Белки синтезируются из аминокислот, которые попадают в кровоток как конечные продукты пищеварения, или образуются в процессе обмена веществ. Для синтеза специфических белков организма необходимо иметь все необходимые аминокислоты. При этом часть из них может в достаточном количестве синтезироваться непосредственно в самом организме, а другая часть — так называемые незаменимые аминокислоты — должна поступать с кормами. Незаменимыми аминокислотами являются лизин, триптофан, гистидин, лейцин, метионин и другие. В зависимости от содержания в кормах заменимых и незаменимых аминокислот различают полноценные и неполноценные белки. Полноценными являются соединения, содержащие весь перечень незаменимых аминокислот — это почти все белки животного происхождения и некоторые растительные. А еще в полноценном белке заменимые и незаменимые аминокислоты должны быть подобраны в оптимальном соотношении. Полноценность белка влияет на степень его использования организмом животного. Для этого используют понятие биологической ценности белка. Этот показатель характеризует, сколько протеинов собственного тела может образоваться из 100 г протеина, содержащегося в корме. Согласно упомянутой характеристикой ценность кормов животного происхождения достигает 75-95%, а растительных белков — 60-65%.

Эффективность использования растительного белка животными очень разная — 8-45%. Она зависит от вида, возраста, кормления скота, его производительности, а также биологической полноценности корма. Для кормления жвачных протеин играет очень важную роль. Чтобы лучше понимать роль белка в рационе, следует определить основные понятия, характеризующие протеиновую питательность корма. Сама протеиновая питательность является показателем способности корма удовлетворять потребности животных во всех необходимых заменимых и незаменимых аминокислотах. Прежде такую питательность определяет сырой протеин (ХР) корма, который объединяет все азотсодержащие соединения органического и неорганического происхождения.

Сырой протеин

Он состоит из белков и амидов. Белки — это высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. Амиды — это азотсодержащие соединения небелкового характера. А еще к ним относят самые свободные аминокислоты, соли аммония, нитраты и нитриты, нуклеиновые аминокислоты, а также свободные короткоцепные полипептиды. Содержание азота в амиде может быть от 7 до 21%, что определяет их ценность. При этом высокое содержание амидов наблюдается в молодых зеленых растениях при активном фотосинтезе. Также их становится больше в сыром протеине при хранении корнеплодов. Если высокое содержание солей аммония, нитратов и нитритов может вызвать отравление у многих животных, то жвачные способны утилизировать эти соединения с помощью микроорганизмов рубца. Вобщем содержимое сырого протеина можно определить, умножив общую концентрацию азота на коэффициент 6,25. Рекомендуемая доля сырого протеина в рационе дойных коров может быть от 12% для животных во время сухостойного периода, до 18% — для коров в период ранней лактации.

Переваримый протеин

Это доля сырого протеина, которая всасывается в кровь и лимфу из пищеварительного тракта. Таким образом, этот показатель характеризует потери общего объема азота из пищеварительного тракта, но не позволяет определить, в какой именно форме был усвоен азот — в виде аммония или аминокислот.

Протеин, который расщепляется в рубце

Он является частью сырого протеина корма, которая расщепляется в преджелудках жвачных под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами. В рубце протеины расщепляются до аммиака и летучих жирных кислот, а глубина расщепления зависит от физических и химических свойств соединений. Эти показатели различных кормов значительно отличаются, а потому по содержанию протеина, который расщепляется в рубце, корма могут быть очень разными. Например, обычная соевая мука содержит достаточно много расщепляющихся в рубце белков. В результате большую часть высвобожденных аминокислот легко использует рубцовая микрофлора, и значительно меньше попадает в тонкий кишечник.

Байпасный протеин

Этот протеин не расщепляется в рубце (UDP) и без значительных изменений перемещается в кишечник, распадаясь там на аминокислоты. Так, рационы для жвачных с большим содержанием кукурузного глютена или клейковины или кокосовой муки уже содержат такие трудноперетравимые белки. Наибольший эффект от таких кормов бывает тогда, когда в рационе используют большое количество легкоперетравных несложных кормовых средств, а также источников высокоперетравных углеводов. Благодаря специальной обработке сырья можно успешно повлиять на растворимость белка в рубце, чтобы большая его часть попадала в кишечник. Потому увеличение содержания аминокислот в тонком кишечнике повлияет на увеличение надоев. В частности, согласно результатам исследований британских ученых, использование «защищенной» сои приводит к повышению молочной продуктивности на 6,5-7,5%. Исследователи также выяснили, что «защищенная» соя положительно влияет на воспроизводительную функцию у коров, прежде стимулируя работу яичников. Кроме сои, распространенным «защищенным» сырьем является рапс и люпин. По данным российских ученых, благодаря использованию «защищенных» протеинов можно увеличить продуктивность в среднем на 4% (от 5 до 13%) и одновременно уменьшить использование комбикормов на 1 литр молока до 6-11%. К тому же тепловая обработка белков в определенных температурных режимах делает их менее растворимыми в рубце, но не нарушает их способности к распаду в сычуге и кишечнике, а значит, не мешает работе рубца, сохраняет здоровье и продуктивность животных.

Растворимость и усвояемость протеина

Растворимость протеина — это способность белковых и небелковых азотистых веществ корма растворяться в жидкости рубца. При этом чем лучше растворимость протеина, тем больше его расщепляемость в рубце. Содержание растворимого протеина в корме также зависит от физических и химических свойств азотистых соединений. На превращение белков в организме влияют три основных фактора: расщепляемость соединений в рубце, количество и качество созданного микробного белка, а также количество белка, который попадет в кишечник. Следует помнить, что количество белка, которое корова потребила с кормом, практически ничего не говорит о реальном обеспечении животного протеином. Единицей определения потребности коров в нем, а также показателем, характеризующим обеспеченность им рациона, является усвоенный в кишечнике протеин (nXP). Он состоит из протеина, а не расщепленного в рубце, а также микробного протеина, который образовался в рубце и потом попал в кишечник. Он показывает, сколько протеина будет доступно в тонком кишечнике с учетом имеющейся в корме энергии и количества протеина, нерасщепленного в рубце. Этот показатель является расчетным. Следует помнить, что часть этого белка идет для удовлетворения потребностей собственного тела, а часть необходима для соответствующей производительности.

Особенность белкового обмена жвачных

У жвачных животных расщепление протеина с образованием аммиака происходит в рубце, а сам аммиак частично идет на то, чтобы в печени образовывалась мочевина (всасываясь в кровоток через стенки рубца), а частично используется микроорганизмами для синтеза белка бактериального происхождения. Причем мочевина может также повторно использоваться микрофлорой рубца, поворачиваясь к нему вместе со слюной или всасываясь обратно через стенку. Часть мочевины выводится с мочой, и это можно четко регулировать. Например, в рационах с низким содержанием сырого протеина основная доля мочевины используется повторно и только небольшая часть теряется с мочой. То время, когда в рационе увеличить содержание сырого протеина, большая часть мочевины выводится из организма и лишь незначительная доля используется повторно. К тому же для питания животных как частичные заменители белка могут использоваться и небелковые азотистые продукты, а синтез микрофлорой рубца необходимых незаменимых аминокислот устраняет необходимость контроля за их содержанием в рационе. Для кормления молочного скота основными являются такие аминокислоты, как метионин, триптофан и лизин.

Переваривание белковых соединений жвачными — это очень сложный процесс со многими промежуточными звеньями. Сначала в рубке белки гидролизуются и расщепляются на составляющие аминокислоты. Затем эти аминокислоты дезаминируются с образованием аммиака и жирных кислот. При этом скорость этого протеолиза в рубце напрямую зависит от растворимости белков в соке рубца. Например, только около 15% белка с силосованного корма попадает в тонкий кишечник непереваренным. Что касается других кормов, то этот показатель может быть в пределах 20-40%. Таким образом, жвачные животные усваивают 60-80% азота именно в рубце. При этом важную роль играет рубцовая микрофлора, в результате чего животные обеспечиваются высокопереваримыми источниками протеинов. В среднем с 1000 г переваренных органических азотсодержащих соединений образуется около 130 г микробного белка, который содержит все необходимые незаменимые аминокислоты. То есть, в зависимости от усвояемости рациона, синтез бактериального белка может быть в пределах 400-1500 г в день. Это, в свою очередь, дает возможность на 60-90% обеспечивать потребности жвачных животных в белке именно за счет соединений микробного происхождения. Затем образованный микробный белок с пищей попадает в сычуг и тонкий кишечник в виде отмерших бактерий, где переваривается вместе с нерасщепленным протеином. Из всего протеина, который попадает в тонкий кишечник, переваривается около 80%, а остальные 20% выделяются с навозом. Таким образом, кормовой белок превращается в организме жвачных, во-первых, до образования микробного протеина, во-вторых, до выделения белка, не расщепляется в рубце, и, в-третьих, до выделения углеводного остатка, который возникает в результате дезаминирования.

Баланс азота в рубце

О количественной стороне синтеза и разложения белка в организме свидетельствует баланс азота, а именно разница между азотом, усвоенным организмом, и азотом, которого животные лишились вследствие опорожнения и продуцирования молока или мяса. Чтобы определить баланс белка, полученную разницу по азоту умножают на коэффициент 6,25, потому что содержание азота в белке в среднем составляет 16%. Баланс азота может быть положительным, отрицательным и уравновешенным. Положительный баланс свидетельствует о преимуществе синтеза белка над его распадом (например, как результат роста животных). Отрицательный баланс азота свидетельствует о том, что процессы распада преобладают синтез — это может наблюдаться, например, при вскармливании потомства или изнурительных болезнях. Уравновешенный азотистый баланс характеризует естественное физиологическое состояние здорового взрослого организма, который уже перестал расти. И равновесие может не изменяться даже тогда, когда в рационе будет увеличиваться или уменьшаться содержание протеина. Это наименьшее количество белка в корме, при котором азотистое равновесие еще будет сохраняться, называется белковым минимумом.

При кормлении жвачных очень важен баланс азота в рубце (БАВ). Этот показатель определяет обеспеченность рубцовых бактерий азотом с учетом энергии, содержащейся в корме. Баланс азота в рубце может быть положительным и отрицательным. Причем, если его меньше, это означает, что микроорганизмы рубца имеют достаточно энергии, с помощью которой они могут образовать более микробного белка в том случае, когда с кормом получили больше протеина. Отрицательное значение БАР свидетельствует о том, сколько азота необходимо добавить в рацион, чтобы устранить его нехватку. В свою очередь, положительный баланс азота в рубце не всегда желателен. Это будет зависеть от его доли, потому показатель БАР от 1 до 50 означает достаточную обеспеченность азотом. Когда БАР превышает 50, это его избыток. А вот БАР выше 100 сигнализирует об угрозе развития ацидоза. Для высокопродуктивных коров рекомендуют положительный баланс азота в рубце, желательно на уровне 30-50 г азота ежедневно на корову. Повлиять на уменьшение БАР можно, добавляя в рацион дополнительные источники энергии, которые позволят микроорганизмам рубца использовать для образования микробного протеина большую часть азота в форме аммиака.

Синхронность рациона

Современная наука и практика все убедительнее свидетельствуют о том, что для кормления высокопродуктивных коров очень важно не просто сбалансированность рациона, а его синхронность. Этот термин означает, в какой мере энергия и белок доступны для ферментации рубцовой микрофлорой в любой промежуток времени. В оптимально сформированном рационе высокопроизводительной коровы содержание различных по скорости рубцовой ферментации источников энергии (сахар, различные формы крахмала, клетчатки) должен отвечать определенным источникам протеина с высокой, средней и медленной скоростью расщепления в рубце. Это позволит создать оптимальный и, к тому же еще и стабильный баланс азота в рубце, что поможет рубцовой микрофлоре работать максимально эффективно. Улучшится работа целлюлозолитических бактерий, которые способствуют лучшей переваримости всего рациона. Лучшей будет конверсия корма и полнее реализация продуктивного потенциала животных. Поддержать оптимальный и стабильный азотный баланс рубца может помочь, например, небелковый азот в пористой матрице. По скорости высвобождения азота в рубце он занимает промежуточное место между кормами с быстоперетравным протеином (подсолнечный и рапсовый шрот, а также жмых) и кормами с медленноперетравным протеином (соевый жмых и шрот, пивная дробина).

В целом уровень протеинового питания при кормлении крупного рогатого скота характеризуется двумя основными показателями: количеством граммов переваримого протеина на одну кормовую или энергетическую единицу рациона и протеиновым соотношением. При этом протеиновое соотношение показывает, сколько весовых частей переваренных безазотистых питательных соединений приходится на одну весовую часть переваримого протеина. При исчислении протеинового соотношения переваримый жир умножают на коэффициент 2,25 для уравновешивания безазотистых веществ с энергетической ценностью. Соотношение в пределах 1:6-1:8 считают средним, меньше 1:6 — узким и более 1:8 — широким. Установлено, что лучше переваривания корма у молочного скота происходит при соотношении питательных веществ 1:7. Оптимальное количество переваримого протеина в расчете на 1 кормовую единицу зависит от продуктивности коров и может быть в пределах 95-110 г и даже больше. Эффективным считается содержание доступного сырого протеина на уровне 160-180 г на килограмм сухого вещества. К тому же качество протеинов зависит не только от их аминокислотного состава, но и от физико-химического состояния соединений. Здесь важным является количество водосолерасщепляемых фракций, которые быстро перевариваются и используются микроорганизмами рубца. Оптимальным считается содержание водосолерасщепляемых фракций в сыром протеине на уровне 45-55%.

Роль небелковых азотистых соединений

В протеиновом обмене очень важную роль играет печень, где происходит синтез определенных специфических белков, которые попадают в нее с кровью, а их часть расщепляется с образованием безазотистых остатка и аммиака. Тот безазотистый остаток затем может использоваться для синтеза углеводов, а аммиак превращается в мочевину и выводится из организма. При этом питательность аминокислот и амидов разная. Так, аминокислоты по питательности приближаются к белку, тогда как питательность амидов аминокислот будет меньше. Амидами богаты зеленые корма, силос, корнеплоды, где их может приходиться до 25-30% и даже больше общего количества протеина. В противоположность этому белок в концентрированных кормах представлен преимущественно аминокислотными белками. Результаты исследований, к тому же, говорят, что очень важно соотношение между белковыми и небелковыми азотистыми соединениями. При этом наибольшая активность микроорганизмов в преджелудках тогда, когда на одну часть амидов приходится две-три части белка. Поэтому питательные вещества корма усваиваются лучше. Признание роли небелковых азотистых соединений для кормления жвачных имело очень большое практическое значение. Например, это позволило обосновать возможность использовать в рационах с дефицитом протеина карбамида, углекислого аммония и диамониюфосфата. Впрочем, надо помнить, что положительные результаты использования мочевины для кормления возможны только тогда, когда в рационе достаточно легкоусвояемых углеводов. Они необходимы для успешного размножения и работы рубцовых бактерий. Иначе избыток карбамида может серьезно навредить. Поэтому использование мочевины целесообразным в силосных, силосно-сенажных и силосно-корнеплодных рационах, которые гарантированно содержат много углеводов.

К тому же обязательным условием нормального использования мочевины является обеспечение животных минеральными элементами (особенно фосфором и серой), микроэлементами (кобальтом и медью), а также витамином Д и каротином. Эти соединения являются обязательными предпосылками дальнейшего успешного синтеза микробных протеинов. Чем больше микробного белка образуется в рубце, тем меньше высвобождается аммиака, который меньше всасывается в кровоток через рубцовую стенку. Это положительно влияет прежде всего на воспроизводительную функцию животных, поскольку слишком высокое содержание аммиака в крови может повредить развитию фолликулов и уменьшать способность животных к оплодотворению.

Особенности сырого протеина трав

Молодые зеленые растения содержат много протеина. Поэтому при содержании коров на пастбище потребления сырого протеина значительно возрастает. Сырой протеин из травы характеризуется высокой степенью расщепления в рубце. Поэтому при недостаточном балансировании рациона с большим содержанием зеленых кормов в рубце может накапливаться избыточное количество азота. Этот феномен проявляется в увеличении содержания мочевины в молоке >30-100 мг/мл. Ее наличие в молоке является индикатором избыточного содержания азота в рубце и значительного расщепления аминокислот. Как уже отмечалось, избыток аммиака отрицательно будет влиять на воспроизводительную функцию животных и развитие фолликулов, чем объясняется то, что летом коровы часто отказываются от оплодотворения, особенно когда они находятся на круглосуточном выпасе.

Источники белка и молочная продуктивность

Основной предпосылкой синтеза большого количества микробного белка является соответствующий баланс между переваримого в рубце протеином и доступной энергией из крахмала, сахара или клетчатки, которая необходима бактериям для наращивания собственной белковой массы. Если обеспеченность энергией не соответствует высокому содержанию протеина, переваримого в рубце, большая его часть просто выводиться из организма с мочой, производя на животных неблагоприятное воздействие. Однако если в нужное время в рубце будет достаточно энергии, то большое количество микробного протеина позволит получать высококачественное молоко. Следует заметить, что микробный протеин имеет такой же аминокислотный состав, как и белок молока. Поэтому он легко и очень эффективно трансформируется в этот продукт. Кроме этого, аминокислоты могут также использоваться как энергетическое сырье и становиться базовым материалом для образования молочного сахара. За повышение содержания белка в молоке будут отвечать те аминокислоты, которые будут всасываться в кровь через стенку тонкого кишечника в результате разложения непереваримых в рубце и микробного протеина. При этом низкое содержание белка в молоке даже при скармливании кормов с высоким содержанием протеина и соответствующим белково — энергетическим соотношением может быть связано с двумя причинами. Например, большая часть вскормленного белка была недоступна для расщепления в рубце, потому что не хватает какой-то из аминокислот, необходимой для синтеза молочного белка. С другой стороны, корова, например, может страдать от дефицита энергии в течение раннего периода лактации, когда по сравнению с уровнем потребленного корма, молока образуется слишком много. Тогда животное начинает использовать полученный с кормом протеин для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Это достигается расщеплением протеина печенью в энергию и остатки аммиака, превращаться в мочевину и участвовать в дальнейшем обмене веществ.

Также необходимо помнить, что с ростом молочной продуктивности синтез бактериального протеина в рубце становится недостаточным, из-за чего для удовлетворения потребности животных в аминокислотах необходимо привлекать дополнительные источники протеинов, устойчивые к бактериальному разложению. Типичными источниками таких соединений могут быть пивная дробина, барда, а также побочные продукты животного происхождения. С другой стороны, источники небелкового азота можно использовать тогда, когда рацион содержит менее 12% сырого протеина. Распространенным кормовым компонентом, который содержит небелковый азот, является мочевина. Ее советуют использовать с зерном пшеницы, патокой, сеном созревших трав, кукурузным силосом (они содержат много энергии и мало белка и небелкового азота). Мочевину не следует использовать с кормами, богатыми на легкодоступный азот: молодыми злаковыми, зерном бобовых, жмыховой мукой сои. Всего потребление мочевины коровой не должно превышать 150-200 г в день. К тому же с ней следует обращаться очень осторожно, хорошо перемешивать с кормом и равномерно распределять, а также обязательно добавлять в рацион постепенно, чтобы животные смогли привыкнуть.

Протеиновое питание имеет большое значение для предупреждения нарушения обмена веществ и преждевременной выбраковки животных. Например, во многих странах для кормления высокопродуктивного скота молочники широко используют так называемые защищенные белки с низким показателем переваривания в рубце (на уровне 25-30%). Такой белок усваивается на 92-95%. Например, в США доля продуктов с содержанием «защищенного» белка достигает 80%. В отечественных рационах распространенными белковыми компонентами остаются подсолнечный шрот и жом с переваримостью до 97% , а доля «защищенных» белков в рационах не превышает 5-20%. Экономия (т.е. использование сравнительно дешевых кормовых составляющих) негативно влияет на здоровье и продолжительность продуктивного использования животных, вызывает немало проблем с печенью. Хорошим рационом для молочного скота считается тот, в котором протеин хорошо переваривается и имеет оптимальную растворимость в рубце, но при этом удерживается низкая концентрация аммиака и достаточная активность микроорганизмов рубца.

Соотношение протеина, энергии и сухого вещества в кормах

Источник: Гродненский государственный аграрный университет