Державний вищий навчальний заклад

"ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ"

На правах рукопису

Самохіна Євгенія Анатоліївна

УДК 635.21:631.442./4+633

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРИЙОМІВ ПЕРЕДІНКУБАЦІЙНОЇ ОБРОБКИ яЄЦЬ ПТИЦІ

06.02.04 – технологія виробництва продуктів тваринництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Херсон – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Сумському національному аграрному університеті

Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник – кандидат ветеринарних наук, доцент,

Бордунова Ольга Георгіївна,

Сумський національний аграрний університет,

кафедра біохімії та біотехнології

Офіційний опонент – заслужений винахідник України,

доктор сільськогосподарських наук, професор,

Іванов Володимир Олександрович,

ДВНЗ "Херсонський державний аграрний університет", завідувач кафедри морфології і фізіології тварин

Офіційний опонент – кандидат сільськогосподарських наук, доцент,

Базиволяк Світлана Михайлівна,

Національний аграрний університет,

кафедра птахівництва

Захист дисертації відбудеться 12” червня 2008 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 67.830.02 у ДВНЗ "Херсонський державний аграрний університет" за адресою: 73006, Херсон – 6, вул. Рози Люксембург, 23, головний навчальний корпус.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДВНЗ "Херсонський державний аграрний університет" за адресою: 73006, Херсон – 6, вул. Рози Люксембург, 23, головний навчальний корпус.

Автореферат розісланий 7” травня 2008 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.Д. Карапуз

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема якості інкубаційних яєць є вельми актуальною для племінного птахівництва початку ХХІ сторіччя. Активна селекція на високу яєчну і м’ясну продуктивність, вплив негативних чинників абіотичного (ксенобіотики, токсиканти, відхилення від усталених технологій утримання і годівлі) і біотичного (патогенна мікрофлора) походження, а також стресові навантаження на птицю призводять до значних втрат продукції репродукторних господарств внаслідок погіршення захисних властивостей біокерамічного шару шкаралупи і шкаралупних мембран інкубаційного яйця. Це обумовлює підвищення рівня вторинної контамінації яєць патогенами вірусного та бактеріального походження, порушення метаболізму ембріонів, що розвиваються, підвищену летальність разом зі зниженням рівня природної резистентності молодняку [Кривопишин И.П., 1980; Фисинин В.И., 1999, 2006; Бреславець В.О., 2001; Гальперн И., 2002; Romanoff A.L., 1963; Hunton P., 1989, 1995; Solomon S.E., 1990; Belyavin C.G., 1991; Nys Y., 1999; Hincke M.T., 2000; Deeming D.C., 2001; Arias J.L., 2006; Gautron J., 2007]. Втрати господарств обумовлені останнім чинником, сягають 13-15% від сумарної кількості племінного яйця.

Наведені негативні тенденції в сучасному племінному птахівництві вимагають нових підходів для їхнього подолання. Зокрема, один з перспективних підходів полягає в удосконаленні існуючих та розробці нових технологій інкубації, теоретичною основою яких є поліпшення за допомогою фізичних і хімічних чинників структурних і фізіологічних характеристик біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць з метою оптимізації газообміну ембріону з навколишнім середовищем впродовж інкубації, попередження вторинної контамінації, поліпшення процесів обміну речовин ембріону і якості молодняку птиці.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною наукової теми “Розробка захисної „штучної кутикули” для інкубаційних яєць: біохімічні та біофізичні аспекти” (2002-2006 р.р., державний реєстраційний номер 0102U007421) і частиною науково-дослідницької роботи, що проводилася впродовж 2003-2007 років на кафедрі біохімії і біотехнології Сумського НАУ.

Мета роботи і завдання досліджень. Мета роботи полягала в удосконаленні технології інкубації яєць курей сучасних високопродуктивних кросів в аспекті оптимізації умов розвитку ембріону курей шляхом поліпшення структурних і фізіологічних характеристик біокерамічного захисного шару яєць, керованою модифікацією останнього фізичними і хімічними чинниками.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

-

- дослідити структурні, біохімічні, біофізичні і фізіологічні характеристики біокерамічного захисного шару яєць курей яєчних кросів за норми і патології;

- розробити нові методичні підходи для аналізу біокерамічних захисних структур яєць, використовуючи сучасні фізико-хімічні методи та методи комп’ютерної обробки цифрових зображень;

- обгрунтувати теоретичні основи створення захисної “штучної кутикули” для керованої модифікації фізичними і хімічними чинниками структурних і фізіологічних характеристик біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць;

- розробити експериментальні методи формування на поверхні біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць покриття “штучна кутикула”;

- удосконалити існуючі технології інкубації яєць курей сучасних високопродуктивних кросів на основі використання у якості ключової ланки покриття “штучна кутикула” відповідного хімічного складу;

- провести виробничу перевірку та розробити пропозиції виробництву.

Об’єкт досліджень. Інкубаційні яйця і курчата курей різних порід і яєчних кросів, “штучна кутикула”.

Предмет досліджень. Напрямки та вираженість впливу складових “штучної кутикули” утвореної за допомогою різних фізико-хімічних методів, на структурні і фізіологічні характеристики біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць курей яєчних кросів.

Методи досліджень. Мас-спектрометричний, електронно-мікроскопічний, комп’ютерна обробка цифрових зображень, комп’ютерне моделювання, біохімічний, статистичний.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблені та науково обґрунтовані теоретичні засади нового підходу до оптимізації умов розвитку ембріону курей шляхом поліпшення структурних і фізіологічних характеристик біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць керованою модифікацією останнього фізичними і хімічними чинниками. Розроблені експериментальні методи формування на поверхні біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць покриття “штучна кутикула”; експериментально доведена практична корисність технології “штучна кутикула” як засобу програмованого регулювання розвитку ембріону птахів протягом інкубації та попередження шкодочинної дії патогенної мікрофлори на молодняк; досліджені кінетичні параметри дифузії та керованого транспортування біологічно-активних речовин через біокерамічний захисний шар яєць і чинники, що впливають на трансшкаралупне транспортування речовин. Підданий експериментальній оцінці порівняний потенціал різних фізико-хімічних методів інтенсифікації транспортування; розроблені нові методичні підходи для аналізу біокерамічних захисних структур яєць з використанням сучасних фізико-хімічних і комп’ютерних методів; досліджені та піддані аналізу структурні, біохімічні, біофізичні і фізіологічні параметри біокерамічного захисного шару яєць курей сучасних високопродуктивних яєчних кросів за норми і патології.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження виявили принципову можливість розробленої технології суттєво поліпшувати структурні і фізіологічні характеристики біокерамічного захисного шару яєць “штучна кутикула” в залежності від умов інкубації і якісних параметрів інкубаційних яєць, підвищувати показники виводимості та збереженості молодняку на 5,7- 6,0 і 4,9 - 7,6% відповідно. Розроблена математична модель для прогнозування якісних показників захисних структур інкубаційних яєць підданих впливові негативних чинників, обумовлених недоліками технологій утримання і годівлі птиці, використовується у практиці птахогосподарств Сумської області. Результати досліджень використовуються у науково-дослідній роботі та навчальному процесі на кафедрі біохімії і біотехнології Сумського НАУ (у курсах біотехнології, птахівництва, фізіології і біохімії сільськогосподарських тварин, біологічних основ продуктивності тварин і технології переробки продукції тваринництва).

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні в повному обсязі експериментальних та лабораторних досліджень, розробці методик формування захисної “штучної кутикули” на поверхні інкубаційних яєць, проведенні комп’ютерного моделювання, аналізу експериментальних даних зі статистичною їх обробкою на ПК.

Апробація результатів досліджень. Основні положення результатів досліджень за темою дисертаційної роботи доповідалися, обговорювалися і одержали позитивну оцінку на наукових конференціях Сумського національного аграрного університету (2003-2007); обласній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів „Теоретичні й практичні досягнення молодих вчених аграріїв” (Суми, 2006); міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми становлення галузі тваринництва в сучасних умовах” Вінницький державний аграрний університет (Вінниця, 2005); міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених “Аграрний форум - 2007” присвячений 30-й річниці заснування Сумського національного аграрного університету (Суми, 2007); V конференції молодих вчених та аспірантів, Інститут розведення та генетики тварин УААН (Чубинське, 2007); ІІ З'їзді Українського товариства клітинної біології (Київ, 2007); ІІ Міжнародній конференції “Нанорозмірні системи. Будова-властивості-технології (НАНСИС-2007)” (ІМФ НАН України, Київ, 2007).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 робіт, де розкрито основний зміст одержаних результатів досліджень. З них 5 статей у фахових виданнях передбачених переліком ВАК України.

Структура та об’єм роботи. Дисертація включає такі розділи: вступ, огляд літератури, матеріал та методики досліджень, результати експериментальних досліджень, їх аналіз і узагальнення, висновки і пропозиції виробництву, списку використаних джерел, додатки. Дисертація викладена на 205 сторінках комп’ютерного набору, ілюстрована 14 таблицями, 32 рисунками і 8 додатками. Список літературних джерел налічує 330 найменувань, у тому числі 173 роботи авторів далекого зарубіжжя.

МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження були проведені в 2003-2007 р.р. у птахогосподарствах Сумської області: ВАТ Птахорадгосп „Мирний” Сумського району, ФГ „Князівське” Білопільського району, „ТОВ „Колос” АгроТрейд Конотопського району”, а також в Проблемній лабораторії кафедри терапії, фармакології і клінічної діагностики СНАУ та у бактеріологічному відділі Обласної ветеринарної лабораторії м. Суми. Біохімічні дослідження проводили на кафедрі біохімії та біотехнології СНАУ і у лабораторії ЦМЛ м. Суми.

Загальна схема експериментальних досліджень наведена на рис.1. Всі досліди проводили у п’яти - восьми повторностях.

Рис.1. Загальна схема досліджень

Для дослідження використовували інкубаційні яйця курей Домінант бурий Д-102, Хайсекс браун, Шейвер 579, Ломанн браун, Бєларусь-9, Леггорн білий, Російські білі, Російські білі помісні безпорідні (15-20 тижні яйцекладки). Для проведення досліджень відбирали тільки свіжознесені яйця (не пізніше 1 доби після знесення). Структурні характеристики шкаралупи досліджували скануючою електронною мікроскопією (растровий електронний мікроскоп мікроаналізатор "РЕММА-102", ВАТ “SELMI”, Суми, Україна). Цифрові зображення біокристалічних шарів обробляли за допомогою пакетів програм Digimizer та Visilog 6.11 (Noesis). Ступінь проникності біокерамічних шарів шкаралупи щодо модельної газової суміші яка є ідентичною атмосферному повітрю, вивчали за методикою В.О.Бреславця та ін., 1993.

Інкубацію проводили згідно методики В.О.Бреславця, М.І.Сахацького, Б.І.Стегнія та ін., 2001.

„Штучну кутикулу” до складу якої входять дев’ять груп розчинів: (I. Розчин хітозану; II. Розчин сполуки четвертинного амонію CID-20; III. Розчин хітозану + НОК; IV. Розчин хітозану + НОК + TiO2; V. Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ; VI. Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4; VII.Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис; VIII. Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис +ДМСО; IX. Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис + ЦД), на поверхні інкубаційних яєць одержували: а) сонофоретичним (фонофоретичним) методом (удосконалена технологія Акопян В.Б. та ін., 1988; 1993); б) обприскування яєць робочим розчином (діаметр крапель аерозолю 50-200 мкм) з наступним висиханням розчину і утворення твердофазної плівки; в) обробкою яєць за технологією електророзпилення „electrospray” (діаметр крапель аерозолю 200 нм - 1 мкм; напруга + 7 кВ, модифікований прилад УНП, ВАТ “SELMI”, Суми, Україна). Математичне моделювання впливу негативних чинників утримання, годівлі та впливу інфекційних агентів на курей-несучок проводили за методикою Насонової А. та Мухамбетової Л., 1992 і Мудрим І. та ін. 2000.

Молекулярне комп’ютерне моделювання проводили на ПК “Pentium IV” за допомогою програми Hyper Chem 6.

Біохімічні дослідження проводили за методикою Васильєвої Е.А., 1982; Кармолієвим Р.Х., 1980; Антоновим Б.І., 1991, токсикологічні за Саноцьким І.В., 1970, імунологічні за методикою Смирнової О.В. та Кузьміної Т.А., 1965.

Статистичну обробку експериментального матеріалу проводили на основі пакетів Statistica v.5.11 for WIN95/NT, для побудови графічних компонентів використовували пакети Sigma Plot 4.01 for WIN95/NT, Curve Expert.

РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Структурні і фізіологічні характеристики біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць курей за норми і патології. Погіршення якісних показників інкубаційних яєць пов’язано в першу чергу, з порушенням морфолого-біохімічних параметрів захисних біокерамічних структур яєць шкаралупи і шкаралупних мембран. Це призводить до бою яєць, підвищення відходу і контамінації інфекційними агентами молодняку птиці, а також зниження показників імунної резистентності останньої. Нами розроблений метод комп’ютерної обробки цифрових зображень отриманих методом скануючої електронної мікроскопії на основі кількісної оцінки мікродефектів, пор і мікрошпарин у шкаралупі, кількість відповідних каналів у % (Y) на оброблених у графічному редакторі Visilog 6.11 цифрових зображеннях (рис.2).

Рис. 2. Цифрові зображення біокерамічного шару курячого яйця (крос Ломанн браун); а) вихідне зображення; б) оброблене у графічному редакторі (бінарізоване); кількість каналів Y, % (74 чорні).

Доведено, що кількість мікродефектів залежить від умов формування біокерамічного шару шкаралупи протягом її формування і на цих засадах нами розроблена методика оцінки якості шкаралупи яєць для побудови моделей залежності показників виводимості та газопроникності від кількісних і якісних параметрів природних пор та мікродефектів шкаралупи в зонах “кристалічного” і “палісадного” шарів інкубаційних яєць курей різних порід і кросів.

Використовували такі породи і кроси курей, що різняться за показниками несучості та ступенем резистентності щодо негативних чинників довкілля біотичної і абіотичної природи. Виявлено наявність вірогідного негативного корелятивного зв’язку між кількістю мікродефектів у біокерамічному шарі шкаралупи та показником виводимості яєць (табл.1).

Таблиця 1. Взаємозв’язок між кількістю мікродефектів шкаралупи та виводимістю яєць курей,

Крос/Порода | Кількість мікродефектів у шкаралупі на одиницю площі цифрового зображення (Y), % | Виводимість яєць, % | Коефіцієнт кореляції, r

Ломанн браун (контроль) | 79,8 ± 0,60 | 74,6 ± 1,11 | -0,824

Шейвер 579 | 79,9 ± 0,50 | 74,6 ± 1,84 | -0,893

Домінант бурий Д-102 | 70,5 ± 0,43*** | 74,9 ± 2,03 | -0,928

Хайсекс браун | 74,5 ± 0,41*** | 77,3 ± 1,09 | -0,920

Бєларусь 9 | 67,7 ± 0,33*** | 76,7 ± 1,61 | -0,921

Леггорн білий | 65,9 ± 0,52*** | 80,1 ± 1,43** | -0,903

Домінант бурий Д-102 (колібактеріоз) | 89,7 ± 1,22*** | 41,8 ± 4,82*** | -0,173

Примітка:*Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001.

З табл. 1 випливає, що показник виводимості яєць знаходиться у більш тісному зв’язку з кількістю мікродефектів у біокерамічному шарі шкаралупи високопродуктивної птиці Хайсекс браун, Шейвер 579, Домінант бурий Д-102, Ломанн браун.

Показана також тенденція до зниження рівня неспецифічної резистентності птиці зазначених кросів щодо негативних чинників довкілля (табл. 2). Таким чином, саме ця птиця буде в першу чергу уражуватися інфекційними захворюваннями та знижувати яєчну продуктивність внаслідок невірного утримання та годівлі.

Таблиця 2. Біохімічні, гематологічні параметри та показники неспецифічної резистентності курей (180 діб),

Порода/крос | Гемогло

бін, г/л | Еритроци

ти, 1012г/л | Лейкоцити, 109 г/л | Фагоци

тарна актив

ність, % | Лізоцимна активність сироватки крові, %

Російські білі безпородні помісні | 127,2±4,11 | 4,02±0,012 | 22,11±0,122 | 63,1±0,33 | 4,22±0,024

Російські білі | 126,0±2,83 | 3,99±0,024 | 22,33±0,340 | 62,1±0,36 | 4,30±0,110

Леггорн білий | 124,3±0,22 | 3,94±0,022 | 23,16±0,313 | 61,4±0,65 | 4,11±0,053

Бєларусь 9 | 124,0±1,50 | 3,98±0,113 | 23,54±0,742 | 61,0±0,91 | 4,09±0,054

Домінант бурий Д-102 | 119,0±3,54 | 3,88±0,084 | 23,67±1,011 | 60,2±0,63 | 4,03±0,041

Шейвер 579 | 118,1±2,91 | 3,76±0,033 | 23,81±0,084 | 58,2±0,24 | 4,00±0,072

Ломанн браун | 117,4±1,33 | 3,75±0,171 | 23,96±0,431 | 57,9±0,65 | 3,97±0,033

Газопроникність біокерамічного захисного шару яєць курей. Ступінь газопроникності шкаралупи є однією з ключових ланок у забезпеченні високих показників виводимості курчат і залежить від морфологічних характеристик біокристалічного шару шкаралупи та надшкаралупної мембрани – кутикули, внаслідок чого вирізняється лабільністю. Про це свідчать наведені на рис. 3 графіки розподілу показника газопроникності у великих вибірках інкубаційних яєць різних кросів/породи. Так, у вибірці яєць, отриманих від несучок Ломанн браун, вагому частку складають яйця, показник газопроникності котрих є меншим за 5 см3/см2 хв і більшим за 10 см3/см2 хв (рис. 3, а). У вибірках яєць отриманих від несучок Леггорн білий навпаки, частка яєць зі зниженими (5 см3/см2хв) і підвищеними (10 см3/см2хв) показниками газопроникності є значно нижчою (рис. 3, б).

Експериментально доведено, що показник газопроникності шкаралупи інкубаційних яєць курей різних кросів і породи значно варіює за умов дослідження великих виборок яєць. Птиця високопродуктивних яєчних кросів (Ломанн браун) характеризується підвищеною гетерогенністю показника газопроникності, пов’язаною з наявністю дефектів біокристалічного шару шкаралупи та кутикули, обумовлених генетичними факторами.

Методом електронної мікроскопії доведено, що знижена ступінь газопроникності <5 см3/см2хв обумовлена підвищеною щільністю біокристалічного шару шкаралупи разом зі зниженою кількістю пор і аномально потовщеним кутикулярним шаром; показник газопроникності, що варіює від 5 до

Рис. 3. Розподіл показнику газопроникності у вибірках інкубаційних яєць курей Ломанн браун (а), Леггорн білий (б)

9-10 см3/см2хв є наслідком оптимального поєднання морфологічних параметрів біокристалічного шару і наявністю суцільного кутикулярного покриву; показник газопроникності від 10 до 60-70 см3/см2хв обумовлений дефектами кутикули та наявністю підвищеної кількості мікродефектів в неорганічній складовій шкаралупи і нарешті яйця, яким притаманні показники газопроникності, що перевищують 70 см3/см2хв, характеризуються глибоким порушенням структури біокристалічного шару (макродефекти). Практично важливою є також залежність показнику газопроникності яєць від складу раціону, особливо його ліпідних інгредієнтів.

Розробка технології “штучна кутикула” для інкубаційних яєць. Особливості структури біокристалічного шару інкубаційних яєць та нестабільність її параметрів обумовлюють нестабільність газопроникності зазначеного шару і як наслідок – порушення метаболізму ембріонів. Для попередження цього явища, нами теоретично обгрунтована і розроблена технологія “штучна кутикула”, яка являє собою самовпорядковане полікомпонентне захисне покриття для відновлення бар’єрних властивостей біокерамічних структур шкарлупи і шкаралупних мембран, якому притаманні біоцидна (антибактеріальна та антивірусна) та біостимулююча стосовно ембріону, що розвивається, види активності. До складу рідкофазного препарату входять п’ять груп компонентів: 1 - матрична речовина (четвертинні сполуки амонію, хітозан); 2 – пероксидні сполуки (надоцтова кислота, НОК); 3 – біологічно активні речовини (БАР), сполуки багаті на енергію, амінокислоти; 3 – “енхансери” - сполуки, які полегшують транспортування БАР через біокерамічний шар шкаралупи; 4 – ультра/наночастки оксидів металів, яким притаманні фотокаталітичні властивості; 5 – мікроелементи. Сутність технології “штучна кутикула” полягає в наступному: 1 - рідкофазний препарат наносять на поверхню інкубаційних яєць методами електророзпилення, фонофоретичним методом або обприскуванням; 2 – пероксидні сполуки розрихлюють кальцитний шар шкаралупи, тим самим збільшують газопроникність і вологопроникність з одночасним знищенням патогенної мікрофлори; 3 - розчин висихає і утворює на поверхні яйця твердофазну газопроникну плівку (“штучна кутикула”), збагачену на БАР та мікроелементи і ультра/наночастки оксидів металів (TiO2); 4 – плівка, як і природна кутикула, регулює газопроникність шкаралупи з одночасним збагаченням ембріону БАР шляхом полегшеного транспортування останніх через біокерамічний шар; 5 – ультра/наночастки оксидів металів попереджують вторинну контамінацію яйця за фотокаталітичним механізмом. Нами розроблений такий склад “штучної кутикули” для інкубаційних яєць: хітозан (розчин (20 г) у суміші (СН3СООН конц., х.ч. (5 мл)+ Н2О дист. (3 мл), підданий обробці ультразвуком (УЗ) (22 кГц) протягом 10 годин при 60 оС, після чого отриманий в’язкий розчин розводили Н2О дист. у співвідношенні 1: 9 за об’ємом); сполука четвертинного амонію CID-20 (1% ; CID Line, Бельгія); надоцтова кислота (НОК; 50%); TiO2 суспензія діоксиду титану (рутил; техн.; 5%) у суміші вода (50 мл) + СН3СООН конц. (5 мл) + хітозан (0,5 г) + евкаліптове масло (0,2 мл), піддана обробці УЗ (22 кГц) протягом 10 годин; імуномодуляторний рослинний екстракт (ІМДРЕ; 5%), отриманий з рослин: ехіноцея пурпурова (Echinacea purpurea Moench.), золотий корінь (Rhodiola rosea L.), нагідки лікарські (календула; Сalendula officinalis L.), горіх волоський (Juglans regia).; сульфат міді CuSO4; 10% (х.ч.); сульфат цинку ZnSO4; 10% (х.ч.); сульфат заліза FeSO4; 10% (х.ч.); креатинфосфат дінатрієва сіль, 5% (Sigma, США); аденозинмонофосфат (АМР; 5%) (Sigma, США); глутамін (Глу; 10%) (Serva, Німеччина); цистеїн (Цис; 10%) (Reanal, Угорщина); диметилсульфоксид (ДМСО; ч.); -циклодекстрин (ЦД; 0,5%) (Sigma, США).

Структура природної і “штучної” кутикул яєць курей близькі за морфологічними ознаками (рис. 4). “Штучна кутикула” на рис. 4 (2) отримана за допомогою фонофоретичного (сонофоретичного) методу, який полягає у частковому зануренні яйця в робочий розчин ємкості ультразвукового апарату за оптимальних умов, якими виявились: частота 22 кГц, потужність 60-70 Вт, час ультразвукової обробки – 2-15 с. Зокрема, фонофоретична обробка інкубаційних яєць курей кросу Домінант бурий Д-102 підвищує показник виводимості з вихідного значення 80,4% до 88,0% (+7,6). При цьому значно зростає газопроникність (до 1,91 з вихідного значення 1,48 . 10-4 м3/м2 с) (+0,43) за умов перенесення в середину яйця 79,2% БАР від сумарної кількості нанесених на поверхню яєць. За використання методу обприскування виводимість яєць підвищується на 6,1%. Останнє пов’язано з тим, що фонофоретичний метод забезпечує більш щільну і водночас тонку газопроникну плівку “штучної кутикули”.

Рис. 4. Природна кутикула (1) і „штучна кутикула” (2) курячого яйця (Домінанат Д-102; вид зверху; скануюча електронна мікроскопія)

Принципово важливим є те, що покрокове ускладнення базової матричної речовини (хітозану і сполук четвертинного амонію (ЧАС), призводило до підвищення виводимості, як за рахунок стимуляції обміну речовин ембріону БАР (в особливості за використання “енхансерів” - стимуляторів їх трансшкаралупного перенесення – ДМСО, терпенів та циклодекстрину), так і внаслідок модифікації біокристалічного шару шкаралупи обумовленої загалом дією НОК, яка поліпшує газопроникність і утворенням на зовнішній поверхні яйця шару нанокомпозитного захисного покриття (хітозан/ЧАС), що являє собою типову систему контрольованого постачання БАР ембріонові який розвивається (Control Release System).

Таке теоретичне припущення доведено у досліді якому формували 10 груп інкубаційних яєць курей Леггорн білий за хімічним складом “штучної кутикули”: контрольна група (без обробки); I, ІІ, ІІІ, ІV, V, VI, VII, VII, IX ? дослідні групи. Як видно з табл. 3, збільшення масової частки окремих інгредієнтів у складі „штучної кутикули” призводить до поступового підвищення показнику виводимості яєць (з 85,4% у контролі до 88,8%).

Біологічна ефективність “штучної кутикули” одного і того ж складу призведе, у якості кінцевого результату до різного за значенням зростанням показнику виводимості яєць в залежності від генетичних ознак, рівня несучості і стану здоров’я птиці (табл. 4).

Таблиця 4. Вплив складу “штучної кутикули” на виводимість інкубаційних яєць курей різних кросів ? породи,

Вид обробки | Виводимість яєць, %

група птиці за генетичними ознаками****

I | II | III | IV | V

Контроль (без обробки) | 72,20,34 | 82,30,20 | 80,60,20 | 80,20,61 | 81,52,84

Розчин хітозану | 73,2

0,61 | 84,2

0,93* | 80,8

0,74 | 80,41,04 | 81,52,81

Розчин CID-20 | 73,61,20 | 83,11,02 | 80,61,14 | 81,30,92 | 81,51,70

Розчин хітозану + НОК | 74,3

0,44*** | 85,7

0,54 | 82,2

1,01 | 81,1

1,23 | 82,4

0,93

Розчин хітозану + НОК + TiO2 | 76,0

1,42** | 85,8

0,11 | 82,2

0,90 | 82,6

0,54** | 83,3

1,72

Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ | 76,6

4,10 | 86,9

0,23 | 84,7

2,22 | 83,3

0,31 | 83,7

2,84

Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 | 77,2

2,33** | 87,2

0,42 | 84,7

0,64 | 83,7

1,83* | 84,3

2,71

Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис | 77,9

4,31 | 88,6

0,12 | 86,2

0,21 | 84,7

0,30 | 85,5

1,60

Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис +ДМСО | 79,5

2,51** | 90,6

0,73 | 86,4

0,53 | 85,5

2,21* | 85,8

0,83

Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис + ЦД | 79,5

3,11* | 88,8

1,33 | 86,7

2,42** | 85,3

3,22* | 86,4

4,11

Примітки:*Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001.

****Групи птиці за генетичними ознаками, рівнем несучості і станом здоров?я: І – кури, уражені інфекційними захворюваннями або іншими патологіями (Домінант бурий Д-102, уражені колібактеріозом); ІІ – Російські безпородні помісні, Леггорн білий, Російські білі; ІІІ – Бєларусь-9; IV – Хайсекс браун, Домінант бурий Д-102; V – Шейвер 579, Ломанн браун.

Таблиця 3. Результати інкубації яєць курей Леггорн білий в залежності від хімічного складу “штучної кутикули”

Показник | Група інкубаційних яєць за складом “штучної кутикули”

контроль | І | ІІ | ІІІ | ІV | V | VI | VII | VIII | IX

Закладено яєць на інкубацію, шт | 144 | 144 | 144 | 144 | 144 | 144 | 144 | 144 | 144 | 144

Запліднених, шт | 123 | 126 | 123 | 124 | 124 | 126 | 122 | 123 | 130 | 132

% від закладених | 85,4 | 87,6 | 85,7 | 86,1 | 86,0 | 87,2 | 84,8 | 85,6 | 90,3 | 91,7

Незапліднених, шт | 21 | 18 | 21 | 20 | 20 | 18 | 22 | 21 | 14 | 12

% від закладених | 14,6 | 12,4 | 14,3 | 13,9 | 14,0 | 12,8 | 15,2 | 14,4 | 9,7 | 8,3

Одержано курчат всього, голів | 102 | 105 | 102 | 106 | 106 | 109 | 106 | 109 | 105 | 103

% від закладених | 70,8 | 72,9 | 70,8 | 73,6 | 73,6 | 75,7 | 73,6 | 75,7 | 77,4 | 76,3

Кондиційних, голів | 99 | 103 | 99 | 103 | 103 | 106 | 104 | 107 | 102 | 101

% від виведених | 97,1 | 98,1 | 97,1 | 97,2 | 97,2 | 97,2 | 98,1 | 98,1 | 97,1 | 98,1

Некондиційних, голів | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 | 2

% від виведених | 3 | 1,9 | 2,9 | 2,8 | 2,8 | 2,7 | 1,9 | 1,8 | 3 | 2

“Кров-кільце”, шт | 5 | 5 | 8 | 6 | 8 | 7 | 6 | 4 | 6 | 4

% від закладених | 4,9 | 3,7 | 5,7 | 4,2 | 5,5 | 4,7 | 4,2 | 2,9 | 4,2 | 2,8

Задохлики, голів | 6 | 10 | 4 | 6 | 4 | 5 | 5 | 5 | 4 | 3

% від закладених | 5,9 | 6,9 | 2,8 | 4,2 | 2,8 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 2,8 | 2,1

Завмерлі, голів | 4 | 6 | 9 | 6 | 6 | 5 | 5 | 5 | 4 | 4

% від закладених | 3,9 | 4,1 | 6,4 | 4,2 | 4,2 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 2,8 | 2,8

Виводимість яєць, % | 85,4 | 87,5 | 83,1 | 85,7 | 85,8 | 86,9 | 87,2 | 88,6 | 90,6 | 88,8

Вивід курчат, % | 70,8 | 72,9 | 70,8 | 73,6 | 73,6 | 75,7 | 73,6 | 75,7 | 77,4 | 76,3

Так, використання для обробки яєць робочого розчину для формування “штучної кутикули” такого складу: (Хітозан + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис) (табл.4) призведе, в залежності від кросу/породи курей до підвищення показнику виводимості яєць у порівнянні з контролем на 4,0% (Ломанн браун); 4,4% (Хайсекс браун); 5,6% (Бєларусь- 9) і 6,3% (Російські білі). В той же час, обробка яєць розчином дезінфектанту на основі ЧАС CID-20 призводить, до підвищення показнику виводимості яєць у порівнянні з контролем на 1,1% (Хайсекс браун) і 0,8% (Російські білі), тоді як достовірної різниці між відповідними значеннями показників виводимості яєць для вибірок птиці Ломанн браун і Бєларусь-9 не зареєстровано.

Результатом серії експериментів з оптимізації технології „штучна кутикула” для інкубаційних яєць різної якості стала загальна формула для підбору оптимального складу “штучна кутикула” для використання в технологіях інкубації у конкретних умовах, заданих співвідношенням “генотип х умови навколишнього середовища”.

Формула має такий вигляд:

“ШТУЧНА КУТИКУЛА” = X + Y1 + ... Y7

де: матрична речовина (X) + кислоти/пероксидні сполуки (Y1) + фотокаталітичні ультрадисперсні/наночастки металів (оксидів металів) (Y2) + БАР рослинного і синтетичного походження (Y3) + мікроелементи (Y4) + речовини, багаті на енергію/стимулятори метаболізму (Y5) + амінокислоти/ компоненти нуклеїнових кислот/ліпіди (Y6) + енхансери (посилювачі швидкості трансшкаралупного перенесення органічних і неорганічних сполук) (Y7); (X та Y - масові частки компонентів у розчині).

Виробнича перевірка. Виробничими дослідами з вивчення ступеня впливу технології “штучна кутикула” на виводимість яєць курей кросу Домінант бурий Д-102 доведено, що захисні покриття здійснюють суттєвий вплив на цей показник (табл. 5).

Таблиця 5. Виводимість яєць і збереження молодняку кросу “Домінант бурий Д-102” за різних методів передінкубаційної обробки яєць,

Метод передінкубаційної обробки яєць | Кількість яєць, шт. | Результати випробувань

виводимість яєць, % | збереження молодняку до 50 добового віку, %

Обприскування*

Базовий | 3930 | 80,1±0,32 | 87,1±1,12

Новий (Р8) | 3930 | 85,8±1,14*** | 92,0±1,30**

Фонофоретична обробка**

Базовий | 3930 | 80,3±0,22 | 87,5±1,74

Новий (Р8) | 3930 | 86,3±1,93** | 95,1±3,34*

Примітки: *Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001.

*Яйця піддавали обробці обприскуванням робочим розчином відповідного складу (загальний об’єм розчину – 36 мл/144 яйця) за 20-30 хв. перед закладенням на інкубацію.

**Яйця піддавали фонофоретичній обробці робочим розчином відповідного складу (загальний об’єм розчину – 2 мл/на 1 яйце; 22 кГц; 3 с) за 20-30 хв. перед закладенням на інкубацію. В обох випадках використан розчин (Р8 - Розчин хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис + ДМСО).

Так, результати аналізів виробничої перевірки свідчать, що поступове збільшення біологічно-активних інгредієнтів, які входять до складу “штучної кутикули” призводить до підвищення показнику виводимості і збереженості курчат.

З табл. 5 видно, що використання технології “штучна кутикула” дозволяє підвищити показник виводимості яєць курей кросу Домінант бурий Д-102 у порівнянні з контролем на 5,7% (метод обприскування поверхні біокристалічного шару яєць) і на 6,0% за використання методу фонофоретичної обробки. При цьому показники збереженості поголів’я підвищуються на 4,9% та 7,6% відповідно.

Економічна ефективність застосування технології “штучна кутикула” при інкубації яєць курей. Для визначення економічної ефективності методів застосування способу захисної „штучної кутикули” при інкубації яєць проводили випробування в птахогосподарствах Сумської області. Формували дві дослідні партії яєць.

Першу партію обробляли методом обприскування „штучною кутикулою”, що складалася з розчину хітозану + НОК + TiO2 + ІМДРЕ + CuSO4 + Глу + Цис + ДМСО. Другу партію обробляли тим же складом „штучної кутикули”, але використовували фонофоретичну обробку. Контрольну партію обробляли препаратом „Virkon - S” (Antec, Велика Британія; KRKA, Словенія) методом обприскування.

В першій дослідній партії (обприскування) вартість додаткової основної продукції за кількістю виведеного молодняку складає 85,5 грн. на 1000 інкубаційних яєць, а за кількістю збереженого молодняку до 50 добового віку – 118,7 грн. В другій дослідній партії при використанні фонофоретичної обробки препаратом на основі хітозану вартість додаткової основної продукції становить відповідно – 113,8 та 224,6 грн.

На підставі проведених досліджень було встановлено, що застосування фонофоретичної обробки яєць „штучною кутикулою” перед інкубацією є більш ефективним: значно зменшує ембріональну патологію, підвищує вихід здорових курчат із числа запліднених яєць, підвищує збереженість молодняку до 50 добового віку. Проведення комплексних зооветеринарних та санітарних заходів із застосуванням „штучної кутикули” дозволило в значній мірі підвищити ефективність існуючих зооветеринарних заходів.

ВИСНОВКИ

1. В аспекті удосконалення технології передінкубаційної обробки яєць птиці розроблений ефективний спосіб створення і застосування біоміметичної захисної “штучної кутикули”, який полягає в утворенні на поверхні яйця захисної плівки з суміші штучних і природних матеріалів, регулює рівень газопроникності біокристалічних захисних структур яйця і поліпшує структурні і фізіологічні характеристики біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць.

2. Використання способу створення і застосування захисної “штучної кутикули” дозволило підвищити показник виводимості яєць курей кросу Домінант бурий Д-102 у порівнянні з контролем на 5,7% (метод обприскування поверхні біокристалічного шару яєць) і на 6,0% за використання методу фонофоретичної обробки. При цьому показники збереженості поголів’я підвищили на 4,9% і 7,6%, відповідно.

3. Виявлено тісний зв'язок між кількістю локальних мікродефектів і наскрізних пор/шпарин на одиницю площі поверхні біокерамічного захисного шару інкубаційних яєць курей, їх газопроникністю і показником виводимості. Встановлено, що кількість пор (шпарин) та показники газопроникності пов’язані з виводимістю прямим зв’язком (r = 0,820, 0,711), а кількість мікродефектів і показник виводимості – зворотним (r = -0,903, -0,824).

4. Доведено, що фонофоретичний метод обробки інкубаційних яєць є перспективнішим за інші, оскільки забезпечує кращий розвиток ембріонів, підвищує виводимість яєць на 6,0%, вивід курчат на 5,0% та збереженість молодняку на 7,6%.

5. Найбільш оптимальними в аспекті біоміметичного моделювання фізико-хімічних параметрів притаманних природній захисній кутикулі яєць курей, є плівки, утворені з матриксної речовини (сполуки четвертинного амонію, біополімери) в сумішах з біологічно-активними речовинами (БАР) і ультрадисперсним діоксидом титана (TiO2), підданих обробці ультразвуком та нанесених на поверхню яйця методами ультрамікрокрапельного розпилювання (50-200 мкм) чи електророзпилення (200 нм – 1 мкм; +7 кВ).

6. Показник газопроникності шкаралупи інкубаційних яєць курей різних порід і кросів характеризується значною мінливістю за умов дослідження великих виборок яєць (від 4 до 20 см3/см2 хв) і залежить від генетичної складової та умов утримання і годівлі птиці.

7. Птиця високопродуктивних яєчних кросів (Хайсекс браун, Домінант бурий Д-102, Ломанн браун) вирізняється зниженою резистентністю щодо негативних чинників утримання і годівлі (гемоглобін 117,4 1,33 г/л; лізоцимна активність сироватки крові 3,97 0,033) і підвищеним рівнем мікро- і макродефектів захисного біокерамічного шару (шкаралупи) (74,5 – 79,8%) та підвищеною чутливістю до порушень технологій утримання і годівлі.

8. Встановлено оптимальний режим сонофоретичного ультразвукового постачання біологічно-активних речовин в середину інкубаційних яєць, який становить за частотою 22 кГц, потужністю 60-70 Вт і тривалістю 2-15 с.

9. Розроблена формула для створення біоміметичних захисних покрить “штучна кутикула” для інкубаційних яєць курей, яка дозволяє підібрати оптимальний склад для інкубаційних яєць різної якості та різного генезису шляхом варіювання якісних і кількісних інгредієнтів.

10. Економічний ефект від застосування способу створення “штучної кутикули” фонофоретичним методом на 1000 інкубаційних яєць виведеного молодняку становить 113,8 грн., а за кількістю збереженого молодняку до 50 добового віку – 224,6 грн.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Маючи на меті оптимізацію технології інкубації та покращення економічних показників при виводі і подальшому вирощуванні молодняку курей різних кросів рекомендується, проводити фонофоретичну обробку інкубаційних яєць шляхом утворення на їх поверхні “штучної кутикули”, яка постачає БАР ембріону протягом інкубації і захищає його від вторинної контамінації патогенною мікрофлорою.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Самохіна Є.А., Чіванов В.Д., Бордунова О.Г., Гаврилюк О.І. Сонофоретичний транспорт біологічно-активних речовин через біокерамічні захисні структури пташиних яєць // Вісник СНАУ: Тваринництво. – 2005. – № 9 – 10 (9 – 10). – С. 156-161. (дисертант приймала участь у проведенні експериментальних досліджень, провела аналіз експериментальних даних).

2. Бордунова О.Г., Самохіна Є.А. Показники газопроникності інкубаційних яєць курей різних порід та кросів // Таврійський науковий вісник. – Херсон, 2004. – Вип. 30. – С. 134-140. (дисертант брала участь у постановці експериментальних дослідів, проведено комп’ютерне моделювання та статистичну обробку даних).

3. Бордунова О.Г., Котенджи Г.П., Самохіна Є.А., Семенов Д.М., Астраханцева О.Г., Чіванов В.Д. Регулювання ступеня газопроникності захисних структур інкубаційних яєць курей у біоміметичній технології “ARTICLE” // Вісник СНАУ: Тваринництво. – 2004. – № 5 (8). – С. 13-18. (дисертант підготувала літературний огляд, брала участь у проведенні експериментальних дослідів та аналізу експериментальних даних).

4. Самохіна Є.А. Параметри структури біокерамічного шару інкубаційних яєць та їх зв’язок з яєчною продуктивністю і рівнем резистентності курей різних порід і кросів // Вісник СНАУ: Тваринництво. – 2007. - № 9 (13). - С. 74 – 79.

5. Самохіна Є.А., Бордунова О.Г., Чіванов В.Д. Біоміметична технологія захисту інкубаційних яєць курей з використанням нанокомпозитів хітозану і діоксиду титана // Таврійський науковий вісник. – Херсон – 2008. – Вип. 56. – С. 104-115. (дисертант підготувала літературний огляд, брала участь у проведенні експериментальних досліджень, дисертантом проведено комп?ютерне моделювання, узагальнення результатів досліджень).

6. Самохіна Є.А. Біоміметичний підхід до конструювання захисних покрить “штучна кутикула” для інкубаційних яєць // Міжнародна науково-практична конференція “Проблеми становлення галузі тваринництва в сучасних умовах” Вінницький державний аграрний університет (23 – 25 травня 2005 р.). – Вінниця, 2005. – Вип. 22. – С. 74 - 81.

7. Самохіна Є.А., Астраханцева О.Г., Бордунова О.Г. Метод експрес-оцінки рівня афінності біологічно-активних речовин до модельних мембран-біоматриць // Матеріали науково-практичної конференції викладачів, аспірантів та студентів Сумського НАУ (5 - 21 квітня 2005 р.). – Суми: ВТД: Університетська книга, 2005. – С.87.