Исследование влияния гормонального статуса на продуктивные качества бычков герефордской породы КРС
Дисбаланс гормонов представляет собой значительную проблему для животных в сельском хозяйстве, негативно влияя на их продуктивность и воспроизводительные способности. Одним из полезных биомаркеров для оценки гормонального состояния животных являются волосы.
Практика оценки гормонального статуса крупного рогатого скота по содержанию гормонов в волосе пока не получила широкого распространения в животноводстве. Анализ литературных данных показал, что практически весь материал, опубликованный в научных статьях как отечественных, так и зарубежных авторов, ограничивается отдельными исследованиями по оценке концентрации единственного гормона — кортизола — во взаимосвязи с уровнем стресса и физиологическими параметрами организма коров молочного направления продуктивности.
Результаты данной оценки показали связь уровня кортизола, оцененного по его концентрации в волосах со среднесуточным удоем, сроком стельности, уровнем соматических клеток в молоке, количеством отелов, уровнем кровности и технологией содержания.
В современной научной литературе ощущается значительный пробел в исследованиях, посвященных долгосрочному влиянию гормонального статуса животных на продуктивность и качество получаемого мяса. Данных о связи между гормональным статусом, определяемым по анализу волос, и показателями мясной продуктивности у бычков крайне мало. Имеются исследования, посвященные влиянию концентрации эстрадиола и вителлогенина в сыворотке крови кур на их яичную продуктивность.
Учитывая важность эндокринной системы в процессе реализации продуктивных качеств мясного скота, данное направление исследований представляет определенный интерес для дальнейшего изучения.
В отличие от анализа крови, исследование волос обладает рядом преимуществ: сбор образцов отличается простотой и не причиняет животным боли; образцы не требуют специализированного оборудования для хранения и транспортировки и могут сохраняться практически без ограничений во времени, сохраняя при этом свою информативность.
Эстрадиол — это мощный стероидный гормон, играющий важную роль в репродуктивной системе животных. Синтезируется в различных органах, включая яичники, плаценту во время беременности у женских особей, а также кору надпочечников, периферические ткани и даже семенники у быков-производителей. Он способствует увеличению выработки гормона роста.
Ростостимулирующие гормоны, к которым относится эстрадиол, являются ключевым звеном в производстве говядины в ряде стран. Например, в США к применению в мясном скотоводстве разрешены 6 гормонов: эстрадиол, тестостерон, прогестерон, тренболон ацетат, меленгестрол ацетат и зеранол. В РФ используют прогестерон, мегастерол ацетат, гравагормон, простагландин при строгом технологическом контроле за их применением.
Таким образом, известно, что изучение роли эстрадиола в мясном скотоводстве играет важную роль, так как это может повлиять на мясную продуктивность скота и качество получаемого мясного сырья.
Научная новизна исследования заключается в создании новых подходов к повышению мясной продуктивности и качества мяса крупного рогатого скота. Это достигается через разработку и введение неинвазивной методики для оценки и мониторинга гормонального статуса, основанной на анализе содержания гормонов в волосах животного.
Цель работы — исследование продуктивных показателей бычков герефордской породы в зависимости от содержания эстрадиола в образцах из волос.
Для достижения цели были поставлены задачи: отобрать пробы волосяного покрова в верхней части холки животных-аналогов по возрасту, кормлению и содержанию, определить концентрацию гормонов в образцах волос, сформировать группы в зависимости от содержания эстрадиола процентильным методом, провести оценку роста и развития, а также качества туш подопытных бычков.
Материалы и методы исследования
Исследования выполнялись в 2024 году на базе ООО «Оренбив» (Оренбургская обл.). В них приводятся данные по оценке гормонального статуса бычков герефордской породы в возрасте 18 месяцев. У животных (n = 60) были отобраны образцы волос с холки. В образцах волос определяли содержание эстрадиола.
Протокол исследования утвержден локальной этической комиссией Оренбургского государственного университета (г. Оренбург, Россия) (протокол от 17 мая 2024 г. № 832).
Все исследования на животных проводились в соответствии с этическими стандартами, изложенными в п. 12 Хельсинкской декларации 1964 года и последующими поправками к ней. Условия содержания и кормления трех групп животных были идентичными.
Отбор проб образцов волос осуществлялся путем двукратного (с периодичностью 90 суток) выбривания участка верхней части холки размером 10 + 10 см. Для исследований отбирался вновь отросший волос, который соответствовал периоду отрастания 15–18 месяцев. Очистка волос проведена по следующей схеме: замачивание в дистиллированной воде (3 ч. при t = 40–60 ºС); промывка 40%-ным раствором этилового спирта и бидистиллированной водой; обработка ультразвуком (частота 35 кГц, мощность 300 (450) Вт, амплитуда колебаний 10 мм) по два часа в каждой среде.
Измельчение волос проводилось на вибрационной мельнице IMC vMILL05 (My Ant, Китай) с размольной гарнитурой из нержавеющей стали. Медианное значение размера получившегося порошка из волос (d50) было равно 20 мкм.
В зависимости от содержания данного гормона процентильным методом бычки были разделены на три группы:
- I группа — до 25-го процентиля (n = 15);
- II группа — от 25-го до 75-го процентиля (n = 25);
- III группа — выше 75-го процентиля (n = 15).
Выбор данных интервалов обусловлен литературными данными.
Определение концентрации гормонов в образцах волос проводили с помощью иммуноферментного анализа на микропланшетном анализаторе Infinite F200 PRO (Tecan, Австрия), используя набор для анализа эстрадиола (ООО «Ольвекс диагностикум», Россия).
Экстрагирование гормонов из волос проводили по методике, ранее разработанной для людей и обезьян, с использованием ротационного испарителя Сonstructional Vapor (КНР) и реагентов — изопропанола и метанола (класс ВЭЖХ).
Для оценки качества туш подопытных бычков проводили их убой в возрасте 18 месяцев по методике State Standard R 34120-2017 Cattle for slaughter. Beef and veal in carcasses, half carcasses, and quarters.
Массовую долю влаги в мякоти туш определяли по ГОСТ 33319-2015 (г. Москва, 2018 г.), содержание триптофана — по ГОСТ Р 70149-2022, оксипролина — по
ГОСТ 23041-2015, рН — по ГОСТ Р 51478-99.
Среднюю пробу мяса-фарша (400 г), пробу (200 г) длиннейшей мышцы спины на уровне 9–11-го ребра брали из левой полутуши. Определение жира проводилось по ГОСТ 23042, белка — по ГОСТ 25011, золу — по ГОСТ 31727. Энергетическую ценность (без учета гликогена) 1 кг мякоти и длиннейшей мышцы спины определяли по формуле В.А. Александрова (1951 г.), где количество белка умножали на 4,1, жир — на 9,3, с последующим переводом в мегаджоули, умножая на 0,004187.
Показатель пищевой ценности рассчитывался как отношение массы мякоти к массе костей + масса хрящей и сухожилий. Определение качественных характеристик длиннейшей мышцы спины проводилось в ЦКП БСТ РАН. При этом было задействовано следующее оборудование: весы лабораторные СЕ224-С («Сартогосм», Россия), весы электронные Pioneer РА413 (Ohaus Corporation, США), спектрометр атомно-абсорбционный «Квант-2АТ» (промышленная группа «Лаборант», Россия), хроматограф газовый «Кристалл 2000М» («Хроматэк», Россия), мясорубка «Аксион М 34.01» («Аксион», Россия), экстрактор «Сокслета» (ООО «ЭкогеосПром», Россия), весы для взвешивания животных ВТП-П-4-1 (Россия).
Оценка достоверности различий проведена с использованием Т-критерия Стьюдента. Уровень значимости (р) принимался меньшим или равным 0,05. В таблицах приведены средние значения показателей и ошибки средних арифметических. Для обработки данных использовали пакет прикладных программ Statistica 10.0 (США).
Описанные методы исследования были реализованы с использованием приборной базы Центра коллективного пользования Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий Российской академии наук (г. Оренбург).
Результаты и обсуждение
Содержание эстрадиола в образцах волос бычков герефордской породы трех групп представлено в таблице 1.
Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что диапазон концентраций эстрадиола в волосе бычков 18 месяцев I группы находился в пределах от 3,3 до 4,0 нг/г, II — от 4,1 до 7,0 нг/г, III группы — от 7,1 до 8,3 нг/г.
На рисунке 1 представлены различия по концентрации эстрадиола в волосах животных исследуемых групп.
По данным (рис. 1) видно, что разница в диапазонах концентраций составляет порядка 1,00–1,3 нг/г.
Данные о живой массе и среднесуточному приросту подопытных бычков в зависимости от концентрации эстрадиола в волосе представлены в таблице 2.
По данным таблицы 2, наибольший прирост живой массы, а также среднесуточный прирост были у животных III группы с наибольшими интервалами концентрации гормона в волосах. Живая масса новорожденных бычков в группах-аналогов была одинаковой, однако по мере взросления и набора массы различия между группами стали очевидными. Так, в возрасте 8 месяцев разница между живой массой животных III и I групп составила 9,9 кг, или 4,51%, а между животными II и I групп — 6,2 кг, или 2,82%. В возрасте 18 месяцев эта разница составляла уже 449 кг и 24,6 кг, или 9,33% и 5,11% соответственно.
Среднесуточный прирост за весь период (18 месяцев) был на 83 кг, или на 9,86%, выше у животных III группы по сравнению с I, на 45 кг, или 5,35%, по сравнению со II. Максимальный прирост живой массы бычки показали в последние 3 месяца перед убоем. Разница между I и II группой составила 205 кг, или 30,78%.
Среднее значение живой массы за весь период эксперимента у животных II группы было на 9,56 кг, или на 3,4%, выше, чем у животных I группы, у аналогов III группы — на 19,06 кг, или на 6,43%, выше, чем у животных II группы, на 9,50 кг, или на 3,1%, соответственно. В возрасте 1–15 месяцев бычки III группы с концентрацией эстрадиола в волосах от 7,1 до 8,3 нг/г показывали среднесуточный прирост 1087 г/сут.
Таким образом, определена концентрация гормонов в волосе бычков, характеризующихся высокой интенсивностью весового роста в период доращивания и откорма.
Абсолютная и относительная скорость роста подопытных животных представлены в таблице 3.
Абсолютный прирост живой массы у животных I группы составил 181,56 кг, у животных II группы — 191,4 кг, у III — 199,56 кг. Разница между значениями II и I группы составляла 5,42%, между III и II — 4,26%, между III и I — 9,91%. Относительный прирост живой массы был выше на 1,5% и на 0,80% у животных III и II групп по сравнению с I. Интерпретация данных, представленных в таблице 3, свидетельствует о возрастании как абсолютной, так и относительной скорости роста живой массы бычков групп с высокими значениями содержания эстрадиола в волосах.
Был проведен контрольный убой бычков в возрасте 18 месяцев. Данные результатов убоя приведены в таблице 4.
Живая масса перед убоем у животных III группы составила 516,01±5,91 кг, что на 46,90 кг больше, чем у животных I группы, и на 21,98 кг больше, чем у животных II группы. Разница в убойной массе составила 34,42 кг и 16,69 кг соответственно.
Показатели выхода туши, массы внутреннего жира-сырца, а также выхода жира-сырца были примерно одинаковыми у животных трех групп, однако заметна тенденция возрастания обозначенных показателей по мере повышения концентрации эстрадиола. Как правило, убойный выход специализированных мясных пород крупного рогатого скота достигает 60–70%. Полученные данные соответствуют указанным значениям. Убойный выход у животных III группы был на 2,07% выше, чем у животных I группы, и на 1,09% выше, чем у сверстников II группы.
Был определен морфологический состав туш подопытных животных. Данные представлены в таблице 5.
По морфологическому составу туш молодняка крупного рогатого скота можно судить о мясности туш (съедобных и несъедобных частях). Анализируя данные таблицы 5, отметим, что ряд показателей морфологического состава туш имел очень близкие значения (например, % мышечной ткани от массы мякоти или выход костей). Однако масса охлажденной туши и масса мякоти увеличились у животных II и III групп по сравнению со сверстниками I группы. Масса мякоти животных III группы была выше на 11,90 кг, или на 5,32%, чем у животных II группы, на 24,51 кг (11,62%), чем у животных I группы, соответственно. Выход мякоти был примерно на одном уровне у животных трех групп.
По количеству мышечной ткани животные с высокими значениями эстрадиола превосходили животных с более низкими показателями содержания данного гормона. Разница между III и I группами — 9,74%.
Показатели химического состава мякоти туш приведены в таблице 6.
Отметим, что энергетическая ценность связана с содержанием жира в мякоти туш животных. Показатель жира, в том числе синтезированного в мякоти, был выше в тушах животных II и III групп на 12,49%, на 28,39%, чем у животных I группы. Показатели сухого вещества, протеина и золы находились на одном уровне.
Энергетическая ценность мякоти туши животных II группы была выше на 132,80 МДж, чем у животных I группы, у животных III группы — на 300,20 МДж, или на 8,72% и 19,71% соответственно.
Проведен анализ проб длиннейшей мышцы спины исследуемых бычков. Определен уровень содержания аминокислот триптофана и оксипролина. Данные о содержании вышеуказанных аминокислот, а также протеина, сухого вещества, жира, минеральных веществ (золы) и влагоемкости туш, приведены в таблице 7.
Показатели сухого вещества, жира, протеина, золы находились на одном уровне у животных трех групп. Значения рН и влагоемкости туш были схожими. По содержанию триптофана (мг/%) мышцы бычков I группы превосходили аналогичный показатель на 2,91% и на 5,38 % в мышцах спины бычков, соответственно, II и III групп.
Выводы
В ходе исследования были выполнены поставленные задачи: отобраны пробы волосяного покрова у животных-аналогов по возрасту, кормлению и содержанию, определены концентрации гормонов в образцах волос, на основании содержания гормонов сформированы группы животных, проведена оценка их продуктивных (мясных) качеств.
Впервые оценена информативность волос как биоматериала для анализа гормонального статуса мясных бычков. Расчет коэффициентов корреляции показал, что концентрация эстрадиола в волосе положительно взаимосвязана с величиной среднесуточных приростов (r = 0,81), предубойной (r = 0,69) и убойной массой (r = 0,71), массой мякоти (r = 0,65) и костей (r = 0,77), а также с содержанием жира в тушах (r = 0,63) и мякоти (r = 0,74), при этом отрицательные корреляции отмечались по отношению к уровню протеина в длиннейшей мышце спины (r = 0,75).
Повышенная концентрация гормона связана с увеличением массы охлажденной туши и массы мякоти после убоя животных. В перспективе — установление референтных интервалов концентраций гормонов в волосе КРС, которые будут характеризоваться высокой интенсивностью весового роста.
На основании исследований будут разработаны кормовые добавки, включающие комплекс микроэлементов в сочетании с фитобиотическими препаратами, а также рекомендации по коррекции уровня гормонов для повышения продуктивности и качества мяса, получаемого от мясного скота.
Об авторах
Ирина Валерьевна Миронова1, 2; доктор биологических наук, профессор; заведующая кафедрой технологии и химии мясных и молочных продуктов;
старший научный сотрудник отдела животноводства
mironova_irina-v@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-5948-9563
Олег Александрович Завьялов2; доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
oleg-zavyalov83@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-2033-3956
Алексей Николаевич Фролов2; доктор биологических наук
forleh@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-4525-2554
Артём Андреевич Слинкин1; кандидат биологических наук, доцент кафедры
s-artemk@yandex.ru ; https://orcid.org/0009-0007-1717-3177
1Башкирский государственный аграрный университет, ул. 50-летия Октября, 34, Уфа, 450001, Россия
2Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 29, Оренбург, 460000, Россия
УДК 636.2.033
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-391-02-73-79
