Минеральный обмен в организме кур-несушек при использовании фитазы на рационе без добавки фосфатов

Введение. Растения содержат основную часть своего фосфора в виде фитатов – органических соединений, преимущественно находящихся в семенах. Тем не менее, животные могут усвоить примерно только одну треть фосфора, содержащегося в фитатах. Процент биодоступности фосфора из растительных кормов значительно варьируется и зависит от нескольких ключевых факторов. Среди них особенно важны общее содержание фосфора в корме, доля этого элемента, поступающего из минеральных добавок, а также уровень кальция и соотношение кальция к фосфору [1, 2, 3]. За последние двадцать лет вклад экзогенных фитаз в устойчивое производство куриного мяса был исключительно значительным благодаря их способности повышать эффективность использования фосфора (Р), что способствует снижению его выведения из организма [4]. Исследования показывают [5], что фитаза оказывает существенное влияние на коэффициенты усвояемости натрия (Na) в различных сегментах тонкой кишки. Это влияет на процессы всасывания глюкозы и аминокислот через Na+-зависимые транспортные системы, а также предполагается, что фитат и фитаза могут взаимно воздействовать на активность натриевого насоса (Na+, K+-АТФазы). Возможно, именно поэтому добавление фитазы в рацион животных влияет на доступность как макро-, так и микроэлементов в корме. Механизмы взаимодействия анионов фитиновой кислоты с катионами металлов и свойства образующихся веществ лучше изучены по сравнению с органическими соединениями [6, 7]. Также известно о положительном влиянии фитазы на минерализацию костей цыплят [8, 9]. Однако исследования, касающиеся влияния этих процессов у кур с илеальной фистулой, до настоящего времени не проводились.

Целью настоящей работы было определение химического состава илеального содержимого от кур и химического состава яиц при использовании на фоне диеты без добавления фосфатов препарата фитазы в двух разных дозах.

Условия, материалы и методы. Исследование проводилось на курах породы Хайсекс белый в возрасте от 20 до 30 недель. Перед началом эксперимента птиц подвергали хирургическому вмешательству по методике В.Г. Вертипрахова и др. [10], с целью получения илеального содержимого, при этом строго соблюдались принципы гуманного обращения [11]. После хирургического вмешательства, птицы проходили реабилитацию в течение пяти суток. В этот промежуток времени им обеспечивали должный уход, чтобы избежать запоров и загрязнения илеальным содержимым. По завершении восстановительного периода, кур случайным образом распределили на четыре группы, по три особи в каждой, с установленной илеальной фистулой. Куры из контрольной группы 1 получали полнорационный комбикорм (ПК-1) с содержанием доступного фосфора 0,38% -обозначены как 1(к). Вторая опытная группа (2(о)) питалась полнорационным комбикормом (ПК) без добавок фосфатов. Третья опытная группа (3(о)) получала ПК без фосфатов плюс фитазу «Акстра Фай ГОЛД 10 Т» в дозировке 66 мг/кг (активность фитазы 900 FTU/ kg). Четвертая опытная группа (4(о)) кормилась ПК без фосфатов с добавлением фитазы «Акстра Фай ГОЛД 10 Т» в количестве 87 мг/ кг (активность фитазы 1200 FTU/kg). Все куры содержались в металлических клетках по три особи, условия содержания и кормления соответствовали стандартам ВНИТИП (2014).

Балансовые исследования, направленные на оценку усвояемости питательных веществ, а также биодоступности кальция, фосфора и аминокислот, проводились на протяжении сорока дней с применением метода латинского квадрата 4×4. Каждый эксперимент длился восемь дней, из которых пять дней были посвящены подготовке, а три дня - сбору данных. Всего было проведено пять серий таких экспериментов.

Для определения уровня кальция, фосфора и микроэлементов в яичной скорлупе, белке и желтке (полученных путем лиофилизации сухих образцов), а также в содержимом подвздошной кишки, использовались лабораторные методы Центра коллективного пользования "Сервисная лаборатория комплексного

Таблица 1 - Содержание микроэлементов в фитазы в рационе без добавки фосфатов

Содержание минералов, мг/кг	Группа
	1 (к)	2 (о)	3 (о)	4 (о)
Mn	671±30,9	723±28,7	744±29,2	716±11,7
Cu	47,3±1,75	57,5±2,32*	52,1±2,32	53,1±1,80
Cd	0,417±0,008	0,525±0,020*	0,506±0,017*	0,493±0,005*
Pb	0,56±0,010	0,59±0,021	0,52±0,010	0,44±0,008**
Zn	190±18,6	191±15,4	191±12,5	181±14,8

Примечание: * - различия с первой контрольной группой статистически значимы при p<0,05; • - различия статистически значимы со второй опытной группой при p<0,05.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что уровни марганца в илеальном содержимом у кур из экспериментальных групп остаются практически неизменными. В то же время, содержание меди в илеальном содержимом у птиц, получавших рацион без добавления фосфатов, показывает рост на 21,6%. Одновременно наблюдается увеличение экскреции кадмия - тяжелого металла - на 25,9% у птиц на рационе, без добавления фосфатов и фитазы. При добавлении фитазы в дозировке 900 FTU/kg корма этот показатель возрастает на 21,3%, а при увеличении дозы до 1200 FTU/kg - на 18,2%.

Также отмечается снижение содержания анализа химических соединений" РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Концентрации Mn, Cu, Cd, Pb, Zn, Ca определялись на атомно -абсорбционном спектрометре АА-7000 ("Shimadzu", Япония) методом атомноабсорбционной спектрометрии (ААС) с использованием пламенной и электротермической атомизации согласно ГОСТ Р 532182008, ГОСТ 32343-2013, ГОСТ 30178-96, М-02 -1009-08 и МУК 4.1.3б0б-20. Фосфор определяли по ГОСТ ISO 6491-2016 на спектрофотометре UV-1900i ("Shimadzu", Япония). Образцы подготавливали методом мокрого озоления в микроволновой системе MARS 6 iWave (CEM Corporation, США).

Обработка полученных данных включала расчет средних значений (M) и стандартных отклонений (±SD), выполненные с помощью программы Microsoft Excel. Статистическая значимость различий оценивалась при помощи t-критерия Стьюдента; различия считались статистически значимыми при p<0,05.

Результаты и обсуждение. Минеральные вещества в организме животных подразделяются: на макроэлементы (п/10¹ - п/10 ³) -кальций и фосфор и микроэлементы (п/10 ³ -п/10 ⁶) - цинк, марганец, медь, кадмий, свинец.

Результаты содержания микроэлементов в илеальном химусе кур-несушек представлены в таблице 1.

илеальном содержимом кур при использовании свинца в илеальном содержимом на 21,4% в четвертой экспериментальной группе, что может указывать на возможную задержку в организме птицы. В то же время уровень цинка у кур экспериментальных групп не отличается от контрольной.

Таким образом, снижение уровня фосфора в рационе и введение фитазы способствует увеличению выделения микроэлементов (меди и кадмия) с кишечником, а также уменьшению концентрации свинца при использовании более высокой дозировки фитазы (1200 FTU/kg).

Изменения в составе микроэлементов в скорлупе яиц представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Содержание микроэлементов в скорлупе яиц кур при использовании фитазы в рационе без добавки фосфатов

Содержание минералов, мг/кг	Группа
	1 (к)	2 (о)	3 (о)	4 (о)
Mn	0,754±0,0010	0,956±0,0010*	0,740±0,0010	0,686±0,0010* ^
Cu	1,274±0,0010	1,425±0,0010*	1,124±0,0010* •	2,078±0,0010* ^
Cd	0,020±0,0010	0,011±0,0010*	0,010±0,0010*	0,010±0,0010*
Pb	0,528±0,0134	0,327±0,0120*	0,496±0,0450 •	0,403±0,0220* ^
Zn	0,199±0,0095	0,129±0,0086*	0,124±0,069*	0,122±0,0071*

Примечание: * - различия с первой контрольной группой статистически значимы при p<0,05; • - различия статистически значимы со второй опытной группой при p<0,05.

Результаты исследования показали, что при снижении в рационе кур фосфора (2 опытная группа) увеличивается выход со скорлупой таких минералов, как марганца (на 26,7%), меди (на 11,8%) и снижается выведение со скорлупой кадмия (на 38,1%), цинка (на 36,2%) по сравнению с 1 контрольной группой. В третьей опытной группе уровень меди, кадмия, цинка снижается на 11,8%, 50,0%, 37,7% по сравнению с 1 контрольной группой, а уровень марганца и свинца уменьшается на 22,6% и 51,7% по сравнению со 2 опытной группой. Количество меди при применении фитазы 1200 FTU/kg корма повышается на 63,1% по сравнению с контрольной группой, в то время как содержание марганца, кадмия, свинца и цинка снижается на 9,0%, 50,0%, 23,7%, 38,7%. Значительное снижение кадмия в скорлупе обусловлено, по-видимому, выходом тяжелого металла с илеальным содержимым, что является положительным фактором, в отличие от свинца, количество которого уменьшается в скорлупе, но возрастает в желтке яйца (табл. 3), что не превышает норму ПДК.

Таблица 3 – Содержание микроэлементов в желтке и белке яиц кур при использовании фитазы в рационе без добавки фосфатов

Содержание минералов, мг/кг	Группа				Допустимые уровни, мг/кг, не более [12, 13]
	1 (к)	2 (о)	3 (о)	4 (о)
	В желтке яйца
Mn	0,19±0,010	0,30±0,010*	0,30±0,010*	0,30±0,010*
Cu	2,96±0,100	2,71±0,100	2,74±0,100	2,74±0,100
Cd	0,0001± 0,00001	0,0001± 0,00001	0,0001± 0,00001	0,0001± 0,00001
Pb	0,16±0,010	0,23±0,010*	0,24±0,010*	0,24±0,010*
Zn	46,55±0,040	38,77±0,040*	38,80±0,040*	38,80±0,040*
	В белке яйца
Mn	0,14±0,010	0,17±0,010	0,16±0,010	0,16±0,010
Cu	2,7±0,20	2,0±0,20*	2,1±0,20*	2,2±0,20*
Cd	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено
Pb	0,21±0,020	0,15±0,020	0,16±0,020	0,16±0,020
Zn	1,80±0,100	3,09±0,100*	3,08±0,100*	3,08±0,100*
	Сумма микроэлементов
Mn	0,332	0,456	0,456	0,456	0,5
Cu	5,660	4,742	4,742	4,742	15,0
Cd	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,1
Pb	0,372	0,389	0,389	0,389	3,0
Zn	48,351	41,858	41,858	41,858	50,0

Примечание: * - различия с первой контрольной группой статистически значимы при p<0,05.

Из представленных данных следует, что в экспериментальных группах зафиксировано повышение концентрации марганца в желтке: прирост составляет 57,9%, количество свинца во второй опытной группе увеличилось на 43,7%, в третьей и четвертой – на 50,0%, в сравнении с контролем. Уровень цинка в желтке, наоборот, показал снижение на 16,7% в опытных группах.

В белке яйца выявлены изменения для двух микроэлементов. Содержание меди во второй опытной группе сократилось на 26,0%.

В то же время, наблюдался рост концентрации цинка в экспериментальных группах, в диапазоне 71,7-71,1% по отношению к контрольной группе.

При суммарном анализе микроэлементного состава желтка и белка можно заключить: за период эксперимента зафиксировано увеличение количества марганца на 37,3%, снижение содержания меди на 16,2%, и цинка – на 13,4%.

С учетом изменений, происходящих в химическом составе скорлупы, можно считать, что изменения в количестве фосфора в рационе и добавка фитазы оказывают влияние на химический состав яйца, что следует учитывать при оценке качества продукции.

Наиболее важное значение для организма несушки имеет кальций-фосфорное соотношение в корме. С учетом влияния фитазы на баланс этих элементов, был сделан анализ содержания кальция и фосфора в разных биологических средах (табл. 4).

Таблица 4 – Количество кальция и фосфора в илеальном содержимом кур и яйце

Содержание минералов, %	Группа
	1 (к)	2 (о)	3 (о)	4 (о)
	Илеальное содержимое
Са	10,6±0,40	12,4±0,50*	11,8±0,46	12,3±0,32*
Р	2,1±0,09	1,1±0,08*	1,2±0,08*	1,1±0,07*
	Скорлупа яиц
Са	44,7±0,41	41,3±0,35*	24,1±0,38* •	21,9±0,31* •
Р	0,3±0,04	0,3±0,03	0,3±0,03	0,3±0,03
	Белок яйца
Са	0,01±0,001	0,02±0,001*	0,01±0,01 •	0,01±0,01 •
Р	0,03±0,001	0,02±0,001*	0,02±0,001*	0,02±0,001*
	Желток яйца
Са	0,3±0,02	0,1±0,02*	0,1±0,02*	0,1±0,02*
Р	0,5±0,04	0,3±0,02	0,3±0,02	0,4±0,03

Примечание: * - различия с первой контрольной группой статистически значимы при p<0,05; • - различия статистически значимы со второй опытной группой при p<0,05.

Данные представленные в таблице 4 демонстрируют увеличение содержания кальция в илеальном содержимом экспериментальных групп: на 17,0% (группа 2) и на 16,0% (группа 4). Отмечается снижение количества фосфора в илеальном содержимом при уменьшении фосфатов в рационе на 47,6%, а при включении фитазы снижение варьируется от 42,9% до 47,6% по сравнению с контрольной группой. Это свидетельствует о лучшем усвоении фосфора организмом несушек в условиях его дефицита, обусловленного исключением монокальцийфосфата из рациона. Добавление фитазы в дозировке 900-1200 FTU/kg корма не оказывает влияния на общую тенденцию фосфорного обмена.

В скорлупе общий кальций уменьшается в опытных группах 2, 3, 4 на 21,2%, 63,1%, 63,5%, поскольку его излишки удаляются через кишечник с илеальным содержимым (табл. 4) и мочой (Вертипрахов В.Г., Борисенко К.В. и др., 2023). Количество общего фосфора в скорлупе опытных групп остается без изменений.

В белке яйца количество кальция при снижении фосфатов в корме увеличивается в 2 раза, использование фитазы нормализует уровень элемента до контрольного показателя. Количество общего фосфора в белка яйца снижается в 1,5 раза во всех опытных группах. В желточной массе зафиксировано одновременное падение объемов кальция и фосфора в опытных группах. Что касается непосредственно желтка, то концентрация кальция в опытных выборках уменьшилась в три раза. При этом уровень фосфора остался практически неизменным.

Таким образом, при использовании корма с недостатком фосфатов снижается содержание кальция в скорлупе яйца – на 21,2%, в желтке – в 3,0 раза, в белке, наоборот, повышается в 2,0 раза по сравнению с контролем. При добавлении к дефицитному по фосфатам корму фитазы количество общего кальция в скорлупе яйца снижается по сравнению с контролем на 63,1-63,5%, в желтке – в 3,0 раза. Количество фосфора уменьшается при использовании рациона без добавления фосфатов в белке яйца в 1,5 раза, как и при использовании фитазы.

Представления о различных формах фитатов в пищеварительном тракте основаны на анализе химических свойств исходных веществ и данных лабораторных экспериментов. Однако воспроизвести условия внутренней среды кишечника в лабораторных условиях практически невозможно [19]. Концентрации веществ в реальных условиях остаются неопределёнными, а выделение некоторых соединений в чистом виде представляет значительные трудности, что затрудняет их детальное изучение. Учёные часто опираются на экспериментальные результаты, которые сложно подтвердить или повторить, что приводит к расхождениям в выводах.

Многочисленные исследования подтверждают антипитательные эффекты фитатов, и их наличие не вызывает сомнений. Однако точные механизмы их воздействия на желудочно-кишечный тракт пока не полностью изучены. Возможно, это связано с ошибочным представлением, что антипитательный эффект вызывают сами фитаты. На самом деле важную роль играют анионы фитиновой кислоты, образующиеся в процессе их преобразований. Для более глубокого понимания влияния фитатов и точной интерпретации их действия необходимы дополнительные исследования, направленные на выявление факторов, определяющих их эффекты, а также на количественную оценку результатов экспериментов.

Результаты настоящей работы базируются на данных, полученных на птице с илеальной фистулой, что позволило нам изучить механизм взаимодействия минеральных веществ с фитатами корма в живом здоровом организме птицы. Полученные данные согласуются с работой И.Г. Сысоевой (2020) [23, 24], которая указывает на то, что применение фитазы Берзайм-Р (6-20 г/т корма) на фоне диеты с количеством доступного фосфора 0,30% увеличивает яйценоскость кур на 2,9-4,2%. Эксперименты подтвердили положение о том, что фитаза способствует отложению цинка [25].

Выводы. Таким образом, содержание фосфора в рационе кур-несушек оказывает влияние на обмен микроэлементов: наиболее чувствительна к этому процессу скорлупа яиц, в ней снижалось при уменьшении фосфора в корме птицы содержание марганца (на 4,0%), свинца (на 38,1%), кадмия (в 5,5 раза), цинка (на 35,2%), но увеличивалось количество меди (на 11,8%); в белке яйца снижалось содержание меди (на 26,0%) и увеличивалось - цинка (71,7%); в желтке яйца возрастало количество марганца (на 57,9%) и свинца (на 43,7%), но снижалось количество цинка (на 16,7%). В кишечнике меньше всасывалось меди (на 21,6%) и кадмия (на 25,9%), излишки, которых выходили с илеальным содержимым. Использование фитазы не изменяло принципиально тенденцию в минеральном обмене кур.

Количество кальция при снижении уровня фосфора в рационе несушек увеличивается в содержимом кишечника, т.е. указанные элементы хуже усваиваются организмом кур, а количество фосфора, наоборот, усваивается лучше в кишечнике вследствие повышения всасывания его в кровь. Изменяется качество скорлупы: содержание кальция в ней снижается на 21,2%. В желтке яйца содержание кальция при низком уровне фосфатов в рационе уменьшается в 3,0 раза, в белке яйца - повышается в 2,0 раза по сравнению с контрольной группой. Количество фосфора снижается в белке яйца в 1,5 раза по сравнению с контрольной группой. Применение рациона для несушки без добавления фосфатов отрицательно влияет на качество яиц, фитаза на качество яиц не оказывает существенного влияния.