CC BY
233
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2018, том 53, № 2, с. 374-384
Кормовые и биоактивные добавки
УДК 636.22/.28.084.1:636.085.8:595.7 doi: 10.15389/agrobiology.2018.2.374rus
МЕЛАНИНОВАЯ БЕЛКОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ИЗ ЛИЧИНОК Hermetia illucens В ПИТАНИИ ТЕЛЯТ
Р.В. НЕКРАСОВ1, А.А. ЗЕЛЕНЧЕНКОВА1, М.Г. ЧАБАЕВ1, Н.А. УШАКОВА2
Насекомые — один из природных источников различных биологически активных веществ, в том числе меланина. В связи с возможностью промышленного разведения некоторых видов насекомых для кормовых целей и производством различных продуктов переработки их биомассы необходима оценка биологической эффективности получаемых веществ. Целью настоящей работы было изучение эффективности использования меланиновой белково-энергетической добавки (МБЭД) из личинок мухи Hermetia illucens в кормлении телят черно-пестрой породы для повышения их сохранности и интенсивности роста. Исследования проводили на 30 телятах черно-пестрой породы в молочный период выращивания на базе ЭХ «Кленово-Чегодаево» (г. Москва). По принципу животных-аналогов сформировали три группы (по 10 гол. в каждой). Животные I (контрольной) группы получали основной рацион согласно схеме кормления, принятой в хозяйстве. В первый период опыта (телята 1-2-месячного возраста) животным II опытной группы скармливали индивидуально перорально 5,0 мл МЭБД (6 мг меланинатол."1 •сут"1), животным III опытной группы — 7,5 мл (9 мг меланинатол."^сут"1). Начиная с 3-месячного возраста, дозу добавки увеличили соответственно до 7,5 и 10 мл - гол."1 • сут"1. Продолжительность опыта составляла 89 сут. МЭБД получали из смеси личинок и предкуколок мухи Hermetia illucens (в соотношении 1:1), выращенных на дробленом зерне кукурузы. Ежедневно оценивали поедаемость кормов и оплату корма продукцией. Телят взвешивали индивидуально в начале и конце опыта, а также ежемесячно в период опыта. По завершении эксперимента у животных из каждой группы (n = 3) брали кровь. В образцах цельной и стабилизированной крови оценивали биохимические и гематологические показатели. Также определяли лизоцимную, бактерицидную и фагоцитарную активность. Экскременты собирали индивидуально от телят из каждой группы (n = 3) в конце эксперимента. Изучение химического состава МБЭД показало отсутствие в ней сырой клетчатки (хитина) при высоком содержании протеина, жира, минеральных веществ. Концентрация меланина составляла 1,2 мг/мл. МБЭД практически не содержала патогенных микроорганизмов, была нетоксичной. Среднесуточный прирост у телят из II и III групп был выше, чем у их аналогов из контрольной группы на 46,44 и 27,34 г, или на 4,23 и 2,49 %. Во II и III опытных группах наблюдалось снижение расхода корма на 1 кг прироста соответственно на 4,1 и 2,4 % по сравнению с контролем. Содержание общего белка в сыворотке крови у телят опытных групп уменьшалось на 3,45 и 2,71 г/л за счет уменьшения фракций альбуминов на 1,86 и 1,29 г/л и глобулинов — на 1,60 и 1,43 г/л. Наблюдалось снижение активности АлАТ на 4,3 IU/л (р < 0,05 для III группы) и на 2,38 IU/л (р > 0,05 для II группы). Содержание лизоцима, лизис, бактерицидная активность в крови у телят опытных групп оказались практически одинаковыми — соответственно 0,47 и 0,49 мкг/л; 27,27 и 28,28 %; 80,39 и 82,35 %. При этом у телят из II и III групп показатель фагоцитарной активности был выше на 5,94 и 6,95 % (р < 0,05 для III группы) по сравнению с контролем. Количество лактобактерий в содержимом толстого кишечника у этих животных увеличилось на 2,23х105 и 10,3х105 КОЕ/г, бифидобактерий — на 0,33х108 и 1,07х108 КОЕ/мл. Отмечалось повышение количества лактозоположительных кишечных палочек по сравнению с таковым у контрольных животных на 1,196х105 и 1,11х105 КОЕ/г (р < 0,05 для III группы). Расчет эффективности скармливания МБЭД показал получение дополнительной прибыли за период опыта в размере (+)381,65 и (+)180,90 руб., или (+)4,29 и (+)2,03 руб. • гол."1 • сут"1 в опытных группах телят в сравнении с контролем.
Ключевые слова: телята, личинки, Hermetia illucens, меланин, иммунитет, микрофлора.
На современном этапе развития животноводства остается не до конца решенной проблема низкой сохранности молодняка из-за высокой заболеваемости животных респираторными и желудочно-кишечными болезнями, приводящими к снижению интенсивности роста и нередко к гибели. Молочный и следующий за ним переходный период выращивания наиболее важны в жизни молодняка, поскольку потребность в питательных веществах из-за интенсивного роста животных велика, а развитие ферментативных систем желудочно-кишечного тракта еще не завершилось. Если
в молочный период в антибактериальной защите теленка важную роль играет молоко матери, то в переходный период риск заболеваний особенно велик, так как доля молока в рационе постепенно уменьшается, а собственная иммунная система находится на этапе становления (1). В структуре заболеваний новорожденных телят (1-30 сут) основное место занимают нарушения функции пищеварения, проявляющиеся диареей и, как следствие, резко выраженной дегидратацией, энофтальмией, токсемией и иммунодефицитом (2). Главной причиной массовых гастроэнтеритов телят становятся инфекционные агенты, в том числе вирусы, микробы, простейшие и грибы, вирулентность которых повышается на фоне неблагоприятных условий кормления и содержания (3).
В последние годы для лечения и профилактики инфекционных заболеваний животных бактериальной этиологии широко используются антимикробные лекарственные препараты, что не всегда дает желаемый результат. Это можно объяснить приспособительной изменчивостью микроорганизмов, а также возникновением у животных иммунодефицитных состояний под воздействием лекарственных препаратов (4). Как следствие, все больше внимания уделяется изучению и производству биологически активных кормовых добавок, действие которых направлено на стимуляцию неспецифического иммунитета животных (5, 6), профилактику и лечение смешанных желудочно-кишечных инфекций и расстройств пищеварения, вызванных нарушением микробиоценоза пищеварительного тракта (7, 8). В этой связи перспективны природные средства — растительные препараты, а также экстракты, полученные из органов и тканей животных (9, 10). Значительный интерес представляет черный пигмент меланин (11). Это высокомолекулярный биополимер нерегулярной структуры, относящийся к классу конденсированных фенольных соединений, которые обусловливают темную окраску покрова насекомых, волос человека, клеточной стенки грибов, растений и микроорганизмов (12). Наличие в его молекуле разнообразных функциональных групп, высокостабильных парамагнитных центров, сопряженной системы двойных связей обеспечивают разнообразное применение меланина в качестве фото-, радиопротектора и антиоксиданта (13).
Меланин относят к числу самых мощных природных антиоксидан-тов. Присутствие меланина в кормах может способствовать их длительному хранению (14). В процессе пищеварения меланин частично усваивается при участии микрофлоры кишечника, частично функционирует как энте-росорбент, регулятор перистальтики, нормализует состав кишечной микрофлоры. Он служит активным антидотом при острых отравлениях, на ранней стадии отравления эффективно выводит токсины из пищеварительного тракта до их всасывания в кровь (15). Меланин применяют при лечении и профилактике заболеваний печени, стрессе, онкологических болезнях. Использование меланина оказывает омолаживающее воздействие на организм, это сильнейший природный адаптоген (16).
Одним из природных источников различных биологически активных веществ, в том числе меланина, служат насекомые (17). В связи с возможностью промышленного разведения некоторых видов насекомых для кормовых целей и производством различных продуктов переработки их биомассы необходима оценка биологической эффективности получаемых веществ (18).
Заслуживают внимания личинки мухи черная львинка (НегтеНа Шисеп&). Этот биологический объект рассматривается как наиболее перспективный вид для промышленного разведения и использования биомассы личинок в составе кормов для животных (19, 20), а также аквакультуры
(21, 22). Они не аккумулируют пестициды или микотоксины (23, 24), содержат большое количество белка и жира (25). Химический состав личинок частично зависит от состава питательной среды, на которой они выращиваются (26). При этом их липидный профиль частично имитирует липидный профиль субстрата, а микронутриенты, такие как минералы и витамины, могут легко в них накапливаться (27). В работе N.S. Liland с соавт. (28) подтверждается пластичность питательного состава личинок, позволяющая накапливать как липидные, так и различные водорастворимые соединения.
Черный пигмент меланин и его влияние на продуктивность животных и качество мяса при скармливании изучены мало. А.И. Бастраков с соавт. (29) показали высокие антиинфекционные свойства меланин-хито-занового комплекса из подмора и пустых оболочек куколок. Применение добавки из личинок мухи НегтеНа Шисет потенциально может ускорить рост и развитие молодняка сельскохозяйственных животных, повысить их сохранность и стрессоустойчивость. Ее скармливание животным позволит дополнительно обеспечить растущий организм важнейшими питательными элементами, поскольку личинки мухи содержат полноценные белки и сбалансированное соотношение минеральных веществ (30).
В настоящей работе меланиновая белково-энергетическая добавка (МБЭД), полученная из личинок мухи НегтеНа Шисет, впервые использовалась в питании сельскохозяйственных животных. Ее скармливание приводило к улучшению состава кишечного микробиоценоза, снижению числа случаев диареи у телят в молочный и переходный периоды выращивания, улучшению конверсии кормов рациона, повышению среднесуточных приростов и сохранности молодняка.
Нашей целью было изучение эффективности использования мела-ниновой белково-энергетической добавки, получаемой из личинок мухи НегтеНа Шисет, в кормлении телят черно-пестрой породы для повышения их сохранности и интенсивности роста.
Методика. Исследования провели в 2017 году на 30 телятах черно-пестрой породы в молочный период выращивания (1-4 мес) на базе экспериментального хозяйства «Кленово-Чегодаево» (г. Москва). По принципу животных-аналогов сформировали три группы по 10 гол. в каждой. Животные I (контрольной) группы получали основной рацион согласно схеме кормления, принятой в хозяйстве. Рацион состоял из комбикорма, цельного и регенерированного молока, сена злаково-разнотравного и силоса кукурузного, минеральных добавок. В рацион телят из II и III групп была включена меланиновая белково-энергетическая добавка. С начала опыта животным II опытной группы скармливали индивидуально перорально 0,5 мл МЭБД (6 мг меланина-гол.-1-сут-1), животным III опытной группы — 7,5 мл (9 мг меланина - гол.-1 • сут-1). С 3-месячного возраста дозу увеличивали соответственно до 7,5 и 10 мл-гол.^-сут1. Продолжительность опыта составляла 89 сут. Ежедневно оценивали поедаемость кормов животными и оплату корма продукцией по расходу кормов на единицу прироста живой массы. Телят взвешивали индивидуально в начале и конце опыта (в утренние часы перед кормлением), а также ежемесячно в период опыта для определения валового и среднесуточного прироста живой массы.
Корма, входящие в рацион животных, отбирали для химического анализа согласно ГОСТ Р ИСО 6497-2011. Расчет обменной энергии проводили на основании содержания сырых питательных веществ (31), расчет рационов — с использованием программного комплекса КормОптимаЭкс-
перт (Версия 2016.15.1.1, ООО «Корморесурс»).
МБЭД получали из смеси личинок и предкуколок мухи Hermetia illucens (в соотношении 1:1), выращенных на дробленом зерне кукурузы, посредством разведения отжатой массы в дистиллированной воде в соотношении 1:3 и последующей стерилизации суспензии при 100 °С в течение 2 ч в качалочных колбах (по 250 мл суспензии). Дозу скармливания МБЭД рассчитывали, исходя из содержания водорастворимого меланина в добавке, которое определяли в отобранной аликвоте осаждением меланина HCl из 100 мл суспензии и высушиванием осадка. Предварительно суспензию центрифугировали 15 мин при 1200 g для отделения немеланино-вой составляющей (центрифуга ОПн-8, АО ТНК «ДАСТАН», Россия). Полученный осадок меланина отделяли центрифугированием в том же режиме, нейтрализовали, сушили и взвешивали. В подготовленной к испытаниям суспензии концентрация меланина составляла 1,2 мг/мл.
Определяли состав МБЭД: первоначальное содержание влаги (ГОСТ Р 54951), воздушно-сухое вещество (ГОСТ 31640-2012), протеин (ГОСТ 32044.1-2012), жир (ГОСТ 32905-2014), клетчатку (ГОСТ 31675-2012), БЭВ (расчетным способом), количество золы (ГОСТ 32933-2014), валовую, обменную энергию (расчетным способом), кальций (ГОСТ 32904-2014), фосфор (ГОСТ Р 51420-99). Также образец МБЭД исследовали на наличие Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella spp., Escherichia coli (гемолитическая), Staphylococcus saprophyticus, Enterobacter spp., Citrobacter spp., дрожжеподобных грибов и плесеней. Оценивали общую токсичность с использованием 3-5-суточной культуры инфузорий Tetryhymena pyriformis, степень токсичности — по выживаемости инфузорий в тестируемой среде.
Экскременты собирали индивидуально от телят из каждой группы (n = 3) в конце эксперимента. Определяли микробиологический профиль в последовательных разведениях с учетом числа выросших колоний. Микробиологический анализ образцов содержимого желудочно-кишечного тракта исследовали методом высева последовательных 10-кратных разведений на накопительные и дифференциально-диагностические среды глубинным способом (1,0 мл) и поверхностно (0,2 мл) с последующим подсчетом коло-ниеобразующих единиц (КОЕ/г или КОЕ/мл).
При выделении и определении количества условно-патогенных микроорганизмов навеску образца высевали в жидкую селективную среду, выполняли инкубирование, пересев культуральной жидкости на агаризован-ную селективно-диагностическую среду и подтверждение принадлежности выделенных типичных и атипичных колоний к конкретному виду микроорганизмов. Видовую идентификацию микроорганизмов осуществляли по следующим критериям: морфология колоний, выросших на дифференциально-диагностических средах, результаты микроскопирования, биохимическая идентификация на микробиологических средах («ФБУН ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии», Россия) и с использованием панелей тест-систем («BioMerieux», Франция). Молочнокислые микроорганизмы (лакто- и бифидобактерии) выделяли на МRS и Бифидум-среде, бактерии рода кишечной палочки (БГКП) — на агаре Эндо-ГРМ, гемолитические организмы (Streptococcus spp. и Е. coli) — на мясопептонном агаре (МПА) с добавлением 5 % дефибринированной бараньей крови, дрожжи и дрожжеподобные грибы — на агаре Сабуро с добавлением 5 % теллурита калия. Учитывали результаты на чашках с 30-300 колониями. Численность микроорганизмов (N) вычисляли по формуле N = m-V"1 • d"1, где m — среднеарифметическое число колоний, выросших на двух чашках Петри; V — объем инокулята,
высеянного на каждую чашку, см3; d — коэффициент разведения.
По завершении эксперимента брали кровь у животных из каждой группы (n = 3). В образцах цельной и стабилизированной крови определяли биохимические (содержание общего белка, альбуминов, глобулинов, креа-тинина, мочевины, общего билирубина, общего холестерина, кальция, фосфора, глюкозы, активность щелочной фосфотазы — ЩФ, аспартатамино-трансферазы — АсАТ, аланинаминотрасферазы — АлАТ) и гематологические (количество гемоглобина, эритроцитов, лимфоцитов, гематокрит) показатели по стандартным методикам. Также определяли лизоцимную и бактерицидную активность сыворотки крови и фагоцитарную активность общепринятыми методами: бактерицидную активность (БА) оценивали фото-нефелометрически, содержание лизоцима — по В.И. Мутовину (1974), фагоцитарную активность (ФА) — по поглощающей и переваривающей способности клеток крови.
Исходя из данных по затратам кормов, их стоимости и полученного прироста, рассчитывали возможный экономический эффект от использования изучаемой добавки в молочный период выращивания телят.
Результаты обрабатывали биометрически методом дисперсионного анализа (ANOVA), используя программу Statistica 10 («StatSoft, Inc.», США, 2011; http://www.statsoft.com). Вычисляли среднеарифметические значения (М), среднеквадратическую ошибку (+m) и уровень значимости (р). Результаты считали высокодостоверными при р < 0,001 и достоверными при р < 0,01 и р < 0,05. При р < 0,1, но р > 0,05 отмечали тенденцию к достоверности полученных данных. При р > 0,1 разницу считали недостоверной.
Результаты. По некоторым данным (32), биологический эффект МБЭД может проявляться при дозе 0,1 мг/кг живой массы. Исходя из этого, рассчитывали количество этой потенциальной кормовой добавки в эксперименте.
При культивировании на дробленом зерне кукурузы биомасса личинок черной львинки содержала 36 % протеина и 45 % жира. При обезжиривании прямым отжимом из 1 кг сырой биомассы получалось 775 г отжимной массы (с влажностью 70 %).
Изучение химического состава МБЭД в сравнении с отделенным концентратом протеина (табл. 1) выявило высокое содержание сырой клетчатки — хитина в воздушно-сухом веществе (ВСВ) концентрата протеина при полном его отсутствии в составе МБЭД. Также в ВСВ МБЭД было обнаружено высокое содержание протеина, жира, минеральных веществ. Концентрация меланин, обладающего особой ценностью, составляла 1,2 мг/мл. Исследование добавки на наличие патогенных микроорганизмов показало практически полное их отсутствие. Добавка была также признана нетоксичной.
Динамика живой массы телят-молочников черно-пестрой породы при включении в рацион меланино-вой белково-энергетической добавки из личинок мухи Hermetia illucens: а — I группа (контроль n = 10), б — II группа (n = 10), в — III группа (n = 10). Описание групп см. в разделе «Методика» (n = 10, M±m, экспериментальное хозяйство «Кленово-Че-годаево», г. Москва, 2017 год).
В начале опыта все телята имели практически равную живую массу — от 56,0 до 56,90 кг (табл. 2, рис.). Включение в состав их рациона МБЭД из личинок H. illucens способствовало увеличению живой массы. В конце опыта этот показатель у телят из II и III опытных групп был выше, чем в контроле, соответственно на 2,8 и 2,0 кг, или на 1,81 и 1,29 %.
1. Сравнительный анализ химического состава меланиновой белково-энергети-ческой добавки (МБЭД) и концентрата протеина, полученных из личинок мухи Негтейа Шисет
Образец корма
Показатель МБЭД концентрат протеина
НВ | ВСВ НВ | ВСВ
Первоначальная влага, % 71,06 1,89
Воздушно-сухое вещество, % 28,94 100,00 98,11 100,00
Протеин, г/кг 94,46 326,40 533,62 543,90
Жир, г/кг 126,84 438,29 50,82 51,80
Сырая клетчатка (хитин), г/кг - - 183,07 186,60
БЭВ, г/кг 17,68 61,09 92,62 94,40
Зола, г/кг 38,20 132,00 76,13 77,60
Валовая энергия, МДж/кг 7,36 25,43 19,99 20,38
Обменная энергия, МДж/кг 5,45 18,83 14,55 14,83
Кальций, г/кг 4,68 16,17 15,00 15,29
Фосфор, г/кг 3,58 12,37 5,10 5,20
Примечание. НВ — натуральное вещество, ВСВ — воздушно-сухое вещество; БЭВ — безазотистые экстрактивные вещества. Прочерки означают, что хитин не выявили.
2. Интенсивность роста, сохранность животных и затраты корма в опыте на телятах-молочниках черно-пестрой породы при включении в рацион меланиновой белково-энергетической добавки из личинок мухи Негте^ Шшхпв (M±m, экспериментальное хозяйство «Кленово-Чегодаево», г. Москва, 2017 год)
Показатель
_ Группа__
I (контроль, n = 10) | II (n = 10) | III (n = 10)
Живая масса, кг: в начале опыта в конце опыта К контролю, % Валовой прирост, кг Среднесуточный прирост, г К контролю, % Сохранность животных, % Валовой расход ОЭ, МДж • гол.1 • суТ1 Расход ЭКЕ на 1 гол/сут Затраты кормов, ЭКЕ/кг прироста
К контролю, %_
Примечание. ОЭ — обменная энергия, ЭКЕ — энергетическая кормовая единица. Описание групп см. в разделе «Методика».
56,30±4,02 56,00±3,45 56,90±3,79
155,00±6,67 157,80±5,76 157,00±7,42
100,00 101,81 101,29
97,67±5,18 101,80±5,25 100,10±7,64
1097,38±58,23 1143,82±58,98 1124,72±85,82
100,00 104,23 102,49
90,00 100,00 100,00
2830,20 2830,20 2830,20
3,18 3,18 3,18
2,90 2,78 2,83
100,00 95,90 97,60
Среднесуточный прирост у телят из II и III групп был выше, чем у их аналогов из контрольной группы, на 46,44 и 27,34 г, или на 4,23 и 2,49 %. Самые высокие показатели роста отмечались во II группе. За счет увеличения среднесуточного прироста во II и III опытных группах наблюдалось снижение расхода корма на 1 кг прироста соответственно на 4,1 и 2,4 % по сравнению с контролем. Животные охотно потребляли МБЭД, отказов от него не наблюдали. Телята опытных групп меньше болели, случаев диареи не зафиксировали. Во II и III группах сохранность молодняка составила 100 %, тогда как в I группе — 90 % (выбытие одного теленка).
Изученные показатели крови существенно не различались между группами, оставаясь в пределах физиологической нормы, тем не менее, имелись некоторые особенности (табл. 3). Так, содержание общего белка во II и III группах снижалось соответственно на 3,45 и 2,71 г/л по сравнению с контролем за счет уменьшения количества альбуминов на 1,86 и 1,29 г/л и глобулинов на 1,6 и 1,43 г/л. Отметим, что только по содержанию общего
белка нельзя полностью оценить качество питания. Активность АлАТ и АсАТ в сыворотки крови телят служит дополнительным показателем полноценности белкового питания, интенсивности белкового обмена и характеризует функциональное состояние печени животных. Было установлено достоверное уменьшение активности АлАТ у телят из III опытной группы на 4,3 IU/л по сравнению с контрольной (р < 0,05). Во II группе этот показатель был ниже контроля на 2,38 IU/л. Такую же тенденцию можно отметить в активности АсАТ: у животных из II и III опытных групп она была ниже контрольной соответственно на 7,63 и 7,93 IU/л. Снижение активности этих ферментов косвенно характеризует стабилизирующее действие изучаемого фактора питания на свободные аминокислоты, которые меньше подвергаются катаболизму и эффективнее используются в биосинтезе белка.
3. Гематологические показатели и некоторые показатели резистентности у телят-молочников черно-пестрой породы при включении в рацион меланиновой белково-энергетической добавки из личинок мухи Hermetia illucens (M±m, экспериментальное хозяйство «Кленово-Чегодаево», г. Москва, 2017 год)
Показатель Группа
I (контроль, n = 3) | II (n = 3) | III (n = 3)
Белок общий, г/л 78,56±2,17 75, 11± 1,74 75,85±1,05
Альбумины, г/л 33,08±1,16 31,22±0,64 31,79± 1,36
Глобулины, г/л 45,49±3,33 43,89± 1,12 44,06±1,43
Коэффициент А/Г 0,74±0,08 0,71±0,01 0,72±0,05
Холестерин, ммоль/л 3,37±0,03 3,60±0,38 3,12±0,36
Креатинин, мкмоль/л 68,58±6,99 70,39±3,27 62,76±4,40
Мочевина, ммоль/л 5,40±0,41 5,10±0,50 6,49±0,39
Билирубин общий, мкмоль/л 8,10±3,06 8,46±0,66 7,17±0,84
АлАТ, Ш/л 15,86±1,03 13,48± 1,54 11,56±0,71*
АсАТ, Ш/л 65,52±5,69 57,89±5,67 57,59±3,04
Триглицериды, ммоль/л 0,94±0,04 0,95±0,03 0,86±0,11
Щелочная фосфатаза, Ш/л 361,33±24,35 435,48±56,05 244,71±65,05
Глюкоза, ммоль/л 5,17±0,14 5,15±0,21 4,66±0,85
Кальций, ммоль/л 2,84±0,08 2,87±0,07 2,83±0,08
Фосфор, ммоль/л 2,93±0,03 3,12±0,11 2,72±0,33
Отношение Са/Р 1,25±0,02 1,19±0,02 1,40±0,21
Железо мкмоль/л 35,64±2,03 34,55±2,39 31,64±2,27
Лейкоциты, х109/л 12,92±0,25 13,26±0,88 12,30±0,51
Эритроциты, х 1012/л 10,74±0,32 10,83±0,31 11,17±0,43
Гемоглобин, г/л 105,37±5,39 102,40±3,77 108,77±2,28
Гематокрит, % 41,21±2,18 41,92±0,81 41,98±0,83
Лизис, % 28,28± 1,01 27,27±1,75 27,27±1,75
Лизоцим:
мкг/мл сыворотки 0,49±0,02 0,47±0,03 0,47±0,03
уд. ед. а, ед. а/мг белка 1,59±0,10 1,60±0,13 1,59±0,12
БАСК, % 82,35±0,00 80,39± 1,30 80,39± 1,30
ФА, % 48,20±1,45 54,14± 1,84 55,15±1,83*
ФИ 3,39±0,18 2,98±0,09 3,28±0,14
ФЧ 1,63±0,10 1,61±0,06 1,81±0,09
Примечание. А/Г — альбумины/глобулины, АлАТ — аланинаминотрасфераза, АсАТ — аспартатами-нотрансфераза, Са/Р — кальций/фосфор, БАСК — бактерицидная активность сыворотки крови, ФА — фагоцитарная активность, ФИ — фагоцитарный индекс, ФЧ — фагоцитарное число; уд. ед. а — удельные единицы активности. Описание групп см. в разделе «Методика». * Различия с контролем статистически значимы при р < 0,05.
Введение в рацион телят-молочников МБЭД из личинок H. illucens достоверно не отразилось на активности щелочной фосфатазы, концентрации кальция и фосфора в сыворотке крови при некотором повышении отношения Са/Р у животных из III опытной группы. Содержание лизоцима, процент лизиса, бактерицидная активность в крови у телят подопытных групп оказались практически одинаковыми — соответственно 0,47 и 0,49 мкг/л; 27,27 и 28,28 %; 80,39 и 82,35 %. При этом у телят II и III групп показатель ФА был выше на 5,94 и 6,95 % (р < 0,05 для III группы) по сравнению с контролем.
У животных из II и III опытной группы количество лактобактерий в
содержимом толстого кишечника увеличилось соответственно на 2,23х105 и 10,3х105 КОЕ/г, бифидобактерий — на 0,33х108 и 1,07х108 КОЕ/мл по сравнению с показателями в контрольной группе (табл. 4). Отмечалось уменьшение количества лактозоположительных кишечных палочек на 1,196х105 и 1,11х105 КОЕ/г (р < 0,05 для III группы). Лактозоотрицатель-ных кишечных палочек у животных опытных групп не обнаружили, в то время как у одного теленка из контрольной группы зафиксировали их наличие (см. табл. 3).
4. Качественный и количественный состав микрофлоры толстого отдела кишечника у телят-молочников черно-пестрой породы при включении в рацион мелани-новой белково-энергетической добавки из личинок мухи Hermetia illucens (M±m, экспериментальное хозяйство «Кленово-Чегодаево», г. Москва, 2017 год)
Микроорганизмы
Группа
I (контроль, n = 3)
II (n = 3)
III (n = 3)
Лактобактерии, х105 КОЕ/г Бифидобактерии, х108 КОЕ/мл Гемолитические микроорганизмы, КОЕ/г: стрептококки, х103 Escherichia coli Кишечная палочка, КОЕ/г: лактозоположительная, х 105 лактозоотрицательная Грибы рода Candida, КОЕ/г_
3,10±1,35 1,33±1,04
2,20±0,08 Не обнаружено
1,20±1,20 Обнаружено в 1 образце Не обнаружено
Примечание. КОЕ — колониеобразующая единица. Описание * Различия с контролем статистически значимы при р < 0,05.
5,33±0,99 1,66±0,84
2,30±0,53 Не обнаружено
0,004±0,001 Не обнаружено Не обнаружено групп см. в разделе
13,4±3,68* 2,40±1,30
2,35±0,69 Не обнаружено
0,09±0,09 Не обнаружено Не обнаружено «Методика».
Расход МБЭД в расчете на 1 гол. за период опыта во II и III опытных группах составил соответственно 520,0 мл и 742,5 мл. Стоимость 1 л добавки — 100,00 руб. На 1 гол. расход составил 52,00 и 74,25 руб. за период опыта. Прибыль от условной реализации в I контрольной группе была (+)1355,35 руб., во II группе (+)1737,00руб., в III — (+)1536,25 руб. В опытных группах показатель увеличился за счет дополнительного прироста живой массы, полученного в результате обогащения рационов телят-молочников МБЭД. Об этом же свидетельствуют данные по дополнительной прибыли, полученной от каждого теленка из II и III групп в период опыта. Так, за весь период она составила соответственно (+)381,65 и (+)180,90 руб., или (+)4,29 и (+)2,03 руб. • гол."1 • сут"1 по сравнению с контролем.
Другие авторы сообщали об антистрессовом эффекте меланина, произведенного дрожжами Nadsoniella nigra X-1 (33): при его добавлении в рацион (0,1 мг/кг) не было случаев заболеваний и гибели поросят-отъе-мышей. Показано (34, 35), что у стрессированных животных меланин способствует нормализации протеиназно-ингибиторного потенциала и предупреждает развитие цитолитического синдрома поджелудочной железы.
Таким образом, различия в интенсивности роста телят под влиянием испытуемых доз меланиновой белково-энергетической добавки (МБЭД) из личинок мухи Hermetia illucens были недостоверными, что указывает на возможность увеличения суточной нормы ввода добавки. Следует отметить положительное воздействие микродозы МБЭД на показатели неспецифического иммунитета и состав кишечного микробиоценоза у подопытных животных. Биологическое действие МБЭД коррелировало с более высокими показателями роста, сохранности животных, конверсии корма. Дозы МБЭД установлены экспериментально и не являются окончательно рекомендуемыми, поскольку биологическая эффективность добавки изучалась впервые. Необходимы дальнейшие исследования биологического действия как личинок Hermetia illucens, так и препаратов физиологически активных веществ, полученных из них, на здоровье и продуктивность у разных ви-
дов сельскохозяйственных животных, птицы, рыб.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hulbert L.E., Moisa S.J. Stress, immunity, and the management of calves. J. Dairy Sci., 2016, 99(4): 3199-3216 (doi: 10.3168/jds.2015-10198).
2. Лисицын В.В. Заболевание молодняка крупного рогатого скота вирусной этиологии. Ветеринария сельскохозяйственных животных, 2013, 3: 6-12.
3. Мищенко В.А., Павлов Д.К., Думова В.В., Никешина Т.Б., Гетманский О.И., Кононов А.В., Лисицын В.В. Экологические особенности заболеваний пищеварительной системы новорожденных телят. Ветеринарная патология, 2005, 3: 34-38.
4. Красочко П.А. Биотехнологические основы конструирования и использования иммунобиологических препаратов для молодняка крупного рогатого скота. Автореф. докт. дис. Щелково, 2009.
5. Тараканов Б.В. Биопрепараты для повышения эффективности использования кормов, Зоотехния, 1993, 8: 16-18.
6. Abbas K.A. The synergistic effects of probiotic microorganisms on the microbial production of butyrate in vitro. McNair Scholars Research Journal, 2010, 2(1): 8.
7. Chu G.M., Lee S.J., Jeong H.S., Lee S.S. Efficacy of probiotics from anaerobic microflora with prebiotics on growth performance and noxious gas emission in growing pigs. Anim. Sci. J., 2011, 82(2): 282-290 (doi: 10.1111/j.1740-0929.2010.00828.x).
8. Таирова А.Р., Кузнецов А.И. Влияние различных доз хитозана на иммунный статус бычков. Ветеринарный врач, 2001, 4: 49-51.
9. Тетерев И.И. Прополис в животноводстве и ветеринарии. Киров, 1998: 54-58.
10. Ушакова Н.А., Наумова Е.И., Павлов Д.С., Чернуха Б.А. Способ получения биологически активной кормовой добавки из растительного сырья. Патент 2202224 (РФ) МПК7 A 23 K 1/165. Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (РФ). 2001104906/13 Заявл. 22.02.2001. Опубл. 20.04.2003. Бюл. № 12.
11. Островский М.А., Донцов А.Е. Физиологические функции меланина в организме. Физиология человека, 1985, 11(4): 670-678.
12. Барабой В.А. Структура, биосинтез меланоцитов, их биологическая роль, перспективы применения. Успехи современной биологии, 2000, 117: 86-92.
13. Донцов А.Е. Защитное действие меланинов при окислительном стрессе. Lambert Academic Publishing, Saarbrücken, 2014.
14. Wang J.-M., Ao A.-H., Qiao C.-S., Zhong Y., Zhang Y.-Y. The research progress of melanin. Adv. Mat. Res., 2011, 204-210: 2057-2060 (doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.204-210.2057).
15. Meredith P., Sarna T. The physical and chemical properties of eumelanin. Pigm. Cell Res., 2006, 19: 572-594 (doi: 10.1111/j.1600-0749.2006.00345.x).
16. Lia H.-J., Lic J.-X., Zhao Z. Characterization of melanin extracted from apricot (Armeniaca sibirica) and its effect on hydrazine-induced rat hepatic injury. ScienceAsia, 2016, 42: 382-391 (doi: 10.2306/scienceasia1513-1874.2016.42.382).
17. Зуева О.Ю. Разработка биотехнологических процессов получения биологически активных соединений из медоносных пчел и исследование их свойств. Автореф. канд. дис. Щелково, 2004.
18. BuBler S., Rumpold B.A., Jander E., Rawel H.M., Schlüter O.K. Recovery and techno-functionality of flours and proteins from two edible insect species: Meal worm (Tenebrio molitor) and black soldier fly (Hermetia illucens) larvae. Heliyon, 2016, 2(12): e00218 (doi: 10.1016/j.heliyon.2016.e00218).
19. Makkar H.P.S., Tran G., Heuzé V., Ankers P. State-of-the-art on use of insects as animal feed. Anim. Feed Sci. Tech., 2014, 197: 1-33 (doi: 10.1016/j.anifeedsci.2014.07.008).
20. Sánchez-Muros M.-J., Barroso F.G., Manzano-Agugliaro F. Insect meal as renewable source of food for animal feeding: a review. J. Clean. Prod, 2014, 65: 16-27 (doi: 10.1016/j.jclepro.2013.11.068).
21. Barroso F.G., de Haro C., Sánchez-Muros M.-J., Venegas E., Martínez-Sánchez A., Pérez-Baсуn C. The potential of various insect species for use as food for fish. Aquaculture, 2014, 422423: 193-201 (doi: 10.1016/j.aquaculture.2013.12.024).
22. Bondari K., Sheppard D.C. Soldier fly, Hermetia illucens L., larvae as feed for channel catfish, Ictalurus punctatus (Rafinesque), and blue tilapia, Oreochromis aureus (Steindachner). Aquaculture and Fisheries Management, 1987, 18(3): 209-220 (doi: 10.1111/j.1365-2109.1987.tb00141.x).
23. Bosch G., Fels-Klerx H.J.V., Rijk T.C., Oonincx D.G.A.B. Aflatoxin B1 tolerance and accumulation in black soldier fly larvae (Hermetia illucens) and yellow mealworms (Tenebrio molitor). Toxins, 2017, 9(6): 185 (doi: 10.3390/toxins9060185).
24. Wang Y.S., Shelomi M. Review of black soldier fly (Hermetia illucens) as animal feed and human food. Foods, 2017, 6(10): 91 (doi: 10.3390/foods6100091).
25. Nowak V., Persijn D., Rittenschober D., Charrondiere U.R. Review of food composition data for edible insects. Food Chem, 2016, 193: 39-46 (doi: 10.1016/j.foodchem.2014.10.114).
26. Cicková H., Newton G.L., Lacy R.C., Kozánek M. The use of fly larvae for organic waste treatment. Waste Manage., 2015, 35: 68-80 (doi: 10.1016/j.wasman.2014.09.026).
27. Van Huis A. Potential of insects as food and feed in assuring food security. Annu. Rev. Entomol.,
2013, 58: 563-583 (doi: 10.1146/annurev-ento-120811-153704).
28. Liland N.S., Biancarosa I., Araujo P., Biemans D., Bruckner C.G., Waagbm R., Torstensen B.E., Lock E.-J. Modulation of nutrient composition of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae by feeding seaweed-enriched media. PLoS ONE, 2017, 12(8): e0183188 (doi: 10.1371/journal.pone.0183188).
29. Бастраков А.И., Донцов А.Е., Ушакова Н.А. Муха черная львинка Hermetia illucens в условиях искусственного разведения — возобновляемый источник меланин-хитозанового комплекса. Известия Уфимского научного центра РАН, 2016, 4: 77-79.
30. van Huis A., van Itterbeeck J., Klunder H., Mertens E., Halloran A., Muir G., Vantomme P. FAO Forestry Paper 171. Edible insects: future prospects for food and feed security. FAO, Rome, Italy, 2013.
31. Кирилов М.П., Махаев Е.А., Первов Н.Г., Пузанова В.В., Аникин А.С. Методика расчета обменной энергии в кормах на основе содержания сырых питательных веществ (для крупного рогатого скота, овец, свиней). Дубровицы, 2008: 32.
32. Добавка меланин в питание поросят раннего отъема. Практический эксперимент. Свиноводство для всех. Режим доступа: http://svinovodstvo.blogspot.ru/2014/06/dobavki-dlja-porosjat.html#more. Дата обращения: 01.04.2018.
33. Chyizhanska N., Beregova T. Effect of melanin isolated from Antarctic yeasts on preservation of pig livestock after ablactation. УАЖ, 2009, 8: 382-385.
34. Слободяник Н.М., Слободяник В.М., Непорада К.С., Берегова Т.В. Вплив меланшу на ферментативну актившсть пщшлунково! залози в умовах гострого стресу. Вктник проблем бюлогИ i медицини, 2017, 4 (1/139): 253-256.
35. Slobodyanyk N., Beregova T., Neporada K. Pancreatic enzymes activity under the conditions of acute stress and melanin administration depending on the stress resistance. J. Pharm. Pharmacol., 2015, 3: 232-236 (doi: 10.17265/2328-2150/2015.05.004).
1ФГБНУ Федеральный научный центр Поступила в редакцию
животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, 27 октября 2017 года 142132 Россия, Московская обл., г.о. Подольск, пос. Дубровицы, 60, e-mail: [email protected] Н;
2ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции
им. А.Н. Северцова РАН,
119071 Россия, г. Москва, Ленинский просп., 33,
e-mail: [email protected]
Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2018, V. 53, № 2, pp. 374-384
MELANINE PROTEIN-ENERGY ADDITIVE FROM Hermetia illucens LARVAE IN NUTRITION OF CALVES
R.. V. Nekrasov1, A.A. Zelenchenkova1, M. G. Chabaev1, N.A. Ushakova2
1Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry, Federal Agency of Scientific Organizations, 60, pos. Dubrovitsy, Podolsk District, Moscow Province, 142132 Russia, e-mail [email protected] (Н corresponding author); 2Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Federal Agency of Scientific Organizations, Moscow, Leninskii prosp., 33, 119071 Russia, e-mail [email protected] ORCID:
Nekrasov R.V. orcid.org/0000-0003-4242-2239 Zelenchenkova A.A. orcid.org/0000-0001-8862-3648
Chabaev M.G. orcid.org/0000-0003-1889-6063 Ushakova N.A. orcid.org/0000-0001-7914-1508
The authors declare no conflict of interests
Received October 27, 2017 doi: 10.15389/agrobiology.2018.2.374eng
Abstract
One of the natural sources of various biologically active substances, including melanin, are insects. In connection with the possibility of industrial breeding of some insect species for feed purposes and obtaining various products of processing their biomass, an assessment of the biological effectiveness of the substances obtained is necessary. The purpose of the present studies was to study the effectiveness of the use of the melanin protein-energy additive (MPEA) from the larva of the Hermetia illucens fly, in feeding black-and-white breed calves to enhance their safety and growth. Researches were carried out on 30 calves of black-and-white breed on the basis of experimental farm «Klenovo-Chegodaevo», Moscow. According to the principle of animal analogues, 3 groups of calves were formed, 10 animals in each. In the first period of the experiment (1-2 months old calves), the animals of the group 2 were fed individually with 5.0 ml of MPEA (6 mg melanin per head daily), and the animals of the group 3 were fed with 7.5 ml of MPEA (9 mg melanin per head daily). Starting from 3 month age, a daily dose of the additive was increased to 7.5 and 10 ml per head, respectively, in the experimental groups. The duration of the experiment was 89 days. The study of the chemical composition of MPEA showed the absence of crude fiber (chitin), with a high content of protein, fat, minerals. In the experimental additive the concentration of melanin was 1.2 mg mela-
nin/ml. MPEA practically did not contain pathogenic microorganisms and was recognized as nontoxic. During the experiment, the calves receiving the MPEA an average daily gain and gross gain were 4.13-2.43 kg and 46.44-27.34 g (or 4.23 and 2.49 %) higher, res[ectively, than those in the control group, with 4.1 and 2.4 % decrease in feed consumption per 1 kg of live weight gain. In the calves of the experimental groups, there was a tendency for lowering total blood protein level by 3.45 and 2.71 g/l compared to the control due to reducing the fractions of albumins by 1.86 and 1.29 g/l, and globulins by 1.60 and 1.43 g/l, respectively. Also, ALT activity decreases by 4.3 IU/l (p < 0.05 for group 3) and 2.38 IU/l (p > 0.05 for group 2). The content of lysozyme, per cent of lysis, the blood BA level of the calves from the experimental groups turned out to be practically the same, 0.47-0.49 №/l, 27.27-28.28 %, and 80.39-82.35 %, respectively. However, the FA index of the calves from the group 2 and group 3 was 5.94 and 6.95 % higher, respectively, compared to the control. In the calves of the group 2 and group 3, the number of lacto- and bifidobacteria in the colonic intestine increased, by 2.23x10s and 10.3x10s CFU/g for Lactobacillus, and by 0.33x10s and 1.07x108 CFU/ml for Bifidobacteria compared to the control. There was a decrease in the amount of lactose-positive coliforms by 1.196x105 and 1.11x105 CFU/g, respectively, compared to the control animals. Calculation of the feeding efficiency of the MPEA during the experiment showed a profitability of (+)381.65 and (+)180.90 rubles, or (+)4.29 and(+) 2.03 rubles per head daily, in the experimental calves when compared to the control animals. MPEA dosage was established experimentally, and, possibly, is not definitively precise, since this is the first study of MPEA biological effectiveness for calves. Further research is needed to identify the biological effect of the Hermetia illucens larvae on various species of farm animals.
Keywords: calves, larvae, Hermetia illucens, melanin, immunity, microflora.
Научные собрания
II МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «СИСТЕМНАЯ БИОЛОГИЯ И БИОМЕДИЦИНА-2018» (Systems Biology and Biomedicine-2018, SBioMed-2018)
(21-22 августа 2018 года, г. Новосибирск, Новосибирский государственный университет)
Организаторы: Сибирское отделение Российской академии наук, ФАНО России, Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфоло-гии — филиал Федерального исследовательского центра «Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» (НИИКЭЛ — филиал ИЦиГ СО РАН), Новосибирский национальный государственный исследовательский университет (НГУ).
Симпозиум проводится в рамках 11-й Международной мультиконференции по биоинформатике регуляции и структуры геномов и системной биологии (Bioinformatics of Genome Régulation and Structure/Systems Biology — BGRS/SB-2018), которая пройдет с 20 по 25 августа 2018 года. Симпозиум станет междисциплинарной площадкой для обсуждения проблем системной биологии и биомедицины специалистами разного профиля, включая биологов, генетиков, врачей различных специальностей, фармакологов, специалистов в области биоинформатики и т.д. В рамках симпозиума планируется проведение пленарных лекций, устных и стендовых докладов.
Симпозиум будет включать следующие направления:
■ геномные и постгеномные технологии в медицинских исследованиях;
■ персонализированная и прецизионная медицина;
■ системная биология и функциональная геномика в медицине;
■ эпигенетические механизмы патологических процессов;
■ трансгенные животные — биологические модели заболеваний человека;
■ фундаментальная и клиническая иммунология и иммуногенетика;
■ системная биология взаимоотношений «паразит—хозяин»;
■ новые биомаркеры социально-значимых заболеваний;
■ тест-системы для молекулярной диагностики;
■ фармакогенетика и фармакогеномика;
■ лекарственные препараты: от моделирования in silico до клинических исследований;
■ таргетная терапия в эпоху геномной медицины;
■ биоинформатика в клинической медицине;
■ цифровые технологии в медицине;
■ клеточные технологии и регенеративная медицина.
Контакты и информация: http://conf.bionet.nsc.ru
