Практика повышения усвояемости клетчатки в рационах молочных коров

Известно, что жвачные играют важную роль для человечества благодаря своей способности превращать траву в богатые белком продукты питания. Уникально, что они, в отличие от людей, могут использовать небелковый азот и целлюлозные волокна для производства мяса, молока и жира.

Для достижения высокой продуктивности от зоотехников требуется составление рационов с использованием белков сои и других растений, и источников крахмала (в основном кукурузы и зерновых). За эти питательные вещества жвачные и человек напрямую конкурируют. Чтобы найти приемлемый баланс между ценой и качеством, становится чрезвычайно важным тщательно исследовать процессы ферментации в рубце и найти инструменты для улучшения усвояемости всего рациона, следовательно, выхода продукции животноводства.

В частности, ключевым является то, что как неструктурные (крахмал и сахара), так и структурные углеводы (целлюлоза) ферментируются в рубце в максимально возможной степени.

Крахмал и сахара в рубце… как и зачем...

Чем больше доступной лактозы в рационе– тем выше молочная продуктивность. Глюкоза, необходимая для производства лактозы, в основном образуется печенью, из пропионата, который поступает туда после ферментации в рубце крахмала.

Выглядит это хорошо, но есть несколько «НО»:
Первое: для увеличения содержания в рационе крахмала, из него необходимо исключить эквивалентное количество содержания волокон.
Второе: исключение волокон приводит к сокращению циклов в рубце, снижению выработки слюны и, как следствие, к снижению буферной способности рубца.
Третье: возможное накопление пропионатов и других короткоцепочечных кислот в рубце может привести к увеличению кислотности и, вместе с уменьшением буферной способности рубца, привести к ацидозу.
Четвертое: накопление пропионатов в клетках печени приводит к значительному сокращению потребления пищи, что может отменить ожидаемые выгоды от замены целлюлозы крахмалами.

ВЫВОД: Более эффективно – это увеличить разлагаемость всех углеводов в рубце для использования крахмалов в меньших количествах.

Рационы для дойных коров в первую половину лактации обычно составляют с минимальным содержанием крахмалов (от 20% до максимум 28%). За исключением неструктурных углеводов (NSC или NFC), которые содержатся в растительных клетках и для которых рекомендуется (таблицы NRC 2001) широкий диапазон (от 36% до 44% от сухого вещества), особых требований к крахмалам нет. Источниками крахмала, наиболее используемыми в кормлении дойных коров, являются кукуруза, сорго, пшеница и ее производные и ячмень. Бобовые также могут способствовать потреблению кормового крахмала. Жиры и белки также находятся в эндосперме. Крахмал присутствует в виде гранул, покрытых более или менее сложной белковой матрицей. В стекловидном эндосперме содержится белок (проламин), который нерастворим и очень устойчив к перевариванию. В рубце крахмал «гидролизуется» в более мелкие единицы мальтозы и глюкозы специфическими и очень плодовитыми бактериальными видами через ферменты, такие как альфа- и бета-амилаза. Лактирующие коровы часто получают большое количество концентратов в короткое время пребывания корма в рубце. Классическим примером являются зерна кукурузы. Когда определенное количество этих зерен скармливают телкам, они полностью разлагаются в рубце, если такое же количество дать корове практически на пике молочной продуктивности, то большинство зерен будет обнаруживаться в навозе из-за короткого времени пребывания в рубце.
Тогда, первый намек на увеличение переваримости зерен зерновых культур заключается в обеспечении быстрого доступа крахмала в рационе к амилолитическим ферментам бактерий рубца. Для этой цели используются технологии обработки кормов, а зерна, используемые в кормах для дойных коров, обычно измельчают, подвергают хлопьеобразованию, прокатке или частично ферментируют, как силос. Для зерновых культур, таких как пшеница и ячмень, даже в условиях жесткого измельчения (диаметр сита ниже 3 мм), отслаивание или силосно-подобная ферментация, не повышают их распад в рубце из-за структуры крахмала в эндосперме. Кукуруза и сорго совершенно по-разному показывают значительные улучшения разлагаемости в рубце при их обработке. Однако мы должны помнить, что увеличение разлагаемости крахмала в рубце без снижения его концентрации существенно влияет на усвояемость волокна.
При полном распаде в рубце сахара не являются предшественниками пропионовой кислоты, и впоследствии, глюкозы. А часть, проходящая рубец без распада, может напрямую поступать в кровь. Сахара представляют собой важный фактор роста для многих видов рубцовых бактерий. Кроме того, масляная кислота, полученная при ферментации сахара, способствует улучшению абсорбции эпителием рубца и ворсинками кишечника, а также является важным предшественником молочного жира.

Как происходит ферментация волокон в рубце

Ферментация волокон (целлюлозы) в рубце имеет несколько значительных преимуществ.
Во-первых, большинство микробной биомассы рубца состоит из бактерий, которые потребляют целлюлозу, и эта биомасса чрезвычайно богата незаменимыми аминокислотами. Аминокислотный состав микробной биомассы рубца полностью соответствует требованиям молочных коров, чтобы синтезировать весь казеин, чтобы выразить свой генетический потенциал.
Во-вторых, эффективный разрыв растительных клеток позволяет высвобождать их внутренние питательные вещества: крахмалы, белки, жиры и олигоэлементы. Клеточные стенки растений в основном состоят из гемицеллюлозы и целлюлозы, как полимеров глюкозы, которые часто классифицируются как «сырые волокна» (метод Веэнде). Гемицеллюлозы очень хорошо разлагаются и представляют собой идеальный ферментационный субстрат для роста бактерий, которые ферментируют волокна. При вычитании ADF из ADL получается количество целлюлозы, самого распространенного волокнистого компонента. Лигнин имеет механическую функцию и не усваивается жвачными.

Все растительные ингредиенты проходят вымачивание с целью дальнейшей ферментации; в жидкости рубца они окружены фибролитическими бактериями, которые гидролизуют стенки растительных клеток и освобождают простые сахара, потребляемые для бактериального метаболизма и размножения.
Влажные корма, такие как трава и силос или смоченные, легче и быстрее ферментируются. Чем больше волокнистых кормов, богатых гемицеллюлозой [- например фураж, концентрат, отруби, сушеная свекольная пульпа, соевая шелуха, сушеная цитрусовая мякоть и др. ... -], тем больше будет рост целлюлолитических бактерий. Чем больше измельчается источник волокон, тем больше площадь поверхности, доступная для бактериальной ферментации. Чем моложе кормовые растения, тем тоньше будут клеточные стенки и нижняя концентрация лигнина.

Практика управления ферментацией рубца

Существуют некоторые добавки или соединения, которые могут быть использованы для увеличения роста биомассы рубца. Основными являются азот, в качестве белка и аминокислот, а также в небелковой форме (аммиак, нитрат или мочевина). Все бактерии, простейшие и грибы, которые размножаются в рубце, нуждаются в азоте для их метаболизма.
Бактерии, ферментирующие целлюлозу, требуют практически только небелковый азот, тогда как те, которые разлагают крахмалы, требуют ещё и источники белкового азота. При составлении рационов для молочных коров, хорошим решением является, по крайней мере, 5% растворимого белка и 11% белка, распадающегося в рубце.
Буферы рубца также важны, такие соединения, как бикарбонат натрия, способны стабилизировать рН рубца и являются источником натрия, необходимого для абсорбции жирных кислот стенками рубца (рекомендуется также вводить его в рацион в количестве 1% - 2% от сухого вещества).
Поддержание рН рубца около 6.00 является фундаментальным условием для создания благоприятной среды для развития фибролитических бактерий и улучшения усвояемости волокна. Еще одной группой добавок являются DFM (микроорганизмы, вводимые напрямую в корм), изготовленные из бактерий и грибов, которые могут способствовать ферментации рубца. Среди бактерий DFM есть пропионобактерии, которые увеличивают выработку пропионата, и лактобактерий.

Отдельный большой интерес представляют грибы и дрожжи.
Хорошо известно в этом плане семейство дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Однако, в последние годы растёт внимание к Aspergillus oryzae и Aspergillus niger. Механизмы действия этих микроорганизмов различаются в зависимости от того в какой форме они находятся: живой или инактивированной.
Стрессы при обработке и скармливании кормов (температура, влажность) создают серьёзный барьер для применения и ограничивают использование и потенциальные преимущества живых субстратов. Еще более интересным является ферментационный субстрат убитых селективных штаммов Aspergillus, иногда связанных с убитыми дрожжами.
Активность препаратов в летних и зимних рационах с Aspergillus oryzae замечена очень давно ещё в 80-е и 90-е годы (R. A. Gomez-Alarcon et al, 1991, Peter Wen-Shyg Chiou et al,2001) и в особенности в сочетании с Saccharomyces cerevisiae на усвоение клетчатки.
При наличии специальной техники выращивания можно обогатить их ферментаты широким спектром ферментов, включая амилазы, целлюлозы и ксиланазы. Это внедрено в практику центром разработок компании BIOSCREEN TECHNOLOGIES (BST, Italy) в виде уже готового симбиотического препарата. Это инактивированный препарат ФИБРАЗА, сочетающий убитые Aspergillus oryzae c Aspergillus niger и Saccharomyces cerevisiae c Kluyveromyces marxianus var. Lacti.

Инактивированные продукты ферментации этих запатентованных штаммов, помимо описанных выше ферментов, содержит добавочные питательные вещества, которые стимулируют рост микрофлоры рубца.
Сегодня экологические и экономические потребности заставляют нас улучшать динамику ферментации в рубце, улучшая качество кормов, сокращая использование обогащённых крахмалом концентратов и применение добавок и составных препаратов с верифицированным действием на результаты распада в рубце. Все это в интересах окружающей среды, животных и рентабельности ферм.


Материалы и методы. В период с 1 июня по 1 сентября нами проводился эксперимент по применению бустера рубцового пищеварения фибразы на базе одного из колхозов Тверской губернии. Опыты проводились на одном из 4 отделений колхоза, отделение Внуково. В качестве контроля использовали данные полученные на отделение Савинское. Фибразу вводили в комбикорм в дозе 20 грамм на голову в сутки. В период эксперимента учитывали: продуктивность опытных и контрольных животных, их физиологическое состояние, консистенцию навоза…

Результаты и обсуждения эксперимента. На рисунке 1 изображена динамика изменения продуктивности в июле 2017 года.



Как видно из данных диаграммы, в контрольной группе, отмечено снижение уровня продуктивности, что в целом можно объяснить сезонным снижением качества поедаемой травы. Но в опытной группе, отделение Внуково, данной тенденции отмечено не было, что можно объяснить лучшей способностью коров усваивать непериваримую клетчатку, или лигнин в результате применения испытуемого препарата.

На рисунке 2 изображена динамика изменения продуктивности в августе 2017 года.



Как видно из диаграммы удоев за август месяц: в контрольной группе, отделение Савинское, отмечалась тенденция к снижению продуктивности. В опытной группе, отделение Внуково, продолжался рост продуктивности.

Среднее увеличение количества молока в сутки по отделению Внуково в сравнении с контрольным отделением в июле были 1,97 кг на корову. За июль получено дополнительно по отделению 3358,85 кг молока. При продаже молока по 28 руб за кг, выручка от продажи дополнительно полученного молока составила 94047,8 руб. Затраты на 37 кг фибразы израсходованных за июль составили 22533 руб.
Среднее увеличение количества молока в сутки по отделению Внуково в сравнении с отделением Савинское в августе были 2,55 кг в сутки на одну корову. За месяц получено дополнительно по отделению 5814 кг молока, выручка от продажи дополнительного молока составила 162722 руб. Дополнительные затраты от применения фибразы за август составили-45,6 кг, 27770,4 руб.
Общая выручка от увеличения надоев в июле и августе составила 256769,8 руб. затраты на фибразу за два месяца составили 50303,4 руб. Прибыль от применения фибразы составила 206466,4 руб.
В данных расчетах учитывается только прибыль от видимого увеличения молока, к этому привело улучшение общего состояния пищеварительной системы коровы, (снижение ацидозного и кетозного состояния) о чем свидетельствует увеличение таких показателей биохимии крови, как щелочная фосфотаза и общий белок сыворотки.
Кроме того, увеличение усвояемости неперивариваемой клетчатки, что в условиях нынешнего года является очень актуальной проблемой. Данные выводы можно сделать из состояния фикальных масс. Навозная лепешка у коров, получавших фибразу была более сформированой, однородной консистенции.
Можно предположить, что все вышеизложенное указывает на то,что применение фибразы не только положительно скажется на молочной продуктивности животных, но и на воспроизводительных функциях животных….
Эксперимент продолжается…

Выводы и предложения.
Таким образом в период эксперимента отмечено увеличение надоев молока в группе где применялся бустер рубцового пищеварения – фибраза в дозе 20 грамм на голову в сутки. Что достигнуто в результате улучшения пищеварения, а вернее, поддержания рН рубца на уровне физиологической нормы, что приводит к созданию идеальных условий для развития фибролитических бактерий, увеличению количества биомассы рубца, а также улучшение усвояемости непериваримой клетчатки. Показатели биохимии крови свидетельствуют о снижение случаев ацидоза и кетоза. Как показали расчёты, применение препарата окупается за счет получения дополнительного молока. Но основной экономический эффект достигается за счет улучшения здоровья ЖКТ и печени. Основным результатом применения названного препарата будет увеличения срока службы продуктивных животных как минимум на одну лактацию.

Дмитрий Пчельников
зооинженер,
кандидат биологических наук, доцент,
специалист по кормлению ООО «ПТК «АйБиЭс».

Источник: «АПК Эксперт: Животноводство.Птицеводство»