селенсодержащая кормовая добавка "цеохол-se"

Формула изобретения

Селенсодержащая кормовая добавка, характеризующаяся тем, что содержит модифицированный селеном гидролизат соединительнотканного белка эластина, адсорбированный на цеолите в соотношении 2:1 соответственно, при этом для модификации гидролизата эластина берут селенит натрия из расчета 50-200 мкг селена на 1 г гидролизата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к изготовлению кормовых добавок.

Известны различные кормовые добавки на основе цеолитов, в качестве которых используются в основном разновидности данного минерала - клиноптилолит, пермаит.

Известна минеральная добавка, содержащая пермаит - цеолитсодержащий туф Первомайского месторождения Чувашской республики, используется в животноводстве для откорма молодняка свиней (см. RU №2104655 C1, 6 A23К 1/175, опубл. 20.02.98, Бюл. №5).

Известна минеральная добавка на основе цеолита, в качестве которого использован клиноптилолитсодержащий туф зернистостью 1-2 мм, вносится в состав компонентов комбикорма для молодняка сельскохозяйственной птицы (см. а.с. СССР №733618, МКИ⁵ А23К 1/175, опубл. 20.05.80).

Известна иммуномодулирующая кормовая добавка, содержащая цеолитовую муку и полипептиды, выделенные из органов иммунной системы молодняка КРС (см. RU №2194419 C1, 7 А23К 1/16, 1/175, опубл. 20.12.02, Бюл №35).

Недостатком перечисленных кормовых добавок является узкий спектр действия и отсутствие в составах добавок необходимых эссенциальных микроэлементов.

Известна биостимулирующая кормовая добавка, в состав которой входит биомасса частично гидролизованных дрожжей Saccharomyces cerevisiae и цеолит (см. RU №2194419 C1, 7 А23К 1/16 K 1/175, A23J 3/20, опубл. 27.09.02, Бюл №27).

Известна кормовая добавка «Цамакс» для животных, содержащая клиноптилолит и элементарную серу (см. РФ №2115332, МКИ ⁶ А23К 1/175, К 1/16, опубл. 20.07.99).

Недостатком перечисленных кормовых добавок является отсутствие эссенциального микроэлемента селена.

Как известно, селен относится к эссенциальным микроэлементам. Селен входит в состав такого важного фермента как глутатионпероксидаза, который входит в антиокислительную систему защиты организма от внешних и внутренних воздействий; участвует в образовании гормонов щитовидной железы - тироксина и т.д. Также данный микроэлемент способен нейтрализовать действие тяжелых металлов, радиационного воздействия (что немаловажно в связи с ухудшением экологической обстановки) и т.д.

Известна кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птиц (см. патент №2234222, МПК А23К 1/16, А23К 1/175, опубл. 20.08.04), содержащая тыквенный жмых, биокорректор «Элита», нутовую муку, селен в органической форме, аминокислоты, органические кислоты, мел, KI, ДАФС-25 и обесфторенный фосфат в определенных соотношениях.

Недостатком приведенной добавки является ее многокомпонентность и многостадийность технологического процесса.

Известно кормовое средство для профилактики селеновой и йодной недостаточности у сельскохозяйственных животных и птиц (см. RU №2189762 С2, 7 А23К 1/16, 1/175, опубл. 27.11.95, Бюл №3). Для стабилизации количественного содержания селена и йода, повышения сроков хранения в крахмальный клейстер добавляют водные растворы йодида калия и селенита натрия и спиртовой раствор кристаллического йода, высушивают и измельчают до порошкообразного состояния.

Недостатком данного кормового средства является неорганическая форма селена, которая более токсична, чем органическая. Кроме того, ретенция органического селена в организме гораздо выше, чем у неорганического.

В качестве прототипа принята кормовая добавка, состоящая из крахмального клейстера и селенита натрия (патент №2181011, МПК А23K 1/16, 1/175, опубл. 10.04.2002). Способ получения кормовой добавки включает подготовку крахмального клейстера, подготовку водного раствора селенита натрия в соотношении 1:50, добавление в охлажденный клейстер и перемешивание в течении 20-30 мин, далее смесь выпаривают, высушивают при 40-50°С до постоянной массы и измельчают до порошкообразного состояния.

Недостатком прототипа от заявленной кормовой добавки является форма соединения селена. Токсичность и доступность селена зависит от природы соединения. Неорганические формы селена более токсичны, чем органические. Органический селен может накапливаться в организме в виде селенового пула и по мере надобности медленно расходоваться. Неорганический селен имеет узко ограниченный селеновый пул организма и практически сразу попадает в кровь. При незначительном превышении предельно допустимой концентрации (ПДК) селен оказывает токсичное действие, поэтому неорганические формы селена рекомендуют применять только в лечебных целях.

Кроме того, для прототипа требуются определенные условия хранения. Крахмал при высокой влажности способен впитывать влагу и образовывать клейстер, что приводит к нарушению структуры комплекса и, как следствие, высвобождению селенита натрия с потерей селена, в результате окисления и улетучивания из смеси.

Задача изобретения состояла в получении безопасной и биодоступной формы селена в виде кормовой добавки для домашних животных.

Техническим результатом изобретения является получение нетоксичной кормовой добавки, которая обогащает продукты сельского хозяйства органическим селеном, что способствует повышению его усвояемости.

Указанный технический результат достигается тем, что селенсодержащая кормовая добавка «Цеохол-Se» содержит модифицированный селеном гидролизат соединительнотканного белка - эластина, адсорбированный на цеолите в соотношении 2:1 соответственно, при этом для модификации гидролизата эластина используют селенит натрия из расчета 50-200 мкг селена на 1 г гидролизата.

Отличительными признаками заявленного изобретения являются качественный и количественный состав кормовой добавки, а именно использование гидролизата эластина, модифицированного селеном, и цеолита в соотношении 2:1 соответственно.

Особенностью предлагаемой кормовой добавки от прототипа является использование в качестве сорбента природного минерала - цеолита, в качестве носителя микроэлемента - гидролизат эластина.

Цеолиты обладают пористой каркасной наноразмерной структурой и проявляют молекулярно-ситовые, сорбционные, ионообменные, селективные и каталитические свойства, благодаря чему они расцениваются как высокоизбирательные катализаторы, селективные сорбенты и мембраны. Также цеолиты служат источником микроэлементов Mn, Zn, Ni, Cr, Li, Co, V, As, Fe, Si, Li, а также Na, Ca, K, Mg, P.

Действие природного цеолита проявляется в желудочно-кишечном тракте. Проходя через желудочно-кишечный тракт, цеолит удаляет избыток вредных газов, активизирует ряд пищеварительных ферментов, что положительно влияет на усвоение питательных веществ, способствует выносу из организма токсинов и эндотоксинов, а также тяжелых металлов. В его порах сосредоточено множество необходимых организму микроэлементов, таких как калий, натрий, кальций, магний и др.

Гидролизат белка эластина представляет собой смесь пептидов, образующихся в результате действия пепсина. Пептиды, образующиеся при гидролизе белков, обладают биологической активностью: соматомиметическим, иммуномодулирующим и другим действием [Комарова А., Цыганкова С. и др. 1990 г.]. Эффективность белковых гидролизатов обеспечивается их высокими детоксикационными и плазмозамещающими свойствами, питательной ценностью, стимулирующим действием на различные звенья метаболизма.

Селен используют для профилактики и лечения токсической дистрофии печени поросят, беломышечной болезни сельскохозяйственных животных, для нормализации обмена веществ, повышения общей резистентности организма и продуктивности животных.

Соль селенита натрия в воде диссоциирует на катион Na⁺ и анион SeO₃ ^2-. В зависимости от рН среды селенит-анион находится в виде HSeO ₃ ^- и SeO₃ ^2-. В водных растворах селенита натрия при рН среды 4,0-6,5 селенит-анион существует в виде HSeO ₃ ^2-, при рН 6,5-8,0 в смешанном виде и при значениях рН>8,5 в виде SeO₃ ^2-. Селенит-ионы обладают большей реакционной способностью, чем гидроселенит-ионы. В значениях рН 8,5-9,2 селенит-ион способен димеризоваться [В.П.Кузьмичева, М.Б.Краснопольская, Т.И.Залесских и т.д., т.XXVI, Герценовские чтения. Химия. Научные доклады. Л., 1973. вып.1, с.139].

При ферментном гидролизе белка образуются пептиды различные по своей массе, при этом разрушаются пептидные связи с освобождением - СООН и -NH₂ групп.

Провели эксперимент. Раствор Na ₂SeO₃ (5 мкг/мл) смешали с гидролизатом эластина в пропорции 1:10 при комнатной температуре и рН гидролизата эластина ˜9. Через определенные интервалы времени, используя метод диализа, отделили неорганический селен от связанного. Диализ проводили 24 часа, концентрацию селена во внутреннем стакане определяли флюорометрическим методом (МУК 4.1.033-95).

Данные, полученные в результате опыта, отражены на фиг 1.

На фиг.1 видно, что оптимальным временем максимального связывания селена с гидролизатом является 2-3 часа. После 6 часов начинается процесс ресорбции до концентрации 0,65 мкг/мл.

По литературным данным селенсодержащие органические соединения образуются при замещении селеном серы (образовывая аминокислоты: селеноцистеин, селенометионин, селеноцистин) или при блокировании сульфгидрильных и карбоксильных групп по типу соединений металлов с органическими веществами [Москалев Ю.И. Минеральный обмен. - М., 1989].

Исходя из вышесказанного можно предположить, что в заявляемом изобретении селен в виде димера -O-SeO-O-SeO-O- связывает две свободные карбоксильные группы гидролизата эластина по типу соединения металлов с органическими веществами (через свободные спиртовые группы).

Для доказательства связи ионов селена с гидролизатом эластина получены ИК-спектры гидролизата эластина (см. фиг.2) и гидролизата эластина с селенитом натрия (фиг.3).

Сопоставление образцов спектров позволяет выявить появление новых пиков на фиг.3 - 827,4 и 428 см^-1. Область пика 827,4 см^-1 соответствует валентному колебанию _SeO2- ˜840-820 см ^-1. Область пика 428 см^-1 соответствует деформационным колебаниям свободной SeO₃ ^2- группы - _SeO3 ˜430 см ^-1 [Господинов Г.Г., Сукова Л.М., Петров К.И. // Журнал неорганической химии. - 1988. - том 33. - С.1970-1974].

Исходя из приведенных данных, можно сделать вывод, что селенит-ион связывается с группой СОО^- пептидов гидролизата эластина, о наличии свободных групп SeO₃ ^2- свидетельствуют пик 428 см ^-1. Таким образом, результаты свидетельствуют о модификации гидролизата соединительнотканного белка эластина селеном.

Исследование токсичности селенсодержащей кормовой добавки проводили экспресс-методом с использованием тест-культуры Стилонихия [ГОСТ 13496-97].

Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 Влияние различных концентраций селенита натрия, сорбированного на разных носителях, на токсичность продукта
№	Носитель селена	Молярность растворов Na 2SeO4	Количество селена на носителе, мкг/г	Токсичность(+ или -)
1.	Цеолит	0,0001 М	63,0	-
2.	Цеолит	0,001 М	130,0	-
3.	Цеолит	0,005 М	190,0	-
4.	Цеолит	0,01 М	1220,0	+
5.	Цеолит	0,05 М	12700	++
6.	Ц + Гидролизат эластина	0,0001 М	39,0	-
7.	Ц + Гидролизат эластина	0,001 М	110,0	-
8.	Ц + Гидролизат эластина	0,01 М	3540,0	-
9.	Ц + Гидролизат эластина	0,05 М	14700,0	-
Примечание: - - не токсично;
+ - средне токсично;
++ - сильно токсично.

Как видно из таблицы 1, токсичность селена, сорбированного на чистом цеолите, проявлялась в количестве 1220 мкг/г, что соответствовало 0,01 М раствору селенита натрия. Цеолит с гидролизатом эластина и селенитом натрия не проявлял токсичность при таких концентрациях.

На основании вышеизложенного был сделан вывод, что белковый гидролизат с селеном на цеолитовых туфах не токсичен по сравнению с селеном, сорбированным на чистом цеолите.

Эффективность селенсодержащей кормовой добавки оценивали на курах породы «Голландский леггорн» в возрасте 9-10 месяцев: определяли концентрации селена в яйцах, мясе и функционально-технологические показатели мяса кур.

В эксперименте использовали три группы кур. Первая группа - интактная, получавшая кормовой рацион без добавления добавок. Содержание селена в кормах без добавок составляло 10±0,15 мкг/кг, что является довольно низкой концентрацией. Вторая группа - опытная, в рацион которых включали разработанную кормовую добавку «Цеохол-Se» (Ц + Г + Se) из расчета 5% от массы корма. Суточное потребление селена составляло 100 мкг/сутки. Третья группа - куры, в рацион которых вводили 0,001 М раствор селенита натрия (Na₂ SeO₃) из расчета 100 мкг селена в сутки. Эксперимент проводился в течение месяца.

Содержание селена в яйцах исследовали на протяжении всего эксперимента на 7, 14, 21, 28 сутки кормления. Результаты представлены на фиг.4 и в таблице 2.

Таблица 2
Содержание селена в яйцах кур, мкг/яйцо
№	Группы	0 дней	7 дней	14 дней	21 день	28 дней
1	Интактная	21,4±0,11	37,1±0,16*	39,1±0,16*	41,0±0,33*	41,9±0,38*
2	Ц + Г + Se	22,8±0,30	44,8±0,60*	51,3±0,44*	81,9±0,33*	129,7±0,50*
3	Na2SeO 3	23,13±0,70	28,5±0,16*	39,4±0,66*	64,2±0,83*	68,1±0,10*
* достоверно относительно 0 дня (p 0,01)

Практически во всех группах обнаружено повышение содержания селена в яйцах кур. Высокое содержание селена в яйцах после месяца включения добавки в рацион кур наблюдалось в группе №2 (Ц + Г + Se) - 129,7 мкг/яйцо и в два раза меньше в группе 3 - 68,1 мкг/яйцо. Высокая концентрация селена в яйцах кур из группы 2 при введении в корм заявляемой добавки, по-видимому, объясняется органической формой селена, способной накапливаться в организме в виде определенного селенового пула и медленно расходоваться по мере необходимости. Неорганический селен не способен включаться в селеновый пул организма и практически сразу всасывается в кровь, накапливаясь, оказывает токсическое действие. Следует отметить, что метаболизм неорганического селена быстр, продукты метаболизма выводятся с мочой, потом, калом, не успевая накапливаться в яйцах. Из вышесказанного следует, что кумуляция селена в яйцах зависит от природы соединения. Комплекс пептидов с ионами селена обладает лучшей кумуляционной способностью, чем неорганическая соль селена.

Следующим этапом эксперимента было определение химического состава и функционально-технологических показателей мяса кур.

Для оценки качественных показателей мяса кур использовали методики определения влаги (ГОСТ 9793-74), золы (ГОСТ Р 51411-99), белка (ГОСТ 26889-86), жира (ГОСТ 23042-86). Селен определяли флюорометрическим методом (МУК 4.1.033-95).

Функционально-технологические показатели: влагоудерживающая способность (ВУС), жироудерживающая способность (ЖУС), влагосвязывающая способность (ВСС) оценивались по методике Салаватуллиной P.M.

Результаты исследований представлены в таблицах 3, 4.

Таблица 3
Влияние селенсодержащих кормовых добавок на химический состав
мяса кур
№		Группы	Влага, %		Белок, %	Жир, %		Зола, %		Селен, мкг/г
1.		Интактная	74,64±1,027		21,02±1,155	4,395±0,255		1,11±0,128		0,20±0,028
2.		Ц + Г + Se	76,00±0,917		21,21±1,241	4,102±0,150		1,4±0,324		0,41±0,074*
3.		Na2SeO 3	75,21±2,672		21,40±2,795	4,25±0,185		1,22±0,122		0,18±0,020
* достоверно относительно интактной группы (p<0,01)
не обнар. - не обнаружено
Таблица 4
Влияние селенсодержащих кормовых добавок на функционально-технологические показатели мяса кур
№	Группы			ВСС %			ВУС %		ЖУС %
1	Интактная			68,38±2,296			74,41±1,685		75,25±1,270
2	Ц + Г + Se			71,66±4,401			75,60±0,938		85,36±2,327*
3	Na2SeO 3			70,58±7,801			75,01±3,313		81,69±2,196*
* достоверно относительно интактной группы (p 0,01)

Достоверных отклонений от интактной группы по показателям химического состава не обнаружено, кроме содержания селена в мясе в группе 2. Увеличение содержания селена в мясе кур во 2 группе объясняется наличием биодоступного селена в добавке «Цеохол-Se», что способствует повышению его усвояемости.

По функционально-технологическим показателям, как ВСС и ВУС, достоверных отклонений от интактной группы не наблюдалось (таблица 4), кроме показателя ЖУС у групп, получавших селен в виде добавки и соли селенита натрия. Повышение ЖУС объясняется тем, что селен является сильным антиоксидантом, препятствующим окислительным процессам и деструкции жиров. Из выше сказанного можно сделать вывод, что селенсодержащая кормовая добавка не оказывает отрицательного воздействия на химический состав и функционально-технологические показатели мяса кур, а показатель ЖУС увеличивает, что дает возможность использовать мясо кур в производстве различных диетических продуктов.

Экспериментальные исследования показали, что мясо кур обогащается эссенциальным микроэлементом селеном в органической форме, что является наиболее усвояемой и доступной формой для человека. Содержание селена составляет 41 мкг на 100 г мяса, что находится в пределах рекомендованного адекватного уровня потребления эссенциального микроэлемента селена [Рекомендованные уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04. - М., 2004. - 46 с.].

Заявляемую добавку получают следующим образом. Белок эластин выделяют из выйной связки по методике Воловинской, для этого выйную связку последовательно обрабатывают растворами соли, щелочи, с последующей водной экстракцией остатков реагентов. Полученный эластин имеет светло-желтый цвет, нерастворим в воде, растворах солей, кислот и щелочей, имеет нейтральный запах и вкус.

Следующий этап - получение гидролизата белка эластина (см. патент RU 2245078 «Способ получения гидролизата белка эластина», опуб. 27.01.05, Бюл. №3). Навеску эластина обрабатывают 0,2% раствором фермента пепсина при 37°С, рН 1,6 в течение 20 ч. Окончание гидролиза эластина определяли по получению раствора без примесей остатков белка. Далее гидролизат эластина смешивают с селенитом натрия в расчете на 1 г белка 50-200 мкг селена, в результате взаимодействия гидролизата с солью селена образуется комплекс. Концентрация селена 50-200 мкг выбрана, исходя из суточного допустимого и достаточного уровня потребления микроэлемента селена, рекомендованного Институтом питания Российской Академии Медицинских наук. Затем комплекс гидролизата с селеном сорбируют на цеолите (размер частиц 1-3 мм) в пропорции 2:1, выдерживают 2-3 часа и сушат при температуре 40°С.

Готовая кормовая добавка имеет рассыпчатую структуру, серо-белый цвет, не имеет запаха, частицы порошка не превышают 3 мм.

Примеры, подтверждающие возможность использования биологически активной кормовой добавки.

Пример 1. Кормовая добавка, содержащая 100 мкг селена в 1 грамме, после четырех недель кормления кур увеличивает содержание селена в яйце до 129 мкг на яйцо, что не превышает адекватного уровня потребления.

Пример 2. Кормовая добавка, содержащая 100 мкг селена в 1 грамме, после четырех недель кормления кур увеличивает содержание селена в мясе кур до 0,41 мкг/г.

Пример 3. Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления свиней, крупнорогатого скота (КРС), мелкорогатого скота (МРС) и, тем самым, обогащать селеном мясо свиней, КРС и МРС.

Пример 4. Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления дойных коров, и в результате кормления в молоке накапливается органическая форма селена.

Пример 5. Кормовая добавка может вноситься в рацион кормления домашних животных в целях профилактики беломышечной болезни скота, связанной с дефицитом селена в кормах.