ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ ТВАРИН УААН
СЕДІЛО ГРИГОРІЙ МИХАЙЛОВИЧ
УДК 636.32/38.612.79.677.31
РОЛЬ МІНЕРАЛЬНИХ РЕЧОВИН У ПРОЦЕСАХ ВОВНОУТВОРЕННЯ
03.00.04 – біохімія
Автореферат
монографії на здобуття наукового ступеня
доктора сільськогосподарських наук
Львів – 2004
Робота виконана в Інституті біології тварин УААН
Науковий консультант - доктор біологічних наук? професор? член-
кореспондент УААН? Заслужений діяч науки і
техніки України МАКАР Іван Арсентійович
Інститут біології тварин УААН?
головний науковий співробітник лабораторії
фізіолого – біохімічних основ вовноутворення
Офіційні опоненти: - доктор сільськогосподарських наук, професор
академік УААН БОГДАНОВ Григорій
Олександрович, відділення зоотехнії УААН,
заступник академіка-секретаря
доктор біологічних наук, професор РОЗГОНІ
Іван Іванович, Інститут біології тварин УААН,
головний науковий співробітник лабораторії
клітинної інженерії
доктор сільськогосподарських наук, професор
ЦЕХМІСТРЕНКО Світлана Іванівна,
Білоцерківський державний аграрний університет,
завідувач кафедри органічної і біологічної хімії
Провідна установа: Державний науково-дослідний контрольний інститут ветеринарних препаратів і кормових добавок Міністерства аграрної політики України, м. Львів, лабораторія фармакології та токсикології
Захист відбудеться 08.06. 2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.368.01. в Інституті біології тварин УААН за адресою: вул. В. Стуса? 38ё ?. Львів 79034.
З монографією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біології тварин УААН за адресою: вул. В. Стуса? 38ё ?. Львів 79034.
Автореферат розісланий 30.04. 2004 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Віщур О. І.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. У системі живлення сільськогосподарських тварин завжди була і надалі залишається актуальною проблема повноцінності їх раціонів, вдосконалення механізмів живлення з урахуванням сучасних досягнень фізіології та біохімії. У цьому контексті особливе значення належить мінеральним речовинам, які мають надзвичайний вплив, хоча самі і не володіють ні пластичними, ні енергетичними властивостями. Як відомо, мінеральні речовини входять до складу білків, ферментів, коферментів, гормонів і отже приймають діяльну участь у різних ланках метаболізму (Хенниг А., 1976; Георгиевский В., 1979; Клиценко Г., 1980; Герасименко В., 1989; Hynd Р., 1994; Hynd P., Underwood E., 1999; Янович В., Сологуб Л., 2000; Кліценко та ін., 2001). Сказане повною мірою стосується і овець, організм яких відзначається підвищеною вимогою до мінерального живлення з уваги на різнобічність їх продуктивності і, зокрема, продукування специфічного продукту – вовни (Олль Ю., 1967; Макар И., 1977; Gillespie J., 1989; Rogers G. et al., 1989; Odland G., 1991; Reis P., Sahlu T., 1994; Hynd P., 2000).
Для нормального перебігу процесу вовноутворення необхідна не лише достатня кількість пластичних і енергетичних субстратів, а й цілий спектр мінеральних речовин, вміст яких у вовні досить значний (Олль Ю., 1967; Ашурбеков Т., 1983; Reis P., 1982; Лапшин С. и др., 1988; Гедз Б., 1990; Процев’ят О. і ін., 1992).
Організм вівці особливо чутливий до дисбалансу сірки, вкрай необхідного елемента для продукування вовни, в якій вміст її становить 3-5% (Падучева А.Л., 1966; Макар І.А. та ін., 1985; Reis P., 1989; Gillespie J., 1991; Сачко Р., 1995; Макар І.А., 2001), хоча, звичайно, у вовноутворенні важливе значення мають і інші елементи, зокрема, кальцій, фосфор, мідь, кобальт, цинк, йод, селен, кремній. У цьому зв’язку доречно зауважити, що волосяний покрив вважається одним із головних індикаторів стану мінерального забезпечення тварин.
Аналіз даних про фактичний мінеральний склад кормів різних регіонів нашої країни, проведений нами на основі доступної інформації, у багатьох випадках виявив їх дефіцит (Богданов Г., 1984; Герасименко В., 1987; Кліценко Г. та ін., 2001; Кравців Р., Паска М., 2001).
Більше того, з’ясувалось, що навіть в межах окремих природно-кліматичних зон є території, які яскраво вирізняються особливістю мінерального складу кормів. Це так звані біогеохімічні провінції. У той же час відомо, що надлишок або нестача мінеральних речовин у рослинних кормах призводить до зниження ефективності раціону в цілому, що негативно позначається на продуктивності тварин. Досить сказати, що нестача сірки в раціоні овець спричиняє порушення синтезу вовноутворювальними структурами шкіри (волосяними фолікулами) кератинів, які відзначаються особливо високим вмістом цього елемента, тобто S-карбоксиметилкератеїнів-В. У результаті цього наступає патологічне стоншення вовнових волокон і поява так званої “голодної тонини”. Сказане підкреслює актуальність пошуку реальних шляхів забезпечення організму овець усіма необхідними для них мінеральними речовинами. У свою чергу це вимагає невідкладного з’ясування цілої низки питань, які тісно пов’язані з проблематикою біохімічних основ вовноутворення, механізмами їх регуляції. Саме тут відчувається гострий дефіцит наукової інформації, особливо в контексті складних взаємовідносин мінеральних елементів з біосинтезом кератину вовни, формуванні її фізико-хімічних показників.
Це і ряд інших важливих питань спонукало нас до проведення у цьому напрямку спеціальних і різнопланових досліджень.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідні роботи за темою виконувались у відповідності з тематичним планом лабораторії фізіолого-біохімічних основ вовноутворення Інституту біології тварин УААН, зокрема “Вивчити взаємозв’язок гормонально-метаболічного профілю крові різних генотипів овець з ростом вовни, процесами селектогенезу та аліментарним фоном “ UA №0196UО10473, шифр 02.05.1996-2000рр., а також на договірних засадах з Держагропромом УРСР №55 (1064) від 18 січня 1989 р. “Розробити і науково обґрунтувати високоефективну мінеральну суміш для овець” та Виконавчим комітетом Львівської обласної ради народних депутатів №5/21-1345/7 від 05.06.1995 р. “Апробувати і впровадити систему збагачення рослинних кормів органічними сірковмісними сполуками за рахунок трансформації сірки відходів сірчаної промисловості і вивчити вплив їх на організм і продуктивність овець”.
Мета і завдання дослідження. Метою роботи було з’ясувати взаємозв’язок метаболічних процесів в організмі овець в контексті вовноутворення та механізми впливу на них мінеральних речовин для розробки науково обґрунтованих заходів по підвищенню вовнової продуктивності і поліпшенню якості вовни.
Для реалізації поставленої мети вирішувались наступні питання:
- стан мінерального живлення овець, які розводяться в різних природно-кліматичних зонах нашої країни;
-наукове обґрунтування доцільності розробки рецептури мінеральних добавок для різних статево-вікових та продуктивних груп овець з урахуванням дефіциту окремих елементів у кормах;
- найбільш оптимальні способи використання тваринами мінеральних підгодівель;
- вплив окремих мінеральних речовин на перебіг обмінних процесів в організмі овець у зв’язку з ростом вовни;
- впливу мінеральних добавок на цитоморфологічні параметри вовноутворювальних структур шкіри овець;
- вплив мінеральних елементів на макроструктуру, мінеральний профіль та фізико-хімічні показники вовни;
-взаємозв’язок дії різних сполук сірки з трансформацією поживних речовин корму в білок вовни;
-вивчення субстратно-гормональної регуляції процесів вовноутворювання;
-розробка рекомендацій по застосуванню мінеральних добавок в годівлі овець.
Об’єкт дослідження. Стан мінерального забезпечення організму овець у різних регіонах України. Біохімічні аспекти вовноутворювання і роль у цих процесах мінеральних елементів.
Предмет дослідження – мінеральний склад кормів, біохімічний профіль крові, шкіри, вовноутворювальних структур та вовни.
Методи досліджень: камеральні, біохімічні, гістологічні, радіоімунологічні, електронно-мікроскопічні, зоотехнічні та статистичні.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше дано оцінку зональним особливостям мінерального забезпечення організму овець України. Аналіз даних про фактичний стан складу кормів, проведений на основі ґрунтовного вивчення наявної щодо цього інформації, виявив їх дефіцитність за багатьма мінеральними елементами. З’ясовано, що навіть у межах окремих природно-кліматичних зон наявні території, які яскраво вирізняються особливістю мінерального складу кормів. Обґрунтовано розробку рецептури мінеральних сумішей (преміксів) для різних статево-вікових груп овець. Згодовування їх у складі основного раціону забезпечує помітне посилення кумуляції у вовні кальцію, фосфору, магнію та сірки. Одержано картину локалізації та насиченості окремих морфоструктурних компонентів вовнового волокна, зокрема, кутикули та кортексу (мінеральний профіль) сіркою та кальцієм.
Отримано результати, які поглиблюють уявлення про взаємозв’язок метаболічних процесів у шкірі з ростом, структурною організацією і фізико-хімічними показниками вовни овець за різних умов забезпеченості їх організму мінеральними елементами. На підставі одержаних даних опрацьовано концепцію про можливі механізми трансформації поживних речовин корму в білок вовни – кератин.
У результаті проведених дослідів щодо застосування в раціонах овець препаратів сірки, йоду, селену та кремнію з’ясовано характер субстратно-гормональної регуляції процесів вовноутворення і вовнової продуктивності.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблено рецептуру мінеральних підгодівель для овець, які розводяться в різних природно-кліматичних зонах України. Запропоновано рецепти для овець різних вікових та продуктивних груп, в яких враховано дефіцит найважливіших елементів. До складу сумішей входять солі кальцію, фосфору, натрію, сірки, міді, кобальту, цинку, марганцю, селену, йоду та кремнію. Встановлено, що застосування в раціонах овець мінеральних добавок є біологічно виправданим та економічно вигідним заходом. Показники продуктивності, у тому числі і вовнової, у тварин з підгодівлею такими сумішами - однозначно вищі. Настриг вовни у перерахунку на чисте волокно в них у середньому на 9- 15% вищий порівняно з тваринами без підгодівлі.
Мінеральна підгодівля овець справляє помітний вплив на макроструктуру вовнового волокна (співвідношення кератоз) та його мінеральний профіль, що в кінцевому результаті позитивно позначається на його фізичних показниках – справжній довжині, товщині та міцності.
За результатами науково-виробничих дослідів та апробації їх у господарствах Львівської, Закарпатської та Дніпропетровської областей підготовлено і видано рекомендації із застосування солемінеральних сумішей в годівлі овець. Окрім того, одержані результати можуть бути використані як інформаційний матеріал при викладанні курсу з годівлі овець та вовнознавства.
Особистий внесок здобувача полягає в обґрунтуванні загальної концепції роботи. Автор обгрунтував тематику та плани науково-дослідних робіт, розробляв робочі програми, календарні плани досліджень, методи та схеми дослідів, приймав безпосередню участь у їх виконанні. Здобувач проаналізував одержані дані, статистично їх опрацював, узагальнив у вигляді монографії та підготував практичні рекомендації. Окремі цитоморфометричні, біохімічні, радіобіологічні, електронно-мікроскопічні дослідження виконувалися за участю співавторів публікацій, які були співвиконавцями науково-дослідних тем, зокрема к.б.н. Гуменюк В., Швець С., Гедз Б., Робак В., к. с.-г. н. Процев’ят О., Гавриляк В.
Апробація результатів досліджень. Матеріали, викладені в монографії, доповідались на форумах різних рівнів: щорічних звітних сесіях Інституту біології тварин УААН та методично-координаційних нарадах з проблеми “Фізіологія і біохімія тварин” та по вівчарству (1990-2002); Всесоюзній конференції “ Физиология продуктивности животных - решению продовольственной программы СССР” (Тарту, 1990); VІ біохімічному з’їзді (Київ, 1992); Всеукраїнській конференції з фізіології і біохімії тварин (Львів, 1994); Ukrainian-Austrian Symposium “Agriculture: Science and Practice (Lviv, 1996); VІІ біохімічному з’їзді (Київ, 1997); Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми ветеринарної медицини, зооінженерії та технології продуктів тваринництва” (Львів, 1997); Міжнародній конференції “Біологічні основи живлення сільськогосподарських тварин“ (Львів, 1998); конференції, присвяченій 100-річчю від дня народження академіка С.З.Гжицького (Львів, 1999); конференції, присвяченій 85-річчю від дня народження професора З.П.Скородинського (Львів, 2000); VІІІ Українському біохімічному з’їзді (Чернівці, 2002).
Публікації результатів досліджень. Основний зміст монографії опубліковано в 36 наукових працях, з них 21 стаття (9 одноосібних); 4 методичні рекомендації, 1 інформаційний листок та 10 тез доповідей,.
Обсяг і структура дисертації. Монографія складається із вступу та чотирьох розділів, кожен з яких у свою чергу містить 3-7 підрозділів. Список літератури складає 551 найменувань, в тому числі 266 - латиницею.
ВИБІР НАПРЯМІВ ДОСЛІДЖЕНЬ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
Експериментальна частина роботи виконана в лабораторії фізіолого-біохімічних основ вовноутворення, а дослідження науково-виробничого характеру, апробація одержаних результатів - в окремих господарствах Львівської, Закарпатської та Дніпропетровської областей. Піддослідними тваринами служили вівці різних породних, статево-вікових та продуктивних груп. З метою вивчення стану мінерального забезпечення овець в різних природно-кліматичних зонах України виконано значний обсяг камеральних робіт, пов’язаних з пошуком, систематизацією, аналізом та опрацюванням наукової літератури, довідкового матеріалу, наукових звітів, статистичних зведень тощо.
Забезпечення овець мінеральними елементами у кожній зоні або біогеохімічній провінції, проводилось для таких груп овець: баранів-плідників (парувальний і непарувальний періоди) , вівцематок (перша половина та останні 7-8 тижнів суягності, перші два місяці лактації), холостих ярок, баранчиків, молодняку та повновікових тварин на відгодівлі.
Кожен вид корму оцінювався за такими показниками: сухою речовиною, кормовими одиницями, обмінною енергією, перетравним та сирим протеїном, жиром, клітковиною, кальцієм, фосфором, калієм, натрієм, магнієм, сіркою, хлором, залізом, цинком, марганцем, міддю, кобальтом, йодом, молібденом і каротином.
Розрахунки щодо встановлення дефіциту раціонів за окремими елементами проводили, використовуючи електронно-обчислювальну техніку інформаційно-обчислювального центру Львівського Облагропрому (АПК “Дністер”). На підставі одержаних даних розроблено рецепти мінеральних преміксів (сумішей) з урахуванням їх дефіциту в раціонах.
Виготовлення дослідних партій сипучої мінеральної суміші здійснювалось на міжгосподарських комбікормових заводах: Жидачівському (Львівська обл.), Рокошинському (Закарпатська обл.) і П’ятихатському (Дніпропетровська обл.). Частину суміші було збрикетовано на Солотвинському солеруднику (Закарпатська обл.) і П’ятихатському міжколгоспному комбікормовому заводі (МКЗ). Сипучу суміш готували шляхом змішування усіх компонентів з наступним внесенням її у комбікорм. Добова доза для дорослого поголів’я становить 16 г, а молодняку після відлучення від матерів – 8 г. Внесення мінеральної суміші в комбікорм розраховували, виходячи з його добової норми для тварин.
Мінеральні брикети у вигляді лизунців виготовляли з однієї і тієї ж партії сипучої суміші згідно з рецептурою, розробленою для конкретного регіону.
Для вивчення впливу сипучої та збрикетованої сумішей було проведено три серії наукових та науково-господарських дослідів. Першу серію проведено в колгоспі “17 вересня” Жидачівського р-ну Львівської області на ярочках і баранчиках річного віку латвійської темноголової породи, яких, за принципом аналогів було розподілено на три групи – контрольну і дві дослідні (по 25 голів у кожній). Тварини контрольної групи отримували основний раціон, поживна вартість якого становила: кормових одиниць 1,0; обмінної енергії – 11 МДж; перетравного протеїну 115 г; сухої речовини – 1,4 кг. Тваринам першої дослідної групи додатково згодовували по 16 г сипучої суміші. Друга група, окрім основного раціону, мала вільний доступ до мінеральних брикетів. Добова доза сипучої і збрикетованої сумішей містила солі таких речовин: хлористого натрію (NaCl)-4,0; фосфорнокислого кальцію Ca3(PO4)2 – 4,0 г; сірчанокислого натрію (Na2SO4 10 H2O) – 6,0; метасилікату натрію (Na2SiO39 H2O) – 2,0; вуглекислої міді ( CuCO3 ) - 2,4 мг; сірчанокислого кобальту (CoSO47 H2O) - 1,2 мг; сірчанокислого цинку (ZnSO47 H2O) – 10,0 мг; йодистого калію (KJ) – 0,9 мг. Склад мінеральних брикетів був аналогічним. Дослід тривав 140 днів (з 04.01. по 22.05. 1990 р.). Усіх тварин на початку досліду, в його середині та в заключному періодах індивідуально переважували і в ті ж самі строки з облікової площі шкіри (10 Х 10 см) брали зразки вовни для дослідження.
У вовні досліджували: загальний азот за К’єльдалем (Schenke G., 1978), сірку – турбідиметричним методом, розробленим у лабораторії, гексозаміни за Boas (1952), фосфор за Fiske C., Subarow G. (1925), магній, цинк, марганець і мідь – методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії на приладі AAS-3Carl-Zeiss Jena. Локалізацію та насичення вовнового волокна сіркою і кальцієм, тобто його профіль, досліджували за допомогою мікроаналізатора РЕМ-РМА “Камабакс” французької фірми “Комека”. Із фізичних показників вовни загальноприйнятими методами досліджували її довжину, товщину та міцність (Калинин В., Калинина В., 1969, 1970). Кількість воску та поту визначали ваговим методом.
Друга і третя серії дослідів присвячені виробничій перевірці експериментальних даних. З цією метою в колгоспі “Нове життя” Мукачівського району для досліду були підібрані вівцематки породи прекос закарпатського типу. Три групи тварин, по 100 голів у кожній, перебували в однакових умовах догляду та утримання. Вівцематки першої групи (контрольна) отримували основний раціон, а тваринам першої дослідної групи додатково згодовували щоденно по 16 г сипучої мінеральної суміші такого складу (в %): хлористий натрій – 24,98; фосфорнокислий кальцій – 24,98; метасилікат натрію – 12,49; вуглекисла мідь – 0,012; сірчанокислий кобальт – 0,014; сірчанокислий цинк – 0,061; йодистий калій – 0,002. Аналогічний за схемою дослід проведено в колгоспі ім. Кірова П’ятихатського району Дніпропетровської області з тією лише різницею, що тут піддослідними тваринами були ярки асканійської тонкорунної породи, а мінеральна суміш була дещо іншою (в %): хлористий натрій – 24,94; фосфорнокислий кальцій – 24,94; сірчанокислий натрій – 37,41; метасилікат натрію – 12,47; вуглекисла мідь – 0,031; сірчанокислий кобальт – 0,003; сірчанокислий марганець – 0,077; селенистокислий натрій – 0,001; йодистий калій – 0,001. В обидвох серіях проводився облік настригів вовни та живої маси тварин.
Питанню вивчення можливих шляхів поповнення дефіциту мінеральних речовин у раціоні овець, а особливо одного з найголовніших для вовноутворення елемента – сірки, проведено наступну серію дослідів, які виконувались в господарстві с. Стільське Миколаївського району Львівської області на 1,5-річних баранчиках латвійської темноголової породи. За принципом аналогів було підібрано 36 голів, яких розподілено на три групи овець по 12 голів у кожній. Тварини контрольної групи одержували раціон, збалансований за кормовими одиницями та перетравним протеїном. Вівці першої дослідної групи в складі такого раціону одержували 50% сіна і такий же відсоток силосу, заготовлених із зеленої маси, вирощеної на удобрених сірчаними відходами ділянках (“хвостами” від флотації сірки). Тваринам третьої групи у складі основного раціону згодовували 100% сіна і 100% силосу, заготовлених з дослідних ділянок. Тривалість досліду - 110 днів. Об’єктом досліджень були кров, шкіра, волосяні фолікули, вовна та вовновий жир, які відбирались в овець на початку досліду та в час його закінчення. У крові досліджували: білок (рефрактометрично), залишковий та амінний азот за К’єльдалем (Schenke G., 1978), АСТ, АЛТ (Reitman S., Frankel S., 1957), SH-групи (Калинин В., Мглинец А., 1977), глюкозу - глюкозооксидазним методом (Меншиков В., 1987), молочну кислоту (Barker J., Summerson W., 1941), піровиноградну кислоту (Friedemann Т. Е., Haugen G.J., 1943), кислу фосфатазу, загальні ліпіди екстрагували методом Блура в модифікації Брагдона (1951), а вміст їх визначали методом Стапая і Макара (1988). Вміст фосфору ліпідів визначали за Герлахом та Даутічке (1974), загальні, ефірнозв’язані та вільні феноли за методом Фоліна, Деніса (1961), загальний та відновлений глутатіон – за Вудвардом - Фрі (1932).
У шкірі досліджували розчинний білок (Lowry О., 1951), загальну активність лактатдегідрогенази (ЛДГ) (Bergmeyer H. et al., 1965), активність кислої фосфатази, густоту волосяних фолікулів, їх діаметр і кількість мітозів (Гуменюк В., Макар І. та ін., 1985).
У вовні за методом Макара і співавторів (1977) досліджували співвідношення кератоз (макроструктура), загальний азот за К’єльдалем (Schenke G., 1978), загальну сірку (Макар И., Гуменюк В., 1989), триптофан (Graham A., Stathem K., 1960), SH-групи (Калинин В., Мглинец А., 1977), гексозаміни (Boas N., 1952), загальний піт і віск (ваговим методом).
Дві серії дослідів були проведені для з’ясування питань трансформації поживних речовин корму в білок вовни та субстратно-гормональної регуляції цих процесів. У згаданому вже господарстві с. Стільське провели дослід зі згодовування баранчикам 2,5-місячного віку сірки у вигляді сульфату натрію та кормів, збагачених сірковмісними сполуками. Досліди проведені на трьох групах тварин по 15 голів у кожній. Контрольна група одержувала основний раціон, збалансований за основними поживними речовинами, а перша дослідна додатково до основного раціону ще по 7 г сірчанокислого натрію. Тваринам другої дослідної групи в основному раціоні згодовували корми, збагачені сірковмісними сполуками, тобто вирощені на удобрених сірчаними відходами ділянках. Дослід тривав 90 днів.
Об’єктом досліджень були шкіра і вовна. У шкірі, за згадуваними вже методами, визнача
ли загальний білок, залишковий та амінний азот, активність аспартат- і аланін амінотрансфераз, SH-групи, густоту волосяних фолікулів, їх розмір та мітотичну активність. Інтенсивність росту вовни аналізували на підставі добового приросту чистого волокна на площі шкіри розміром 36 см2.
Ще в одній серії дослідів вивчався вплив сірки, йоду та ріпакової макухи на біохімічний профіль крові та вовнову продуктивність. Дослід проведено у зимово-стійловий період на трьох групах ярок-аналогів (по 5 голів у кожній) дослідного господарства “Оброшино” Інституту землеробства і біології тварин УААН. Контрольна група одержувала раціон, збалансований за поживними речовинами згідно з існуючими нормами. Перша дослідна група одержувала щодобово основний раціон + 6 г сірчанокислого натрію + 1 мг йодистого калію (з розрахунку на 1 голову). Тваринам другої дослідної групи згодовували основний раціон + 6 г Na2SO4 10 H2O +1 мг KJ + 100 г ріпакової макухи. Останньою заміняли таку ж кількість (за поживністю) концентрованих кормів.
Об’єктом досліджень була кров, зразки якої відбирали з яремної вени на початку та в кінці дослідного періоду. Тривалість досліду становила 112 днів. У плазмі крові радіоімунологічним методом за допомогою лічильника -випромінювання “COMPI-Gamma 1282”, визначали концентрацію гормонів щитовидної залози – тироксину та трийодтироніну, а окрім того ще загальний білок, залишковий та амінний азот, загальний, відновлений та окиснений глутатіон, активності АСТ, АЛТ, ЛДГ, глюкозу, пентози, молочну та піровиноградну кислоти, загальні ліпіди, фосфоліпіди, триацилгліцероли, холестерол.
У вовні досліджували співвідношення кератоз (макроструктуру), її хімічний склад (загальний азот, сірку, тирозин, триптофан, гексозаміни) та фізичні показники – довжину та міцність. Контроль за ростом вовни здійснювали шляхом обліку приросту чистого волокна на площі шкіри 36 см2.
В окремих дослідах вивчали вплив солей кремнію, міді, селену та мінералу цеолітової природи на окремі показники крові, ріст вовни, її макроструктуру та фізико-хімічні параметри, мітотичну активність клітин волосяних цибулин. Зокрема продуктивну і метаболічну дію кремнію вивчали в дослідах на поголів’ї ярок породи прекос, які належали дослідному господарству “Чишки” Інституту біології тварин УААН. Три групи тварин-аналогів (по 10 голів у кожній) отримували раціон, збалансований за перетравним протеїном і енергією. Тварини першої дослідної групи додатково до основного раціону одержували по 5 г дрібнодисперсного діоксиду кремнію (аеросилу А-300), а другої групи окрім цього ще й 5 г сірчанокислого натрію. Досліди тривали протягом 170 днів. Про інтенсивність росту вовни робили висновок на підставі приросту чистого волокна з облікової площі шкіри 36 см2 та обліку настригів у натуральному вигляді. У крові визначали вміст вільних фенолів, фенолсульфатів та фенолглюкуронідів (Фолін, Деніс, 1961). У волосяних фолікулах досліджували мітотичну активність клітин волосяних цибулин (Діомідова Н.А., 1957, Пирс Э., 1962), а у вовні – макроструктуру (співвідношення кератоз). Із фізичних показників досліджували товщину та міцність волокон. Цифрові дані обробляли статистично (И. А. Ойвин, 1960).
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ АНАЛІЗ
Стан забезпечення мінеральними елементами овець у господарствах різних природно-кліматичних регіонів України та шляхи його покращення. Аналіз даних фактичного стану мінерального складу кормів, вирощених у різних регіонах нашої країни, проведений на основі ґрунтовного вивчення наявної інформації, виявив їх дефіцитність за багатьма мінеральними речовинами. Більше того, з’ясувалось, що навіть у межах окремих природно-кліматичних зон (Лісостеп або Закарпаття) є території, які яскраво вирізняються особливістю мінерального складу кормів (рис.1), що загалом узгоджуються із наявними даними інших дослідників ( Кравців Р.Й. та ін.,1995; Кліценко Г.Т. та ін., 2001). Це так звані біогеохімічні провінції. Ця обставина стала передумовою для більш глибокої диференціації територій за ознакою мінеральної недостатності раціонів овець. У результаті визначено такі зони та провінції: Полісся, Лісостеп з двома біогеохімічними провінціями – східною і західною, Степ, Закарпаття з трьома провінціями - низинною, передгірською і гірською, Львівщина з передгірською та гірською провінціями, Чернівецька зона з трьома провінціями (низинною, передгірською та гірською).
Встановлено дефіцит сірки в кормах на всій території України. За вмістом міді найбільш дефіцитними є корми, вирощені на Поліссі та у східній частині Лісостепу. Дещо менша нестача її простежується в кормах Півдня і західної частини Лісостепу. Практично усі корми нашої країни, особливо Чернівецької та Закарпатської областей, бідні на вміст кобальту. Йоду загалом є достатньо в кормах південної та центральної частин території, а відчутний дефіцит його поступово зростає при просуванні на захід. Найбіднішими на цей елемент є корми, вирощені в гірській і передгірській зонах Карпат. У цих же регіонах бракує цинку, але максимальний дефіцит його фіксується в кормах східної частини Лісостепу і Степу. Нестача цинку та марганцю відчувається в кормах Лісостепу. Корми південної частини Степу мають дефіцит селену.
Рис. 1. Біогеохімічні зони та провінції України, корми яких дефіцитні за вмістом мікроелементів
.... - області; - обласні центри
I - Українські Карпати; II - Полісся; III - Лісостеп; IV - Степ; V - Кримські гори.
Рецептура мінеральних сумішей (преміксів) для овець. У результаті проведеної роботи розроблено рецептуру мінеральних преміксів (сумішей) з урахуванням дефіциту раціонів за вмістом у них найважливіших елементів. Усього розроблено 50 рецептів, але, враховуючи, що виготовлення такої кількості преміксів є досить важким процесом, вирішено для кожної біогеохімічної провінції виготовляти лише по два види таких сумішей - для дорослих тварин та молодняку. Декілька таких рецептів сумішей наведено в таблиці 1.
Окремі компоненти суміші можуть бути замінені. Так, метасилікат натрію, без будь-якої шкоди, може бути замінений такою ж кількістю цеоліту, глауберовою сіллю – безводним сірчанокислим натрієм (50% за масою), сірчанокислий кобальт – хлористим кобальтом (70% за масою), вуглекисла мідь в еквівалентних кількостях на сірчанокислу мідь. У разі такого випадку до останньої необхідно додати рівну за масою кількість харчової соди (для попередження розкладання йодистого калію).
Мінеральну суміш можна застосовувати як у сипучому вигляді, так і у формі брикетів-лизунців. Як згадувалось, оптимальною дозою суміші є 16 г на добу для дорослої вівці, а для молодняку після відлучення – половинна доза. Певна річ, виготовлення брикетів вимагає спеціального обладнання і додаткових затрат, проте вони мають цілий ряд переваг. Зокрема, при виготовленні брикетів досягається максимально повне перемішування усіх компонентів суміші, отже, і оптимальне їх дозування.
Таблиця 1
Склад мінеральних сумішей для овець
а) у зоні Полісся
Солі елемента | Повновікові тварини | Молодняк після відлучення | Хлористий натрій (NaCl), г | 3,0 | 2,0 | Фосфорнокислий кальцій (Ca3(PO4)2), г | 4,0 | 2,0 | Сірчанокислий натрій (Na2SO4 10H2O), г | 7,0 | 3,0 | Метасилікат натрію (Na2SiO3 9H2O), г | 2,0 | 1,0 | Вуглекисла мідь (CuCO3), мг | 9,8 | 4,9 | Сірчанокислий кобальт (CoSO4 7H2O), мг | 0,6 | 0,3 | Сірчанокислий цинк (ZnSO4 7H2O), мг | 17,0 | 8,0 | Сірчанокислий марганець (MnSO4 5H2O), мг | 20,0 | 10,0 | Йодистий калій (KJ), мг | 0,4 | 0,3 |
б) у західній частині Лісостепу
Хлористий натрій (NaCl), г | 4,0 | 2,0 | Фосфорнокислий кальцій (Ca3(PO4)2), г | 4,0 | 2,0 | Сірчанокислий натрій (Na2SO4 10H2O), г | 6,0 | 3,0 | Метасилікат натрію (Na2SiO3 9H2O), г | 2,0 | 1,0 | Вуглекисла мідь (CuCO3), мг | 5,9 | 2,9 | Сірчанокислий кобальт (CoSO4 7 H2O), мг | 0,6 | 0,3 | Сірчанокислий цинк (ZnSO4 7 H2O), мг | 15,0 | 7,0 | Сірчанокислий марганець (MnSO4 5 H2O), мг | 10,0 | 5,0 | Йодистий калій (KJ), мг | 0,3 | 0,25 |
в) у зоні Степу
Хлористий натрій (NaCl), г | 4,0 | 2,0 | Фосфорнокислий кальцій (Ca3(PO4)2), г | 4,0 | 2,0 | Сірчанокислий натрій (Na2SO4 10 H2O), г | 6,0 | 3,0 | Метасилікат натрію (Na2SiO3 9 H2O), г | 2,0 | 1,0 | Вуглекисла мідь (CuCO3), мг | 4,9 | 2,5 | Сірчанокислий кобальт (CoSO4 7 H2O), мг | 0,5 | 0,25 | Сірчанокислий цинк (ZnSO4 7 H2O), мг | 20,0 | 10,0 | Сірчанокислий марганець (MnSO4 5 H2O), мг | 12,0 | 6,0
Селенистокислий натрій (Na2SeO3), мг | 0,15 | 0,08 | Йодистий калій (KJ), мг | 0,1 | 0,07 |
г) у зоні Львівського передгір’я
Хлористий натрій (NaCl), г | 4,0 | 2,0 | Фосфорнокислий кальцій (Ca3(PO4)2), г | 4,0 | 2,0 | Сірчанокислий натрій (Na2SO4 10 H2O), г | 6,0 | 3,0 | Метасилікат натрію (Na2SiO3 9 H2O), г | 2,0 | 1,0 | Вуглекисла мідь (CuCO3), мг | 2,4 | 1,2 | Сірчанокислий кобальт (CoSO4 7 H2O), мг | 1,2 | 0,6 | Сірчанокислий цинк (ZnSO4 7 H2O), мг | 10,0 | 5,0 | Йодистий калій (KJ), мг | 0,9 | 0,7 |
Брикети-лизунці можна застосовувати практично в будь-яку пору року, легко транспортувати, виготовляти на будь-якому комбікормовому заводі. Розрахунок внесення мінеральної суміші в комбікорм залежить від кількості останнього, що згодовуватиметься кожній тварині щодобово. Якщо, наприклад, дорослим тваринам згодовують 250 г комбікорму, то з розрахунку на одну тонну потрібно внести 64 кг суміші, якщо 300 грамів, то відповідно 53,3 кг, а 500 г – 32 кг.
Вплив мінеральних речовин на ріст вовни, її хімічний склад, мінеральний профіль та фізичні показники. Результати досліджень з вивчення впливу однієї із запропонованих солемінеральних сумішей, як у сипучому, так і брикетованому вигляді (перша серія дослідів), представляють інтерес, насамперед, з точки зору їх внеску в існуючу інформацію про мінеральний склад вовнового волокна, зокрема, в овець латвійської темноголової породи.
Доведено, що вовна цих тварин, на відміну від вовни інших порід, відзначається меншим вмістом загальної сірки, який, до речі, коливається у досить вузьких (2,5-2,6%) межах, дещо меншим - магнію (161-279 мкг/ г сухої речовини), марганцю і цинку (відповідно 3,7-6,0 і 100-130 мкг/г сухої речовини). Що стосується азоту, кальцію, фосфору і міді, то їх вміст відповідає параметрам цих показників для вовни інших порід.
Дослідженнями встановлено, що підгодівля овець мінеральними речовинами у вигляді сипучої, або збрикетованої сумішей позначається як на їх загальному рості, так і вовновій продуктивності. Настриг вовни в них був на 180-300 г більшим, ніж у контрольних тварин. До того ж їх вовна відзначалася кращими фізичними показниками, зокрема довжиною та міцністю.
Особливо виразно дія цих препаратів позначається на силі, яку потрібно прикласти для того, щоб розірвати вовнове волокно особливо у баранчиків, яких підгодовували сипучою сумішшю (8,86 проти 8,3 км). Судячи з довжини вовни, темпи відростання її також були вищими, що, зрештою, обумовило і більший настриг. Стосовно результатів хімічного аналізу вовни. Тут насамперед звертає на себе увагу загальний азот, який, як відомо, вважається досить стабільним показником вовни. На відміну від цього, за умов наших дослідів загальний азот у вовні проявляв деяку тенденцію до зменшення. А ось вміст гексозамінів, одного з компонентів мукополісахаридів, які мають пряме відношення до формування пружно-еластичних параметрів вовни, під впливом мінеральної підгодівлі, особливо у баранчиків, проявляв навпаки стійку тенденцію до зростання (173 і 160 мг%)
Кг I II I II
Рис. 2 Показники продуктивності овець
I – жива маса; II – настриг вовни
А – баранчики; Б – ярочки
При аналізі даних щодо вмісту інших компонентів вовни зауважено, що вони під час досліду зазнавали досить суттєвих кількісних змін і мають тенденцію до зростання з плином часу. Одночасно було встановлено, що ступінь кумуляції таких елементів як кальцій, фосфор, сірка та магній у вовні дослідних овець, поза сумнівом, був вищий. Інтенсивне накопичення магнію у вовновому волокні (253-269 мкг/г), очевидно, вказує на його надлишкову кількість, що може вилучатися із загального обміну і включатися у процеси вовноутворення. Ймовірно, що це викликано додатковим надходженням в організм вівці кальцію і фосфору, адже відомо, що обмін усіх цих трьох елементів взаємопов’язаний, і що магній у ньому може замінюватися навіть кальцієм.
Досить цікавими, хоча і незрозумілими до кінця, виявилися результати аналізу вовни на вміст у ній мікроелементів, зокрема, міді, цинку і марганцю.
Як видно з таблиці 2, вміст міді у вовні контрольних овець упродовж досліду практично не змінювався, а якщо і коливався , то в межах 4-5 мкг/г і загалом був вищий у баранчиків. Що стосується дослідних тварин, то тут простежувалася тенденція до зниження концентрації міді у вовні під час досліду. Подібна картина фіксувалася і з боку цинку, з тією лише різницею, що закономірність його спаду була притаманна усім тваринам. Отже, тут має місце досить парадоксальний факт: елементи, солі яких входять до складу мінеральної суміші (не залежно від їх приготування), не лише не акумулюються у вовні, а, навпаки, спостерігаються в ній навіть у менших кількостях, ніж це у тварин без підгодівлі. Можливе тлумачення цьому факту наступне: очевидно елементи, дефіцит яких міг стримувати ріст і розвиток тварин, поступаючи в організм, стимулюють у ньому анаболічні процеси. Це призводить до посилення обміну речовин у цілому, а значить і до мобілізації необхідних резервів мінеральних речовин. Зовсім можливо, що в такому випадку “резервом” їх могла бути саме вовна, з якої і почалось “вимивання” цих елементів. Що стосується марганцю, то він у процесі досліду в усіх піддослідних тварин виявляв тенденцію до зростання. Саме за цим він дещо нагадував “поведінку” міді.
Таблиця 2
Хімічний склад вовни, Mm
Період
досліду | Досліджувані показники | Баранчики | Ярочки | Контрольна | Перша
дослідна | Друга дослідна | Контрольна | Перша
дослідна | Друга дослідна |
І | Азот,% | 15,10,10 | 15,00,10 | 14,90,1 | 15,00,13 | 15,00,0 | 14,90,1 | Гексозаміни, мг% | 146,727,2 | 15011,14 | 1440,3 | 1502,09 | 15417,3 | 148,28,2 | Сірка,% | 2,50,0 | 2,50,05 | 2,50,0 | 2,60,03 | 2,60,0 | 2,60,0 | Кальцій, ммоль/г | 17,91,74 | 19,32,40 | 18,91,9 | 15,32,17 | 19,22,2 | 20,31,3 | Фосфор, ммоль/г | 3,40,15 | 3,90,15 | 4,00,08 | 3,00,07 | 3,10,04 | 3,20,14 | Магній, ммоль/г | 142,810,8 | 14815,2 | 13422,1 | 173,015,7 | 161,213,9 | 169,09,1 | Цинк, мкг/г | 1239,2 | 12710,2 | 1198,7 | 129,06,7 | 120,07,2 | 128,09,2 | Мідь, мкг/г | 5,10,33 | 5,20,27 | 5,00,38 | 4,80,53 | 5,00,62 | 4,90,70 | Марганець, мкг/г | 5,50,29 | 5,60,37 | 5,40,3 | 6,00,33 | 6,00,26 | 5,90,37
ІІ | Азот,% | 15,00,1 | 14,50,1* | 14,50* | 14,90,05 | 14,80,2 | 14,60,1
Гексозаміни, мг% | 1506,82 | 1679,02 | 173,65,91 | 160,218,0 | 163,610,23 | 173,811,81 | Сірка,% | 2,70,05 | 2,80,07 | 2,80,05 | 2,70,04* | 2,90,06* | 2,850,06 | Кальцій, ммоль/г | 20,01,5 | 24,41,8* | 24,22,5 | 18,51,4* | 24,03,1 | 22,80,59* | Фосфор, ммоль/г | 4,00,1 | 4,40,1* | 4,30,1 | 3,90,1* | 4,30,06* | 4,20,1 | Магній, ммоль/г | 16216,1 | 25630,0* | 25313,3* | 16613,5 | 268,39,3* | 2697,9* | Цинк, мкг/г | 110,05,4 | 106, 04,3 | 101,13 | 1055,8 | 1104,6 | 1027,04 | Мідь, мкг/г | 5,20,20 | 4,90,65 | 4,80,40 | 5,00,43 | 4,70,38 | 4,20,26 | Марганець, мкг/г | 5,10,85 | 3,70,36 | 4,40,78 | 4,80,33 | 5,10,33 | 5,20,48
Примітка: 1) І – початок досліду; ІІ – кінець досліду;
2) * - вірогідні різниці між дослідом і контролем.
В окремій серії дослідів вивчався мінеральний профіль вовнового волокна, зокрема, розподіл та насичення його сіркою і кальцієм. За допомогою растрового електронного мікроскопа була одержана картина локалізації цих елементів у різних структурних компонентах волокна – його кутикулі та кортексі.
Рис.3 Розподіл та насичення сіркою і кальцієм вовнового волокна
- сірка; ----- - кальцій
З’ясувалось, що обидва ці елементи локалізуються в усіх структурах, але насиченість їх ними не однакова. З цього випливає, що внутрішня структура волокна неоднаково насичена мінеральними речовинами (принаймні сіркою та кальцієм). Що стосується сірки, то можна стверджувати, що відносно менша кількість її фіксується в кутикулярному шарі. Кортекс у цьому відношенні стоїть вище. Вміст сірки в ньому є найбільшим, хоча у загальній масі він за цим елементом також неоднорідний. Для сірки, зокрема, з’ясовано профіль, на якому особливо яскраво виступає максимальний пік наростання цього елемента в зоні центральної ділянки волокна. По обидві сторони його вершини крива розподілу набуває зигзагоподібного характеру з поступовим зниженням її в напрямі лускатого шару, тобто кутикули волокна. При цьому простежуються додаткові, менші
