтезированных химическим путем (Acros): 2-н-пропилрезорцинол (98 %, AVH27024), 4-гидрокси-3-метоксибензальдегид (99 %, AC14082-1000), 7-гидроксикумарин (99 %, AC12111-0250), 3,4,5-триметоксифенол (98,5 %, AC18914-0050), скополетин (95%, AC30290-0010), конифериловый спирт (98 %, AL22373-5). Анти-QS-эффект данной композиции веществ (QC) подтвержден с использованием штамма C. violaceum CV026 методами диффузии в агар (качественно) и методом серийных разведений в жидкой питательной среде (количественно).
Статистическую обработку проводили с помощью программы SPSS Statistics Version 20 (IBM, США), рассчитывая коэффициент корреляции Пирсон, оценка критерий проводилась по шкале Чеддока.
Результаты
Дополнительное включение ВВЭКД в рацион цыплят-бройлеров привело к незначительным изменениям уровня макроэлементов в теле тушке исследуемой птицы. Так, уровень кальция достоверно снизился в группах, получавших ВВЭКД, на 17,2 % (р = 0,031) по отношению к контрольной группе. В I опытной группе отмечено достоверное снижение последнего на 24,1 % (р ≤ 0,05), во II опытной группе — на 31,0 % (р ≤ 0,05) относительно контроля. Схожая картина в целом по группам наблюдалась по уровню фосфора, а именно достоверное снижение на 19,1 % (р = 0,022), также обнаружена слабая корреляционная зависимость по шкале Чеддока между содержанием фосфора в печени исследуемой птицы и уровнем экстракта коры дуба в рационе II и III опытных групп (R2 = 0,435 и R3 = 0,412 соответственно). Содержание калия, магния и натрия в печени цыплят-бройлеров оставалось на одинаковом уровне независимо от применения и количества вводимого ВВВЭКД (табл. 1).
По концентрации микроэлементов в исследуемом органе на конец эксперимента выявлено достоверное накопление Fe, а именно отмечалась средняя положительная корреляционная зависимость в III опытной группе (R3 = 0,532) по отношению к контролю. Схожая картина накопительного эффекта наблюдается и по Li, а именно увеличение на 20,0 % (р = 0,033) по отношению к контрольной группе. В свою очередь, концентрация марганца и цинка снижалась в печени цыплят-бройлеров по мере увеличения концентрации экстракта QC. Так, по Mn — на 20,5 % (р = 0,031 и средняя отрицательная корреляционная зависимость R1 = -0,532, R2 = -0,584, R3 = -0,546), по Zn — на 18,2 % (р = 0,004 и слабая отрицательная корреляционная зависимость R1 = -0,411; R2 = -0,432, R3 = -0,342). Дополнительное включение различных доз ВВВЭКД не оказало существенного влияния на накопление или выведение других эссенциальных и условно-эссенциальных элементов, таких как As, Co, Cr, Cu, I, Ni, Se, Si, V, и достоверных изменений по отношению к контрольной группе выявлено не было (рис. 1).
Дополнительное включение в рацион исследуемой птицы ВВВЭКД в различных дозировках (I — 1 мл / кг ж. м., II — 2 мл / кг ж. м., III — 3 мл / кг ж. м.) привело к достоверному снижению: Al — в 1,5 раза (р = 0,002), Cd — в 4,4 раза (р = 0,001), Pb — в 1,4 раза (р = 0,023) по отношению к контрольной группе. Причем по кадмию была определена высокая отрицательная корреляционная зависимость во всех опытных группах (R1 = -0,865, R2 = -0,754, R3 = -0,841), что указывало на достоверное его снижение. Противоположная картина наблюдалась по содержанию Sn в печени цыплят-бройлеров, а именно достоверное накопление последнего в 1,5 раза (р = 0,031) относительно контроля (рис. 2).
Включение в рацион цыплятам-бройлерам ВВВЭКД способствовало тому, что уровень таких макроэлементов, как K, Mg, Na и P, в грудных мышцах исследуемой птицы оставался на одинаковом уровне, за исключением Ca. Концентрация Ca в опытных группах достоверно превысила контрольную группу на 40,7 % (р = 0,041), отмечена средняя положительная корреляционная зависимость во II опытной группе в зависимости от уровня введенного экстракта (R2 = 0,554).
В анализируемых грудных мышцах цыплят-бройлеров дополнительное включение ВВВЭКД достоверно привело к максимальному снижению йода в 9,85 раза (р = 0,001), отмечена высокая отрицательная корреляционная зависимость во всех опытных группах (R1 = -0,723, R2 = -0,832, R3 = -0,845) по отношению к уровню введенного экстракта. Уровень эссенциальных микроэлементов за счет введения экстракта привел к достоверному их увеличению. Так, Co — в 1,5 раза (р = 0,033), Cr — в 3,67 раза (р = 0,001), Li — в 1,67 раза (р = 0,031), Ni — в 4 раза (р = 0,005), Si— в 1,34 раза (р = 0,031) относительно контрольной группы. Следует отметить, что количество микроэлементов Cr и Niв грудных мышцах исследуемой птицы накапливалось прямо пропорционально уровню ВВВЭКД в рационе цыплят. Так, по хрому отмечена средняя положительная корреляционная зависимость (R1 = 0,512, R2 = 0,516, R3 = 0,623 соответственно), по никелю — средняя положительная корреляционная зависимость (R1 = 0,501, R2 = 0,562, R3 = 0,631 соответственно).
ВВВЭКД в опытных группах привел к достоверному снижению кадмия в 1,75 раза (р = 0,033) по отношению к контрольной группе. Однако следует отметить, что при дозировке 1 мл экстракта на 1 кг живой массы наблюдалось максимальное выведение всех токсичных элементов по отношению к опытным группам (рис. 4).
В исследуемых мышцах голени цыплят-бройлеров уровень концентрации макроэлементов в сравнении с контрольной группой достоверно не изменялся, как и в случае с грудными мышцами исследуемой птицы, также отмечалось достоверное накопление кремния в 1,34 раза (р = 0,045) по отношению к контролю, причем максимальное накопление в группе, получавшей ВВВЭКД в дозе 3 мл/кг живой массы, с высокой положительной корреляционной связью (R3 = 0,753) в сравнении с уровнем введенного экстракта. По кобальту, хрому и цинку наблюдается противоположная картина, а именно достоверное их снижение, соответственно, в 1,29 раза (р = 0,031), в 1,46 раза (р = 0,033), в 1,14 раза (р = 0,033) относительно контрольной группы (табл. 3, рис. 5).
По уровню токсичных элементов в бедренных мышцах исследуемой птицы наблюдалась противоположная картина в сравнении с уровнем последних в грудных мышцах. Концентрация Al и Pb достоверно снижалась в 1,62 раза (р = 0,001, отрицательная высокая корреляционная связь R1 = -0,723, R2 = -7,653, R3 = -7,452) и в 2 раза (р = 0,001, отрицательная высокая корреляционная связь R1 = -0,712, R2 = -0,762, R3 = -0,764), соответственно, относительно контроля.
Считается, что натуральные кормовые добавки растительного происхождения являются более безопасными, чем применяемые химические вещества (в частности, для антибиотикотерапии). Травы и их экстракты, включенные в корм для сельскохозяйственных животных вместо химических продуктов, способны стимулировать и способствовать эффективному использованию питательных веществ в кормах, что приводит к более быстрому росту животных, увеличению производительности и повышению эффективности кормов. Кроме того, травы и их экстракты содержат активные вещества, которые могут улучшать обмен веществ, пищеварение и обладают бактериальным и иммуностимулирующим действием животных.
Экстракт коры дуба, использованный в исследовании, традиционно применяется в качестве антимикробного и антиоксидантного вещества, а также широко изучается как перспективная кормовая добавка для кормления сельскохозяйственных животных.
Полученные результаты в разрезе влияния ВВВЭКД на обмен минеральных веществ в организме цыплят-бройлеров стоит обсуждать в контексте уже имеющихся данных о том, что ряд соединений, обнаруженных в экстрактах растений, могут обладать способностью хелатировать ионы переходных металлов, особенно Fe (II) и Cu (II), что имеет важное значение. Хелатирующая способность полифенола связана с присутствием в составе растительных экстрактов молекул, несущих катехиновые или галлоильные группы и конденсированные таннины.
Кроме того, существуют данные, показывающие, что экстракты лекарственных растений, богатые полифенолами, имеют неодинаковые тенденции накопления металлов в мясе цыплят-бройлеров. Так, в эксперименте с экстрактом шалфея было показано, что он обладал влиянием на все факторы накопления металлов, это оказывало значительный положительный эффект на все виды куриного мяса.
В эксперименте, как и в исследовании, растительные экстракты из лекарственных трав имели специфическое влияние на накопление металлов. В целом наблюдалась умеренная корреляция между общим количеством фенолов и накоплением металлов. Вышеуказанное может быть связано с антагонизмом между ионами металлов и присутствием других хелатирующих агентов (аминокислот и белков) в рационах питания, которые могут выступать в качестве конкурента для комплексообразования металлов и влиять на накопление металлов в мясе цыплят-бройлеров.
Выводы
Таким образом, введение в рацион цыплят-бройлеров ВВВЭКД преимущественно привело к накоплению макроэлементов (калия — с 0,8 до 6,24%, магния — с 1,02 до 7,14%, фосфора — с 5,31 до 7,9%) и эссенциальных микроэлементов в мышцах (кобальта — в 1,5 раза, хрома — в 3,67 раза, лития — в 1,67 раза, никеля — в 4 раза, кремния — в 1,34 раза), а также к снижению содержания в них токсичных и условно токсичных элементов, таких как алюминий (в 1,62 раза) и свинец (в 2 раза). При этом наиболее целесообразным является применение экстракта коры дуба в дозе 1 мл/кг живого веса птицы.
Об авторах
Галимжан Калиханович Дускаев, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина, Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 29, Оренбург, 460000, Россия
Тел. +7 (3532) 30-81-708; gduskaev@mail.ru; https://doi.org/0000-0002-9015-8367
Ольга Вилориевна Кван, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина, Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 2, Оренбург, 460000, Россия
Тел. +7 (922) 548-56-57; kwan111@yandex.ru; https://doi.org//0000-0002-0561-7002
Елена Владимировна Шейда, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биологических испытаний и экспертиз, Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 2, Оренбург, 460000, Россия
Тел. +7 (922) 862-64-02; elena-shejjda@mail.ru; https://doi.org/0000-0002-2586-613X
Шамиль Гафиуллович Рахматуллин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина, Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 2, Оренбург, 460000, Россия,
Тел. +7 (922) 815-72-25; shahm2005@rambler.ru; https://doi.org//0000-0003-0143-9499
Георгий Иванович Левахин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина, Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 2, Оренбург, 460000, Россия
УДК 631.95 / 58.12 :612.1 DOI: 10.32634/0869-8155-2023-373-8-72-79
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
