Характеристика ферментативной активности микроорганизмов рубца при использовании органического селена в рационах бычков

Характеристика ферментативной активности микроорганизмов рубца при использовании органического селена в рационах бычков

М.Г. Маликова, д.с-х.н., И.Н. Ахметова, аспирантка, Башкирский НИИ сельского хозяйства

Ключевые слова: активность, ферменты, микроорганизмы, использование, рацион, бычки.

Особенностью жвачных является рубцовое пищеварение и анаэробные микроорганизмы с их уникальной способностью гидролизовать целлюлозу и другие питательные вещества. Однако высокая специализация жвачных к симбионтно-му пищеварению, как и всякая другая, делает их легко уязвимыми как к стрессовым воздействиям окружающей среды, так и к колебаниям питательности рациона. Во многих хозяйствах не всегда удается соблюсти требуемую технологию заготовки и хранения кормов, грамотно балансировать рационы, что затрудняет обеспечение животных полноценными кормами. А это влечет за собой нарушение установившегося баланса симбиотических микроорганизмов — поставщиков питательных веществ — и, в конечном счете, снижение продуктивности. В таких условиях введение в рацион кормовых добавок, увеличивающих резистентность микроорганизмов к стрессам, стабилизирующих и оптимизирующих рубцовое пищеварение, становится необходимым для предотвращения нежелательных последствий. Одним из таких перспективных препаратов является Сел-Плекс (Оллтек), который представляет собой селенообогащенные дрожжи. Испытаниями данного препарата на разных видах животных занимались многие исследователи, однако влияние его на процессы рубцового пищеварения и ферментативную активность микрофлоры рубца у молодняка крупного рогатого скота изучено недостаточно. В связи с этим данное исследование имеет научнопрактическое значение и является актуальным.

Целью данной работы явилось изучение ферментативной активности микроорганизмов рубца при использовании различных доз Сел-Плекса и при скармливании разных видов кормов, входящих в состав летнего и зимнего рационов, а также определение наиболее оптимальной для рубцовых симбионтов дозы препарата.

Научно-хозяйственный опыт проводили в Уфимском опытном хозяйстве ГНУ Башкирского НИИСХ на клинически здоровых животных, отобранных по методу аналогов. Условия содержания и кормления животных были одинаковые. Основной рацион был сбалансирован по всем питательным веществам и соответствовал детализированным нормам кормления [1]. Рационы составляли с имеющимися в хозяйстве набором и запасом кормов из расчета получения 650—700 г среднесуточного привеса. Летний рацион преимущественно состоял из комбикорма и зеленой массы смеси многолетних трав, в качестве подкормки — пивная дробина. В зимний рацион входило сено разнотравное, сенаж бобово-злаковый, комбикорм. Опыты проводили по следующей схеме: первая группа — контрольная — получала основной рацион (ОР); вторая опытная группа — ОР+150 мг; третья группа — ОР+200 мг; четвертая — ОР+250 мг Сел-Плекса на 1 кг сухого вещества корма. Предварительно Сел-Плекс смешивался с пшеничными отрубями, а затем с суточной нормой концентрата.

Для изучения влияния Сел-Плекса на обменные процессы и переваримость питательных веществ в рубце выполнили серию лабораторных опытов. Отбор проб рубцовой жидкости (3 головы от каждой группы) осуществляли с помощью зонда и зевника до кормления бычков, кроме того, в летний период содержания — через 2 часа

после кормления концентратом и зеленой массой, а в зимний период — через 2 часа после кормления концентратом, сеном и сенажом. Полученное содержимое рубца пропускали через 2 слоя марли и доставляли в лабораторию ГНУ Башкирского НИИСХ. Лабораторные исследования ферментативной активности микрофлоры рубца животных проводились с использованием стеклянных капилляров (in vitro). Проведено исследование расщепляющей способности микроорганизмов по отношению к «чистым» питательным веществам по следующим показателям: целлюло-золитическая, липолитическая, амилолитическая и протеолитическая. В качестве источников питательных веществ были взяты: хлопчатобумажная нить № 10; конский жир прокаленный; 20%-ный раствор крахмала картофельного; белок куриного яйца. О величине ферментативной активности судили по уменьшению длины столбика в капилляре источников питательных веществ (жир, белок, крахмал) и выражали в процентах. Целлюлозолитическую активность оценивали в соответствии с методикой В.И. Георгиевского (1976) [2] по разнице веса нитей до и после инкубации. Время инкубации составило 36 часов. При этом старались максимально воссоздать естественные условия для развития микроорганизмов (поступление питательных веществ, постоянная t 38—39°C, анаэробные условия, имитация моторики рубца, контроль pH).

Результаты исследований (табл. 1 и 2) показали, что в пробах рубцового содержимого, взятого до кормления бычков, как в летний, так и в зимний период содержания установлена довольно высокая ферментативная активность микроорганизмов. Это можно объяснить тем, что в результате обильного выделения слюны у голодных животных микроорганизмы получали необходимую жидкость, богатую электролитами и имеющую слабощелочную реакцию. Все это создавало условия для активизации микрофлоры рубца и способствовало повышению ферментативной активности в лабораторных условиях с высокой долей достоверности, особенно амилолитической и протеолитической. Характерно, что в зимний период исследований в содержимом рубца, взятом до кормления бычков, активность микрофлоры, расщепляющей клетчатку, была несколько ниже, чем в аналогичных пробах летнего периода, а именно, на 0,48—2,66% (Р<0,05—0,001). Это может говорить о том, что для жизнедеятельности симбионтов, в том числе и целлюлозоли-тических, было недостаточно энергии, так как содержание легкодоступных углеводов в кормах зимнего рациона минимально. Об этом же указывает и тот факт, что в зимний период у голодных животных липолитическая активность была выше на 8,08—10,24% (Р<0,001), чем в летний период. Значит, в зимнее время потребность в

энергии повышается. Это справедливо не только для организма-хозяина, но и для его симбионтов.

На следующем этапе исследований, то есть через 2 часа после кормления концентратом, функциональная активность рубцовой микрофлоры снижалась как в летний, так и в зимний период содержания, причем по всем показателям: целлюлозолитическая, липолитическая, протеолитическая, амилолитическая. Так, летом кормление концентратом вызвало снижение целлюло-золитической активности на 0,81—3,09% (Р<0,1— 0,001), липолитической — на 1,54—1,93% (Р<0,05—0,01), протеолитической — на 6,88— 12,19% (Р<0,001), амилолитической — на 0,71— 3,77% (Р<0,01), а зимой — на 0,51—0,54% (Р<0,05), 18,41-18,57% (Р<0,001), 2,41-5,62% (Р<0,05—0,01) и 15,92-16,95% (Р<0,001) соответственно. Это объясняется тем, что после поедания концентрированного корма, содержащего большое количество крахмала и сахара, усиливались бродильные процессы в рубцовом содержимом, что сопровождалось подкислением его среды. Следует заметить, что в стойловый период содержания количество потребляемого подопытными бычками концентрата было практически вдвое больше, поэтому и снижение активности в этот период было более существенным. Также одна из причин, вызвавшая снижение расщепляющей способности микроорганизмов после поедания животными концентратов, может быть связана с тем, что при поступлении в рубец новых порций корма происходила эвакуация из преджелудков содержимого, накопившегося в течение суток. При этом вместе с кормом удалялась значительная часть микроорганизмов, в результате интенсивность метаболических процессов снижалась.

В летний период исследований метаболическая активность изучалась также в пробах, взятых через 2 часа после кормления зеленой массой. При этом наблюдался «всплеск» ферментативной активности липолитических, протеолити-ческих, амилолитических, но в большей степени - целлюлозолитических микроорганизмов. Очевидно, в питательной среде, образованной после поедания зеленой массы, были созданы предпосылки для активизации ферментативных процессов. Но главным фактором было то, что в зеленой массе клетчатка находилась в более доступной форме, в ней было меньше трудногидролизуемых веществ, поэтому потребление ее вызвало увеличение числа целлюлозолитических микроорганизмов.

Результаты исследований показали, что спустя 2 часа после кормления сеном активизировались целлюлозолитические микроорганизмы, и процесс расщепления клетчатки проходил более интенсивно, чем после дачи концентрата.

Целлюлозолитическая активность увеличилась на 20,4—23,91% (Р<0,001). Это вполне объяснимо, ведь в зимнем рационе сено преобладает по содержанию клетчатки над другими видами кормов (концентрат, сенаж). Исследованиями также установлено повышение липолитической и амилолитической активности, соответственно, на 6,54-9,5 и 22,20-22,78% (Р<0,001). Однако протеолитическая активность, напротив, стала меньше, чем после кормления концентратом, на 14,91-25,47% (Р<0,001), то есть довольно существенно. По-видимому, в данном случае сказалось пониженное содержание протеина и особенно его состав: азотистые соединения этого вида корма обладали невысокой биологической доступностью. Это, возможно, снижало интенсивность размножения протеолитических микроорганизмов.

В заключительный этап исследований, то есть через 2 часа после кормления сенажом, в рубцовом содержимом создались условия для более интенсивного переваривания протеина, что способствовало увеличению протеолитической активности на 27,12-31,5% (Р<0,001). В то же время наблюдалось снижение целлюлозолитической активности на 10,76-13,42% (Р<0,001), по сравнению с предыдущим периодом. Очевидно, это было следствием, во-первых, снижения содержания сахара (1,89 против 2,38) в корме, а во-вторых, повышения кислотности среды (pH = 5,57— 6,07), при которой некоторые микроорганизмы, в том числе и целлюлозолитические, находились в угнетенном состоянии.

Исследованиями установлено, что на протяжении всего эксперимента у опытных бычков, получавших разные дозы селеноорганической добавки, процессы расщепления питательных веществ, используемых в качестве теста, проходили на более высоком уровне. Так, например, в летний период по целлюлозолитической активности микроорганизмов бычки опытных групп превосходили контрольных, соответственно, на 3,69; 2,84 и 2,50% (Р<0,01—0,001), по протеолитической - на 10,96 (Р<0,001), 8,05 (Р<0,001) и 5,90 (Р<0,05) %, а по амилолитической - на 6,28; 5,98 и 6,36% (Р<0,001). Что касается зимнего периода, то разница по активности целлюлозолитичес-ких микроорганизмов после кормления сеном в опытных группах по сравнению со сверстниками из контрольной группы составила 5,02; 4,48 и 2,21% (Р<0,01—0,001). Активность протеолити-ческих симбионтов была выше в группах, получавших разные дозы Сел-Плекса, по сравнению с контрольными после кормления животных концентратом и сеном, соответственно, на 9,66; 6,97; 8,38% (Р<0,01-0,001) и 7,1; 6,41; 3,47% (Р<0,05-0,001). После кормления сеном контрольные животные уступали опытным по липолитической активности микрофлоры на 7,76; 7,23 и 6,04%

(Р<0,001), а по амилолитической — на 6,52; 5,53 и 3,07% (Р<0,01-0,001).

Анализ данных таблиц показал, что в пробах, взятых от бычков второй опытной группы, ферментативная активность превосходила все остальные группы. Механизм стимуляции переваривания целлюлозы и других источников, по-видимому, тесно связан с катаболизмом се-ленометионина и селеноаминосоединений, входящих в состав изучаемого препарата. Стимулирующее действие низких концентраций Сел-Плекса, вероятно, было связано с удовлетворением потребности микроорганизмов рубца в сере и в селене, поскольку многие из них предпочитают органические источники этих элементов неорганическим. Более высокие дозы этого препарата, по-видимому, оказались выше физиологической потребности животных и потому менее эффективными.

На протяжении всего эксперимента у опытных бычков, получавших разные дозы селеноорганической добавки, процессы расщепления питательных веществ, используемых в качестве теста, проходили на более высоком уровне. В пробах, взятых от бычков второй опытной группы, получавших Сел-Плекс в дозе 150 мг на 1 кг сухого вещества корма, ферментативная активность превосходила все остальные группы. Исследования показали, что использование Сел-Плекса в рационах бычков стимулирует метаболическую активность микроорганизмов, что способствует повышению переваримости и усвоению не толь-

1. Ферментативная активность микрофлоры рубца при изучении кормов летнего рациона

Группы До Через г часа после кормления

кормления концентрат зеленая масса

Целлюлозолитическая, %

1 6,35±0,08 5,54±0,г8 35,57±0,47

г 10,04±0,19*** 6,95±0,37* 38,08±0,41*

3 9,19±0,29*** 6,39±0,3г 37,87±0,08**

4 8,85±0,43** 6,53±0,15* 37,3г±0,66

Липолитическая, %

1 21,09±0,22 19,55±0,19 53,96±0,47

г г3,89±0,44** 21,96±0,32** 57,79±0,71*

3 гг,60±0,з9* 20,99±0,05** 56,г0±0,35*

4 г1,7г±0,г5 20,55±0,25* 55,03±0,06

Протеолитическая, %

1 45,63±0,28 38,75±0,09 54,74±0,16

г 56,59±0,г9*** 44,40±0,11*** 61,19±0,66***

3 53,68±0,34*** 44,19±0,33*** 58,94±,0,56**

4 51,53±0,36* 42,38±0,27*** 57,63±0,39**

Амилолитическая, %

1 69,91±0,34 69,20±0,41 70,г7±0,37

г 76,27±0,24*** 72,42±0,41** 75,1г±0,58***

3 76,19±0,51*** 72,20±0,17** 74,09±0,67**

4 75,89±0,г8*** 71,5г±0,81 74,84±0,48**

Примечание: * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

2. Ферментативная активность микрофлоры рубца при изучении кормов зимнего рациона

Группа До кормления Через 2 часа после кормления

концентрат сено сенаж

Целлюлозолитическая, %

1 5,87±0,13 5,36±0,08 26,27±0,29 15,51±0,24

2 7,38±0,15** 6,84±0,08*** 31,29±0,38*** 17,87±0,09***

3 7,33±0,04*** 6,52±0,18** 30,75±0,43*** 17,75±0,71*

4 7,19±0,18** 6,44±0,14** 28,48±0,31** 17,32±0,43*

Липолитическая, %

1 29,17±0,11 10,7 6±0,16 17,30±0,34 21,71±0,35

2 34,13±0,22*** 15,56±0,30** 25,06±0,23*** 26,33±0,33***

3 32,22±0,73* 14,81±0,18*** 24,53±0,36*** 24,22±0,37**

4 31,88±0,55** 13,78±0,44** 23,34±0,14*** 22,91±0,33

Протеолитическая, %

1 54,74±0,16 49,12±0,51 26,21±0,13 57,71±0,18

2 61,19±0,66*** 58,78±0,81*** 33,31±0,38*** 60,43±0,26**

3 58,94±0,56** 57,50±0,54*** 32,62±0,25*** 59,70±0,23**

4 57,63±0,39** 56,09±0,79** 29,68±0,89* 59,55±0,50*

Амилолитическая, %

1 47,99±0,32 32,07±0,41 54,85±0,33 60,78±0,04

2 55,13±0,25*** 38,18±0,11*** 61,37±0,27*** 66,96±0,35***

3 53,41±0,36*** 37,12±0,49** 60,38±0,47*** 65,19±0,38***

4 50,59±0,25** 36,49±0,23*** 57,92±0,07** 65,42±0,51***

Примечание: * — Р<0,05; ** — Р<0,01; *** — Р<0,001

ко клетчатки, но и других питательных веществ, благодаря стабилизирующему воздействию на кислотность среды в рубце. Это, в свою очередь, способствует улучшению обменных процессов и, в конечном итоге, приводит к повышению коэффициента полезного действия корма.

Литература

1. Калашников, А.П. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: справочное пособие. 3-е изд., перераб. и доп. / под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисини-на, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. М.: Наука, 2003. 456 с.

2. Георгиевский, В.И. Практическое руководство по физиологии сельскохозяйственных животных: учеб. пособие для с.-х. вузов. М.: Высшая школа, 1976. 352 с.