Стефано Вандони, специалист по кормлению Balchem ​​(Италия), во время Международного молочного конгресса-2021 осветил тему протеина в кормлении молочного скота. Исторически основное внимание уделялось увеличению потребления источников байпасного протеина, но этот подход не оправдал себя: переваримость корма ухудшалась и, как следствие, снижалось общее производство микробного протеина. Последний является лучшим источником белка для молочных коров. Любой источник белка корова способна превратить в рубце и выработать высококачественный протеин. Однако этим процессом надо очень тщательно управлять, синхронизируя высвобождения углеводов и протеина из разных источников, что является ключевым моментом в производстве микробного протеина в рубце.

Переваривания белка: жвачные и моногастричные

Метаболизм белка в желудочно-кишечном тракте жвачных значительно отличается от того, что происходит в моногастричных животных. У жвачных растительный протеин расщепляется многочисленной и разнообразной микрофлорой. Часть сырого протеина, расщепляется в рубце, обеспечивает микроорганизмы рубца аммиаком и небелковым азотом для максимального переваривания углеводов и синтеза микробного белка. Другая часть белка не расщепляется в рубце. Она является источником дополнительных аминокислот, в которых животное нуждается, но не может получить с микробного белка.

Переваривания азота жвачными также имеет свои особенности. Микробная популяция рубца влияет на качество аминокислот, которые поступают в тонкий кишечник. Аминокислотный профиль, всасывается в нем, отличается от растительного. Бактерии рубца превращающие низкокачественный кормовой белок на высококачественный путем преобразования азота. И наоборот, в некоторых случаях они могут ухудшать питательную ценность растительного белка. Микрофлора рубца способна также усваивать небелковый азот корма.

Переваривания белка моногастричных происходит в два этапа. Настоящий протеин и аминокислоты лишь частично перевариваются в желудке. Основное пищеварение и всасывание аминокислот и пептидов, которые затем используются для формирования тканей и производства молока, происходит в кишечнике. Небелковый азот транзитом проходит через желудочно-кишечный тракт моногастричных и выделяется — они не способны его использовать (см. схему 1).

Пищеварения азотистых веществ у жвачных сложнее. У коров часть протеина расщепляется в рубце на аминокислоты, из которых образуется микробный протеин. Последний проходит рубец и попадает в кишечник для дальнейшего пищеварения (см. схему 2). Нерасщепляемыйв рубце (байпасный) протеин перемещается в кишечник, где распадается на аминокислоты.

Небелковый азот может использоваться как источник аммиака для синтеза микробного протеина. Избыточный аммиак не задерживается в рубце, а всасывается в кровь, попадает в печень, где превращается в мочевину и выводится с мочой. Мочевина также может реабсорбироваться в почечных канальцах, вернуться в рубец со слюной или через слизистую оболочку и повторно использоваться для пищеварения.

Расщепляющийся и нерасщепляющийся в рубце протеин

В белковом кормлении молочных коров важно балансировать количество расщепляющегося и нерасщепляемого (байпасного) в рубце протеина. Так, в последние годы использование байпасного протеина увеличилось. Однако улучшает ли это продуктивность? Сравнение 88 исследований кормления дойных коров показало, что надои существенно выросли лишь в 17% случаев, содержимое белка в молоке увеличился в 5% и уменьшился в 22%.

Анализировались и исследования по замене соевого шрота соевыми продуктами с высоким содержанием байпасного протеина. Байпасный протеин увеличил надои только в 6 из 29 сравнений, а содержание белка в молоке уменьшилося в 8 из 29 сравнений.

Причины слабой реакции на байпасный протеин разные:

• низкое качество источника байпасного протеина с плохим профилем аминокислот;
• низкая переваримость добавок байпасного протеина;
• низкий уровень производства микробного протеина из-за недостатка расщепляющегося в рубце протеина;
• уменьшение расщепления углеводов и переваривания клетчатки в рубце из-за недостатка расщепляющегося в рубце протеина.

Поскольку расщепляющийся белок удовлетворяет потребности микроорганизмов рубца в азоте для максимального синтеза микробного протеина, то в конечном итоге способствует увеличению потребления сухого вещества и надоев.

На самом деле примеров действия расщепляющегося протеина много. Приведем результаты двух экспериментов. В опыте Griswold et al. (2003) увеличение расщепляющегося в рубце протеина в рационе с 8 до 11% улучшило переваримость сухого вещества, расщепление клетчатки и неструктурных углеводов (табл. 1).

Stokes et al. (1991) увеличили содержание расщепляющегося белка в рационе с 4,8 до 17,1%, в результате чего переваримость НДК линейно возросла (график 1).

Расщепляющийся в рубце протеин играет важную роль в синтезе микробного протеина. Для сравнения: человек, съедая 300 г стейка, получает около 85 г протеина, а микробы рубца обеспечивают корову эквивалентом 15−20 стейков/день по 300 г.

Производство микробного протеина зависит как от количества расщепляющегося в рубце белка, так и от его качества. Различные источники белка содержат разное количество аминокислот. Если сравнить содержание лизина, метионина и гистидина, наиболее лимитирующих аминокислот в рационе, в микробном протеине, молоке и мышечной ткани, то они подобны (см. табл. 2). Микробный протеин — это лучший источник протеина.

Аммиак — центральная азотная составляющая в рубце

Увеличить производство микробного протеина бактериями рубца возможно благодаря определенному уровню аммиака в рубце — 8−10 мг/100 мл.

Существуют различные факторы, влияющие на его концентрацию:

• время кормления; максимальная концентрация аммиака с небелкового азота достигается через 1−2 ч., а из сырого белка — через 3−4 ч. после потребления корма;
• вид протеина;
• синхронность с расщеплением углеводов и энергии;
• место — большая концентрация аммиака в жидкости рубца по сравнению с матом.

Бактериям рубца безразлично, из какого источника они получают аммиак, однако им не безразлично, как и когда. По данным 24-часового видеонаблюдения 12 молочных ферм, коровы едят больше после доения (график 2). Даже если увеличить порцию корма между дойкой, корова все равно будет потреблять больше по возвращении из доильного зала.

На графике 3 показано изменения концентрации аммиака в рубце в зависимости от количества приемов корма в течение дня.

Обычно максимальный уровень аммиака наступает после большого приема корма, то есть после доения. И даже если корова будет есть понемногу в течение дня, он будет снижаться. Второй пик наступает после второго большого приема — после следующего доения. Если количество приемов корма меньше в течение дня из-за стресса или проблемы со здоровьем, «провалы» между пиками будут большими. Резкого падения концентрации аммиака следует избегать, потому что это негативно сказывается на эффективности микробов рубца.

К основным требованиям синтеза микробного протеина относят:

• доступную энергию;
• доступен аммиак в рубце;
• углеродные скелеты (например, жирные кислоты с разветвленной цепью).

Расщепление доступных для ферментации в рубце энергии и белка должны быть синхронизированы. Рубцовой микрофлоре нужны две частицы пазла одновременно, чтобы синтезировать микробный протеин. То есть разные по скорости рубцовой ферментации источники энергии (сахар, различные формы крахмала, клетчатки) должны соответствовать определенным источникам протеина с высокой, средней и медленной скоростью расщепления в рубце.

Стоит скармливать коровам различные источники протеина и энергии, чтобы обеспечить лучшую синхронизацию аммиака и энергии в рубце. Из графиков 4 и 5 видно, что, например, мочевина быстро выделяет аммиак и хорошо подходит крахмалу.

График 6 отображает простой пример того, как синхронизация может улучшить производство молока, содержание белка и микрофлору рубца. В ходе исследования двум группам коров давали одинаковый общесмешанный рацион. Разница была в том, что одна группа получала влажную кукурузу с меньшей фракцией измельчения, то есть — корм быстрее перетравливался в рубце. В результате эксперимента уровень аммиака в рубце оказался ниже в этой группе. Это повлияло на производство молока и содержание белка.

Рацион с мелкой фракцией влажной кукурузы способствовал быстрому высвобождению углеводов в рубце, ведь бактерии быстрее переваривают мелкие частицы. Бактерии поглощали больше аммиака, потому что имели больше энергии, доступной для производства микробного протеина. Конечно, это влияет на производство молока и белка: надои выросли на 2,4 кг, а белок — на 0,13 кг/день.

Источники небелкового азота

На рынке представлены различные источники небелкового азота, и каждый имеет разную скорость высвобождения аммиака в рубце. Например, мочевина быстро его высвобождает, соевый шрот медленнее (график 7).

Мочевина дешевле по сравнению с другими источниками расщепляющегося в рубце протеина. Однако быстрое расщепление мочевины ускоряет ферментацию углеводов, вызывает асинхронность с доступным источником энергии и уменьшает производство метаболического протеина. Кроме того, быстрый гидролиз мочевины уменьшает эффективность использования азота и увеличивает его выделения. Неиспользованный бактериями аммиак проходит мимо рубеца, всасывается в кровь и попадает в печень.

Печень не способна превратить слишком много аммиака в мочевину, его концентрация в крови повышается. Это ведет к токсикозам, ослабления иммунитета и, как следствие, — увеличения заболеваемости.

«Защищенная» мочевина

Чтобы избежать негативных последствий высокой концентрации аммиака, в кормлении жвачных используют мочевину с медленным рубцовым высвобождением (липидная инкапсуляция мочевины).

«Защищенную» мочевину используют как инструмент для изменения рациона, в частности с целью уменьшения в нем растительных источников протеина. Это позволяет при необходимости увеличивать в рационе содержание перевариваемой клетчатки и источников энергии.

Исследования в Университете Западной Вирджинии с использованием искусственного рубца показало, что замена мочевины на защищенную увеличила эффективность использования кормового азота — выход микробного белка вырос (график 8).

Еще одно исследование «защищенной» мочевины проводили в 2010 году. Коровам скармливали два одинаковых рационы, которые отличались тем, что в исследовательском сырую мочевину заменили на «защищенную» (таблица 3). Контрольный содержал 102,2 г/день мочевины, опытный — 113,5 г/день добавки NitroShure. Рацион с NitroShure не изменил потребление сухого вещества, но повлиял на производство белка и жира, а также молока — надой вырос на 0,9 кг/корова/день (таблица 4). По расчетам автора, надой скорректированного по энергии молока увеличился на 1,5 кг.

В исследовании Университета Западной Вирджинии с использованием искусственного рубца соевый шрот в количестве 900 г заменили на 170 г мочевины с контролируемым высвобождением (NitroShure), остальные — смесью кукурузной муки и патоки. В результате, производство микробного протеина увеличилось на 9−10% (график 9). Ключевой момент заключается в том, что NitroShure поддерживал одинаковый запас общего белка, при этом микробного протеина производилось больше. Разница составила плюс 0,3 кг/день микробного протеина у коровы, которая потребляет 22,7 кг корма.

Как оказалось, мочевина контролируемого высвобождения была более эффективной по сравнению с настоящим протеином в обеспечении рубца аммиаком. Производство аммиака из растительного белка происходит в несколько сложных этапах, которые нуждаются в энергии. NitroShure высвобождает аммиак в результате пассивной диффузии, для которой энергия не нужна.

Итак, «защищена» мочевина по сравнению с сырой:

• увеличивает эффективность использования азота, обеспечивая потребности микробов в нем;
• позволяет безопасно скармливать высокую концентрацию небелкового азота.

По сравнению с настоящим протеином (соевый жмых) «защищена» мочевина:

• оказалась эффективной и экономически целесообразной в увеличении и поддержании высокой концентрации аммиака в рубце;
• поддерживала или улучшала обеспечения коровы микробным протеином;
• поддерживала или улучшала использования рубцом клетчатки и углеводов.

Отечественный опыт

На одной из украинских ферм откорректировали рацион, уменьшив долю подсолнечного шрота и добавив «защищенную» мочевину (см. табл. 5).

Оба рациона были похожи по содержанию сырого протеина, энергии и крахмала (таблица 6).

Введение в рацион «защищенной» мочевины вместо растительного белка уменьшило его стоимость, а благодаря более эффективному перевариванию, как показано на графике 10 надой молока начал увеличиваться.

Контроль уровня аммиака

Будьте осторожны с чрезмерным содержанием аммиака в рубце. Печень должна переработать его избыток в мочевину. Это дорого с точки зрения использования энергии, которую мы забираем у коровы для производства молока или других процессов метаболизма. Для максимального надоя и содержания белка в молоке доля расщепляющегося в рубце протеина должна составлять 10−12% СВ, мочевины или добавки NitroShure 45−80 и 70−140 г, соответственно (таблица 7). Последние два продукта можно сочетать в рационе.

Выводы

• Расщепляющийся в рубце протеин — важная часть эффективного белкового кормления.
• Источники расщепляющегося в рубце протеина отличаются по степени переваривания, поэтому их следует сочетать так же, как источники байпасного протеина.
• Инкапсулированная мочевина способна увеличивать эффективность кормления расщепляющимся в рубце протеином. Мы можем безопасно и эффективно скармливать больше мочевины.

Источник: журнал «Молоко и ферма» No 3 (64), июнь 2021