Синтез смешаннолигандных комплексов металлов с витаминами и аминокислотами и изучение их биологических свойств на животных

• Автор: Кебец, Нинэль Мансуровна
• Шифр специальности: 03.00.04, 03.00.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 329 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1.1. Актуальность темы. В настоящее время возрос интерес к хелатным соединениям биогенных элементов с органическими лигандами, проявляющими разные виды биологической активности. Особый интерес из таких комплексов представляют смешан ноли гандные соединения металлов с витаминами и аминокислотами, которые представляют собой новый класс биологически активных соединений, содержащих в своем составе различные по своей химической природе и биологическому действию вещества.
В отличие от обычных комплексных соединений, такие соединения содержат в своем составе, кроме микроэлемента, разные витамины или витамин и аминокислоту. При образовании соединений витаминов и аминокислот с неорганическими веществами изменяются их химические и биологические свойства. Во многих случаях витамины, находясь в составе таких соединений, обнаруживают биологическую активность, не свойственную витаминам в свободном состоянии. С другой стороны, ионы металлов в сочетании с витаминами и аминокислотами приобретают новые химические и биологические свойства. Они становятся менее токсичными и приобретают способность катализировать различные биохимические процессы. Поэтому на основе соединений витаминов и аминокислот с биометаллами и их солями возможно создание новых коферментных препаратов и биокатализаторов, новых лекарственных средств и биологически активных добавок.
С развитием интенсивных технологий выращивания и откорма сельскохозяйственной птицы и молодняка крупного рогатого скота большое внимание уделяется их полноценному питанию, причем не только наличию питательных веществ в рационе, но и обращается особое внимание на уровень минеральных веществ и содержание витаминов, а также других биологически активных веществ. Такой ком
плексный подход требует глубоких научных исследований системы их применения, совместимости, влияния на состояние обменных процессов в организме, продуктивность и качество продукции.
Отечественными и зарубежными учеными внесен большой вклад в получение новых биологически активных соединений на основе хелатных комплексов металлов и изучение их биологических свойств, а также эффективности их применения в животноводстве, влияния этих веществ на продуктивные качества и обменные процессы в организме животных Яцимирский К., Фридман Я., Хакимов X., Крисс Е., Метцлер Д., Бъеррум Я., Бек М., Анненков В., Вальдман А., Георгиевский В., Григорьев Н., Егоров И., Емелина Н., Казаков X., Кальницкий Б., Кармолиев Р., Клейменов Н., Ковальский Б., Крюков В., Кузнецов А., Кузнецов С., Лапшин С., Маслиев И., Маслиева О., Околелова Т., Петрухин И., Раецкая И., Самохин В., Тэн Э., Хенниг

А., Шевелев Н. и др

Однако, как правило, такие исследования проводились воздействием на организм одного, редко двух видов биологически активных веществ. Комплексное их воздействие на животных и влияние на обменные процессы в их организме изучено недостаточно, особенно в условиях промышленного содержания.
Так как этот вопрос мало изучен, а иногда и отсутствуют научные сведения по синтезу, изучению физикохимических и биологических свойств комплексных соединений биометаллов с витаминами и аминокислотами, а также применению их в птицеводстве и животноводстве, то необходимость в выполнении такой работы является очевидной, а изучение влияния таких соединений на продуктивность и обменные процессы в организме при добавке их в рацион животных является перспективным и актуальным.
Тема диссертации выполнена в соответствии с программой Госагропрома РФ по решению задания О.С.Х. , п. ДМ Изу
чение и внедрение новых продуктов и препаратов биологически активных веществ микробиологического и химического синтеза, обеспечивающих повышение эффективности использования питательных веществ кормов и рационов и планом научноисследовательской работы Костромской государственной сельскохозяйственной академии по комплексной проблеме Изучение кормовых добавок и биологически активных веществ, повышающих питательность рационов и продуктивность сельскохозяйственных животных. Номер государственной регистрации 3.
1.2. Цель и задачи исследований. Целью работы являлось получение смешаннолигандных соединений биогенных металлов с аминокислотами и некоторыми витаминами, изучение их физикохимических и биологических свойств, влияния на обменные процессы в организме животных при введении их в рацион.
В задачи исследования входило
разработать методики и синтезировать смешаннолигандные комплексы биогенных металлов медь, цинк, кобальт, никель, железо, марганец, кальций с некоторыми аминокислотами и витаминами С, В2, В3,1 установить состав и строение этих комплексов
изучить физикохимические и биологические свойства полученных соединений антибактериальные, противогипоксические, нейротропные, противоотечные, витаминные, противогипертермические
выявить взаимосвязь между физикохимическими и биологическими свойствами смешаннолигандных комплексов биогенных металлов с аминокислотами и витаминами
установить дозу в рационе и влияние комплекса железа с витаминами В3 и С на курнесушек в условиях теплового стресса яйценоскость, сохранность, конверсию корма, качество яиц, гематологические и биохимические показатели крови и ее сыворотки, переваримость и использование питательных и минеральных веществ корма
изучить влияние комплекса железа с витаминами В3 и С на прирост живой массы и сохранность телятмолочников, гематологические и биохимические показатели крови и ее сыворотки
определить оптимальную дозу введения в рацион цыплятбройлеров и влияние комплексных соединений биометаллов с витамином В2 и ааминокислотами на продуктивность, сохранность, конверсию корма, переваримость и использование минеральных и питательных веществ корма, показатели аминокислотного, белкового и минерального обмена в организме цыплятбройлеров, их мясные качества и факторы естественной резистентности
выяснить эффективность применения комплексов биометаллов с витамином В2 и уаминомасляной кислотой при выращивании ремонтного молодняка курнесушек.
1.3. Научная новизна исследований. Впервые получен ряд смешаннолигандных комплексов биогенных металлов с аминокислотами и витаминами С, В2, В3, Н. На некоторые из этих соединений получены авторские свидетельства и патенты.
Исследованы их физикохимические свойства и предложены структурные формулы полученных соединений. Изучены биологические свойства полученных смешаннолигандных комплексов антибактериальные, противогипоксические, нейротропные, противогипертермические, витаминные, противоотечные. Выявлены закономерности влияния смешаннолигандного комплексообразования на устойчивость и биологические свойства соединений. Установлена взаимосвязь между окислительновосстановительными потенциалами и биологическими свойствами комплексных соединений.
Впервые проведены комплексные исследования по влиянию нового класса биологически активных веществ комплексных соединений биометаллов с витаминами и аминокислотами на курнесушек, молодняк, цыплятбройлеров и телятмолочников.
Установлено положительное влияние комплексов биометаллов с витаминами и аминокислотами на сохранность, прирост живой массы, конверсию корма, переваримость и использование питательных и минерапьных веществ в организме птицы. Выявлено влияние этих комплексов на процессы аминокислотного, белкового и минерального обмена в организме цыплятбройлеров.
Экспериментально доказано действие комплексных соединений биометаллов с витаминами и аминокислотами на морфологический и биохимический состав крови птицы и телят, а следовательно, на функциональную активность костного мозга кроветворных органов.
Впервые выявлено влияние химической природы биометаллов и аминокислот в составе комплексов с витамином В2 и аминокислотами на продуктивные качества, обменные процессы и другие показатели при выращивании цыплятбройлеров и ремонтного молодняка курнесушек.
1.4. Теоретическая и практическая значимость работы. Получен новый класс биологически активных соединений, представляющий собой смешаннолигандные комплексы биогенных металлов с аминокислотами и витаминами С, В2, В3, II, изучены их физикохимические и биологические свойства. На некоторые из соединений получены авторские свидетельства и патенты. Установлены взаимосвязи между физикохимическими и биологическими свойствами комплексных соединений. Теоретически и экспериментально доказана эффективность введения в рацион курнесушек комплекса железа с витаминами В3 и С в условиях теплового стресса, а также при выращивании телятмолочников. При этом наблюдается максимальный прирост живой массы, увеличение сохранности поголовья и конверсии корма, улучшается качество яиц, а также мясные качества и биохимические показатели крови животных и ее сыворотки.
Введение


Потребность птицы в витаминах изменяется и под влиянием интенсивной селекции на повышение скорости роста, яичной и мясной продуктивности, использования в комбикормах антибиотиков, наличия антивитаминов и плесневых грибов, неодинаковой способности птицы различных пород и возраста к эндогенному биосинтезу витаминов. Отсутствие или недостаток витаминов в рационе вызывают нарушение обмена веществ в организме, что приводит к отставанию птицы в росте, снижению продуктивности и качества получаемой продукции Раецкая И. По своим физикохимическим свойствам рассматриваемые нами витамины витамин С, витамин В2, пантотеновая кислота, витамин относятся к водорастворимым Хазипов Н. Ррибофлавин5 Р аденозин 5 пирофосфата, ФАД Хазипов Н. Аскарова А. СНР О р СН. Восстановление рибофлавина изучали О. Ксенжек и С. Петрова . Было установлено, что рибофлавин восстанавливается в две стадии. НОНз
Во второй стадии неустойчивый моногидрорибофлавин стабилизируется путем образования семихинонового соединения с невосстановленным рибофлавином. Характер продуктов восстановления рибофлавина зависит от рНрастворов. При рН 7 он протонируется по атому азота 5 и образуется однозарядный катион. При рН 7 рибофлавин находится в нейтральной форме. В сильно щелочной среде при рН , рибофлавин переходит в енольную форму, при диссоциации которой образуется однозарядный анион

НОСНз
НО
При восстановлении рибофлавина в нейтральной и катионной формах в первых стадиях образуется семихинон. Конечным продуктом восстановления является дигидрорибофлавин с различной степенью протонизации. Восстановление рибофлавина в нейтральной форме, по данным Березовский В. В. Березовский с сотрудниками исследовали влияние заместителей на окислительновосстановительные потенциалы изоаллоксазинов и изоаллоксазинов, отличающихся положением двойной связи НСогСЫ5 и Н1СюСЫ5. Редокспотенциалы определены из кривых потенциометрического титрования соединений дитионитом натрия. Изоаллоксазины с различными заместителями в положениях 7 и 8 бензольного кольца обладают более высокими потенциалами восстановления, чем аллоксазины с теми же заместителями. Введение в бензольное кольцо изо и аллоксазинов 2, ОН, С1, Вг смещает потенциал реакций в сторону отрицательных значений, причем заместители в положениях 7 и 8 оказывают различное влияние на величину потенциалов. Рибофлавин в растворах подвергается фотолитическому дезалкилированию в положение Ы с образованием люмифлавина 1 и люмихрома
НОСНз Н
А. Эта структура в дальнейшем подтверждена многими исследователями Тульчинска Л. ИК, ЯМР и ЭПРспектроскопии и структурными исследованиями. В ИКспектре рибофлавина имеются полосы поглощения С и Скарбонильными группами. В спектрах рибофлавинатов металлов полоса, относящаяся к С группе исчезает или резко понижается по интенсивности вследствие енолизации этой группы и образования через нее связи с ионами металла . С., . Методом ЯМР установлено Березовский В. Аксельрод. Ж., Фетисова Т. С6, что указывает на координацию рибофлавина через соседний 5. Анализ спектров ЭПР приводит к выводу, что металлы связаны с атомами азота 5 при высокой спиновой и зарядовой плотности. Характерно, что при замене С6М на С6СН3 комплексообразование не происходит. Вместе с тем, . С. ii показали, что рибофлавин может координироваться ионами металлов различными способами. В димерном соединении меди состава 2СиС2В2Н две молекулы рибофлавина координированы одним ионом меди, через 5 и , а второй ион меди связан только с одной молекулой рибофлавина через кислородные атомы рибитилового радикала. Л. Лугннна и др. Установлено образование в растворах соединений с мольными отношениями МВ и . Предполагается, что ионы металлов присоединяются не только к изоаллоксазиновому кольцу, но и к рибитиловому радикалу. Витамин В2 рибофлавин представляет собой мелкодисперсный порошок желтооранжевого цвета, горький на вкус. Препарат плохо растворим в воде, нерастворим в жирах и органических растворителях, устойчив к высокой температуре, по чувствителен к свету. Он применяется в кормлении свиней и птицы, организм которых не способен к биосинтезу рибофлавина Макарцев Н. Применяется также сухая кормовая форма рибофлавина гранувит В2 Членов В. Брыцков В. Крюков В.