II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ КАРОТИНА В ГРУБЫХ КОРМАХ И В КРОВИ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА УСТЬ-МАЙСКОГО УЛУСА (РАЙОНА) РЕСПУБЛИКИ САХА(ЯКУТИЯ)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Винокурова К.К. 1

---

1

Апросимова М.Е. 1

---

1

Работа в формате PDF

212.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Главной целью современного агропромышленного производства Усть-Майского улуса является наиболее полное использование природно-климатических возможностей в производстве и переработке на месте высококачественных, экологически чистых продуктов питания. На сегодняшний день, агропромышленный комплекс Усть-Майского улуса представлен крестьянскими хозяйствами, общинами, личными подсобными хозяйствами, перерабатывающим предприятием.

Снижение объемов производства животноводческой продукции за последние годы в значительной степени обусловлено сокращением производства полноценных кормов, которое целиком зависит от погодных условий года. Отсюда определяющим фактором экономики сельского хозяйства, в частности связывающим земледелие с животноводством, является наличие и рациональное использование сенокосных угодий и поиск альтернативных способов замены дополнительных кормов.

Актуальность. В улусе основным источником получения кормов животноводства является сено с естественных сенокосов и пастбищ. Объем заготовки кормовых культур в улусе снизился, прекратилась заготовка силоса, дополнительных кормов, отсутствуют концентрированные корма. В связи с этим химический состав и органолептические показатели сена играют немаловажную роль в организации питания животных, и встает вопрос о замене традиционных дополнительных кормов.

Гипотеза. В ходе исследования мы выдвинули гипотезу, что содержание каротина в грубых кормах влияет на биохимический состав крови.

Целью нашей работы стал анализ содержания каротина в пробах грубого корма (сена) и в крови крупного рогатого скота Усть-Майского района и поиск альтернативных способов замены традиционных дополнительных кормов.

Для реализации поставленной цели мы решали следующие задачи:

1. Изучить и проанализировать научную литературу и Интернет-сайты на тему исследования.

2. Анализ литературных источников и нахождение альтернативных заменителей дополнительного прикорма для крупного рогатого Усть-майского района.

3. Проведение химических экспериментов в условиях школьной лаборатории.

4. Провести химический эксперимент и определить содержание каротина в исследуемых кормах по стандартно-хромовой шкале.

5. Провести химический эксперимент на содержание каротина в крови крупного рогатого скота на фотоэлектрическом концентрационном колориметре (КФК-2) в условиях ВИЛ Усть-Майского улуса.

6. Мониторинг данной темы в последующие года.

Научная новизна. Анализ содержания каротина в грубых кормах и в крови крупного рогатого скота учениками Петропавловской школы проводятся в течение 2-х лет. Первый год исследование проводилось на базе Петропавловской агрошколы в условиях ветеринарной испытательной лаборатории Усть-Майского района. В этом году исследовали сено на каротин с трех наслегов Усть-Майского улус. Эксперимент проводился в условиях школьной лаборатории.

Объект исследования – грубые корма (сено) и кровь крупного рогатого скота.

Предмет исследования – каротин (провитамин А).

Практическая значимость. Практической значимостью данного исследования является то, что на основе полученных данных можно правильно организовать питание крупного рогатого скота Петропавловской агрошколы, крестьянских хозяйств наслега и улуса. Методики исследования можно так же применять на уроках животноводства, курса основ ветеринарии. Они включены в методическое указание «Методы исследования, применяемые в ветеринарии, в условиях школьной лаборатории»

Раздел 1. Классификация витаминов и их значение для сельскохозяйственных животных.

Слово витамины происходит от латинскогоvita, что обозначает жизнь. Витамины это группа органических соединений, разнообразной химической природы, необходимые для питания человека и животных, а также имеющие огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма. Витамины выполняют в организме каталитические функции и требуются в ничтожных количествах. Основоположником учения о витаминах является русский ученый Н.И Лунин, который еще в 1880 г. провел показательные опыты, изучая пищевые потребности животного организма. Доказательство существования витаминов завершилось работой польского ученого Казимира Функа (1912), которому принадлежит само название «витамин».

Витамины имеют буквенные названия и характеризуются по физиологическому действию, принято различать жиро- и водорастворимые витамины. К первым относятся витамины – А,D, Е, К, ко вторым – С, Р, В. Особенно легко может возникнуть недостаток витаминов А и D, С В1, В2, РР, поэтому эти витамины и являются важнейшим с практической точки зрения.

К числу важнейших реакций, протекающих с участием так называемых водорастворимых витаминов, относятся многие реакции окисления, приводящие к расщеплению пищевых веществ и освобождению заключенной в них энергии (витамины В1, В2, С, РР), а также реакции отщепления и переноса отдельных химических группировок, реакции образования веществ с пептидными или эфирными связями. Жирорастворимые витамины, прежде всего, являются участниками конструктивных, анаболических процессов, связанных с построением структур организма. Например, образованием костей (витамин D), развитием покровных тканей (витамин А), нормальным развитием эмбриона (витамин Е) и др. Водорастворимые витамины, в отличие от жирорастворимых, не способны длительное время сохраняться в тканях организма и создавать запасы.

Первоисточником всех витаминов является растение и особенно зеленые листья, где преимущественно образуются витамины, а также провитамины, т. Е. вещества, из которых витамины могут образоваться в организме животного. Человек получает витамины или из растений, или косвенно – через животные продукты, в которых они были накоплены из растительной пищи во время жизни животного. В последнее время выясняется всё более важная роль микроорганизмов, синтезирующих некоторые витамины и снабжающих ими животных.

Велика роль витаминов в белковом, углеводном, жировом обменах, тесно связан с витаминами и минеральный обмен. Например, преобладание углеводных кормов снижает в рационе содержание витамина С в организме животного. Избыток белка ведет к недостатку витаминов В1, В2 и В3 в организме. Токсикоз стельных коров при избыточном белковом питании обуславливается недостатком витамина В6. Витамины так же связаны с функцией гормональной системы.

1.  

   1. Значение каротина для сельскохозяйственных животных.

Растения содержат провитамин витамина А – каротин (вещество оранжевой окраски). В организме животного каротин расщепляется и дает витамин А, накапливающийся в печени в виде почти бесцветного маслянистого вещества. Из одной молекулы каротина, присоединением к ней двух молекул воды, образуются две молекулы витамина А. У большинства животных, каротин превращается в витамин А в печени, у овец и свиней – в стенках тонкого отдела кишечника. Превращению каротина в витамин А способствует витамин Е. Каротин и витамин А растворимы в жирах и жирорастворителях и содержаться в жировой фракции, растительных и животных тканях. Они устойчивы к отсутствию кислорода, но легко окисляются на воздухе, особенно под воздействием света и повышенной температуры.

Отличным способом сохранения каротина является квашение и силосование растений. Из продуктов растительного происхождения наиболее богаты каротином листовые зеленые овощи, травы и желто окрашенные овощи и плоды. Зерна злаковых бедны каротином, за исключением кукурузы и желтых сортов проса. Сено при быстрой сушке травы сохраняет большую часть каротина. Перестоявшее, плохо убранное и плохо сохраняемое сено, теряет каротин. Из животных продуктов, содержащих непосредственно витамин А, наиболее богаты витамином рыбий жир, молочный жир, желток яиц летней носки, печень травоядных животных, и особенно, печень рыб и морских млекопитающих, которые накапливают огромные, по сравнению с сухопутными животными, запасы витамина. Промышленное производство витамина А основано на переработке печени рыб, каротин получают из моркови и тыквы.

Витамин А регулирует функциональную деятельность эпителиальной ткани. При его недостатке кожа и слизистая оболочки становятся сухими и роговидными, что ведет к возникновению дерматитов, бронхитов, катаров дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и т. Д. Витамин А принимает участие в образовании зрительного пурпура сетчатки глаз. Зрительный пурпур – это соединение витамина А с белками. На свету он распадается на витамин А и белок, в темноте снова восстанавливается. При недостатке витамина А в организме восстановление зрительного пурпура идет медленно, что нарушает приспосабливаемость глаза к темноте. Витамин А участвует также в обмене фосфора, в образовании холестерина. Витамин А способствует быстрому росту молодняка, повышает жизнедеятельность и защитные свойства слизистых оболочек и тканей тела. При недостатке витамина не только замедляет рост у молодняка, но наблюдается целый ряд расстройств. Животные становятся более восприимчивыми к заболеваниям глаз, иногда заканчивающимся слепотой. Поражение нервной системы вызывает параличи. Нарушение деятельности половой системы сопровождается бесплодием самцов, плохой оплодотворяемостью самок, часто наблюдаются выкидыши, задержание последа и появление слабого потомства.

Раздел 2. Хвоя как источник витаминов

Усть-Майский улус расположен на востоке Центральной Якутии. Климат резко континентальный, обусловлен географической широтой и рельефом местности. Через территории Усть-Майского улуса с юга на север протекает среднее течение реки Алдан. Основные почвы – палевые типичные и оподзоленные, палевые серые, палевые карбонатные и осолоделые среднесуглинистые с участием черноземов дерново-карбонатные, перегнойно-карбонатные, каменистые россыпи. По долинам рек лугово-болотные.

Преобладает растительность среднетаежного леса. Лиственничные леса с участками ерников, аласных злаковых и основных лугов с кустарничковой растительностью. Сосновые леса произрастают с лиственницей и кустарничковой растительностью.

Таблица № 1

Распределение хвойных лесов Усть-Майского улуса по преобладающим породам

При поисках новых витаминоносителей для животноводства и птицеводства было обращено внимание и на хвою как на кормовое средство, имеющее широкое применение.

Как свидетельствуют исследования профессора И. С. Попова, по наиболее ценным компонентам, белку, экстрактивным веществам и жиру хвоя превосходит траву, уступая ей только в зольности. Хвоя, особенно еловая, по своему составу приближается к сену. По данным различных авторов, переваримость органического вещества натуральной сосновой хвои колеблется в пределах 24…80%. Это позволяет сделать вывод, что хвоя — высокопитательный и легкоусвояемый продукт.

Хвоя содержит каротин, хлорофилл, ксантофилл и другие вещества, играющие роль в обмене веществ и в синтезе ряда новых витаминов в организме; причем каротина, являющегося провитамином А, содержится в хвое в два раза больше, чем в моркови. Витамины — биологические катализаторы, стимулирующие сложные физиологические и биохимические процессы. Недостаток их в рационе ведет к понижению обмена веществ и усвояемости корма животными, что отрицательно сказывается на привесе и плодовитости. В зимний и осенний периоды дефицит витаминов можно восполнить добавкой в рацион хвои сосны и ели, богатой витаминами А, С, В2, К, Е, Р.

В 1 кг зеленой хвои содержится, мг: сосна — каротина — 60…130, витамина С — 3000, витамина К — 20, витамина В2 — 5; ель — каротина — 50…120; витамина С — 2500, витамина К — 12, витамина В2 — 5.

Как видим, хвоя — самый дешевый источник витамина А. Следовательно, ее можно широко рекомендовать как витаминный корм в животноводстве в зимнее время взамен дефицитных и дорогостоящих препаратов витамина А.

Однако в хвое содержится большое количество эфирных масел, глюкозидов, таннидов, смолистых веществ, которые снижают ее вкусовые качества и в завышенных дозах делают этот корм даже вредным, если он скармливается без соответствующей предварительной обработки.

Раздел 3. Методика исследования

1.1 Определение содержания каротина в грубых кормах

Для проведения исследования мы применили метод определения каротина с использованием пробирочной шкалы по ГОСТу 13496.17-95 «Корма. Методы определения каротина». Разработан Центральным институтом научного агрохимического обслуживания сельского хозяйства, Всероссийским научно-исследовательским институтом кормов и Всероссийским научно-исследовательским институтом комбикормовой промышленности. Метод основан на извлечении каротина из навески петролейным эфиром и фотометрическом измерении окраски, интенсивность которой зависит от содержания каротина.

Оборудование и реактивы:

Приготовление основного (стандартного) раствора двухромовокислого калия.

Для приготовления стандартного раствора, 0,720 г K₂Cr₂O₇ растворяем в 1000 мл дистиллированной воды. Тщательно перемешиваем. Оптическая плотность полученного раствора равна оптической плотности раствора каротина концентрацией 0,00416 мг/см³. Стандартный раствор используем для составления стандартно-хромовой шкалы. Берем 10 мерных колб вместимостью 100 мл. В первую колбу наливаем 0,3мл раствора и доводим до метки дистиллированной водой. Окраска данного раствора соответствует содержанию каротина концентрацией 1,25 мг/кг. В каждую следующую колбу наливаем стандартного раствора на 0,3мл больше. Колбы закрываем пробками, несколько раз взбалтываем и нумеруем.

Исходя из данных по ГОСТу 13496.17-95 «Корма. Методы определения каротина», высчитываем для каждой пробирки стандартно-хромовой шкалы соответствующее содержание каротина.

Для определения содержания каротина в сельскохозяйственных кормах берут среднюю пробу. Она должна характеризовать всю партию корма, от которого была взята.

Ход работы:

• Исследуемый материал (сено) высушить и измельчить.

• Массу перемешать и взять навеску 1,5 г.

• Навеску заливаем петролейным эфиром и оставляем на сутки.

• Приготовить воронку, в узкую часть которой положить вату. Сверху насыпать адсорбент (окись алюминия) слоем не менее 1,5 см. Воронку вставить в коническую колбу.

• Смесь без потерь перенести в воронку.

• Тару из навески 2-3 раза смыть петролейным эфиром и слить его в воронку. Через несколько минут из воронки начинает вытекать желто окрашенный каротиновый экстракт.

• Измерить объём полученного экстракта.

• В пробирку отлить 10 мл экстракта, закрыть пробкой, сравнить со стандартной шкалой и записать номер пробирки шкалы, соответствующий по цвету экстракту.

• Сверяем со шкалой стандартных растворов для определения каротина

1.2. Определение каротина в крови крупного рогатого скота на фотоэлектрическом концентрационном колориметре (КФК-2)

Для контроля за обеспечением животных витаминами, анализируют не только обеспеченность витаминами рационов, но и определяют их содержание в крови. Содержание витаминов в крови чаще определяют с помощью колориметрических, спектрофотометрических и т.д., методов.

Метод по Бессею в модификации В.И. Левченко основан на щелочном гидролизе и экстракции каротина из сыворотки крови малолетучими растворителями и в последующем спектрофотометрическом измерении поглощения света раствором до и после разрушения витамина А ультрафиолетовыми лучами.

Ход работы:

• Перед работой приготовить раствор гидроксида калия в 96% этиловом спирте. Для этого к 5,6 г. КОН добавляют 6 мл дистиллированой воды. Растворяют и доводят объем до 100мл этанолом. Тщательно перемешать.

• В центрифужные пробирки вносят по 2 мл сыворотки крови и спиртового раствора КОН, перемешивают тонкой стеклянной палочкой.

• Пробирки ставят для гидролиза в водяную баню на 20 минут при 60⁰С(перемешивают через каждые 10 минут)

• После гидролиза пробирки охлаждают в течении 10 минут в морозильной камере.

• В каждую пробирку добавляют 4 мл петролейного эфира,закрывают пробками, интенсивно встряхивают в течении 2-3 минут

• Снова охлаждают 5-7 минут

• Центрифугируют 10-15 минут при 3000 обмин.

• Верхний слой, который содержит экстракт каротина в петролейном эфире отбирают пипеткой в пробирки, пропускающие УФ лучи.

• Оптическую плотность смеси определяют до и после обработки пробирок УФ лучами.

• Пробирки плотно закрывают и ставят на расстоянии 15-20 см от лампы ДРТ-400. Для охлаждения пробирок тотчас включают настольный вентилятор.

• Фотометрию проводят в кювете с толщиной слоя 10 мм, а для контроля используют петролейный эфир. На КФК-2 каротин определяют при длине волн 440 нм

• По разнице оптической плотности смеси, полученной при фотометрии до и после облучения УФ лучами, находят концентрацию каротина в сыворотке крови.

• Расчет ведут при определении каротина на КФК-2 по формуле

А=(Е1-Е2):850

где А-концентрация каротина мкг100 мл; Е1-показания раствора до воздействия волной 440 нм; Е2- показания после воздействия волной 440 нм; 850-коэффициенты для определения каротина.

Раздел 4. Результаты исследования

Объектами исследования служили средние пробы грубых кормов нынешнего укоса с животноводческих комплексов агрошкол н. Петропавловск, с.Эжанцы, с.Кюпцы Усть-Майского улуса в количестве 6 проб. Были проведены органолептические и физико-химические исследования. Каждую пробу исследовали по показателям: органолептика и каротин.

Таблица №2

Результаты экспертизы сена

По результатам органолептических и биохимических исследований проб грубого корма мы определили классность исследуемых проб сена:

Анализ содержания каротина в крови крупного рогатого скота проводился в ноябре. Пробы крови для исследования на каротин были предоставлены ВИЛ Усть-Майского района. От Петропавловской школы было взято 10 проб крови. Эжанской агрошколой было предоставлено 9 проб крови. Кюпской – 10 проб. Итого исследовано 29 проб крови крупного рогатого скота Усть-Майского района.

Таблица №3.

Результаты экспертизыкрови крупного рогатого скота

агрошколы н. Петропавловск.

Таблица №4

Результаты экспертизыкрови крупного рогатого скота

агрошколы с. Эжанцы.

Таблица №5

Результаты экспертизыкрови крупного рогатого скота

агрошколы с. Кюпцы

По результатам биохимических исследований сыворотки крови, проведённых в ноябре вВИЛ Усть-Майского района, выявлено, что содержание каротина в крови крупного рогатого скота Петропавловской агрошколы ниже физиологической нормы. Средний показатель составляет 0,204 мгкг при норме 0,4-1,0 мгкг. Показатели крови крупного рогатого скота Эжанской агрошколы чуть выше порога минимальных показателей физиологической нормы. Средний показатель составляет 0,483 мг/кг. Показатели крови крупного рогатого скота Кюпской агрошколы находиться в пределах физиологической нормы. Средний показатель 0,624 мг/кг.

Таблица № 6

Средний показатель содержания каротина в крови крупного рогатого скота

в ноябре 2015 г. по агрошколам.

Выводы

1. Результаты исследований грубых кормов показывают, что в большинстве случаев, содержание каротина зависит от местности сенокосных угодий. На незатопляемой местности содержание каротина в пробах сена выше, чем в пробах с участка, подвергающихся затоплению паводковыми водами.

2. Так как, сено является главным составляющим рациона крупного рогатого скота Усть-Майского района, содержание в нем каротина непосредственно влияет на биохимический состав крови. В пробах сена от Кюпской агрошколы содержание каротина выше, чем у других школ. По результатам исследований крови крупного рогатого скота Кюпской агрошколы на каротин, так же выявлено его высокое содержание, чем в других наслегах. Отсюда мы пришли к выводу, что содержание каротина в грубых кормах влияет на биохимический состав крови.

3. Содержание в грубых кормах каротина в пределах физиологической нормы обеспечивает нормальный рост и развитие животных, их здоровье, продуктивность и размножение. При недостатке в кормах каротина у животных ухудшается аппетит, наступает общее расстройство организма, нарушается обмен веществ. В некоторых случаях это может привести к гибели животного.

4. Недостаток каротина в грубых кормах целесообразно восполнять путем добавления в рацион животных дополнительного прикорма в виде силоса, комбикормов, сенажа. Но так как в Усть-Майском районе идет сокращение производства полноценных кормов, возможно применение в виде прикорма хвои, которая содержит большое количество каротина, что было рекомендовано для агрошкол нашего района.

Заключение

Каротин играет огромную роль в жизни сельскохозяйственных животных и имеет большое значение для роста и развития животных, их здоровья, продуктивности и размножения. Отсутствие или недостаток его в кормах вызывает расстройство функций организма, нарушает обмен веществ, вызывает различные заболевания.

Знание содержания провитамина А в сене необходимо не только в практике животноводческих комплексов, но и на личном хозяйственном подворье. Тогда можно получить высокий результат выращивания животных и избежать многих заболеваний и случаев падежа.

Важно провести дальнейший мониторинг этой темы в последующие года с углублением уровня исследований и увеличением количества проб грубых кормов и крови крупного рогатого скота. В планах дальнейшей работы, проведение сравнительного анализа после добавления хвои в качестве дополнительного прикорма для крупного рогатого скота.

Список литературы

1. Алексеев А.В. Основы животноводства. М.: Высшая школа,1972 - 74с.

2. Андросова В.Г. Внеклассная работа по химии в сельской школе. М.: Просвещение, 1983 - 9 ,12с.

3. Бломквист М.С. Основы животноводства. М.: Государственное издательство Сельскохозяйственной литературы, 1957 – 101с.

4. Большая советская энциклопедия. Том 8, 186 – 189с

5. Лебедев П.Т. Гигиена воспроизводства крупного рогатого скота. М.: Россельхозиздат, 1986

6. Николаев Л.А. Химия жизни. М.: Просвещение, 1977, 139с.

7. Поздняков А.И. Опытная работа учащихся в животноводстве. М.:Просвещение, 1976 - 109, 113с.

8. Сабатвари Ф. История аналитической химии. М.: Мир, 1984 – 171с.

9. Степанов Б. И. Рассказы о больших молекулах. М.: Просвещение, 1991 – 96с.

10. Сударкина А.А. Химия в сельском хозяйстве. М.: Просвещение, 1986 – 91с.

11. www.himikatus.ru

12. www.tehlit.ru

13. ГОСТ 13496.17-95 «Корма. Методы определения каротина»

19