Антиоксидантные свойства кормов для цыплят-бройлеров

Оглавление Введение Глава 1. Обзор литературы

1.1 биологическая роль антиоксидантов

1.1.1 роль свободных радикалов в живом организме

1.1.2 перекисное окисление липидов

1.1.3 механизм действия антиоксидантов

1.1.4 синергизм антиоксидантов

1.1.5 природные антиоксиданты

1.2 физиологическое действие каротиноидов

1.3 физиологическое действие аскорбиновой кислоты

1.4 физиологическое действие рутина

1.5 антоцианы

1.6 водорастворимые антиоксиданты Глава 2. Объект и методы исследований

2.1 объекты исследований

2.2 методы исследований

2.2.1 спектрофотометрический метод количественного определения каротиноидов

2.2.2 определение содержания аскорбиновой кислоты методом титрования

2.2.3 количественное определение содержания рутина методом титрования

2.2.4 спектрофотометрическое определение суммы антоциановых пигментов

2.2.5 определение суммарной концентрации водорастворимых антиоксидантов на приборе «ЦветЯуза-01-АА»

2.2.6 статистическая обработка данных Глава 3. Экспериментальная часть

3.1 количественное содержание каротиноидов в кормах для цыплят-бройлеров

3.2 количественное содержание аскорбиновой кислоты в кормах для цыплят-бройлеров

3.3 количественное содержание рутина в кормах для цыплят-бройлеров

3.4 количественное содержание антоцианов в кормах для цыплят-бройлеров

3.5 суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов в кормах для цыплят-бройлеров Глава 4. Обсуждение результатов

4.1 анализ содержания каротиноидов в кормах для бройлеров

4.2 анализ содержания аскорбиновой кислоты в кормах для бройлеров

4.3анализ содержания рутина в кормах для бройлеров

4.4 анализ содержания антоцианов в кормах для бройлеров

4.5 анализ суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов в кормах для бройлеров Заключение Выводы Библиографический список Приложения Приложение № 1 (рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы ГНУ «Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства Россельхозакадемии» (2011 г.))

Введение

Для максимальной реализации генетического потенциала высокопродуктивных мясных кроссов кур, которые используются в настоящее время в основном всеми птицефабриками нашей страны, необходимо с особой тщательностью следить за полноценностью кормления птицы. На фоне чрезвычайно напряженных обменных процессов, протекающих в организме птицы, несбалансированность рационов по питательности приводит к ухудшению ее здоровья, снижению продуктивности и сроков ее использования.

Входящие в состав комбикормов компоненты (жиры, жирорастворимые витамины, каротин и другие) под воздействием кислорода воздуха, света и повышенной влажности легко поддаются окислению. В результате образуются и накапливаются токсические продукты — кетоны, альдегиды, перекиси, свободные кислоты. Все это приводит к ухудшению качества кормов, разрушению многих витаминов, вследствие чего снижается питательная ценность кормов, и при их потреблении у птицы наблюдается отставание в росте и развитии, патологические изменения в крови, печени, почках и других органах. [31]

Актуальность темы

заключается в том, что на данный момент наметилось два направления применения антиоксидантов в животноводстве: стабилизация корма (травяной и рыбной муки, жиров и др.) и стабилизация непредельных веществ в организме животных при непосредственном скармливании им антиоксидантов. Если первое направление уже широко применяется, то второе не получило должного распространения, что может быть объяснено недостаточным производством антиоксидантов для нужд животноводства и слабой пропагандой этого эффективного метода.

В связи с этим, целью данной дипломной работы является изучение состава комбикорма для цыплят-бройлеров в возрасте 5−8 недель, взятого трижды в разное время года (июнь 2010, декабрь 2010, апрель 2011) на наличие в нем антиоксидантов.

Задачи данной работы:

1. изучить количественное содержание каротиноидов в кормах;

2. изучить количественное содержание аскорбиновой кислоты в кормах;

3. изучить количественное содержание рутина в кормах;

4. изучить количественное содержание антоцианов в кормах;

5. определить суммарное содержание антиоксидантов в кормах.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Биологическая роль антиоксидантов Антиоксиданты — это соединения, защищающие клетки (а точнее мембраны клеток) от вредных эффектов или реакций, которые могут вызвать избыточное окисление в организме. На нашей планете практически всегда процессы разрушения идут с участием кислорода путем окисления. Ржавеет железо — это окисление, в лесу гниют опавшие листья — это окисление. Мы болеем, постепенно стареем и это, очень приблизительно конечно, можно назвать процессом окисления. [23]

Антиоксиданты — это специфическая группа химических веществ различного химического строения, обладающих одним общим свойством — способностью связывать свободные радикалы (активные формы кислорода) и замедлять окислительно-восстановительные процессы. Исследования показали, что антиоксиданты помогают организму снижать уровень повреждения тканей, ускорять процесс выздоровления и противостоять инфекциям. [26]

Антиоксиданты — это вещества, в большинстве своем витамины, которые очищают организм от повреждающих молекул, называемых свободными радикалами. Эти молекулы (свободные радикалы) постоянно образуются в организме человека в результате многочисленных окислительно-восстановительных процессов, направленных на поддержание нормального функционирования всех органов и систем.

В естественных условиях количество свободных радикалов мало, и их действие на клетки организма полностью подавляется поступлением извне антиоксидантов, при потреблении человеком пищи, содержащей эти вещества. [3]

1.1.1 Роль свободных радикалов в живом организме Свободный радикал — это атом или группа атомов, имеющих непарный электрон на последнем электронном уровне, который делает их крайне нестабильными. В этом состоянии свободные радикалы ловят уязвимые протеины, ферменты, липиды и даже целые клетки. Отнимая электрон у молекулы, они инактивируют клетки, тем самым, нарушая хрупкий химический баланс организма. Когда процесс происходит снова и снова, начинается цепная реакция свободных радикалов, при этом разрушаются клеточные мембраны, подрываются важные биологические процессы, создаются клетки-мутанты. Свободные радикалы способны обратимо или необратимо разрушить вещества всех биохимических классов, включая и свободные аминокислоты, липиды, углеводы и молекулы соединительных тканей. [57]

За последние несколько лет было доказано, что антиоксиданты крайне полезны для организма — они предотвращают развитие сердечнососудистых заболеваний, защищают от рака и преждевременного старения, также повышают иммунитет и многое другое. Последнее десятилетие дало множество свидетельств, доказывающих, что свободные радикалы играют определенную роль в развитии многих заболеваний. Если свободные радикалы окисляют липиды, происходит образование опасной формы липидного пероксида. Многие ученые связывают образование липидных пероксидов с раком, болезнями сердца, ускоренным старением и иммунным дефицитом.

Ларс Эрнстер (швецкий биохимик) считает, что свободные радикалы играют важную роль в усилении разрушения тканей при язвах, вызванных стрессом, артрите, воспалительном процессе в желудочно-кишечном тракте, сердечнососудистом кризе.

Кроме радиации образованию свободных радикалов способствует неправильное питание. Предотвратить образование свободных радикалов путем объединения свободных электронов в пары может добавление в питание антиоксидантов.

Антиоксиданты действуют как ловушки для свободных радикалов. Отдавая электрон свободному радикалу, антиоксиданты останавливают цепную реакцию. Правильная регуляция этого баланса помогает организму расти, вырабатывать энергию.

В результате исследований доказано, что они могут увеличить продолжительность жизни человека. Многие из причин формирования антиоксидантов неустранимы. Даже самый здоровый человек время от времени заболевает гриппом или простудой.

С 1925 года ученые связывают низкое потребление антиоксидантов с раком легких, желудка, груди, мочевого пузыря и шейки матки. Цинк участвует в росте новых клеток, включая производство и восстановление ДНК и РНК. Большие дозы цинка способствуют заживлению ран и стимулируют иммунную систему. Установлено, что добавки с цинком сокращают восстановительный период на 40%. Выздоровление пациентов с язвой желудка, принимавших цинк, заняло одну треть времени в сравнении с теми, кто не получал цинк. Кофермент Q10 играет ключевую роль в генерации клеточной энергии, является важным иммунологическим стимулятором, усиливающим циркуляцию, противодействует старению, полезен для поддержания нормального состояния сердечнососудистой системы. Прием антиоксидантных витаминов C и E замедляет раннюю прогрессию атеросклероза трансплантированного сердца. [58]

Множество болезненных состояний (хронические заболевания, стресс, действие радиации, процесс старения и другие) протекают в организме с образованием свободных радикалов (продуктов неполного восстановления кислорода). Их избыток ведет к окислению липидов — основы клеточных мембран — и, в результате, к нарушению функций мембран клеток нашего организма, к нарушению здоровья и преждевременному старению.

Разнообразное влияние окружающей среды, такое как радиация, загрязненный воздух, сигаретный дым, алкоголь, некоторые лекарственные препараты, диета и длительное пребывание на солнце могут способствовать увеличенному образованию свободных радикалов в организме. Чрезмерные психические, физические нагрузки и стресс также влияют на образование свободных радикалов.

Свободные радикалы оказывают пагубное воздействие на здоровье, в том случае, если в организме образуется их избыточное количество. Собственные защитные системы организма не могут более поддерживать баланс свободных радикалов, что приводит к поражению клетки, к развитию различных заболеваний сердечнососудистой системы, снижению сопротивляемости организма, нарушениям в иммунной системе, образованию катаракты, ускорению процесса старения и возрастанию вероятности развития онкологических заболеваний.

1.1.2 Перекисное окисление липидов Для живых клеток наибольшую опасность представляет цепное окисление полиненасыщенных жирных кислот, или перекисное окисление липидов (ПОЛ). В реакциях перекисного окисления липидов образуется большое количество гидроперекисей, которые обладают высокой реакционной способностью и оказывают мощное повреждающее действие на клетку. В последнее время свободные радикалы и реакции с их участием считаются причиной возникновения многих заболеваний у животных. [2]

Таким образом, перекисное окисление липидов (ПОЛ) — это окислительная деградация липидов, происходящая, в основном, под действием свободных радикалов. Является одним из главных последствий облучения. [19]

В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, обеспечивающем протекание ряда физиологических процессов. Чрезмерная, патологически усиленная активация процессов ПОЛ приводит к необратимому изменению или повреждению мембранных структур, нарушению их проницаемости для ионов, и изменяет коллоидное состояние протоплазмы. [38]

Ведущую роль в запуске перекисного окисления липидов играют первичные свободные радикалы (кислород и его активированные формы). При перекисном окислении липидов окислительным превращениям подвергаются полиненасыщенные жирнокислотные фосфолипиды, нейтральные жиры и холестерин, которые являются основными компонентами клеточных мембран. Поэтому при стимуляции перекисного окисления липидов в мембранах уменьшается содержание липидов, а также меняются их микровязкость и электростатический заряд. При более глубоком окислении фосфолипидов нарушается структура липидного бислоя, и появляются дефектные зоны в мембранах клеток, а это нарушает функциональную активность.

бройлер антиоксидант корм рутин

1.1.3 Механизм действия антиоксидантов Антиоксиданты (антиокислители) — ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные тормозить окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений).

Антиоксидантная защита делится на систему первичной и вторичной защиты. Антиоксиданты действуют так, чтобы прекратился процесс неуправляемых цепных реакций образования свободных радикалов, процесс окисления липидов мембран клеток.

Механизм действия наиболее распространенных антиоксидантов (ароматические амины, фенолы, нафтолы и др.) состоит в обрыве реакционных цепей: молекулы антиоксиданта взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. [55]

Окисление замедляется также в присутствии веществ, разрушающих гидроперекиси (диалкилсульфиды и др.). В этом случае падает скорость образования свободных радикалов. Даже в небольшом количестве (0,01−0,001%) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. В практике торможения окислительных процессов большое значение имеет явление синергизма — взаимного усиления эффективности антиоксидантов в смеси, либо в присутствии других веществ.

По природе происхождения антиоксиданты можно разделить на две группы:

1) первая группа антиоксидантов — ферментативные антиоксиданты. Они составляют внутриклеточные системы: супероксиддисмугаза работает в цитоплазме клеток, в митохондриях, плазме; каталаза — в цитоплазме, митохондриях; глютатионпероксидаза — в митохондриях.

2) вторую группу антиоксидантов составляют антиоксидантные витамины: водорастворимые витамины (С, рутин, аскорутин); жирорастворимые витамины (А, Р-каротин, Е, К); другие соединения — серосодержащие аминокислоты, глютатион, цистеин, метионин, цитохром С, пировиноградная кислота, хелаты, минерал селен. Определенное значение имеют медь, цинк, марганец и железо.

Антиоксиданты-ферменты переводят в биологических реакциях активные формы кислорода в перекись водорода и менее агрессивные радикалы, а затем уже их преобразуют в воду и обычный полезный кислород.

Антиоксиданты-витамины «душат» агрессивные радикалы, забирают избыток энергии, тормозят процесс цепной реакции образования новых радикалов, причем лучше они проявляют себя, если применяются совместно, поддерживая друг друга (например, витамин Е с витамином С действует активнее). [50]

Антиоксиданты могут расщеплять поврежденные участки, заменяя старые элементы новыми. Эти «ремонтники» расщепляют белки-протеазы, жиры-фосфатазы и ферменты ремонта ДНК. [28]

Большинство антиоксидантов организм вырабатывает сам, но не менее важны и антиоксиданты, поступающие с пищей. Они должны поступать в достаточном для человеческого организма количествах, поскольку они замедляют процессы старения клеток. Источниками антиоксидантов служат шпинат, черника, морковь и цитрусовые, а также черный и зеленый чаи, какао, красное вино, розмарин. Однако в современных условиях получить все необходимые антиоксиданты в достаточном количестве из продуктов достаточно затруднительно, поэтому врачи советуют употреблять биологически активные добавки и поливитамины, в которых присутствуют антиоксиданты и розмарин [1]

1.1.4 синергизм антиоксидантов Антиоксиданты, как правило, оказывают положительный эффект в больших дозах. С другой стороны, известно, что большинство соединений данной группы характеризуется двухфазным действием, т. е. антиоксидантный эффект при превышении некоторой пороговой величины сменяется прооксидантным.

Необходимость использования больших концентраций антиоксидантов объясняется тем, что молекула антиоксиданта разрушается при реакции со свободными радикалами и выбывает из игры.

Для того чтобы антиоксидант эффективно работал, необходимо присутствие восстановителей, которые будут переводить его в активное состояние. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, но сам при этом окисляется. Тиоловые соединения (содержащие серу) восстанавливают витамин С, а биофлавоноиды восстанавливают как витамин Е, так и витамин С. Такой же синергизм наблюдается между витамином Е и каротиноидами, а также между витамином Е и селеном. Полагают, что альфа-токоферол предохраняет от окисления селенсодержащие и негемовые железопротеиды и поэтому необходим для поддержания биологической формы селена в активном состоянии. В свою очередь, селен снижает потребность в токофероле и сохраняет его уровень в крови. [47]

Таким образом, функциональный синергизм антиоксидантов позволяет добиваться максимального защитного эффекта и высокой стабильности препарата при меньшей концентрации антиоксидантов. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по изучению взаимодействия различных антиоксидантов в организме, которые позволят создавать оптимальные антиоксидантные композиции. Можно прогнозировать, что человек, решая проблему антиоксидантов, по-видимому, не сможет изобрести ничего нового и вынужден будет признать, что уникальные композиции, созданные природой, не нуждаются в усовершенствовании. Поэтому мы в первую очередь остановимся на свойствах природных антиоксидантов. [46]

1.1.5 Природные антиоксиданты Антиоксиданты — большая группа биологически активных соединений, широко распространенных в природе. Спектр биологического действия антиоксидантов весьма разнообразен и обусловлен, в основном, их защитными функциями, выраженными в способности нейтрализовать негативное действие свободных радикалов. К числу наиболее известных антиоксидантов относятся токоферолы (витамин Е), каротиноиды (витамин А), аскорбиновая кислота (витамин С), рутин (витамин P) и антоцианы. Рассмотрим действие некоторых представителей антиоксидантов поподробнее.

1.2 Физиологическое действие каротиноидов Мы каждый день замечаем каротиноиды по ярко-красной окраске многих растительных продуктов. Это жирорастворимые фотоэлементы, первоначально используемые как красители, теперь известны как питательные вещества — провитамины ретинола и антиоксиданты. Главные каротиноиды это бета-каротин, альфа-каротин, лютеин, зеаксантин и ликопин.

Каротиноиды действуют как антиоксиданты, снижая ущерб, наносимый свободными радикалами. Ущерб от окисления, который наносят свободные радикалы, связывают с наступлением преждевременного старения, возрастным появлением пятен на роговице и другими явлениями.

Каротин в животном организме расщепляется с образованием витамина А. В соответствии с этим и оказываемое каротинолом физиологическое действие, в основном, такое же, как и действие витамина А.

Авитаминозы и гиповитаминозы этого витамина чрезвычайно разнообразны. Они выражаются в задержке развития и роста организма, падение в весе, поражении кожных покровов и слизистых оболочек, и в связанном с этим понижением сопротивляемости инфекционным заболеваниям.

Как уже было упомянуто выше, каротин — предшественник витамина А. Поступая с кормом в организм животных, он превращается в витамин, А и участвует в многообразных обменных процессах. Основные источники каротина для животных — зеленый корм силос, сенаж, сено, травяная мука и резка, из корнеплодов и бахчевых культур — морковь и желтые сорта тыквы.

Полноценность А-витаминного питания животных зависит от поступления каротина и витамина с кормами, а также от эффективности их усвоения, наличия и величины тканевых запасов. На доступность и усвоение каротина и витамина, А из рационов влияют вид, возраст и физиологическое состояние животных, уровень белкового, углеводного, липидного, витаминного питания, обеспеченность фосфором, йодом, кобальтом и др. Снижение усвояемости и резервирования витамина, А наблюдается при избытке и недостатке в рационе протеина, недостатке жира, минеральных веществ (фосфора, йода, марганца, кобальта и др.), витаминов Е, D, В4 и В12, при повышенном содержании в рационах нитратов. [11]

Для животных всех видов имеет значение качество протеина, содержание в нем незаменимых аминокислот (метионина, лизина, триптофана и др.), у свиней и птицы, кроме того, количество и качество кормового жира, особенно содержание в нем ненасыщенных жирных кислот. Окисленные жиры комбикормов, кормовой и рыбий жиры с высоким кислотным (жир более 25 мг КОН, комбикорм и зерно более 5°) и перекисным числом (0,06 и более 0,10 г % йода) разрушают каротиноиды и витамин, А в кишечнике птицы, приводят к дистрофическим изменениям в печени, эрозиям и язвам мышечного желудка. При этом наблюдается уменьшение запасов витамина, А и каротина в печени. [15]

Для предупреждения А-авитаминоза в рацион птицы при комбинированном типе кормления вводят траву, морковь, травяную муку, проращенное зерно, рыбий жир, зерно желтой кукурузы, комбинированный силос, а при сухом типе кормления — препараты витамина, А (микровит А, концентрат витамина, А в масле и др.) и травяную муку. Нормы обогащения рациона птицы стабилизированным витамином, А в расчете, на 100 г сухого корма колеблются от 1000 (племенные куры и цыплята, гуси, утки, гусята, утята) до 700 ИЕ (несушки и ремонтный молодняк). Племенные индейки и индюшата более требовательны к витамину А, поэтому норма его добавок в полнорационные комбикорма увеличена на 1500 ИЕ на 100 г корма. [31]

Для контроля за обеспеченностью животных витамином, А следует определять содержание каротина в натуральных кормах; содержание витамина, А в препаратах и комбикормах, обогащенных этим витамином. Для большего представления о степени обеспеченности животных витамином, А необходимо исследовать на его содержание молоко, молозиво, сыворотку крови, печень и желток яиц, так как использование каротина кормов отдельными животными колеблется в широких пределах.

1.3 Физиологическое действие аскорбиновой кислоты Витамин С или аскорбиновая кислота — самое известное из жизненно необходимых питательных веществ, классифицируемых как витамины, ассоциируемых у широкой публики с профилактикой и лечением общих простудных заболеваний и симптомов гриппа. Витамин C обеспечивает реагирование иммунной системы в борьбе с бактериями и вирусами. [17]

Аскорбиновая кислота участвует во всех процессах обмена веществ, в особенности в обмене углеводов и белков. Витамин C положительно влияет на функции печени, повышает прочность кровеносных сосудов, тормозит отложение жировых веществ в них, что предотвращает развитие атеросклероза, укрепляет иммунную систему, снижает вредное воздействие некоторых лекарственных веществ и ядов.

Аскорбиновая кислота играет жизненно важную роль в образовании коллагена. Без витамина C в организме по самым разным причинам образование коллагена прерывается. Коллаген это клейкое вещество, которое «сцепляет» все тело воедино. Это ткань, прикрепляющая мышцы к скелету, кожу к мышцам и удерживающая все эти органы вместе. Коллаген обладает высокой степенью растяжимости и представляет собой жесткий волокнистый белок, который образует основную часть соединительной ткани, включая кости, зубы, хрящи, сухожилия, связки, кожу и кровеносные сосуды. [36]

Сама структура организма зависит от коллагена, его целостности, что в свою очередь, зависит от аскорбиновой кислоты (наряду с другими факторами).

Витамин C помогает иммунной системе в осуществлении двух его основных функций — стимулировании выработки белых кровяных телец, которые отражают атаки свободных радикалов, а также ускоренной выработки антител (органических белков которые производят клетки, отреагировавшие на попадание инфекции). [15]

При недостаточном количестве аскорбиновой кислоты у человека нарушается нормальная жизнедеятельность всего организма. А при длительном его отсутствии развивается тяжелое заболевание десен — цинга, при котором десны набухают, зубы расшатываются и выпадают.

Общеизвестно, что витамин C — один из основных элементов нашей антиоксидантной системы, является мощным восстановителем, делает свободные радикалы безвредными.

Также, наряду с витамином E (токоферолом) и витамином A (каротином), витамин C обеспечивает антиоксидантную защиту глаз, снижает внутриглазное давление, уменьшая риск развития катаракты.

В птицеводстве — способствует повышению продуктивности и сохранности цыплят бройлеров, увеличению гемоглобина и бактерицидной активности сыворотки крови.

1.4 Физиологическое действие рутина Рутин относится к биофлавоноидам (витамин Р). Активное вещество 3-Рутинозид кверцетина или 3-рамноглюкозил-3,5,7,3., 4.—пента-оксифлавон. Рутин содержится в листьях руты пахучей и в других растениях, но для медицинских целей добывается из зеленой массы гречихи и почек цветов софоры японской семейства бобовых. Представляет собой зеленовато-желтый мелкокристаллический порошок без вкуса и запаха, практически нерастворимый в воде. Однако, возможно растворение рутина только разбавленными растворами едких щелочей. [18]

Рутин, попадая в организм, действует как противоязвенное, гипоазотемическое, противовоспалительное, антиаллергическое, противоопухолевое, радиопротекторное, желчегонное средство, а также является корректором микроциркуляции крови и лимфы. Благодаря ему капилляры сохраняют эластичность и проходимость для биологических жидкостей. При дефиците рутина микрососуды становятся хрупкими, что внешне может проявляться в виде кровоизлияний или геморрогических диатезах. [46]

Рутин необходим для поддержания здоровья, а особенно при ревматизме, септическом эндокардите, лучевой болезни, кори, скарлатине, аллергических реакциях, варикозном расширении вен, поверхностном тромбофлебите, посттромбическом синдроме, хронической венозной недостаточности (боль, отечность, трофические нарушения, язвы), лимфостазе, геморрое, а также ретинопатии — изменения в сетчатке глаза, чаще проявляющееся в пожилом возрасте и у лиц страдающих гипертонией, атеросклерозом, сахарным диабетом. [18]

Pутин нормализует и поддерживает структуру, эластичность, функцию и проницаемость кровеносных сосудов, предупреждает их склеротическое поражение, способствует поддержанию нормального давления крови и расширению сосудов, оказывает противоотечное и мягкое спазмолитическое действие, тормозит агрегацию и увеличивает степень деформации эритроцитов. Выводится в виде метаболитов и в неизмененной форме, главным образом с желчью, в меньшей степени — с мочой.

Работами зарубежных и отечественных исследователей, на примерах изучения действия рутина при различных заболеваниях, установлено, что он обладает сахароснижающим действием, увеличивает плотность костной ткани (при остеопорозе), обладает антиатеросклеротической активностью, причем у женщин ярче выражено это явление, чем у мужчин, проявляет противоопухолевую активность, угнетает раковые клетки. Экспериментально доказано, что количество потребления рутина находится в обратной пропорции с заболеваемостью ишемической болезнью сердца, раком и аденомы простаты. Рутин моделирует иммунитет при высокой концентрации загрязнения атмосферы. [45]

Ученые биологического факультета Белорусского госуниверситета обнаружили, что биофлавоноиды, к которым относится и рутин, с ионами меди образуют медь-рутиновый комплекс, который в значительной степени обладает антиоксидантными свойствами, по сравнению с обычным рутином. Комплекс оптимизирует деятельность клеток головного мозга и может быть эффективен при некоторых заболеваниях центральной нервной системы (неврозы, эпилепсии, болезнь Альцгеймера). Медь-рутиновый комплекс может быть получен во время заваривания чая в медном чайнике, при этом поместив во внутрь ионатор. Полученное соединение — рутинат меди сохраняет свои ценные качества только в горячем напитке. [5]

Капилляро-укрепляющие свойства биофлавоноидов чая считаются полезными при лечении таких заболеваний, как хронический гепатит, ревматический эндокардит, нефрит, а также некоторых форм дерматитов. Рутин снижает активность альдолазы, трансминазы, С-реактивного белка, что облегчает состояние больных хроническим гепатитом. Рутин увеличивает активность адреналина и снижает активность щитовидной железы.

Свойства рутина усиливаются в присутствии витамина С. Кроме того, рутин сам защищает витамин С от ионов тяжелых металлов. Витамин Р, к которому относится и рутин, и витамин С — спутники, так как обычно присутствуют одновременно в растительном сырье.

1.5 антоцианы Антоцианы (от греч. ??? — цветок и ??? — синий, лазоревый) — окрашенные растительные гликозиды, содержащие в качестве агликона антоцианидины — замещенные 2-фенилхромены, относятся к флавоноидам. Будучи пирилиевыми солями, антоцианы легко растворимы в воде и полярных растворителях, малорастворимы в спирте и нерастворимы в неполярных растворителях.

Из всех флавоноидов именно антоцианы вносят наибольший вклад в формирование окраски растений. Эти соединения ярко окрашены в оранжевый, красный, пурпурный или синий цвет и обусловливают окраску почти всех красно-синих цветков. [49]

Антоцианы часто образуются в большом количестве в молодых побегах и листьях, которые поэтому приобретают красную окраску в отличие от зеленой у зрелых листьев. Общеизвестным примером служит темно-красная окраска стеблей и листьев у первых весенних побегов розы. В некоторых случаях красный антоциан сохраняется до зрелости, обусловливая красную окраску листвы некоторых декоративных видов. [24]

Окраска, обусловленная антоцианами, особенно цветков и плодов, может зависеть от таких факторов, как рН, образование хелатных комплексов с металлами и копигментация. Антоцианы способны образовывать хелатные комплексы с ионами металлов, и происходит сдвиг в длинноволновую сторону, то есть их синяя окраска становится более темной. [53]

Будучи бесцветными или почти бесцветными, гидроксифлаваны, флавоны и флавонолы вносят важный вклад в окраску многих цветков путем копигментации. Эти соединения часто присутствуют в цветках вместе с антоцианами и образуют с ними комплексы, которые поглощают свет более интенсивно и при больших длинах волн, чем одни только антоцианы. [54]

На биосинтез флавоноидов и его регуляцию оказывают влияние многие внутренние факторы и факторы окружающей среды. К наиболее важным из них относятся свет и стрессовые условия, такие, как ранение или инфекция. Наиболее широко исследовалось влияние света. Обычно свет стимулирует синтез флавоноидов, особенно антоцианов, влияя главным образом на активность участвующих в этом процессе ферментов. Синтез ферментов начинается после индукции светом. [56]

Синтез флавоноидов в зеленых растениях часто усиливается после механических повреждений или заражения патогенными организмами.

Избыточное образование зараженными тканями антоцианов легко заметно, например в случае поражения грибом листьев персика и миндаля, которое выражается в курчавости листьев. Пораженные листья приобретают вид ярких оранжево-красных стручков или плодов. Другой пример — яблоки. Незрелые плоды, пораженные личинками насекомых, обычно синтезируют повышенное количество антоцианов и преждевременно выглядят почти зрелыми. По этому признаку их можно легко отличить на дереве от здоровых плодов. [6]

Главная функция флавоноидов в растениях состоит в пигментации тканей, в которых они синтезируются и накапливаются. Не исключено, что по крайней мере некоторые флавоноиды могут выполнять другие важные функции. Сильное поглощение флавонами, флавонолами и антоцианами света в УФ-диапазоне позволило предположить, что они могут защищать ткани от вредного действия УФ-излучения. [4]

Отмечены также и другие формы защитного действия флавоноидов. Было высказано мнение, например, что флавоноиды, содержащиеся в листьях, могут отпугивать насекомых и таким образом в течение долгого времени предохранять растение от повреждений. Вместе с другими растительными фенолами флавоноиды также, по-видимому, участвуют в формировании устойчивости растений к болезням или инфекции.

К наиболее распространенным антоцианам относится цианидин. Многие популярные книги неточно указывают на то, что цвет осенних листьев (включая красный цвет) — просто результат разрушения зелёного хлорофилла, который маскировал уже имевшиеся жёлтые, оранжевые и красные пигменты (каротиноид, ксантофилл и антоциан, соответственно). И если для каротиноидов и ксантофиллов это действительно так, то антоцианы не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Именно тогда растения начинают синтезировать антоцианы, вероятно для фотозащиты в процессе перемещения азота.

Антоцианы рассматривают как вторичные метаболиты. Они разрешены в качестве пищевых добавок (E163). [29]

Богатые антоцианами ягоды: черника, голубика, клюква, малина, ежевика, брусника, земляника, чёрная смородина, вишня, черешня, виноград, боярышник, слива. Овощи: баклажаны, красная капуста, столовая свекла. В медицине широко применяются антоцианы черники (в составе экстракта черники).

1.6 водорастворимые и жирорастворимые антиоксиданты Кровь, плазма крови имеет водную основу, значит, для защиты крови нужны водорастворимые антиоксиданты. Они нейтрализуют водорастворимые свободные радикалы, которые могут попасть в кровь из желудочно-кишечного тракта, печени, почек, а также образовываться в самой крови, так как кровь является транспортной системой для многих белоксодержащих соединений. Таким образом, водорастворимые антиоксиданты поддерживают реологические свойства и чистоту крови. [44]

К водорастворимым антиоксидантам относятся витамин С, витамины группы В, флавоноиды, катехины, полифенолы, ароматические амины. В растительном мире они содержатся в плодах, овощах, растениях, как правило, комплексно и в соединении с макро-, микроэлементами. Водорастворимые антиоксиданты в организме не накапливаются и восполнять их качественно и количественно нужно ежедневно. Витамин С (аскорбиновая кислота), как антиоксидант, сначала окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты, которая растворима в жирах и там продолжает выполнять роль антиоксиданта. Другие, менее активные водорастворимые антиоксиданты, способны восстанавливать жирорастворимую форму витамина С до водорастворимой. При этом витамин С работает, как челнок и его действие в организме пролонгированное. Если витаминов группы В и других водорастворимых антиоксидантов недостаточно, тогда жирорастворимая форма витамина С будет окисляться дольше. И в организме возникнет дефицит водорастворимых антиоксидантов, даже при условии, что человек употребляет большое количество продуктов или добавок с натуральным витамином С. Искусственный витамин С вообще принимать не рекомендуется. [29]

Кровь насыщена кислородом. И кровь переносит большое количество различных жиров, которые имеют свойство легко окисляться. Поэтому в крови может образовываться большое количество, в разной степени недоокисленных жирных радикалов. Причем, самые опасные дважды и трижды переокисленные жирные радикалы, приводят к возникновению тяжелых сосудистых поражений, поражению печени, дезактивации цитохрома, инфаркту, инсульту, сахарному диабету. Кроме этого, все клетки организма имеют в составе клеточных мембран фосфолипиды, холестерин и другие ненасыщенные жиры, проявляющие активное свойство окисляться. [28]

Для защиты полезных жиров от окисления необходимы жирорастворимые антиоксиданты. К ним относятся витамин Е (в форме токоферола и группы токотриенолов), кофермент Q10, витамин, А (ретинол), группа каротиноидов, витамины К, Д. Они также, как и водорастворимые антиоксиданты, отдают электрон свободному жирному радикалу, превращаясь в менее вредный для организма свободный радикал. Поэтому они называются цепипрерывающими, т. е. останавливающими неконтролируемый процесс образования свободных радикалов. Организм синтезирует жирорастворимые антиоксиданты (в основном в печени) в количестве необходимом для метаболизма. И в организме существуют системы их регенерации, то есть восстановления активности.

Так, витамин Е и кофермент Q10 синтезируются и работают вместе.

Q10 восстанавливает окисленные молекулы витамина Е, а сам восстанавливается специальной ферментативной системой. Менее Активные антиоксиданты восстанавливают активность окисленных сильных антиоксидантов, поэтому для каждого из них в организме определена своя область приложения и они нужны организму в комплексе. Неправильно было бы отдавать предпочтение какому-то одному витамину. У жирорастворимых витаминов необыкновенно широкий спектр функциональных свойств.

Ретинол и каротиноиды выполняют свою защитную функцию в местах удаленных от кровяного русла, где концентрация кислорода невелика. Токоферолы и токотриенолы защищают липиды в токе крови, где большая концентрация кислорода. И оба витамина активно работают на клеточном уровне. Даже небольшой дефицит витаминов Е, А и С приводит к ломкости кровеносных сосудов, повышает проницаемость сосудистой стенки сосудов для ряда веществ, растворенных в крови. Витамин Е активизирует эндокринную систему в целом, улучшает состояние иммунной системы, повышает сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. Витамин, А сильнейший стимулятор иммунной системы, защищает все слизистые оболочки от инфекции, формирует эпителиальную ткань.

Глава 2. Объект и методы исследований

2.1 Объекты исследований Исследования проводились на базе кафедры БФУ им. И. Канта в период с июля 2010 по февраль 2012. Объект исследований — полнорационный сухой гранулированный комбикорм для бройлеров в возрасте 5−8 недель (20−32 дня), неизвестного химического состава, взятый трижды в разное время года:

— июнь 2010;

— декабрь 2010;

— апрель 2011.

Фирменное наименование организации, в которой были взяты пробы: ООО «Торгово-Птицеводческая Компания «БАЛТПТИЦЕПРОМ». Место нахождения: Россия, г. Калининград, пос. им. А. Космодемьянского. Вид деятельности — производство и реализация продукции птицеводства.

2.2 методы исследования Методологическую основу исследования составляют труды в области промышленного птицеводства, кормления сельскохозяйственных животных, кормопроизводства, витаминологии, биологии, цитологии, физиологии человека и животных, химии, медицины и агрономической токсикологии.

Для проведения практических исследований были использованы методики измерений каротиноидов, аскорбиновой кислоты, рутина, антоцианов и суммарной концентрации водорастворимых антиоксидантов, взятые на кафедре медицинской экологии в БФУ им. Канта.

В работе использованы индуктивные и дедуктивные методы обобщения данных, полученных эмпирическим путем; теоретический метод, связанный с изучением литературы, а так же математический и статистический методы обработки полученных мною в ходе опытов данных.

2.2.1 спектрофотометрический метод количественного определения каротиноидов Для определения каротиноидов берется навеска корма 0,50 г. Навеска растирается в фарфоровой ступке, добавляется 5 мл ацетона. Растирание материала в ступке проводится до получения однородной кашицы. Затем полученную массу фильтруют и доводят объем вытяжки до 10 мл.

Количественное определение проводится спектрофотометрическим методом без предварительного разделения в 100%-ной ацетоновой вытяжке с последующим расчетом по формуле Хольма (1). Для расчета концентрации определяется оптическая плотность экстракта при длинах волн 440, 644, 662 нм.

С кар = 4,7 · Е 440 — 0,268 · (5,134 · Е662 + 20,44· Е644) (1)

Из значений инстинкций при этих длинах волн вычисляется концентрация пигмента в ацетоновой вытяжке в мкг/мл. Исходя из найденных концентраций, рассчитывают содержание его в исследуемом образце в мкг/г (2);

(2)

где С — концентрация пигмента (мкг/г);

Сх — концентрация пигмента (мкг/мл);

V — объем вытяжки;

n — коэффициент разбавления;

m — навеска.

2.2.2 определение содержания аскорбиновой кислоты методом титрования Для определения аскорбиновой кислоты (витамин С) берется образец 1,0 г и переносится в ступку, добавляется 10мл смеси кислот (1% раствор соляной кислоты и 1% раствор щавелевой кислоты в соотношении 1:4), растирается до однородной массы и переносится в мерную колбу на 25мл, в которой объем раствора доводится до метки смесью кислот. Полученный раствор отфильтровывается. В колбу для титрования помещается 10мл дистиллированной воды и добавляется 5,0мл гомогенизированного раствора. В каждую колбочку для титрования вносится на кончике ножа KJ и 5−6 капель 1% раствора крахмала. Титруется 0,001 Т раствором KJO3 до перехода в синий цвет. Рассчитывается содержание витамина С по формуле (3) :

(3)

где Х — содержание витамина С в мг%;

Т — титр KJO3;

V — объем вытяжки;

V1 — объем вытяжки, взятой на титрование;

а — количество KJO3, пошедшее на титрование;

N — масса навески.

2.2.3 количественное определение содержания рутина методом титрования Для определения рутина (витамина Р) берется навеска корма 0,50 г и тщательно растирается в ступке, переносится в колбу, заливается 50мл горячей дистиллированной воды и проводится экстракция в течение 5 минут. Затем отфильтровывается 10 мл раствора, переносится в коническую колбу. К нему добавляется 10мл дистиллированной воды и 10 капель индигокармина. Титруется 0,05 н. раствором перманганата калия до получения устойчивой желтой окраски.

Определяется процентное содержание рутина в корме. Расчет проводится по формуле (4):

(4)

где Х — содержание Витамина Р (мг%);

А — количество 0,05 н раствора KMnO4, мл ;

m — количество сухого вещества, взятого для анализа, г;

10 — количество вытяжки, взятое для титрования;

50 — количество воды, добавленное к сухому веществу для экстракции (общее количество вытяжки);

100 — общее количество вещества в г для расчета процентного содержания (1000мкг переводим в мг).

2.2.4 спектрофотометрическое определение суммы антоциановых пигментов Антоцианы имеют максимум абсорбции в области 510−550 нм. Высокая экстинкция (2*104, 4*104) антоцианов при максимуме абсорбции в видимой области в водных растворах с низким значением pH и в спиртах, подкисленных соляной кислотой, позволяет применять абсорбцию антоцианов для их количественного определения. В случае особенно лабильных антоцианов соляную кислоту заменяют на уксусную или щавелевую.

Ход анализа. Берется навеска массой 2,0−1 г. Растирается в фарфоровой ступке со стеклянным или кварцевым песком и 10 мл 1%-ного раствора соляной кислоты. Далее гомогенат центрифугируют в течение 30−45 минут при 4500 об/мин. Содержание суммы антоцианов рассчитывают по формуле с применением удельного показателя поглощения цианидин-3,5-дигликозида в 1%-ном водном растворе соляной кислоты (453). Поглощение данных пигментов определяют на спектрофотометре при длине волны 510 нм. Для внесения поправки на содержание зеленых пигментов П. В. Масленниковым предложено определять оптическую плотность полученных экстрактов при 657 нм.

Расчеты производятся по формуле (5)

(5)

где Х — концентрация суммы антоцианов (%);

D510 — оптическая плотность раствора при длине волны 510 нм;

D657 — оптическая плотность раствора при длине волны 657 нм;

V — объем экстракта;

E — удельный показатель поглощения цианидин-3,5-дигликозида при длине волны 510 нм в 1%-ном водном растворе соляной кислоты, равный 453;

А — масса сырья.

2.2.5 определение массовой концентрации водорастворимых антиоксидантов на приборе «ЦветЯуза-01-АА»

Определение суммарного содержания антиоксидантов в корме проводилось на приборе «ЦветЯуза-01-АА» с амперометрическим детектированием (АД). Амперометрическое детектирование заключается в измерении электрического тока в ячейке, возникающего при окислении анализируемого вещества на поверхности рабочего электрода при подаче на него определенного потенциала. Таким образом, при применении АД регистрируется изменение тока, протекающего через ячейку, обусловленное изменением концентрации анализируемого вещества. В качестве материала рабочего электрода используется стеклоуглерод. Прибор работает следующим образом: насос постоянно прокачивает элюент, забирая его из емкости через всю систему. В кран-дозатор в положении «ввод» стандартным медицинским шприцем вместимостью 1 см³ в дозируемую петлю вводится исследуемый раствор. Поворотом ручки крана в положение «анализ» поток элюента направляет определенную дозу исследуемого вещества, заключенную в петле, в ячейку детектора. В этой ячейке на поверхности рабочего электрода происходит окисление молекул исследуемого вещества, при этом возрастает электрический ток между двумя электродами.

Способность к захвату свободных радикалов флавоноидами или другими полифенолами может измеряться величиной окисляемости этих соединений на рабочем электроде амперометрического детектора. Сигнал регистрируется в виде дифференциальных выходных кривых. С помощью специального программного обеспечения производится расчет площадей или высот пиков (дифференциальных кривых) анализируемого и стандартного веществ. Для анализа используется среднее значение из 3 последовательных измерений. В качестве стандартного вещества (элюента) применялся антиоксидант кверцетин.

Амперометрический метод — единственный непосредственно измеряющий содержание всех антиоксидантов в пробе.

Для подготовки анализируемого вещества были взяты пробы трех образцов кормов массой 0,2 г. в трех повторностях. Полученные навески переместили в колбы и залили горячей бидистиллированной водой объемом 50 мл., затем их настаивали в течение часа, периодически помешивая, и, по истечении времени, отфильтровали, получив необходимую для дальнейшей работы экстракцию.

Перед началом работы необходимо построить градуировочный график кверцетина. Для этого последовательно измеряют сигналы стандартных градуировочных растворов кверцетина с массовой концентрацией 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 мкг/мл.

Полученные данные для построения графика кварцетина представлены в таблице № 1.

Таблица 1

Значения сигналов стандартных градуировочных растворов кверцетина с массовой концентрацией 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 мкг/мл.

Настоящая методика обеспечивает выполнение измерений содержания антиоксидантов исследуемого образца с погрешностью, не превышающей 5% во всем диапазоне измеряемых величин при доверительной вероятности 0,95.

Рис. 1. Градуировочный график кверцетина При помощи полученного уравнения (6), вычисляется значение массовой концентрации антиоксидантов в исследуемых образцах комбикорма. Для этого измеряются сигналы исследуемого раствора для каждой пробы в трех повторностях и для каждого рассчитываются их среднее арифметическое, которое подставляется в уравнение (6) вместо «y».

Из линейного уравнения с одной неизвестной определяется значение «Х», которое соответствует значению массовой концентрации антиоксидантов исследуемого образца, найденному по градуировочному графику кварцетина, мг/г.

После того, как значение X стало известным, остается вычислить непосредственно само содержание антиоксидантов в исследуемом комбикорме по формуле (7).

(7)

где Х` - содержание антиоксидантов, мг/г;

Х — значение массовой концентрации антиоксидантов исследуемого образца, найденное по градуировочному графику кварцетина, мг/г;

V — объем раствора анализируемой пробы, мл;

m — масса навески корма, г;

N — кратность разбавления анализируемого образца.

2.2.6 статистическая обработка данных Так как данные получатся в результате повторных измерений, их нужно подвергнуть статистическому анализу. Имея выборку, необходимо рассчитать:

1) среднее арифметическое выборки, рассчитывается по формуле (8):

(8)

где

— сумма вариантов выборки;

n — количество вариантов.

2) стандартное отклонение (S) от среднего значения отдельных вариантов совокупности рассчитывается по формуле (9):

(9)

где

? — сумма;

f — частота;

x — отдельные значения;

х-2 — среднее арифметическое.

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1 количественное содержание каротиноидов в кормах для цыплят-бройлеров Основным методом определения достаточности обеспечения сельскохозяйственных животных каротином и витамином, А является анализ кормов на их содержание с последующим расчетом количества каротина и витамина, А в рационах и сопоставление полученных данных с потребностью. При более полном анализе рационов необходимо учитывать все вещества, положительно или отрицательно влияющие на доступность и усвоение каротина и витамина А. [27]

После спектрофотометрического анализа корма на количественное содержание в нем каротиноидов была произведена статистическая обработка полученных данных. На рисунке № 2 наглядно показана динамика изменения содержания каротина в корме для цыплят-бройлеров.

Рис. 2. Содержание каротиноидов (мкг/г) в исследуемых образцах корма для цыплят-бройлеров

Как показало проведенное исследование, содержание каротина в период с июня 2010 года по апрель 2011 снизилось и составило в июне 2010 года 6,34±0,81 мкг/г, декабре 2010 — 4,25±1,01 мкг/г и в апреле 2011 — 2,45±0,39 мкг/г.

3.2 количественное содержание аскорбиновой кислоты в кормах для цыплят-бройлеров Витамин С (аскорбиновая кислота) может в достаточном количестве синтезироваться в организме птицы, поэтому наличие его в рационе, конечно, желательно, но не так необходимо, как тех витаминов, которые не синтезируются в организме птицы. Потребность в витамине С возрастает во время линьки, при размножении или во время болезни птицы. [27]

На рисунке № 3 наглядно показана динамика изменения содержания аскорбиновой кислоты в корме для цыплят-бройлеров.

Рис. 3. Содержание витамина С (мг/100г) в исследуемых образцах корма для цыплят-бройлеров Как показало проведенное исследование, количественное содержание витамина С в разные сезоны отличается, и достигает своего максимума в зимний период (32±4,23 мг/100г), в летние и весенние периоды значения ниже и приблизительно равны, и составляют 24±2,24 и 23±1,96 мг/100г соответственно.

3.3 количественное содержание рутина в кормах для цыплят-бройлеров Проведя анализ исследуемого корма на количественное содержание рутина (витамина Р) методом титрования, и проведя статистический анализ, получаем данные, приведенные на рисунке № 4.

Рис. 4. Содержание рутина (мг/100г) в исследуемых образцах корма для цыплят-бройлеров Как и в случае с аскорбиновой кислотой, содержание рутина в разные сезоны отличается, и достигает своего максимума в зимний период — 6,59±0,32 мг/100г, в летние и весенние периоды значения ниже и составляют 4,92±0,28 и 3,09±0,26 мг/100г соответственно.

3.4 количественное содержание антоцианов в кормах для цыплят-бройлеров После спектрофотометрического анализа корма на количественное содержание в нем антоцианов была произведена статистическая обработка полученных данных. Результаты на рисунке № 5.

Рис. 5. Содержание антоцианов (мг/100г) в исследуемых образцах корма для цыплят-бройлеров Как показали результаты проведенного исследования, содержание антоцианов в кормах увеличивается и составляет 5,05±0,88 мг/100г в июне 2010, 6,55±1,23 мг/100г в декабре 2010 и 11,17±3,74 мг/100г в апреле 2011 года.