Действие ультрадисперсных частиц марганца на рост и элементный профиль цыплят-бройлеров

Введение. Современное птицеводство – важная отрасль сельского хозяйства благодаря минимальным первоначальным инвестициям, небольшой производственной площади, высокой плодовитости. Развитие птицеводства достигается за счет улучшения технологий кормопроизводства и содержания птицы, так как это способствует повышению качества готовой продукции. В современных условиях оптимизация процесса производства способствует увеличению его объемов при снижении экономических затрат [1].

Одним из ключевых факторов повышения производства является дополнительное использование различных кормовых добавок, включенных в основные рационы. Дополнительные препараты часто используют для улучшения здоровья птицы. Еще несколько десятилетий назад для повышения продуктивности цыплят часто применяли антибиотики, однако их неселективное использование привело к росту антибиотикорезистентности. В настоящее время применение антибиотиков в качестве препаратов ограничено в лечебных целях, а в профилактических – запрещено. Данный запрет привел к поискам новых кормовых добавок, которые способны стать альтернативой антибиотикам. Среди таких препаратов в кормлении птицы применяют пробиотики, пребиотики, органические кислоты, ферменты, фитобиотики и многие другие [2–4].

Различные добавки, используемые в птицеводстве, повышают прирост у птицы, способствуют улучшению обмена веществ и снижают стресс. Применение витаминов, фитовеществ, минералов (например цинка и марганца) и ферментов позволяют улучшить микробиоту кишечника, что положительно отражается на усвоении питательных веществ и иммунитете [5].

Новым направлением в развитии кормопроизводства является использование различных металлов в форме нано- и ультрадисперсных час- тиц (УДЧ) [6]. Они обладают уникальными физическими и химическими свойствами, что делает их перспективными компонентами в различных областях науки [7]. Современные нанотехнологии привлекли общее внимание в связи с повышенной физической активностью и химической нейтральностью металлов в ультрадисперсной форме. В птицеводстве имеется большой опыт применения УДЧ в качестве кормовых добавок, которые оказали положительное влияние на организм птицы, стимулируя прирост и продуктивность [8]. Исследования показывают [9], что кальций, цинк, медь, селен, хром и другие УДЧ в рационе могут положительно влиять на рост, потребление корма и здоровье птицы, не приводя к антагонистическому взаимодействию с другими минеральными добавками.

В нашем исследовании мы использовали ультрадисперсные частицы марганца, нанесенные на углеродный носитель (УДЧ Mn-C), в качестве кормового препарата в рационе цыплят-бройлеров. Главным преимуществом УДЧ Mn-C является биосовместимость с другими компонентами, безопасность, биоразлагаемость, про- тивомикробный потенциал, малые размеры и композиционная составляющая [10]. Кроме того, применение нанокомпозитных металлов позволяет более активному расщеплению УДЧ в клеточных структурах организма, что способствует улучшению обменных процессов [11].

Цель исследования – оценить действие УДЧ Mn-C на рост и элементный профиль мышц цыплят-бройлеров.

Объекты и методы. Объект исследования – цыплята-бройлеры кросса Arbor Acres ((400 ± 1) г). Исследование проведено в 2024 г. на базе кафедры биотехнологии животного сырья и аквакультуры Оренбургского государственного университета (г. Оренбург) и Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий РАН (ФНЦ БСТ РАН, г. Оренбург). Длительность исследования составила 35 сут. Схема эксперимента представлена в таблице 1.

Таблица 1

Рацион	Группа
	I опытная (n = 6)	II опытная (n = 6)	III опытная (n = 6)	Контроль (n = 6)
Подготовительный период (7–13-суточный возраст)
Основной рацион (ОР)	+	+	+	+
Учетный период (14–42-суточный возраст)
ОР	+	+	+	+
УДЧ Mn-C	0,2 ppm	0,4 ppm	0,8 ppm	–

Схема эксперимента The scheme of the experiment

В качестве ОР использовали комбикорма ПК-5 и ПК-6 (ЗАО «Оренбургская Птицефабрика») в соответствии с возрастными потребностями цыплят-бройлеров.

УДЧ Mn-C представляет собой нанокомпозит размером 40–60 нм, полученный в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (г. Новосибирск). УДЧ Mn-C нанесены на корм путем опрыскивания тонкого слоя корма с предварительным диспергированием УДЧ в физиологическом растворе.

Ростовые показатели получены путем еженедельного индивидуального взвешивания на весах Mertech 333 AF-150.50 FARMER RS-232 LCD (Китай) с дальнейшими расчетами.

В последний день эксперимента случайным образом были отобраны по три цыпленка из каждой группы и умерщвлены путем перерезания яремной вены. Отбор мышечной ткани проводили при помощи стерильных инструментов из грудной части с дальнейшим трехкратным измельчением. Затем образцы помещали в индивидуальные вакуумные пакеты и в замороженном виде передавали в лабораторию. Элементный профиль мышечной ткани проведен в АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва).

Статистическая обработка проводилась в программах Statistica 10.0 и MS Excel. Достоверность различий определили по t-критерию Стьюдента. Статистически значимыми считались значения с P ≤ 0,05, P ≤ 0,01 и P ≤ 0,001. Графическая обработка выполнена в программе Freeform.

Результаты и их обсуждение. Марганец – важный микроэлемент, играющий значение в метаболизме и росте, который оказывает влияние на продуктивность и общее состояние здоровья бройлеров. Марганец принимает участие в различных биохимических процессах в клетке. Он оказывает действие на регуляцию уровня сахара в крови, свертываемость крови, функции нервной и иммунной систем, поддерживает рост костей. Кроме того, марганец – составная часть металлоферментов и активатор некоторых ферментов, например пируваткарбоксилазы и митохондриальной супероксиддисмутазы марганца [12, 13].

Дополнительное использование неорганических микроэлементов может приводить к их чрезмерному выведению вместе с экскрементами либо вызывать токсический эффект от их применения в кормлении и при уходе за птицей. В то же время применение УДЧ способствует улучшению всасывания микроэлементов через клеточные структуры за счет более маленьких размеров частиц. Кроме того, дополнительное внесение УДЧ в кормовой препарат может приводить к изменению ростовых показателей у птицы [14].

Так, результаты текущего исследования показали, что включение УДЧ Mn-С в разных дозах различным образом повлияло на скорость роста птицы (рис. 1), при этом установлен дозозависимый эффект.

-2

-4

-6

-8

1 неделя         2 неделя         3 неделя         4 неделя         5 неделя

—•—I опытная  —•—II опытная  —•—III опытная  —•—Контроль

Рис. 1. Динамика живой массы цыплят-бройлеров, % Dynamics of live weight of broiler chickens, %

Так, при минимальной дозе Mn-С, равной 0,2 ppm, констатировали снижение интенсивности роста на 5,6 %, при повышении дозы Mn-С до 0,4 ppm масса цыплят-бройлеров была уже на одном уровне с контролем, а максимальная дозировка Mn-С 0,8 ppm показала лучший результат по массе птицы, которая стала выше контроля на 4,5 % (P ≤ 0,05). Оценка ростовых показателей является важным ключевым моментом в действенности различных кормовых добавок в рационе птицы на их организм. Кроме того, ранее [15] описывался дозозависимый эффект от введения в рацион кормовых веществ. Поэтому важно изучать различные дозировки одного препарата, чтобы исключить или снизить негативное воздействие добавки на цыплят.

Продуктивность цыплят-бройлеров показала, что использование в рационе УДЧ Mn-С в различных дозировках приводило к изменению коэффициента конверсии корма (табл. 2).

Дозозависимый эффект прослеживался в связи с увеличением дозировки (до 0,8 ppm) и снижением расхода корма на прирост птицы (на 0,7 %), с другой стороны – дозировки 0,2 и 0,4 ppm привели к увеличению коэффициента конверсии корма на 11,8 и 2,6 % соответственно. Похожие результаты были получены при использовании УДЧ MnO 2 в кормлении цыплят-бройлеров – с увеличением содержания марганца повышались ростовые показатели и снижался коэффициент конверсии корма [13]. Другие исследования [16] не выявляли взаимосвязи между формой вводимого марганца и дозировкой на рост и продуктивность цыплят.

Таблица 2

Продуктивность цыплят-бройлеров

Productivity of broiler chickens

Показатель	Группа
	I опытная	II опытная	III опытная	Контроль
Абсолютный прирост, г	1721±26,2	1855±27,4	1944±28,0	1845±27,3
Среднесуточный прирост, г	49,2±1,1	53,0±1,4	55,5±2,3	52,7±2,5
Коэффициент конверсии корма	1,70±0,28	1,56±0,23	1,51±0,30	1,52±0,29

Таким образом, оптимальный уровень добавки УДЧ Mn-C для улучшения роста и продуктивности цыплят-бройлеров в нашем исследовании составил 0,8 ppm. Данный эффект обусловлен повышением концентрации марганца в кормовом препарате и увеличением активности ряда антиоксидантных ферментов, включая супероксид-дисмутазу, каталазу, глутаминооксалоацетаттран-саминазу и глутаминопируваттрансаминазу [17].

Микроэлементы выполняют ряд важных функций в клетках, хоть и составляют небольшую общую долю от массы тела. Они часто выступают в качестве кофакторов или катализаторов в функционировании различных ферментов, а также за- нимают важное место в структуре белков. Следовательно, их дисбаланс в организме может привести к росту числа некоторых заболеваний и общему ухудшению состояние организма [18].

Элементный профиль птицы, получавшей вместе с рационом УДЧ Mn-C, имеет большое значение в оценке риска кормления различными металлами. Дополнительное включение УДЧ может привести как к аккумуляции ряда макро- и микроэлементов, так и к их вымыванию из организма. Наше исследование выявило, что элементный статус подопытных птиц выглядел следующим образом (рис. 2).

Рис. 2. Элементный профиль цыплят-бройлеров относительно контроля The elemental profile of broiler chickens relative to control

Наибольшие статистически значимые различия по концентрации макро- и микроэлементов установлены для II и III опытных групп по сравнению с контрольными значениями, при этом в I группе выявлено заметное снижение ряда микроэлементов. Общая картина во всех опытных группах относительно контроля зафиксиро- вана для таких показателей, как Ca, P, K, Mg, Fe, Li, Sr, уровень которых в опыте возрастал.

Данные результаты указывают на положительное воздействие марганца, как кормового препарата, на аккумуляцию ряда макро- и микроэлементов, независимо от выбранной дозировки. Однако увеличение дозы приводило к наиболее явному накоплению микроэлементов в мышечной ткани птицы и выведению из организма таких важных токсических микроэлементов, как Cd, Pb и Sn. Последнее является важной составляющей, так как кадмий, свинец, ртуть и мышьяк при аккумуляции в организме могут в дальнейшем попадать по пищевой цепочке человеку – конечному потребителю, что имеет негативное последствие для организма и здоровья [19].

Макро- и микроэлементы необходимы для выполнения ряда физиологических функций, обеспечивающих оптимальный рост и продуктивность животных, метаболической активности и репродуктивных функций. Существует ряд

Вестник КрасГАУ. 2025. № 7 (220) макро- и микроэлементов, которые необходимы птице для оптимального роста и получения качественной продукции. К таким элементам относятся около 15 наименований, в т. ч. Ca, P, K, Mg, S, Co, Cu, I, Fe, Mn, Mo, Se и Zn [20].

Концентрация элементов в мышцах зависит от многих факторов, в т. ч. от условий содержания, кормления, генетического потенциала. Однако дополнительное включение различных УДЧ может способствовать изменению уровня ряда элементов в мышечной ткани [21]. В нашем исследовании, рассматривая концентрацию макроэлементов, можно отметить общую тенденцию к повышению всех показателей от 6 до 154 % относительно контроля (табл. 3).

Таблица 3

Показатель	Группа
	I опытная	II опытная	III опытная	Контроль
Ca	1338±272*	2269±226***	1466±258**	893±221
P	385±56*	504±57***	391±65*	298±38
K	1468±24,5***	1403±25,6***	1489±22,2***	1295±15,8
Na	267±27,7	351±31,8*	359±34*	251±5,27
Mg	70,5±6,30*	130±7,21***	109±4,93***	58,6±5,57

Здесь и далее: (*) - Р <  0,05; (**) - Р <  0,01; (***) - Р < 0,001.

Концентрация макроэлементов в мышцах цыплят-бройлеров, мкг/кг Concentration of macronutrients in muscles of broiler chickens, mcg/kg

Наибольшее повышение макроэлементов установлено во II опытной группе, где концентрация Ca и Mg повышалась на 154 (Р ≤ 0,001) и 122 % (Р ≤ 0,001) относительно контроля. В то же время в III опытной группе данные показатели были выше контрольных значений на 64 (Р ≤ 0,01) и 86 % (Р ≤ 0,01) соответственно. Наименьшие изменения были установлены в I опытной, в которой Ca повышался на 50 % (Р ≤ 0,05) и Mg – на 20 % (Р ≤ 0,05) по сравнению с контролем. Потребность Ca и Mg для организма птиц обуславливается их ролью в организме. Так, Ca поддерживает плотность костной структуры и участвует в борьбе с патогенными микроорганизмами, в то же время магний регулирует минерализацию костей, обмен кальция, фосфора и витамина Д. Взаимосвязь между повышением этих двух показателей очевидна и свойственна при использовании в питании сельскохозяйственных животных кормового препарата, в состав которого включены УДЧ [22].

Отдельно следует указать, что концентрация Р в опытных группах I и III повышалась на 29 (Р ≤ 0,05) и 31 % (Р ≤ 0,05), в то время во II группе показатель был выше контроля на 69 % (Р ≤ 0,001). Роль P обуславливает плотность костных тканей, а также поддерживает репродуктивное здоровье и нормальный сердечный ритм. Повышение концентрации данных показателей указывало на улучшение состояния организма, в то же время недостаток может приводить к снижению эффективности кормления [20, 23].

Содержание К в I, II и III опытных группах было выше контрольных значений на 13 % (Р ≤ 0,001), 8 (Р ≤ 0,001) и 15 % (Р ≤ 0,001). Уровень К в организме животных отвечает за мышечную активность, обмен веществ и профилактику сердечно-сосудистых заболеваний. Незначительно повышался уровень Na в I опытной группе, однако во II и III опытных Na показал положительные результаты, превысив контроль на 40 (Р ≤ 0,05) и 43 % (Р ≤ 0,05) соответственно.

Натрий – важный внеклеточный катион, помогающий выводить отходы жизнедеятельности из

довании была установлена взаимосвязь между использованием УДЧ Mn-C в различных дозиров-

клеток и поддерживать осмотическое давление. Кроме того, оптимальный уровень Na в организме препятствует снижению массы тела [20].

Таким образом, роль макроэлементов в организме животных имеет большое значение. Главным образом, они отвечают за мышечную и сердечно-сосудистую активность. Повышение показателей во всех опытных группах относительно контроля указывало на общее улучшение состояния подопытной птицы, не приводя к риску возникновения ряда заболеваний. Кроме того, ранее отмечалось, что увеличение концентрации ряда макро- и микроэлементов способствует усилению переваривания кормов [24]. В иссле-

ках и повышением содержания макроэлементов в мышечной ткани цыплят-бройлеров, что согласуется с другими данными [25].

Немаловажное значение имеют микроэлементы, входящие в мышечный состав тканей животных. Микроэлементы оказывают влияние на различные процессы в организме, в т. ч. регулируя работу ферментной активности, участвуя в кроветворении и стимулируя иммунный ответ. Нами установлено селективное воздействие УДЧ Mn-C в различных дозировках на концентрацию микроэлементов в мышечной ткани цыплят-бройлеров (табл. 4).

Концентрация микроэлементов в мышцах цыплят-бройлеров, мкг/кг Concentration of macronutrients in muscles of broiler chickens, mcg/kg

Таблица 4

Показатель	Группа
	I опытная	II опытная	III опытная	Контроль
Эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы
Zn	14,8±1,96	19,3±1,86**	18,6±1,75**	12,8±1,65
Cu	0,47±0,04	0,66±0,07	0,64±0,08	0,54±0,03
Fe	20,6±2,22*	48,9±5,07***	40,5±4,86***	16,9±1,51
Si	68,9±3,13***	3,99±2,11*	7,25±1,96	19,6±3,63
Mn	0,31±0,06	0,57±0,05***	0,45±0,09	0,38±0,03
I	0,20±0,01	0,25±0,01	0,24±0,05	0,33±0,08
B	0,20±0,01**	0,44±0,03**	0,43±0,03**	0,27±0,01
Cr	0,21±0,02**	0,24±0,02	0,13±0,03**	0,29±0,02
Ni	0,21±0,05	0,20±0,06	0,15±0,06	0,18±0,02
Se	0,11±0,01*	0,18±0,01**	0,19±0,01**	0,14±0,01
V	0,006±0,0001	0,002±0,0003**	0,002±0,0003**	0,007±0,0002
Co	0,02±0,005	0,02±0,004	0,02±0,006	0,01±0,002
Li	0,017±0,001**	0,010±0,002	0,018±0,001**	0,007±0,002
Ag	0,004±0,0002	0,005±0,0003	0,006±0,0002	0,009±0,0022
Токсические микроэлементы
Al	0,36±0,06	0,78±0,04***	0,57±0,05**	0,34±0,06
As	0,002±0,0005	0,002±0,0005	0,004±0,0003	0,003±0,0003
Sr	1,52±0,29**	2,05±0,43***	1,70±0,23***	0,79±0,17
Pb	0,01±0,002	0,004±0,0004**	0,01±0,007	0,01±0,002
Cd	0,002±0,0003*	0,002±0,0004*	0,002±0,0003*	0,004±0,0003
Sn	0,10±0,03**	0,19±0,03	0,09±0,02**	0,18±0,02

Согласно последним данным, микроэлементы принято подразделять на эссенциальные, условно-эссенциальные и токсические – в зависимости от действия на организм. При этом эс-

сенциальные и условно-эссенциальные в различных исследованиях достаточно часто объединяют. Выявлено, что среди эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов во

всех опытных группах повышался уровень Fe независимо от дозировок в I, II и III группах на 22 % (Р ≤ 0,05), 189 (Р ≤ 0,001) и 140 % (Р ≤ 0,001) по отношению к контролю. Роль железа в организме неоценима, так как оно участвует в кроветворении. Повышение Fe в мышечной ткани обусловлено его накоплением в организме в целом, что указывало на отсутствие анемии у подопытной птицы [26].

Учитывая дозозависимый эффект по ростовым показателям, следует указать, что только в III опытной группе уровень эссенциальных и условно-эссенциальных повышался относительно контрольных значений, исключение составила концентрация V и Cr, которые снижались на 71 (Р ≤ 0,01) и 55 % (Р ≤ 0,01). В то же время содержание таких микроэлементов, как Zn, B, Se и Li, имело статистически значимые различия с контролем и было выше на 45 % (Р ≤ 0,01), 59 (Р ≤ 0,01), 36 (Р ≤ 0,01) и 157 % (Р ≤ 0,01) соответственно.

Во II опытной группе, которая не имела отличий по живой массе с контролем, отмечалось увеличение концентраций Zn, Mn, B и Se – на 51 % (Р≤0,01), 50 (Р≤0,01), 63 (Р≤0,01) и 29 % (Р≤0,01) соответственно. С другой стороны, для Si и V установлено снижение относительно контрольных значений – на 80 (Р ≤ 0,05) и 71 % (Р ≤ 0,01). Наименьшие статистически значимые различия по содержанию эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов зафиксировано в I опытной группе. Так, повышалась концентрация Si и Li – на 252 (Р ≤ 0,001) и 143 % (Р ≤ 0,01), однако содержание B, Cr и Se падала от 21 (Р ≤ 0,05) до 28 % (Р ≤ 0,01).

Предыдущие исследования [27] указывали на то, что УДЧ способны приводить как к аккумуляции, так и к выведению ряда эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов из организма сельскохозяйственных животных. В результате проведенного исследования мы выявили, что значительные изменения в концентрации микроэлементов были во II и III опытных группах, в которых использовали УДЧ Mn-C в дозировках 0,4 и 0,8 ppm. При этом в опытных группах установлено снижение ряда токсических элементов, данные результаты согласуются с другими исследованиями [28].

Аккумуляция токсических элементов в мышечной ткани птицы недопустима в связи с

Вестник КрасГАУ. 2025. № 7 (220) дальнейшей реализацией мяса в питании человека, поэтому важно контролировать их уровень в тканях подопытных животных. Нами установлено, что в I опытной группе повышалась концентрация Sr (на 92 % (Р ≤ 0,01)), однако Cd и Sn снижались на 50 (Р ≤ 0,05) и 44 % (Р ≤ 0,01) по отношению к контролю. Во II опытной группе выявлено снижение Pb (на 60 % (Р ≤ 0,01)) и Cd (на 50 % (Р ≤ 0,05)) по сравнению с контролем, однако повышалась концентрация Al и Sr – на 129 (Р ≤ 0,001) и 159 % (Р ≤ 0,001). В III опытной группе зафиксировано снижение концентрации Cd (на 50 % (Р ≤ 0,05)) и Sn (на 50 % (Р ≤ 0,01)), однако Al и Sr повышались на 65 (Р ≤ 0,01) и 115 % (Р ≤ 0,001) по отношению к контрольным значениям.

Таким образом, марганец – микроэлемент, который содержится во всех тканях и играет важную физиологическую роль в метаболизме белков, аминокислот и ферментов. Он участвует в регулировании уровня сахара, поддерживает защиту клеточных структур, участвует в иммунитете, пищеварении, размножении, росте и других функциях. Недостаточность марганца обуславливает снижение роста, ломкость костей, ухудшение фертильности, нарушение обменных процессов. В настоящее время исследования по изучению УДЧ Mn в рационе птицы ограничены. В некоторых исследованиях отмечен положительный рост и продуктивность у цыплят, получавших марганец в маленьких дозировках (до 150 ppm), при этом высокие дозы марганца (свыше 300 ppm) предположительно приводили к значительному повреждению ДНК в клеточных структурах [29]. Дополнительное использование металлов в наноформе не вызывает негативные последствия для мяса птицы. Более того, УДЧ способствуют улучшению состава качества мяса цыплят-бройлеров, особенно при дополнительном использовании марганца [30].

Заключение. Потребность различных минералов в рационе птицы обеспечивается за счет неорганических солей, однако для положительного эффекта требуются очень высокие дозировки. С другой стороны, УДЧ лучше усваиваются и поглощаются сельскохозяйственными животными благодаря малым размерам. Использование в рационе цыплят-бройлеров УДЧ Mn-C в различных дозировках показало отличи- тельные результаты. Полученные данные указывали на дозозависимый эффект от введения УДЧ Mn-C в рацион цыплят-бройлеров. С повышением дозировки препарата от 0,2 до 0,8 ppm происходило увеличение живой массы у подопытной птицы при улучшении продуктивности. Положительный эффект по ростовым и кормовым показателям были достигнуты при использовании УДЧ Mn-C в наибольшей дозировке – 0,8 ppm. Элементный профиль опытных групп показал снижение ряда элементов в I опытной группе – B, Cr, Se, Cd, Sn при повышении Ca, P, K, Mg, Fe, Si, Li, Sr. В то же время во II и III опытных группах получены схожие результаты по элементному профилю. В группах установлено общее повышение Ca, P, K, Na,

Mg, Zn, Fe, B, Se, Al и Sr, однако снижался уровень V и Cd.

Таким образом, по результатам наших исследований отмечен дозозависимый эффект, когда при увеличении дозы препарата рост и продуктивность улучшались. Наиболее эффективны в использовании цыплят-бройлеров были УДЧ Mn-C в дозировке 0,8 ppm, данная доза способствовала приросту живой массы подопытной птицы до 4,5 % (Р ≤ 0,05), повышению продуктивности и улучшению элементного профиля мышечной ткани. Однако необходимы дальнейшие исследования по влиянию УДЧ Mn-C, чтобы изучить механизмы, лежащие в основе наблюдаемых изменений, и их влияние на общее состояние здоровья, благополучие и продуктивность у цыплят-бройлеров.