Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Количественные параметры метаболизма азота корма и азота эндогенной мочевины в преджелудках овец при разном уровне протеина в рационе

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Количественные параметры метаболизма азота корма и азота эндогенной мочевины в преджелудках овец при разном уровне протеина в рационе"

РГо С ! О 2 ИЮИ

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВА ЕВГЕНИЯ ИЛЬИНИЧНА

"КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕТАБОЛИЗМА АЗОТА КОРМА И АЗОТА ЭНДОГЕННОЙ МОЧЕВИНЫ В НРЕЩЕПУДШ ОВЕЦ ПРИ РАЗНОМ УРОВНЕ ПРОТЕИНА В РАЦИОНЕ"

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Боровск - 1997

На правах руписи КУЗНЕЦОВА ЕВГЕНИЯ ИЛЬИНИЧНА

"коптксттпшЕ параметры метаболизма люта корма и лаотл ЭИМП'ЕННОЙ МОЧЕВИНЫ В НРЕЛШЛУДКЛХ ОВЕЦ ПРИ РАЗНОМ УРОВНЕ ПРОТЕИНА В РМЩОНЕ"

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидат биологических наук

Боровск - 1997

Работа выполнена в лаборатории белково-аминокислотного питания Всеросийскогр научно-исследовательского института физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор, академик РАСХН Б.Д.Кальницкий

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

А.М.Материкин

кандидат биологических наук, К.Р.Рахимов

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский

институт животноводства

Защита состоится " W " Л* О Л 1997 Г-

на заседании диссертационного Совета Д.020.17.01. при Всероссийском научно-исследовательском институте физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных.

Адрес института: 249010, г. Боровск, Калужской обл.,

ВНИИФБиП с.-к. животных.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан " ^ " Ом/эРУ/Л 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскозяйственных наук

Г.В.Дворянчикова

1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В последние годы в нашей стране и за рубежом интенсивно ведутся исследования по разработке новой системы оценки и нормирования протеинового питания жвачных животных, так как нормирование рациона жвачных по переваримону протеину не учитывает многообразия процессов превращения азотистых веществ корма в преджелудках и их использование в организме. В рубце у жвачных животных белки корма под действием микроорганизмов претерпевают существенные изменения и в тонкий отдел кишечника поступает смесь аминокислот, значительно отличающаяся по составу от потребленной с кормом. В связи с этим обеспеченность жвачных животных аминокислотами оценивается не по аминокислотному составу потребленного корма, как это принято для моногастричных животных, а по аминокислотной смеси, поступающей в двенадцатиперстную кишку. Основные источники этих аминокислот белки корма, избежавшие распада в рубце, и вновь синтезированный в преджелудках микробный белок. Синтез микробного белка, как известно, происходит из расщепляемого в преджелудках протеина корма, а также из поступающих в полость рубца эндогенных азотистых веществ. Если количество азота расщепляемого протеина корма, усвоенного микроорганизмами, легко вычислить из общего потребления протеина и уровня его расщепления в рубце, то определение количества эндогенных поступлений азота представляет особую трудность.

Имеющиеся же сведения о количестве эндогенных азотистых веществ, которые поступают в рубец и могут быть вовлечены в микробный синтез, довольно противоречивы. Так, по данным Leng- R.A., Nolan J.V. (1984) в зависимости от условий кормления в рубец крупного рогатого скота поступает в сутки до 100 г эндогенного

азота в виде белка. В других опытах (Цюпко В.В. и др., 1989) уровень поступления эндогенного азота в сложный желудок у бычков на рационах с низким содержанием протеина (около 9% в сухом веществе) составлял всего 32 г/сутки. Нет единого мнения и о том, чем определяется количество поступающего эндогенного азота в преджелудкй. По мнению Teller I.A. (1978) секреция эндогенного азота зависит от количества потребляемого протеина с кормом, тогда как другие исследователи (Buttery P.I., Bartram С.S., 1989) связывают уровень эндогенного азота с обменной массой тела или потреблением сухого вещества корма (Kennedy P.M., Milligan L.P., 1980).

Далеко не полностью решен вопрос нормирования и контроля обеспеченности жвачных животных доступным белком и отдельными аминокислотами. Поэтому особое место в исследованиях последних лет отводится накоплению экспериментальных данных по потоку аминокислот в дуоденум при скармливании различных рационов, чтобы использовать их для прогнозирования аминокислотной ценности рациона. Предлагаемые рядом исследователей (Madsen J., 1985; Gabel M., Poppe S., 1986; Аитова M.Д., 1989) расчетные способы оценки аминокислотной питательности рациона для жвачных животных пока не получили широкого распространения.

В связи с изложенным целью настоящей работы явилось изучение обеспеченности овец аминокислотами за счет микробного белка и не-распавшегося в рубце кормового белка на рационах с разным уровнем протеина, а также установления роли азота эндогенной мочевины в формировании фонда белка или аминокислот в двенадцатиперстной кишке.

- 3 -

В задачу исследований входило:

- определить объем синтеза микробного белка в преджелудках овец в зависимости от уровня протеина в рационе;

- установить количество отдельных аминокислот, поступающих в двенадцатиперстную кишку с кормом и микробным белком, на рационах с разным уровнем протеина;

- сравнить данные по поступлению аминокислот в тонкий кишечник, фактически установленные в эксперименте, с полученными расчетным путем;

- изучить количественное поступление эндогенной мочевины в рубец и установить величину ее использования в синтезе микробного белка.

Научная новизна работы. Получены новые экспериментальные данные, характеризующие количественные параметры поступления эндогенной мочевины в рубец овец и эффективность ее использования в синтезе микробного белка на рационах с разным уровнем протеина. Показано, что у баранов живой массой 40-45 кг в рубец поступает в сутки от 6,22 до 8,13 г эндогенной мочевины. При потреблении рациона с уровнем протеина, соответствующим установленным нормам, около 63£ азота эндогенной мочевины используется в синтезе микробного белка; при избыточном уровне протеина в микробный белок включается 51,1%, а на рационе с пониженным уровнем протеина -более 72% азота рециркулируемой мочевины.

Выявлена высокая воспроизводимость метода прогнозирования количества и состава аминокислотной смеси, поступающей в дуоде-иум, и показана возможность использования расчетного метода для оценки истинной ценности протеина рациона для жвачных по аминокислотному составу не расщепляемых в рубце белков корма и аминокислотному состлку микробного белка, синтез которого рассчитмва-

ется по перереваримому в рубце органическому веществу корма.

Практическая значимость работы. Основные положения по количественным параметрам рециркуляции эндогенной мочевины в рубец и ее использованию в процессе синтеза микробного белка, а также метод прогнозирования аминокислотного состава дуоденального химуса могут быть использованы при формировании рационов для жвачных животных в системе протеинового питания и в учебном процессе на зо-оинженерных и ветеринарных факультетах высших учебных заведений.

Положения, выносимые на защиту:

- эффективность использования азота корма в преджелудках и уровень аминокислотной обеспеченности овец при разном уровне протеинового питания;

- возможность использования расчетного метода для прогнозирования аминокислотной обеспеченности жвачных животных при разных условиях питания;

- количественные параметры рециркуляции мочевины в желудочно-кишечном тракте овец и вклад азота эндогенной мочевины в формирование фракции дуоденального химуса.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на 2 Международной конференции (Россия, Боровск, 1995) и заседании отдела питания ВНШФБиП с.-х. животных (Боровск, 1996).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи.

Объем диссертации. Диссертационная работа изложена на НО страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы,8 рисунков и состоит из введения , обзора литературы, материала и методов исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, практических предложений. Список использованной литературы включает 315 источников, в том числе 91 отечественных и 213 зарубежных авторов.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с задачами исследований в виварии института проведен опыт на 4 баранах цигайской породы 10-12-месячного возраста живой массой 40-45 кг. Животные имели фистулу рубца и внешний анастомоз двенадцатиперстной кишки за впадением протока поджелудочной железы. Опыт проводили методом периодов, продолжительность' каждого 21 день. Изокалорийные рационы, состоящие из травяных брикетов, подсолнечного шрота и картофельного крахмала, различались по периодам опыта уровнем протеина. В рационе первого периода уровень соответствовал существующим нормам (Калашников А.П. и др., 1985), во втором периоде он был на 15% ниже, в третьем - на 20выше этих норм. Разные уровни сырого протеина в рационе создавались варьированием количества подсолнечного шрота, а содержание энергии уравнивалось крахмалом.

В конце каждого периода проводили балансовый опыт, в ходе которого в течение двух суток измеряли количество дуоденального химуса, проходящего через анастомоз, и каждый раз отбирали пробы для исследований в количестве 3% от общего объема химуса. В пробах дуоденального химуса определяли содержание сухого и органического вещества, небелкового, белкового и аммонийного азота, мочевины, а также концентрацию индивидуальных аминокислот. Пробы рубцовой жидкости отбирали до кормления, через 1, 3, 6, 12 и 24 часа после кормления. Расщепляемость сырого протеина исследуемых кормов в рубце определяли методом инкубации корма в мешочках, изготовленных из синтетической ткани. Образцы подсолнечного шрота инкубировали в течение 6 часов, а образцы травяных брикетов - 24 часа (Курилов Н.В. и др., 1987). В пробах рубцовой жидкости определяли ЛЖК, общий, небелковый и аммонийный азот.

Для определения количественных параметров синтеза микробного белка в рубце, объема рециркуляции мочевины и вклада эндогенной мочевины в формирование фонда белка, поступающего в двенадцатиперстную кишку, перед началом измерения дуоденального химуса однократно в яремную вену инфузировали 15№~мочевину в количестве 103 мг 15N. Для изотопного анализа из крови, дуоденального химуса и рубцовой жидкости препаративно выделяли фракции азота - общий, белковый и небелковый на аппарате Сереньева, а также азот аммиака и мочевины - по методике, описанной Материкиным A.M. и др. (1972). Пробы крови отбирали через 1, 3, 6, 12 и 24 часа после инфузии 15№-мочевины.

Изотопный анализ препаративно выделенных фракций азота осуществляли на масс-спектрометре МИ-1201. Расчет объема рециркуляции мочевины и использования ее в синтезе микробного белка в рубце проводили методом, описанным McCutcheon S.N. et al.; 1987. Объем синтезируемого микробного белка в рубце определяли по методу, описанному Breves G., Holler Н. (1987).

Для изотопного анализа и определения аминокислотного состава микробного белка из рубцовой жидкости выделяли бактерии и простейшие методом дифференциального центрифугирования (Курилов Н.В. и др., 1987).

Общая схема исследований представлена на рисунке 1.

Рмо 1

- 8 -

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Расщепляекость сирого протеина и переваримость органического вещества корма в преджелудках

Одним из факторов, определяющих эффективность использования азотистых веществ жвачными животными, является расщепляемость протеина корма в рубце. Определение расщепляемых и нерасщепляемых фракций протеина в кормах связано с необходимостью нормирования потребности в азоте микроорганизмов рубца, удовлетворямую за счет расщепления протеина корма, и потребности в аминокислотах самого животного, обеспечиваемую за счет нерасщепленкого кормового белка и синтезированного микробного белка.

Как показали исследования, уровень протеина в рационе практически не оказал влияния на % расщепляемости протеина используемых кормов и на переваримость органического вещества рациона в преджелудках. Протеин подсолнечного шрота за 6 часов инкубации расщеплялся на 69,85 -70ДЗХ, травяных брикетов за 24 часа - на 35,81 -39,90%.

Различия между периодами опыта по переваримости органического вещества рациона в преджелудках овец были несущественными и колебались в пределах 58,95-59,49%. Характерно, что травяные брикеты имели более низкую скорость переваривания органического вещества в рубце и более высокую в кишечнике. Тем не менее, преобладающая часть органического вещества рационов переваривалась в преджелудках. Крахмал и органическое вещество подсолнечного шрота более легко поддаются микробной ферментации в рубце, что вероятно, и объясняет несколько более высокое переваривание органического вещества баранами в I и III периодах опыта - 750,0*14,6 и

761,0±11,7 г, тогда как на рационе II периода, содержащего наименьшее количество подсолнечного шрота, переваренное органическое вещество составляло - 718.7±13,2 г.

Как следует из таблицы 1, при инкубации кормов в рубце иэме-

Таблица 1

Корм

Аминокислоты шрот подсолнечный брикеты травяные

до инкубации после инкубации до инкубации после инкубации

Лизин 0,97+0,04 0,86+0,02 0,51+0,04 0,34+0,03

Гистидин 0,92+0,08 0,94±0,03 0,23±0,02 0,15+0,01

Аргинин 3,27±0,03 1,62±0,07 0,41+0,03 0,36+0,03

Аспарагино-вая кислота 3,20+0,01 1,10+0,03 0,71±0,09 0,64+0,02

Треонин 1,30±0,03 0,57+0,02 0,29+0,01 0,23+0,02

Серии 1,60+0,05 0,70+0,01 0,30+0,04 0,22+0,02

Глутамино-вая кислота 5,80+0,07 2,90±0,12 0,99+0,08 0,73+0,04

Пролин 1,50+0,03 0,88+0,04 0,35+0,02 0,18+0,01

Глицин 1,96+0,02 0,92+0,07 0,40+0,01 0,30+0,02

Алании 1,59+0,01 0,65+0,02 0,44+0,04 0,38+0,01

Валин 1,34+0,07 0,75+0,10 0,40+0,02 0,36+0,02

Метионин 0,43+0,04 0,20+0,02 0,10+0,01 0,05+0,01

Изолейцин 1,20+0,01 0,55+0,02 0,49±0,03 0,37+0,02

Лейцин 2,34+0,06 1,04+0,04 0,68±0,07 0,48+0,01

Тирозин 0,89+0,02 0,55+0,02 0,30+0,03 0,18+0,02

Фенилаланин 1,32+0,01 0,38+0,01 0,59±0,01 0,38+0,01

Сумма аминокислот , 29,63+1,52 14,41+1,08 7,19+0,70 5,35+0,12

Аминокислотный индекс 0,79 0,90 1,06 1,03

нения в аминокислотном составе характеризуются снижением уровня общих аминокислот в травяных брикетах на 25,6%, а в подсолнечном шроте - более 50%. Важно отметить, что качественный состав исследуемых кормов при инкубации в рубце не ухудшился - аминокислотный индекс до инкубации подсолнечного шрота был на уровне 0,79, после инкубации - 0,90, травяных брикетов соответственно - 1,06 и 1,03.

3.2. Обмен азотистых веществ в преджелудках овец и поступление аминокислот в двенадцатиперстную кишку

Уровень протеина в рационах оказал существенное влияние на поступление разных форм азота в двенадцатиперстную кишку. Как видно из табл. 2, на первых двух рационах в дуоденум поступило общего азота больше, чем было принято с кормом, тогда как при избытке протеина в рационе поступление азота с дуоденальным химусом, вследствие избыточного образования аммиака в преджелудках и повышенного выделения азота с мочой, уменьшилось более, чем на 5% по отношению к принятому с кормом. Подобная ситуация отмечена другими исследователями (ЦюпкоВ.В., 1987; 1989; Курилов Н.В., 1989).

Что касается белкового азота, то разница между I и II периодами опыта, то есть между рационом с нормой и дефицитом протеина, оставалась существенной - более 10% (24,12±0,24 против 21,80±0,30 г/сутки). Хотя эффективность использования кормового азота в синтезе микробного белка на дефицитном по протеину рационе (II период) была несколько выше, чем при норме (79,38 против 72,02%), однако, на 1 кг переваренного в рубце органического вещества синтезировалось во II периоде на 12% меньше микробного белка, чем на сбалансированном рационе (96,6 г против 108,8 г). Следовательно, предполагаемой компенсации недостающего расщепляемого протеина е

Таблица 2

Поступление разных форм азота из преджелудков в двенадцатиперстную кишку, г/сут

Показатели Периоды

I II 111

Принято азота с кормом, г 30,08+0,22 25,60+0,12 36,00+0,25

в т.ч. с расщепляемым протеином, г 18,12+0,10 14,55+0,13 23,00+0,17

нерасщепляемым протеином, 11,96±0,23 11,05+0,13 13,14+0,12

Поступило в кишечник: общего азота, г 32,16+0,11 28,96+0,17 34,00+0,31

X к принятому 106,9 113,1 94,4

белкового азота, г в т.ч. азота нерасщеп-ляемого протеина, г 24,12+0,24 11,96+0,23 21,80+0,20 11,05+0,13 25,40+0,15 13,14+0,12

азота сырого микробного протеина, г 13,05+0,11 11,55+0,25 13,08+0,18

Синтезировано в предже-лудках микробного белка, г/сут 81,56+1,15 72,20+2,03 82,80+2,10

Синтезировано микробного протеина на 1 кг переваренного органического вещества, г 108,80+3,16 96,60+2,17 108,80+2,13

Эффективность использования азота расщепляемого протеина микроорганизмами рубца, %. 72,02 79,38' 57,21

Здесь и далее: * - р < 0,01

рационе за счет повышения эффективности использования азота микроорганизмами рубца в наших экспериментах не установлено. Не исключено, что во II периоде опыта в виду меньшего потребления подсолнечного шрота микрофлора рубца ощущала дефицит отдельных аминокислот, вследствие чего микробный синтез был более низким.

Сдерживающим фактором в этом случае могло явиться высокое образование аммиака в рубце вследствие высокой расщепляемости протеина подсолнечного шрота, а также не совпадение по времени максимальной концентрации аммонийного азота с максимальной концентрацией ЛЖК в рубцовой жидкости. Максимальная концентрация ЛЖК отмечалась через 3 часа после кормления, тогда как максимальное образование аммиака обнаружено уже через 1 час после кормления (таблица 3). По мнению ряда исследователей (Satter L.D., Pofler R.Е., 1976; Мерсер Дж.Р., 1985) наиболее эффективное усвоение азота бактериями . происходит при его концентрации в рубцовой жидкости в пределах 3-8 мг%. В нашем эксперименте во все часы взятия проб содержимого рубца концентрация аммиака не была ниже 12 мг%.

Таблица 3

Показатели рубцовой жидкости у овец

Показатели

ЛЖК, ммоль/100 мл Аммиак, мг%

ЛЖК, ммоль/100 мл Аммиак, мг%

ЛЖК, ммоль/100 мл Аммиак, мrZ

Периоды

7,90±0,49 16,03+0,53

II

до кормления 7,85+0,53 13,58+0,58

8,06+0,59 19,40*0,39

через 1 час после кормления

10,69+0,59 20,44+0,59

10,19±0,52 18,47+0,13

10,86+0,52 24,42+0,43

через 3 часа после кормления

11,63+0,53 13,48+0,64

11,30+0,62 12,16+0,27

11,47+0,54 16,89+0,56

Повышение уровня протеина в рационе на 20% по отношению к норме неблагоприятно сказалось на эффективности использования

расщепившегося в рубце кормового протеина в синтезе микробного белка. Процент использования азота снизился до 57,21. При этом в тонкий кишечник поступало на 5% больше белкового азота за счет увеличения (на 10%) поступления нераспавшегося в рубце кормового белка.

Что касается аминокислот, то их поступление в кишечник с химусом на всех рационах было большим, чем принято с кормом (табл.4). Так, на рационе, сбалансированному по протеину (1 период), разница между суммой аминокислот, потребляемых с кормом и поступивших в начало кишечника, составила в пользу последних 27%, а по II периоду - 28%, тогда как использование рациона с повышенным на 20% уровнем протеина снизило разницу до 16%. Особо заметным было увеличение тех аминокислот, которыми богаты микроорганизмы рубца. К ним относятся метионин, лизин, треонин, изолейцин

- из незаменимых, а из заменимых - аспарагиновая кислота, аланин и тирозин.

Отмечены различия и между периодами опыта. Как видно из табл. 4 разница между I и II периодами опыта (нормой и дефицитом протеина) по поступлению аминокислот в дуоденум составила 16,5%, а между I и III периодами (нормой и избытком протеина в рационе)

- 9%. Следовательно, снижение протеина в рационе на 15Z от нормы при общей расщепляемости его в рубце 56,8% не обеспечивало достаточного синтеза микробного белка в преджелудках, а избыток протеина в рационе привел к неоправданным потерям азота в преджелудках.

С целью разработки способов оценки аминокислотной питательности рациона для жвачных животных параллельно с прямым измерением общего потока аминокислот в двенадцатиперстную кишку в описываемых экспериментах проведено определение поступления аминокислот в дуоденум расчетным путем. В основу расчета положен принцип и методический подход, изложенный в "Новой системе оценки и нор-

Таблица 4

Поступление аминокислот в двенадцатиперстную кишку овец, г/сутки

Аминокислоты

Лизин Гистидин Аргинин Аспарагино-вая кислота Треонин Серин Глутамино-вая кислота Пролин Глицин Алании Валин Метионин Изолейцин Лейцин Тирозин Фенилаланин Сумма аминокислот

в т.ч.незаменимые

заменимые Аминокислотный индекс

% к принятому

принято с кормом

7,12±1,22 3,79+0,10 10,90+1,15

13,80+1,80 5,60+0,90 6,33±0,79

21,96±2,13 6,62+0,81 8,08±1,13 7,71±0,72 6,79+0,80 1,89±0,19 6,40±0,56 11,67+1,14 4,85±0,71 8,65+1,43

132,16+10,30 62,81+5,71 69,35+4,42

0,91

Периоды

поступило в дуоденум

10,50±2,30 3,80+0,80 10,80±1,10

19,10±2,50 6,90±0,50 8,10+1,70

22,80+4,30 8,80+0,90 8,90±2,40 10,20+0,80 8,80±0,30 3,10±0,20 10,30+0,10 11,90±1,20 7,00+0,70 8,60±0,50

168,00+13,10 75,50±1,90 87,71+1,50

0,86 127

II

принято с кормом

6,47+1,31 3,22±0,80 8,74+1,90

11,64+0,71 4,75+0,84 5,27±0,74

18,14^3,21 5,63±0,88 6,78+1,29 6,66±1,11 5,96+0,78 1,61±0,14 5,60±1,45

10,12+2,13 4,26+0,51 7,77±1,01

112,66+9,10 54,01+3,23 59,65+2,54

0,92

поступило в дуоденум

9,00±1,60 3,70+0,20 9,90±0,99

16,40+1,90 6,80+0,20 6,20+0,90

21,90±1,67 7,40+1,01 7,20±1,70 9,10±1,05 7,80±0,89 2,50±0,90 9,10+0,56 11,70±1,77 5,30±0,88 7,50+1,00

144,20+11,00 69,00+1,61 76,20+1,78

0,89 128

принято с кормом

III

7,98±1,08 4,44±0,51 13,91±0,10

16,60+2,50 6,76+0,98 7,75±1,01

21,13+4,12 7,96±1,01 9,82±1,71 9,12±1,21 7,98±1,23 2,28+0,29 7,4б±0,79 13,75±2,06 5,64±0,89 9,82±1,10

158,30+12,11 74,28±4,35 84,02+5,29

0,88

поступило в дуоденум

11,70±1,50 4,30±1,30 10,90±2,10

20,10±0,50 8,30±0,50 6,90+1,60

25,20±3,00 9,80±1,20 9,30+2,50 10,60±2,50 8,70+0,20 2,80±0,40 9,30+1,20 14,70+0,80 10,30^0,50 9,70+0,50

184,80±10,50 84,80±1,80 100,00±5,25

0,85 116,7

мирования протеинового питания коров" (1989). При этом поток аминокислот в дуоденум (ЛКДК) определялся:

АКДК - АКНБК + АКМБ, где

AKHRK - количество аминокислот, поступающее в кишечник с не-расщепляемым в рубце белком корма, г/сут;

АКМБ - количество аминокислот, поступающее в кишечник с микробным белком, г/сут;

Поступление аминокислот с микробным белком рассчитывали по уравнению:

(ПОВР х МБ ) х АКМ

АКМБ ---, где

100

количество потребленного с кормом переваримого в рубце органического вещества, кг;

количество синтезированного в рубце чистого белка, г/кг ПОВР (табл. 2).

содержание аминокислот (г) в 100 г чистого микробного белка (суммы аминокислот).

На примере I опыта показано (табл.5), что по большинству аминокислот (гистидину, аргинину, треонину, лейцину, фенилалани-ну) прогнозируемые значения совпадают или очень близки к фактическим. В целом же сумма аминокислот дуоденального химуса, определенная по прогнозу, имела значения на 10% ниже, чем определенных прямых измерением. Эти различия, вероятнее всего, связаны с тем, что нами не учтены эндогенные поступления аминокислот в двенадцатиперстную кишку с белками сычужного сока и поджелудочной железы. По данным ряда исследователей (Smith R.M., 1974; Brand

ПОВР -MB -ARM -

К.A., Rohr K.S., 1980) доля эндогенного азота в дуоденальном химусе составляет от 6,0 до 10 %.

Тем не менее, полученные данные позволяют заключить, что указанный метод расчета может быть использован для прогнозирования аминокислотной ценности рациона и контроля за обеспеченностью жвачных отдельными аминокислотами на том или ином рационе.

Таблица 5

Поток аминокислот в двенадцатиперстную кишку овец, г/сутки

(I период опыта)

Аминокислоты Фактически всего ПО прогнозу

с нераспав-шимся протеином с микробной биомассой всего

Лизин 10,5+2,3 5,2 4,7 9,9

Гистидин 3,8±0,8 2,9 0,8 3,7

Аргинин 10,8£1,1 7,0 3,0 10,0

Аспарагино- 8,7 18,0

вая кислота 19,1+2,5 9,3

Треонин 6,9+0,5 3,5 3,7 7,2

Серии 8,1+1,7 3,7 3,1 6,8

Глутамино- 10,1 23,5

вая кислота 22,8+4,3 13,4

Пролин 8,8+0,9 3,6 5,6 9,2

Глицин 8,9+2,4 4,7 3,7 8,4

Алании 10,2+0,8 5,2 4,4 9,6

Валин 8,8*0,3 5,2 3,3 8,5

Метионин 3,1±0,2 0,9 1,4 2,3

Изолейцин 10,3±0,1 4,8 4,3 9,1

Лейцин 11,9±1,2 7,0 5,2 18,2

Тирозин 7,0+0,7 2,9 2,4 5,3

Фенклаланин 8,6+0,5 4,6 3,8 8,4

Сумма ами-

нокислот 168,0±13,1 83,9 68,1 152,2

в т.ч.незаменимые 75,5±1,9 41,4 30,3 71,4

заменимые 87,7+1,5 42,8 38,0 80,0

3.3. Обмен мочевины в организме овец при разном уровне протеина в рацио :;

У жвачных животных мочевина является не только конечным продуктом азотистого обмена, подлежащим удалению из организма, но

и служит " резервом " азота. Часть мочевины, образующейся в печени из аммонийного азота, поступающего из преджелудков,и аминогрупп окисляющихся аминокислот, возвращается вновь в преджелудки со слюной и через стенку рубца, где после гидролиза используется микрофлорой для синтеза микробного белка. Установлено (Варади Н. Бодя К., 1974), что благодаря процессам рециркуляции азота мочевины жвачное животное на короткое время и на определенном уровне не зависит от обеспечения экзогенным азотом.

Рециркуляцию и усвоение эндогенного азота микроорганизмами рубца исследовали многие авторы (Алиев A.A., 1967; 1971; Кошаров А.Н.,1974; 1979; Курилов Н.В.,1971; 1979; Cocimano М.R. etal., 1967; McRae J.C., 1977; Sommer А., 1986; Huntington G.B.,1990).

Однако до сих пор нет обстоятельных количественных данных о вкладе эндогенного азота в общий фонд доступного белка для жвачных животных. По этой причине большинство авторов новых систем оценки протеинового питания жвачных отказались при расчетах обеспеченности микроорганизмов рубца расщепляемым азотом от количественного учета рениркулируемого азота.

Количественные данные по рециркуляции мочевины в желудоч-но-кишечннй тракт и использование азота эндогенной мочевины в синтезе микробного белка нами определены путем однократного введения в яремную вену 15М-мочевины и последующего изучения динамики включения 15N в азотистые фракции крови, содержимого рубца и дуоденального химуса. Из рис. 2,3 видно, что уже через час после инфузии мочевины в кровь довольно высокое включение обнаружено в белковом азоте не только содержимого рубца, но и в химусе двенадцатиперстной кишки. При этом хорошо прослеживается обратная зависимость между уровнем протеина в рационе и уровнем обогащения белкового азота содержимого рубца и дуодензльчого v им von отпби.лт,-

ат.Я изб.

Динамика/^в белковом содержимого рубиа

12 1!' 18 21 24 Время,ч азоте Рис.£

Ь _ , 1С П< 1Ь

Динамика п/ в белковом азоте двенадцатиперстной кишки

I

Время,ч Рис.3

ат.% изб.

0.2

П.гр

ел.% изб.

' / У X N X X X ____

..... „1. 1,..' X_ ..!. .> Л.. 1.. 1.. 1 ,1 1 „1 1,1 . .1. 1 1, 1

6 9 /5 .12 15 18 21 2^

Динамика /у в аммонийном ррлМд>Ч

азоте крови гис.4

III

И

I

Динамика А/ в аммонийном азоте Рис"!' 4

содержимого двенадцатиперстной кишки

п ■ ст

и. и

ннм изотопом, что указывает на интенсивное рециркулирование 15N-мочевиры в рубец и эффективное использование ее микрофлорой рубца в синтезе микробного белка на рационах I и особенно II периода опыта (норма и дефицит протеина).

/

Следует также отметить, что обогащение аммонийного азота крови и аммонийного азота химуса двенадцатиперстной кишки более выраженным было во II и III периодах опыта (рис. 4,5), что указывает на более высокую скорость рециркуляции азота у овец на рационах с пониженным и избыточным уровнем протеина. Действительно, как показывают расчеты (табл. 6) на дефицитном и избыточном по протеину рационах (II и III периоды опыта) в желудочно-кишечном тракте овец рециркулировало больше 15N, чем на рационе I периода -32,62+1,20 против 35,90+1,23 и 36,24+1,15 мг/сут соответственно, что составляет 30,7, 34,9 и 35,2 % от инфузируемой 15N-мочевины.

Таблица 6

Поступление 15Н в двенадцатиперстную кишку в составе различных фракций азота

Показатели Периоды

I II III

Рециркулировало в ЖКТ, мг/сут 31,62+1,20 35,90+1,23 36,24+1,15

% от введенного Поступило л дуоденум: в составе белкового азота, мг/сут 30,7 19,93+1,31 34,9 25,82±1,75 35,2 18,51+1,12

% от введенного 19,35 25,08 17,97

в составе аммонийного азота, мг/сут 4,55+0,10 5,06+0,18 5,89+0,17

% от введенного в составе мочевины, мг/сут 4,42 0,82+0,07 4,91 1,38+0,05 5,71 1,70+0,09

% от введенного 0,80 1,34 1,65

Наиболее высокое использование 15N в синтезе микробного белка отмечено у овец на рационе с пониженным на 15 % уровнем протеина (25,83±1,75 мг/сут). Характерно и то, что в двенадцатиперстную кишку у овец поступало значительное количество 15N в составе аммиака - от 4,55±0,10 до 5,89±0,17 мг/сут (концентрация аммонийного азота в дуоденальном химусе колебалась от 12,37 до 20,33 мг%). Однако, несмотря на то, что обогащение стабильным изотопом мочевины в дуоденальном химусе было высоким, поступление изотопа в дуоденум в составе мочевины было небольшим и колебалось от 0,82±0,07 до 1,70*0,05 мг/сут в виду низкой концентрации мочевины в химусе (от 3,8 до 7,3 мг%).

В целом, количественные показатели обмена мочевины в организме овец в зависимости от уровня протеина в рационе представлены в табл.7. Как видно из таблицы 7, самые высокие показатели по концентрации мочевины в плазме крови, циркуляции мочевины в организме и экскреции с мочой были на рационе с избыточным уровнем протеина (III период) - соответственно на 28,6, 19,2 и 18,4% выше, чем на рационе I периода опыта. При снижении уровня протеина в рационе баранов на 15% от нормы циркуляция мочевины в организме снизился на 18,4%, а выделение с мочой на 23,6%. Объем рециркули-руемой мочевины при этом был ниже по сравнению с уровнем I периода опыта всего на 7,3%, тогда как при избытке протеина (III период) он увеличился на 13,7%.

Как показали расчеты, основанные на данных изотопных исследований^ синтезе микробного белка использовалось на рационе первого периода 2,08, второго - 2,20 и третьего периода - 1,91 г азота эндогенной мочевины, то есть 63,0, 72,0 и 51,1% азота мочевины, рециркулируемой в ЕКТ (табл.7).

Таблица 7

Обмен мочевины в организме овец при разном уровне протеина в рационе

Показатели Периоды

I II III

Концентрация мочевины в крови, мг% 30,06+1,16 24,53+1,83 38,62+1,17

вГк I периоду 100 81,6 128,5

Циркуляция мочевины в организме, г/сут 21,86+1,55 17,84+1,17 26,06+1,85

в % к I периоду 100 81,6 119,2

Выделение мочевины с мочой, г/сут 15,14+1,12 1,61+1,10 17,93+1,31

в % к 1 периоду 100 76,7 118,4

Рециркуляция мочевины в ЖКТ, г/сут 6,71+0,61 6,22±0,50 8,13±0,92

в % к I периоду 100 92,7 113,7

Использовано азота эндогенной мочевины в синтезе микробного белка, г/сут ?,08*0,06 2,20+0,05 1,91+0,02

% от рециркулируемой мочевины 63,0 72,0 51,1

% от поступившего в двенадцатиперстную кишку белкового азота 8,62 10,09 7,52

% от азота сырого микробного протеина 15,90 19,04 14,60

В общем белковом азоте, поступившем в двенадцатиперстную кишку, азот эндогенной мочевины составил соответственно в I, II и III периодах опыта - 8,62, 10,09 и 7,52%. Следовательно, снижение протеина в рационе овец в описываемых условиях повышает использование азота рециркулируемой мочевины в микробиальном синтезе белка в преджелудках, тогда как избыток протеина в рационе - снижает

более, чем на 10% (51,1 против 63,0%). При этом доля азота эндогенной мочевины в общем азоте микробного сырого протеина колебалась от 14,60 до 19,04%.

Таким образом, применяемый нами метод инфузии 15Ы-мочевины в яремную вену и количественное включение фракции дуоденального химуса позволили определить уровень рециркуляции мочевины в желудочно-кишечный тракт и вклад азота эндогенной мочевины в фонд микробного белка дуоденального химуса. Уровень протеина в рационе оказывает существенное влияние на эффективность использования азота рециркулируемой мочевины в синтезе микробного белка в пред-желудках. Однако по абсолютным показателям вклада азота эндогенной мочевины в белковый пул дуоденального химуса различия между периодами опыта были менее существенными.

выводи

1. Уровень протеина в рационе оказывает существенное влияние на эффективность использования и метаболизм азотистых срединений в организме овец. Наиболее выраженные различия по эффективности использования азота корма и рециркулируемой мочевины обнаружены в процессе микробной ферментации корма в рубце.

2. На сбалансированном по протеину рационе эффективность использования азота расщепляемого в рубце протеина в синтезе микробного белка составила 71,96%. При снижении уровня протеина в рационе овец на 15% она повысилась на 9,5% и достигала 79,50%, а при 20%-ном избытке протеина эффективность использования азота снизилась почти на 20% и составляла 59,9%. В этом случае азот эндогенной мочевины использовался микроорганизмами рубца - при норме на 63% и соответственно при дефиците и избытке протеина в ра-

ционе на 72,0 и 51,1%.

3. Поступление аминокислот в двенадцатиперстную кишку из сложного желудка было выше на 16-28% от уровня их потребления с кормом. Наиболее существенные изменения были характерны для аминокислот, которыми богат микробный белок (лизин, треонин, изолей-цин, метионин, аланин, тирозин, аспарагиновая кислота).

4. Снижение уровня протеина в рационе овец на 15% против нормы повышало эффективность использования азота корма микроорганизмами рубца, однако, оно не обеспечивало животных необходимым количеством аминокислот. Разница по количеству аминокислот в дуо-денуме между сбалансированным и дефицитным по протеину рационе оставалась на уровне 14-15%. Избыток протеина в рационе вызывает потери азота в сложном желудке овец и свидетельствует о низкой эффективности его использования в процессах синтеза микробногс белка.

5. Высокая сопоставимость данных поступления аминокислот р двенадцатиперстную кишку, полученных расчетным путем и прямым измерением потока аминокислот с химусом, указывает на возможность прогнозирования обеспеченности жвачных животных аминокислотами н? различных рационах на основе аминокислотного состава нерасщепляе-мого в рубце протеина корма, аминокислотного состава синтезируемого микробного белка и потребления с кормом переваримого органического вещества.

6. Установлена прямая зависимость между уровнем протеина I рационе и величиной рециркуляции мочевины в желудочно-кишечньп тракт и обратная - с эффективностью использования азота мочевши в синтезе микробного белка в преджелудках. У баранов живой массо! 40-45 кг'на рационе, сбалансированном по протеину при 60% егс расщепляемости в рубце, вклад азота эндогенной мочевины в фон;

белка, поступающего в двенадцатиперстную кишку, составил 8,62% (2,08 г/сут). Снижение уровня протеина в рационе на 15% повышает долю эндогенного азота в создании белкового фонда до 10,09% (2,20 г/сут), тогда как избыток протеина в рационе (20%) снизило это значение до 7,52% (1,91 г/сут).

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Расчетный метод прогнозирования аминокислотного состава дуоденального химуса может быть использован при составлении рационов и нормирования протеина для жвачных животных.

При совершенствовании системы протеинового питания жвачных животных следует учесть, что доля азота рециркулируемой мочевины, используемая микроорганизмами рубца в синтезе микробного белка, может составлять 14,6 - 19,04% от общего азота сырого микробного протеина, поступающего в дуоденум.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Кузнецова Е.И. Обмен мочевины у овец при разном уровне протеина в рационе.//Актуальные проблемы в животноводстве. Тез. докл. 2-ой Международной конференции, Боровск, 1995, с.55-56

2. Кузнецова Е.И. Влияние уровня протеина в рационе на поступление разных форм азота в кишечник овец.//Актуальные проблемы в животноводстве. Тез. докл. 2-ой Международной конференции, Боровск, 1995, с.56-57

3. Кузнецова Е.И. Оценка аминокислотной питательности рационов для овец.//Вестник сельскохозяйственной науки, 1996, N 5, с.64-66