Корекція параметрів біотехнології вермикультивування та регламентація використання біомаси черв’яків і сапоніту у виробництві м’яса курчат-бройлерів - Автореферат
Фізико-хімічні властивості сапоніту. Вплив добавок сапоніту та черв’ячної біомаси на продуктивність птиці і якість продукції. Економічна ефективність удосконалення біотехнології вермикультивування та використання вермикультури в годівлі курчат-бройлерів.
При низкой оригинальности работы "Корекція параметрів біотехнології вермикультивування та регламентація використання біомаси черв’яків і сапоніту у виробництві м’яса курчат-бройлерів", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Враховуючи те, що сапоніт, як мінеральна добавка до субстрату каліфорнійських червяків, містить, крім металів-біотиків (заліза, міді, цинку, марганцю, кобальту тощо), також метали-токсиканти (кадмій і свинець) (Засуха Т.В., 1997), виникає необхідність наукового обгрунтування можливості використання червячної біомаси, одержаної на живильному середовищі з умістом цього мінералу, як домішки до раціонів курчат-бройлерів. Метою роботи є вивчення адсорбційних, іонообмінних властивостей сапоніту та біодоступності металів, що входять до його складу, а також дослідження можливості використання цього мінералу як джерела біометалів для удосконалення біотехнології вермикультивування, виявлення впливу червячної біомаси, вирощеної на живильному середовищі із сапонітом, і самого сапоніту на продуктивність, якість продукції та метаболічні процеси в організмі курчат-бройлерів. Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити наступні завдання: визначити вміст рухомих і малорухомих форм металів-біотиків та металів-токсикантів у сапоніті; дослідити процес вилучення металів (заліза, марганцю, міді, цинку і магнію) із мінералу в середовищах із різним значенням РН; вивчити здатність адсорбції металів сапонітом із розчинів з різними значеннями реакції середовища, визначити можливість вилучених із мінералу металів у буферному розчині із значенням РН, яке адекватне реакції середовища шлунка, вступати у взаємодію з біолігандами при зміні РН; вивчити вплив добавок сапоніту до живильного середовища на метаболічні процеси в організмі каліфорнійських червяків; визначити оптимальну концентрацію природного мінералу в субстраті, яка сприяє реалізації цією популяцією свого генетичного потенціалу щодо продуктивності; дослідити вплив добавок сапоніту на вміст важких металів у червячній біомасі; вивчити здатність добавок природного мінералу впливати на хімічний склад біогумусу та його якість; дослідити інтенсивність і спрямованість біосинтетичних процесів в організмі курчат-бройлерів при використанні добавок червячної біомаси та сапоніту; вивчити вплив додавання червячної біомаси до раціонів на продуктивність птиці; на основі результатів досліджень науково обгрунтувати доцільність використання сапоніту в одній із ланок біоконверсійного комплексу безвідходного виробництва; зробити висновки і дати пропозиції виробництву щодо впровадження вдосконаленої біотехнології для вирішення питань утилізації сільськогосподарських відходів, одержання високоцінної білкової добавки та застосування нових підходів до підвищення продуктивності курчат-бройлерів. Оцінка продуктивної та токсичної дії добавок червячної біомаси і сапоніту до раціонів курчат-бройлерів дозволяє рекомендувати використання червяків, вирощених на субстраті з добавками сапоніту, як домішки до раціонів птиці з метою підвищення її продуктивності. Для визначення вмісту рухомих і малорозчинних форм металів у сапоніті, здатності макро-і мікроелементів елімінуватись із сапоніту в буферних розчинах й утворювати хелатні комплекси з органічними лігандами, дослідження адсорбційних та іонообмінних властивостей мінералу в розчинах із різним значенням РН середовища використовували різні схеми.3), що в сапоніті в рухомій формі перебуває відповідно 28,1; 61,7; 56,0 і 44,8% заліза, міді, цинку і марганцю. Залізо, марганець і цинк вилучаються із сапоніту при значеннях РН від 1,0 до 4,2 у концентраціях відповідно 2,7±0,30-2600,0±106,30; 9,5±0,97-287,1±11,90 і 1,2±0,16-20,7±0,72 мкг/г сапоніту, що відповідає реакції середовища шлунка сільськогосподарських тварин і дозволяє вирахувати кількість металів, які можуть бути еліміновані з мінералу в умовах травного каналу. Дослідження іонообмінних і адсорбційних властивостей сапоніту показало, що у розчинах із РН 1,0-3,6 відбувається вилучення макро-і мікроелементів, але при доведенні реакції середовища до РН 4,2-8,0 екстраговані метали починають адсорбуватись мінералом. Крім того, дослідами встановлено, що вилучені із сапоніту залізо, марганець і мідь у буферних розчинах з умістом олігопептидів, здатні вступати в реакцію із лігандами (табл. При подальшому вивченні властивостей сапоніту в середовищах з органомінеральними сполуками і значенням РН, яке відповідає реакції середовища кишечнику, було виявлено, що мінерал адсорбує метали, які перебувають у взаємодії з олігопептидами.Виконано комплекс науково-практичних робіт з вивчення фізико-хімічних властивостей вітчизняного мінералу сапоніту та використання його для вдосконалення біотехнології вермикультивування шляхом оптимізації мінерального складу і сорбційних властивостей живильного середовища для гібрида червоних каліфорнійських червяків, а також проведено перевірку впливу використання червячної біомаси, одержаної на субстраті з добавками сапоніту, і самого сапоніту в годівлі курчат-бройлерів на продуктивність та якість одержаної продукції. Встановлено, що сапоніт містить у рухомій формі 4318,1±45,80 мг/кг магнію, 2416,3±15,76 мг/кг заліза; 168,7±2,26 мг/кг марганцю; 6,7±0,27 мг/кг цинку; 9,7±0,17 мг/кг міді; 0,14
Вывод
Вивчення фізико-хімічних властивостей сапоніту
Сапоніт володіє адсорбційними та іонообмінними властивостями (Кулик М., 1995). Проте в літературі відсутні дані про поведінку металів, які містяться в цьому мінералі, а також про його адсорбційні та іонообмінні властивості при потраплянні в шлунково-кишковий канал різних живих організмів, що перешкоджає широкому застосуванню сапоніту в різних ланках біоконверсійного комплексу. Нами було проведено ряд дослідів, які дозволили одержати відповідь на ці питання.
Встановлено (табл. 3), що в сапоніті в рухомій формі перебуває відповідно 28,1; 61,7; 56,0 і 44,8% заліза, міді, цинку і марганцю. Найбільше з мінералу було еліміновано магнію, який належить до макроелементів (37,4% його знаходиться в легкорозчинній формі). Виявлено незначний вміст таких металів-токсикантів, як кадмій і свинець - відповідно 1,56 і 0,14 мг/кг. Причому, лише 24% кадмію та 42,5% свинцю перебувають у сапоніті в рухомій формі.
Таблиця 3. Вміст металів-біотиків і металів-токсикантів, які вилучаються розчинами гідрохлориду із сапоніту, мг/кг (M±m, n=6)
Елементи Екстрагент Співвідношення рухомих і важкорозчинних форм металів
1н розчин HCL 6 н розчин HCL
Магній 4318,1±45,80 11553,3±48,10 1 : 2,7
Залізо 2416,3±15,76 8595,0±45,70 1 : 3,6
Марганець 168,7±2,26 367,1±3,14 1 : 2,2
Мідь 9,6±0,17 17,1±0,16 1 : 1,8
Цинк 6,7±0,27 10,8±0,24 1 : 1,6
Свинець 1,56±0,079 3,67±0,17 1 : 2,3
Кадмій 0,14±0,03 0,57±0,10 1 : 4,07
У подальших дослідах вивчали вплив реакції середовища та експозиції на екстракцію металів із сапоніту в буферні розчини. Встановлено, що значення РН середовища і час перебування сапоніту в розчинах впливають на концентрацію вилучених із мінералу металів. Залізо, марганець і цинк вилучаються із сапоніту при значеннях РН від 1,0 до 4,2 у концентраціях відповідно 2,7±0,30-2600,0±106,30; 9,5±0,97-287,1±11,90 і 1,2±0,16-20,7±0,72 мкг/г сапоніту, що відповідає реакції середовища шлунка сільськогосподарських тварин і дозволяє вирахувати кількість металів, які можуть бути еліміновані з мінералу в умовах травного каналу. Елімінація міді відбувається як у сильнокислому, так і в слабокислому середовищі із РН 4,2-6,0 кількість вилученого металу становить 1,2±0,22-28,8±2,45 мкг/г. При наближенні РН буферних розчинів до нейтральної реакції екстракція металів знижується, і, навпаки, із збільшенням часу культивування сапоніту вилучення металів із сапоніту зростає.
Дослідження іонообмінних і адсорбційних властивостей сапоніту показало, що у розчинах із РН 1,0-3,6 відбувається вилучення макро- і мікроелементів, але при доведенні реакції середовища до РН 4,2-8,0 екстраговані метали починають адсорбуватись мінералом. Експериментами доведено, що внесення сапоніту у розчини із умістом металів-токсикантів (кадмій і свинець) призводить до зменшення концентрації останніх відповідно на 17,6-45,5 і 31,4-67,9%.
Крім того, дослідами встановлено, що вилучені із сапоніту залізо, марганець і мідь у буферних розчинах з умістом олігопептидів, здатні вступати в реакцію із лігандами (табл. 4). Причому, утворення комплексних хелатних сполук макро- і мікроелементів з органічними речовинами залежить від РН середовища, концентрації металів у розчинах та часу контакту між металом і олігопептидами. При подальшому вивченні властивостей сапоніту в середовищах з органомінеральними сполуками і значенням РН, яке відповідає реакції середовища кишечнику, було виявлено, що мінерал адсорбує метали, які перебувають у взаємодії з олігопептидами.
Таблиця 4. Вміст металів, вилучених із сапоніту, у буферних розчинах з умістом гідролізину до і після пропускання через іонообмінні колонки
Показники РН середовища
1,0 1,6 2,2 2,8
Залізо, мкг/мл
До пропускання через катіоніт 58,38 39,51 22,24 17,72
Після пропускання через катіоніт 4,67 13,5 16,82 12,18
% заліза, яке вступило в реакцію з біолігандами 7,9 34,1 75,6 68,7
Марганець, мкг/мл
До пропускання через катіоніт 5,59 3,68 2,95 2,79
Після пропускання через катіоніт 0,28 0,86 1,78 1,63
% марганцю, який вступив у реакцію з біолігандами 5,0 23,3 60,3 58,4
Мідь, мкг/мл
До пропускання через катіоніт 0,248 0,205 0,18 0,17
Після пропускання через катіоніт 0,053 0,12 0,14 0,096
% міді, яка вступила в реакцію з біолігандами 21,3 58,5 77,7 56,4
Таким чином, за результатами наших досліджень визначено концентрацію металів, які здатні вилучатись із сапоніту при потраплянні його в шлунково-кишковий канал біообєктів, іонообмінні та адсорбційні властивості мінералу, а також здатність вилучених металів вступати у сполуки з олігопептидами, що підтверджує їхню високу біодоступність (Кузнецов С.Г., 1992).
Ефективність оптимізації живильного середовища для біотехнології вермикультивування за участю сапоніту.
З метою вдосконалення біотехнології вермикультивування шляхом оптимізації мінерального складу живильного середовища для каліфорнійських червяків було проведено дослідження за схемою, наведеною в табл. 2. Результати контролю росту і розвитку червячної біомаси показали, що максимальна густота заселення живильного середовища олігохетами і маса їх у ІІ дослідній групі були відповідно на 7,4% (р<0,05) і 7,9% вищими, порівняно з контролем (табл. 5).
Таблиця 5. Продуктивність вермикультури при додаванні до субстрату сапоніту (M±m, n=6)
Групи-ложа У зразку вермикультури Маса червяків, яка вирощується при переробці однієї тонни субстрату, кг кількість, шт. маса, г
Контрольна 959±13,9 45,2±0,70 47,56
I дослідна 954±12,5 42,7±0,90 44,70
II дослідна 1030±11,4* 48,8±2,40 51,50
III дослідна 860±3,3 40,8±0,66 42,97
IV дослідна 856±26,0 40,5±0,98 42,80
V дослідна 860±3,3 40,1±1,03 43,0
VI дослідна 828±4,1 39,7±0,86 41,4
Примітка:* - р<0,05
Результати біохімічних досліджень червячної біомаси показали, що концентрація білка та ДНК і РНК в дослідних групах-ложах становила відповідно 811,1±85,39-866,7±33,80 г/кг сухої речовини та 1,32±0,09-1,77±0,190 і 2,8±0,17-3,2±0,28 мкмоль Р/г білка. Вірогідного відхилення концентрації вищезгаданих показників від контролю не спостерігалось.
Аналіз активності ферментів (табл. 6) в організмі олігохет свідчить про те, що в групі, де продуктивність червяків була найвищою, активність аспартатамінотрансферази, порівняно з контролем, зросла на 11,7% (р<0,05). При внесенні високих концентрацій сапоніту до субстрату активність аланінамінотрансферази в IV, V і VI дослідних ложах була нижчою на 16,3; 19,3 і 11,5% (р<0,05).
Таблиця 6. Активність ферментів в організмі червяків (M±m, n=4-5)
При дослідженні мінерального складу червячної біомаси було виявлено, що на вміст макро- і мікроелементів впливає концентрація сапоніту в живильному середовищі. У біомасі олігохет із ІІ дослідної групи вміст заліза, магнію, міді і цинку становив відповідно 913,2±9,80 (р<0,001), 838,5±27,70 (р<0,05), 11,3±0,11(р<0,01) і 89,2±2,50 мг/кг (р<0,05), що на 32,8; 25,9; 34,4 та 23,5% більше, порівняно з контролем.
Дослідження вмісту макро- і мікроелементів у біогумусі показало, що із збільшенням концентрації сапоніту в субстраті кількість заліза, магнію і марганцю також збільшується, у той час як вміст кадмію і свинцю зменшується. Вміст металів-біотиків (залізо, магній і марганець) у біогумусі становив відповідно 14032,7±1280,0; 14003,8±1936,01 і 582,7±16,50 мг/кг, що на 78,1 (р<0,05), 99,5 і 34,7% більше, ніж у контролі, а металів-токсикантів (кадмію і свинцю) - 0,36±0,008 і 7,38±0,540 мг/кг, що на 10,2 і 19,3% менше, порівняно з контролем.
Вплив добавок сапоніту та червячної біомаси на продуктивність птиці, якість продукції та метаболічні процеси в організмі курчат-бройлерів.
Враховуючи генетичний потенціал мясних курей, яких розводять на Україні, підвищення продуктивності і зниження тривалості їх вирощування (Сахацький М.І., 2000; Коваленко В.П., 2001) та гострий дефіцит традиційних кормів тваринного походження (Егоров І., 1993) для одержання конкурентоспроможної продукції виникла потреба вивчення біологічної дії червячної біомаси, одержаної на субстраті з добавками сапоніту, та ефективності її застосування, а також самого сапоніту, як кормових добавок. Науково-господарські досліди було проведено на курчатах-бройлерах (табл. 2). У кінці досліду найбільшу живу масу мали курчата ІІ дослідної групи (табл. 7), до раціону яких додавали 4% біомаси червяків, що на 7,2% більше, ніж у контролі (р<0,001). Збереженість поголівя в дослідних групах була такою ж, як і в контрольній.
Результати біохімічних досліджень органів і тканин курчат (табл. 7) свідчать про вплив червячної біомаси на показники, які характеризують стан метаболічних процесів. Так, уміст загального білка в сироватці крові і печінці бройлерів ІІ дослідної групи був вищим відповідно на 41,6 і 57,2% (р<0,05). Концентрація ДНК і РНК у печінці курчат також була вищою - відповідно на 47,5 і 27,3% (р<0,001 і р<0,05).
Таблиця 7. Продуктивність та біохімічні показники курчат-бройлерів при додаванні до їхніх раціонів червячної біомаси та сапоніту (М±m, n=100-6)
Показники Групи птиці
І дослідна ІІ дослідна ІІІ дослідна Контрольна
Жива маса курчат у віці 42 доби, г 1991,8±22,6 2075,1±21,8*** 1973,5±25,2 1935,4±22,4
Вміст загального білка в сироватці крові, г/л 84,5±7,90 88,1±7,05* 70,4±6,80 62,2±5,40
Вміст загального білка в печінці, г/кг сирої тканини 146,5±21,10 195,1±18,40* 121,3±10,08 124,1±13,07
У сироватці крові та печінці курчат-бройлерів, до раціону яких додавали 4% біомаси червяків, підвищилась активність аспартатамінотрансферази та лужної фосфатази (р<0,05) .
При вивченні вмісту сульфогідрильних груп у печінці бройлерів було виявлено, що досліджувані домішки не знижують концентрації HS-груп, що підтверджує відсутність у перевірюваних добавках речовин, які блокують тіолові групи і можуть негативно впливати на метаболічні процеси в організмі птиці (Герасименко В.Г., 1982).
Дослідження впливу червячної біомаси і сапоніту на макро- і мікромінеральний склад показало, що вміст міді і марганцю не перевищував концентрації цих металів у тканинах і органах курчат, порівняно з контролем. Зростання вмісту заліза спостерігалось у печінці та грудних мязах (р<0,05), а магнію - лише в печінці (р<0,05) курчат ІІІ дослідної групи, до раціону якої додавали 2% сапоніту. Підвищення вмісту таких металів-токсикантів, як кадмій та свинець у матеріалі, одержаному від бройлерів дослідних груп, не було виявлено. Навпаки, уміст свинцю в грудних мязах І та у стегнових кістках ІІ і ІІІ дослідних груп був нижчим відповідно на 20,0 та 27,2 і 18,1% (р<0,05).
Визначення біологічної цінності продукції курчат-бройлерів показало, що живильне середовище з додаванням мязової тканини дослідної птиці не спричиняло негативного впливу на тест-організм Tetrachimena piriformis. Крім того, виявлено, що біологічна цінність мяса курчат ІІ дослідної групи була вищою, порівняно з контролем, на 6,3 і 8,7%.
Економічна ефективність удосконалення біотехнології вермикультивування та використання вермикультури в годівлі курчат-бройлерів.
Важливим показником економічної ефективності використання сапоніту при вермикультивуванні є збільшення кількості та маси олігохет. Дані табл. 8 свідчать про те, що застосування природного мінералу призводить до зростання чисельності і маси популяції каліфорнійських червяків. Це дозволило одержати додаткової продукції в розрахунку на одне ложе на суму 158 грн.
Економічний ефект від згодовування курчатам-бройлерам червячної біомаси, вирощеної на субстраті з додаванням сапоніту, з урахуванням вартості додаткової продукції і витрат, повязаних з одержанням, підготовкою і внесенням у корм червячної біомаси, становив 0,76 грн на 1 гол, що підтверджує ефективність і доцільність впровадження вермикультивування у птахівництво.
Таблиця 8. Економічні показники вирощування вермикультури
Показники Групи-ложа контрольна дослідна
Закладено червяків, шт. 5000 5000
Вирощено за сезон, шт. 190200 206000
Вартість 1 тонни сапоніту, грн 500 500
Вартість та затрати на внесення сапоніту, грн - 20
Усього затрат на одне ложе, грн 270 290
Собівартість вирощування 1000 шт. олігохет, грн 1,46 1,44
Реалізаційна ціна 1000 шт. олігохет, грн 10 10
Додатковий прибуток на одне ложе, грн - 158
УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
Розроблено і використано нові підходи до дослідження природних мінералів, зокрема сапоніту, його іонообмінних і адсорбційних властивостей залежно від РН середовища, а також здатність вилучених із мінералу металів-біотиків вступати в реакцію з олігопептидами. Експериментально доведено ефективність оптимізації мінерального складу живильного середовища для гібрида червоних каліфорнійських червяків з використанням сапоніту і позитивний вплив його на підвищення продуктивності та якість продукції вермикультивування. Проведені дослідження підтверджують доцільність використання червячної біомаси, одержаної на субстраті з добавками сапоніту, в годівлі курчат-бройлерів. Додавання вермикультури до раціонів птиці сприяє підвищенню її продуктивності, а також покращує якість одержаної продукції. На основі експериментальних досліджень, науково-господарських дослідів та виробничих випробувань розроблено і затверджено патент на винахід та рекомендації щодо застосування сапоніту Ташківського родовища для корекції біотехнології вермикультивування.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
