В результате проведенных исследований установлены эффективные концентрации УДЧ Co3O4 и Mn2O7 подавляющие 20, 50 и 80 % люминесценции (ЕС20, ЕС50 и ЕС80, соответственно) при двух температурах (25 и 40 ˚С) в дистиллированной воде и рубцовой жидкости. Показано, что степень токсичности возрастает с увеличением температуры суспензирования в виду распада агрегировавших частиц на более мелкие фракции, но уменьшается при взаимодействии УДЧ с рубцовой жидкостью. Так, эффективные концентрации УДЧ в дистиллированной воде (25 ˚С, 35кГц) составили для УДЧ Co3O4 7,8×10-3; 9,8×10-4; 1,5×10-5 моль/л, для УДЧ Mn2O7 2,5×10-1, 1,6×10-2 и 3,9×10-3 моль/л, соответственно. При более глубоком диспергировании УДЧ сохраняли высокую степень токсичности (ЕС80) до 3,91×10-3 моль/л. В начале эксперимента светимость контрольного образца за счет интенсивного расходования питательного субстрата увеличивается на 22,5 % за 15 минут, после чего постепенно снижается до 59,6 % от исходного значения. В то время как в самом большом разбавлении 0,00024 моль/л светимость бактериального штамма в суспензии Mn2O3 и Co3O4 на первой секунде составляет 61,4 и 67,2 %, соответственно, от аналогичного показателя контрольной пробы, а в случае 0,25 моль/л – всего 10,2 и 0,5%. Значение индекса токсичности Т, при вычислении которого контроль принимается за 100 %, наглядно свидетельствует о снижении ядовитых свойств суспензии с уменьшением в ней доли УДЧ: от 89,76 % в 0,25 молярной концентрации до 38,57 % в 0,00024 моль/л на первой минуте эксперимента и от 95,16 % до 52,85 %, соответственно, в конце третьего часа для окиси марганца, с эквивалентными характеристиками 99,44-32,80% и 99,43-54,72% для окиси кобальта.

Исследованы морфо-функциональные изменения в структуре клеток Escherichia coli 25322 при воздействии на них двух концентраций УДЧ: 3,9×10-3 (субтоксичная) и 2,5×10-1 (токсичная). Во втором случае выявлены глубокие деградационные процессы – свыше 50 % обследованных клеток полностью разрушены, 37 % утратили свой объем, вокруг клеточных структур определяется ореол цитоплазматического содержимого (нарушена проницаемость клеточной мембраны), 8 % — с признаками нарушения септирования, деление клеток неравномерное или незавершенное (нитевидные структуры, чрезмерно удлиненные клетки – 5-6 мкм против 1,5-3,5 мкм в контроле), 5% — с точечными деформациями мембраны. Такие изменения вызваны широким спектром механизмов воздействия УДЧ на клетку. В виду своих малых размеров они легко проникают через мембраны, изменяя их потенциал, связываются с ДНК, нарушают митохондриальный цикл. В опыте с субтоксичными концентрациями УДЧ определяются только точечные деформации клеток (40% случаев), в остальном – клетки идентичны показателям контроля. Оценена переваримость сухого вещества корма in vitro и in situ при добавлении УДЧ Co3O4 и Mn2O3. Отмечено, что данные УДЧ в дозировке 0,003906 М способствуют высоким показателям переваримости сухого вещества. Остальные концентрации не оказывали статистически значимого влияния на переваримость кормов. Возможно, нахождение избыточного количества компонентов в составе исследуемых субстратов, которые препятствовали активации ферментных систем бактерий рубца.

По результатам исследований in situ установлено, что на переваримость корма оказывает воздействие исследуемый фактор. Повышение переваримости кормов in situ при введении дозировки 0,003906 М (УДЧ Co3O4 и Mn2O3) возможно объясняется тем, что данная доза является наиболее оптимальной, с наилучшим соотношением активных веществ в её составе, которые способствуют лучшему перевариванию рациона. На наш взгляд, более низкая доза вводимого вещества, в частности 0,001953 М на голову в сутки, не в достаточной мере способствует усилению обменных процессов и улучшению физиологических показателей состояния животных, более высокая дозировка 0,007813 М снижает показатели рубцового пищеварения и переваримости компонентов рационов. На основании полученных данных нами были выбраны оптимальная дозировка для дальнейшего исследования на молодняке крупного рогатого скота: УДЧ Co3O4 и Mn2O3 — 0,003906 М.

Отчет за 2023

В результате проведенных исследований установлено, что использование УДФ Mn2O3 привело к увеличению количества бактерий семейств Muribaculaceae, Arcobacteraceae и Comamonadaceae на 2,42 %, 16,2 и 15,8 % соответственно. На уровне рода, отмечалось повышение доли бактерий, относящихся к Aliarcobacter, Comamonas и меньшее содержание микроорганизмов таксонов Lentimicrobium, Prevotella, Acinetobacter в микробиоме животных. Применение УДФ Co3O4 способствовало меньшому количеству бактерий таксона Moraxellaceae, и большей доле микроорганизмов семейства Comamonadaceae, что в основном было связано с изменением числа бактерий р. Acinetobacter и р. Comamonas. Расчеты индексов альфа-разнообразия показал большее богатство и изобилие таксонов в микробиоте опытной группы в сравнении с контролем.

Исследован элементный состав рубцовой жидкости, где было обнаружено достоверное (Р≤0,05-0,001) снижение концентрации алюминия, галлия, индия, свинца и висмута в пределах 42,8; 88,5; 97,6; 26,8 и 97,8 %, соответственно, при введении УДФ Co3O4. Также наблюдалась тенденция к увеличению доли магния, кальция, железа (Р≤0,05), бария, хрома, и цинка (Р≤0,01), что говорит о положительном смещении биохимических процессов в рубце. В свою очередь добавка УДФ Mn2O3 вела к несколько иным сдвигам. В частности, наблюдается снижение экстракции натрия, магния, калия, стронция, висмута. Напротив, обратная зависимость была характерна для алюминия, галлия, однако их доля также была меньше контрольных значений.

Изучение биохимических показателей сыворотки крови в эксперименте показывает наличие колебаний значения показателей в рамках физиологических. Исследования показали, что применения ультрадисперсных форм металлов в составе рациона влияет на жировой обмен. Так при добавлении к рациону УДФ Mn2O3 концентрация триглицеридов и холестерина увеличиваются на 0,2 % и 14,9 % по сравнению с контролем. Эти же показатели так же изменяются при внесении УДФ Co3O4: триглицериды снижаются на 3,2 % (Р≤0,05), а холестерин напротив, увеличивается на 18,2 % относительно контроля. Оценено влияние УДФ Co3O4 и Mn2O3 на переваримость питательных веществ, где было выявлено ряд различий в эффективности использования корма. Так, переваримость сухого вещества была увеличена при введении УДФ Mn2O3 на 30 % (Р≤0,01), УДФ Co3O4 — 22 % (Р≤0,01) относительно контроля. Аналогичное повышение коэффициента переваримости органического вещества составило 30,2 % (Р≤0,05) и 22 % (Р≤0,01). Значения переваримости сырого протеина увеличились при внесении УДФ Co3O4 на 9,2 % (Р≤0,05), а при УДФ Mn2O3 мы наблюдаем достоверное снижение на 8,4 % (Р≤0,05) соответственно. Переваримость сырого жира оказалась незначительно выше при УДФ Mn2O3 по отношению к контролю (1,8 %). Коэффициент переваримости сырой клетчатки повышался в опытных группах (Р≤0,05; Р≤0,01). Аналогичное повышение переваримости отмечалось нами и для безазотистых экстрактивных веществ.

Установлено, что при добавлении УДФ Mn2O3 происходит увеличение пальмитиновой, пальмитоленовой и олеиновой кислот на 0,5; 0,4 (Р≤0,05) и 0,7 % (Р≤0,05) по сравнению с контрольной группой, что быть результатом ингибирования ацетил-КоА-карбоксилазы и синтазы жирных кислот после приема УДФ Co3O4 с кормом. Анализ полученных показал, что в обеих группах происходит увеличение доли аминокислот в мякоти тушки. При УДФ Mn2O3 концентрация аргинина, лизина, лейцин+изолейцина, треонина увеличиваются по сравнению с контролем. Концентрация пролина, серина, гистидина изменяется незначительно при добавлении к рациону УДФ Mn2O3. Введение УДФ Co3O4 сопровождается увеличением содержания аргинина, лизина, метеонина, лейцина+изолейцина и треонина по сравнению с контролем.

При анализе элементного состава мышечной ткани в группе с УДФ Co3O4 отмечено снижение концентрации алюминия, серебра, свинца, и висмута при параллельном повышении доли марганца, бария и железа. Несколько отличная динамика выявлена в отношении группы с УДФ Mn2O3, где снижено содержание алюминия, никеля и хрома (Р≤0,5) при увеличении количества меди и железа. По результатам исследований предложен и научно обоснован прототип кормовой добавки для крупного рогатого скота мясного направления продуктивности включающий ультрадисперсные частицы оксида марганца, которую скармливают в период откорма.