Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных в связи с прогнозированием образования конечных продуктов переваривания кормов

Харитонов, Евгений Леонидович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных в связи с прогнозированием образования конечных продуктов переваривания кормов
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных в связи с прогнозированием образования конечных продуктов переваривания кормов"

\ НУ ВСЕРОС СИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГ ИИ, ЬИОХИМИИ И ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

животных

КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РУБЦОВОГО И КИШЕЧНОГО ПИЩЕВАРЕНИЯ У ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ В СВЯЗИ С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ ОБРАЗОВАНИЯ КОНЕЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ КОРМОВ

03.00.13 - физиология 06.02.02. - кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов

На правах рукописи

Харитонов Евгений Леонидович

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Боровск-2003

Диссертационная работа выполнена в лаборатории пищеварения ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных

Научный консультант - д.б.н., академик РАСХН

Кальницкий Б.Д.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Маркин Юрий Викторович

доктор биологических наук, профессор Макарцев Николай Григорьевич доктор биологических наук Соловьев Алексей Михайлович

Ведущее учреждение - Всероссийский научно-исследовательский

институт кормов имени В.Р. Вильямса

Защита состоится 25 декабря 2003 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д. 020.17.01. при учреждении Всероссийском научно-исследовательском институте физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных.

Адрес: 249010, г. Боровск Калужской области, ВНИИФБиП с.-х. животных.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 15 ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

В.П. Лазаренко

аооб-4 гМБ7Ь

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Традиционные принципы и системы нормированного кормления животных в ближайшем будущем еще будут определять решение многих задач в животноводстве, но накопленные научные знания в этой области диктуют необходимость перехода к прогнозу и контролю полноценности питания животных на уровне обменных процессов. Разрабатываемые новые системы питания предполагают оценивать потребность в питательных веществах и проводить их нормирование с учетом образования субстратов в пищеварительном тракте в процессе переваривания корма и внутритканевого обмена. Только на этой основе можно перейти, например, к прогнозированию химического состава молока и выяснить зависимость эффективности образования компонентов молока от состава обменной энергии корма (ЫелуЬоМ, 1999). Известно, что основная часть субстратов, непосредственно участвующих в обмене, образуется и всасывается в пищеварительном тракте. Поэтому основой для совершенствования и разработки новых систем питания являются детальные исследования процессов в пищеварительном тракте, на базе которых должны вычисляться не переваримые сырые питательные вещества, а определяться количественный состав всасывающихся конечных продуктов переваривания. От того, насколько точно будет произведен расчет этих показателей, будет зависеть дальнейшая эффективность функционирования всей системы. Отсюда возникает необходимость исследования процессов пищеварения, касающихся образования конечных продуктов переваривания питательных веществ корма. Главной целью этих работ являлось определение количественных характеристик образования субстратов в процессе пищеварения в различных частях желудочно-кишечного тракта, уточнение ключевых коэффициентов этих показателей и их перевод в зависимые переменные величины. В дальнейшем эти результаты должны будут послужить основой для построения физиологически обоснованной модели процессов пищеварения, с помощью которой можно будет предсказывать метаболические и продуктивные реакции пищеварительной системы на различный состав, количество и качество питательных веществ, поступающих в составе кормов рациона.

Результаты изучения особенностей пищеварения у жвачных отечественными и зарубежными учеными показали важную роль преджелудков в превращении и усвоении питательных веществ корма. Заключительный же гидролиз питательных веществ, способных к всасыванию и

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С Петербург

рк

нюю среду организма, происходит главным образом в кишечнике. В связи с этим нам представлялось важным выяснить и уточнить зависимости между показателями переваривания корма в преджелудках и показателями дальнейшего гидролиза и усвоения питательных веществ в кишечнике. Глубокое познание процессов переваривания корма в желудочно-кишечном тракте позволяет более обоснованно организовывать рациональное кормление животных.

В последние годы в нашей стране и за рубежом особо пристальное внимание уделялось вопросам протеинового питания жвачных животных. Это связано с тем, что дефицит кормового белка остается одной из основных проблем в кормлении сельскохозяйственных животных. При таких обстоятельствах, наряду с увеличением производства высококачественных белковых кормов, не менее важное значение имеет разработка способов повышения эффективности их использования. Исследования последних лет (Hvelplund, 1993; Beever, 1994; Hanigan, 1998) убедительно показали, что решение вопросов рационального белкового питания жвачных животных невозможно без четкого понимания процессов распада кормового протеина и синтеза микробного белка в рубце. В связи с этим, выяснение условий, способствующих интенсивному синтезу микробного белка в рубце из простых азотистых соединений, а также снижению распада высококачественных белков корма в рубце и увеличению поступления их в кишечник, является важной задачей в разработке методов повышения эффективности использования корма и продуктивности животного.

Экспериментальные данные об особенностях метаболизма азотистых веществ в преджелудках жвачных, познание физико-химических свойств протеина, изучение процессов синтеза микробного белка в рубце и определение вклада последнего в аминокислотную обеспеченность животного, послужили основанием для нового подхода к нормированию протеинового питания жвачных животных. На основе этих знаний во многих странах были разработаны и внедрены новые системы протеинового питания жвачных (ARC, 1980; 1984; AFRC, 1992; NRC, 1979, 1989,2001; INRA, 1979).

Потребность в азотистых компонентах у жвачных, как и у моногастрич-ных, удовлетворяется за счет аминокислот, всосавшихся в тонком кишечнике. Они поступают в составе микробного белка, с нераспавшимся протеином корма и эндогенными белками. Потребность микроорганизмов рубца в азоте

удовлетворяется за счет использования небелковых форм азота и распадаемой фракции протеина корма, скорость и величина распадаемости которых - важные факторы, определяющие общую переваримость питательных веществ в рубце и эффективность использования азота корма жвачными. Скорость и величина распадаемости протеина корма определяются, наряду с физико-химическими свойствами протеина, протеолитической и целлюлозолитиче-ской активностью рубцовой среды и скоростью эвакуации содержимого из преджелудков в кишечник. В литературе имеется небольшое количество сведений по влиянию рубцовой среды на скорость и величину распада сырого протеина кормов. В результате этих исследований отмечено, что степень распада протеина в рубце жвачных регулируется, главным образом, оттоком руб-цового содержимого. Однако в некоторых случаях исследователи не обнаруживают влияния скорости оттока на распадаемость протеина. В связи с этим, большое значение имеет выяснение условий, при которых такое влияние происходит в зависимости от состава фракций протеина и рациона в целом. Эти же вопросы актуальны в отношении действия состава рациона и условий рубцовой среды на распадаемость фракций клетчатки, крахмала, сахара и липидов из отдельных кормов.

Время задержки кормовых масс в преджелудках существенно изменяет конечные результаты преджелудочного пищеварения и эффективность микробного синтеза белка. В литературе обсуждается ряд факторов кормления и окружающей среды, влияющих на процессы эвакуации содержимого из преджелудков. Однако представленная информация не всегда однозначна и часто противоречива. Главная трудность состоит в количественной интерпретации имеющихся данных, что не позволяет в настоящее время, исходя из химического состава рациона, его формы и объема потребления, точно рассчитывать скорость эвакуации отдельных фракций содержимого сложного желудка.

В связи с вышеизложенным, нам представлялось важным изучить основные количественные закономерности процессов распадаемости сырого протеина, фракций клетчатки, крахмала, сахара, липидов, эвакуации содержимого из преджелудков в кишечник и их переваривания и, на их основе, произвести расчет образования конечных продуктов переваривания кормов в пищеварительном тракте.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось количественное определение образования субстратов в пищеварительном тракте при переваривании питательных веществ кормов. Исследования были направлены на решение следующих основных задач:

- разработать, усовершенствовать и применить в экспериментах ряд физиологических методов для количественного изучения процессов превращения и переваривания питательных веществ кормов в желудочно-кишечном тракте коров;

- изучить основные закономерности эвакуаторной функции преджелуд-ков у овец и коров в связи с факторами кормления и возможности построения математической регрессионной модели этого процесса;

- изучить переваривание протеина, углеводов и липидов отдельных кормов в рубце и кишечнике жвачных;

- определить образование в пищеварительном тракте коров конечных продуктов переваривания кормов в зависимости от условий кормления и физиологического состояния животных.

Научная новизна. В проведенной работе впервые применена разработанная нами комплексная методика оценки распадаемости питательных веществ кормов в рубце и их переваримости в кишечнике, и на основе ее использования сформулировано понятие их доступности для всасывания из пищеварительного тракта. Этот показатель предлагается применять, в частности, в качестве критерия оценки эффективности использования белковой части кормов рациона. Показана практическая возможность применения показателя доступности питательных веществ кормов для всасывания при оптимизации рационов молочных коров.

В процессе исследований накоплен первичный банк данных по фракционному составу протеина кормов и его аминокислотному спектру, по скорости распада крахмала и клетчатки основных кормов и выяснены факторы, влияющие на этот показатель. Установлена зависимость переваривания питательных веществ кормов от степени их распада в преджелудках, на основе чего можно рассчитывать переваримость конкретного питательного вещества каждого корма на определенном рационе. Разработан способ расчета и определено количественное поступление эндогенного белка в сложный желудок овец и коров.

На основе изучения эвакуаторной функции преджелудков в зависимости от факторов кормления, нами получены уравнения регрессии, позволяющие рассчитывать константу скорости эвакуации фракций рубцового содержимого, исходя из состава рациона и уровня потребления сухого вещества.

Определен состав обменной энергии основных типичных рационов для молочных коров.

Практическая значимость и реализация результатов работы определяются возможностью, на основе выявленных закономерностей, прогнозировать усвоение питательных веществ отдельных кормов в пищеварительном тракте молочных коров, рассчитывать и обеспечивать в рационах необходимое количество обменной энергии и осуществлять направленную оптимизацию питания для обеспечения заданного уровня молочной продуктивности и регуляции состава молока. Определены нормы содержания нейтрально-детергентной клетчатки в рационах молочных коров по стадиям лактации, разной живой массы и продуктивности. Установлены критерии оптимального переваривания фракций клетчатки и эффективного синтеза микробного белка. Предложены уравнения регрессии для расчета уровня потребления сухого вещества.

Изложенные в диссертации материалы использованы:

1. При разработке «Новой системы оценки протеина кормов и нормирования протеинового питания жвачных животных» (1989) в разделе "Характеристика протеина, доступного для переваривания и усвоения в кишечнике."

2. В практических рекомендациях «Протеиновое питание молочных коров» (1998)

3. При разработке справочного руководства «Физиологические потребности в питательных веществах и нормирование питания молочных коров» (2001)

4. В методическом руководстве «Методы исследования питания с.-х. животных» (1998).

5. Получен один патент и подано 2 заявки на изобретение.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Эффективная распадаемость питательных веществ кормов (белка, крахмала, клетчатки, липидов) в рубце жвачных количественно определяется

их фракционным составом, скоростью распада нерастворимой распадаемой фракции, влиянием на нее рубцовой среды и скоростью эвакуации из рубца.

2. Эвакуаторная функция преджелудков жвачных животных количественно определяется уровнем потребления сухого вещества и нейтрально-детергентной клетчатки длинностебельчатых грубых кормов.

3. Переваримость в кишечнике нераспавшихся в рубце жвачных питательных веществ обусловливается видом корма и степенью их распада в пред-желудках.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 400 страницах, содержит 124 таблицы и 14 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических предложений, списка литературы, приложений. Список литературы включает в себя 600 источников, в том числе 498 на иностранных языках.

Публикация результатов исследований. Основные результаты диссертации изложены в 45 научных работах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на Международных конференциях: «Биологические основы высокой продуктивности с.-х. животных» (Калуга, 1990); «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 1995, 2001) и «Кормление высокопродуктивных животных и перспективные технологии производства кормов» (Винница, Украина, 2002); Международных симпозиумах: «Регуляция энергетического обмена и питания и развитие системы оценки кормов» (Росток, Германия, 1998); «Новые тенденции в питании животных» (Яхранка, Польша, 2001); на годичном собрании Отделения зоотехнии РАСХН (Москва, 1993); на координационных совещаниях «Проблемы и перспективы развития теории питания жвачных животных на основе субстратной обеспеченности метаболизма» (Боровск, 1999, 2002, 2003); Всесоюзном совещании «Оценка и нормирование протеинового питания жвачных животных» (Боровск, 1989); на заседании секции физиологии с.-х. животных Московского физиологического общества (Боровск, 1988), на 8-ом съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001); Научно-практической конференции, посвященной 85-летию академика РАСХН А.П. Калашникова «Проблемы кормления с.-х. животных в современных условиях развития животноводства» (Дубровицы, 2003).

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная работа проводилась с 1986 по 2003 гг на овцах цигайской породы, бычках холмогорской породы и коровах холмогорской и черно-пестрой пород. Всего в физиологических и научно-хозяйственных опытах использовано 25 баранов, 30 бычков и 180 коров. Отдельные исследования выполнены на 33 бычках и 20 баранах.

Физиологические исследования проведены в условиях вивария ВНИ-ИФБиП с.-х. животных. Научно-производственные опыты проведены в ОПХ «Ермолино», Боровского района Калужской области, в ПХ «Пушкинское», Б-Болдинского района Нижегородской области, учхозе НГСХА «Новинки», Богородского района Нижегородской области.

Опыты проводили в соответствии с методическими рекомендациями (Овсяников А.И. «Основы опытного дела», 1976) методом групп, периодов или латинского квадрата в зависимости от поставленных целей и условий проведения эксперимента.

Животные при проведении опытов получали общепринятые по структуре и сбалансированные по основным питательным веществам и энергии рационы в соответствии с действующими на время проведения опытов нормами кормления («Нормы и рационы кормления с.-х. животных», 1985).

Во всех физиологических экспериментах для изучения количественных показателей переваривания питательных веществ в сложном желудке, тонком и толстом кишечнике использовали оперированных животных. В зависимости от цели исследований имплантировали большую (диаметр -10-12 см) или малую канюлю (2-5 см) на рубец, канюлю или анастомоз на начальный или средний участок двенадцатиперстной кишки, шлюзированную канюлю на конец подвздошной кишки. Хирургические методы описаны Алиевым A.A. (1985). Объем проходящего по кишечнику химуса определяли путем непрерывного его сбора в разных режимах (круглосуточно, по 8 часов в течение 3 суток со смешением времени сбора). В случае использования Т-образных канюль, объем химуса определяли с использованием инертных индикаторов-окиси хрома и ПЭГ (м.в. 4000). Подготовку индикаторов и их введение осуществляли по рекомендациям Фашнея (Faichney, 1981) и Айдена (Uden,1980).

Хром анализировали методом атомно-абсорбционной спектрометрии (AAC-I) или химическим путем по методу, описанному Смитом (Smiht, 1955). Анализ ПЭГ в рубцовой жидкости или химусе проводили по методу Хидена (Hyden, 1955).

В экспериментах применяли методы in vitro -для определения растворимости протеина, Сахаров и крахмала различных кормов («Методы исследования питания с.-х. животных», г. Боровск, 1998) путем инкубации образцов корма в буферном растворе Мак Даугла. Доступность к перевариванию протеина в тонком кишечнике определяли по разработанной нами методике (Харитонов, 1992).

Для получения характеристик распада протеина, фракций клетчатки, крахмала, Сахаров и липидов в рубце (растворимая фракция, распадаемая фракция, недоступная фракция, скорость распада нерастворимой распадаемой фракции, лаг-фаза) применяли метод in sacco in situ (0rskov, 1977). Для этого проводили инкубацию образцов кормов, подготовленных на мельницах с соответствующими ситами для получения частиц с размером 0,25-2 мм, в нейлоновых мешочках (9x16; артикул ткани -56003) за 3, 6, 8, 12, 16, 24, 48 и 64 часа, в зависимости от вида корма. Для белковых и зерновых кормов сроки инкубации ограничивались 24 часами, для грубых кормов (сено, силос, солома) время инкубации было более продолжительным. Этот же метод -in sacco in situ или метод «мобильных мешочков» (Voigt, 1985; Bier, 1987) применен для изучения переваримости этих же питательных веществ в кишечнике. Для этого образцы интактных кормов или после предварительной инкубации в рубце, помещенные в нейлоновые мешочки с размером 30><50 мм, выдерживали 1,5 часа в растворе 1% -ного солянокислого пепсина при 39°С, а затем опускали в подающую часть кишечной канюли. Мешочки извлекали или из Т-образной канюли подвздошной кишки, или из кала.

Скорость оттока разных фракций содержимого из преджелудков в кишечник у овец и коров измеряли методом инертных индикаторов (Uden, 1980). Объем рубцовой жидкости и скорость оттока жидкой фазы содержимого рубца определяли или с помощью ПЭГ, или инертного комплекса литиевой соли кобальта - ЭДТА. Комплекс был приготовлен путем кристаллизации по методу

Айзена (Uden, 1980). Для измерения оттока концентрированных кормов применяли или окись хрома, или методику протравливания образцов корма би-хроматом натрия (Ganev, 1979), в результате чего частицы корма становились полностью непереваримыми, что позволяло проследить их путь по пищеварительному тракту. Эффективность обработки контролировали методом in sacco. Во время утреннего кормления, в период проведения суточных опытов, 50250г обработанного таким способом подсолнечного шрота или 30-40г окиси хрома вводили в рубцовую фистулу, или смешивали с комбикормом. В часовых пробах рубцового содержимого, дуоденального химуса или кала определяли концентрацию кобальта и хрома. Скорость оттока жидкости и концентратов рассчитывали путем регрессионного анализа по полулогарифмическому графику снижения концентрации используемых метчиков в образцах рубцовой жидкости - для метчиков жидкой фракции, и в образцах химуса или кала - для метчиков концентратной части (Dhanoa, 1985).

Для определения объема рубцовой жидкости, через один час после введения метчиков в рубец отбирали пробу содержимого, в которой определяли концентрацию кобальта или ПЭГ. Время взятия пробы было выбрано согласно данным работы (Gizzard, 1987). Объем рассчитывали исходя из введенного количества метчиков и концентрации их в пробе по Хидену (1964).

Скорость оттока частиц грубых кормов из рубца была рассчитана согласно уравнению Валдо (Waldo, 1972): P=A"kt+ вй+с, где к - скорость распада клетчатки в рубце; с - скорость оттока сенных частиц из рубца; Р - количество клетчатки, поступающее из рубца в кишечник; В - распадаемая фракция клетчатки; А - нераспадаемая фракция клетчатки.

Для определения переваримости основных питательных веществ и изучения метаболизма в преджелудках использовали методику балансовых опытов на уровне 12-перстной кишки, подвздошной кишки или всего пищеварительного тракта.

Для характеристики ферментативных процессов в рубце в динамике получали пробы рубцового содержимого или через рубцовую канюлю, или через пищеводный зонд. В профильтрованной рубцовой жидкости определяли концентрацию ЛЖК методом паровой дистилляции на аппарате Маркгама с по-

следующей разгонкой на газовом хроматографе (Хром -42), аммонийного азота по Конвею, общего азота по Кьельдалю, pH - на потенциометре ЭВ-74, буферную емкость, целлюлозолитическую и амилолитическую активность, концентрацию бактерий, инфузорий и их видовой состав. Фракции бактерий и инфузорий выделяли методом дифференциального центрифугирования (подробно методы анализа изложены в методическом руководстве «Изучение пищеварения жвачных», 1987 и «Изучение микрофлоры преджелудков у жвачных», 1977).

В средних пробах химуса определяли активность ферментов - пепсина, трипсина, амилазы («Методы анализа пищеварительных ферментов», 1987, и «Методы биохимического анализа», 1998), количество сырого протеина по Кьельдалю, концентрацию азота микродиффузным методом в чашках Конвея, бактериальный протеин по диаминопимелиновой кислоте (ДАПК), микробный протеин по пуриновым основаниям (Zinn, 1986), общие аминокислоты и ДАПК на автоматическом аминокислотном анализаторе, НДК по Ван-Соесту (Van Soest, 1963), крахмал, общие липиды («Методы биохимического анализа», 1998). Протеин бактерий рассчитывали на основе полученного отношения азота ДАПК к азоту в СВ фракций бактерий, выделенных из рубцового содержимого методом дифференциального центрифугирования. Рубцовое содержимое, предназначенное для выделения бактерий и простейших, было отобрано у животных путем многократного взятия в течение суток. Полученное в течение суток содержимое выдерживали в 0,2% растворе Твин-80 в 10%-ном растворе формалина, фильтровали через четыре слоя марли, а из фильтрата в дальнейшем выделяли простейших и бактерий. Содержание микробного протеина рассчитывали исходя из предположения о 15%-ном содержании азота нуклеиновых кислот в микробной фракции (Zinn, 1986).

Средние пробы кормов и кала при проведении балансовых опытов анализировали стандартными методами зоотехнического анализа, а также дополнительно определяли фракции клетчатки -целлюлозу, гемицеллюлозы, лигнин - методом Ван Соеста, описанным и в основном выполненным H.H. Семиной («Методы биохимического анализа», 1998), общие липиды, крахмал.

При выполнении работ применялась следующая схема исследований:

Схема проведения исследований

Расчет образования конечных продуктов переваривания в кишечнике

Оптимизации питания молочного скота в научно-хозяйственных опытах

Результаты экспериментов обработаны методом частного и множественного регрессионного анализа (Гмурман, 1977), а также корреляции и вариационной статистики (Лакин, 1980).

-143. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Изучение фракционного состава сырого протеина кормов и скорости распада протеина в рубце

В настоящее время процесс распада сырого протеина (СП) принято считать трехфакторным, зависящим от физико-химических свойств самого протеина, активности рубцовой микрофлоры и скорости эвакуации содержимого из преджелудков.

Переваримость или распадаемость отдельных питательных веществ корма зависит, в первую очередь, от физико-химических свойств самого корма. В таблице 1 представлен фракционный состав протеина отдельных кормов, изученных нами, из данных которой видно, что различные корма могут значительно различаться как по содержанию растворимой фракции протеина, так и по распадаемой и недоступной. При этом может значительно варьировать и скорость распада нерастворимой распадаемой фракции. Нами проведен анализ растворимой фракции протеина различных кормов по содержанию в ней белковых и небелковых форм азота. Установлено, что небелковый азот всех групп кормов полностью переходит в растворимую фракцию. При этом его доля в составе растворимого протеина занимает, за исключением соевого шрота и сена злакового (55,2 и 50,7%), около 80%. Растворимая фракция протеина характеризуется высоким содержанием заменимых аминокислот по сравнению с остальными фракциями. Таким образом, эта фракция протеина большинства кормов при поступлении в кишечник не представляет высокой аминокислотной питательной ценности для жвачных животных. Ее роль заключается в снабжении рубцовой микрофлоры доступными формами азота.

Установлено, что способность белков к перевариванию в рубце и кишечнике определяется целым рядом факторов: соотношением входящих в него фракций, их молекулярной массой (дисперсностью), аминокислотным составом, физическими характеристиками подготовки корма к перевариванию (величина частиц), структурной связью белков с другими питательными веществами корма (в первую очередь структурными углеводами) и др.

Для расчета эффективной распадаемости СП кормов в рубце необходимо применять характеристики фракционного состава протеина (растворимый протеин, нерастворимый распадемый протеин и недоступный протеин), скорость распада нерастворимой распадаемой фракции и скорость оттока кормо-

вых частиц. Как показано нами при сравнении различных методов определения распадаемости, применение табличных данных дает наименее сопоставимые результаты и не отражает динамику освобождения азотистых веществ при распаде. Так, при одинаковой распадаемости протеина силоса (65%) и нетос-тированного соевого шрота (65%), динамика распада СП совершенно различна (растворимость СП силоса 50%, соевого шрота -15%).

В результате нашей работы получены характеристики распада протеина основных кормов, которые следует применять для расчета эффективной распадаемости и при подготовке справочников по кормлению животных. Требуется также расширить список нормируемых показателей, включив в него содержание растворимого протеина.

Таблица 1

Фракционный состав сырого протеина кормов рационов_

Корм Растворимая фракция протеина (А), % Распадаемая фракция протеина (В), % Недоступная часть, 100-(А+В) Скорость распада фракции В (С), Ед./час

Сено клеверо-тимофеечное 10 60 30 0,027

Сено разнотравное 15 45 40 0,070

Солома ячменная 5 60 35 0,080

Пшеница 25 70 5 0,13

Ячмень 15 80 5 0,07

Кукуруза 15 75 10 0,025

Овес 31 62 7 0,290

Соевый шрот тестированный 20 75 5 0,025

Соевый шрот нетостированный 20 75 5 0,042

Подсолнечный шрот 45 50 5 0,14

Горох 40 55 5 0,10

Кормовые бобы 10 85 5 0,18

Рапс 35 60 5 0,05

Средняя ошибка 2 2,5 0,78 0,002

Влияние состава рациона на скорость распада сырого протеина отдельных кормов. При инкубации образцов корма в рубце животных, содержащихся в заданных согласно эксперимента условиях, и в соответствии с рекомендациями Брюссельского совещания по протеиновому питанию (Alderman, 1986), нами получены данные, характеризующие потенциальную способность этих кормов к перевариванию. Это показатели растворимости, распадаемости и скорости распада нерастворимой распадаемой фракции. Однако, как было отмечено многими исследователями (Ganev, 1979; Lees, 1988; Newbold, 1988), при инкубации этого же корма в рубце животных, содержавшихся на другом рационе, эти величины могут быть несколько другими.

В связи с недостаточной степенью изученности данного вопроса, целью этой части нашей работы являлось изучение влияния факторов кормления на скорость распада СП и, по возможности, выявление закономерностей и механизмов этого влияния.

Опыты, направленные на решение поставленных задач, заключались в определении фракционной скорости распада СП кормов при скармливании баранам и коровам различных по уровню потребления и соотношению питательных веществ рационов.

Результаты этих опытов (табл.2) показали, что скорость распада СП кормов - величина непостоянная. В этой таблице для наглядности вместо константы скорости распада представлены величины распадаемости СП за 8 часов инкубации. Изменения в составе рационов привели к определенным сдвигам в значениях распадаемости СП, в основном за счет увеличения скорости его распада. Наименьшим колебаниям была подвержена скорость распада СВ ячменя и овса, поскольку основная часть их состоит из крахмала, имеющего высокую скорость распада. Относительно распада СП замечено, что наименьшему влиянию подвержены корма с небольшим уровнем распадаемой фракции ("в") и высоким значением константы скорости распада ("с"). Это характерно для подсолнечного шрота, имеющего высокую скорость распада. Так, размах колебаний скорости распада для овса был всего 20%, для шрота - 31%, для ячменя - 37% и для сена - 66%. Характерны изменения для ячменя и сена. Прирост значения распадаемости СП ячменя к исходному уровню был наибольшим и составлял 25% при 50% -ной замене сена сенной мукой, 20% - при кормлении сенной мукой и потреблении 1660 г СВ и 55% содержании НДК в

рационе. Распадаемость СП сена была наибольшей при 55%-ном содержании НДК при скармливании сенной муки и потреблении 1660г СВ.

Таблица 2

Относительная распадаемость СП кормов на различных рационах у баранов

Потребление питательных веществ рациона, г/сут Распадаемость СП за 8час, %

шрот подсолнечный

СП св НДК форма сена овес ячмень сено

90 980 430 целое 83,3±3,1 71,7±4,3 47,7±2,1 18,8±2,5

120 980 430 целое 85,5±1,1 81,7±2,2 49,2±1,8 21,4±1,2

140 980 430 целое 85,1±2,3 88,0±1,5 61,1±2,6U 26,5±0,21,2

160 1320 580 целое 87,3±2,2 82,5±2,7 58,6±1,2' 36,9±3,4'

205 1666 730 целое 85,7±4,1 79,9±4,3 61,3±5,3 49,0±3,2'

240 1950 860 целое 84,8±0,2 81,2±2,4 54,5±1,5 35,5±4,2'

120 980 430 целое 86,4±4,1 82,6±1,5 51,5±2,0 21,4±1,3

120 980 490 целое 86,4±1,0 86,3±3,0 44,8±1,3' 18,7±1,7

120 980 545 целое 85,3±3,2 81,8±5,0 56,7±2,12 40,1 ±4,31,2

120 980 430 резка 82,1±4,0 73,9±2,0' 45,7±3,2 26,7±3,2

120 980 430 мука 89,5±1,0 83,3±6,0 59,0±3,22 43,1±2,5''2

120 980 430 мука/ резка 87,2±4,0 79,6±3,2 64,0±1,012 40,9±2,11Д

1,2, 3 -достоверность различий между периодами опыта при р<0,05

При обработке результатов методом корреляционного анализа выявлена высокая положительная связь между распадом СП и распадом НДК сена (г=0,72; р<0,05), между распадом СП ячменя и НДК сена (г=0,69; р<0,05). Не выявлено зависимости между уровнями распадаемости и показателями рубцо-вого содержимого - рН, объемом рубцовой жидкости, скоростью оттока жидкости, скоростью оттока концентрированных кормов. Высокая положительная связь была обнаружена лишь между распадаемостью НДК сена и скоростью оттока сенных частиц (г=0,78; р<0,01) и, соответственно, между распадаемо-стю СП сена и ячменя. Данные корреляционного анализа свидетельствуют о том, что величину распада растительных кормов в значительной мере обуславливает целлюлозолитическая активность рубцового содержимого. Возрастание целлюлозолитической активности с увеличением скорости оттока сенных частиц мы считаем компенсаторным и адаптационным изменением со стороны рубцовой микрофлоры, направленным на поддержание постоянного уровня распада СП и НДК.

Рассматривая изменения распадаемости СП кормов рационов в целом, по отдельным опытам, можно отметить следующее: исходная потенциальная распадаемость и растворимость СП кормов и рационов была примерно одинаковой. Однако действительная или эффективная распадаемость СП кормов в отдельные периоды опыта, при изменении состава рациона различалась значительно, что говорит о важности других факторов, влияющих на этот процесс. Это, в первую очередь, скорость оттока корма из рубца и активность микрофлоры, зависящие от состава рационов в целом. Учет этих факторов при их определении в прямых опытах позволяет получать объективные значения показателя распадаемости СП кормов. Выявленные изменения распадаемости для СП кормов в зависимости от изменения составов рациона должны быть учтены при подготовке справочных пособий по нормированию питания жвачных животных.

Корма с высокой долей растворимого СП, с быстрой потенциальной скоростью распада или с медленной скоростью оттока из рубца имеют более постоянную распадаемость СП и в меньшей степени зависят от факторов кормления. Распад протеина растительных кормов, содержащих в своих клеточных стенках относительно высокое количество НДК, зависит от целлюло-золитической активности рубцового содержимого, в то же время скорость оттока кормовых частиц из рубца оказывает наибольшее влияние на распад корма с высоким содержанием нерастворимой распадаемой фракции и низкой потенциальной скоростью распада СП.

При изменениях в составе рациона, приводящих к модификации ферментативных и микробиологических процессов, константа скорости распада СВ и СП различных кормов может варьировать. При этом наименьшим вариациям подвержены корма с относительно низким содержанием нерастворимой распадаемой фракции (подсолнечный шрот, силос), высокой скоростью распада этой фракции (ячмень) или низкой скоростью распада (сено овсяное, сено разнотравное). Пределы колебаний степени распада для этих кормов составляют ± 10 абсолютных %. Корма с высоким содержанием нерастворимой распадаемой фракции и средней скоростью распада обладают большей способностью к изменению скорости распада (соевый шрот от 28 до 58%). При составлении рационов следует применять значения показателей распадаемости, по-

лученные на том же типе рациона, который предполагается использовать при кормлении.

Проведенные исследования показали, что распадаемость СП кормов в рубце определяется, в первую очередь, характеристиками протеина кормов, их фракционным составом и потенциальной доступностью нерастворимой распа-даемой фракции. В то же время рубцовая среда, зависящая от состава рациона, I может оказывать свое влияние на скорость распада. Это происходит под дей-

ствием факторов, приводящих к снижению переваривания фракций клетчатки. Наибольшему влиянию подвержены корма с высокой долей нерастворимой распадаемой фракции СП и средней скоростью распада. Рационы, обеспечивающее оптимальное переваривание клетчатки, поддерживают скорость распада на уровне потенциально возможной, замеренной на уровне поддержания.

3.2. Эвакуаторная функция пищеварительного тракта жвачных животных в связи с факторами кормления

Одним из важнейших факторов, определяющих эффективность переваривания и всасывания питательных веществ в преджелудках и кишечнике, объем синтеза микробного белка в рубце, является среднее время задержки частиц корма в различных отделах пищеварительного тракта - т.е. скорость эвакуации кормовых частиц (Suzuki, 2000; Ueda, 2001). Известно, что эвакуаторная функция пищеварительного тракта в основном зависит от объема потребления, состава и физической формы кормов рациона (Warner, 1981). Однако данных, на основании которых можно было бы точно предсказывать ожидаемую скорость эвакуации в каждом отделе желудочно-кишечного тракта, исходя из состава рациона, недостаточно.

В связи с вышеизложенным, целью данного этапа нашей работы было изучение основных закономерностей эвакуации фракций содержимого из преджелудков и кишечника у овец и коров в зависимости от факторов кормления. Исследования выполнены на баранах цигайской породы и коровах холмогорской и черно-пестрой пород. Проведено 4 опыта по 3 периода в каждом на баранах (схема опыта-табл.2) и 5 опытов по 2-3 периода на коровах. Эва-куаторную функцию пищеварительного тракта оценивали методом инертных индикаторов.

Изучение эвакуаторной функции преджелудков показало, что кормовые частицы концентратов, грубых кормов и жидкость с разной скоростью проходят этот отдел и у овец, и у коров. Наибольшая скорость эвакуации отмечена для жидкой фракции- 6,6% в час для овец и до 19,5% в час у коров, затем у концентратов -до 5,0% в час у овец и до 6,3% у коров и для частиц грубых кормов - 1,1% в час. Из изученных факторов (уровень потребления СВ, СП, НДК, физической формы грубых кормов) в опытах на овцах наибольшее влияние на эвакуацию оказало изменение уровня потребления сухого вещества кормов рациона (г=0,91; р<0,05) и содержания НДК (г=0,83; р<0,05).Уменыпение размера частиц сена в рационе перед скармливанием приводило, в основном, к увеличению оттока частиц грубого корма.

Аналогичные данные получены в опытах на коровах, содержащихся на рационах, которые различались по уровню потребления СВ кормов рациона и соотношению грубых и концентрированных кормов в разные фазы лактации.

Как показали исследования, главным стимулятором двигательной активности преджелудков является корм, за счет механического раздражения стенок преджелудков. Специальные опыты, проведенные нами на овцах и коровах, показали, что удаление твердого содержимого из рубца полностью подавляло моторику и процесс эвакуации содержимого из преджелудков в 12-перстную кишку прекращался. Добавление в рубец через фистулу синтетических губок, или возврат твердого содержимого восстанавливали двигательную и эвакуаторную активность. По-видимому, тактильные механорецепторы в стенке преджелудков определяют двигательную активность, а барорецепторы и хеморецепторы играют вспомогательную роль, и в случае отсутствия раздражения тактильных рецепторов, не обеспечивают достаточный уровень моторной активности.

Опыты на овцах и коровах позволили установить, что наивысшая эва-куаторная активность была у животных, которые больше потребляли СВ на единицу живой массы. Увеличение потребления СВ кормов рациона коровами, связанное как с разной молочной продуктивностью (от 0 до 28л),так и фазой лактации (начало, середина, конец, сухостой), оказало наиболее выраженное влияние на отток из преджелудков твердых частиц, и в меньшей мере на отток жидкости (г=0,53; р<0,05) и твердых частиц из кишечника (г=0,17; р>0,05). В то же время у овец зависимость эвакуации жидкости из рубца от потребления

СВ была значительно выраженной (г=0,94; р<0,05). Это связано, по-видимому, с тем, что у коров скорость эвакуации жидкости даже при поддерживающем кормлении находится на очень высоком уровне (12-15% в час) и возможности ее дальнейшего увеличения ограничены. В то же время скорость оттока твердой фазы рубцового содержимого у обоих видов животных была в одном диапазоне. Так, увеличение потребления от поддерживающего кормления до двукратного, приводило к увеличению скорости эвакуации с 1,2 до 5,0 % в час у овец и с 1,6 до 6,4% в час у коров.

Анализ наших данных, полученных в опытах на овцах и коровах, позволяет констатировать, что эвакуаторная функция преджелудков у жвачных животных в основном обуславливается общим потреблением СВ кормов рациона на единицу обменной массы тела животных и содержанием грубых кормов, которое выражается % НДК грубого корма в рационе. Обработка полученных данных методом множественного регрессионного анализа позволила получить уравнения сложной регрессии зависимости скорости эвакуации кормовых частиц из преджелудков от факторов кормления: для овец: уравнение 1.

Рк=0,05ПСВЮМТ +0,04(%НДК)-0,88, при г=0,79, п=18 для коров: уравнение 2.

Рк=0,048 ПСВ/ОМТ +0,0055 (%НДК)-1,87 :при г=0,96, п=37 уравнение 3.

Рк=0,047ПСВ/ОМТ +0,0315(% СВ сена)+0,014(%СВ силоса)-3,09 : при г=0,974, п=36, где:

ПСВ - количество потребленного СВ корма, г в сутки; ОМТ - обменная масса тела, кг; %НДК - процентное содержание НДК грубого корма %СВ сена - процентное содержание СВ сена в рационе; % СВ силоса - процентное содержание СВ силоса в рационе; Рк - скорость оттока твердой фракции рубцового содержимого из преджелудков, % в час.

Аналогичные уравнения получены и для выражения зависимости эвакуации жидкой фракции рубцового содержимого от уровня потребления СВ и содержания НДК грубых кормов в рационе.

Подобные уравнения для расчета скорости эвакуации кормовых частиц из рубца используются в английской системе питания. Если в ARC-84 данные по оттоку были представлены только в дискретном виде, то в AFRC-1992 в виде уравнения Рк=-0,024+0,179(1-ехр(-0,278Л)), где JI-уровень кормления к поддержанию по ОЭ. Разработаны и более сложные уравнения, учитывающие и содержание клетчатки в рационе (Deswynsen, 1990; Cannas, 2000).

Выведенные нами уравнения могут применяться на типовых зимне-стойловых рационах при одного - трехкратном увеличении уровня потребления к поддержанию для овец цигайской породы и коров черно-пестрой и холмогорской пород. Для коров других пород, в связи с особенностями их конституционального сложения, эти уравнения будут иметь несколько иной характер зависимостей.

В период сухостоя в последний месяц стельности, когда происходит интенсивный рост плода, наблюдается сдавливание преджелудков, в результате чего их вместимость значительно уменьшается, что приводит к заметному возрастанию скорости эвакуации всех фракций рубцового содержимого (Faichney, 1988). В наших опытах, у коров на последнем месяце стельности, отмечены более высокие показатели в скорости эвакуации жидкости -0,195 против 0,150 и твердой фракции 4,3 против 3,5 % в час, по сравнению с нестельными коровами, находящимися на том же рационе (табл.3).

Таблица 3

Показатели потребления и эвакуаторной функции пищеварительного тракта _стельных и нестельных коров

Показатели потребления

Константа скорости эвакуации, %/час

СВ/ОМТ, г %НДК грубого корма из преджелудков из кишечника

жидкость частицы частицы

корма корма

Стельные коровы

83,7 43,0 - 3,1 19,5

89,8 42,5 - 4,5 19,0

84,5 42,7 19,5 4,2 19,5

94,3 39,9 - 5,4 13,6

89,7 38,9 19,3 4,9 20,1

86,9 38,7 - 4,5 22,0

Нестельные, нелактирующие коровы

98,0 42,5 15,7 3,5 20,9

96,3 40,1 15,5 3,4 15,6

Прогнозирование этих показателей по уравнению (2) дает совпадение по нестельным коровам (3,5 %/час опыт - 3,46 %/час прогноз) и заниженные значения для стельных (4,5 %/час опыт - 2,67 %/час прогноз). Коррекция живой массы коров на массу плода и околоплодных вод (50кг) позволяет получить более сравнимые результаты (4,5-3,1 %/час). Полного совпадения не происходит в связи со специфическим анатомическим влиянием плодного места на вместимость преджелудков.

Выведенные уравнения могут быть применены при расчете ожидаемой скорости эвакуации и для сухостойных стельных коров, но возможна большая погрешность в связи с введением поправочных коэффициентов.

3.3. Сравнение методов определения распадаемости кормов рациона в опытах на овцах и коровах

При составлении рационов в основном пользуются табличными усредненными данными о распадаемости СП кормов, полученными методом in sacco, которые часто представляют собой показатели относительной распадаемости и не отражают истинное количество протеина, распавшегося в рубце.

Разработанный нами подход к определению показателя распадаемости СП отдельных кормов и рациона в целом следовало проверить на чувствительность к изменениям состава рациона и сравнить с другими методами. Рас-падаемость СП кормов определяли шестью методами. Первый - по формуле, предлагаемой французской системой оценки белковой питательности корма: Р = 0,65а + 35 (Vérité, 1979), где а - растворимость СП в %. Вторым был метод расчета на основании табличных данных распадаемости входящих в рацион кормов (Курилов, 1987). Третий и четвертый методы основаны на расчете распадаемости по формуле Р=а+в*с/с+к (0rskov, 1979), где а - растворимая часть СП, в - нерастворимая часть СП, с - скорость распада СП, к - скорость оттока частиц корма из преджелудков. В третьем методе значения скорости оттока кормовых частиц для этой формулы были взяты из английской протеиновой системы (ARC-1984), а в четвертом - были получены опытным путем. Пятый метод - включал учет количества содержимого преджелудков, поступившего в дуоденум и определение микробного азота по пуриновым основаниям, шестой - по диаминопимелиновой кислоте.

Сравнение различных методов определения распадаемости СП выявило, что наиболее точными и чувствительными к изменению в составе рациона по сравнению с 5-м являются 3 и 4-методы (табл.4), в которых учитываются все основные факторы, влияющие на этот показатель.

Таблица 4

Показатели распадаемости сырого протеина кормов рациона в рубце,

определенные различными методами

Показатели Методы определения распадаемости СП

1 2 3 4 5 6

Средняя распадаемость СП,% 52,0 71,5 79,0 78,2 79,1 73,4

Средняя ошибка 1,2 5,0 1,5 1,8 2,1 1,79

% к 5 методу 65,8 89,8 99,8 98,7 100 92,7

Коэффициент корреляции с 5-м методом 0,53 0,67 0,89 0,91 1 0,55

Коэффициент вариации 2,3 6,9 1,9 2,3 2,6 2,5

Проведено аналогичное сравнение определения распадаемости СП кормов рациона расчетным методом на основе характеристик распадаемости отдельных кормов, входящих в рацион, и прямым методом по балансу азотистых веществ на уровне 12-перстной кишки в опытах на 6 оперированных коровах. Рационы различались по соотношению кормов в рационе, составу комбикорма, уровню потребления. При сравнении наблюдалась небольшая разница в показателях (в 4 абс.%) между методами, но как и in sacco, так и методом in vivo разницы между группами не отмечено.

Таким образом, метод определения эффективной распадаемости СП отдельных кормов и рационов в целом, основанный на математической комбинации показателей содержания переваримых фракций питательных веществ и констант скорости их переваривания и оттока, является чувствительным к изменениям соотношения кормов в рационе и может быть использован для прогнозирования количественных аспектов всасывания основных метаболитов из пищеварительного тракта жвачных животных при совершенствовании системы протеинового питания жвачных животных.

Аналогичные исследования проведены по изучению аминокислотного состава фракций протеина различных кормов и определению константы скорости распада каждой аминокислоты.

Постановка такой задачи продиктована тем, что предлагавшиеся до этого системы расчета поступления кормовых аминокислот в кишечник (Аитова, 1989) исходили из данных о постоянстве состава нераспавшейся части протеина корма. Наши данные показали, что состав этой фракции может меняться в зависимости от сроков инкубации в рубце. Изменения в распадаемости протеина данного корма под влиянием рубцовой среды сказываются не только на валовом поступлении аминокислот, но и их соотношении. Незаменимые аминокислоты распадаются в рубце более интенсивно, в результате чего аминокислотный спектр нераспавшейся части протеина может значительно изменяться. Зная аминокислотный состав фракций протеина кормов, скорость распада отдельных аминокислот из нерастворимой распадаемой фракции и скорость эвакуации кормовых частиц из преджелудков, можно рассчитать, по аналогии с СП, количество аминокислот корма, поступающих в кишечник для обеспечения аминокислотной потребности.

3.4. Поступление микробного белка в кишечник и факторы, определяющие эффективность его синтеза

Особенностью преджелудочного пищеварения жвачных является способность синтезировать микробный белок из небелковых источников азота, что позволяет повысить снабжение организма аминокислотами. В зависимости от состава рациона, от 50 до 80% азота корма превращается в микробный азот (Курилов,1979; Пивняк, Тараканов, 1982). Чтобы выяснить факторы, влияющие на эффективность этого процесса, мы провели опыт с разным содержанием аммиака в инкубационной среде in vitro (рис.1) и в рубце овец и коров в опытах in vivo (рис.2). Из представленных рисунков видно, что наиболее эффективный синтез микробного белка происходил при концентрации аммиака около 14 мг%.

0,00

2,10 4,10 7,98 14,19 31,50 42,93 концентрация аммиака, мг% Рис. 1. Зависимость поглощения аммиака рубцовой микрофлорой in vitro от его концентрации в инкубационной среде

16 п 14

м" ©

« Б g <

я л

ё ^ О о

£ £

А 5

А ®

^ U

12 Н 10 8 6 4

2 -I 0

8 12 12 14 16 концентрация аммиака, мг%

Рис. 2. Зависимость эффективности микробного синтеза от концентрации аммиака в рубцовом содержимом in vivo

Эти данные свидетельствуют о необходимости создавать достаточно высокий уровень аммиака в рубце и, исходя из него, нормировать в рационах уровень растворимого и распадаемого протеина с учетом скорости их распада для обеспечения равномерной ферментации азотистых веществ.

Помимо концентрации аммиака эффективность микробного синтеза у коров также зависела и от скорости оттока кормовых частиц из рубца (г=0,73; р<0,05). Во многих наших опытах при повышении скорости оттока уменьшалось количество бактерий, выделяемых из рубцовой жидкости, и общее количество микробной массы. В таких случаях повышение эффективности синтеза может быть связано со снижением энергетических затрат на поддержание микробной массы.

Таким образом, в результате исследований установлено, что эффективность микробного синтеза в рубце овец и коров при изученных режимах кормления, наиболее тесно зависела от уровня образования аммиака в рубце и от уровня потребления СВ на кг обменной массы тела. В исследованных диапазонах среднесуточной концентрации аммиака от 6 до 17 мг% и потребления СВ от 112 до 175 г на кг ОМТ, эффективность синтеза изменялась от 17,4 до 31,1 г азота микробов на кг ВПОВ или от 9,2 до 13,6 г СВ микробной массы (при 10%-ном содержании азота в микробах) на моль образованного АТФ, при ферментации ОВ в рубце.

3.5. Поступление эндогенных азотистых веществ в пищеварительный тракт жвачных животных.

Для определения потребностей жвачных животных в азотистых веществах необходимо знать, сколько этих веществ поступает в пищеварительный тракт из организма животного, т.к. от их количества будет зависеть величина переваримости и всасывания питательных веществ кормов.

Исследования выполнены на 3 баранах цигайской породы и 3 коровах холмогорской породы в двух повторностях. Животные имели фистулы рубца и кишечные анастомозы на начальном участке 12-перстной кишки. Для вычисления количества эндогенного белка, поступающего в сложный желудок, была разработана специальная комплексная методика. Приравнивая потоки азота, входящие и выходящие из желудка, определяли эндогенные белковые поступления. Входящие потоки: азот корма, азот эндогенной мочевины и азот эндо-

генного белка. Из сложного желудка выходят азот химуса и азот всосавшегося аммиака. Наша задача сводилась к определению количества азота, поступающего с химусом, что выполнялось в суточных опытах по его переливанию, и количеств эндогенной мочевины и всасывающегося аммиака. Поступление эндогенной мочевины и объем всасывания аммонийного азота из сложного желудка мы определяли в опытах с введением в кровь мочевины, а в рубец сульфата аммония, меченных по 15N (Nolan, 1976). <

Для предотвращения рециркуляции изотопов после всасывания в кишечнике, проводили полную замену химуса животных, которым вводили изо- • топы, химусом доноров. Одновременно в балансовых опытах собирали мочу и кал для учета количества выделенного изотопа. В конце опыта определяли остаточное количество изотопа в рубце: у овец путем опорожнения рубцового содержимого; у коров путем измерения объема рубцового содержимого методом разведения инертного индикатора кобальт-ЭДТА и определения изотопа в средней пробе. Количество всосавшегося аммиака определяли по степени обогащения аммонийного пула рубцового содержимого в динамике в течение суток. Для вычисления поступления мочевины из крови в рубец устанавливали обогащение мочевинного пула крови в динамике (0, 3, 5, 8, 24 часа после введения). Анализ изотопов проводили на масс-спектрометре после предварительного выделения азотистых фракций в крови, рубцовой жидкости, микробах, химусе, моче, молоке и кале.

На основе баланса общего азота в сложном желудке были вычислены эндогенные белковые поступления азота в этот отдел. У овец они составили 6,2 г и 30,5 г у коров. Величина отношения эндогенных белковых поступлений

к метаболической массе тела животных оказалась сходной у овец, содержащихся на поддерживающем рационе, и у коров при надое 20кг молока в сут и составила 0,3-0,4г белкового азота на кг обменной массы тела. Количество эндогенных азотистых поступлений в виде белка необходимо учитывать при вычислении общих потребностей организма животного, которые удовлетворяются только за счет белка корма и белка микробов. Они также могут быть использованы для вычисления количества нераспавшегося азота корма, поступающего в 12-перстную кишку, в прямых опытах на оперированных животных.

3.6. Переваривание протеина в кишечнике жвачных животных

При разработке современных систем оценки и нормирования питания жвачных животных требуются данные о количестве и составе аминокислот, всасывающихся из пищеварительного тракта, которые необходимы для расчета потребностей организма в этих субстратах на различные функции.

Работа выполнена в условиях вивария ВНИИФБиП на коровах холмогорской породы в период сухостоя и в разные фазы лактации, а также на бычках. Использовали ряд различных типовых рационов. Распадаемость сырого протеина отдельных кормов определяли методом in situ. Переваримость протеина отдельных кормов оценивали методом подвижных мешочков (Voigt, 1985) и специально разработанным нами методом in vitro. Переваримость микробного протеина определяли на животных с помощью меченых 15N соединений, а так же in vitro с помощью различных протеолитических ферментов.

Переваримость микробного протеина в кишечнике жвачных животных установлена нами на уровне 70% и при обычных условиях кормления не изменялась.

Во всех системах питания, кормовой протеин, поступающий в дуоде-нум, не разделяется на составляющие и для всей фракции в разных системах приняты различные постоянные коэффициенты переваримости в кишечнике -60 - 80%. Поскольку состав нераспадаемого протеина, поступающего в 12-перстную кишку, может значительно варьировать в зависимости от состава рациона и степени распада протеина корма в рубце, то, по-видимому, и переваримость всей кормовой фракции в кишечнике должна быть различной. Изучению этого вопроса и была посвящена данная часть наших исследований. Ставилась цель изучить переваримость протеина различных кормов в зависимости от степени его распада в преджелудках.

Некоторое повышение переваримости СП химуса после «защиты» высокобелковых кормов от распада в рубце позволило обосновать необходимость изучения процессов переваривания в кишечнике в зависимости от степени распада СП кормов в преджелудках. Исследования показали, что переваримость нераспавшегося СП в кишечнике для всех изученных кормов (сено, силос, свекла кормовая, соевый и подсолнечный шроты, ячмень, кукуруза, пшеница, овес и горохово-овсянная зеленая смесь) в значительной степени обусловлена видом корма и соответственно, его фракционным составом, но

так же связана с глубиной воздействия микрофлоры на протеин корма в пред-желудках, что отражается в показателе "распадаемость".

Для всех кормов отмечена параболическая зависимость переваримости протеина от распадаемости его в преджелудках. В то же время характер этой зависимости для разных кормов имел и свои особенности, которые во многом определялись составом и переваримостью отдельных фракций протеина в кишечнике (рис.3,4).

Сырой протеин нативных кормов имел более высокую переваримость, чем их протеин без растворимой части. При увеличении сроков инкубации корма в рубце, переваримость СП всех кормов в кишечнике вначале повышалась, а затем неуклонно снижалась. Увеличение показателя переваримости СП в начальной части кривой указывает на параллелизм в изменении переваримости клетчатки и СП (г=0,91;р<0,05). Эта связь обусловливается наличием фракции протеина, структурно связанной с клеточными стенками. Переваривание нераспавшегося протеина кормов в кишечнике жвачных животных зависело от степени распада в преджелудках (рис.3, 4), поэтому и при расчетах поступления белка и аминокислот из пищеварительного тракта в организм необходимо учитывать установленные закономерности.

120 п

0..................- I I . .

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

распадаемость СП, %

Рис. 3. Зависимость переваривания зерновых кормов от степени их распада в преджелудках

н о О

а) я и о. и с

100 90 -I 80 70 60 50 40 -30 -20 -10

соевый шрот подсолнечный шрот

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 распадаем ость СП,%

Рис. 4. Зависимость переваривания белковых кормов от степени их распада в преджелудках

Полученные данные о переваримости протеиновых фракций в кишечнике и степени освобождения отдельных аминокислот при гидролизе (пример рис.5) могут быть использованы для расчета доступности протеина и аминокислот для всасывания из пищеварительного тракта при нормировании протеинового и аминокислотного питания молочных коров.

100 -г

ч? ох

6 О X

с >>

н о о е*

90 -80 70 -60 -50 -40 -30

-рапс

-в— соевый шрот -к— поде, шрот -А— горох

распадаем ость,%

Рис. 5. Доступность валина для всасывания в кишечнике в зависимости от распадаемости.

3.7. Практическое применение расчетов по определению поступления протеина и аминокислот для всасывания при нормировании протеинового питания в научно-хозяйственных опытах

Исходя из выявленной зависимости переваривания нераспавшихся растительных белков в кишечнике от степени их распада в преджелудках, следует оптимизировать набор кормов для каждого рациона с целью наиболее эффективного использования аминокислот корма. Для этого возможно применение показателя эффективности использования СП, характеризующего степень общего извлечения СП из корма в % (распадаемая часть СП + переваримая часть) от общего СП корма) и эффективность (доступность) СП корма для всасывания (% переваримой части СП от общего СП корма). Пример такого подхода показан на рис.6.

Распадаемостъ СП,% Рис. 6. Общая доступность и доступность СП подсолнечного шрота для всасывания в зависимости от распадаемости СП

По показателю эффективности использования СП кормов можно определить, при разных значениях распадаемости, величину кормового СП, используемого для всасывания в кишечнике и, сопоставив с ценой корма, установить наиболее экономичные диапазоны применения данного корма. Если условия не позволяют изменить структуру рациона и его состав, что и опреде-

ляет степень распадаемости, то следует подобрать другой протеиновый корм или технологически обработать этот корм для изменения его распадаемости (защита протеина или повышение доступности). Как видно из рис 4, диапазон эффективного использования соевого шрота более широк, чем подсолнечного. Для практического применения и внедрения показателя эффективности использования СП нужно знать величину переваривания нераспавшейся части СП протеиновых кормов и добавок в зависимости от уровня их распада в рубце. Знание этой величины, т.е. степени переваримости СП кормов от их распадаемости в преджелудках, позволяет направленно оптимизировать рационы с целью эффективного использования их протеиновой части и при необходимости применять способы «защиты» кормовых белков. При расчетах количественного всасывания протеина из пищеварительного тракта следует применять показатель "переваримый в кишечнике протеин", который представляет собой сумму микробного протеина, поступающего в дуоденум, и кормового нераспавшегося протеина, принимая во внимание показатель переваримости микробного СП, равный 0,7, и показатели индивидуальной переваримости нераспавшейся части СП отдельных кормов. Для эффективного использования протеиновой части кормов рациона необходимо подбирать такие корма, которые на данном рационе будут обладать наивысшей переваримостью в кишечнике и обеспечивать максимальное поступление из пищеварительного тракта аминокислот, а не «переваримого» протеина, включающего аминокислоты и аммиак в неопределенной пропорции.

Полученных данных вполне достаточно для расчета всасывания протеина и аминокислот из пищеварительного тракта по описанному выше алгоритму. На основе данных о фракционном составе протеина и значений скорости распада и эвакуации, можно рассчитать распадаемость, а на основе зависимости, отраженной на рис.3, 4, вычислить переваримость. В то же время для дальнейшего развития такой системы оценки протеиновой и аминокислотной питательности кормов нами предложен метод анализа переваримости in vitro, который позволяет расширять набор кормов по характеристике зависимости переваримости от распадаемости. Аналогичным образом предлагается вести расчет всасывания отдельных кормовых аминокислот.

Научно-производственная проверка данных подходов по оптимизации протеинового питания высокопродуктивных молочных коров показала про-

дуктивный эффект на уровне 6-10%. При оптимизации аминокислотного питания за 100 дней лактации (с 40-го по 140-й) молочная продуктивность в опытной группе коров с удоем 8 тыс. кг молока за лактацию возросла на 6,1%, содержание белка в молоке на 4,1, а выход молочного белка на 10,5%. У коров с продуктивностью 6 тыс. кг молока в год продуктивность возросла в опытной группе на 5,2%, а содержание жира в молоке на 4,4% , при увеличении валового выхода жира на 9,8%. 4

Таким образом, в результате проведенных исследований обоснована и проверена система расчетов всасывания протеина и аминокислот из пищеварительного тракта коров, что позволяет целенаправленно регулировать количественный и качественный состав аминокислот для удовлетворения потребностей животных на различные физиологические нужды. Показана практическая возможность оптимизации аминокислотного питания молочных коров на основе расчета потребности в обменных аминокислотах и балансирования их рационов с учетом доступности кормовых аминокислот к всасыванию в пищеварительном тракте.

3.8. Распадаемость в рубце и переваримость в кишечнике структурных и неструктурных углеводов и липидов

Для совершенствования системы питания животных помимо знаний о всасывании протеина и аминокислот нужно иметь данные о поступлении других метаболитов из пищеварительного тракта. Продукцию ЛЖК рассчитывали * на основе наших данных о количестве ферментированных структурных и неструктурных углеводов в преджелудках из потенциально ферментируемых , фракций, скорости их распада из отдельных кормов, скорости эвакуации частиц корма и стехиометрических коэффициентов образования основных видов ЛЖК. Анализ данных о переваривании НДК и КДК разных кормов (грубых, сочных, концентрированных) в различных отделах пищеварительного тракта показал, что основная их часть ферментируется в преджелудках, а в толстом кишечнике переваримость составляет не более 10%. Переваримость фракций клетчатки рассчитывали исходя из значений скорости распада фракций клетчатки в рубце из отдельных кормов (табл.5), и дополнительного переваривания в толстом кишечнике.

Таблица 5

Средняя скорость переваривания фракций клетчатки различных кормов _в рубце_

Скорость переваривания, %/час

Корма ндк кдк Гемицел-люлозы Целлюлозы

Сено разнотравное 0,012 0,013 0,011 0,017

Сено злаковое 0,021 0,018 0,025 0,023

Сено зл.-бобовое 0,029 0,026 0,033 0,031

Силос кукурузный 0,015 0,0125 0,017 0,014

Силос зл.-боб. трав 0,017 0,017 0,011 0,029

Кукуруза 0,045 0,031 0,053 0,05

Пшеница 0,043 0,032 0,057 0,056

Ячмень 0,051 0,046 0,065 0,051

Соевый шрот 0,042 0,035 0,035 0,03

Свекла кормовая 0,086 0,11 0,17 0,12

Трава зл.-боб. 0,025 0,022 0,029 0,026

Опыты показали, что скорость распада фракций клетчатки в рубце зависит от рН рубцового содержимого (г=0,91;р<0,05) и начинает снижаться при уровне рН ниже 6,3, от концентрации аммиака (г=0,52;р>0,05) и содержания жира в рационе, в случае добавления его свыше 4% от СВ рациона. Содержание липидов в рационе свыше 4%, при применении растительных масел, свиного и кормового жира, снижает переваривание клетчатки в рубце на 15-30% (рис. 7). В то же время включение в рацион говяжьего жира до уровня 4,5% не оказывало негативного влияния на скорость ферментации фракций клетчатки, что связано с особенностями его жирнокислотного состава.

Что касается концентрации аммиака, то она слабо влияла на целлюлозо-литическую активность микрофлоры в рубце, а больше сказывалась на ее ами-лолитической активности. По-видимому, это объясняется тем, что целлюлозо-литические бактерии связаны с субстратом и больше реагируют на добавки аминокислот и пептидов (Mirón, 2001), а амилолитические находятся в жидкой части содержимого рубца (Chikunya, 1996).

30 ___._._,_._.

2 3 4 5 6 7 8

Содержание липидов в СВ рационов, %

Рис. 7. Зависимость переваримости НДК от содержания липидов в рационе

Образование и всасывание глюкозы рассчитывали исходя из количества крахмала, поступившего в кишечник, скорости распада крахмала отдельных кормов (табл.6) и переваримости его в кишечнике с учетом зависимости переваримости нераспавшегося крахмала отдельных кормов от степени их распада в преджелудках (рис.8, 9).

Таблица 6

Характеристика распадаемости крахмала в рубце различных зерновых кормов

Показатели Корма

кукуруза ячмень пшеница

Распадаемость, % заЗч 38±1,23 51±0,78 48,4± 1,89

за 6ч 51,8±2,05 66,2±0,86 67,9±2,14

за 12ч 67±1,69 77,3±2,01 76,5*1,25

Скорость распада, %/ч 6,9±0,02 8,2±0,03 8,2±0,04

Растворимость in vivo,% 25,3±1,25 40,21± 1,69 39,7±1,56

Растворимость in vitro, % 7,2±0,98 5,6±0,69 5,3±0,25

X X

ВТ

88'

л н и о

<а

86'

84'

82.

Распадаемость крахмала в рубце, % Рис.8. Переваримость крахмала кукурузы в кишечнике при разной степени распада в рубце

иГ м

я в*

О)

э к

ы «

ев

961

94'

О.

£ о о

88'

т <и О. и

82.

100

Распадаемость крахмала в рубце, % Рис. 9. Переваримость крахмала ячменя в кишечнике при разной степени распада в рубце

Установлено снижение переваримости крахмала в кишечнике при повышении его поступления в диапазоне от 300 до 1000 г (г=-0,885;р<0,05), (регрессия а=77,1±1,70, в=-0,008±0,002).

Для расчета всасывания высших жирных кислот использовали наши данные о поступлении липидов в кишечник в зависимости от их содержания в кормах рациона (рис.10) и от распадаемости и переваримости нераспавшихся липидов отдельных кормов (табл.7) . Пониженная переваримость липидов в кишечнике при использовании сено-силосных рационов связана с низкой доступностью к перевариванию липидов грубых кормов. Обогащение рационов растительными и животными жирами повышает переваримость липидов в кишечнике с 67,5 до 77,3% или на 14,5%, что следует учитывать при определении поступления липидов из пищеварительного тракта.

120

■

5 но

£ о

8 £ II

Е Н

% липидов в СВ рационов Рис. 10. Поступление липидов в кишечник от их содержания в рационе

Таблица 7

Переваримость и скорость гидролиза липидов отдельных кормов в _желудочно-кишечном тракте коров_

Корма Переваримость в рубце, % Скорость гидролиза, %/час Переваримость в кишечнике, % Общая переваримость, %

Сено разнотравное 71,4 5,2 28,2 78,4

Силос разнотравный 72,4 5,2 19,2 77,7

Трава зл,-бобовая 60,4 5,1 62,2 85,0

Кукуруза 81,4 14 80,9 96,7

Ячмень 80,7 13,7 75,9 95,3

Пшеница 86,3 18,2 62,4 97,4

Соевый шрот 80,5 13,6 67,8 93,7

На основе наших исследований доказано, что для расчета образования субстратов при переваривании кормов в кишечнике, величина переваримости в этом отделе определяется на основании зависимости переваривания от степени распада питательных веществ в преджелудках. Нами получены данные о скорости ферментации протеина, крахмала, целлюлозы, гемицеллюлоз и липидов основных кормов. Исследована зависимость скорости ферментации этих питательных веществ от состава рациона. Получены данные об аминокислотном составе основных фракций протеина ряда кормов и скорости распада каждой аминокислоты в рубце, а также получены данные в влиянии состава рациона на распадаемость СВ, СП, крахмала и фракций клетчатки в рубце.

3.9. Образование конечных продуктов переваривания в пищеварительном тракте коров на различных рационах

Определение всего спектра субстратов, образовавшихся в пищеварительном тракте коров на типовых рационах применяемых в наших опытах, позволило рассчитать энергетический потенциал всосавшихся субстратов, значение которого совпадало с показателями, полученными в обменных балансовых опытах (табл. 8). Сравнение весового количества переваренного сухого

вещества во всем пищеварительном тракте с суммой образовавшихся субстратов и метаболитов также дало сопоставимые результаты.

Таблица 8

Образование субстратов и метаболитов в пищеварительном тракте коров при нормированном кормлении (Калашников А.П. и др., 1994) в зависимости

от структуры рациона (г/сут на голову)

Субстраты Тип рациона

сено-конц. силосно-сено-конц. силосно-сено-конц. зеленый норм с концентратами сено-конц. (сухостой)

50:50 65 конц. 20 свек. 15 груб. 30 конц. 5 свекла 60 груб. 50 конц. 50зел. 30 конц.: 70зел. 35 конц.: 65 сено

Аминокислоты 1486 1135 1142 1243 1182 965

Глюкоза 800 771 687 761 658 518

Ацетат 3520 2820 2840 2760 2800 2076

Пропионат 1710 1440 1280 1320 1280 960

Бутират 811 666 619 624 613 462

Высшие жирные кислоты 153 193 208 251 253 104

Обменная энергия, МДж* 165 127,8 125 132 130 97

Энергия всасывающихся субстратов, МДж 160 133 128 133 130 96,5

* Фактические данные, полученные в балансовых опытах.

Расчеты образования субстратов или конечных продуктов переваривания питательных веществ кормов на основе представленных подходов с учетом выявленных закономерностей проведены на рационах с различным уровнем концентрированных кормов (от 30 до 60% по питательности), с разной зерновой основой (кукуруза и ячмень), распадаемостью протеина и с разным уровнем липидов в рационе. Соотношение энергии отдельных субстратов, определенное нами, варьировало для ацетата от 28 до 32%, пропионата от 19 до 21, бутирата от 10 до 11, глюкозы от 6,5 до 9,6, аминокислот от 21 до 24 и ВЖК от 6,6 до 12% от общего количества энергии всосавшихся субстратов, что соответствует данным, имеющимся в литературе (Baldwin, 1987, 1995; Fla-chowsky, 1998). Анализ эффективности использования ОЭ и обменного белка

на продуктивные цели позволяет определять оптимальный состав ОЭ и составлять рационы, обеспечивающие образование соответствующих субстратов.

Обобщенным конечным результатом выполненных исследований является создание алгоритма расчетов образования субстратов в пищеварительном тракте коров как на основе прямых опытов, так и по установленным в многочисленных опытах закономерностям переваривания основных питательных веществ. Доказана реальная возможность определения всего спектра образующихся субстратов из стандартных кормов типовых рационов.

Для точного расчета количества образующихся и всасываемых конечных продуктов переваривания требуется характеристика кормов не только по химическому составу, но и по доступности питательных веществ к перевариванию.

3.10. Потребление сухого вещества рационов коровами в зависимости от доступности питательных веществ кормов к распаду в предже-лудках

Предсказание потребления кормов и в частности грубого корма - неотъемлемая и очень важная часть всех существующих систем оценки и нормирования питания. Без знаний о возможном уровне потребления кормов данного рациона конкретным животным данные о его питательной ценности представляют ограниченный интерес (0гвкоу, 1990).

На коровах черно-пестрой и холмогорской пород в различные фазы лактации и с суточным удоем от 5 до 30 кг молока/сут определена величина потребления СВ кормов рациона в зависимости от доступности питательных веществ кормов к распаду в рубце и на основе полученных показателей проведен множественный регрессионный анализ.

В результате проведения такого анализа, включающего влияние основных внутренних и внешних факторов, получено регрессионное уравнение, описывающее зависимость потребления СВ на кг обменной массы тела с коэффициентом корреляции 0,92 (р<0,05;п=84):

ПСВ/ОМТ= 25,6+3,96 х Удой (кг)+0,48*Привес (МДж)+1,8х(доля рас-падаемого СВ сена в рационе, %)+1,4*(доля распадаемого СВ силоса, %)-0,24х

(доля распадаемого СВ свеклы,%)+1,53 х(доля распадаемого СВ комбикорма, %)

Для первотелок подобное уравнение выглядит следующим образом: (г=0,96;р<0,05;п-48):

ПСВ/ОМТ= -12,2+4,27 *Удой+0,48 х Привес+4,27 *(доля распадаемого СВ сена в рационе)+1,3 *(доля распадаемого СВ сштоса)+1,02 *(доля свек-лы)+1,4*(доля комбикорма)

Для коров по второй лактации и выше (г=0,94;р<0,05;п=36): ПСВ/ОМТ=56,8+3,25 хУдой+0,47><Привес+1,75 *(доля распадаемого СВ сена в рационе)+2,17х(доля распадаемого СВ силоса)+0,49х(доля свеклы)-0,66х(доля комбикорма).

В зависимости от срока лактации нами установлено, что первотелки достигают пика потребления только к 15 неделе лактации, а многоотельные коровы к 10-й неделе. При обычных условиях кормления при стойловом содержании для коров и первотелок, достигших пика потребления, возможно применять полученные нами уравнения для прогнозирования уровня потребления кормов.

3.11. Практическое применение предлагаемых нами подходов к определению количества поступления конечных продуктов переваривания, всасываемых из пищеварительного тракта для оптимизации питания молочного скота в научно-хозяйственных опытах

Для проверки возможности практического использования при нормировании кормления расчетов по определению поступления протеина и аминокислот, глюкозы, ЛЖК и ВЖК при всасывании, был проведен научно-хозяйственный опыт в ПХ «Пушкинское», Нижегородской области на двух группах коров черно-пестрой породы (по 10 голов), с 30-го по 90-й день лактации.

На основе анализа кормов, структуры рациона, учета молочной продуктивности, состава молока и применения рекомендуемых нами критериев нормирования, был определен недостаток питательных веществ в их рационах и проведена коррекция обеспеченности организма коров глюкозой, аминокислотами, высшими жирными кислотами и витамином А. С этой целью в состав комбикорма и премикса были введены комплексные кормовые добавки. Для

коров опытной группы часть ячменя и подсолнечного жмыха в составе комбикорма была заменена кукурузой, кукурузным глютеном, кровяной мукой и говяжьим жиром. В составе премикса витаминный препарат микровит А 500 был заменен на препарат микровит-супра 1000, с определенной нами доступностью на уровне 90%. Ввод кукурузного зерна обеспечивал поступление в кишечник 1000-1200 г крахмала. Уровень липидов в составе рациона доводили до 4%, что соответствовало всасыванию ВЖК в количестве, равном 70% выделяемого молочного жира. Белковые добавки (кровяная мука и кукурузный глютен) обеспечивали дополнительное поступление 180г обменного протеина.

В результате оптимизации рационов у коров опытной группы молочная продуктивность увеличилась за весь период опыта на 6,5%. Более значительно возросла в этой группе продукция молочного жира - на 15% и белка на 11%, по сравнению с контролем. Разница в продукции молочного белка между группами составила 105 г/сут, вместо расчетных 130 г. При этом также отмечалось увеличение на 15% выделения витамина А с молоком.

По 4 парам учетных животных продукция витамина А - выросла на 25%, удой на 14%, продукция молочного белка на 13,45% и энергия удоя на 12,3%. В опытной группе величина отрицательного баланса составила 13,4МДж, а в контрольной группе -23 МДж, что свидетельствует о снижении темпов мобилизации. На 90-й день лактации (конец опыта) в опытной группе было осеменено 7 коров, а в контрольной только 2.

Проведенный опыт подтвердил, что учет доступности питательных веществ кормов к усвоению или перевариванию при нормировании питания животных, позволяет прогнозировать продуктивный эффект и обоснованно оптимизировать уровень питательных веществ в рационах животных.

Таким образом, на основе комплексных исследований процессов рубцо-вого и кишечного пищеварения у жвачных животных, разработаны подходы для оценки образования конечных продуктов переваривания. Определение количества образовавшихся субстратов на типовых рационах позволило рассчитать энергию всосавшихся субстратов, величина которой была идентична величине обменной энергии рациона, полученной в балансовых опытах, что свидетельствует об объективности использованных методов расчета.

4. ВЫВОДЫ

1 При составлении рационов для жвачных животных, с целью обеспечения их достаточным уровнем нераспадаемого протеина, следует учитывать фракционный состав протеина кормов и константу скорости распада его нерастворимой распадаемой фракции. Снижение рН рубцовой среды ниже 6,3, за счет повышенной ферментации неструктурных углеводов кормов рациона, уменьшает константу скорости распада протеина, что приводит к изменению <

уровня распадаемости СП кормов. Наибольшему изменению этого показателя подвержены корма с высокой долей нерастворимой распадаемой фракции СП и средней скоростью распада; рационы, обеспечивающие целлюлозолизис, поддерживают скорость распада на уровне потенциальной, определенной на уровне кормления близком к поддерживающему.

2. Скорость эвакуации фракций рубцового содержимого количественно зависит от общего уровня потребления СВ кормов рациона и от содержания клетчатки длинностебельчатых грубых кормов и может быть рассчитана на основе выведенных нами уравнений множественной регрессии зависимости скорости оттока кормовых частиц из преджелудков от состава рациона. Эти уравнения позволяют предсказать ожидаемую скорость оттока на типовых зимне-стойловых рационах при одно - трехкратном увеличении уровня потребления к поддержанию для овец цигайской породы и коров черно-пестрой и холмогорской пород при продуктивности от 5 до 30кг молока.

3. Комплексный учет показателей, отражающих содержание переваримых фракций питательных веществ в кормах рациона, скорость их ферментации в рубце и эвакуации из преджелудков позволяет прогнозировать объем образования и уровень всасывания основных метаболитов из пищеварительного тракта жвачных животных, что, в свою очередь, дает возможность объективно обеспечивать потребность животных в доступных питательных веществах.

Разработанные подходы к определению эффективной распадаемости СП, переваримости крахмала и фракций клетчатки отдельных кормов и рационов в целом в рубце, при их проверке показали высокую чувствительность этого показателя к изменениям соотношения кормов в рационе.

4. Эффективность микробного синтеза в рубце овец и коров при различных условиях кормления наиболее тесно связана с уровнем образования ам-

миака в рубце и потреблением СВ на кг метаболической массы тела. В исследованных диапазонах среднесуточной концентрации аммиака от 6 до 17 мг% и потребления СВ от 112 до 175 г на кг ОМТ эффективность синтеза изменялась от 17,4 до 31,1 г азота микробов на кг ВПОВ.

Переваримость микробного протеина в кишечнике жвачных животных определена нами на уровне 70% и при обычных условиях кормления не изменяется.

5. В сложный желудок жвачных животных за сутки поступает 0,38 г азота эндогенного белка на кг обменной массы тела, который следует учитывать при определении потребностей животных в белке и аминокислотах и расчетах поступления кормового азота в кишечник.

6. Переваримость нераспавшегося в рубце протеина и доступность аминокислот кормов для всасывания в кишечнике жвачных животных имеют параболическую зависимость (г=0.92;р<0.05) от степени их распада в предже-лудках. При расчетах поступления белка и аминокислот из пищеварительного тракта в организм необходимо учитывать установленные зависимости. Полученные данные о переваримости протеиновых фракций в кишечнике могут быть применены для расчета поступления протеина и аминокислот из пищеварительного тракта nprí нормировании протеинового и аминокислотного питания молочных коров.

7. Модифицированный метод in vitro для определения косвенной переваримости протеина в кишечнике с учетом физиологических параметров, достоверно отражает процессы переваривания in vivo, и позволяет определять доступность к перевариванию белковой части кормов.

8. Разработанный метод определения доступности питательных веществ для всасывания, путем инкубации образцов корма в рубце и кишечнике, позволяет определять уровень всасывания питательных веществ кормов, в том числе доступность аминокислот и витаминов из различных препаратов. Это дает возможность прогнозировать продуктивный эффект кормов, вести обоснованную оптимизацию рационов и объективно нормировать питание животных.

аминокислотному составу фракций протеина кормов, скорости распада отдельных аминокислот из нерастворимой распадаемой фракции протеина и скорости эвакуации кормовых частиц из преджелудков. Уровень усвоения аминокислот из тонкого кишечника может быть рассчитан, исходя из данных о переваривании и степени распада в преджелудках.

Оптимизация аминокислотного питания молочных коров на основе расчета их потребности в обменных аминокислотах и балансирования рационов с учетом доступности к всасыванию аминокислот кормов и добавок, в практических условиях проведения опыта подтвердила свою целесообразность (увеличение продукции молочного белка на 10,5%).

10. Скорость распада фракций клетчатки зависит от вида корма и является максимальной при рН не ниже 6,3 (г=0,91;р<0,05), концентрации аммиака не ниже 10 мг% (г=0,52;р>0,05) и содержании липидов в рационе не выше 4% при добавления кормового или свиного жира и 4,5% при применении говяжьего жира.

Продукция ЛЖК при ферментации структурных углеводов в рубце жвачных в общем пуле составляет от 30 до 65% в зависимости от типа и состава рациона, при этом более высокий процент занимает ацетат.

11. Переваримость крахмала кормов в рубце и кишечнике не является постоянной величиной и зависит от вида крахмала, его уровня и структуры рациона. В среднем по всем опытам переваримость крахмала в рубце составила 76,3%±2,91. Скорость распада крахмала изученных нами кормов - овса, пшеничных отрубей, пшеницы, ячменя и кукурузы, значительно не изменяется на любых сено-силосно- концентратных рационах для молочных коров с продуктивностью от 10 до 25 кг молока в сутки.

Переваримость крахмала в кишечнике снижается при поступлении этого полисахарида из сложного желудка более ЮООг в сутки и составляет в среднем 65,8%± 4,57.

12. Скорость распада Сахаров в рубце жвачных не зависит от условий кормления (уровень сахара в рационе от 9до15%) и является величиной относительно постоянной (22,4 для свеклы и от 11 до 17%/час для зерновых и грубых кормов).

Переваривание основной доли пектиновых веществ, при общей высокой их переваримости в ЖКТ (87-98%), происходит в преджелудках (90%), а пере-

варимость остаточных количеств, составляет около 40% и в целом переваривание пектиновых веществ можно отнести к микробному ферментолизу с образованием ЛЖК.

13. Для расчета всасывания высших жирных кислот из пищеварительного тракта необходимо использовать данные о скорости гидролиза липидов отдельных кормов, поступлении липидов в кишечник в зависимости от их содержания в кормах рациона и переваримости нераспавшихся липидов отдельных кормов. Пониженная переваримость липидов в кишечнике при использовании сено-силосных рационов связана с низкой доступностью к перевариванию липидов грубых кормов Обогащение рационов растительными и животными жирами повышает переваримость липидов в кишечнике с 67,5 до 77,3% или на 14,5%, что следует учитывать при определении поступления липидов из пищеварительного тракта для оптимизации липидного питания.

14. Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных позволили разработать подходы для оценки образования всего спектра конечных продуктов переваривания питательных веществ кормов типовых рационов и на этой основе рассчитать величину энергии всосавшихся субстратов, которая хорошо совпадала с уровнем обменной энергии, определенной в балансовых опытах.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

На основе результатов исследования предлагаются:

1. База данных о фракционном составе и скорости распада основных кормов для использования при дальнейшем совершенствовании системы про-теиновойрпитания жвачных животных и при разработке новых ГОСТов определения распадаемости СП кормов, а также в справочных методических пособиях по кормлению животных.

2. Нормы содержания нейтрально-детергентной клетчатки в рационах молочных коров по стадиям лактации, для животных разной живой массы и продуктивности (Спр. пособие «Физиологические потребности...». Боровск, 2001).

3 Способ регулирования ферментации в рубце жвачных животных (Патент №2192143)

4. Способ определения in vitro переваримости протеина кормов в кишечнике жвачных животных методом in vitro (Заявка на патент).

5. Способ определения доступности питательных веществ к всасыванию в пищеварительном тракте (Заявка на патент).

6. Выведенные нами уравнения регрессии для прогнозирования в практических условиях уровня потребления сухого вещества кормов при обычных условиях кормления при стойловом содержании для коров и первотелок, достигших пика потребления кормов.

7. Усовершенствованные методы изучения процессов пищеварения у жвачных животных (14, 16).

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Агафонов В.И., Заболотнов JI.A., Харитонов E.JI. и др. Физиологические потребности в питательных веществах и нормирование питания молочных коров. (Справочное руководство). Боровск, 200^136с.

2. Долгов И.А., Материкин A.M., Харитонов E.J1. Влияние факторов кормления на микрофлору преджелудков у коров. Сб. научных трудов, Боровск,-1999, 38:400-409.

3. Кальницкий Б.Д., Заболотнов Л.А., Материкин A.M., Харитонов Е.Л. Новые подходы к оценке питательности кормов рационов и нормирования кормления жвачных животных, Вестник РАСХН, 2000,2:12-15.

4. Кальницкий Б.Д., Материкин A.M., Харитонов Е.Л. и др. Протеиновое питание молочных коров. (Рекомендации по нормированию). Боровск, 1998,28с.

5. Кальницкий Б.Д., Харитонов Е.Л. Новые разработки по совершенствованию питания молочного скота. Зоотехния, 2001,11:20-25.

6. Кальницкий Б.Д., Харитонов Е.Л. Физиологические основы оптимизации аминокислотного питания молочного скота. Корма и кормопроизводство, 3-й Межведомственный тематический сборник, Киев, Наукова думка, 2002, 49:45-50.

7. Кальницкий Б.Д., Харитонов Е.Л. Физиолого-биохимические подходы к оценке питательности кормов и нормированию кормления жвачных животных. С.-х. биология, 2002, 4:3-11.

8. Kalnitsky B.D., Kharitinov E.L. Modern approaches to estimation of feed value and to rationing ruminant nutrition. J. Anim. and Feed Sei.,2001, 10, Suppl. 1:105-114.

9. Kharitonov E.L., Materikin A.M. Endogenous protein secretion in forestom-achs of ruminants. In: Energetic feed evalution and regulation of the energy metabolism in farm animals. Intern. Symp. May 29-30, Rostock (Germany)

! I

-491998:125-126.

* 10. Матвеев В.А., Семина H.H., Харитонов E.JI. и др. Уровень гормонов и

» обмен веществ у растущих бычков. Современные проблемы биотехно-

логии и биологии продуктивных животных. Сб. научных трудов, Боровск, 1999, 38:330-343..

11. Материкин А. М., Харитонов Е.Л. и др. Результаты и задачи изучения процессов пищеварения при разработке систем оценки и прогнозирования питания жвачных животных. В сб. «Актуальные проблемы биологии в животноводстве». Матер 2 межд. конф., Боровск, 1997: 49-60 .

12. Материкин A.M., Семина H.H., Харитонов ЕЛ. Переваривание струк-, турных углеводов у молочных коров при различных условиях кормления. Сб. научных трудов, Боровск, 1999, 38:394-400.

13. Материкин A.M., Харитонов Е.Л. и др. Способ регулирования ферментации в рубце жвачных. Патент на изобретение РФ №2192143 от 10 окт. 2002г.

14. Материкин A.M., Харитонов Е.Л. Определение растворимости, распа-даемости и переваримости протеина кормов. В кн.: «Методы исследования питания с.-х. животных», Боровск, 1998:132-140.

15. Харитонов Е.Л. Процессы метаболизма в рубце коров в период сухостоя и лактации. Проблемы физиол., биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1994:38-39.

16. Харитонов Е.Л. Использование инертных индикаторов для изучения процессов пищеварения. В кн: «Методы исследования питания с.-х. животных», Боровск, 1998:47-53.

17. Харитонов Е.Л. Использование муравьиной кислоты для снижения рас-падаемости протеина кормов у коров. Проблемы физиол., биотехнол. и

' питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1992-1993:124-125.

18. Харитонов E.JI. Количественные аспекты поступления эндогенного белка в сложный желудок жвачных. Проблемы физиол., биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1992-1993:66-67.

19. Харитонов Е.Л. Количественные аспекты процессов пищеварения жвачных животных. Тез. докл. 8-го съезда физиологического общества имени И.П. Павлова. Казань; М.:ГЭОТАР-МЕД, 2001: 447.

20. Харитонов Е.Л. Определение распадаемости сырого протеина различными методами. Бюлл. ВНИИФБиП, 1989, 2, 94:58-62.

21. Харитонов Е.Л. Переваривание крахмала отдельных зерновых кормов в рубце и кишечнике коров. Проблемы физиол., биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1992-1993:409-410.

22. Харитонов Е Л. Переваримость липидов отдельных кормов в различных отделах пищеварительного тракта коров. Проблемы физиол, биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1994:42-43.

23.

24.

25.

26.

27,

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

Харитонов E.JI. Распадаемость сырого протеина кормов в рубце овец на различных рационах. Бюлл. ВНИИФБиП, 1989,1(93):28-31. Харитонов E.JI. Сравнение методов определения распадаемости сырого протеина кормов рациона. Матер. Всесоюзного совещания «Оценка и нормирование протеинового питания жвачных животных». Боровск, 1989:19-20.

Харитонов E.JI. Эвакуаторная функция пищеварительного тракта жвачных животных в связи с факторами кормления. С.-х. биология., 1999,4:с.57-63.

Харитонов E.JI. Эвакуаторная функция преджелудков у овец в связи с факторами кормления. Бюлл. ВНИИФБиП, 1989, 3(95):55-59. Харитонов E.JI. Эвакуация содержимого преджелудков и метаболизм азота в пищеварительном тракте овец в связи с факторами кормления. Автореф. дисс. к.б.н., Боровск, 1990:21с.

Харитонов E.JI., Кальницкий Б.Д. Нормирование питания жвачных животных на принципах субстратного обеспечения метаболизма и продуктивности Матер. 3 Межд. Конф. «Актуальные проблемы биологии в животноводстве», Боровск, 2001:10-19.

Харитонов Е.Л., Материкин A.M. Новые подходы к оценке протеина кормов для жвачных. В сб. «Актуальные проблемы биологии в животноводстве». Матер, второй межд. конф., Боровск, 1997:123-128. Харитонов Е.Л., Материкин A.M. Образование субстратов и метаболитов в желудочно-кишечном тракте жвачных животных и возможные пути его регулирования. Матер, коорд. совещания. Боровск, 1999:66-75. Харитонов Е.Л., Материкин A.M. Принципы расчета образования субстратов и метаболитов в желудочно-кишечном тракте жвачных животных. Доклады РАСХН, 2001,3:33-37.

Харитонов Е Л , Материкин А М , Мысник Н.Д. Количественные аспекты обмена азота и аминокислот в пищеварительном тракте жвачных и новые подходы к оценке обеспеченности аминокислотами их организма из кормов рациона. Сб. научных трудов ВНИИФБиП: «Современные проблемы биотехнологии и биологии продуктивных животных»., Боровск,2000, 39:102-123.

Харитонов Е.Л., Материкин A.M., Мысник Н.Д. Подходы к определению поступления аминокислот из пищеварительного тракта жвачных. Сб.научн. тр., Боровск, 2000, 39:235-245.

Харитонов Е.Л., Материкин A.M., Мысник Н.Д. Переваривание протеина в кишечнике жвачных животных. Сборник научных трудов ВНИИФБиП., Боровск,1999, 38:330-343.

Харитонов Е.Л., Материкин A.M., Мысник Н.Д., Агафонов В.И. Поступление энергии и протеина из пищеварительного тракта коров в началь-

ный период лактации. Проблемы физиол., биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1992-1993:68-69.

36. Харитонов E.J1., Материкин A.M., Мысник Н.Д., и др. Переваривание питательных веществ корма и поступление из пищеварительного тракта субстратов в зависимости от структуры рациона. Проблемы физиол., биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 19921993:124-125.

37. Харитонов E.JL, Материкин A.M., Погосян Д.Г. Переваривание нерас-павшегося протеина отдельных кормов в кишечнике лактирующих коров. Проблемы физиол., биотехнол. и питания с.-х. животных. Научн. тр. ВНИИФБиП, 1992-1993:72-73.

38. Харитонов Е.Л., Панюшкин Д.Е. Система управления базой данных кормовых средств. Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Калуга, 2002, 3:318-321.

39. Харитонов Е.Л., Погосян Д.Г. К методике определения переваримости сырого протеина кормов. Бюлл. ВНИИФБиП с.-х. животных., Боровск, 1992,1 (102):66-70.

40. Харитонов Е.Л., Сироткина Ю.В. Оптимизация аминокислотного питания высокопродуктивных молочных коров. Проблемы кормления с.-х. животных в современных условиях развития животноводства. Матер, научно-практической конференции, посвященной 85-летию академика РАСХН А.П. Калашникова. Дубровицы., 2003:121-123.

41. Харитонов Е.Л., Харитонов Л.В., Сироткина Ю.В. Нормирование аминокислотного питания молочного скота. Труды ВНИИФБиП, Боровск, 2002,42:46-55.

42. Харитонов Е.Л., Черепанов Г.Г. Применение моделирования для оценки образования и всасывания метаболитов в пищеварительном тракте коров. В сб.: «Актуальные проблемы биологии в животноводстве». Матер. второй межд. конф., Боровск, 1997: 105.

43. Харитонов Е.Л.. Харитонов Л.В. Физиологическое обоснование использования белковых кормов в питании молочного скота Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Калуга, 2003, 5:283-287.

44. Черепанов Г.Г., Агафонов В.И., Харитонов Е.Л. и др. Сравнительный анализ косвенных методов оценки энергетической ценности рационов для крупного рогатого скота. Матер. 3 Межд. конф. «Актуальные проблемы биологии в животноводстве», Боровск, 2001:136-142.

45. Черепанов Г.Г., Агафонов В.И., Харитонов Е.Л. Оценка энергетической питательности рационов для коров. Зоотехния, 2002,3:11-13.

РНБ Русский фонд СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ 2006 4

СП - сырой протеин 24574

РСП - распадаемый сырой протеин НДК нейтрально- детергентная клетчатка КДК - кислотно- детергентная клетчатка

СК - сырая клетчатка 1

ОЭ - обменная энергия

АТФ - аденозинтрифосфат

СВ - сухое вещество

ОВ -органическое вещество

ПСВ - переваримое сухое вещество

ПОВ - переваримое органическое вещество |

ВПОВ - видимо переваримое органичесхое вещество '

ВЖК - высшие жирные кислоты ЛЖК - летучие жирные кислоты ЖКТ - желудочно-кишечный тракт

ОМТ - обменная масса тела — '

НСУ - неструктурные углеводы •

Отпечатано в типографии АО «Полиграфия» Москва, Воробьевская 68 Тираж 100 экз. Заказ №781254-02

0 2

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Харитонов, Евгений Леонидович

Список использованных сокращений

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Переваривание и обмен протеина в пищеварительном тракте жвачных

1.1.1. Распадаемость сырого протеина кормов и ее значение для переваривания и усвоения питательных веществ у жвачных

1.1.2. Переваривание белков и всасывание аминокислот в кишечнике

1.2. Эвакуаторная функция преджелудков и факторы ее обуславливающие

1.3. Особенности переваривания и обмена углеводов в пищеварительном тракте жвачных

1.3.1. Переваривание крахмала в желудочно-кишечном тракте жвачных животных

1.3.1.1. Ферментация крахмала в рубце

1.3.1.2. Переваривание крахмала в кишечнике

1.3.2. Переваривание клетчатки в желудочно-кишечном тракте жвачных животных

1.3.2.1. Переваривание фракций клетчатки и факторы ее определяющие

1.3.2.2. Механизм переваривания фракций клетчатки в рубце

Введение Диссертация по биологии, на тему "Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных в связи с прогнозированием образования конечных продуктов переваривания кормов"

Проблема повышения использования кормов сельскохозяйственными животными с целью увеличения уровня и качества получаемой от них продукции является одной из важнейших проблем сельскохозяйственной биологической науки. Поэтому изменение норм кормления с.-х. животных и пересмотр методов оценки питательности кормов в мировой науке является непрерывным процессом. Необходимость совершенствования параметров кормления и оценки объясняется, прежде всего, развитием физиологических и биохимических основ биологии питания и получением научной информации, позволяющей по новому рассматривать известные факты, определять и уточнять потребность животных в питательных веществах и пути удовлетворения этих потребностей. Этому так же способствует значительный рост продуктивности животных, совершенствование техники кормления и технологий заготовки кормов.

Научной основой повышения использования питательных веществ кормов является физиология питания сельскохозяйственных животных, опирающаяся на знание закономерностей и взаимосвязей процессов пищеварения и обмена веществ. Важным шагом на пути решения проблемы в этом направлении явилось комплексное изучение процессов питания- пищеварения в желудке и кишечнике, обмена веществ между пищеварительным трактом, кровыо и тканями, переваримости и использования питательных веществ -разработанное Синещековым и его школой (Синещеков А.Д., 1965). Начальным этапом обмена веществ у животных является пищеварение. Оно представляет собой сложный физиологический и биохимический процесс, благодаря которому корм, поступивший в пищеварительный тракт, подвергается физическим и химическим изменениям, а содержащиеся в нем питательные вещества всасываются в кровь и лимфу.

Одним из важных путей увеличения эффективности использования питательных веществ кормов является повышение его переваримости, что может быть достигнуто только на основе знаний физиологических и биохимических процессов переваривания кормов и с учетом о связи этих процессов с составом рациона и физиологическим состоянием животного.

Развитие нормирования питательных веществ в нашей стране шло в основном по направлению увеличения количества нормируемых и контролируемых показателей. До определенного момента такие тенденции были оправданы, но в основном для моногастричных животных. В настоящее время потребности определяются и нормирование производится только в сырых переваримых веществах. Известно, что животным для жизнедеятельности и продуктивности нужны не корма, как таковые и не химические компоненты их, а вещества-метаболиты, которые образуются в процессах переваривания и межуточного обмена. Известно также, что жвачные животные имеют принципиальные отличия в физиологии и обмена веществ, которые модифицируют количественные и качественные характеристики почти всех компонентов корма. Микробиологические процессы в предже-лудках изменяют количество и состав аминокислот корма, углеводы корма ф превращаются в летучие жирные кислоты, из не липидных компонентов синтезируется жир и высшие жирные кислоты. Свои особенности имеют синтез витаминов, усвоение минеральных веществ.

Разрабатываемая в настоящее время новая система питания на основе субстратного обеспечения метаболизма призвана во многом решить эту проблему. Основываясь на знаниях о физиологических и биохимических процессах переваривания кормов, количествах всасывающихся питатель-пых веществ, их распределении, усвоении и дальнейшей переработки, она позволит более эффективно использовать корма, снизить напряженность метаболизма, количество заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, что позволит продлить сроки хозяйственной эксплуатации высокопродуктивных животных. В отличие от систем питания, основанных на принципах обменной энергии, эта система выходит подразделяет составляющис энергии на основные субстраты, используемые в обмене веществ. Известно, что большая часть субстратов, непосредственно участвующих в обмене, образуется и всасывается в пищеварительном тракте, тогда как другая формируется в процессах межуточного метаболизма в органах и тканях. <ф Поэтому основой новой системы служит блок пищеварения, в котором рассчитывается количественный состав всасывающихся питательных веществ. От того, как точно будет произведен расчет этих показателей, будет зависеть дальнейшая работоспособность всей системы. В связи с этим определяется необходимость дальнейших исследований процессов пищеварения по вопросам, касающимся образования конечных продуктов переваривания, и которые еще недостаточно определены в количественном аспекте. Конечной целью этих работ являлось получение количественных характеристик основных пищеварительных процессов в различных частях желудочно-кишечного тракта, уточнение ключевых коэффициентов и их перевод в зависимые переменные величины. В дальнейшем эти результаты будут служить основой для построения физиологически обоснованной модели про-• цессов пищеварения, выраженной в математической имитационной компьютерной программе, которая будет предсказывать метаболические и продуктивные реакции пищеварительной системы на различный состав, количество и качество питательных веществ рациона

Исследования отечественных и зарубежных ученых по изучению особенностей пищеварения у жвачных позволило накопить большой экспериментальный материал, показывающий важную роль преджелудков в превращении и усвоении питательных веществ корма. Заключительный же гидролиз питательных веществ, способных к всасыванию и переходу во внутреннюю среду организма, происходит, главным образом, в кишечнике. В связи с этим представляется важным выяснение и уточнение связи между перевариванием корма в преджелудках и их дальнейшим гидролизом и усвоением в кишечнике. Глубокое познание процессов переваривания корма в желудочно-кишечном тракте позволит более обоснованно организовывать рациональное кормление животных.

В системе полноценного кормления сельскохозяйственных животных большое значение имеет обеспеченность их протеином (Курилов Н.В. 1986). В последние годы в нашей стране и за рубежом особо пристальное внимание уделялось вопросам протеинового питания жвачных животных. Это связано с тем, что дефицит кормового белка остается еще одной из основных проблем в кормлении сельскохозяйственных животных. При таких условиях наряду с увеличением производства высококачественных белковых кормов не менее важное значение имеет разработка способов повышения эффективности их использования. Исследования последних лет (Hvelplund Т., 1993; Beever D.E., 1994; Hanigan M.D., 1998) убедительно показали, что решение вопросов рационального питания жвачных животных невозможно без достаточного знания процессов распада кормового протеина и синтеза микробного белка в рубце. Особое значение этому придается при разработке научно-обоснованного кормления высокопродуктивных животных. Если потребность низкопродуктивных животных в белке может быть удовлетворена за счет синтеза микробного белка в рубце и качественный состав протеина корма не играет особой роли, то потребность высокопродуктивных животных удовлетворяется как за счет микробного белка, так и высококачественного белка корма, избежавшего распада в рубце. В связи с этим выяснение условий, способствующих интенсивному синтезу микробного белка в рубце за счет простых азотистых соединений, а также снижению распада высококачественных белков корма и увеличению поступления их в кишечник, является важной задачей в разработке мероприятий по повышению эффективности использования корма и продуктивности животного.

Экспериментальные данные по особенностям метаболизма азотистых веществ в преджелудках жвачных, познание физико-химических свойств протеина, процессов синтеза микробного белка в рубце и вклада последнего в аминокислотную обеспеченность животного послужили основанием для нового подхода к нормированию протеинового питания жвачных животных. В результате во многих странах были разработаны и внедрены новые протеиновые системы питания (ARC, 1980; 1984; AFRC, 1992; NRC, 1979; 1989; 200; INRA, 1979).

У жвачных животных, как и у моногастричных, потребность в азотистых компанентах удовлетворяется за счет аминокислот, всосавшихся в тонком кишечнике. Они поступают в составе микробного белка, нераспав-шимся протеином корма и эндогенными белками. Потребность микроорганизмов рубца в азоте удовлетворяется за счет использования небелковых форм азота и распадаемой фракции протеина корма, скорость и величина распадаемости которого - важные факторы, определяющие общую переваримость питательных веществ в рубце и эффективность использования азота корма жвачными. Показатели скорости и величины распадаемости протеина корма определяются наряду с физико-химическими свойствами протеина, протеолитической и целлюлозолитичсской активностью рубцовой среды и скоростью эвакуации содержимого из преджелудков в кишечник. В настоящее время в литературе имеется небольшое количество данных по влиянию рубцовой среды на скорость и величину распада сырого протеина кормов. В результате этих исследований замечено, что степень распада протеина в рубце жвачных регулируется, главным образом, оттоком рубцо-вого содержимого. Однако в некоторых случаях исследователи не обнаруживают влияния скорости оттока на распадаемость протеина. В связи с этим большое значение имеет выяснение условий, при которых такое влияние происходит в зависимости от состава фракций протеина и рациона в целом. Эти же вопросы актуальны в части воздействия состава рациона и условий рубцовой среды на показатели распадаемости фракций клетчатки, крахмала, сахара и липидов из отдельных кормов.

Время задержки кормовых масс в преджслудках существенно изменяет конечные результаты преджелудочного пищеварения и эффективность микробного синтеза белка. В литературе обсуждаются ряд факторов кормления и окружающей среды, влияющих на процессы эвакуации содержимого из преджелудков. Однако представленная информация не всегда однозначна и часто противоречива. Главная трудность состоит в количественной интерпретации имеющихся данных, что не позволяет в настоящее время, исходя из химического состава рациона, его формы и объема потребления, точно рассчитывать скорость эвакуации отдельных фракций содержимого сложного желудка.

В связи с вышеизложенным, значительный научный и практический интерес представляет изучение основных количественных закономерностей процессов распадаемости сырого протеина, фракций клетчатки, крахмала, сахара, липидов, эвакуации содержимого из преджелудков в кишечник и их переваривания.

Целью исследований являлось количественное определение образования ф субстратов в пищеварительном тракте при переваривании питательных веществ кормов. Исследования были направлены на решение следующих основных задач:

- изучить основные закономерности эвакуаторной функции преджелудков у овец и коров в связи с факторами кормления и возможности построения математической регрессионной модели этого процесса;

- изучить переваривание протеина, углеводов и липидов отдельных кормов в рубце и кишечнике жвачных;

Целью наших работ является количественное определение образования субстратов в пищеварительном тракте при переваривании кормов. Исследования решали четыре задачи:

• Разработать новые, усовершенствовать и применить в экспериментах ряд физиологических методов для изучения процессов превращения и переваривания в желудочно-кишечном тракте коров;

• изучить основные закономерности эвакуаторной функции преджелудков у овец и коров в связи с факторами кормления и возможности построения математической регрессионной модели этого процесса

• изучить переваривание протеина, углеводов и липидов отдельных кормов в рубце и кишечнике жвачных;

• определить образование в пищеварительного тракта коров субстратов и метаболитов в зависимости от условий кормления и физиологического состояния.

Научная новизна. В проведенной работе впервые применена разработанная нами комплексная методика оценки распадаемости питательных веществ кормов в рубце и их переваримости в кишечнике и на основе ее использования, сформулировано понятие их доступности для всасывания из пищеварительного тракта. Этот показатель предлагается применять, в частности, в качестве критерия оценки эффективности использования белковой части кормов рациона. Показана практическая возможность применения показателя доступности питательных веществ кормов для всасывания при оптимизации рационов молочных коров.

В процессе исследований накоплен первичный банк данных по фракционному составу протеина кормов и его аминокислотному спектру, по скорости распада крахмала и клетчатки основных кормов и выяснены факторы, влияющие на этот показатель. Установлена зависимость переваривания питательных веществ кормов от степени их распада в преджелудках, па основе чего можно рассчитывать переваримость конкретного питательного вещества каждого корма па определенном рационе. Разработан способ расчета и определено количественное поступление эндогенного белка в сложный желудок овец и коров.

Определен состав обменной энергии основных типичных рационов для молочных коров.

Практическая значимость и реализация результатов работы, определяется возможностью прогнозировать усвоение питательных веществ отдельных кормов в пищеварительном тракте молочных коров на основе выявленных закономерностях и рассчитывать и обеспечивать в рационах необходимое количество обменной энергии, осуществлять направленную оптимизацию питания для обеспечения заданного уровня молочной продуктивности и регуляции состава молока. Определены нормы содержания нейтральио-детергентной клетчатки в рационах молочных коров по стадиям лактации, разной живой массы и продуктивности. Установлены критерии оптимального переваривания фракций клетчатки и эффективного синтеза микробного белка. Предложены уравнения регрессии для расчета уровня потребления сухого вещества.

Изложенные в диссертации материалы использованы:

1. При разработке «Новой системы оценки протеина кормов и нормирования протеинового питания жвачных животных» (1989) в разделе

Характеристика протеина, доступного для переваривания и усвоения в кишечнике."

2. В практических рекомендациях «Протеиновое питание молочных коров»(1998)

4. В методическом руководстве «Методы исследования питания с.-х. животных» (1998).

5. Получен один патент и подано 2 заявки на изобретение.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на Международных конференциях: «Биологические основы высокой продуктивности с.-х. животных» (Калуга, 1990); «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 1995. 2001); и «Кормление высокопродуктивных животных и перспективные технологии производства кормов» (Винница, Украина, 2002); Международных симпозиумах: «Регуляция энергетического обмена и питания и развитие системы оценки кормов» (Росток, Германия, 1998); «Новые тенденции в питании животных» (Яхранка, Польша, 2001); на годичном собрании Отделения зоотехнии РАСХН (Москва, 1993); на координационных совещаниях «Проблемы и перспективы развития теории питания жвачных животных на основе субстратной обеспеченности метаболизма» (Боровск, 1999, 2002, 2003); Всесоюзном совещании «Оценка и нормирование протеинового питания жвачных животных» (Боровск, 1989); на заседании секции физиологии с.-х. животных Московского физиологического общества (Боровск, 1988), на 8-ом съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001); Научно-практической конференции посвященной 85-летию академика РАСХН А.П. Калашникова «Проблемы кормления с.-х. животных в современных условиях развития животноводства» (Дубровицы, 2003).

По материалам диссертации опубликовано 45 работ в центральных журналах, трудах и бюллетенях ВНИИФБиП с.-х. животных, в трудах и сборниках материалов конференций, симпозиумов и совещаний. Из них 2 работы опубликованы в зарубежных изданиях.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Эффективная распадаемость питательных веществ кормов (белка, крахмала, клетчатки, липидов) в рубце жвачных количественно определяется их фракционным составом, скоростью распада нерастворимой распадае-мой фракции, влиянием на нее рубцовой среды и скоростью эвакуации из рубца.

2. Эвакуаторная функция преджелудков жвачных животных количественно определяется уровнем потребления сухого вещества и нейтрально-детергентной клетчатки длиниостебельчатых грубых кормов.

3. Переваримость в кишечнике нераспавшихся в рубце жвачных питательных веществ обусловливается видом корма и степенью их распада в преджелудках.

1. ОБЗОР ЛИТЕРА ТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Харитонов, Евгений Леонидович

4. ВЫВОДЫ

1. При составлении рационов для жвачных животных, с целью обеспечения их достаточным уровнем нераспадаемого протеина, следует учитывать фракционный состав протеина кормов и константу скорости распада его нерастворимой распадаемой фракции. Снижение рН рубцовой среды ниже 6,3, за счет повышенной ферментации неструктурных углеводов кормов рациона, уменьшает константу скорости распада протеина, что приводит к изменению уровня распадаемости СП кормов. Наибольшему изменению этого показателя подвержены корма с высокой долей нерастворимой распадаемой фракции СП и средней скоростью распада; рационы, обеспечивающие целлюлозолизис, поддерживают скорость распада на уровне потенциальной, определенной на уровне кормления близком к поддерживающему.

3. Комплексный учет показателей, отражающих содержание переваримых фракций питательных веществ в кормах рациона, скорость их ферментации в рубце и эвакуации из преджелудков позволяет прогнозировать объем образования и уровень всасывания основных метаболитов из пищеварительного тракта жвачных животных, что, в свою очередь, дает возможность объективно обеспечивать потребность ность объективно обеспечивать потребность животных в доступных питательных веществах.

4. Эффективность микробного синтеза в рубце овец и коров при различных условиях кормления наиболее тесно связана с уровнем образования аммиака в рубце и потреблением СВ на кг метаболической массы тела. В исследованных диапазонах среднесуточной концентрации аммиака от 6 до 17 мг% и потребления СВ от 112 до 175 г на кг ОМТ эффективность синтеза изменялась от 17,4 до 31,1 г азота микробов на кг ВПОВ.

6. Переваримость нераспавшегося в рубце протеина и доступность аминокислот кормов для всасывания в кишечнике жвачных животных имеют параболическую зависимость (г=0.92;р<0.05) от степени их распада в преджелудках. При расчетах поступления белка и аминокислот из пищеварительного тракта в организм необходимо учитывать установленные зависимости. Полученные данные о переваримости протеиновых фракций в кишечнике могут быть применены для расчета поступления протеина и аминокислот из пищеварительного тракта при нормировании протеинового и аминокислотного питания молочных коров.

9. Способ расчета обеспеченности потребности молочных коров незаменимыми аминокислотами позволяет рассчитывать уровень поступления кормовых аминокислот в кишечник. Способ разработан на основе данных по аминокислотному составу фракций протеина кормов, скорости распада отдельных аминокислот из нерастворимой распадаемой фракции протеина и скорости эвакуации кормовых частиц из преджелудков. Уровень усвоения аминокислот из тонкого кишечника может быть рассчитан, исходя из данных о переваривании и степени распада в преджелудках.

11. Переваримость крахмала кормов в рубце и кишечнике не является постоянной величиной и зависит от вида крахмала, его уровня и структуры рациона. В среднем по всем опытам переваримость крахмала в рубце составила 76,3%±2,91. Скорость распада крахмала изученных нами кормов - овса, пшеничных отрубей, пшеницы, ячменя и кукурузы, значительно пе изменяется на любых сено-силосно- концентратных рационах для молочных коров с продуктивностью от 10 до 25 кг молока в сутки.

Переваривание основной доли пектиновых веществ, при общей высокой их переваримости в ЖКТ (87-98%), происходит в преджелудках (90%), а переваримость остаточных количеств, составляет около 40% и в целом переваривание пектиновых веществ можно отнести к микробному фермен-толизу с образованием ЛЖК.

13. Для расчета всасывания высших жирных кислот из пищеварительного тракта необходимо использовать данные о скорости гидролиза липидов отдельных кормов, поступлении липидов в кишечник в зависимости от их содержания в кормах рациона и переваримости нераспавшихся липидов отдельных кормов. Пониженная переваримость липидов в кишечнике при использовании сено-силосных рационов связана с низкой доступностью к перевариванию липидов грубых кормов. Обогащение рационов растительными и животными жирами повышает тительными и животными жирами повышает переваримость липидов в кишечнике с 67,5 до 77,3% или на 14,5%, что следует учитывать при определении поступления липидов из пищеварительного тракта для оптимизации липидного питания.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

На основе результатов исследования предлагаются:

1. База данных о фракционном составе и скорости распада основных кормов для использования при дальнейшем совершенствовании системы протеиновой питания жвачных животных и при разработке новых ГОСТов определения распадаемости СП кормов, а также в справочных методических пособиях по кормлению животных.

3. Способ регулирования ферментации в рубце жвачных животных (Патент №2192143)

4. Способ определения in vitro переваримости протеина кормов в кишечнике жвачных животных методом in vitro (Заявка на патент N2003133261)

5. Способ определения доступности питательных веществ к всасыванию в пищеварительном тракте (Заявка на патент N2003133262).

7. Усовершенствованные методы изучения процессов пищеварения у жвачных животных (14, 16).

3.7. Заключение

Разрабатываемые новые системы питания коров предполагают оценивать потребность и проводить нормирование питания с учетом образования субстратов в пищеварительном тракте в процессах переваривания корма и межуточного обмена в организме после всасывания. Считается, что только на этой основе возможно перейти к прогнозированию химического состава молока и начать исследовать зависимость эффективности его образования от состава ОЭ (№\уЬо1с1 СЛ., 1999). Известно, что основная часть субстратов, непосредственно участвующих в обмене, образуется и всасывается в пищеварительном тракте, тогда как меньшая генерируется в процессах межуточного метаболизма в других органах и тканях. Поэтому основой новой системы служит блок пищеварения, в котором рассчитывается количественный состав всасывающихся отдельных питательных веществ, а не переваримых сырых питательных веществ. От того, как точно будет произведен расчет этих показателей, будет зависеть дальнейшая работоспособность всей системы. В связи с этим возникает необходимость исследований процессов пищеварения по вопросам, касающимся наработки конечных продуктов переваривания. Конечной целью этих работ являлось получение количественных характеристик основных пищеварительных процессов в различных частях желудочно-кишечного тракта, уточнение ключевых коэффициентов и их перевод в зависимые переменные величины. В дальнейшем эти результаты должны будут послужить основой для построения физиологически обоснованной теории процессов пищеварения, выраженной в математической имитационной компьютерной модели, которая сможет предсказывать метаболические и продуктивные реакции пищеварительной системы на различный состав и качество питательных веществ рациона.

Необходимость перехода к нормированию по субстратам можно обосновать с различных позиций, как со стороны межуточного и клеточного обмена, но также и пищеварительного тракта. Одним из теоретических подходов к обоснованию необходимости получения данных о количестве всасывающихся субстратов могут послужить следующие рассуждения. В настоящее время энергетическую питательность кормов рациона наиболее точно устанавливают в балансовых опытах на животных по разности содержания энергии в кормах, кале, моче, рубцовых газах и теплоте ферментации (схема 1):

ОЭ = ВЭ - (Э кала + Э мочи + Э газов + Э ферм.) Такая схема, как правило, дает самые точные и надежные результаты, но она не объясняет часто наблюдающуюся вариабельность в продуктивном действии ОЭ рациона (эффективности использования ОЭ на продукцию). Часть разброса удается снять применением следующей схемы (схема 2) для животных находящихся в нулевом или положительном балансе, которая учитывает различие в живой массе животных и вид продукции: ОЭ = Э продукции + Э теплоприращения + Э поддержания. Другой подход к оценке энергетической питательности кормов основан на принципах использования суммы переваримых сырых питательных веществ и широко распространен в мире в виде так называемой регрессии Нериига и Шимана (схема 3):

ОЭ = 15,2 ПП + 34,2 ПСЖ + 12,3 ПСК + 15,9 ПБЭВ, где ПП-переваримый протеин, ПСЖ-переваримый сырой жир, ПСК-переваримая сырая клетчатка, ПБЭВ- перевармые БЭВ.

Приведенные коэффициенты переваримых веществ показывают энергетический эквивалент данного вещества и эффективность его использования. В настоящее время существует множество модификаций этого уравнения с точки зрения уточнения коэффициентов, делаются попытки перехода от переваримых к сырым питательным веществам, выводятся уравнения для определенных типов рационов. Все это косвенно свидетельствует о попытках снять вариабельность использования ОЭ. Но эти попытки не могут рсшить данную проблему, так как не затрагивают принципиальные стороны вопроса.

Если рассмотреть, что же представляют собой переваримые сырые питательные вещества, то можно видеть, что они состоят из неопределенных сочетаний конечных продуктов переваривания. Так, переваримый протеин состоит из аминокислот и аммиака, но разные корма, переваримый протеин которых одинаков, дают разный продуктивный эффект, поскольку при переваривании образуют разные смеси конечных метаболитов. Применительно к протеину данная проблема была частично решена разработкой в нашей стране новой протеиновой системы («Новая протеиновая система оценки и нормирования протеина»., 1989), основанной на понятиях распа-даемого протеина. Однако дальнейшего развития эта проблема не получила и до сих пор в системе используются средние обобщенные, без достаточной экспериментальной поверки, данные эффективности синтеза и переваримости протеина микробной массы и нераспавшегося протеина кормов всего рациона. Однако из литературы известно, что во многих случаях наблюдаются значительные числовые вариации как в оценке переваривания микробного, так и кормового белка. В различных системах оценки и нормирования протеина колебания составляют 60 - 80%. По аминокислотному составу нераспавшегося кормового протеина и доступности отдельных аминокислот для всасывания в кишечнике данных вообще крайне мало, что не позволяет достаточно точно и обоснованно рассчитывать количество и состав аминокислот, всасывающихся из пищеварительного тракта жвачных животных. Одной из главных проблем оставалась разработка подходов к определению не только общего количества всасывающихся аминокислот из пищеварительного тракта жвачных, но и количественного анализа аминокислотного состава.

Такой же подход следует применять и к другим питательным веществам. Наиболее неопределенным составом, наряду с сырой клетчаткой, обладают БЭВ (безазотистые экстрактивные вещества), которые состоят из сахара, крахмала, пектина и гемицеллюлоз. На разных типах рационов БЭВ будут представлены разным соотношением и отсюда следует неправомочность применения одного постоянного коэффициента ко всей смеси.

В 1998 году на международном симпозиуме в Германии (г. Росток), посвященном 100-летию Неринга (Beyer М., 1998), ученые Кельнеровского исследовательского центра предложили следующую схему расчета ОЭ кормов рациона (схема 4):

ОЭ = 17,3 ПП + 34 ПСЖ + 15,9 Крах. + 15,1 Сах. + 15,4 ПЦелл Согласно этой схеме неопределенность относительно БЭВ была снята. Однако крахмал при переваривании может всасываться в виде глюкозы и летучих жирных кислот (ЛЖК) и это соотношение для разных видов крахмала и на разных рационах будет не постоянным. Как показали наши исследования, при одинаковой общей переваримости крахмала разных видов зерновых, доля переваривания в преджелудках и кишечнике может значительно отличаться.

Применив аналогичный подход для всех остальных переваримых питательных веществ, можно в конечном итоге ОЭ рассчитывать по энергии всасывающихся субстратов (схема 5):

ОЭ = ЭАмин. + Э Жк. + Э Глюк. +Э Ацет. + Э Проп. + Э Бут, где ЭА-мин. - энергия всасывающихся аминокислот; Жк - жирных кислот, Глюк. -глюкозы, Проп. - пропионата, Ацет. - ацетата, Бут. - бутирата.

Каждое образованное вещество имеет строгие энергетические эквиваленты. Применяя такую схему, можно целенаправленно изучать эффективность использования ОЭ разного состава на продукцию и балансировать рационы. Принципиальную возможность применения такой схемы показывает сравнение расчета ОЭ разными способами. Обменная энергия, определенная в балансовых опытах, служила критерием сравнения.

Сравнение методов расчета ОЭ:

1. Сумма энергетической питательности кормов рациона по справочным таблицам - 140 МДж (107%))

2. Сумма переваримых питательных веществ

ОЭ = 17,46 пП + 31,23 пЖ + 13,65 пК + 14,78 пБэв данные переваримости из опыта) -145МДж (111%)

3.Сумма всосавшихся субстратов (схема 5)

129 МДж (99,2%)

4. ОЭ = ВЭ - (Э кала + Э мочи + Э газов + Э ферм.) данные прямых измерений)

130 МДж (100%)

Для расчета образования субстратов в пищеварительном тракте были внесены изменения в перечень показателей химического анализа кормов. К показателям, которые требуются согласно протеиновой системе, добавили анализ фракций клетчатки и приблизились к 100% раскрытию состава СВ. Проводимый в настоящее время анализ включает в себя определение в кормах следующих показателей: сахар, органические кислоты, пектин, липиды, крахмал, гемицеллюлозы, целлюлоза, лигнин, растворимый протеин. Органические кислоты следует учитывать при использовании зеленых кормов, содержание в которых доходит до 10%, а ЛЖК при даче силосов и сенажа.

Для расчета эффективной распадаемости СП кормов в рубце следует применять показатели, характеризующие фракционный состав протеина (растворимый протеин, нерастворимый распадемый протеин и недоступный протеин), скорость распада нерастворимой распадаемой фракции и скорость оттока кормовых частиц. Как показано нами при сравнении различных методов определения распадаемости, применение табличных данных, дает наименее сопоставимые результаты и не отражает динамику освобождения азотистых веществ при распаде. Так, при одинаковой распадаемости протеина силоса (65%) и не тестированного соевого шрота (65%), динамика распада СП совершенно различна (растворимость СП силоса 50%, соевого шрота 15%).

В результате нашей работы получены характеристики распада протеина основных кормов, которые следует применять для расчета эффективной распадаемости и на этой основе следует расширить список нормируемых показателей, включив в него нормы по содержанию растворимого протеина.

В настоящее время расчеты образования субстратов ведутся на основе знаний переваримости каждого компонента корма в преджелудках, тонком и толстом кишечнике.

При расчете всасывания аминокислот учитывается фракционный состав СП, переваримость микробной фракции, эффективность ее образования, аминокислотный состав азотистых фракций, поступающих в кишечник, эндогенные белковые и небелковые поступления в преджелудки. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что источником аминокислот и протеина для обеспечения потребностей жвачных животных служат только доступный микробный протеин и переваримый нераспав-шийся в рубце протеин кормов рациона. Поступление нераспавшегося кормового протеина в кишечник следует рассчитывать исходя из характеристик распада и скорости эвакуации кормовых частиц.

Поступление микробной массы в кишечник рассчитывается на основе определения образования АТФ при ферментации в рубце. Этот показатель более точен по сравнению с переваримым ОВ, т.к. учитываются особенности ферментации, образования ЛЖК и всасывание высших жирных кислот, при генерации которых наработки АТФ не происходит. Сравнение определения образования АТФ в рубце на основе различных подходов представлено в табл. 119. При этом следует учитывать эффективность микробного синтеза по выявленной зависимости от уровня аммиака в рубце. Для эффективного микробного синтеза в рубце должна поддерживаться среднесуточная концентрация аммиака на уровне 14мг%. При более низких концентрациях происходит снижение эффективности микробного синтеза и по выявленной зависимости это снижение нужно учитывать для расчета обеспеченности организма животного доступным белком.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Харитонов, Евгений Леонидович, Боровск

1. Аитова М.Д. Аминокислотная питательность кормов для жвачных животных и методы ее определения. Протеиновое питание и продуктивность жвачных животных. Сборн. научн. труд. ВНИИФБиП., Боровск, 1989:110-118.

2. Аитова М.Д. Метаболизм аминокислот в преджелудках коров. Научн. труды ВНИИФБиП. Боровск, 1983,26: 11-22.

3. Аитова М.Д., Горбачев В.И. К вопросу аминкоислотного питания коров. Мат. Всесоюзн. совещ., Калуга.- 1986.-С. 19-28.

4. Аксенова М.Я. О быстроте прохождения кормов через пищеварительный тракт жвачных.В сб.:Физиол.пищеварения с.-х. животных.-1935. Сел ьхозиздат. JI .-С .101-109.

5. Алиев A.A. Обмен веществ у жвачных животных. Москва, НИЦ, Инженер, 1997:419с.

6. Алиев A.A. Липидный обмен и продуктивность жвачных животных М., Колос,-1980.-380с.

7. Алиев A.A. Новейшие оперативные методы исследования жвачных животных, М., Агропромиздат., 1985.-150с.

8. Алиев A.A., Аитова М.Д., Габел М. Азотистый обмен. Белково-аминокислотнос питание жвачных животных/ Обмен веществ у жвачных животных.-М.:НИЦ Инженер .1997.-420с.

9. Алиев A.A., Русев В. Двигательная функция аппарата пищеварения В.кн.Обмен веществ у жвачных животных.-М.:НИЦ Инженер. 1997.-с.27-39.

10. Аскарова З.А. Хеморецептивные влияния с рубца на моторику желудочно-кишечного тракта жвачных животных //Известия АН КазССР, серия биол., 1981 ,№4.-С.72-76.

11. Барановская Т.Я. Влияние дефаунации на усвоение азота у овец при разной степени распадаемости протеина кормов //Бюлл. ВНИИФ

12. БиП.-1987.-вып.2(86).-С.30-33.

13. Барановская Т.Я. Участие простейших в азотистом обмене и биосинтезе микробного белка в рубце овец /Автор, канд. дисс., Боровск. 1992.,23с.

14. Барей Б., Медведев И.К. Обмен углеводов / В кн. Алиев A.A. Обмен веществ у жвачных животных Москва. 1997.C. 125-161.

15. Бергнер X., Кетц Х.А. Научные основы питания с.-х. животных// Пер. с нем. и пред. к.с.х.н. A.M. Холманова.М.:Колос,1973.-597с.с ил.

16. Биологическая полноценность кормов/Григорьев Н.Г., Волков Н.П., Воробьев Е.С. и др.-М.:Агропромиздат.1989.-287с.

17. Васильев В. А. Протеолитическая активность и переваривание в кишечнике протеина при разной степени его распада в преджелудках овец. Автореф. канд. дисс. Боровок. 1982.

18. Василевский Н.В., Берус М.В. Вклад эндогенного азота сложного желудка жвачных в сырой протеин, поступающий в двенадцатиперстную кишку./ Оценка и нормирование протеинового питания жвачных животных. Тезисы докл. Всес. совещ., Боровск, 1989:35.

19. Воробьева C.B. Секреция азотсодержащих веществ слюнными околоушными железами лактирующих коров в связи с показателями руб-цового метаболизма Автореф. дисс.к.б.н., Москва. 1987: 18с.

20. Воробьева C.B. Физиологическое обоснование потребления сухого вещества рационов крупным рогатым скотом в зависимости от содержания структурных углеводов в кормах Автореферат док. дисс. Дубровицы.- 2003.-34с.

21. Вышинский Г.В. Исследование процессов пищеварения в сычуге с помощью радиотелеметрической капсулы//В сб. научн. тр. МВА.М.-1978.-Т. 100.-С.54-57.

22. Гальперин Ю.М., Рогацкий Г.Г. Взаимоотношения моторной и эва-куаторной функции кишечника.-М.:Наука.-1971.-128с.

23. Гиргинов Д.Г., Станечева Т.М. Влияние некоторых факторов на переваримость протеина в тонком кишечнике бычков, определенную in sacco/УМатер. Симп. СЭВ-1984.-26-30сент., Стара 3aropa.-C.224-232.

24. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статисти-ка/Учебн. Пособие для втузов, изд.5-ое, перераб. и доп. М.:Высш. школа. 1977.-479с с ил.

25. Державина Г.П., Алексеева J1.J1., Элимуу Дюб Лебцин П. Динамика расщепляемости питательных веществ зерновых кормов в рубце коров //Вест. Рос. Ун-та дружбы народов. Сер. С.-х. н. Животновод. 1998.-2.-С.100-109.

26. Ерсков Э.Р. Протеиновое питание жвачных животных /Пер с англ. Э.В. Овчаренко и Г.Н. Жидкоблиновой под ред. и пред. В.И. Георги-евского.-М.:Агропромиздат, 1985.-183с.

27. Иванов В.Н. Затраты энергии на потребление минеральных компонентов клетками микроорганизмов//Микроб.журнал.-Киев.1986.-Т.48.-№4.-С.З-8.

28. Иванов В.Н. Энергетика роста микроорганизмовю-Киев,.1981.-139с.

29. Изучение микрофлоры преджелудков у жвачных. (Методические указания) / Тараканов Б.В. и др., Боровск, 1977.-25с.

30. Изучение пищеварения у жвачных (методические указания) /Курилов Н.В., Севостьянова H.A., Коршунов В.Н. и др. Под ред. Н.В. Курило-ва.-Боровск, 1987.-104с.

31. Кирилов М., Головкин А., Грачев Д., Голосной О. Для высокоудойных коров -защищенный метионин//Животноводство России.-2002.-2.-С.10-11.

32. Клесов A.A., Григораш С.Ю., Громов А.И. Математическое моделирование кинетики полиферментного гидролиза нерастворимой цел-люлозы.//Прикладная биохимия и микробиология Ю-1986.-Т.22. Вып.5.С.612-629

33. Коршунов В.Н. Использование азота лактирующими коровами в зависимости от качества протеина //Сб. научн.тр. ВНИИФБиП.-1989.-Зб.-с.ЗО-Зб.

34. Коршунов В.Н., Курилов Н.В. Эвакуация эндогенного азота из пред-желудков и его использование в синтезе бактериального белка. Бюлл. ВНИИФБиП с.-х. животных, Боровск, 1977, 3 (46):7-9.

35. Кузнецова Е.И. Количественные параметры метаболизма азота корма и азота мочевины в преджелудках овец при разном уровне протеина в рационе/Автор, канд. дисс., Боровск. 1997.,25с.

36. Курилов Н.В. Метаболизм азота в пищеварительном тракте коров в зависимости от качества протеина корма //Физиол. питания жвачных: Сб. докл.; Межд. Симп. Физ. Жвач.-Высокие Татры-штрбске Плесо, апрель,1987.-С.145-157.

37. Курилов Н.В. Превращение углеводов в рубце у жвачных //Вестн. С.-х. науки.-1967.-№2.-С.81-84.

38. Курилов Н.В. Проблема протеионового питания высокопродуктивных коров //Матер. Всесоюзн. совещ.-Калуга.-1986.-С.10-19.

39. Курилов Н.В. Севастьянова H.A. Пищеварение у жвачных. Обзор./ Итоги науки и техники, серия животноводство и ветер. ,1978, 25:5-78.

40. Курилов Н.В. Современный подход к нормированию протеинового питания жвачных животных //Вестн. С.х. науки.-1987.-№11.-С.124-132.

41. Курилов Н.В., Коршунов В.Н., Севостьянова H.A. и др. Процессы пищеварения у коров при введении в рацион протеина с разной степенью распада в рубце// Научн.тр.ВНИИФБиП.1983.-Т.26.-С.З-10.

42. Курилов Н.В., Кошаров А.Н. Использование протеина кормов животными. М.:Колос,1979.-343с.с ил.

43. Курилов Н.В., Кроткова Н.П. Физиология и биохимия пищеварения жвачных.-М.: Колос, 1971.-432с.

44. Курилов Н.В., Харитонов JI.B. Выделение азота в просвет пищеварительного тракта у жвачных животных. Доклады ВАСХНИЛ, 1971, 6:22-25.

45. Курилов П.Н. Физиолого-биохимическое обоснование повышения эффективности использования протеина жвачными животными на основе его расщепляемости в рубце. Автореф. дисс.д.б.н., Дуброви-цы.- 1990:49с.

46. Лакин Г.Ф. Биометрия-М.:Высш. шк., 1990.-352 с.

47. Левицкий А. П. и др. Способ определения переваримости зерновых белков Б. И. 1986, ,УЭ 28. Изобретение А. С. 1247750 СССР А 3775105/30-15.

48. Левахин Г.И., Мещяряков А.Г. К методике определения расщепляемости протеина кормов в лабораторных условиях//Доклады РАСХН.,2003 .-3.: 12-13.

49. Ли Ф.Ч., Ли В.В. Влияние физической формы рациона на моторику рубца крупного рогатого скота//Мат.12 Всесоюзн. Конф.: Фундаментальные проблемы гастроэнтерологии. Сент.1977, Львов.-С.357-358.

50. Маркин Ю.В. Физиологическое обоснование методов повышения энергетической и протеиновой обеспеченности лактирующих коров и молодняка крупного рогатого скота. Автореф. дисс. д.б.н., Дуброви-цы, 1997:37с.

51. Материкин A.M., Харитонов Е.Л. Определение растворимости, распа-даемости и переваримости протеина кормов /Методы исследований питания сельскохозяйственных животных. Боровск.-1998.-С. 132-140.

52. Методы анализа пищеварительных ферментов (Методические указа-ния)/Галочкин В.А., Газдаров В.М. -Боровск: 1987.-44с.

53. Методы биохимического анализа (справочное пособие), Боровск, 1997 , 356с.

54. Модянов A.B. Кормление овец.-М.:Колос, 1978.,-255с.

55. Новая система оценки и нормирования протеинового питания коров. Боровск, 1989:105.

56. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. 3-е издание переработанное и дополнен-ное./Под. ред.А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова.-М.2003 .-456с.

57. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных (Справочное пособие). Часть 1:Крупный рогатый скот,Знание, 1994,400с.

58. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных живот-ных:справочное пособие/А.П. Калашников, Н.И. Клейменов, В.Н. Баканов и др.-М.:Агропромиздат,1985.-352с.

59. Овсяников А.И. Основы опытного дела,-М.:Колос, 1976.-303с.

60. Одум. Ю. Основы экологии, 1975-М. Мир

61. Орсков Е.Б. Энергетическое питании жвачных. /Перевод с англ. Харитонова Е.Л., -2003г.-Боровск.,130с.

62. Орсков Е.П., Хьюдж Д.М. Макдональд И. Гидролиз протеиновых добавок и использование нерасщепленных фракций протеина высокопродуктивными молочными коровами //Новейшие достижения в ис-след. питания жвачн.-М.:Агропромиздат,1983.Вып.2.-С.85-99.

63. Печуркин Н.С. Смешанные проточные культуры микроорганизмов.-Новосибирск:Наука, 1981 .-234с.

64. Пиатковский Б. Использование питательных веществ жвачными животными /пер. с нем. Под ред. Холманова А.М.-М.:Колос,1978.

65. Шйшяк И.Г., Тараканов Б.В. Микробиология пищеварения жвачных. М.:.Колос,1982:247.

66. Погосян Д.Г. Переваримость нерасщепляемого в рубце протеина различных кормов в кишечнике растущих бычков Автореф. канд дисс.-Боровск, 1992

67. Приходько Г.Т. Влияние различных факторов на выделение азотистых веществ со слюной околоушных желез у жвачных животных. Автореф. канд. дисс., Боровск, 1974:22 с.

68. Протеиновое питание молочных коров. Рекомендации по нормированию., Боровск, 1998:28.

69. Пьянов В.Д. Интероцептивное влияние солей ЛЖК на пищевую активность и биопотенциалы сложного желудка мелких жвачных//Мат. Всесоюзн. конф.: Фунд. проблемы гастроэнтерологии.сент.1977, Львов.-С.325-326.

70. Решетов В.Б. Расчет потенциально возможного образования АТФ при ферментации в рубце и эффективности ее использования микроорганизмами/ Актуальные проблемы в животноводстве. Мат. 2 межд. конф. Боровск. 1997. с. 110-115.

71. Рябиков А.Я., Симинин А.Н. Изучение эвакуаторной функции преджелудков у жвачных животных/В кн. Функции органов и метаболизм у с.х. животных и птицы в условиях внешней среды. Омск, 1984.-С.56-57.

72. Салмин И.П. Опыты по физиологии и моторной функции преджелудков у КРС. //Конф. филиол., биохим.,фармакол. Зоовет. институтов СССР, Татгосиздат, Казань, 1948.-С.25-29.

73. Сидоров Н.Е. О переваривании протеинов растительных кормов в рубце телят в связи с возрастом и рационом//Доклады ТСХА.1967.-Вып.130.-е.301-308.

74. Сидоров Н.Е. О скорости переваривания протеина различных растительных кормов в рубце телят//Доклады ТСХА.1968.-Вып.135.-с.115-120.

75. Синещеков А.Д., Шеремет З.И. Методика комплексного изучения физиологических процессов питания /Физиология питания с.-х. животных/Под. Ред. А.Д. Синещекова.-М.: Сельхозиздат,1953.-С.24-58.7576,77

Информация о работе

Харитонов, Евгений Леонидович
доктора биологических наук
Боровск, 2003
ВАК 03.00.13

Диссертация

Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных в связи с прогнозированием образования конечных продуктов переваривания кормов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы