Нанобиотехнологии в кормлении животных, производстве и переработке сельхозпродукции. Учебное пособие

Функциональное питание – это продукты специального назначения естественного или искусственного происхождения, которые предназначены для систематического ежедневного употребления и направлены на восполнение недостатка в организме энергетических, пластических или регуляторных пищевых субстанций. В ближайшие годы наиболее перспективными будут функциональные продукты на основе пищевых биологически активных белков, минералов,углеводов,сывороточныхбелковиантиоксидантов растительного происхождения. Отдельным перспективным направлением является разработка продуктов питания с пробиотическими свойствами, оказывающими позитивный эффект на организм человека посредством оптимизации его микрофлоры.

Меняя содержание и соотношение поступающих с продуктами функционального питания определенных ингредиентов или их групп, можно регулировать все жизненные процессы, происходящие в органах и тканях, что позволяет вытеснить многие традиционные лекарственные препараты из арсенала средств сохранения здоровья, профилактической и восстановительной медицины.

Так, например, в Японии, где функциональное питание населения – давно уже государственная политика, продукты, специфически улучшающие здоровье человека, в основном направлены на оптимизацию бифидофлоры в пищеварительном тракте и содержат либо живые бифидобактерии, лактобацилы, либо соединения, стимулирующие их рост и развитие.

При совместном культивировании отобранных штаммов лакто- и бифидобактерий между ними формируются симбиотические отношения, которые заключаются в том, что лактобактерии снижают окислительно-восстановитель- ный потенциал в питательной среде и тем самым создают более благоприятные условия для бифидобактерий.

121

Современная наука разрабатывает продукты функционального назначения для человека. Этому перспективному направлению уделяется достаточно серьезное внимание.

Основными составляющими функционального питания являются специальные микроорганизмы или вещества, способствующие их развитию: пробиотики, пребиотики и синбиотики.

Термин «пробиотики» в буквальном переводе двух слов «про» и «био» означает «для жизни», в отличие от «антибиотиков» – «против жизни». Пробиотики – это препараты или продукты с живыми микроорганизмами, которые оказывают благотворный эффект на здоровье человека посредством нормализации микробиоценоза кишечника.

Доказано, что пробиотические продукты необходимо применять с целью профилактики и в комплексной терапии функциональных и инфекционных нарушений деятельности желудочно-кишечного тракта, дисбактериозов, а также при применении антибактериальных препаратов.

Впоследние десятилетия в результате хозяйственной деятельности наблюдается рост числа и интенсивности физическихихимическихфакторов,оказывающихнегативное влияние на человека и окружающую среду. Чтобы питание не стало источником потенциально опасных веществ, необходимо обеспечить пищевую и перерабатывающую промышленность высококачественным отечественным сельскохозяйственным сырьём.

Вэтих условиях всё большее значение приобретает разработка новых теоретических подходов и практических рекомендаций по созданию технологий, обеспечивающих производство экологичного сырья, в частности, продуктов животноводства.

Кхроническомудефицитуворганизмеполезноймикрофлоры, которая обычно поступает с овощами и фруктами,

122

привели попытки человека защититься от вредных микробов, в том числе путем химической обработки растительной пищи для увеличения срока хранения. В результате резко сократилось количество поступающих в организм бакте- рий-санитаров, выполняющих необходимую защитную функцию, стало необходимым восполнять искусственно создаваемый дефицит в полезной микрофлоре.

Для этого нужно было выбрать микроорганизмы, разработать технологии их производства и способы применения. Благодаря труду специалистов-биотехологов были разработаны нетрадиционные для сегодняшней практической медицины, ветеринарии, агрономии подходы к решению проблем, связанных с сохранением здоровья и продуктивности высших организмов. Из природной среды были выделены и модифицированы бактерии-симбионты, обладающие свойством подавлять рост и развитие патогенной микрофлоры.

Новый путь создания лекарственных препаратов полностьюсоответствуетнаправленностиэволюционногопроцесса, и, следовательно, созданные лечебно-профилактические препараты на основе пробиотиков очень эффективны при лечении и профилактике широчайшего спектра инфекционных заболеваний человека и животных. Патогенная микрофлора не может в принципе приспособиться к бактериям, содержащимся в этих препаратах, поскольку они столь же или даже более динамичны в методах их вечной межвидовой борьбы. Важно также, что пути поступления как патогенных, так и полезных бактерий в организм практически одни и те же.

В настоящее время разработаны и успешно применяются в животноводстве как моно-, так и поликомпонентные пробиотики. Примерами могут служить: Стрептоэколакт (молочно-кислые стрептококки), Бифидумбактерин

123

(бифидобактерии), Лактобак (лактобактерии), Ветом-1.1 (сенная палочка), Биовестин (бифидобактерии), Стрептобифид (бифидобактерии и молочно-кислый стрептококк), Бификол (бифидобактерии), Биовестин-лакто (бифидо- и лактобактерии), Пробиласт, БиоМикс (комплекс молоч- но-кислых бактерий).

Молочно-кислая кормовая добавка (МКД) Пробиласт (автор – В. П. Чебаков) является одним из пробиотических компонентов функционального кормления птицы. Она представляет собой тягучую молочную эмульсию кремового цвета. В ней содержатся живые лактобактерии штамма 317/402 и термофильные стрептококки, а также продукты их жизнедеятельности, способные подавлять рост патогенной и условно-патогенной микрофлоры (сальмонеллы, шигеллы, стафилококк, протей, грибы, лактозодефектные и гемолитические формы кишечной палочки).

Данные микроорганизмы обладают антиоксидантными свойствами, предохраняют клетку от поломки механизма ее воспроизводства, благодаря чему обеспечивается профилактическое действие МКД. Формируются благоприятные условия для развития собственной резидентной нормофлоры.

При дисбалансе нормофлоры возникает дисбактериоз, который сопровождается развитием различных патологических состояний. Поэтому требуется постоянное внимание к поддержанию нормофлоры в рабочем состоянии. Для направленного создания и восстановления биоценоза используют пробиотики в комплексе с продуктами функционального кормления.

Функциональное питание для животных имеет такое же значение, как и для человека. Если учесть, что сырье для перерабатывающей промышленности (яйца, мясо, молоко) поставляет животноводство, то их качество будет отвечать

124

целям переработки в большей степени в том случае, когда продукция будет получена на основе организации функционального питания с использованием кормов, полученных с помощью новых технологий.

Проблемы внедрения экологичных технологий в производство сельскохозяйственной продукции заставляют по-новому подходить к организации кормления животных.

В последние годы наблюдается большой интерес к кис- ло-молочным продуктам, содержащим пробиотические микроорганизмы (бифидобактерии, ацидофильные молоч- но-кислые палочки и др.) и комплексы, содержащие пищевые микроорганизмы для нужд животноводства.

Ведущая роль в нормализации микробиоценоза кишечника, улучшении процессов гидролиза, всасывания жиров, белкового и минерального обменов принадлежит бифидобактериям, которые в настоящее время относят к пробиотическим микроорганизмам. Колонизируя слизистую оболочку кишечника, бифидобактерии создают механическую преграду против внедрения возбудителей кишечных инфекций. Они разрушают канцерогенные вещества, образуемые некоторыми представителями кишечной микрофлоры при азотном обмене, выполняя функцию как бы второй печени.

Бифидобактерии активно участвуют в пищеварении, синтезе и всасывании витаминов группы В, витамина К, фолиевой и никотиновой кислот, синтезируют некоторые незаменимые аминокислоты, участвуют в абсорбции в кишечнике солей железа, кальция, витамина D, обладают антиаллергическим действием.

Бифидобактерии являются естественным «биосорбентом», аккумулируя значительное количество соединений металлов, фенолы, формальдегиды, вызывающие изменения в иммунной системе. Бифидобактерии стимулируют лимфоидный аппарат, участвуют в создании общего пула

125

иммуноглобулинов, повышают активность лизоцима, формируют неспецифическую защиту, активируют макрофаги.

Бифидобактериивпроцессежизнедеятельностиобразуют органические кислоты, снижая рН среды кишечника до 4,0 ед. Создавая кислую среду, они препятствуют размножению патогенной, гнилостной и газообразующей флоры, т. е. обладают выраженным микробным антагонизмом и регулируютопределенныйкачественныйиколичественныйсостав нормальной кишечной микрофлоры. Это первый защитный барьер против инфекционных заболеваний.

Другими представителями нормальной кишечной микрофлоры являются молочно-кислые палочки, которые способны подавлять рост бактерий группы кишечной палочки, дизентерийных бактерий, сальмонелл, стафилококков и др. Молочно-кислыебактериибыстросвязываютрастворенный

вмолоке кислород и создают условия для развития облигатных анаэробов бифидобактерий.

Лактобактерии, как основная часть нормофлоры кишечника и других слизистых, принимают активное участие

вподдержании гомеостаза организма, но роль лактобактерий несколько иная, чем бифидобактерий. Немаловажное значение играет прямая антагонистическая функция лактобацилл. В основе этого действия лежат три механизма:

− накопление в среде обитания органических кислот,

впервую очередь молочной, а также уксусной, муравьиной

иперекисей;

− лактобактерии способны синтезировать субстанции, сходные с антибиотиками;

− прямая цитадгезия в отношении многих видов патогенных микроорганизмов.

Выраженный антагонизм лактобактерий отмечен в отношении дизентерийной и кишечной палочек, а также против широкого круга патогенных бактерий и грибов

126

рода Candida. Лактобактерии стимулируют выработку интерферона, играющего роль в противовирусной защите, подавляют гнилостные процессы в кишечнике. Продукты жизнедеятельности лактобактерий нейтрализуют микотоксины. Пробиотик, приготовленный на основе лактобактерий, обладает мощным бактериостатическим действием в отношении сальмонелл, шигелл, кишечных палочек, кандида, стафилококков, гнилостных бактерий, стимулирует иммунную функцию, связанную с пищеварительным трактом, предотвращает поступление токсинов в сыворотку крови, способствует нормализации микробиоценоза кишечника, сохраняя колонизационную резистентность на высоком уровне.

Стрептококки являются одним из положительных компонентов микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Заселение пищеварительного тракта осуществляется с приемом молока матери животных. В организме бактерии принимают активное участие в пищеварении, синтезируют биологически активные вещества, аминокислоты, продуцируют антибиотические вещества – низин и диплококцин. Антибиотик низин нарушает проницаемость цитоплазматической мембраны патогенных микроорганизмов и ингибирует размножение клеток стафилококка. Стафилококки сбраживают крахмал и обладают способностью усваивать минеральный азот.

Пропионово-кислые бактерии являются обитателями пищеварительного тракта. Конечные продукты их ферментации – пропионовая и уксусная кислоты – обладают антагонистической активностью к патогенным микроорганизмам. Эти бактерии активно продуцируют витамин В12, связывают и выводят из организма микотоксины, включая афлатоксин, стимулируют иммунные механизмы защиты. Использование пропионобактерий в качестве пробиотика

127

повышает жизнеспособность и продуктивность животных, а также эффективность использования кормов.

Использованиепробиотиков,пребиотиков,синбиотиков в питании животных способствует развитию полезной микрофлоры (нормофлоры), которая, заселяя желудочно-ки- шечный тракт и прикрепляясь к эпителиальным клеткам желудка и кишечника, успешно борется с патогенными микроорганизмами, которые поступают из внешней среды. Кроме того, нормофлора обеззараживает токсины, принимает активное участие в синтезе витаминов В, С, D, Е, К, аминокислот, вследствие чего улучшается использование кормов организмом.

Причем важно, чтобы птица (цыплята и др.) получала этипродуктыспервыхднейжизни,чтопозволитсформировать нормофлору желудочно-кишечного тракта до контакта молоднякаспатогеннымииусловно-патогеннымимикроор- ганизмами, создавая тем самым еще и надежный щит от ин- фекцииидругихзаболеванийжелудочно-кишечноготракта.

3.2.2. МКД и другие детоксиканты тяжёлых металлов

Были проведены исследования по влиянию МКД на снижение интоксикации тяжёлыми металлами, в частности кадмием и свинцом, и получение экологичной продукции птицеводства.

В результате исследований было установлено, что со- хранностьпоголовьяцыплят-бройлероввгруппах,получав- ших в рационе МКД+ТМ, превысила контрольную группу на 13,4 % и приближена к стандарту по сохранности для изучаемого кросса.

Было также установлено, что МКД оказывает положительное влияние на динамику роста живой массы птицы. Рост живой массы в опыте повышался на 10,7 % на 15-е сут-

128

ки, на 20-е – на 7,6, на 30-е – на 5,2 и на 40-е – на 5,1 % по сравнению с контрольной группой, где цыплята-бройлеры не получали МКД. В группе, получавшей тяжёлые металлы, наблюдалось повышение живой массы по сравнению

сконтрольной группой на 15-е сутки до 2,5 %, на 30-е и 40-е сутки – до 5,0 %.

Входеисследованийбылоустановлено,чтосодержание кадмия в белых мышцах цыплят-бройлеров в группах, получавших МКД+ТМ, ниже, чем в контрольной группе, на

42,7–44,0 %, свинца – на 11,8–22,3 %.

Вкрасных мышцах цыплят-бройлеров содержание кадмия в группах, получавших ОР+МКД+ТМ, ниже контрольной на 44,8–47,6 %. В группе, получавшей ОР+МКД+ТМ, произошло снижение кадмия по сравнению с контрольной группой за счет МКД.

Из приведённых выше результатов следует, что включение молочно-кислой добавки в рацион птицы способствует снижению интоксикации тяжёлыми металлами и оказывает положительное влияние на интенсивность роста, сохранность цыплят и экологическую чистоту выпускаемой продукции.

Входе исследований методом вольтамперометрии было установлено, что содержание кадмия и свинца в белых мышцахцыплят-бройлеровснижаетсяна42,7и59,6 %соот- ветственно в группе, получавшей молочно-кислую добавку

сповышенной концентрацией тяжелых металлов, по сравнению сгруппой, получавшей основной рацион с повышенным содержанием тяжелых металлов, а в красных мышцах на 64,8 и 70,6 %.

При исследовании сердечных мышц было установлено, что содержание свинца снижается на 48 % в группе, получавшей молочно-кислую добавку с повышенным содержанием тяжелых металлов, по сравнению с группой, по-

129

лучавшей основной рацион с повышенной концентрацией тяжелых металлов. Кроме того, количественного увеличения кадмия в сердечных мышцах не произошло, что свидетельствует о том, что молочно-кислая добавка не позволяет накапливать тяжелые металлы в органах.

Таким образом, все вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что молочно-кислая добавка является детоксикантом и позволяет выводить повышенную концентрацию тяжелых металлов из органов и мышц цыплятбройлеров. С целью получения экологичной продукции птицеводства необходимо использовать МКД по схеме производителя.

Нами были изучены также некоторые пробиотические препараты, в том числе Кюссеин ЭМ, в качестве детоксикантов тяжелых металлов в организме птицы.

Врезультате проведенных исследований было установлено, что введение в рацион цыплят-бройлеров пробиотиков при интоксикации ТМ способствует уменьшению их количества в тканях и органах до нормы, а также повышению продуктивности птицы, её сохранности и экологической безопасности продукции.

Входе проведенных исследований было установлено, что содержание кадмия в грудных мышцах цыплят-бройле- ров в группах, получавших ОР+ЭМ и ОР+ЭМ+ТМ, достоверно понизилось – на 36 и 35 %.

Вгруппе, получавшей тяжелые металлы, происходит достоверное повышение содержания кадмия в белых мышцах – на 80 %, а свинца – на 176,5 % по сравнению с контрольной группой.

Вкрасных мышцах содержание кадмия у птиц, получавших ОР+ЭМ и ОР+ЭМ+ТМ, происходит достоверное снижение на 55 и 56 % по сравнению с контрольной группой.

130