Клетчатка кормов и ее роль в кормлении жвачных и моногастричных животных

1.3. Препараты и добавки, устраняющие недостаток клетчатки в рационах животных

Недостаток сырой клетчатки, который  чаще всего наблюдается в начале пастбищного периода, можно устранить  грубыми кормами (сеном, соломой), травяной и сенной мукой. Количество балансирующего корма находят путем деления дефицита СК на содержание ее в 1кг этого корма.[6]

Основное питательное значение среди составляющих клетчатки имеет  целлюлоза. При гидролизе целлюлоза  расщепляется из ряд более простых  соединений. Конечным продуктом распада целлюлозы является глюкоза. Целлобиоза - структурный компонент целлюлозы, ее молекула состоит из остатка Р-глюкозы и остатка а-глюкозы, которые связаны между собой 1,4-глюкозидными связями. Ферментный комплекс, ги-дролизующий 1,4-глюкозидные связи и разрушающий целлюлозу, называется целлюлазой. Способность к его образованию обнаружена у бактерий родов Ruminococ-cus, Bacteroides, Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium и Fusobacterium, а также у анаэробных грибов.

При целлюлолизе в рубце микроорганизмы не выделяют во внешнюю среду свободных целлюлаз, разрушение клетчатки происходит при непосредственном контакте микроорганизмов с субстратом. Целлюлаза у Рубцовых бактерий локализована на поверхности клетки. Оптимальные условия для целлюлолиза создаются при рН близком к нейтральному.

Микробиальное расщепление моносахаридов  является продолжением гидролиза крахмала, в результате образуются такие же конечные продукты, как при ферментации  всех углеводов. Отмечено также, что  при крахмале рН среды рубца поддерживается на уровне 6,2 - 6,5 (что благоприятно для пропионовокислых бактерий), и в рубце накапливается большое количество пропионовой кислоты. Обычно такую картину можно наблюдать при содержании в рационе большого количества зерновых концентратов или гранулированных кормов.

Гидролитическое расщепление крахмала осуществляется а- или Р-амилазами. Большинство микроорганизмов образуют внеклеточные а-амилазы, под действием  которых первоначально образуются водорастворимые декстрины и  олиго-сахариды, а затем мальтоза и глюкоза. Наиболее активными разрушителями крахмала являются Bacteroides amylophilus, Str.bovis, Succinomonas amylolitica и S.dextrinosolvens.

Растворимые углеводы (глюкоза, фруктоза, ксилоза и др.), которые поступают  в рубец с кормом или образуются в процессе гидролиза полисахаридов, практически все утилизируются микроорганизмами. Сахара содержатся в значительных количествах в растительных кормах и могут составлять до 30% сухого вещества корма. Сахара почти сразу после поступления ферментируются в рубце, это свидетельствует о том, что ферменты, воздействующие на данный субстрат, уже присутствуют в среде и синтезируются микрофлорой.

Растворимые моносахариды усваиваются  значительно лучше других частей корма. Сахара превращаются бактериями в полисахариды и накапливаются в бактериальных клетках, а затем сбраживаются до летучих жирных кислот, которые всасываются в кровь и используются организмом животного. При сбраживании простых Сахаров образуются молочная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Процесс превращения Сахаров в пировиноградную кислоту у всех моносахаридов одинаков. Пировиноградная кислота - один из важных промежуточных продуктов обмена. Она может превращаться в молочную, уксусную, пропионовую, масляную и высшие кислоты, вплоть до углекислого газа, водорода и метана.

Ферментация отдельных углеводов  корма обеспечивает основную функцию  пищеварения жвачных - переваривание  клетчатки. В данном случае процесс  ферментации растворимых углеводов  обеспечивает микроорганизмы, переваривающие клетчатку, необходимой энергией. Сбраживание всех углеводов в рубце всегда сопровождается образованием конечных продуктов - летучих жирных кислот, которые всасываются в кровь и служат основным источником энергии для жвачных и предшественниками составных частей молока.

Ферментация моносахаридов в рубце  осуществляется многими микроорганизмами. Потребители Сахаров обычно представлены спирохетами из рода Borrelia, молочнокислыми бактериями, Selenomonas raminanlium, Str.bovis, Eubacterium ruminantium, Bacteroides sp.

Одной из важных групп  микроорганизмов рубца являются молочнокислые бактерии. Лактобацилы - положительно окрашивающиеся по Грамму палочки, сбраживающие многие растворимые сахара с образованием молочной кислоты. У некоторых видов, наряду с молочной кислотой, конечными продуктами ферментации Сахаров являются также уксусная кислота и углекислый газ.

Метаболизм азотистых  веществ в рубце с участием микроорганизмов заслуживает пристального внимания, так как данный процесс  в желудочно-кишечном тракте жвачных  значительно отличается от такового у моногастричных животных. У жвачных белки корма расщепляются и используются микрофлорой, удовлетворяя ее потребности в азоте, а образующийся при этом микробный белок служит основным источником белка для животного. В результате этого низкокачественные кормовые белки становятся полноценными и могут использоваться организмом животного.

Рацион жвачных состоит  преимущественно из кормов растительного  происхождения и содержит 4 - 30% сырого протеина. Количество небелкового азота  составляет около 10 - 30% общего азота растений, он представлен свободными аминокислотами, пуриновыми и пиримидиновыми основаниями, пептидами, амидами, нитратами.

Попадая в рубец, азотистые  вещества подвергаются воздействию  ферментов микрофлоры и образуется ряд промежуточных продуктов. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, которые утилизируются микроорганизмами для синтеза белка или расщепляются до аммиака, который, в свою очередь, используется для синтеза аминокислот.

Под действием ферментов  протеиназ (пептидгидролаз) белковая молекула расщепляется до полипептидов и далее на свободные аминокислоты под действием амино- и карбоксипептидаз.

Активность данных ферментов  связана с показателем рН. Для  бактериальных протеиназ оптимальным  является рН около 7, для пептидаз - на уровне 5,5 - 7,0.

Часть образующихся аминокислот  используется для синтеза микробного белка, но большая их часть дезаминируется с образованием аммиака, углекислого газа и летучих жирных кислот, а также протекают процессы декарбокси-лирования. При снижении рН в рубце до 5,0 в следствие нарушений кормления, в рубце количество декарбоксилируемых аминокислот увеличивается и повышается концентрация токсичных веществ типа аминов в среде рубца.

Микроорганизмы рубца  способны также усваивать небелковый азот корма, состоящий из свободных  аминокислот, нуклеиновых кислот, пуриновых  и пиримидиновых оснований, пептидов, холина, бетаина, мочевины, нитратов и аммиака. При распаде большинства этих соединений выделяется аммиак. Соли аммония при введении в рубец легко гидролизуются с образованием аммиака. Мочевина в рубце подвергается действию фермента уреазы, продуцируемого различными микроорганизмами.

Протеолитической активностью  обладают все компоненты микрофлоры рубца (крупные и мелкие бактерии, простейшие). Среди протеолитических бактерий обнаружены представители Butyrivibrio sp.,Succinivibrio sp., S.ruminantium var. lactilytica, Borrelia sp.,Bacteroides sp. и Str.bovis. Простейшие используют азот, полученный за счет гидролиза белков бактериальных клеток.

Способность ряда микроорганизмов  рубца усваивать простые азотистые  соединения является основанием для  широкого использования синтетических  азотсодержащих соединений в кормлении жвачных.

Аммиак, образующийся в  рубце, в значительном количестве всасывается  в кровь и в печени превращается в мочевину, которая либо выделяется с мочой, либо частично утилизируется  тканями, либо со слюной или путем  диффузии снова поступает в рубец. В виде аммиака в рубце всасывается около половины суточного азота корма. Мочевина, переходящая из крови на 60-100% гидролизуется слизистой рубца. Это обусловлено наличием бактериальной уреазы в эпителиальном слое слизистой и способностью аммиака проходить через слизистую рубца быстрее мочевины.

Всасывание аммиака  из пищеварительного тракта в кровь, образование мочевины в печени, реабсорбция  ее в почечных канальцах и последующий  возврат в рубец со слюной или  через слизистую оболочку получило название руменогепатической циркуляции азота.

Рост бактерий в рубце  зависит не только от поступления  аммиака в рубец, но и от наличия  соединений богатых энергией. Поступление  энергии происходит за счет ферментации  легкопереваримых углеводов. При достаточном количестве легкопереваримых углеводов улучшается использование азота корма, повышается синтез микробного белка. Оптимальные условия для синтеза белка достигаются, когда на 10 г азота в рационе приходится 80 - 100 г легкодоступных углеводов. В рубце у коров, в зависимости от рациона, может синтезироваться 300 - 700 г микробного белка.[1]

Рубцовой микрофлорой  синтезируются все заменимые  и незаменимые аминокислоты. В  связи с этим бытует мнение, что  жвачные менее чувствительны  к недостатку аминокислот в рационе. Действительно, аминокислот, синтезируемых рубцовой микрофлорой, достаточно, чтобы удовлетворить потребность животных со средней и низкой продуктивностью при нормальных условиях кормления. Но этого количества аминокислот не достаточно, чтобы обеспечить нормальный рост и развитие молодняка или высокую продуктивность коров. А также степень синтеза различных аминокислот неодинакова.

Лимитирующими аминокислотами для растущего молодняка являются метионин, лизин и треонин. У лактирующих  коров потребность в аминокислотах связана, прежде всего, с уровнем продуктивности. Так, для коровы с продуктивностью более 15 кг молока в сутки лимитирующими аминокислотами становятся метионин и изолейцин, более 20 кг в сутки - гистидин и валин, более 30 кг - лизин.

Кроме углеводов и  азотистых веществ в рубце  жвачных происходит превращение  липидов корма, которые содержатся в растениях (1 - 10% сухого вещества). В состав липидов входят: моно- и  дигалактозилглицериды, фосфо-липиды, триглицериды, стеролы, стерольные эфиры, воск и свободные жирные кислоты.

Установлено, что гидролиз липидов в рубце осуществляется за счет рубцовых микроорганизмов. Бактерии рубца играют важную роль в метаболизме  жира. Отмечено, что в кишечник поступает  липидов больше, чем их содержится в корме. Это объясняется тем, что значительная часть липидов, поступающих в кишечник, приходится на липиды микроорганизмов, роль которых в гидрогенезации ненасыщенных жирных кислот, гидролизе липидов и их синтезе из нелипидных компонентов весьма велика.

Под действием бактериальных липаз жиры растений гидролизуются, при этом освобождаются ненасыщенные жирные кислоты, которые гидрогенизируются. При низкой скорости липолиза снижается интенсивность гидрогенезации.

Бактериальные липазы расщепляют стеролы, метиловые и этиловые эфиры, высокомолекулярных жирных кислот, галактозилглицеролы, лецитин и лизолецитин, а образовавшиеся в процессе гидролиза продукты разрушаются с выделением главным образом пропионовой кислоты. Правильная организация кормления высокопродуктивных коров является одной из наиболее сложных задач в молочном скотоводстве. Решающим факторов в реализации генетического потенциала высокопродуктивных животных выступает уровень кормления и полноценность рационов, зависящая от поступления в организм энергии, протеина, минеральных веществ, витаминов.

Полноценное сбалансированное питание коров обеспечивает их высокую  продуктивность и способствует сохранению здоровья. В связи с этим энергия  органических веществ, полноценные  белки, минеральные вещества и витамины должны поставляться животным в достаточном количестве и в определенных соотношениях в соответствии с особенностями организма животного и уровнем продуктивности.

Высокая молочная продуктивность и интенсивный обмен веществ  у высокопродуктивных коров требуют  нормирования их кормления с учетом физиологического состояния, периодов и даже месяцев лактации.

Немаловажно, что кормление  высокопродуктивных коров намного  отличается от кормления средне- и  низкопродуктивных. Это обусловлено  тем, что организм высокопродуктивных животных в процессе сухостоя и лактации находится в более напряженном состоянии. Поэтому потребность  в  питательных  веществах  для  обеспечения функциональной деятельности организма более высокая и требует применения высокоэнергетических рационов. В настоящее время накоплено большое количество данных о положительном влиянии высокого уровня энергетического питания на высокопродуктивных коров.

Применение высокоэнергетических рационов позволяет повысить не только потребление животными сухого вещества рациона, но и добиться максимального проявления генетического потенциала. Наиболее остро проявляется потребность высокопродуктивных коров в энергии в первый период после отела, когда потребляемые питательные вещества не покрывают расход энергии идущей на синтез молока.

Организация полноценного высокоэнергетического кормления  коров - это особая трудность потому, что с увеличением удоя способность  животных к поеданию корма не возрастает, а расход питательных веществ  под влиянием усиливающейся лактационной деятельности быстро увеличивается.

Потребность коров в  питательных веществах зависит  от количества энергии, органических и  минеральных веществ, выделяемых с  молоком. Так корова с продуктивностью 4000 - 6000кг молока за лактацию выделяет с молоком до 2,4 - 3,6 ккал энергии, 144 - 220кг белка, 150 - 200кг жира, 200 - 300кг сахара, 6 — 9кг кальция, 4,5 - 7,0кг фосфора, других минералов, витаминов.