Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности физиологии пищеварения у растущих и откармливаемых свиней на рационах с различным количеством и качеством полисахаридного комплекса кормов

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Епифанов, Виктор Геннадьевич, п. Дубровицы, Московской обл.

Президиум ВАК России

{ре :т: сике от " л." \9 а г.,

присудил ученую степень ДОКТОРА

__________________________________________наук

Начальник управления ВАК России

РОССИЙСКИ АКДЩШ С^ОШОШСТВШКЫХ НАУК

(РАСЖН)

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧБ04аСаШДОВАТШЪСШЙ ИНСТИТУТ ЖИВОТНОВОДСТВА

Ш1)

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧН041СШЩОВАТ1ШЬСКИЙ ИНСТИТУТ СШЮВОДСТВА

(ВНЙИС)

ОСОБЕННОСТИ ШЗИСШОШ ШЩЕВАРЕШЕ У РАСТУЩИХ I ОТКАРМШВАЕШХ СВИНЕЙ НА РАЦИОНАХ С РАШШНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ И КАЧЕСТВОМ ПОЛИСАХАШДНОГО КОМШ1ЖСА

КОРМОВ

03.00.13 - Физиология человека ж животных

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

На правах рукописи

ЕПИФАНОВ Виктор Геннадьевич

Научные консультанты: доктор биологических наук,

доктор сельскохозяйственных

наук МОШКУТШЮ И.И.

п. Дубровщн, Московская обл 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр,

Ср ТП? ОТ ЛСГ1 А

в»*«***»»»»****« ^

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ВОПРОСА ...... 13

1.1. Классификация углеводного комплекса расти_________________ ..........................

1.2. Роль углеводов и их отдельных фракций в процессах пищеварения и усвоения питательных зззщзо 1?в •****«**** «•*««*#* * 18

1.3. Влияние различных уровней и качества углеводов на пищеварительные процессы и переваримость питательных веществ растущими свиньями 33

1.4. Нормирование и потребность свиней в углеводном комплексе............... 49

9

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

МАТЕРИАЛЫ, НАПРАВЛЕНИЕ и СХЕМА ИССЛЕДОВАНИИ ... 61

2.1. Методы изучения физиологии пищеварения углеводного комплекса в желудочно-кишечном тракте растущих свиней.......... . 61

2.2. Изучение специфики переваривания клетчатки

в разных отделах желудочно-кишечного тракта 62

2.3. Физико-химические и биологические методы исследований химуса, состава кормов и структурных углеводов ..... ......... 66

2.4. Методики изучения процессов пищеварения в желудочно-кишечном тракте свиней ...... 72

2.5. Техника проведения физиологических опытов. Определение количества проходящего химуса . 76

2.6. Определение степени гидролиз:, клетчатки . . 80 2.7» Состав химуса и рН в зависимости от времени

кормления и места отбора проб....... 83

3. ТРВДОГЩРОЛИШМШ ПШИСШРЩ, ИХ РОЛЬ И ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ В КЩСЯНО-КИШЕЧШМ ТРАКТЕ 90

- о -

Grp.

3.1. Изучение влияния разных уровней целлюлозы

и лигнина в рационах оастущих подсвинков . . .90

3.1 Л, Схема опыта, и характеристика рационов . . 92

3.1.2. Интенсивность пище варитель ных процессов . 94

3.1.3. Особенности обмена веществ в желудочно-кишечном тракте .................97

3.1.4. Гидролиз структурных углеводов и их компонентов ....................... 102

3.1.5. Переваримость и использование питательных веществ рациона.............108

3.1.6. Изменение живой массы, прироста и затраты

К OJDMcL • •*»••***«•*••«#•• XXX

4. ЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИИ СЛЕПОЙ КИШКИ В ШЩШШЕЛЬШ И СЕМЕННЫХ ПРОЦЕССАХ ШЩОЧШ-ШЁЧНОГО ТРАКТА

СВИНЕЙ . .....................113

4.1. Методика исследований, схема и техника проведения опыта.................. 116

4.2.Консис тенция химуса и pH химуса разных участков кишечника .......... ..... ... II*/

4.3.Гидролиз углеводов и образование сахара в химусе желудка и кишечника........ . . 120

4.4. Особенности кишечного пищеварения ...... 123

4.5. Переваримость, обмен и использование питательных веществ рациона............ . 124

5. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА И УРОВНЯ КЛЕТЧАТКИ НА ПРОЦЕССЫ

ПИЩЕВАРЕНИЯ У РАСТУЩИХ СВИНЕЙ ........... 131

5.1. Опыт I. Изменение структурных углеводов и продуктов гидролиза в зависимости от уровня клетчатки и ее качества ..... ........ 133

5.1 Л. Потребление корма, воды и изменение

состава химуса ............ 137

5.1.2. Образование летучих жирных кислот, пе-

реваримость и использование питательных веществ рациона.............140

Стр.

5.2. Опыт 2, Влияние высоких норм клетчатки и структурных углеводов на пищеварение растущих свиней................147

5.2.1. Краткая методика исследований и схема опыта • . . . *......... • I4ü

о # 2«* Потребление кормов и секреция пищеварительных соков ........... 149

5.2.3. Обмен липидоб, азотистых: и минеральных веществ ............ . 152

5.2.4. Гидролиз крахмала и образование сахара 156

5.2.5. Пищеварительные процессы в нижних отделах кишечника.....,.....159

5.2.6. Состав и гидролиз структурных углеводов в желудочно-кишечном тракте свином • «••*• + •*•*••«•«* X(h X

5.2.7. Образование летучих жирных кислот и переваримость питательных веществ . . 165

5.2.8. Изменение живой массы, прироста и затраты корма...................170

6. ПЕРЕВАРИМОСТЬ И УСВСЕНЖ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАЗНОМ УРОВНЕ И КАЧЕСТВЕ КЛЕТЧАТКИ В РАЦИОНАХ СВИНЕЙ КРУПНОЙ ВЕДОЙ ПОРОДЫ, ЛАВДРАС И ИХ ПОМЕСЕЙ 172

6.L Особенности пищеварительных процессов у свиней крупной белой породы и ландрас при их выращивании и откорме на рационах с различным уровнем клетчатки и структурных углезо-

ДО Б X

б. 1.1. Методика и схема опыта...... . 1.76

б Л.2. Состав и питательность рационов . . 177

6.1.3. Интенсивность пище вари т ель ных процессов и особенности обмена веществ . .

6.1.4. Гидролиз крахмала и структурных углеводов ..............186

6.1.5. Образование летучих жирных кислот . . 191

Стр.

6.1.6. Переваримость и использование питательных веществ.............. 194

6 Л.7, Изменение живой массы, прироста и затраты корма............. . 197

6.2. Изучение адаптационных свойств пищеварения у

растущих помесных свиней на рационах с различным уровнем клетчатки и структурных углеводов 201

6.2Л.Методика исследований и схема опыта . . 202

6.2.2. Потребление корма, воды» объем дуоденального химуса и секреция пищеварительных соков ..................203

6.2.3. Гидролиз крахмала и образование сахара 206

6.2.4. Обмен липидов, азотистых и минеральных

6.2.5. Гидролиз структурных углеводов и их фракций . .............. . 215

6.2.6. Содержание ЛЖК в нижних отделах кишечника ..................... 218

6.2.7. Прирост живой массы и затраты корма . . 226

7. ОБСЩЕЖ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ....... 229

8. ВЫВОДЫ................... . . 248

е. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЁДЛОЖЕНШ . ............... 251

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................ 253

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние сельского хозяйства России характеризуется периодом перехода к становлению рыночных отношений в экономике страны и созданием многоукладной системы собственности.

Стабилизация уровня производства продуктов животноводства и дальнейший его подъем должны основываться на преимущественном развитии наиболее скороспелых отраслей; животноводства, птицеводства и свиноводства.

I

Основными условиями интенсивного ведения свиноводства является создание прочной кормовой базы и организация полноценного кормления, сочетающего в себе удовлетворение потребности свиней в питательных веществах при учете особенностей физиологии пищеварения свиней в использовании кормов.

Актуальность исследований. В настоящее время, с целью удешевления свинины, в рационах свиней все большее место занимают корма собственного производства, в том числе грубые и сочные корма.

Однако, свиньи^в силу своих биологических особенностей? не способны в больших количествах потреблять грубые корма без заметного снижения усвоения питательных веществ рациона и своей продуктивности, что вызывает необходимость более детального изучения и процессов пищеварения свиней, как фундаментальной и теоретической основы более рационального их питания.

Известно, что питательная ценность кормовых растений определяется содержанием в них питательных веществ: углеводов, протеина, комплекса минеральных и биологических активных веществ.

Углеводы - наиболее распространенные органические соединения, которые являются основным источником энергии, необходи-

мой для большинства обменных процессов в организме животных. В зависимости от состава, структуры и свойств все углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды, полисахариды и уг-леводосодержащие смешанные биополисахариды. По степени усвояемости в организме животных углеводы делятся на легкоперевари-мые (сахара различной природы и крахмал) и трудногидролизуемые (например, клетчатка - сложный полисахарид с лигниновым основанием и инкрустирующими веществами).

Именно, клетчатка является основным ограничительным фактором использования грубых кормов в кормлении свиней. Доля её в рационах свиней различных половозрастных групп колеблется в значительных пределах (от 3 до 20% в сухом веществе рациона). Как показали исследования многих авторов (Ткачев 1.3., 1983; ^¿ти^гЫ* 1990;1991» 1993 и др.) переваримость и усвоение полисахаридного комплекса кормов зависит не только от его уровня в рационе, но также качества, определяемого составом, строением и физико-механическими свойствами.

I

Если механизм, переваривания и всасывания легкопереваримых углеводов у свиней достаточно хорошо известен, то процесс ус-у^ воения сложных полисахаридов,в том числе и структурных углеводов (преимущественная часть клетчатки) еще окончательно не выяснен.

В этой связи усилился интерес исследователей к более глубокому изучению состава и физической структуры клетчатки в различных вдцах грубых и зерновых кормов, степени её взаимодействия с различными химическими соединениями и уровня её использования, как источника питательных веществ и энергии в организме животных.

Изучение процессов пищеварения на разных участках желудочно-кишечного тракта свиней трудногидролизуемых полисахаридов позволит расширить наши знания о характере трансформации этих углеводов, а также установить возможности повышения их использования путем подбора соответствующих кормовых .ередств, У методов подготовки их к скармливанию и режимов кормления применительно к свиньям разного возраста, направления продуктивности и функционального состояния.

Цель и задачи исследований. Исходя из вышеизложенного, нами была поставлена цель - изучить особенности процессов пищеварения при использований в кормлении свиней кормов и рационов с различным содержанием и качеством легко- и трудноусвояемых полисахаридов.

Для решения этой проблемы были определены следующие задачи:

- разработать комплексную методику, включающую последовательное изучение трансформации полисахаридов, изменения состава химуса, переваримость и усвояемость питательных веществ, изменений живой массы, интенсивности роста и затрат корма;

- усовершенствовать оперативно-хирургические методы изучения процессов пищеварения в разных участках кишечника и методы определения фракционного состава растительных волокон;

- изучить переваримость и усвоение наиболее трудногидролизу емых полисахаридов (целлюлоза, лигнин) при разном их уровне

в рационах растущих свиней;

- изучить роль и значение слепой кишки использовании ^ углеводов корма и других питательных веществ рациона;

- изучить процессы пищеварения у растущих свиней в зави-

с

симости от содержания в рационах оптимального и высокого уровня клетчатки разного качества.

- изучить особенности пищеварения свиней разного направления продуктивности при использовании рационов с различным содержанием клетчатки;

- изучить влияние адаптационного периода выращивания к рационам с повышенным содержанием клетчатки на переваримость, усвояемость питательных веществ и продуктивность свиней в период откорма.

Научная новизна. В серии специальных физиологических и научно-хозяйственных опыта4 впервые получены фактические дан- I/ ные по физиологии пищеварения трудноусвояемых форм углеводов у растущих и откармливаемых свиней, свиней различного направления продуктивности и их помесей, а также установлена степень переваримости и взаимосвязи усвояемости различных полисахаридов с использованием других питательных веществ рациона (протеина, жира и минеральных веществ).

Разработана и впервые осуществлена методика экстирпации (удаления) слепой кишки, с целью сравнительного изучения трансформации и переваривания углеводов.

Для характеристики процессов пищеварения разработаны и экспериментально проверены оптимальная частота отбора проб химуса и оптимальные размеры и форма канюль при наложении фистул в каудальных отделах кишечника.

Практическое и научно-теоретическое значение диссертационной работы заключается в том, что разработана техника проведения физиологических опытов по пищеварению с фистулами на каудальных участках кишечника и усовершенствования оперативно-

т/л - ли -

хирургический метод удаления слепой кишки у поросят в после-отъемный период и сохранении у них нормальных процессов пищеварения.

Установлена закономерная зависимость увеличения потребления воды, секреции пищеварительных соков и уровня эвакуации дуоденального химуса (примерно в 1,5 раза) при повышении содержания в рационах: клетчатки (с 3-4% до 8-12%). Кроме того, увеличение количества клетчатки в рационах до 6-8% снижалй уро- / вень деструкции крахмала в сахара (на 44-66%).

Процессы адаптации у растущих свиней к рационам с повышенным содержанием клетчатки и её структурных элементов проходит в направлений снижения скорости прохождения химуса и увеличения времени воздействия ферментативного и бактериального гидролиза. Однако, при скармливании кормов, содержащих клетчатку с высоким уровнем целлюлозо-лигнинового комплекса процесс адаптации полностью не компенсирует снижение уровня переваримости и усвоения питательных веществ, что уменьшает интенсивность роста животных и увеличивает затраты корма.

В качестве практического предложения, вытекающего из результатов исследований, следует уточнить нормы потребления клетчатки с учетом содержания целлюлозо-лигнинового комплекса, количество которого не должно превышать общее содержание лег-копереваримых углеводов (крахмала, сахара) и быть в соотношении к ним как 1:0,8-1.

Основные положения„выносимые на защиту. у'

- Техника и методика проведения физиологических опытов по пищеварению на растущих свиньях с фистулами каудальных отделов кишечника.

тт - 11 -

- Методика экстирпации (удаления) слепой кишки у поросят в поелеотъемный период с последующим наложением дуоденальных анастомозов.

- Фактические данные по переваримости и усвояемости трудно гидролизу емых углеводов - целлюлозы и лигнина в рационах с различным уровнем клетчатки.

- Особенности процессов пищеварения у свиней с удаленной слепой кишкой в сравнении с интактными животными.

- Результаты исследований по изучению процессов пищеварения, обмена веществ в различных отделах желудочно-кишечного тракта на фоне различного количества клетчатки и её качества в рационах растущих и откармливаемых свиней.

- Влияние предварительного приучения подсвинков к рационам с повышенным содержанием груб о воло книстых кормов на последующую переваримость, усвоение питательных веществ всего рациона, изменение живой массы животных и затраты корма на получение мясной продукции.

Реализация результатов научных исследований. Авторские разработки были включены в:

- "Практическое руководство по применению интенсивных технологий производства свинины", которое рассмотрено и одобрено бюро отделений животноводства, ветеринарии, кормопроизводства и Советом по технологии производства продуктов животноводства на промышленной основе при Президиуме ВАСХНИЛ 27 января 1987 г. и научно-техническим Советом Госагропрома СССР

29 января 1987 г.

Материалы исследований использованы при разработке следующих практических рекомендаций:

"Наставление по технологии и организации производства свинины на комплексе "Поволжский" Куйбышевской области". Приняты 27 ноября 1985 г. на объединенном заседании научно-технического Совета Министерства сельского хозяйства СССР, Государственного комитета СССР по производственно-техническому обеспечению сельского хозяйства и Министерства машиностроения для животноводства и кормопроизводства. Протокол № 107/16/19.

"Методические рекомендации по комплексному (физиологическому и зоотехническому) изучению процессов питания у свиней'1. Утверждены отделением животноводства ВАСХНИД в 1988 году.

Разработаны и приняты системы кормления свиней на кормах собственного производства в хозяйствах Кировской области: ТО "Восход", колхоз "Россия", колхоз "Ударник", совхоз "Савин-ский" Уржумского района и колхоз "Держинекий" Зуевского района.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на: ежегодных ученых советах ВИЗКа (19851995 г.г.); ученых советах ВНИИС (1996-1998 г.г.);

- Всероссийской научной конференции: "Проблемы механизации и автоматизации животноводства" (Подольск, 1994 г.);

- Международной научной конференции: "Научно-технические проблемы механизации и автоматизации животноводства" (Подольск, 1997 г.);

- 4-ой международной конференции: "Научно-производственные аспекты развития отрасли свиноводства" (Москва, 1997 г.);

- Научно-практической конференции по проблемам:

I. "Повышение конкурентноспособности животноводства и задачи кадрового обеспечения".

2. Эффективность развития свиноводства в современных условиях рыночной экономики (п. Быково, Московская область, 1998 г.).

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ВОПРОСА

1.1. Классификация углеводного комплекса растительных кормов

Углеводы относятся к числу наиболее распространенных в природе органиче