ВЛИЯНИЕ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ «ФИБРАЗА» НА СОСТАВ МИКРОФЛОРЫРУБЦА КОРОВ В ПЕРИОД РАЗДОЯ
Н.П. Буряков, д-р биол. наук, профессор
E-mail: kormlenieskota@gmail.com
М.А. Бурякова, канд. с.-х. наук, доцент
И.В. Хардик, канд. биол. наук
ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева», Россия, г. Москва
Аннотация. В рациональном использовании питательных веществ рационов, в интенсивности и уровне синтеза микробиального белка, первостепенное значение имеют условия, создаваемые для развития полезной микрофлоры в преджелудках жвачных животных. Целью исследований являлось изучение влияния кормовой добавки «Фибраза» на состав микрофлоры рубца коров в период раздоя. Состав бактериального сообщества содержимого рубца претерпел некоторые изменения под влиянием ферментной добавки «Фибраза». Сумма целлюлозолитических бактерий увеличилась на 12%, из которых доля руминоккоков характеризовалась наибольшим превышением – 10,62 абс.%. Отмечено увеличение на 9,3 % суммарной доли бактерий, выполняющих защитную функцию – антагонистов (бациллы и бифидобактерии). На количественный состав других групп бактерий из нормофлоры ферментная добавка существенного влияния не оказала. Суммарная концентрация патогенов, являющихся индикатором состояния здоровья коров, снизилась в 1,3 раза. Установлено более эффективное использование азота протеина рубцовой микрофлорой. Включение в состав рациона 20 г/гол./сут кормовой добавки «Фибраза» обеспечило повышенную ферментацию углеводов и привело к увеличению суммарной концентрации летучих жирных кислот в содержимом рубца коров во все периоды исследований. Так, например, в период раздоя суммарная концентрации летучих жирных кислот в содержимом рубца коров увеличилась на 8,73 %. Отмечена тенденция повышения пропионовой и масляной кислот при одновременном снижении уксусной кислоты. Наибольший экономический эффект был достигнут у коров, получавших в составе рациона кормовую добавку в количестве 20 г/гол./сут.
Ключевые слова: кормовая добавка,«Фибраза», лактирующие коровы, рубцовое пищеварение, продуктивность, микрофлора рубца, летучие жирные кислоты.
THE INFLUENCE OF FEED ADDITIVE FIBREZE ON THE COMPOSITION OF THE MICROFLORA OF THE RUMEN OF COWS IN PERIOD OF INCREASING THE MILK YIELD
N.P. Buryakov, M.A. Buryakova, I.V. Khardik
Russian State Agrarian University named after K.A. Timiryazev, Russia, Moscow
Summary. In the rational use of nutrients of rations, in the intensity and level of microbial protein synthesis the conditions created for the development of useful microflora in the forestomachs of ruminants are of paramount importance. The purpose of the researches was to study the influence of the feed additive Fibreze on the composition of the microflora of the rumen of cows during the period of increasing the milk yield. The composition of the bacterial community of the rumen contents has undergone some changes under the influence of enzyme additive Fibreze. The amount of cellulolytic bacteria has increased by 12%, which the share of rumencoccus has been characterized by the highest excess by 10.62 abs.%. It has been noted the increase by 9.3 % in the total share of bacteria that perform protective function-antagonists (bacilli and bifidobacteria). The enzyme additive did not significantly influence on the quantitative composition of other groups of bacteria from the normoflora. The total concentration of pathogens, which are an indicator of the state of health of cows has been decreased by 1.3 times. A more effective use of protein nitrogen by the rumenal microflora has been established. The input in the ration of 20 g/head/day of the feed additive Fibreze has been provided the increase fermentation of carbohydrates and led to the increase in the total concentration of volatile fatty acids in the rumen content of cows in all periods of research. For example, the total concentration of volatile fatty acids in the rumen of cows has been increased by 8.73% during the period of increasing the milk yield. It has been noted the tendency to increase propionic and butyric acids while reducing acetic acid. The biggest economic effect has been achieved in cows that have been received the feed additive in the amount of 20 g/head/day as part of the ration.
Keywords: feed additive, Fibreze, lactating cows, rumenal digestion, productivity, rumen microflora, volatile fatty acid.
Актуальность темы. Населяющая преджелудки жвачных микрофлора, представлена многочисленными микроорганизмами. В рубце жвачных животных, получающих с кормом достаточное количество клетчатки, устанавливаются сложные взаимоотношения между различными группами микроорганизмов, простейших и грибов. В 1 г рубцового содержимого содержится более 1010 КОЕ различных бактерий, 106-107 КОЕ грибов и около 106 клеток простейших.
Известно, что животные не вырабатывают ферменты, которые могли бы расщеплять клетчатку на составляющие ее молекулы глюкозы. Ферменты выделяют бактерии рубца, которые расщепляют клетчатку до сахаров и используют их в качестве источника энергии. При сбраживании сахаров бактерии образуют уксусную, пропионовую, масляную кислоты (ЛЖК).
На популяцию и видовой состав микрофлоры в рубце оказывает существенное влияние состав и структура рационов, физиологическое состояние животных, возраст, способ кормления и другие факторы.
Доказано, что продолжительное скармливание определенного по составу рациона жвачных приводит к образованию соответствующей по количеству и качественному составу популяции микрофлоры рубца.
Между составом рациона и составом микробиоты преджелудков должно быть соответствие, т.к. его нарушение или резкая смена рациона приводит к снижению использования питательных веществ, а, следовательно, к падению продуктивности животных и патологическим последствиям.
В перипартуриентный период в динамике рубца также происходят изменения, которые чаще всего связаны с пищевым действием, чем с физиологическим. Отмечено, что при переходе с высококонцентратного рациона на рацион с высоким уровнем клетчатки наблюдают изменение в микробной популяции и в характере рубцового эпителия. Так, рацион с высоким содержанием сырой клетчатки (за счет объемистых кормов) способствует развитию целлюлозолитических бактерий, производящих уксусную и пропионовую кислоты. Рацион с высоким уровнем концентратов способствует более полному усвоению бактериями крахмала, что повышает количество пропионовой и масляной кислот.
На рост папилл рубца оказывает влияние конечные продукты ферментации. Увеличение уровня зерна злаковых культур в рационе и содержания пропионовой кислоты в рубце способствует удлинению папилл, в то время как скармливание рациона с высоким содержанием клетчатки вызывает их укорачивание.
Установлено, что в течение первого период сухостоя в рубце коров может быть потеряно около половины зоны всасывания и в последующем удлинение папилл после повышения количества концентратов в последние три недели перед отелом. Введение большого количества зерновой дерти в рацион сразу после отела имеет отрицательные последствия. Так, образование молочной кислоты увеличивается до момента восстановления усвоения лактата бактериями.
Известно, что лактат является более потенциальным фактором в снижении рН содержимого рубца, чем другие летучие жирные кислоты, которые всасываются интенсивнее, когда рН рубца составляет 5,2 и ниже. В этом случае папиллы рубца имеют недостаточно времени, чтобы удлиниться и в связи с этим всасывание ЛЖК будет ограничено.
Среди микроорганизмов рубцового микробиоциноза активно расщепляющих целлюлозу выделяют Fibrobacter succinogenes, Rumiinococcus albus и R. Flavefaciens, продуктами их гидролитической деятельности является водород и ЛЖК. Летучие жирные кислоты используются микроорганизмом и незначительно другими микроорганизмами, в то время как водород вовлекается в цепи восстановления диоксида углерода метагенными бактериями (Methanobrevibacter ruminantium), а также он необходим для восстановления серы бактериями Wolinella succinogenes.
Во многих хозяйствах лактирующие коровы в перипартурентный период получают в концентратной части рационы с большим количеством крахмала, в рубце таких животных происходит обильное развитие крахмалредуцирующих бактерий (S. Bovis и Lactobaccillus spp.), основным продуктом метаболизма, которым является молочная кислота. Накопление молочной кислоты приводит к существенному подкислению содержимого рубца и угнетению чувствительных микроорганизмов (F. Succinogenes), а кислотоустойчивые бактерии при этом получают селективное преимущество. Повышение кислотности содержимого рубца отрицательно сказывается на состоянии слизистой оболочки рубца – возрастает вероятность его эрозии. Аккумулирование молочной кислоты в рубце стимулирует рост Fusobacterium necrophorum опасного микроорганизма, способного проникать через дефекты слизистой оболочки в кровь и инфицировать внутренние органы.
Скармливание высококонцентрированных рационов, несбалансированное кормление молочного скота неизбежно приводит к сукцессии микробиоценоза их рубца, что в конечном итоге может привести к летальному исходу.
Симбионтная микрофлора благодаря ферментационной активности (протеолитической, амилолитической, целлюлозолитической и др.), способна синтезировать большинство биологически активных веществ: органические кислоты, витамины, липиды, спирты и др. Симбионты способны синтезировать метаболиты, обладающие антитоксическим действием, принимает участие в инактивации избытка некоторых пищеварительных ферментов.
Нормальная микрофлора оказывает детоксикационное действие в отношении соединений, попадавающих извне и образующихся в организме хозяина, участвует в водносолевом обмене, регуляции газового состава кишечника; обладает антихолестеринемическим и противораковым действием.
Рост и накопление биомассы в рубце микроорганизмов происходит лишь при оптимальных условиях: pH (6,3-6,8) для молочного скота, постоянной температуре (39-40°С), определенном газовом составе (анаэробиоз - низкое содержание кислорода).
Определяющим фактором в реализации генетического потенциала высокопродуктивных коров является обеспеченность организма животного глюкозой, которая расходуется, главным образом, на производство молочного сахара – лактозы, а также для образования НАДФ·H, необходимого для синтеза молочного жира. При этом количество глюкозы, образовавшейся из пропионовой кислоты, - критерий, определяющий суточный удой животных [2, 4, 5].
Крахмал, содержащийся в кормах, является важным источником глюкозы, однако это не единственный ресурс. И крахмал, и целлюлоза состоят из длинных цепей молекул глюкозы. В крахмале молекулярную связь глюкозы легко разрушить, но в целлюлозе эта связь значительно крепче. Бактерии рубца продуцируют ферменты, позволяющие выделять глюкозу из целлюлозы и гемицеллюлозы. Несмотря на то, что организм жвачных способен переваривать грубые корма, в настоящее время, когда от коровы стремятся получить максимальную молочную продуктивность, дополнительная нагрузка на ее пищеварительную систему может негативно отразиться на состоянии здоровья и стать причиной сбоя отлаженной системы функционирования рубцового микробиоценоза. Поэтому, несомненный интерес представляет изучение действия кормовых добавок, которые, взаимодействуя с различными симбиотическими обитателями экосистемы желудочно-кишечного тракта, оказывают многофункциональное воздействие на организм животного, способствуя снижению метаболических нарушений и позволяя молочной корове максимально реализовать свой генетический потенциал [3, 6, 8, 10].
Одним из перспективных направлений является разработка добавок ферментного характера, позволяющих на уровне естественных физиологических процессов организма более эффективно использовать питательные вещества и энергию из различных компонентов рациона на производимую продукцию за счет поддержания и стимулирования процессов ферментации в рубце [1, 7, 11].
«Фибраза» – представляет собой комплексную ферментную кормовую добавку для жвачных, предназначенную для нормализации обмена веществ и повышения продуктивности животных. Ее биологические свойства обусловлены входящими в состав компонентами, которыми являются инактивированные высушенные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus) и продукты ферментации грибковых культур (Aspergillus oryzae, Aspergillus niger). Эффективность препарата объясняется действием биологически активных веществ на микрофлору рубца коров, позволяющих более полно удовлетворить потребности лактирующих коров в энергии, высвобождаемой в процессе ферментации углеводов, которой хватает не только на поддержание жизни, но и на рост продуктивности, и улучшение качественных характеристик молока.
Несмотря на то, что «Фибраза» представляет большой интерес в плане использования ее в составе кормов и комбикормов, исследований в этом направлении проведено недостаточно. В связи с этим, изучение эффективности включения в рацион жвачных животных кормовой добавки «Фибраза» является не до конца изученным фактором, что представляет определенный научный интерес и может иметь немаловажное хозяйственное значение.
Целью исследований являлось изучение влияния кормовой добавки «Фибраза» на состав микрофлоры рубца коров в период раздоя.
В задачи исследований входило:
- изучение видового состава и численности микрофлоры;
- определение общего количества и соотношения летучих жирных кислот в рубцовом содержимом подопытных животных в начале лактации;
- определение целесообразности применения «Фибразы» в кормлении лактирующих коров.
Материал и методы исследований. Работа была выполнена в СПА (К) «Кузьминский» Сергиево-Посадского района Московской области, где в соответствии со схемой исследований был проведен научно-хозяйственный опыт (рис.). Объектом исследований была ферментная кормовая добавка «Фибраза», поставляемая в Россию компанией ООО «ПТК «АйБиЭс» (Московская обл., г. Люберцы), является разработкой итальянской фирмы Bioscreen Technologies Srl. (свидетельство о государственной регистрации № ПВИ-2-7.16/04805 от 16.08.2016 г.). Биологические свойства «Фибразы» обусловлены входящими в ее состав компонентами, которыми являются инактивированные сушеные дрожжи и продукты ферментации грибковых культур. Исследования проведены на клинически здоровых лактирующих голштинизированных коровах черно-пестрой породы 2-3 лактации.
Рис. Схема исследований
Животные в хозяйстве находились в условиях привязного содержания. Кормление коров осуществлялось 3 раза в сутки, доение – трехкратное согласно распорядку дня, принятому в хозяйстве. Удой подопытных животных за предыдущую лактацию составил более 8000 кг молока при средней живой массе 610 кг.
Согласно схеме исследований (рис.), коровы 1-й контрольной группы получали основной рацион, принятый в хозяйстве: силос кукурузный, сенаж злаково-бобовый, солома ячменная, шрот рапсовый, жмых рапсовый, зерновая дерть (ячмень, пшеница, овес), жом сухой свекловичный, свекловичная патока, минеральные добавки и премиксы. Коровы 2-й и 3-й опытных групп дополнительно к основному рациону получали по 20 и 40 г/гол./сут кормовой добавки «Фибраза» соответственно.
В конце раздоя коров для изучения микробного сообщества рубца через 3 ч после утреннего кормления у животных были отобраны пробы рубцового содержимого (n=4) с использованием пищевого зонда.
Биометрическая обработка полученных экспериментальных данных была выполнена на ПК с использованием современных программ Microsoft Office Excel 2010 с помощью метода математической статистики [9].
Результаты исследований и их обсуждение. Согласно принятому в хозяйстве распорядку, все животные получали многокомпонентную кормовую смесь. В соответствии с методикой исследований продолжительность научно-хозяйственного опыта составила 120 сут с момента отела коров, таким образом, рационы кормления подопытных животных были сбалансированы с учетом запланированной продуктивности и фактической питательности кормов.
Учитывая высокую продуктивность коров, основной рацион в первые 1-120 сут лактации был рассчитан по питательным веществам на получение суточного удоя 43 кг. Рационы коров контрольной и опытных групп не имели различий между собой по энергетической питательности и основному составу. Отличительной особенностью кормления животных 2-й и 3-й групп являлось добавление в рацион кормовой добавки «Фибраза».
Результаты исследований показали, что состав микробного сообщества рубца всех исследуемых коров представлен богатым разнообразием микроорганизмов, содержание которых в среднем по группам не превышало нормальные значения (табл. 1 и 2).
Таблица 1