Стефано Вандоні, фахівець із годівлі Balchem (Італія), під час Міжнародного молочного конгресу — 2021 висвітлив тему протеїну в годівлі молочної худоби. Історично основна увага приділялася збільшенню споживання джерел байпасного протеїну, але цей підхід не виправдав себе: перетравність корму погіршувалась і, як наслідок, знижувалося загальне виробництво мікробного протеїну. Останній є найкращим джерелом білка для молочних корів. Будь-яке джерело білка корова здатна перетворити в рубці й виробити високоякісний протеїн. Однак цим процесом треба дуже ретельно управляти, синхронізуючи вивільнення вуглеводів і протеїну з різних джерел, що є ключовим моментом у виробництві мікробного протеїну в рубці.

Перетравлення білка: жуйні та моногастричні

Метаболізм білка у шлунково-кишковому тракті жуйних значно відрізняється від того, що відбувається в моногастричних тварин. У жуйних рослинний протеїн розщеплюється численною й різноманітною мікрофлорою. Частина сирого протеїну, що розщеплюється в рубці, забезпечує мікроорганізми рубця аміаком та небілковим азотом для максимального перетравлення вуглеводів і синтезу мікробного білка. Інша частина білка не розщеплюється в рубці. Вона є джерелом додаткових амінокислот, які тварина потребує, але не може отримати з мікробного білка.

Перетравлення азоту жуйними також має свої особливості. Мікробна популяція рубця впливає на якість амінокислот, які надходять у тонкий кишечник. Амінокислотний профіль, що всмоктується у ньому, відрізняється від рослинного. Бактерії рубця здатні перетворювати низькоякісний кормовий білок на високоякісний шляхом перетворення азоту. І навпаки, в деяких випадках вони можуть погіршувати поживну цінність рослинного білка. Мікрофлора рубця спроможна також засвоювати небілковий азот корму.

Перетравлення білка моногастричними відбувається в два етапи. Справжній протеїн та амінокислоти лише частково перетравлюються в шлунку. Основне травлення та всмоктування амінокислот і пептидів, які потім використовуються для формування тканин та виробництва молока, відбувається в кишечнику. Небілковий азот транзитом проходить через шлунково-кишковий тракт моногастричних і виділяється — вони не здатні його використовувати (див. схему 1).

Травлення азотистих речовин у жуйних складніше. У корів частина протеїну розщеплюється в рубці на амінокислоти, з яких утворюється мікробний протеїн. Останній проходить рубець і потрапляє в кишечник для подальшого травлення (див. схему 2). Нерозщеплюваний у рубці (байпасний) протеїн переміщується до кишечника, де розпадається на амінокислоти.

Небілковий азот може використовуватись як джерело аміаку для синтезу мікробного протеїну. Надлишковий аміак не затримується в рубці, а всмоктується в кров, потрапляє в печінку, де перетворюється на сечовину й виводиться з сечею. Сечовина також може реабсорбуватися в ниркових канальцях, повернутися в рубець зі слиною або через слизову оболонку і повторно використовуватися для травлення.

Розщеплюваний та нерозщеплюваний у рубці протеїн

В білковій годівлі молочних корів важливо балансувати кількість розщеплюваного та нерозщеплюваного (байпасного) в рубці протеїну. Так, останніми роками використання байпасного протеїну збільшилося. Однак чи поліпшує це молочну продуктивність? Порівняння 88 досліджень годівлі дійних корів показало, що надій суттєво зріс лише в 17% випадків, уміст білка в молоці збільшився в 5% і зменшився в 22%.

Аналізувались і дослідження з заміни соєвого шроту соєвими продуктами з високим умістом байпасного протеїну. Байпасний протеїн збільшив надій лише у 6 із 29 порівнянь, а вміст білка в молоці зменшився у 8 із 29 порівнянь.

Причини слабкої реакції на байпасний протеїн різні:

• низька якість джерела байпасного протеїну з поганим профілем амінокислот;
• низька перетравність добавок байпасного протеїну;
• низький рівень виробництва мікробного протеїну через нестачу розщеплюваного в рубці протеїну;
• зменшення розщеплення вуглеводів і перетравності клітковини в рубці через нестачу розщеплюваного в рубці протеїну.

Оскільки розщеплюваний білок задовольняє потреби мікроорганізмів рубця в азоті для максимального синтезу мікробного протеїну, то в кінцевому результаті сприяє збільшенню споживання сухої речовини та надоїв.

Насправді прикладів дії розщеплюваного протеїну багато. Наведемо результати двох експериментів. У досліді Griswold et al. (2003) збільшення розщеплюваного в рубці протеїну в раціоні з 8 до 11% поліпшило перетравність сухої речовини, розщеплення клітковини та неструктурних вуглеводів (табл. 1).

Stokes et al. (1991) збільшили вміст розщеплюваного білка в раціоні з 4,8 до 17,1%, в результаті чого перетравність НДК лінійно зросла (графік 1).

Розщеплюваний в рубці протеїн відіграє важливу роль у синтезі мікробного протеїну. Для порівняння: людина, з'їдаючи 300 г стейка, отримує близько 85 г протеїну, а мікроби рубця забезпечують корову еквівалентом 15−20 стейків/день по 300 г.

Виробництво мікробного протеїну залежить як від кількості розщеплюваного в рубці білка, так і від його якості. Різні джерела білка містять різну кількість амінокислот. Якщо порівняти вміст лізину, метіоніну та гістидину, найбільш лімітуючих амінокислот у раціоні, в мікробному протеїні, молоці та м’язовій тканині, то вони подібні (див. табл. 2). Мікробний протеїн — це найкраще джерело протеїну.

Аміак — центральна азотна складова в рубці

Збільшити виробництво мікробного протеїну бактеріями рубця можливо завдяки певному рівню аміаку в рубці — 8−10 мг/100 мл.

Існують різні фактори, що впливають на його концентрацію:

• час годівлі; пікова концентрація аміаку з небілкового азоту досягається через 1−2 год., а із сирого білка — через 3−4 год. після споживання корму;
• вид протеїну;
• синхронізованість із розщепленням вуглеводів та енергією;
• місце — більша концентрація аміаку в рідині рубця порівняно з матом.

Бактеріям рубця байдуже, з якого джерела вони отримують аміак, однак їм не байдуже, як і коли. За даними 24-годинного відеоспостереження 12 молочних ферм, корови їдять більше після доїння (графік 2). Навіть якщо збільшити порцію корму між доїннями, корова все одно споживатиме більше після повернення з доїльної зали.

На графіку 3 показано зміни концентрації аміаку в рубці залежно від кількості прийомів корму протягом дня.

Зазвичай максимальний рівень аміаку настає після великого прийому корму, тобто після доїння. І навіть якщо корова їстиме потроху протягом дня, він знижуватиметься. Другий пік настає після другого великого прийому — після наступного доїння. Якщо кількість прийомів корму менша впродовж дня через стрес чи проблеми зі здоров’ям, «провали» між піками будуть більшими. Різкого падіння концентрації аміаку слід уникати, бо це негативно позначається на ефективності мікробів рубця.

До основних обмежень синтезу мікробного протеїну відносять:

• доступну енергію;
• доступний аміак у рубці;
• вуглецеві скелети (наприклад, жирні кислоти з розгалуженим ланцюгом).

Розщеплення доступних для ферментації в рубці енергії та білка мають бути синхронізовані. Рубцевій мікрофлорі потрібні дві частинки пазла одночасно, щоб синтезувати мікробний протеїн. Тобто різні за швидкістю рубцевої ферментації джерела енергії (цукор, різні форми крохмалю, клітковина) повинні відповідати певним джерелам протеїну з високою, середньою та повільною швидкістю розщеплення в рубці.

Варто згодовувати коровам різні джерела протеїну та енергії, щоб забезпечити найкращу синхронізацію аміаку та енергії в рубці. З графіків 4 та 5 видно, що, наприклад, сечовина швидко виділяє аміак і добре підходить крохмалю.

Графік 6 відображає простий приклад того, як синхронізація може покращити виробництво молока, вміст білка й мікрофлору рубця. Під час дослідження двом групам корів давали однаковий загальнозмішаний раціон. Різниця була в тому, що одна група отримувала вологу кукурудзу з меншою фракцією подрібнення, тобто — корм швидше перетравлювався в рубці. У результаті експерименту рівень аміаку в рубці виявився нижчим у цій групі. Це вплинуло на виробництво молока та вміст білка.

Раціон із дрібнішою фракцією вологої кукурудзи сприяв швидшому вивільненню вуглеводів у рубці, адже бактерії швидше перетравлюють дрібніші частинки. Бактерії поглинали більше аміаку, бо мали більше енергії, доступної для виробництва мікробного протеїну. Звісно, це впливає на виробництво молока й білка: надій зріс на 2,4 кг, а білок — на 0,13 кг/день.

Джерела небілкового азоту

На ринку представлено різні джерела небілкового азоту, і кожний має різну швидкість вивільнення аміаку в рубці. Наприклад, сечовина швидко його вивільняє, соєвий шріт повільніше (графік 7).

Сечовина дешевша порівняно з іншими джерелами розщеплюваного в рубці протеїну. Однак швидке розщеплення сечовини прискорює ферментацію вуглеводів, що спричиняє асинхронність із доступним джерелом енергії та зменшує виробництво метаболічного протеїну. Крім того, швидкий гідроліз сечовини зменшує ефективність використання азоту та збільшує його виділення. Невикористаний бактеріями аміак проходить повз рубець, всмоктується у кров і потрапляє в печінку.

Печінка не здатна перетворити занадто багато аміаку в сечовину, його концентрація в крові підвищується. Це веде до токсикозів, послаблення імунітету і, як наслідок, — збільшення захворюваності.

«Захищена» сечовина

Щоб уникнути негативних наслідків високої концентрації аміаку, в годівлі жуйних використовують сечовину з повільним рубцевим вивільненням (ліпідна інкапсуляція сечовини).

«Захищену» сечовину використовують як інструмент для зміни раціону, зокрема з метою зменшення в ньому рослинних джерел протеїну. Це дозволяє при потребі збільшувати в раціоні вміст перетравної клітковини та джерел енергії.

Дослідження в Університеті Західної Вірджинії з використанням штучного рубця показало, що заміна сечовини на захищену збільшила ефективність використання кормового азоту — вихід мікробного білка зріс (графік 8).

Ще одне дослідження «захищеної» сечовини проводили в 2010 році. Коровам згодовували два однакових раціони, які відрізнялися лише тим, що в дослідному сиру сечовину замінили на «захищену» (таблиця 3). Контрольний містив 102,2 г/день сечовини, дослідний — 113,5 г/день добавки NitroShure. Раціон з NitroShure не змінив споживання сухої речовини, але вплинув на виробництво білка й жиру, а також молока — надій зріс на 0,9 кг/корова/день (таблиця 4). За розрахунками автора, надій скоригованого за енергією молока збільшився на 1,5 кг.

В дослідженні Університету Західної Вірджинії з використанням штучного рубця соєвий шріт у кількості 900 г замінили на 170 г сечовини з контрольованим вивільненням (NitroShure), решту — сумішшю кукурудзяного борошна й меляси. В результаті, виробництво мікробного протеїну збільшилось на 9−10% (графік 9). Ключовий момент полягає в тому, що NitroShure під-тримував однаковий запас загального білка, при цьому мікробного протеїну вироблялося більше. Різниця становила плюс 0,3 кг/день мікробного протеїну в корови, яка споживає 22,7 кг корму.

Як виявилося, сечовина контрольованого вивільнення була ефективнішою порівняно зі справжнім протеїном у забезпеченні рубця аміаком. Виробництво аміаку з рослинного білка відбувається у кілька складних етапів, які потребують енергії. NitroShure вивільняє аміак в результаті пасивної дифузії, для якої енергія не потрібна.

Отже, «захищена» сечовина порівняно із сирою:

• збільшує ефективність використання азоту, забезпечуючи потреби мікробів у ньому;
• дозволяє безпечно згодовувати вищу концентрацію небілкового азоту.

Порівняно зі справжнім протеїном (соєва макуха) «захищена» сечовина:

• виявилась ефективнішою та економічно доцільнішою у збільшенні й підтриманні високої концентрації аміаку в рубці;
• підтримувала або покращувала забезпечення корови мікробним протеїном;
• підтримувала або покращувала використання рубцем клітковини та вуглеводів.

Вітчизняний досвід

На одній з українських ферм відкоригували раціон, зменшивши частку соняшникового шроту і додавши «захищену» сечовину (див. табл. 5).

Обидва раціони були схожі щодо вмісту сирого протеїну, енергії та крохмалю (таблиця 6).

Введення в раціон «захищеної» сечовини замість рослинного білка зменшило його вартість, а завдяки ефективнішому перетравленню, як показано на графіку 10, надій молока почав збільшуватись. 

Контроль рівня аміаку

Будьте обережні з надмірним умістом аміаку в рубці. Печінка мусить переробити його надлишок на сечовину. Це дорого з точки зору використання енергії, яку ми забираємо в корови для виробництва молока або інших процесів метаболізму. Для максимального надою та вмісту білка в молоці частка розщеплюваного в рубці протеїну має становити 10−12% СР, сечовини або добавки NitroShure 45−80 та 70−140 г, відповідно (таблиця 7). Останні два продукти можна поєднувати в раціоні.

Висновки

• Розщеплюваний у рубці протеїн — важлива частина ефективної білкової годівлі.
• Джерела розщеплюваного в рубці протеїну відрізняються за ступенем перетравності, тому їх слід поєднувати так само, як джерела байпасного протеїну.
• Інкапсульована сечовина здатна збільшувати ефективність годівлі розщеплюваним у рубці протеїном. Ми можемо безпечно й ефективно згодовувати більше сечовини.

Джерело: журнал «Молоко і ферма» N^o 3 (64), червень 2021