Эффективное использование протеина в рационах для коров

Efficient use of protein in cow diets
D. Glukhov
Скачать статью в PDF

Для улучшения усвояемости протеина в организме коров в первую очередь нужно оптимизировать рубцовое пищеварение. При вводе различных источников транзитного протеина в рацион рекомендовано использовать защищенные аминокислоты (метионин, метионин + лизин).

Ключевые слова: кормление высокопродуктивных коров, оптимизация рубцового пищеварения, уровень расщепляемого в рубце протеина, синтез и использование микробного белка, контроль содержания транзитного протеина, ввод в рационы сапонинов и танинов, мочевина в крови и молоке, ввод в кормосмесь защищенных аминокислот — метионина и лизина

 

Дмитрий ГЛУХОВ, руководитель департамента КРС
Компания «Адиссео Евразия»

 

Протеин — это один из самых дорогих компонентов: затраты на него могут составлять от 35 до 55% от стоимости рациона. При этом эффективность использования белка в организме жвачных животных достаточно низкая (24–25%), она варьирует в широких пределах — от 10 до 40% (Calsamiglia et al., 2010). Этот показатель можно улучшить путем правильного подбора кормов и кормовых добавок и за счет грамотного балансирования рационов. В таком случае у специалистов по кормлению крупного рогатого скота возникают вопросы: какой протеин использовать и в каком количестве, как обеспечить максимальный уровень синтеза микробного белка в рубце и повысить эффективность использования транзитного (нерасщепляемого в рубце) протеина, чтобы сохранить здоровье животных, продлить их долголетие и получить качественную продукцию.

 

Протеиновое питание жвачных

Чтобы определить, какие источники протеина лучше использовать в кормлении коров, следует разобраться, как происходит усвоение кормового белка в организме жвачных, и понять, на какие показатели необходимо обращать внимание при составлении рационов.

Рис. 1. Переваривание и усвоение протеина в желудочно-кишечном тракте жвачных

С кормом животное получает сырой протеин (СП). Это не только белок (или истинный протеин), но и небелковый азот, который представлен как более простыми органическими соединениями (например, пептиды, свободные аминокислоты, амиды, амины), так и неорганическими, в частности солями аммония. Часть истинного протеина доступна для рубцовой микрофлоры. Под действием протеолитических ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, белки корма расщепляются до пептидов, аминокислот, а затем до аммиака (рис. 1). Все эти соединения наряду с поступившим с кормом небелковым азотом бактериальная микрофлора рубца использует для построения собственных клеток и роста.

До 50% бактерий служит питанием для простейших. Переваривая бактериальные клетки, они возвращают часть азота во внутреннюю среду рубца в виде все тех же небелковых соединений, которые затем снова становятся доступными для бактерий (Puniya et al., 2015). Этот процесс называют круговоротом или рециркуляцией азота в рубце.

Биомасса бактерий и простейших формирует 90–99% микробного протеина (Puniya et al., 2015) — основного и наиболее ценного источника белка для коровы. Микробный протеин, поступая в сычуг, расщепляется так же, как и транзитный протеин, до аминокислот, которые затем усваиваются в тонком кишечнике. В совокупности аминокислоты транзитного и микробного протеина составляют так называемый обменный протеин — белок, необходимый для поддержания жизнедеятельности и образования продукции (прирост живой массы и синтез молока). Этот показатель считается ключевым при составлении рационов. Он по‑разному именуется в различных системах расчета: MP (Metabolizable protein) в американских NRC и CNCPS, DVE (Darm Verteerbaar Eiwit) в нидерландской CVB, PDI (Protéine Digestible dans l’Intestin) во французской INRA или nXP (nutzbares Protein) в одноименной немецкой. При прогнозе молочной продуктивности необходимо учитывать показатель «содержание обменного протеина», а не «концентрация СП», который и заложен в программах, использующихся для расчета рационов.

Потребность коровы с удоями 25–30 кг молока в сутки в обменном протеине можно удовлетворить путем скармливания только качественных кормов и за счет максимальной выработки бактериями рубца микробного протеина. Если продуктивность животного достигает 30 кг и более, рубец зачастую неспособен обеспечить выработку необходимого количества обменного протеина. В результате этого возрастает роль транзитного протеина: чем выше продуктивность животного, тем больше транзитного протеина необходимо вводить в рацион. Однако для того, чтобы транзитный протеин полностью усваивался в организме коровы, его аминокислотный состав должен быть максимально близок к аминокислотному составу микробного белка. В силу этого при использовании транзитного протеина необходимо контролировать аминокислотный состав обменного протеина.

Оптимизация использования азота в рубце

Сколько СП нужно рубцовой микрофлоре? Максимального синтеза микробного белка достигают при концентрации 12–13% СП на 1 кг сухого вещества (СВ) рациона (с учетом того, что весь СП расщепляется в рубце). При среднем уровне СП 16–17% на 1 кг СВ на расщепляемый в рубце протеин должно приходиться 65–70%. Часто превышение этой нормы приводит к более серь­езным последствиям, чем недостаток расщепляемого в рубце протеина.

Рубцовая микрофлора, в частности бактерии, использует для роста и размножения азот из небелковых соединений, которые либо поступают с кормом, либо образуются в рубце при расщеплении протеина. Основным источником азота служит аммиак — конечный продукт распада белка. Из него синтезируется от 50 до 80% микробного протеина. Однако бактерии могут использовать его в ограниченных количествах. Для максимально эффективного усвоения концентрация микробного протеина не должна быть слишком высокой — всего 5–6 мг/100 мл рубцовой жидкости (Satter, Slyter, 1974; Mehrez et al., 1977). Кроме того, аммиак легко всасывается через стенку рубца и при росте количества аммиака в рубцовой жидкости увеличивается и его концентрация в крови.

Рис. 2. Синхронное высвобождение энергии и аммиака в рубце

Пептиды и аминокислоты также относятся к важным источникам азота для микрофлоры: доля синтезируемого из них белка составляет 20–50%. Они служат источниками разветвленных углеродных цепей, необходимых для синтеза микробами аминокислот лейцина, изолейцина и валина, что особенно важно при использовании в рационах мочевины.

Помимо наличия источников азота для синтеза микробного белка необходимо наличие энергии, причем скорость высвобождения из кормов аммиака и энергии должна быть синхронизирована (рис. 2).

Последствия от неправильно сбалансированных по белку рационов

В случае поступления в рубец избыточного количества расщепляемого протеина или при недостатке энергии микрофлора не успевает использовать значительное количество высвобождаемого аммиака. Избыток аммиака негативно влияет как на рубец, так и на организм в целом. С ростом концентрации аммиака повышается и pH в рубце, что негативно сказывается на жизнедеятельности микрофлоры. Избыток аммиака также может ухудшить усвоение магния (Martens et al., 2018), а поскольку основная его часть усваивается именно в рубце, это может повлечь за собой ухудшение усвояемости кальция, что напрямую связано с усвоением магния. Аммиак через стенку рубца всасывается в кровь. Так как аммиак токсичен для организма и его накопление может вызвать серьезное отравление (Puniya et al., 2015), возникает необходимость в его обезвреживании. Происходит этот процесс в печени путем образования мочевины, причем затраты энергии в организме животного значительно возрастают: для образования 1 мг мочевины требуется 1,67 Дж энергии.

Из печени мочевина возвращается в кровяное русло, откуда легко проникает в прочие биологические жидкости. Часть мочевины со слюной поступает обратно в рубец (рециркуляция). При благоприятных условиях (когда в рубце нет избытка аммиака) мочевину используют бактерии для роста. В противном случае она будет расщеплена до аммиака (процесс происходит достаточно быстро и занимает от 30 минут до 2 часов), снова всосется в кровь и процесс рециркуляции возобновится.

Скармливание избыточного количества расщепляемого в рубце протеина может привести как минимум к трем негативным последствиям: нарушению работы рубца, снижению усвояемости магния и, опосредованно, кальция, а также к увеличению затрат энергии. Уже это отрицательно сказывается на здоровье и продуктивности коров, особенно в начале лактации. Однако и образующаяся в итоге мочевина может также негативно повлиять на состояние животных и качество молока. В частности, при повышении уровня мочевины у коров ухудшается функция воспроизводства.

Поскольку мочевина легко проникает во все органы и ткани, она способна влиять на рН внутренней среды матки, а также на концентрацию магния, калия, фосфора и цинка в маточной жидкости. В результате снижаются и оплодотворяемость (за счет уменьшения жизнеспособности попадающих в матку сперматозоидов), и выживаемость эмбрионов на ранних стадиях развития, так как в первые 26–28 дней стельности зародыш не прикреплен к стенке матки (табл. 1). Вместе с тем мочевина негативно влияет на уровень прогестерона, то есть напрямую сказывается на стабильности беременности. В результате уменьшается процент плодотворно осемененных животных при первом и втором осеменении, что влечет за собой экономические потери (дополнительные расходы, связанные с покупкой спермодоз, увеличением продолжительности сервис-периода и интервалов между отелами).

Таблица 1. Влияние концентрации азота мочевины в плазме крови, цельной крови и молоке на показатели воспроизводства у молочных коров (Melendez et al., 2003)

Помимо этого с ростом уровня мочевины в крови растет ее концентрация в молоке. Это в свою очередь приводит к тому, что концентрация истинного протеина (казеин и сывороточный белок) в молоке снижается и оно становится менее пригодным для приготовления сыра или творога, то есть выход конечного продукта при переработке существенно уменьшается.

В то же время мочевина — хороший индикатор правильности протеинового кормления. В частности, можно использовать такие показатели, как АМП и АМК. Они тесно связаны друг с другом и рассчитываются по формуле

АМП, мг/100 мл = (1,021 × АМК) + 0,399.

Еще один хороший индикатор эффективности белкового обмена в организме коров — АММ (Roseler et al., 1993). Этот показатель может использоваться для оценки правильности кормления в силу того, что он напрямую коррелирует с АМК, так как мочевина легко переходит из крови в другие ткани (Melendez et al., 2000). Взаимосвязь между показателями рассчитывают по формуле

АММ, мг/100 мл = (0,620 × АМК) + 4,75.

Целевое значение концентрации АММ составляет 8–10 мг/100 мл (Schwab, 2015), что соответствует 171–214 мг/л мочевины.

В каких же случаях может возникать избыток расщепляемого в рубце протеина? Чаще всего это происходит из‑за скармливания животным кормосмесей, содержащих более 17% СП в 1 кг СВ. Балансируя рационы, специалисты повышают содержание протеина, стараясь увеличить в кормосмеси концентрацию обменного протеина до уровня, необходимого для получения плановых показателей по надоям. При этом не учитывают общее содержание протеина в корме и забывают о таком показателе, как азотный баланс рубца. Его названия в разных системах различаются (например, Rumen NH3 balance, OEB, RNB), так же как и способы расчета, но в любом случае именно такой показатель служит ключом для правильного расчета как количества азота в рубце, так и его соотношения с энергией.

Игнорирование этого показателя — самая распространенная ошибка. Иногда она возникает из‑за невнимательности специалиста по кормлению, а иногда из‑за стремления сэкономить. Так, в некоторых хозяйствах часть соевого или рапсового шрота, содержащих в среднем 30% нерасщепляемого в рубце протеина (NRC, 2001), заменяют на подсолнечный, бОльшая часть белка (не менее 84%) в котором расщепляется в рубце, либо на мочевину, которая, как известно, под действием ферментов микро­флоры очень быстро распадается до аммиака. Вследствие такой замены нарушается азотный баланс рубца.

Помимо высокого уровня СП причиной нарушения азотного баланса может стать недостаток энергии в рубце или отсутствие синхронизации высвобождения азота и энергии (об этом написано выше). Такая ситуация может возникнуть в случае, когда «быстрый» азот, например из той же мочевины, не сбалансирован необходимым количеством «быстрой» энергии, то есть сахаров. В результате даже при оптимальном уровне СП в рационе существенная часть образующегося в рубце аммиака не будет использоваться микрофлорой.

Избыток расщепляемого в рубце протеина также часто встречается у животных в тех хозяйствах, где в качестве основного корма используют сенаж и сено из люцерны или других бобовых, а в качестве дополнительного источника протеина — жмых или шрот из подсолнечника или рапса.

Как исправить ситуацию?

Если в рационе концентрация СП превышает 17% в 1 кг СВ, следует в первую очередь уменьшить его количество, причем сделать это желательно за счет использования кормов с наиболее высоким содержанием расщепляемого в рубце протеина. Далее необходимо попытаться нормализовать азотный баланс рубца, то есть обеспечить как правильное количественное соотношение источников азота и энергии, так и синхронное высвобождение азота и энергии.

Если азотный баланс по‑прежнему высокий, нужно заменить часть имеющихся источников белка кормами с более высоким содержанием транзитного протеина, такими как соевый шрот, сухая послеспиртовая барда, пивная дробина, кукурузный глютен или так называемый защищенный протеин. Можно снизить расщепляемость протеина и рециркуляцию азота внутри рубца путем ввода в рацион танинов и сапонинов.

И те и другие присутствуют во многих растениях и способны влиять на расщепляемость протеина и активность микрофлоры.

При добавлении в кормосмесь сапонинов снижается активность простейших (Patra, Saxena, 2009), в результате чего уменьшается поглощение ими бактерий и количество циркулирующего в рубце азота (см. рис. 1). Благодаря этому доля бактериального белка в микробном протеине возрастает, что имеет определенные преимущества: бактерии размножаются быстрее простейших и при этом живут гораздо меньше, то есть таким образом обеспечивается более оперативное поступление пре­образованного азота корма в сычуг. Иными словами, животное получает больше микробного белка.

Ввод в рацион танинов позволяет преобразовать часть расщепляемого в рубце белка в транзитный протеин (Frutos et al., 2004; Naumann et al., 2017; Nawab et al., 2020). Происходит это благодаря тому, что танины способны связываться с протеином корма, делая его недоступным для ферментов микрофлоры. Попадая в кислую среду сычуга, эти соединения разрушаются, и белок становится доступным для переваривания и последующего усвоения.

Помимо этого танины способны частично уменьшать ферментативную активность некоторых бактерий, за счет чего снижается расщепление пептидов и аминокислот в рубце до аммиака. Таким образом, при воздействии танинов не только снижается выработка аммиака, но и увеличивается количество аминокислот, получаемых животным из белка кормов.

Танины и сапонины можно использовать как по отдельности, так и в комбинации. Эффективность применения смеси сапонинов и танинов в кормлении крупного рогатого скота подтверждена на практике. Данные экспериментов показали, что при включении такой смеси в рацион (50 г на голову в сутки) снизился уровень мочевины в крови животных с 32 до 27 мг%, среднесуточная продуктивность выросла в среднем на 1 кг на голову в сутки (с 32,8 до 33,8 кг), а кроме того, улучшилось качество молока (массовая доля белка увеличилась с 3,32 до 3,37%, жира — с 3,74 до 3,84%).

Однако стоит помнить, что сапонины и танины — не волшебная таблетка. Их целесообразно применять только в тех случаях, когда по тем или иным причинам нет возможности снизить количество расщепляемого в рубце белка или оптимизировать азотный баланс.

Повышение эффективности транзитного протеина

Напомню, что при продуктивности менее 30 кг молока в сутки коровы способны практически полностью удовлетворять свою потребность в обменном протеине за счет белка, синтезируемого микрофлорой рубца. Микробный белок — наиболее полноценный для животных с точки зрения аминокислотного состава — организм использует максимально эффективно.

При продуктивности свыше 30 кг, как правило, возникает необходимость в применении источников транзитного протеина. Задача специалистов по кормлению — обеспечить животных транзитным протеином, аминокислотный состав которого будет максимально близок к аминокислотному составу микробного белка. В этом случае не возникнет большого количества неис­пользуемых аминокислот, которые организму животного придется утилизировать.

Как известно, утилизация «лишних» аминокислот происходит большей частью в печени, а конечным продуктом утилизации будет аммиак, который необходимо обезвредить, превратив в мочевину. Таким образом, скармливание большого количества несбалансированного по аминокислотному составу транзитного протеина может привести к тем же последствиям, что и излишек расщепляемого в рубце белка (увеличение нагрузки на печень, дополнительные энергозатраты, ухудшение здоровья и воспроизводительной способности).

Таблица 2. Содержание лизина и метионина в белке рубцовой микрофлоры и некоторых кормах

При использовании источников транзитного протеина растительного происхождения, как правило, возникает дефицит двух аминокислот: метионина и лизина (табл. 2), то есть именно эти две аминокислоты будут лимитировать использование обменного белка и, соответственно, образование продукции.

В этом случае возникает необходимость в использовании отдельных аминокислот в защищенной от распада в рубце форме, причем нормировать их нужно так же, как и другие питательные вещества. Для защищенных метионина и лизина нет фиксированных норм ввода, для каждого рациона их количество рассчитывают индивидуально в зависимости от применяемых источников протеина. Например, в рационы с высоким содержанием соевого шрота обычно требуется дополнительно вводить только метионин. При полной или частичной замене сои рапсом необходимо добавлять еще и лизин. В кормосмеси с бардой или дробиной дефицит лизина будет более выраженным.

Итак, как правильно сбалансировать рацион, чтобы повысить эффективность использования протеина в организме жвачных? Нужно оптимизировать рубцовое пищеварение путем грамотного балансирования рационов, во‑первых, по количеству расщепляемого протеина, во‑вторых, по соотношению азота и энергии (азотный баланс рубца). Необходимо также синхронизировать высвобождение азота и энергии из их источников. Это позволит получить максимальное количество микробного протеина — самого дешевого и при этом наиболее полноценного источника обменного протеина для коров. При невозможности нормализовать азотный баланс можно попытаться оптимизировать рубцовое пищеварение путем включения в рацион танинов и сапонинов.

Специалисты рекомендуют при вводе в кормосмесь источников транзитного протеина, особенно растительного происхождения, использовать защищенные метионин и лизин. Дозировку каждой из аминокислот необходимо рассчитывать исходя исключительно из структуры рациона и качества кормов, применяемых на предприятии.                

Вопросы автору можно направлять на e-mail: Dmitry.Glukhov@adisseo.com

ИД «Животноводство»
animal@zzr.ru
Москва, Хорошевское шоссе, 32 А, оф. 8
+7 901 578-71-29
8 800 551-73-54

Другие статьи

Заменитель молока для теленка

Лучшим продуктом для телят в возрасте 10–30 дней служит заменитель цельного молока с содержанием молочного протеина 54–63% и уровнем растительного протеина 46–37% от общего объема ЗЦМ.

Использование сорбента Пробитокс в скотоводстве

Использование адсорбента Пробитокс позволяет значительно снизить негативное воздействие микотоксинов на организм животных при скармливании им объемистых кормов, в которых концентрация микотоксинов существенно превышает допустимый уровень, а также предотвратить развитие хронического микотоксикоза.

Применение концентратов без ошибок и сложностей

Ввод в рацион защищенных жиров улучшает состояние здоровья коров и повышает их продуктивность. Наиболее удобны и просты в применении комплексные добавки, готовые к употреблению.

Отечественный рынок комбикормов стабилен

В Москве, в МПА, прошла XIII Международная конференция «Качество и безопасность комбикормов — основа здоровья и продуктивности животных: проблемы и решения» («Комбикорма-2019»).

Анимэйт®: контроль катионно-анионного баланса рационов в транзитный период

Компания Phibro Animal Health Corporation предлагает содержащую хлор и серу кормовую добавку Анимэйт® для высокопродуктивных коров, применение которой в транзитный период позволяет оптимизировать катионно-анионный баланс рациона и тем самым предотвратить развитие у животных гипокальциемии в субкл

«Нет» антибиотикам, «да» защищенным аминокислотам и белку!

Добавки на основе кальциевых солей жирных кислот для бройлеров, а также защищенных аминокислот и белка для крупного рогатого скота позволяют повысить продуктивность, сохранить здоровье животных и птицы без применения кормовых антибиотиков.

Современная технология консервирования

При использовании кормов, заготовленных с использованием консервантов AIV, улучшается синтез микробиального белка в рубце жвачных животных, увеличиваются надои и содержание жира и белка в молоке.

Эффективность одновременного связывания нескольких микотоксинов различными адсорбентами в условиях модели желудочно­-кишечного тракта in vitro

Применение адсорбента Микосорб® производства компании Alltech позволяет снизить концентрацию микотоксинов в кормах и тем самым поддерживать здоровье сельскохозяйственных животных и птицы.

Силос из кормовых бобов

Использование силоса из кормовых бобов в кормлении высокопродуктивных коров позволяет значительно снизить расход белкового сырья при производстве комбикормов.

Наращиваем производство молока

Включение пробиотического препарата Профорт производства ООО «БИОТРОФ» в рационы для новотельных коров обеспечивает физиологически обоснованное течение метаболических процессов в их организме и способствует росту среднесуточных удоев и валового надоя молока натуральной жирности в первые три месяц

Ферментация под контролем

При силосовании первостепенное значение имеет эффективность ферментации. Достичь этого можно путем внесения в силосуемую массу закваски Биотроф® 2+ производства ООО «БИОТРОФ».

Мир без антибиотиков

Концепция кормления EcoLine KMK, разработанная компаниями «Коудайс МКорма» и De Heus, позволяет отказаться от применения кормовых антибиотиков при выращивании животных и птицы и  сохранить при этом их продуктивность и здоровье.

Минеральное питание жвачных

Применение хрома в органической (биоусвояемой) форме, например хром-метионина Availa®Cr, позволяет поддержать здоровье крупного рогатого скота при стрессе, а также повысить продуктивность животных и улучшить качество получаемой продукции.

Качество молока повысит Пробитокс

Применение адсорбента Пробитокс, разработанного ГК «Апекс плюс», оказывает положительное влияние на молочную продуктивность и качество молока.

Качество силоса больше не зависит от погоды

Для получения хорошо ферментированного силоса (особенно когда его заготовляют в плохих погодных условиях) рекомендовано применять химический консервант Кофасил жидкий, который эффективно подавляет клостридии и другие нежелательные микроорганизмы (энтеробактерии, дрожжи и плесневые грибы) на начал