Характеристика рубцового пищеварения жвачных животных при введении в рацион металлорганических комплексов

Теория и практика кормления 113

УДК 636.085:577.17

Характеристика рубцового пищеварения жвачных животных при введении в рацион металлорганических комплексов

М.Я. Курилкина1, Т.Н. Холодилина12, Д.М. Муслюмова1, К.Н. Атландерова1, М.М. Поберухин1

1 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»

2 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»

Аннотация. В статье представлены результаты исследований по влиянию введения в рацион жвачных животных экструдированного продукта с высокодисперсными металлами на интенсивность рубцового пищеварения и течение ферментативных процессов в нём.

Для оценки влияния полученных кормовых добавок на организм молодняка крупного рогатого скота был проведён физиологический опыт на бычках казахской белоголовой породы в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»). Исследования проводились на 9 бычках в возрасте 13 месяцев, разделённых на контрольную и две опытные группы по 3 головы в каждой. В подготовительный период контрольная группа потребляла основной рацион, а бычки опытных групп получали взамен 30 % концентрированной части основного рациона экструдированные добавки с высокодисперсными частицами металлов.

Результаты исследований показали, что введение в рацион подопытных бычков экструдированного металлорганического комплекса на основе пшеничных отрубей, высокодисперсных частицы металлов и кальцийсодержащего препарата способствует увеличению концентрации в рубцовой жидкости животных: ЛЖК - на 5,2-9,2 %, пропионовой кислоты - на 17-44 % и уксусной кислоты - на 13-16 %. Применение данной кормовой добавки в рационах крупного рогатого скота вызывает изменения в процессе пищеварения в рубце, в результате чего в рубцовой жидкости происходит повышение содержания общего азота и усиление течения ферментативных процессов в нём.

Ключевые слова: бычки, высокодисперсные частицы металлов, экструдирование кормов, рубцовая жидкость, рубцовое пищеварение, азотистые метаболиты, ферментативные процессы.

Введение.

Повышение продуктивности животных напрямую зависит от нормального течения физиологических процессов в организме, и наиболее значимая роль среди них отводится пищеварению. В организме жвачных животных пищеварительная система является наиболее динамичной и располагает разнообразным диапазоном приспособительных изменений. Это обусловлено неравномерным поступлением корма, а также качественным и количественным набором в нём питательных веществ [1].

Основные процессы бактериальной ферментации питательных веществ корма происходят в рубце. Рубец жвачных животных концентрирует огромное число различных микроорганизмов: бактерии, простейшие. Поддержание жизненных процессов специфической популяции микроорганизмов обеспечивается определёнными требованиями, надлежащим ассортиментом и качеством кормов [2].

Тем не менее из практики известно, что в производственной среде слабая кормовая база и низкое качество кормов вызывают нарушение обменных процессов, в результате чего происходит снижение продуктивности животных. Ввиду этого обменные процессы, происходящие в рубце животных, активируют реакции среды, что негативно влияет на общий микробиоценоз [3].

С целью получения генетически установленной продуктивности у животных и коррекции нарушений метаболизма следует применять кормовые добавки, включающие в свой состав комплекс микроэлементов, витаминов, углеводных компонентов и т. д. [4, 5].

114 Теория и практика кормления

В связи с этим на данный момент целесообразно применять кормовые добавки, приготовленные на основе сырья, имеющего низкую себестоимость, и обладающие высокой усвояемостью входящих в их состав компонентов. Данные добавки нормализуют процессы рубцового пищеварения жвачных животных.

Пищеварительные процессы желудочно-кишечного тракта животных напрямую зависят от вида и характеристики потреблённых ими кормов. Так как начальная стадия переваривания питательных веществ кормов осуществляется в рубце животного, то особый интерес представляет исследование течения данных процессов в нём. По переваримости питательных веществ рациона можно судить о качественных характеристиках кормов и спрогнозировать получение продукции [6, 7].

Исследование состава рубцовой жидкости даёт понятия о течении процессов рубцового пищеварения, которые напрямую сопряжены с продуктивностью животных [8-10].

В этой связи играет большую роль и представляет научную и практическую значимость исследование влияния на рубцовое пищеварение предлагаемого способа скармливания животным экструдированной кормовой добавки.

Цель исследования.

Изучение влияния рационов, обогащённых экструдированной кормовой добавкой с высокодисперсным комплексом металлов, на особенности рубцового пищеварения и интенсивность течения ферментативных процессов в нём у подопытных бычков.

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Бычки казахской белоголовой породы в возрасте 13 месяцев.

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 проводились на 9 бычках казахской белоголовой породы, разделённых на контрольную и две опытные группы по 3 головы в каждой. В подготовительный период бычки контрольной группы получали основной рацион, а бычки опытных групп взамен 30 % концентрированной части основного рациона получали: I опытная группа - экструдированные пшеничные отруби, II опытная - экструдированные пшеничные отруби с кальцийсодержащим препаратом и высокодисперсными порошками цинка, меди и железа.

Процесс экструдирования происходил под давлении 10 МПа и при температуре 120 °С, влажность экструдируемой смеси составляла 30 %.

В исследованиях использовались высокодисперсные порошки карбоната кальция (кальций-содержащий препарат) (частицы менее 10 мкм), Zn, Fe, Cu, произведённые АИа Аesаr GmbH & Co KG, размер частиц - 9-10 мкм, чистота - 99,7 % (EEC № 231-096-4). Выбор высокодисперсных металлов и их дозировки в составе нашего экструдата производился, руководствуясь ранее проведёнными исследованиями А.С. Кузнецовой [11].

Для изучения особенностей рубцового пищеварения проводили исследования состава рубцовой жидкости. С этой целью трём подопытным бычкам устанавливали фистулы рубца согласно методу А.А. Алиева (1997). До кормления и через 3 часа после у фистульных бычков брались пробы рубцовой жидкости в количестве 300 мл, данные пробы были профильтрованы, после чего в них определялась концентрация водородных ионов (рН) при помощи ионометра ЭВ-74.

Оборудование и технические средства. Исследования были проведены в Испытательном центре ФГБНУ ВНИИМС (аттестат аккредитации № ИА^и.2ШФ59 от 02.12.2015 г.). Концентрация водородных ионов (рН) определялась при помощи ионометра ЭВ-74 (Беларусь).

Теория и практика кормления 115

Также взятые образцы рубцовой жидкости исследовались на показатели общего и остаточного азота при помощи метода Къельдаля в модификации П.Г. Лебедева и А.Т. Усовича (1976), белковый азот определяли расчётным путём по разности общего и остаточного азота, аммиак -микродиффузионным методом в чашках Конвея. Общее количество летучих жирных кислот (ЛЖК) определяли методом газовой хроматографии на газовом хроматографе «Кристалл-люкс 4000». Целлюлозолитическая активность микрофлоры определялась по методу, описанному Б.В. Таракановым (2006).

Опытные экструдаты производились на универсальном одношнековом пресс-экструдере ПШ-30/1. Мощность экструдера составляет 7,7 кВт, производительность - 45 кг/ч.

Статистическая обработка. Проводилась при помощи пакета программ Statistica 10.0 («Stat Soft Inc.», США). Статистическое сравнение результатов проводилось с использованием параметрического метода критерия Стьюдента. Параметр Р<0,05 принимался как предел значимости.

Результаты исследований.

В эксперименте особое внимание уделялось исследованию влияния введения в рацион жвачных животных экструдированных кормовых добавок на рубцовое пищеварение (рис. 1).

250 200 150 100 50 0

Общий

Остаточный

Белковый

Азот, ммоль/л

II опытная I опытная

контрольная

контрольная I опытная II опытная

Рис. 1. — Содержание азотистых метаболитов в рубцовой жидкости

подопытных животных через 3 часа после кормления, ммоль/л

Результаты исследований показали, что при скармливании рациона с экструдированной добавкой из пшеничных отрубей концентрация общего азота у животных была выше, чем в контрольной группе на 1,9 %, а во II опытной группе, получавшей рацион содержащий экструдиро-ванную добавку с высокодисперсными металлами, - на 3,5 % соответственно.

За счёт белкового азота происходило повышение концентрации общего азота в рубцовой жидкости животных опытных групп. Белковый азот по отношению к общему в I и II опытных группах составил 62,2-63,8 % (Р<0,05).

Содержание остаточного азота в рубце бычков опытных групп не имело существенной разницы. Его концентрация в I и II опытных группах составила 82,5 и 80,1 ммоль/л (Р<0,05), чем была ниже контрольной 83,4 ммоль/л.

Аминокислоты, аммиак и летучие жирные кислоты (ЛЖК) являются конечными продуктами бактериальной ферментации кормов.

Полученная нами общая концентрация летучих жирных кислот показана на рисунке 2.

116 Теория и практика кормления

Аммиак, ммоль/л Масляная Пропионовая Уксусная ЛЖК, ммоль/100 мл рН

Группа контрольная  Группа I опытная  Группа II опытная

Рис. 2. — Концентрация основных метаболитов бактериальной ферментации через 3 часа после кормления ммоль/л

Понижению показателя рН сопутствовало повышение концентрации ЛЖК в рубцовой жидкости молодняка: в I опытной группе оно составляло 8,23 ммоль/л, а во II опытной - 8,54 ммоль/л, что на 5,2 и 9,2 % (Р<0,05) больше контрольной группы. Увеличение концентрации ЛЖК в рубце бычков в опытных группах, потреблявших рацион с экструдированными добавками, происходило с повышением уксусной и пропионовой кислот на 13 и 17 % в I опытной группе и на 16 и 44 % - во II опытной относительно контроля.

Результаты исследований показали, что введение в рационы подопытных бычков кормовой добавки в виде экструдированного металлоорганического комплекса способствовало повышению концентрации аммиака в рубце бычков опытных групп. По концентрации аммиака I опытная группа превосходила контрольную на 10 % (Р<0,05), II опытная - на 15,6 % (Р<0,05) соответственно.

Обсуждение полученных результатов.

Азотосодержащие вещества рубцовой жидкости представлены промежуточными или конечными продуктами азотистого обмена, их концентрация зависит от типа кормления и времени взятия пробы рубцового содержимого, что согласуется с ранее проведёнными исследованиями [1214].

Нами выявлен факт повышения азотистых метаболитов в рубце подопытных животных, получавших в составе своего рациона опытные экструдированные добавки [15].

Введение экструдированных добавок в рационы подопытных бычков оказывает влияние на пищеварительные процессы в рубце, это доказывают полученные нами данные по увеличению концентрации общего азота в рубцовой жидкости.

Повышение концентрации общего и белкового азота в рубце бычков опытных групп объясняется активностью микрофлоры рубца, а также переходом в рубцовую жидкость азота из корма. Концентрация же остаточного азота в рубцовой жидкости бычков опытных групп была ниже контроля, что объясняется высокой усвояемостью азота микроорганизмами рубца для построения белка своего тела [16, 17].

Содержание летучих жирных кислот в рубце характеризует показатель интенсивности процесса ферментации углеводов. Из результатов полученных нами исследований установлено, что введение в состав рационов экструдированной добавки как источника микроэлементов сказывается на интенсивности микробиологических процессов [18-20].

Теория и практика кормления 117

Для характеристики рубцового пищеварения немаловажным является показатель среды рН содержимого рубца, т. к. это тесно связано с течением ферментативных процессов в нём. При изучении концентрации основных метаболитов бактериальной ферментации через 3 часа после кормления выявлен факт снижения показателя рН и достоверного повышения общей концентрации ЛЖК и аммиака в рубцовой жидкости опытных группах: ЛЖК - на 5,2-9,2 %, уксусной и пропио-новой кислот - на 13-16 % и 17-44 %, аммиака - на 10-15,6 % относительно контроля. Значительная часть поступившего с кормом азота превращается в аммиак, что даёт возможность по концентрации последнего в рубце в некоторой степени судить об азотистом обмене [21-23].

Исходя из полученных нами данных, можно заключить, что применение экструдированно-го продукта в рационах подопытных бычков положительно влияет на интенсивность течения ферментативных процессов в рубце [24].

Различия интенсивности течения пищеварительных процессов заключались в повышенном образовании общего количества летучих жирных кислот у животных опытных групп. Расщепление белковой молекулы в рубце наиболее активно происходило у животных I опытной группы, но усвоение образовавшегося конечного продукта гидролиза белков - аммиака эффективнее отмечается у II опытной группы, о чём свидетельствует синтез белкового азота.

Выводы.

Замена 30 % концентрированной части рациона при кормлении опытного молодняка крупного рогатого скота экструдированной добавкой с высокодисперсными металлами и кальцийсо-держащим препаратом положительно сказывается на интенсивности течения ферментативных процессов в рубце, оказывая изменение на процессы пищеварения в нём, о чём свидетельствует увеличение концентрации общего азота рубцовой жидкости.

Литература

1. Кроткова А.П. Влияние различных кормов на течение рубцовых процессов и обмен веществ у коров // Вестник сельскохозяйственной науки. 1959. № 5. С. 46-52.

2. Долгова С.И., Долгов И.А. Расщепление протеолитическими ферментами протеина бактерий и инфузорий и степень освобождения витамина В 12 //Актуальные проблемы биологии в животноводстве: третья междунар. конф. Боровск, 2000. С. 78-80.

3. Влияние типа кормления на рост популяции микроорганизмов и гидролитическую активность в рубце телят / О.М. Якимовец, О.А. Войтюк, М.Г. Герасимыв, Л.И. Сологуб // Актуальные проблемы в животноводстве: тез. докл.. Боровск, 2000. С. 398-400.

4. Белехов Г.П., Чубинская А.А. Минеральное и витаминное питание сельскохозяйственных животных. Л.: Колос, 1965. 30 с.

5. Тараканов Б.В. Методы исследования микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. М.: Науч. мир, 2006. 188 с.

6. Курилов Н.В. Использование физиологических и биохимических методов в изучении пищеварения жвачных // Новые методы и модификации биохимических и физиологических исследований в животноводстве. Боровск, 1973. С. 96-105.

7. Питательность и продуктивное действие отрубей, модифицированых в присутствии микрочастиц железа / Н.В. Гарипова, А.М. Мирошников, Т.Н. Холодилина, М.Я. Курилкина, В.В. Ван-шин, А.Г. Зелепухин, Н.И. Рябов // Вестник Оренбургского государственного университета. 2012. № 10(146). С. 117-121.

8. Зависимость адгезивной активности микроорганизмов рубца и переваримости кормов от внесения минеральных добавок / К.С. Кондакова, Е.В. Япрынцева, Е.А. Дроздова, М.Я. Курилкина // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. № 15(134). С. 67-70.

9. Мирошников С.А., Холодилина Т.Н., Нестеров Д.В. Применение цинка в различных формах, в качестве катализатора экзогенных ферментов // Вестник Оренбургского государственного университета. 2008. № 12(94). С. 52-55.

118 Теория и практика кормления

10. Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н. Доступность веществ и продуктивное действие высокодисперсных кальцийсодержащих препаратов при включении в рацион крупного рогатого скота // Вестник мясного скотоводства. 2013. № 4(82). С. 103-107.

11. Кузнецова А.С. Влияние клинкерсодержащих экструдатов на эффективность использования питательных веществ, обмен химических элементов и продуктивность цыплят-бройлеров: дис. ... канд. биол. наук. Оренбург, 2008. 142 с.

12. Вдовина Н.Н. Оптимизация рубцового пищеварения дойных коров при введении минеральных добавок // Фундаментальные исследования. 2013. № 10(1). С. 136-139.

13. Разработка метода выявления элементозов крупного рогатого скота / С.А. Мирошников, О.А. Завьялов, А.Н. Фролов, А.В. Харламов, Г.К. Дускаев, М.Я. Курилкина // Вестник мясного скотоводства. 2016. № 4(96). С. 73-79.

14. Косилов В.И., Юсупов Р.С., Мироненко С.И. Особенности роста и мясной продуктивности чистопородных и помесных бычков // Молочное и мясное скотоводство. 2004. № 4. С. 4-5.

15. Холодилина Т.Н., Курилкина М.Я., Кондакова К.С. Влияние компонентного состава экструдатов на физические и биологические показатели качества кормовой добавки in vitro // Вестник мясного скотоводства. 2013. № 1(79). С. 69-72.

16. Кормовой концентрат улучшает продуктивные качества молодняка КРС / А.В. Харламов, В.А. Харламов, О.А. Завьялов, В. Ильин, В. Соколов // Комбикорма. 2011. № 2. С. 77-78.

17. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных / О.А. Богословская, Е.А. Сизова, B.C. Полякова, С.А. Мирошников, И.О. Лейпунский, И.П. Ольховская, Н.Н. Глущенко // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 2(108). С. 124-127.

18. Method of sampling beef cattle hair for assessment of elemental profile / S. Miroshnikov, A. Khar-lamov, O. Zavyalov, A. Frolov, I. Bolodurina, O. Arapova, G. Duskaev // Pakistan Journal of Nutrition. 2015. Т. 14. № 9. P. 632-636.

19. Технология использования кормовой патоки в рационах молодняка крупного рогатого скота / Н.М. Бузаева, А.Г. Мещеряков, К.Ш. Картекенов, Н.А. Дробенко // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2008. Т. № 17-1. С. 179-180.

20. Холодилина Т.Н., Медведев С.А. Влияние пищеварительных волокон, подвергнутых различным видам обработки, на обмен химических элементов в организме // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 6(155). С. 24-27.

21. О возможностях использования наночастиц металлов совместно с веществами antiquorum / К.Н. Атландерова, Г.К. Дускаев, М.Я. Курилкина, Д.М. Муслюмова // Инновационные направления и разработки для эффективного сельскохозяйственного производства: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти чл.-корр. РАН В.И. Левахина: в 2 ч. / под ред. проф. Ф.Г. Каюмова. Оренбург, 2016. Ч. 1. С. 154-156.

22. Косилов В.И., Миронова И.В. Эффективность использования энергии рационов коровами чёрно-пёстрой породы при скармливании пробиотической добавки ветоспорин-актив // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2(52). С. 179-182.

23. Муслюмова Д.М. Влияние кавитационной обработки на биологическую полноценность и продуктивное действие фуза-отстоя в рационах крупного рогатого скота: дис. ... канд. биол. наук. Оренбург, 2013. 113 с.

24. Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н., Кондакова К.С. Продуктивное действие биоминеральных комплексов пищевых волокон с включением различных форм металлов // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 1(84). С. 7-11.

Курилкина Марина Яковлевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник Испытательного центра ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mаil.ru

Теория и практика кормления 119

Холодилина Татьяна Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий Испытательным центром ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mаil.ru; старший преподаватель кафедры «Экологии и природопользования» ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», 460018, г. Оренбург, просп. Победы, д. 13, email: post@mail.osu.ru

Муслюмова Дина Марсельевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Испытательного центра ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mаil.ru

Атландерова Ксения Николаевна, аспирант, специалист Испытательного центра ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mаil.ru

Поберухин Михаил Михайлович, доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела технологии мясного скотоводства и производства говядины ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-78

Поступила в редакцию 4 августа 2017 года

UDC 636.085:577.17

Kurilkina Marina Yakovlevna1, Kholodilina Tatyana Nikolaevna1,2, Muslyumova Dina Marselyevna1, Atlanderova Ksenia Nikolaevna, Poberukhin Mikhail Mikhaylovich1

1 FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mаil: icvniims@mаil.ru

2 FSBEIHE «Orenburg State University», e-mail: post@mail.osu.ru

Characteristics of ruminal digestion of ruminant animals after administration of organometallic complexes into the diet

Summary. The article presents the results of studies on the effect of extruded product with finely disperse metals administered into the diet of ruminant animals on the intensity of cicatricial digestion and the course of enzymatic processes in it.

To assess the effect of the obtained feed additives on young cattle, a physiological experiment was conducted on calves of Kazakh white-headed breed under the conditions of the experimental biological clinic (vivarium of FSBEI HE «Orenburg State University»). The studies were carried out on 9 bulls at the age of 13 months, divided into a control group and two test groups with 3 heads in each group. During the preparatory period, the control group consumed basic diet, and calves of experimental groups received extruded additives with finely disperse metal particles instead of 30 % of the concentrated portion of basic diet.

The results of research showed that administration of the extruded organometallic complex on the basis of wheat bran, finely disperse metal particles and calcium-containing preparation facilitates the increase of concentration in ruminal fluid of animals: VFA - by 5,2-9,2 %, propionic acid - by 17-44 % and acetic acid - by 13-16 %. The use of this feed additive in rations of cattle causes changes in the process of digestion in rumen, so, the content of total nitrogen increases and the flow of enzymatic processes in ruminal fluid increases.

Key words: bulls, finely dispersed metal particles, feed extrusion, ruminal fluid, cicatricial digestion, nitrogen metabolites, enzymatic processes.