Клетчатка в рационах жвачных

Fibre in ruminant diets
O. Ganushchenko
Октябрь 2019 • Молочное скотоводство • DOI: 10.25701/ZZR.2019.72.82.010
Скачать статью в PDF
Рационы необходимо балансировать по содержанию клетчатки, так как от этого зависит не только здоровье и продуктивность коров, но и качество молока.
Ключевые слова: зоотехнический анализ кормов по Веенде и по Ван Соесту, структурные и неструктурные углеводы в рационах для коров
Diets should be balanced in the content of fibre as it influences not only cow health and productivity but also quality of milk.
Кeywords: zootechnical analysis of feed by Weende and van Soest structural and nonstructural carbohydrates in cow diets

 

Олег ГАНУЩЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук
ВГАВМ

 

Клетчатка играет особую роль в рубцовом пищеварении жвачных. От обеспеченности коров этим углеводом зависит их здоровье, продуктивность и качество молока. Поэтому необходимо тщательно балансировать рационы по содержанию клетчатки, а значит, правильно рассчитывать ее оптимальный уровень в кормосмеси.

Сырая клетчатка

Основу сухого вещества рационов для молочного скота составляют углеводы (около 70%), главным структурным компонентом которых является клетчатка. При зоотехническом анализе кормов по традиционной схеме выделяют две фракции углеводов: структурные углеводы (сырая клетчатка) и не­структурные (безазотистые экстрактивные вещества, БЭВ).

Схема зоотехнического анализа кормов представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Зоотехнический анализ кормов

Сырая клетчатка — сложный комплекс химически связанных между собой веществ в составе оболочек растительных клеток, придающих корму жесткость, то есть обеспечивающих его структуру. Это та часть корма, которая остается после кипячения навески корма в 1,25%-м растворе кислоты и 1,25%-м растворе щелочи и последующего промывания водой, спиртом и эфиром. В состав сырой клетчатки входят следующие вещества:

  • целлюлоза (истинная клетчатка) — гомополисахарид с высокой степенью полимеризации (6000–12 000), включающий остатки молекул глюкозы;
  • гемицеллюлозы — гетерополисахариды с невысокой степенью полимеризации, включающие остатки молекул пентоз и гексоз;
  • обволакивающие целлюлозу инкрустирующие вещества (главным образом лигнин).

Все эти вещества создают прочную структуру клеточных стенок растений, поэтому их называют структурными углеводами.

По мере развития растений в стенках их клеток накапливается целлюлоза. Она пропитывается лигнином, в результате чего стенки утолщаются и одревесневают.

Поскольку в процессе вегетации растений лигнин все больше химически связывается с целлюлозой, переваримость и питательность органического вещества существенно снижаются (рис. 2).

Рис. 2. Переваримость органического вещества, энергетическая питательность сухого вещества и урожайность растений по мере их старения

Гемицеллюлозы представлены гетерополисахаридами — ксилогликанами, арабиноксиланами, глюкоманнанами, галактоглюкоманнанами и т. д. Гемицеллюлозы выполняют в клеточных стенках в основном конструктивные функции (инкрустируют целлюлозу).

Лигнин — соединение, не относящееся к углеводам, но тесно связанное с ними. На долю лигнина приходится 2–14,5% от общего объема сырой клетчатки. По химической природе лигнин относится к ароматическим соединениям — полифенолам. Большое количество неиспользованных функциональных групп в сетке лигнина делает его мобильным: с целлюлозой он образовывает сложноэфирные и простые эфирные связи — фенилгликозидные, внутримолекулярные, водородные и ацетальные. По мере старения растений число этих связей неизбежно возрастает, а значит, переваримость и питательность сухого вещества снижается (см. рис. 2).

Пектин (пектиновые вещества) — полисахарид, состоящий главным образом из остатков альфа-D-галактуроновой кислоты. Пектин присутствует в клеточной стенке и в межклеточном веществе некоторых зрелых фруктов и овощей. В естественных кормах он содержится обычно в небольшом количестве, а в продуктах переработки (свекловичном жоме, соевом шроте) и некоторых видах многолетних бобовых трав — в значительном.

Таблица 1. Эффективность использования углеводов, содержащихся в растительных клеточных стенках (Dirk van Kessel, 2006)

Несмотря на то что пектин входит в состав клеточной стенки и межклеточного вещества (склеивает клетки), его не относят к сырой клетчатке и структурным углеводам, так как он полностью удаляется из фракции сырой клетчатки. Скорость расщепления и эффективность использования пектина в рубце очень высокие (табл. 1).

Под действием растворов кислоты, щелочи, эфира и спирта (метод определения содержания сырой клетчатки по Геннебергу и Штоману) значительная часть гемицеллюлоз, не связанная химически целлюлоза, а также свободный лигнин клеточной стенки растворяются, фильтруются и учитываются как БЭВ. Растворы кислоты и щелочи могут удалять из фракции сырой клетчатки до 60% целлюлозы, около 80% гемицеллюлоз и 10–95% лигнина (Рядчиков В.Г., 2012). Поэтому истинное содержание БЭВ завышается, а доля структурных углеводов занижается.

В соломе содержится 40–45% сырой клетчатки, в сене — 30–35%, а в зерне и корнеклубнеплодах — 0,4–2%. Чем больше клетчатки, тем ниже питательность корма (например, питательность соломы — 0,2–0,3 к. ед). В кормах животного происхождения клетчатки нет.

В молодых злаковых и бобовых травах на долю сырой клетчатки приходится 14–16% от общего количества сухого вещества, а после цветения трав ее уровень возрастает до 34–35%. Вот почему очень важно заготавливать травяные корма в оптимальные сроки вегетации растений: многолетние злаковые травы — в фазу трубкования, бобовые — в фазу бутонизации.

Соотношение между компонентами структурных углеводов, так же как сумма крахмала и сахаров, заметно варьирует в зависимости от вида корма (рис. 3).

Рис. 3. Рис. 3. Фактический состав углеводов в разных видах корма

Наиболее эффективно переваривают клетчатку жвачные. При потреблении объемистых кормов у них оптимизируется пищеварение, нормализуется перистальтика преджелудков, повышается выделение слюны, активизируется работа пищеварительных желез и улучшается формирование каловых масс.

Для коров клетчатка служит источником энергии. Под воздействием ферментов целлобиазы и целлюлазы, вырабатываемых микрофлорой рубца, клетчатка расщепляется до моносахаридов. При дальнейшем их сбраживании образуются летучие жирные кислоты — уксусная, масляная и пропионовая (около 70% от потребности животного). При этом доля уксусной кислоты, необходимой для синтеза жира молока, составляет 65–70% от общего количества кислот. Кроме того, клетчатка играет роль протектора, связывая токсины, тяжелые металлы и радионуклиды.

Недостаток сырой клетчатки

При дефиците сырой клетчатки в рационах (концентрация 16–18% и ниже, общее содержание — 2,4 кг и меньше) у коров возникает расстройство преджелудочного пищеварения, ухудшается продуктивность и качество молока (падает его жирность). У животных развивается лактатный ацидоз и комплекс сопутствующих патологий — ламинит, абсцесс печени и т. д., а кроме того, снижается воспроизводительная способность.

При скармливании жвачным кормов, бедных клетчаткой, у них резко уменьшается выработка слюны. Известно, что слюна обладает щелочными свойствами (рН 8–8,3). Вследствие закисления рубцовой жидкости при нехватке слюны угнетается жизнедеятельность «капризной» полезной микрофлоры, расщепляющей клетчатку, а значит, ухудшается образование уксусной кислоты. По этой причине резко снижается жирность молока.

Снижение жирности молока (до 2,9–2,8%) наиболее часто происходит при резком переводе коров со стойлового содержания на пастбищное, когда богатые клетчаткой грубые корма заменяют молодой травой с низким уровнем сырой клетчатки в СВ.

Избыток сырой клетчатки

При избытке сырой клетчатки уменьшается концентрация энергии в СВ корма, ухудшается его переваримость, что ведет к спаду молочной продуктивности. По данным исследований, при увеличении содержания сырой клетчатки в СВ объемистых кормов на 1% переваримость органического вещества рациона снижается в среднем на 0,9%, а потребление сухого вещества — на 0,33 кг.

Основная причина избытка сырой клетчатки в рационах для коров — заготовка кормов (силоса, сенажа и сена) из перестоявших трав, убранных в фазу цветения и позже (табл. 2).

Таблица 2. Переваримость зеленой массы многолетних злаковых трав в зависимости от  фазы вегетации (М. Кирхгеснер, 2004)

Таблица 3. Усвояемость корма в организме животных в зависимости от содержания сырой клетчатки (СК) в СВ рациона

Для определения переваримости корма (с учетом содержания сырой клетчатки в сухом веществе) в организме жвачных и моногастричных животных немецкие ученые разработали уравнения регрессии (табл. 3).

При переваримости основного корма на уровне 65% от коровы можно получить около 8 кг молока в сутки. Если переваримость составляет 70 или 75%, среднесуточная продуктивность животных достигает соответственно 15 или 22 кг молока.

Оптимальная концентрация сырой клетчатки в рационах для коров средней продуктивности должна варьировать от 22 до 24% от общего количества СВ, а в кормосмесях для высокопродуктивных животных — от 16 до 20%. Установлено, что превышение в рационах для высокоудойных коров уровня сырой клетчатки всего на 1% сверх порогового значения 22% равнозначно потере 1 кг молока в сутки.

Система детергентного анализа

Безазотистые экстрактивные вещества — это хорошо усвояемые, легкодоступные питательные компоненты (быстрорасщепляемые углеводы — сахара, крахмал, инулин, фруктозаны и др.), являющиеся быстрым поставщиком энергии для микроорганизмов преджелудков жвачных. БЭВ содержатся в растительных клетках (например, в плазме) и представляют собой неструктурную часть углеводов.

В 1963 г. Питер Ван Соест (США) предложил новую систему детергентного анализа, позволяющую достаточно точно определять уровень как структурных, так и неструктурных углеводов в корме. Согласно концепции детергентной клетчатки, все структурные углеводы стенок растительных клеток кормов (целлюлозу, гемицеллюлозы, а также лигнин) относят к фракции нейтрально-детергентной клетчатки (НДК), часть НДК за вычетом легко перевариваемой в рубце гемицеллюлозы — труднопереваривамые структурные углеводы (целлюлозу и лигнин) — к фракции кислотно-детергентной клетчатки (КДК), крахмал, сахара, а также другие хорошо усвояемые, легкодоступные питательные элементы — к фракции быстрорасщепляемых неструктурных углеводов.

Уровень НДК обратно пропорционален уровню потребления сухого вещества корма, а концентрация КДК — уровню его переваримости.

Нейтрально-детергентная клетчатка

НДК — это остаток (целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин) после обработки (экстракции) навески корма кипящим нейтральным раствором детергентов — натрия лаурилсульфата и этилендиаминотетрауксусной кислоты. После обработки корма из него удаляются хорошо усвояемые вещества — протеин, легко­растворимые сахара, крахмал, жиры, пектины и органические кислоты. При зоотехническом анализе зерновых кормов из них предварительно удаляют крахмал при помощи амилазы. Обычно концентрация НДК в кормах примерно в два раза превышает количество сырой клетчатки в сухом веществе рациона (Рядчиков В.Г., 2012).

Переваримость НДК обусловлена ее химическим составом, то есть соотношением целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина. Поэтому корма с одинаковым содержанием НДК не всегда характеризуются одинаковой энергетической ценностью. К тому же некоторые виды кормов или рационов с высокой концентрацией НДК могут характеризоваться более высокой энергетической ценностью, чем корма и рационы с низким уровнем НДК.

Чем меньше содержание НДК в корме, тем лучше его поедаемость. Потребление коровами сухого вещества рациона рассчитывают по уравнению регрессии:

ПСВ = (120 : НДК) × ЖМ,

где ПСВ — потребление сухого вещества, кг на голову в сутки; ЖМ — живая масса, ц.

Избыток НДК отрицательно сказывается на потреблении СВ корма, но этот показатель не снизится, если рацион будет сбалансирован по обменной энергии в СВ (например, путем использования высокоэнергетических кормовых добавок).

Благодаря оптимизации количества НДК в рационах улучшается здоровье коров за счет поддержания на нормальном уровне рН рубца, обеспечения необходимой его моторики и достаточного выделения обладающей щелочными свойствами слюны. Отмечено, что в соломе и сене концентрация НДК в СВ максимальная, в сенаже, силаже, силосе и траве — средняя, в концентратах и корнеклубнеплодах — низкая.

Кислотно-детергентная клетчатка

КДК — это остаток после многократной промывки навески НДК кислотно-детергентным раствором слабой серной кислоты и цетилтриметиламмония бромида. В результате из НДК удаляются гемицеллюлозы и остаются два основных компонента — целлюлоза и лигнин.

Чем ниже концентрация КДК в СВ, тем выше переваримость корма в рубце. Усвояемость СВ корма в рубце (УСВ, %), количество усвоенного СВ корма в рубце (КУСВ, кг на голову в сутки), а также содержание гемицеллюлоз (ГЦ, %) и целлюлозы (Ц, %) рассчитывают по формулам:

УСВ = 88,9 – (КДК × 0,779);

КУСВ = (ПСВ × УСВ) : 100;

ГЦ = НДК – КДК;

Ц = КДК – лигнин.

В НДК и в КДК содержится незначительное количество прочно связанного с клеточными стенками растений непереваримого азота. Он не отделяется ни нейтральным, ни кислотным растворителем.

Ученые ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса провели исследования, в ходе которых определили динамику изменения содержания и переваримости разных детергентных фракций КДК, НДК и даже кислотно-детергентного лигнина в зеленой массе злаковых трав. Результаты эксперимента показали, что в растениях по мере их роста и развития уровень КДК и НДК коррелирует с концентрацией сырой клетчатки (r = 0,9) и питательностью корма (r = –0,9). Так, содержание НДК увеличивается с 49,1% в фазу выхода в трубку до 65,08% в фазу цветения при средней переваримости корма соответственно 73,2 и 60,7%. Величина КДК возрастала с 28,05% в фазу выхода в трубку до 38,02% в фазу цветения при переваримости корма 62,6 и 54,2%.

Российские специалисты установили, что между содержанием НДК и КДК существует тесная корреляция, и на основе лабораторных данных по содержанию НДК разработали уравнения регрессии для расчета уровня КДК в кукурузном силосе (КДК = –1,15 + 0,62 НДК), в сене и зеленой массе злаковых трав (КДК = 6,89 + 0,5 НДК), а также в сене и сенаже из бобовых трав (КДК = –0,73 + 0,82 НДК).

Неструктурные углеводы (НСУ)

В модифицированной (детергентной, усовершенствованной) схеме зоотехнического анализа кормов неструктурные углеводы — это расчетный показатель, который определяют в СВ кормов по формулам:

НСУ в СВ = 100 – (СП + СЖ + СЗ + НДК),

где полученный результат выражается в %;

НСУ в СВ = 1000 – (СП + СЖ + СЗ + НДК),

где полученный результат выражается в г на 1 кг СВ.

В фракцию неструктурных углеводов переходят вымываемые при экстракции образцов корма нейтральным детергентом (растворителем) вещества — крахмал, сахара, пектин и органические кислоты (в основном летучие жирные кислоты).

По специальным методикам определяют количество важнейших составляющих НСУ — крахмала, сахара и других веществ, с различной скоростью сбраживающихся в рубце с образованием летучих жирных кислот.

Следует учитывать то, что максимально быстро ферментируются сахара, а стабильный крахмал практически не расщепляется в рубце и эффективно переваривается в кишечнике жвачных животных. Оптимизация рационов по содержанию в них неструктурных углеводов позволит предотвратить развитие у коров ацидоза и других метаболических заболеваний.

Крахмал накапливается в основном в зернах (семенах), клубнях и плодах. Его концентрация в СВ варьирует от 60 до 70%. Много сахара содержится в сахарной свекле (20–22%), в СВ зеленой травы (15–18%) и различных видов сена (6–8%). В качестве специальной кормовой добавки в рационы жвачных вводят кормовую патоку, в 1 кг которой содержится 540–545 г сахара.

Показатель «НСУ» существенно ниже традиционного показателя «БЭВ», а значит, он лучше отражает состав фракции неструктурных углеводов. Их концентрация в корме зависит от вида растительного сырья и способов его переработки.

Различия между кормами обусловлены содержанием в них крахмала, сахаров, пектина и жирных кислот. Например, в соответствии с нормами кормления, применяемыми в США (NRC, 2001), максимальный уровень НСУ в рационах для дойных и сухостойных коров должен составлять соответственно 36–44 и 20–35% от общего количества СВ.

Республика Беларусь

ИД «Животноводство»
animal@zzr.ru
Москва, Хорошевское шоссе, 32 А, оф. 8
+7 901 578-71-29
8 800 551-73-54
О повышении продуктивности скота, глубокой переработке молока, увеличении производства яйца и мяса рассказывает в интервью заместитель министра сельского хозяйства и торговли Сахалинской области Владимир Кравченко.
Читать статью
Проблема микотоксикозов у животных остро стоит во всем мире и в России. На вебинаре ИА Milk News и компании «Каргилл» стратегии борьбы с микотоксинами рассмотрели как с научной, так и с практической точек зрения.
Читать статью

Производство и потребление мяса бройлеров растет в России и в мире. Развитию подотрасли в нашей стране способствуют новые меры государственной поддержки и работа по импортозамещению.

Читать статью

Другие статьи

Лечение язв копытец: надежный результат и выгода
Экспериментально доказано, что применение специализированного препарата ХелМакс Гель при лечении язвы мякиша эффективнее и выгоднее использования традиционного средства.
Clarifide Plus: раскройте потенциал молочного стада
Применение DWP$ 2020 г. и оценка коров по системе Clarifide Plus, разработанной компанией «Зоэтис», позволяет повысить рентабельность молочного скотоводства путем увеличения сроков хозяйственного использования коров.
Обеспечение чистой водой улучшает продуктивность молочного скота
Программа H2О Water Analysis от компании Zinpro помогает производителям поддерживать оптимальное качество питьевой воды для крупного рогатого скота.
«Спрос на сексированное семя растет»
В эксклюзивном интервью журналу генеральный директор компании «Коджент Рус» Дмитрий Демченко рассказывает о производстве сексированного семени быков в России, особенностях и преимуществах его применения на предприятиях.
Профилактика теплового стресса
Создание комфортных условий содержания и грамотное управление кормлением коров, в частности использование кормовой добавки Л.Е.Д.
Эффективность источников хрома для дойного стада
Применение разных источников хрома для увеличения надоев приносит неодинаковые результаты. Данные научных исследований подтверждают, что комплекс Availa® Cr от компании Zinpro обладает высокой эффективностью и помогает заметно улучшить здоровье животных и производственные показатели.
Грамотное кормление высокопродуктивной коровы
Научно обоснованный подход к кормлению высокоудойных коров позволяет сохранить здоровье животных и получать качественную продукцию при низких затратах кормов.
О генетическом прогрессе простыми словами
Данные исследований показали, что метод геномной оценки быков-производителей позволяет значительно ускорить генетический прогресс в молочном скотоводстве.
Молочный сектор АПК: достижения и цели
Эксперты Молочного союза России представляют свой взгляд на ситуацию в отечественной молочной подотрасли и стратегию ее развития.
Продукты Микофикс® впереди в профилактике микотоксикозов
Ввод в кормосмесь продукта Микофикс® Плюс позволяет минимизировать негативные последствия потребления коровами зараженного микотоксинами корма, поддержать высокий уровень продуктивности животных и рентабельности молочной фермы.
Использование финских кормовых добавок в рационах для коров
Включение в состав рационов для дойных коров кормовых добавок производства финской компании «Ханккия» позволяет повысить удои, сохранить здоровье и продлить продуктивное долголетие животных.
Геномной оценке десять лет. Что дальше?
Применение геномной оценки уже оказало существенное влияние на селекцию крупного рогатого скота и продолжает открывать новые возможности для его совершенствования.
Большая слюна — большое молоко
В рационы скота необходимо вводить стимулирующие солевые подкормки в высокотехнологичной форме, адаптированной для лизания. Простой, удобный и экономичный способ повысить выработку слюны — использование минерально-солевых лизунцов Фелуцен.
Россия — в числе ведущих производителей молока
Эксперт ФГБУ «Центр Агроаналитики» Минсельхоза России Виктория Карташова приводит актуальные данные о динамике производства и экспорта молока и молочных продуктов в России. Страна активно наращивает объемы выпуска и поставок за рубеж этой продукции.
Правильное выращивание нетелей — инвестиция в будущее стада
Чтобы заложить основу здоровья и будущей продуктивности телочек, специалисты компании «Ханккия» рекомендуют включать в рацион добавки Прогут®, Прогрес® и стартерный корм «Эффекта Корова».