Короткий опис(реферат):
У дисертаційному дослідженні обґрунтована ефективність застосування пробіотику для профілактики бактеріальних інфекцій птиці, підвищення продуктивності та опірності організму курчат-бройлерів.
В результаті проведення моніторингу мікрофлори було встановлено, що у приміщенні для вирощування курчат від тижня до двох переважали Escherichia coli, Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis та Salmonella enterica. З двадцять першої доби до сорок другої збільшилась частка мікроорганізмів: Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Campylobacter spp. та асоційованої мікрофлори. Визначені основні фактори ризику при вирощуванні курчат-бройлерів.
Асоційована мікрофлора складалась з мікроскопічних грибків та бактерій, які не мали у підсумку ізоляції великий відсоток та не викликали спалаху інфекційних захворювань у бройлерів. Однак треба відмітити, що її кількість збільшувалась з віком птахів.
Проведені дослідження циркуляції мікроорганізмів у приміщеннях для вирощування бройлерів показали, що відбувається певний взаємозв’язок між віком птиці та відсотковим співвідношенням мікрофлори. Найбільш вразливі курчата у віці до двох тижнів, через ризик спалаху інфекційних хвороб.
Для визначення максимально ефективного антимікробного препарату проводили визначення чутливості виділеної патогенної мікрофлори.
За результатами проведених експериментів було встановлено, що E. coli не проявляла чутливості до 66,67 % препаратів, помірно чутлива – до 16,67 %, і чутлива – до 16,67 %. У дослідженнях проведених зі S. аureus було встановлено выдсутність чутливості до 58,32 % антибіотиків, помірно чутливий – до 4,16 %, і чутливий – до 37,50 %.
Встановлена чутливість виділеної мікрофлори S. аureus та E. coli до антибіотиків до чотирьох препаратів з двадцяти чотирьох запропонованих. Був обраний антибіотик з максимальним спектром дії – цефтіоклін для лікування курчат-бройлерів. Проведене дослідження показало великий відсоток антибіотиків, до яких бактерії не були чутливі або помірно чутливі.
На основі проведених досліджень для профілактики антибіотикорезистентності у господарстві був запропонований пробіотик В. coagulans. Було проведене визначення антагоністичних властивостей пробіотичного штаму В. coagulans стосовно бактерій виділених у пташнику. В результаті проведеного експерименту встановлено, що у В. coagulans розведенні 1×109, КУО/г проявив найкращі антагоністичні властивості у вигляді зони затримки росту у середовищах з бактеріями, які були виділені у приміщенні пташника.
Затримка росту у зразках із В. coagulans в розведенні 1×107, КУО/г була більше з E. faecium – на 148,63 %; C. jejuni– на 155,67 %; E. coli – на 180,61 %; E. fecalis – на 141,59 %; L. monocytogenes – на 148,67 %; S aureus – на 117,92 %; S. enterica – на 222,44 %, порівняно до контролю.
У чашках Петрі з В. coagulans 1×109, КУО/г демаркаційна зона була більше порівняно до 1×105, КУО/г навколо E. faecium – на 274,0 %; C. jejuni– на 264,4 %; E. coli – на 369,3 %; E. fecalis – на 250,51 %; L. monocytogenes – на 193,75 %; S aureus – на 278,5 %; S. enterica – на 387,48 %.
Проведене дослідження показує, що всі ізольовані бактерії проявили чутливість залежно від концентрації до В. coagulans.
При дослідженні індексу адгезивності еритроцитів B. coagulans ALM 86 встановили що він складав 2,350,12, це за методом Бриліс є середнім показником, середній показник адгезії – 1,800,05, та коефіцієнт участі еритроцитів в адгезивному процесі – 85,341,12.
В результаті визначення властивостей B. coagulans ALM 86 було встановлено, штам має середній показник адгезивності, що вказує на авірулентність бактерії стосовно макроорганізму.
Наступна значуща варіабельність відмічає загальну кількість бактерій у вмісті тонкого кишечника бройлерів різних груп на початку вирощування птахів. У цей період бактеріальне обсіменіння кишечника у курчат першої та другої дослідних груп було приблизно в 1,5-2,0 рази вище, ніж у контролі.
На другий тиждень застосування бройлерам B. coagulans заселення корисною мікрофлорою кишечника Lactobacillus sp. збільшилось у курчат першої дослідної групи на 1,48 %, другої – на 31,94 % та третьої – на 64,78 %, порівняно з контрольною (р≤0,05).
На п’ятий тиждень дослідження у курчат-бройлерів у вмісті кишечнику кількість Lactobacillus sp. була більше в першої дослідної групи на 33,78 %, другої – на 50,0 %, третьої – на 78,37 % (р≤0,05), порівняно з контрольною групою.
Крім того, необхідно відмітити тенденцію до збільшення кількості Lactobacillus sp. у курчат дослідних груп, порівняно з другим тижнем досліджень. До родини Enterobacteriaceae sp. відносяться бактерій, що включає відомі патогени такі як Escherichia coli. Тому зниження кількості цих мікроорганізмів у кишечнику курчат дослідних груп було ознакою конкурентоспроможності пробіотичного штаму Bacillus coagulans ALM 86.
На другий тиждень проведення дослідження було встановлено вірогідне зниження вмісту бактерій Enterobacteriaceae sp. у першій дослідній групі на 34,5,9 %, у другій – на 37,27 %, у третій – на 53,16 % (р≤0,05), порівняно з контрольною групою.
На п’ятий тиждень експерименту відбувалось зменшення кількості Enterobacteriaceae sp. у дванадцятипалій кишці у першій групі на 51,48 %, у другій – на 65,11 %, у третій – на 90,67 % (р≤0,05), порівняно з контролем.
На другий тиждень дослідження показали вірогідне пригнічення росту Staphylococcus sp. у дослідних групах у першій на 40,65 %, у другій – на 56,86 %, у третій – на 66,68 % (р≤0,05), порівняно з контрольною групою.
По завершенню експерименту рівень Staphylococcus sp. вірогідно знизився в першій дослідній групі на 15,04 %, в другій – на 35,44 %, в третій – на 51,47 % (р≤0,05), порівняно з контролем.
Проведеними дослідженнями встановлено, що у курчат дослідних груп вірогідно збільшилась кількість корисної мікрофлори: Lactobacillus sp. та зменшилась умовно-патогенної: Enterobacteriaceae sp. та Staphylococcus sp.
Для визначення можливого токсичного впливу на організм курчат та імунну систему проводили розтин та дослідження імунокомпетентних органів. Середня маса тимусу у курчат-бройлерів в дослідних та контрольній групах була практично однакова, тому індекс тимусу не розраховували.
З проведених досліджень видно, що середня маса бурси в першій дослідній та контрольній групах була нижча, порівняно з іншими. В першій дослідній групі середня маса органа була більша на 4,82 %, в другій вірогідно – на 30,0 %, в третій – на 37,53 % (р≤0,05), порівняно з контролем.
Відповідно до отриманих результатів бурсальний індекс був вищий у першій дослідній групі на 15 %, у другій – на 25 , у третій – на 30 %, порівняно з контролем.
Дослідженнями встановлено наявність стимулюючого впливу B. coagulans ALM 86 на імунокомпетентні органи – бурсу, що дає підставу для використання B. coagulans в якості імуномодулятору.
Спостерігали достовірну різницю за результатами клінічного аналізу крові між групами курчат-бройлерів. Рівень гемоглобіну був вище у першій дослідній групі – на 6,19 %, у другій – на 32,94 %, у третій – на 53,72 % (*Р<0,05), порівняно з контрольною. Вірогідне збільшення еритроцитів фіксували дослідних групах у першій – на 45,54 %, у другій – на 58,41 %, у третій – на101,48 % (*Р<0,05). Додавання пробіотиків до основного раціону курчат позитивно вплинуло на вміст лейкоцитів у крові.
Кількість лейкоцитів була більше у крові курчат-бройлерів у першій дослідній групі – на 4,82 %, у другій на 18,63 %, у третій – на 25,44 %, у порівнянні з контролем.
В результаті проведених досліджень було також встановлено, що вміст тромбоцитів у крові курчат дослідних груп був нижчим у першій – на 15,85 %, у другій –на 21,54 %, у третій на 34,14 % (*Р<0,05) порівняно з контролем.
Протягом експерименту також визначали у крові курчат-бройлерів рівень метаболітів. Результати цього дослідження показали, що концентрація загального холестерину була вірогідно менше у третій дослідній групі на 24,77 % (*Р<0,05), порівняно з контрольною.
Обмін ліпідів в організмі курчат-бройлерів покращився також за рахунок зменшення у сироватці крові вмісту тригліцеридів у третій дослідній групі на 54,80 % (*Р<0,05), порівняно з контролем. У першій та другій дослідних групах рівень холестерину та тригліцеридів був на одному рівні.
Вміст сечовини у сироватці крові курчат дослідних груп протягом експерименту був нижче у першій – на 19,20%, у другій – на 33,86 %, у третій – на 34,13 % (*Р<0,05), порівняно з контролем. Крім, того рівень креатиніну у крові курчат дослідних груп був менше у першій – на 6,52 %, у другій – на 8,71 %, у третій – на 21,69 %.
Додавання до основного раціону курчат-бройлерів пробіотику мало позитивний вплив на засвоєння протеїну. Рівень загального білка та глобуліну в сироватці крові був вище у першій на 3,14 – 7,62 %, у другій на 21,70 – 17,32 %, у третій на 56,27 – 70,99 % (*Р<0,05) відповідно, порівняно з контрольною групами.
Активність ферментів, аспартатамінотрансферази та аланінамінотрансферази була на одному рівні в дослідних та контрольної групах, та не мала достовірної різниці. Отриманий результат вказує на те, що рівень метаболітів у курчат-бройлерів був у межах норми та не відрізнявся від птиці контрольної групи.
Дослідженнями встановлено, що курчата в дослідних групах за використання пробіотику мали більшу масу тіла на 21 добу: в першій на 5,9 %, другій – на 7,7%, третій – на 8,4 %; на 28 добу: в першій групі на 1,6 %, у другій – на 4,6 %, у третій – на 9,2 %; на 35 добу: в першій на 11 %, в другій – на 15,4 %, в третій – на 18,4 % (р≤0,05), порівняно з контрольною групою.
За використання B. сoagulans курчатам дослідних груп середньодобовий приріст маси тіла був вище у першій на 10,8 %, у другій – на 15,0 % та у третій – на 18,3 % (р≤0,05). Спостерігали збільшення приросту маси тіла у курчат на 11 %, на 15 5 %, та на 19, % відповідно, порівняно з контролем.
В результаті проведених досліджень встановлено, що B. coagulans продемонстрував збільшення маси тіла, середньодобового приросту, коефіцієнта конверсії корму, антиоксидантної здатності, функції імунітету та здоров’я кишечника курчат-бройлерів.
Збереженість бройлерів дослідних групах склала 100 %, на відміну від контрольної – 80 %. Витрати корму на кг приросту маси тіла були менше у першій дослідній групі на 14,9 %, у другій – на 16,5 %, у третій – на 17,8 %; конверсія корму відповідно збільшилась на 5,3 %, на 3,4 %, на 2 %, відносно контролю.
Суть розробки, основні результати:
The dissertation research substantiates the effectiveness of probiotic
application for preventing bacterial infections in poultry, improving productivity,
and enhancing the resistance of broiler chickens.
Monitoring of the microbiota revealed that from one to two weeks of age,
Escherichia coli, Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, and Salmonella
enterica predominated in the broiler rearing environment. From day 21 to day 42,
the proportion of Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Campylobacter
spp. and associated microbiota increased. The main risk factors in broiler rearing
were identified.
The associated microbiota consisted of microscopic fungi and bacteria,
which, despite their presence, did not account for a large percentage of the isolates
or cause outbreaks of infectious diseases in broilers. However, their number
increased with the age of the birds.
Studies on microorganism circulation in broiler-rearing facilities
demonstrated a correlation between poultry age and microbiota composition.
Chicks up to two weeks of age were the most vulnerable due to the risk of
infectious disease outbreaks.
To determine the most effective antimicrobial agent, sensitivity testing of
isolated pathogenic microflora was conducted. Experimental results showed that E.
coli was resistant to 66.67% of tested drugs, moderately sensitive to 16.67%, and
sensitive to 16.67%. For S. aureus, resistance was observed in 58.32% of cases,
moderate sensitivity in 4.16%, and sensitivity in 37.50%.
The sensitivity of S. aureus and E. coli isolates was established for four out
of twenty-four tested antibiotics. The antibiotic with the broadest spectrum of
action4Ceftioclin4was selected for treating broiler chickens. The study
highlighted a high percentage of antibiotics to which bacteria showed resistance or
moderate sensitivity.
Based on the findings, the probiotic Bacillus coagulans was proposed to
prevent antibiotic resistance in poultry farms. The antagonistic properties of the B.
coagulans probiotic strain against bacteria isolated from poultry houses were
determined. Experimental results demonstrated that B. coagulans at a
concentration of 1×10⁹ CFU/g exhibited the best antagonistic properties, as
evidenced by the growth inhibition zones in bacterial culture media.
Growth inhibition in samples with B. coagulans at 1×10⁷ CFU/g was
significantly higher compared to controls: E. faecium 3 by 148.63%; C. jejuni 3 by
155.67%; E. coli 3 by 180.61%; E. faecalis 3 by 141.59%; L. monocytogenes 3 by
148.67%; S. aureus 3 by 117.92%; S. enterica 3 by 222.44%. In Petri dishes with
B. coagulans at 1×10⁹ CFU/g, the inhibition zones were larger compared to those
at 1×10⁵ CFU/g: E. faecium 3 by 274.0%; C. jejuni 3 by 264.4%; E. coli 3 by
369.3%; E. faecalis 3 by 250.51%; L. monocytogenes 3 by 193.75%; S. aureus 3
by 278.5%; S. enterica 3 by 387.48%.
The study indicates that all isolated bacteria exhibited sensitivity to B.
coagulans depending on concentration.
Examination of the erythrocyte adhesion index for B. coagulans ALM 86
revealed a value of 2.35±0.12, classified as an intermediate indicator based on the
Brilis method. The average adhesion index was 1.80±0.05, and the erythrocyte
participation coefficient in adhesion processes was 85.34±1.12. The properties of
B. coagulans ALM 86 confirmed its intermediate adhesion level, indicating the
strain's avirulence concerning the macroorganism.
A significant variation was noted in the total bacterial content in the small
intestine of broilers at the beginning of rearing. During this period, bacterial colonization in the intestines of chicks from the first and second experimental
groups was 1.532.0 times higher than in the control group.
By the second week of B. coagulans administration, beneficial intestinal
microbiota (Lactobacillus sp.) increased by 1.48% in the first group, 31.94% in the
second, and 64.78% in the third, compared to the control (pf0.05). By the fifth
week, Lactobacillus sp. populations increased by 33.78%, 50.0%, and 78.37%
(pf0.05) in the first, second, and third groups, respectively, compared to the
control.
Additionally, a decline in Enterobacteriaceae sp. populations, including E.
coli, was observed. By the second week, Enterobacteriaceae sp. levels were
reduced by 34.59% in the first group, 37.27% in the second, and 53.16% in the
third (pf0.05), compared to the control. By the fifth week, reductions of 51.48%,
65.11%, and 90.67% (pf0.05) were recorded in the first, second, and third groups,
respectively.
Similarly, Staphylococcus sp. levels were significantly inhibited in
experimental groups by 40.65%, 56.86%, and 66.68% (pf0.05) by the second
week. By the end of the experiment, Staphylococcus sp. levels were further
reduced by 15.04%, 35.44%, and 51.47% (pf0.05) in the first, second, and third
groups, respectively, compared to the control.
Overall, the study confirmed a significant increase in beneficial microbiota
(Lactobacillus sp.) and a decrease in opportunistic pathogens (Enterobacteriaceae
sp. and Staphylococcus sp.) in broilers supplemented with B. coagulans.
To assess potential toxicity and immunological effects, post-mortem
examinations and evaluations of immune organs were conducted. The thymus
weight did not differ significantly between experimental and control groups.
However, the bursa weight was higher in the first experimental group by 4.82%, in
the second by 30.0%, and in the third by 37.53% (pf0.05) compared to the control.
The bursa index was higher by 15%, 25%, and 30% in the first, second, and third
groups, respectively. The results indicate an immunostimulatory effect of B.
coagulans ALM 86, supporting its use as an immunomodulator.
A significant difference in hematological parameters was observed between
experimental and control groups. Hemoglobin levels were higher by 6.19%,
32.94%, and 53.72% (p<0.05) in the first, second, and third groups, respectively.
Red blood cell counts increased by 45.54%, 58.41%, and 101.48% (p<0.05) in the
same groups. White blood cell counts increased by 4.82%, 18.63%, and 25.44% in
the experimental groups compared to the control.
The study also revealed a significant reduction in platelet count and
cholesterol levels in experimental groups, suggesting potential metabolic benefits
of B. coagulans supplementation.
Thus, the research confirms the effectiveness of B. coagulans ALM 86 in
preventing bacterial diseases in broilers, enhancing immune function, and
improving microbiota composition, making it a promising alternative to antibiotics
in poultry farming.
In the first and second experimental groups, the reduction of triglycerides
was recorded at 23.56% and 45.32% (P<0.05), respectively, compared to the
control group. The conducted research demonstrates that the use of the probiotic
Bacillus coagulans ALM 86 contributed to the optimization of lipid metabolism in
broiler chickens.
Additionally, there was a significant improvement in liver function,
evidenced by a decrease in the activity of alanine aminotransferase (ALT) and
aspartate aminotransferase (AST) in the blood serum. In the second and third
experimental groups, the activity of ALT was reduced by 22.45% and 30.18%
(P<0.05), respectively, compared to the control group. AST activity decreased by
18.72% and 28.94% (P<0.05) in the second and third groups, respectively,
compared to the control group.
The overall condition of broilers in the experimental groups was better than
that of the control group. The mortality rate among broilers was significantly lower
in the probiotic-treated groups. The survival rate was 94.67% in the first group,
96.84% in the second, and 98.21% in the third group, compared to 90.34% in the
control group.
Based on the conducted research, it was determined that the use of the
probiotic Bacillus coagulans ALM 86 in the diet of broiler chickens contributes to
an increase in beneficial intestinal microflora, suppression of opportunistic
bacteria, improvement of immune response, optimization of lipid metabolism,
enhancement of liver function, and an overall increase in broiler productivity.
The findings of this dissertation can be used in poultry farming to develop
preventive measures against bacterial infections in broiler chickens, reduce
antibiotic use, and improve overall flock health and performance.