CC BY
35
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТИМИЗАЦИИ
АМИНОКИСЛОТНОГО ПИТАНИЯ МОЛОЧНОГО СКОТА
1 2 Харитонов Е.Л. , Березин А.С.
Email: [email protected]
1Харитонов Евгений Леонидович - доктор биологических наук, профессор, директор; 2Березин Александр Сергеевич - научный сотрудник, лаборатория физиологии пищеварения и межуточного обмена, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский НИИ физиологии, биохимии и питания животных - филиал Федеральное государственное бюджетное научное учреждение ФНЦЖивотноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, г. Боровск
Аннотация: представлено обоснование и показана практическая возможность оптимизации аминокислотного питания молочных коров на основе расчета потребности в аминокислотах и обеспечения кормами рациона. За время проведения опыта молочная продуктивность в опытной группе возросла на 2,3%, содержание белка в молоке на 4,1%, а выход молочного белка на 6,5%. Предложенный подход для оценки доступности белка и аминокислот позволяет целенаправленно проводить выбор кормов и научно-обоснованно балансировать рационы для молочного скота, а также дает надежный инструмет производителям для совершенствания технологий производства и обработки новых кормовых средств.
Ключевые слова: аминокислотное питание, молочная продуктивность, доступность аминокислот, переваримость протеина.
PHYSIOLOGICAL BASIS OF OPTIMIZATION OF AMINO ACID
NUTRITION OF DAIRY CATTLE 12 Kharitonov E.L.1, Berezin A.S.2
1Kharitonov Evgeny Leonidovich - Director of Institute, Doctor of Biology Science, Professor; 2Berezin Alexander Sergeevich - Researcher, FEDERAL STATE BUDGET SCIENTIFIC INSTITUTION ALL-RUSSIAN RESEARCH INSTITUTE OF ANIMAL PHYSIOLOGY, BIOCHEMISTRY AND
NUTRITION - BRANCH FEDERAL STATE BUDGET SCIENTIFIC INSTITUTION ERNST FEDERAL SCIENCE CENTER FOR ANIMAL HUSBANDRY, FEDERAL AGENCY OF SCIENTIFIC ORGANIZATION, POS. INSTITUTE, BOROVSK
Abstract: the rationale is presented and the practical possibility of optimizing the amino acid nutrition of dairy cows is shown on the basis of the calculation of the need for amino acids and feed ration. During the experiment, the milk production in the experimental group increased by 2.3%, the protein content in milk by 4.1%, and the yield of milk protein by 6.5%. The proposed approach for assessing the availability of protein and amino acids allows for purposeful selection of feeds and scientifically-based balancing diets for dairy cattle, and also provides reliable tools for manufacturers to improve the production and processing technologies for new feeds.
Keywords: amino acid nutrition, milk productivity, amino acid availability, the digestibility of the protein.
УДК 636.2.034:636.085:13
Введение.
Для высокопродуктивных коров, наряду с белковым питанием особую значимость имеют вопросы аминокислотного питания. При одинаковом содержании в рационе протеина и его фракций (распадаемый, нераспадаемый), молочная продуктивность и эффективность использования доступного белка зависят от сбалансированности смеси аминокислот, поступающих в кровь. Оптимизация аминокислотного питания высокопродуктивных молочных коров в настоящий момент является сдерживающим фактором в повышении молочной продуктивности и снижении себестоимости продукции. Разработка системы питания, основанной на новых принципах оценки кормов и нормирования рационов для молочных коров по субстратам и метаболитам, потребовала дополнительных данных о потребности и количестве поступающих аминокислот из кормов рациона.
Нерешенным остается вопрос о практическом балансировании рационов жвачных по незаменимым аминокислотам. Попытки создать такой подход были предприняты [1], но не получили должного развития. Не достаточная проработка подходов установления потребности в отдельных аминокислотах и расчетов удовлетворения этих потребностей кормами рациона часто приводят, при попытках балансирования аминокислот, к неоднозначным результатам. Появление на рынке кормов препаратов защищенных аминокислот, при не достаточно разработанных схем расчета, не дают потребителям возможности оптимального их применения. В результате, основываясь лишь на рекламных проспектах, применение таких препаратов часто себя не окупает. Для правильного их применения необходимо знать потребности животного в данных аминокислотах и обеспеченность этих потребностей кормами рациона. В то же время требуются объективные данные о доступности аминокислоты из данного препарата. Определение биодоступности ряда коммерческих препаратов защищенного метионина [5] показало, что у 6 препаратов доступность была 75, 65, 0, 16, 0 и 30%, что только для двух препаратов соответствовало регламенту производителей.
Материалы и методы.
Исследования выполнены на коровах с канюлями рубца, двенадцати- перстной кишки, канюлями на воротной вене, выведенной под кожу сонной артерией и датчиками кровотока на воротной вене и срамной артерии. Коров содержали на различных типовых рационах. Исследованы основные этапы превращения аминокислот в организме молочных коров: всасывания, поступления в кровь с эритроцитарной массой и в свободном виде, межуточного обмена и использования в синтезе белков молока с целью оценки обеспеченности животных лимитирующими аминокислотами. Распадаемость протеина отдельных кормов в рубце определяли методом ш sacco [3]. Переваримость нераспавшегося протеина и освобождение отдельных аминокислот при гидролизе изучали методом мобильных мешочков [4]. Аминокислотный состав фракций белка определяли на аминокислотном анализаторе после предварительного гидролиза.
Научно-хозяйственный опыт проведен на лактирующих коровах черно-пестрой породы с удоем 8тыс. кг молока. Было сформировано 2 группы животных по 10 голов в группе в начале лактации методом парных аналогов. Рацион кормления коров в группах был сено-силосно-концентратный.
Результаты исследований
Попытки перенести подход балансирования рационов по аминокислотам с моногастричных животных не могут быть успешными из-за ряда превращений аминокислот в рубце (разная скорость распада и дезаминирования отдельных аминокислот). Так, например, скорость распада отдельных аминокислот из фракции нерастворимого распадаемого протеина подсолнечного шрота может отличаться в 3 раза (аргинин-2,0%/час и лизин 6,2%/час). В то же время при скорости распада метионина 2,5%/час дезаминирование аргинина происходит на 32,7% быстрее, чем метионина.
Потребность коров в незаменимых аминокислотах устанавливается с учетом молочной продуктивности, содержания белка в молоке, прироста в теле и стадии стельности на основании данных о распределении и эффективности использования каждой незаменимой аминокислоты на отложение в приросте, плоде, матке с околоплодными водами, на производство молока и теплопродукцию, поглощении стенкой пищеварительного тракта при всасывании, метаболизме в печении и использовании молочной железой.
Расчет обеспеченности аминокислотами ведется на основе данных о их поступлении в кишечник и степени освобождения каждой аминокислоты из фракций протеина, поступающего в кишечник (бактериальный, протозойный и нераспавшейся кормовой протеин). Расчет поступления кормовых аминокислот в кишечник основан на данных аминокислотного состава фракций протеина кормов, скорости распада отдельных аминокислот из нерастворимой распадаемой фракции и скорости эвакуации кормовых частиц из преджелудков [3]. Применение такого подхода продиктовано тем, что предлагавшиеся до этого системы расчета поступления кормовых аминокислот в кишечник [1] исходили из данных о постоянстве состава нераспавшейся части протеина корма. Наши данные показали, что состав этой фракции может иметь значительные вариации в зависимости от степени распада в рубце. При изменениях распадаемости протеина данного корма, связанных с влиянием рубцовой среды, наблюдаются вариации не только в валовом поступлении, но и в соотношении аминокислот.
Для расчета всасывания кормовых аминокислот изучена зависимость их переваривания в тонком кишечнике от степени предварительного распада в преджелудках. Ранее нами установлена взаимосвязь переваривания протеина в кишечнике и степени его распада в преджелудках (параболическая) [4] и это оказалось справедливо и для отдельных аминокислот.
Установленные зависимости переваривания отдельных аминокислот в кишечнике от степени их распада в преджелудках, данные по аминокислотному составу фракций протеина кормов, скорости распада отдельных аминокислот из нерастворимой распадаемой фракции и скорости эвакуации кормовых частиц из преджелудков представлены в виде функциональных уравнений включены в компьютерную программу, которая позволяет быстро проводить нужные вычисления.
В настоящее время существуют два подхода к определению биодоступности аминокислот: по исчезновению аминокислоты из пищеварительного тракта (in vivo, in sacco), или по ее появлению в крови. Нами проведено сравнение этих двух подходов при определении биодоступности из коммерческого препарата защищенного метионина. В первом случае доступность определяли на основе инкубации образцов препарата в рубце в нейлоновых мешочках и его дальнейшей переваримости в кишечнике методом мобильных мешочков. При этом доступность рассчитывали по формуле:
Доступность = послерубцовое переваривание_
100 - рубцовое переваривание Во втором случае применяли метод, основанный на изменении концентрации в крови изучаемой аминокислоты при скармливании препарата и расчете поступления по калибровочной кривой концентрации аминокислоты при инфузии различных доз аминокислоты в тонкий кишечник. Исследования проведены на лактирующих коровах во второй фазе лактации при суточном удое 15-17кг молока, содержащихся на сено-силосно-концентратных рационах.
Калибровочная кривая была линейна в диапазоне доз от 0 до 30 г метионина на гол в сут.
Конц.Мет (мг%)=0,0357(+0,008)*ДозаМет.+0,263(+0Д57); R=0,975
Расчет доступности в первом случае показал значение 82,5%, а во втором - 81,4%.
На основе первого подхода нами разработана схема вычисления поступления любой аминокислоты из данного корма на любом типичном рационе. В табл. 1 продемонстрировано применение выявленных закономерностей при расчетах поступления протеина и аминокислот, всасывающихся из кишечника. На рационах, обуславливающих более низкую распадаемость протеина в рубце, доступность протеина и аминокислот для всасывания в кишечнике увеличивается в 2 - 3 раза. В то же время видно, что горох и рапс даже при низкой распадаемости их протеина не являются хорошим источником обеспечения протеином и аминокислотами организма жвачного животного. Если в данных условиях только 15% их протеина может всосаться в кишечнике, то из соевого шрота более 50%. Таким образом, выявленная зависимость переваримости протеина и аминокислот кормов от их распадаемости в преджелудках позволяет направленно оптимизировать рационы по эффективности использования протеина и аминокислот.
Таблица 1. Доступность протеина и аминокислот (в %) для всасывания в кишечнике на рационах, обеспечивающих низкую и высокую распадаемость
Доступность Горох Подс. шрот Соевый шрот Рапс
Распадаемость, %
выс. низк. выс. низк. выс. низк. выс. низк.
95 79 80 74 68 44 82 67
Незам. амин. 3,5 17,2 10,9 22,3 31,4 56,5 4,3 13,4
Замен. амин. 3,7 11,7 10,1 21,5 31,9 55,9 3,6 12,6
Сумма амин. 3,6 14,3 10,5 21,8 31,6 56,2 3,9 12,9
Протеин 3,1 16,2 13,1 17,7 29,6 51,4 3,1 15,0
Практическое использование выше описанных подходов - определение потребности и расчет обеспеченности рационом нами было апробировано в научно-хозяйственном опыте. На основе расчетов потребности в метионине и его поступления с кормами рациона и доступности из препарата были рассчитаны нормы ввода препарата в рацион дойных коров (20% от потребности).
За 100 дней лактации с 40-го по 140-й день молочная продуктивность в опытной группе возросла на 2,3%, содержание белка в молоке на 4,1 а выход молочного белка на 6,5% (табл.2).
Таблица 2. Молочная продуктивность коров
Показатели Контроль Опыт
Среднесуточный надой, кг 28,6+0,81 29,3+0,86*
Содержание жира, % 3,65+0,07 3,65+0,077
Содержание белка, % 3,13+0,05 3,26+0,042*
Суточная продукция молочного жира, г 1045+31,89 1071+60,59
Суточная продукция молочного белка, г 895,9+21,68 954,5+20,40*
* - различия достоверны при значении р<0,05 по методу парных сравнений.
Таким образом, показана практическая возможность оптимизации аминокислотного питания молочных коров на основе расчета потребности в аминокислотах и обеспечения кормами рациона.
Список литературы /References
1. Аитова М.Д. Аминокислотная питательность кормов для жвачных животных и методы ее определения. Протеиновое питание и продуктивность жвачных животных. // Сб.научн. тр. Т. 36, 1989 Боровск, 110-118.
2. Изучение пищеварения у жвачных животных. // Методические указания. Боровск, 1987.
3. Харитонов Е.Л., Материкин А.М., Мысник Н.Д. Подходы к определению поступления аминокислот из пищеварительного тракта жвачных. // Сб.научн. тр. Т. 39, 2000. Боровск. 235-245.
4. Харитонов Е.Л., Материкин А.М., Мысник Н.Д. Переваривание протеина в кишечнике жвачных животных. // Современные проблемы биотехнологии и биологии продуктивных животных. Сб. научн. тр. Т. 38, 1999. Боровск. 330-343.
5. Rulquin Н., Kowalczyck J. A blood procedure to determine bioavailability ofrumen-protected Met for ruminants. Joint annual meeting. // Abstracts - July. 24-28, 2000. Baltomore. 268.
6. Voigt J., Piatkowsky B., Engelmann M. et. al. Measurement of the postruminal digestibility of crude protein by the bag technique in cows. // Arch.fur Tierernahr., 1985. 35 8:555-562.
