Разработка способа регулирования распада крахмала в рубце за счёт снижения его доступности для микрофлоры

162 Теория и практика кормления

УДК 636.084.52

Разработка способа регулирования распада крахмала в рубце за счёт снижения его доступности для микрофлоры

Г.К. Дускаев, Г.И. Левахин, Б. С. Нуржанов, А. Ф. Рысаев, А.Г. Мещеряков

ФГБНУ« Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»

Аннотация. Изучалось влияние молочной кислоты на распадаемость крахмала в рубце жвачных. Оценка разных периодов экспозиции измельчённого ячменя в дистиллированной воде (контроль) и 0,5 % растворе молочной кислоты показали, что 30-минутный период снижает переваримость сухого вещества корма на 26,7 %.

Экспериментальная часть опыта проводилась на бычках красной степной породы с хронической фистулой рубца, разводимых в условиях физиологического двора Покровского сельскохозяйственного колледжа-филиала ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет» Оренбургского района Оренбургской области.

С целью определения переваримости сухого вещества и крахмала в рубце (in situ) в зависимости от концентрации молочной кислоты и 30-минутной экспозиции были подготовлены следующие образцы: ячмень дроблёный+дистиллированная вода (контроль); ячмень дроблёный+0,5 % раствор молочной кислоты; ячмень дроблёный+1,0 % раствор молочной кислоты; ячмень дроблё-ный+2 % раствор молочной кислоты.

Обработка измельчённого ячменя раствором молочной кислоты способствовала снижению переваримости сухого вещества на 26,7-32,2 % через 3 часа после инкубации. Наиболее низким она была при 1,0 % концентрации раствора молочной кислоты при снижении переваримости крахмала на 21 %.

Ключевые слова: бычки, жвачные животные, крахмал, рубец, сухое вещество, биодоступность, микрофлора, молочная кислота, in situ, переваримость вещества.

Введение.

Особенности становления кислотно-щелочных отношений у жвачных животных в большей степени зависят от физиологического состояния, условий содержания и кормления, чем у других видов сельскохозяйственных животных [1-3]. При увеличении доли концентрированных кормов в рационе изменяются физико-химические показатели содержимого рубца и наблюдаются метаболический ацидоз, атония, тимпания.

Известно, что молочная кислота активно применяется в ветеринарной медицине как противобродильное средство для лечения энтеритов, гастритов, тимпании, метеоризма, при остром расширении желудка, при трихомонозе КРС, кожных заболеваний в виде 40 и 80 % растворов [4-7]. Также - для дезинфекции животноводческих, птицеводческих и производственных помещений, оборудования и инвентаря. Является метаболитом обмена веществ в организме жвачных, не токсична и не имеет противопоказаний при использовании продуктов убоя после применения.

Имеются сведения о том, что молочная кислота обладает способностью замедлять ферментативное действие амилазы зерна, что приводит к уменьшению расщепления крахмала в лабораторных исследованиях [8]. Другим объяснением является то, что взаимодействие между клейковиной и органической кислотой может обеспечить барьер для ферментативного разложения [9]. В этой связи интересен вопрос влияния молочной кислоты на распадаемость крахмала в рубце жвачных.

Цель исследования.

Разработка способа регулирования распада крахмала в рубце за счёт снижения его доступности для микрофлоры.

Теория и практика кормления 163

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Бычки красной степной породы 12-ти месячного возраста с хронической фистулой рубца.

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями Russian Regulations, 1987 (Order No.755 on 12.08.1977 the USSR Ministry of Health) and «The Guide for Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996)». При выполнении исследований были предприняты усилия, чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшения количества используемых образцов.

Схема эксперимента. Исследования проводили на бычках в условиях физиологического двора Покровского сельскохозяйственного колледжа-филиала ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет» Оренбургского района Оренбургской области.

Для проведения исследования были подготовлены следующие образцы: ячмень дроблё-ный+дистиллированная вода (контроль); ячмень дроблёный+0,5 % раствор молочной кислоты; ячмень дроблёный+1,0 % раствор молочной кислоты; ячмень дроблёный+2 % раствор молочной кислоты.

Переваримость сухого вещества и крахмала в рубце (in situ) в зависимости от концентрации молочной кислоты и 30-минутной выдержки методом нейлоновых мешочков изучали путём экспозиции в течение 3 и 6 ч. после кормления.

Оборудование и технические средства. Лабораторные исследования были проведены с использованием материально-технической базы Испытательного центра ЦКП ФГБНУ ВНИИМС (аттестат аккредитации № ИА^и.21ПФ59 от 02.12.2015 г.) в т. ч. сухожаровых шкафов ГП-20 (высушивание образцов в течение 45 мин при температуре 60 °С до постоянного веса), последующего взвешивания (весы лабораторные ВМ 510Д).

Статистическая обработка. Полученные результаты были подвергнуты биометрической обработке методом вариационной статистики с помощью офисного программного комплекса «Microsoft Office» с применением программы «Excel» («Microsoft», США).

Результаты исследования.

В первой серии лабораторных исследований по оценке влияния дозы раствора на структуру измельчённого зернового корма установили, что при дозировке 0,25-0,3 л на 1 кг измельчённого зернового корма происходят наиболее оптимальное смешивание и формирование рассыпчатой, увлажнённой кормосмеси. В последующем это приводит к более равномерному перемешиванию и распределению с необработанной частью концентрированного корма. Полное отсутствие экспозиции приводит к потере мелких частиц корма и недостаточно полному «впитыванию» раствора.

Во второй серии лабораторных исследований методом нейлоновых мешочков (табл. 1) на фистулированных животных (бычки красной степной породы с хронической фистулой рубца) по оценке разных периодов экспозиции измельчённого ячменя в дистиллированной воде (контроль) и 0,5 % растворе молочной кислоты показали, что 30-минутный период снижает переваримость сухого вещества корма на 26,7 %.

Таблица 1. Переваримость сухого вещества в рубце (in situ) в зависимости от времени экспозиции, %

Корм Без экспозиции 30 мин 60 мин 90 мин 120 мин

Ячмень дроблёный+дистил-лированная вода (контроль) Ячмень дроблёный+0,5 % р-р молочной к-ты 45,7±1,09 43,4±2,05 45,1±0,95 45,1±1,56 46,9±0,79 31,2± 1,21 16,7±2,54* 17,1±1,05* 17,5±1,22* 16,9±2,01*

Примечание: * - здесь и далее Р<0,05 в сравнении с контролем

164 Теория и практика кормления

Дальнейшее увеличение времени экспозиции или её полное отсутствие практически не изменяют данное значение либо приводят к некоторому повышению переваримости.

В третьей серии лабораторных исследований методом нейлоновых мешочков (табл. 2) на фистулированных животных изучали влияние концентрации раствора на степень переваривания сухого вещества и крахмала измельчённого зернового корма.

Таблица 2. Переваримость сухого вещества и крахмала в рубце (in situ) в зависимости от концентрации молочной кислоты и 30 мин. экспозиции, %

Корм Переваримость сухого вещества Переваримость крахмала

3 часа

Ячмень дроблёный (контроль) Ячмень дроблёный+0,5 % р-р молочной к-ты Ячмень дроблёный+1,0 % р-р молочной к-ты Ячмень дроблёный+2,0 % р-р молочной к-ты 43,67±2,05 38,2±1,23 16,99±2,54* 22,1±1,14 11,43±0,7* 17,13±0,81* 15,4±0,55* 20,2±0,78*

6 часов

Ячмень дроблёный (контроль) Ячмень дроблёный+0,5 % р-р молочной к-ты Ячмень дроблёный+1,0 % р-р молочной к-ты Ячмень дроблёный+2,0 % р-р молочной к-ты 17,26±0,70 91,5±1,97 15,21±2,36 85,7±1,02 14,69±1,78 79,8±0,88* 16,18±1,83 89,4±0,95

Обработка измельчённого ячменя раствором молочной кислоты способствовала снижению переваримости сухого вещества на 26,7-32,2 % через 3 часа после инкубации.

Наиболее низким она была при 1,0 % концентрации раствора молочной кислоты, при этом переваримость крахмала после 3-часовой инкубации мешочков в рубце снизилась на 21 % по сравнению с контролем. Аналогичная разница при обработке 0,5 % раствором составила 16,1 %; 2,0 % раствором - 18,0 %.

Дальнейшее инкубирование нейлоновых мешочков с образцами (6 часов) показало, что распад крахмала в контрольной группе значительно увеличился (более 90 %), в то же время обработка его 0,5 % раствором молочной кислоты снизила его гидролиз на 5,8 %; 1,0 % раствором - на 11,7 % (Р<0,05); 2,0 % - на 2,1 %.

Скорость переваривания крахмала дроблёного зерна ячменя после обработки 1,0 % раствором молочной кислоты оказалась ниже по сравнению с контролем на 3,3 % (рис. 1).

15

10 5 0

a b c d

Рис. 1 - Скорость переваривания крахмала дроблёного ячменя in situ за 3-часовой период (a - нативная форма дроблёного ячменя; b - дроблёный ячмень, обработанный 0,5 % раствором молочной кислоты; c — дроблёный ячмень, обработанный 1,0 % раствором молочной кислоты; d — дроблёный ячмень обработанный 2,0 % раствором молочной кислоты), %

5.8

4.1 4.9

Теория и практика кормления 165

Обсуждение полученных результатов.

Разработка эффективных стратегий кормления для жвачных животных требует поддержания оптимального метаболизма в рубце. В ходе эксперимента установлено, что обработка измельчённого ячменя 0,5 %, 1 % и 2 % растворами молочной кислоты способствовала снижению переваримости сухого вещества на 26,7-32,2 % и крахмала - на 16,1-21,1 % через 3 часа после инкубации. Этот эффект объясняется скорее всего тем, что молочная кислота обладает способностью замедлять ферментативное действие амилазы зерна, что приводит к уменьшению расщепления крахмала. Точный механизм действия этой кислоты на структуру крахмала в настоящее время до конца не изучен. Полученные нами в ходе исследований экспериментальные данные по переваримости сухого вещества и крахмала in situ в зависимости от времени экспозиции и от концентрации молочной кислоты согласуются с ранее полученным данными [8, 10].

Переваримость крахмала после обработки 1,0 % раствором молочной кислоты и 3-часовой инкубации мешочков в рубце снизилась на 21 %. Ранее аналогичные результаты были получены и в других исследованиях [11].

Несмотря на имеющиеся экспериментальные данные по деградации крахмала зерновых кормов в рубце, всё же необходимы дополнительные исследования с целью улучшения этих методик.

Выводы.

Таким образом, в ходе исследований нами разработан способ регулирования распада крахмала в рубце жвачных животных за счёт снижения его доступности для микрофлоры. В ходе эксперимента установлено, что обработка измельчённого зернового корма 0,5-1,0 % раствором молочной кислоты способствует снижению доступности крахмала для рубцовой микрофлоры жвачных.

Литература

1. Бусловская Л.К. Кислотно-щелочной баланс в организме особей крупного рогатого скота в зависимости от возраста животных // Сельскохозяйственная биология. 2002. № 2. С. 82-85.

2. Кочанов Н.Е. Роль кормления в регуляции ионного равновесия в организме жвачных животных // Эколого-физиологические адаптации сельскохозяйственных животных. Сыктывкар, 1985. С. 10-16.

3. Marcillaud S., Schelcher F. et Braun J.P. L'acide D-lactique et les acidoses D-lactiques chez l'homme et les animaux domestiques: une revue // Revue de médecine vétérinaire. 1999. V. 150. N. 3. Р. 233-240.

4. Соколов В.Д. Фармакологические свойства молочной кислоты и препаратов на её основе // Перспективы и преимущества применения ветеринарных препаратов и пищевых добавок на основе молочной кислоты: материалы семинара-презентации. СПб., 2008. С. 16-20.

5. Андреева Н.Л. Разумная альтернатива антибиотикам // Эффективные и безопасные лекарственные средства в ветеринарии: материалы Всерос. съезда ветеринар. фармакологов и токсикологов. СПб., 2009. С. 8-9.

6. Евелева В.В., Соколов В.Д., Андреева Н.Л. Молочная кислота и лактаты, пищевые добавки и ветпрепараты // Хранение и переработка сельхозсырья. 2012. № 1. С. 30-33.

7. Бикеев Ф.Р., Сеитов М.С., Биктеев Ш.М. Применение молочной кислоты с целью стабилизации биологических параметров рубцового пищеварения оренбургской козы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2008. Т. 4. № 20-1. С. 185-186.

8. On the Effect of Lactic Acid on Blood Glucose and Insulin Responses to Cereal Products: Mechanistic Studies in Healthy Subjects and In Vitro / E.M. Östman, M. Nilsson, H.G.M. Liljeberg Elmstâhl, G. Molin, I.M.E. Björck // Journal of Cereal Science. 2002. V. 36. № 3. P. 339-346.

9. A novel wheat variety with elevated content of amylose increases resistant starch formation and may beneficially influence glycaemia in healthy subjects / E. Hallström, F. Sestili, D. Lafiandra, I. Björck, E. Östman // Food & Nutrition Research 2011. 55: 7074. doi: 10.3402/fir.v55i0.7074

166 Теория и практика кормления

10. Deckardt K., Metzler-Zebeli B.U., Zebeli Q. Processing barley grain with lactic acid and tannic acid ameliorates rumen microbial fermentation and degradation of dietary fibre in vitro // Journal of the Science Food and Agriculture. 2016. Jan 15; 96(1):223-231.

11. Liljeberg H.G.M., Lönner C.H., Björck I.M.E. Sourdough fermentation or addition of organic acids or corresponding salts to bread improves nutritional properties of starch in healthy humans // The Journal of Nutrition. 1995. № 125. P. 1503-1511.

Дускаев Галимжан Калиханович, доктор биологических наук, заместитель директора, заведующий отделом кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леу-шина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-79, e-mail: gduskaev@mail.ru

Левахин Георгий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-41

Нуржанов Баер Серекпаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леу-шина, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532) 43-46-41, e-mail: baer.nurzhanov@mail.ru

Рысаев Альберт Фархитдинович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леуши-на, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-41

Мещеряков Александр Геннадьевич, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-41, e-mail: vniims.or@mail.ru

Поступила в редакцию 20 октября 2017 года

UDC 636.084.52

Duskaev Galimzhan Kalikhanovich, Levakhin Georgy Ivanovich, Nurzhanov Baer Serekpaevich, Rysayev Albert Farkhitdinovich, Meshcheryakov Alexander Gennadevich

FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mail: gduskaev@mail.ru Development of a method for regulating the starch breakage in rumen by reducing its availability for microflora

Summary. The effect of lactic acid on starch breakage in the rumen of ruminants was studied. Evaluation of different periods of exposure of chopped barley in distilled water (control) and 0.5 % lactic acid solution showed that 30-minute period reduces the digestibility of dry matter of feed by 26.7 %. The experimental part was carried out on Red Steppe bulls with permanent fistula of rumen, cultivated in the conditions of the physiological yard «Pokrovsky Agricultural College»-branch of the FSBEI HE «Orenburg State Agrarian University» Orenburg district, Orenburg region.

To determine the digestibility of dry matter and starch in rumen (in situ), depending on the concentration of lactic acid and a 30-minute exposure, the following samples were prepared: crushed barley+distilled water (control); barley crushed+0.5 % lactic acid solution; barley crushed+1.0 % lactic acid solution; barley crushed+2 % lactic acid solution.

Processing of chopped barley with a solution of lactic acid promotes to a decrease in digestibility of dry matter by 26.7-32.2 % 3 hours after incubation. The lowest digestibility was at a 1.0 % lactic acid solution with a decrease in the digestibility of starch by 21 %.

Key words: bulls, ruminants, starch, rumen, dry matter, bioavailability, microflora, lactic acid, in situ, digestibility of the substance.