Наиболее часто задаваемый вопрос специалистов хозяйств - это, как повысить энерговооруженность рационов коров и повысить «коэффициент полезного действия» используемого сырья. Известно, что жвачные играют важную роль для человечества благодаря своей уникальной способности превращать траву в богатые белком продукты питания. В отличие от людей, они 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…ОТКУДА, 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: эффективнее будет увеличить разлагаемость всех углеводов в рубце для использования крахмалов в меньших количествах (соответственно и кормов их содержащих).

И наши, и зарубежные специалисты составляют рационы для дойных коров в первую половину лактации 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. А источниками крахмала, наиболее используемыми 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.

Увеличение переваримости зерен зерновых культур заключается в обеспечении быстрого доступа амилолитических ферментов бактерий рубца к крахмалу в рационе. 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 в последствии - глюкозы. А часть сахаров, 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 корма 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 еще 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.

РАЗРАБОТКИ МИКРОБИОЛОГОВ ВНЕДРЕНЫ В ПРАКТИКУ ЖИВОТНОВОДСТВА

Отдельный большой интерес представляют грибы и дрожжи.

Хорошо известно в этом плане семейство дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Однако, в последние годы растет 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 серьезный 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 еще 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 совместного выращивания можно обогатить их ферментаты широким спектром ферментов, включая амилазы, целлюлазы 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.

Полученные нами интересные результаты применения ФИБРАЗЫ уже в условиях российских предприятий полностью подтвердили возможность влиять на удой и стоимость рациона, и будут опубликованы отдельно.

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 обогащенных 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.

По материалам научного отдела завода BST и собственным исследованиям

Пчельников Д.В.

Зооинженер,

Кандидат биологических наук