Влияние наноструктурного цеолита на минеральный обмен эмбрионов и постнатальную скорость роста утят

Птицеводство – наиболее динамичная отрасль АПК, отличающаяся быстрыми темпами воспроизводства и интенсивностью, высокой конверсией корма, продуктивностью и жизнеспособностью, которая играет значимую роль в продовольственном обеспечении населения. На питание приходится 37 % потребительских расходов россиян. Мясо занимает 28,2 % в расходах на питание, что обусловлено его высокой стоимостью [2].

За последние пятьдесят лет достигнут значительный прогресс в улучшении функциональных характеристик птицы благодаря генетической селекции. Поддержать эмбриональное развитие птицы и лучше подготовить цыплят к интенсивному росту можно, используя кормление in ovo естественными питательными веществами [3, 9].

Одним из способов восполнить недостаток макро- и микроэлементов в эмбриональном развитии птиц является применение природных минералов, которые являются экологически безопасными продуктами [5, 6, 8].

Нанотехнологии дали новый толчок в развитии фармацевтической отрасли с возможностью изготовления кормовых добавок, лекарственных средств и препаратов, содержащих в своем составе высоко активные наноразмерные частицы [7]. Новыми и перспективными препаратами в этом плане являются наноструктурированные агроминералы, в частности цеолиты, изготовленные из нерудного сырья месторождений Республики Татарстан. Модификация агроминералов позволяет получить наночастицы, которые обладают высокой биологической активностью в организме, обеспечивают доступность и усвояемость макро- и микроэлементов и восполняют минеральное питание животных [1, 4, 10].

Исследования механизмов управления продуктивностью птиц в период их эмбрионального развития на фоне применения наночастиц является малоизученным. В связи с чем, целью исследований стало изучение влияния наноструктурного цеолита на эмбриональное развитие уток и динамику их живой массы в ранний постнатальный период онтогенеза.

Материал и методы исследований .

Материалами исследований стали наноструктурный цеолит с размером частиц 60-120 нм, изготовленный из сырья Татарско-Шатрашанского месторождения Республики Татарстан (n=3); инкубационное яйцо (n=60), скорлупа яиц и эмбрионы уток; вылупившиеся утята в возрасте 1-14 суток (n=30). В эксперименте использовали инкубационные яйца и уток кросса «STAR-53» средний.

Химический состав цеолитов представлен (%): SiO 2 – 59,2; TiO 2 – 0,25; Al 2 O 3 – 6,2; Fe 2 O 3 – 2,4; CaO – 15,4; MgO – 1,9; Na2O – 0,2; K2O – 1,1; P 2 O 5 – 0,1; п.п.п. (Н2О+СО2) – 13,25. Минеральный состав (%): кальцит – 18,0-23,0; опалкристаболит – 23,0-28,0; клиноптилолит – 17,0-23,0; монтмориллонит – 23,0- 27,0; кварц – 1,012,0. Природный цеолит измельчали в муку до просеивания через сито с ячейками 18 мм, смешивали с деионизированной (обессоленной) водой из расчета 20 г цеолита на 100 мл воды. Полученную суспензию обрабатывали ультразвуком в ультразвуковом диспергаторе УЗУ-0,25 (Россия) мощностью 80 Вт при частоте 18,5 кГц с амплитудой колебаний ультразвукового волновода 5 мкм в течение 20 мин при комнатной температуре.

Исследования по изучению влияния наноструктурного цеолита на эмбриональное развитие и организм утят в ранний постэмбриональный период онтогенеза проводили в лаборатории экспериментальной физиологии и патофизиологии при кафедре физиологии и патологической физиологии ФГБОУ ВО КГАВМ. Были сформированы две группы (опытная и контрольная) по 30 яиц в каждой. Инкубацию проводили по стандартному режиму (температуры, влажности и движения яиц) для выведения уток с применением двух идентичных цифровых инкубаторов марки «НормаЛУППЕР» (Россия).

Обработку яиц опытной группы водно-цеолитной суспензией провели однократно на 9 сутки инкубации, что было обусловлено началом энхондрального окостевания хрящевых зачатков скелета и появлением перьевых сосочков у эмбрионов. Скорлупу яиц исследовали методом электронной микроскопии на сканирующем электронном микроскопе «EVO 50 XVP» (Carl Zeiss) с системой зондового микроанализа «INCA Energy-350» (Oxford Instruments) (Германия).

После вылупления утят учитывали их массу и интенсивность роста в течение 14 суток в привязке к контрольной и опытным группам. Цифровые показатели, полученные при выполнении работы, анализировали по стандартным программам вариационной статистики согласно пакету программ Microsoft Office Excel-2021.

Результат исследований . На девятые сутки инкубации яиц проведены исследования ультраструктуры скорлупы с целью выявления пор, их морфологии и размеров. Изображения скорлупы с наружной и внутренней поверхностей представлены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 – Ультраструктура наружной поверхности скорлупы яйца на девятые сутки эмбрионального развития уток: а – поры

* та ж. ’д^^гл;?»- we гж«а, ^ ы» ж^« ^«» <кл' V. л^мм»ж.<гл

Рисунок 2 – Сетчатая ультраструктура внутренней поверхности скорлупы яйца на девятые сутки эмбрионального развития уток

Таблица 1 – Динамика живой массы утят, г

Возраст, сут.	Технологическая схема прироста, г	Группы
		контрольная (n=15)	опытная (n=15)
1	63,0	59,4±1,1	60,4±2,2
2	79,0	75,4±3,5	76,9+3,6
3	101,0	94,5±4,9	96,8±5,1
4	127,0	123,3±5,4	132,9±5,3
5	160,0	152,4±8,5	156,9±6,9
6	199,0	188,9±14,6	196,1±9,9
7	243,0	230,3±17,9	237,3±9,3
Абсолютный прирост, г	–	170,9	176,9
Относительный прирост к контролю, %	–	100,0	103,0
8	291,0	275,1±20,2	282,6±22,0
9	342,0	325,6±25,7	338,4±15,9
10	397,0	370,8±35,6	383,3±18,7
11	455,0	439,6±41,0	449,7±28,9
12	517,0	495,9±40,6	509,4±23,9
13	584,0	560,7±35,7	575,3±26,5
14	657,0	625,9±21,2	648,0±22,2*
Абсолютный прирост, г	–	566,5	587,6
Относительный прирост к контролю, %	–	100,0	103,5

* Р ≤ 0,05

Установлено, что скорлупа с наружной стороны имела оскольчатослоистую структуру с наличием множества пор неровной округло-овальной формы, размерами от 0,2 до1 мкм. Исследование этого же участка скорлупы с внутренней поверхности показало, что структура представляет собой сетку из множества пересеченных, переплетённых белковых волокон, покрытых отложениями минеральных солей, а размер межсетчатых пространств широко варьировался и составлял от 0,2 до 2 мкм. Отмечали, что поры с наружной стороны имели меньший «входной» размер, а межсетчатые пространства с внутренней стороны скорлупы имели больший размер «выхода». Сопоставление размеров пор и размеров наночастиц цеолита, позволило сделать вывод о том, что последние свободно могут проникать через скорлупу и, вероятно, оказывать воздействие на развитие эмбриона. Это явилось предпосылкой для обработки инкубируемых яиц наноструктурной водно-цеолитной суспензией.

После обработки инкубационных яиц в динамике эмбрионального развития опытных утят в сравнении с контрольными аналогами отклонений не отмечали, выводимость и сохранность опытных и контрольных были сопоставимы.

Проведены исследования изменения живой массы утят в течение первых 14 суток роста и развития, полученные данные ежесуточного взвешивания представлены в таблице 1.

Взвешивание на 7 сутки исследования показало, что живая масса утенка опытной группы была выше контрольной на 7,0 г (на 3 %), взвешивание на 14 сутки показало отличие массы утенка опытной группы от контроля на 22,1 г или на 3,5 %, соответственно.

Использование наноструктурной водно-цеолитной суспензии поспособствовало более интенсивному росту и развитию утят, вследствие чего через 14 дней после начала исследования наблюдали их преимущество над контрольной группой по абсолютному и среднесуточному приросту. Абсолютный прирост живой массы у опытной группы к концу 1 недели жизни был больше, чем у контрольной на 6,0 г (на 3,5 %), а к концу 2 недели на 21,1 г (на 3,7 %). Относительный прирост живой массы к концу 1 недели жизни у утят опытной группы был больше, чем у контрольной на 3,0%, а к концу 2 недели жизни на 3,5 % (Р≤0,05).

Заключение . Таким образом, установлено, что ультраструктура скорлупы утиного яйца имеет строение, форму и размеры пор, обеспечивающие проникновение в эмбрион водной суспензии наноструктурного цеолита с размером частиц 60-120 нм. Использование наноструктурного цеолита для обработки инкубационных яиц способствует увеличению живой массы утят в период раннего онтогенеза на 3-3,5% в сравнении с контрольными. Результаты позволяют положительно оценить перспективу применения наноструктурного цеолита в обработке инкубируемых яиц с целью повышения мясной продуктивности уток.

В статье представлен материал по применению наноструктурной водно-цеолитной суспензии с размером наночастиц 60-120 нм для обработки поверхности инкубируемых яиц утки. С применением метода сканирующей электронной микроскопии получены изображения ультраструктуры наружной и внутренней поверхностей скорлупы на девятые сутки инкубации яиц. Показано, что на наружной поверхности поры имеют округло-овальную форму и размеры 0,2-1 мкм. Внутренняя поверхность скорлупы представляет собой сетку из множества пересеченных белково-минеральных волокон с межсеточными пространствами размером 0,22 мкм. Полученные изображения визуализируют ультраструктуру скорлупы и позволяют интерпретировать механизм проникновения наноструктурного цеолита через скорлупу in ovo . Установлено, что обработка инкубируемых яиц водной суспензией наноструктурного цеолита обусловила повышение массы тела утят в раннем постнатальном онтогенезе на 3,5 % или на 22,1 г на одну птицу в сравнении с контрольными.