Усвоение протеина жвачными и моногастричными животными
При усвоении протеина корма у жвачных животных ведущая роль принадлежит бактериям и инфузориям, населяющим рубец. С их помощью расщепляется более 40 % протеина. Белки корма расщепляются протеалитическими ферментами микробного происхождения до аминокислот, которые затем дезаминируются с образованием аммиака, углекислоты, летучих жирных кислот и метана. Образующийся аммиак служит материалом для синтеза белка микроорганизмами. Таким образом, в рубце жвачных параллельно идут два процесса: расщепление кормового белка до аммиака и биосинтез микробного белка, пригодного для синтеза белка тела животного. Отмирающие бактерии, поступая в сычуг и тонкий кишечник, перевариваются наряду с нерасщепленным кормовым протеином. Однако некоторую часть аммиака бактерии не успевают усвоить, он всасывается в кровь и в печени превращается в мочевину, которая затем выделяется с мочой и частично со слюной. Но если аммиак поступает в кровь в больших количествах, нарушается функция печени, возникает отравление. К тому же, увеличение всасывания аммиака в кровь ведет к снижению использования азота корма.
Чтобы не допускать дисбаланс между распадом кормового белка и синтезом белка бактериального, предотвратить избыточное всасывание аммиака в кровь, необходимо создать оптимальные условия для жизнедеятельности микрофлоры. Основными из этих условий являются: соотношение между растворимыми и нерастворимыми протеином, обеспеченность легкоусвояемыми углеводами.
Желательно, чтобы рационы крупного рогатого скота содержали в сыром протеине 40-50 % водосолерастворимых фракций. Много таких фракций в кукурузном силосе, корнеплодах, меньше - в сене, сенаже, кукурузной дерти.
Обычно протеин с высокой растворимостью имеет и более высокую переваримость и наоборот. Недостаток растворимых фракций протеина в рационах жвачных ограничивает ферментацию, избыток, наоборот, ее усиливает, что приводит к потере азота с всосавшимся в кровь аммиаком, который микроорганизмы не успели использовать для синтеза белка своего тела. Поэтому высокая расщепляемость протеина в рубце нежелательна.
Таким образом, потребность жвачных в аминокислотах удовлетворяется за счет микробного белка и нерасщепляемого в рубце протеина. Чем выше продуктивность, тем меньше удовлетворяется потребность коров в аминокислотах за счет микробиального белка. При удое до 15 кг за счет бактериального синтеза потребность коров в аминокислотах обеспечивается на 75 - 80 %, а у высокопродуктивных - с удоем 25 - 40 кг - только на 45 - 60 %. Недостающее количество аминокислот они должны получать с нерасщепленным в рубце протеином. Иногда этот протеин называют транзитным. Дефицит нерастворимого или нерасщепляемого протеина ведет к недостатку аминокислот, а значит, к снижению продуктивности.
Биосинтез микробного белка в организме - процесс энергоемкий и приостанавливается при недостатке энергии, неиспользованный аммиак выводится из организма, что ведет к непроизводительным потерям протеина корма. Наиболее мобильным источником энергии для биосинтеза микробного белка являются сахара, количество которых должно быть в определенном соотношении с переваримым протеином. Оптимальное сахаро-протеиновое отношение для лактирующих коров 0,8 - 1,1 : 1, то есть когда на 1 г переваримого протеина приходится 0,8 - 1,1 г сахара.
Лимитирующими факторами биосинтеза белка в рубце, кроме сахара, являются сера, фосфор, так как на единицу азота в бактериальном белке этих элементов в 1,5 - 2 раза больше, чем в растительном.
Протеиновая питательность определяется и такими относительными показателями как протеиновое, амидо-белковое отношения.
Протеиновое отношение (ПО) определяется по формуле:
Если протеиновое отношение менее 6, его называют узким, от 6 до 8 - средним, более 8 - широким. При слишком широком протеиновом отношении ухудшается использование протеина и других питательных веществ.
Амидо-белковое отношение определяют делением количества амидов на содержание белков. В рационе оно должно быть в пределах от 1 : 2, до 1 : 3, то есть на одну часть амидов должно приходиться 2 - 3 части белка.
Таким образом, питательная ценность протеина для жвачных определяется не только количеством сырого и переваримого протеина, но и наличием растворимых и нерастворимых фракций, аминокислотным составом бактериального белка и нерасщепленного в рубце протеина.
В отличие от жвачных животных, моногастричные - свиньи, лошади, птицы - лишены возможности синтеза биологически полноценного бактериального белка. Вместе с тем высокий уровень синтетических процессов у этих животных требуют колоссального напряжения всего обмена и в первую очередь белкового. Вот почему состав, переваримость и доступность аминокислот для свиней и птицы являются важными показателями протеиновой питательности.
Аминокислоты играют главную роль в обмене веществ, они являются регуляторами нормального состояния организма. За исключением десяти незаменимых аминокислот, остальные могут синтезироваться в организме свиней в процессе переаминирования.
В составе протеина корма свиней обязательно должно поступать 10 незаменимых аминокислот: аргинин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин. Недостаток хотя бы одной из аминокислот, даже при избытке доступного кормового белка, в рационах приводит к нарушению азотистого обмена, замедлению роста и развития, снижению воспроизводительной способности у свиней. Если в кормах не хватает хотя бы одной жизненно важной аминокислоты, то протеин в организме животного не образуется.
Наиболее эффективное использование протеина и аминокислот для образования продукции возможно лишь в том случае, если рацион сбалансирован по содержанию энергии, органическим и минеральным веществам, витаминам.
При недостатке энергии протеин расходуется непроизводительно на энергетические цели, при избытке энергии происходит ожирение. Следовательно, протеин должен находиться в оптимальном соотношении с обменной энергией. С этой целью определяют энергопротеиновое отношение (ЭПО). В птицеводстве под ЭПО понимают количество обменной энергии, которое приходится на 1 % сырого протеина в 1 кг корма.
Потребность в протеине
Обеспеченность животных протеином определяется количеством в рационе сырого и переваримого протеина, только сырого - у птицы, количеством белка - у плотоядных. Сырой протеин определяется по разнице между поступившим с кормом и выделенным с калом. Переваримость протеина зависит от многих факторов, например, от обеспечения энергией, легкоусвояемыми углеводами, другими элементами питания, поэтому за рубежом учитывают, как правило, сырой, а не переваримый протеин. По сырому протеину балансируют рацион и для птицы, так как переваримость у нее определять сложно и содержание аминокислот проще учитывать в сыром, а не в переваримом протеине.
Уровень протеинового питания животных определяется количеством переваримого протеина на 1 к.ед., а в птицеводстве - содержанием сырого протеина в процентах от сухой кормовой смеси. Например, коровам на 1 к.ед. рациона требуется 100-110 г переваримого протеина, свиньям - 100-120 г, в комбикормах кур-несушек 16-17% сырого протеина.
Минимальные потребности животных в протеине рассчитывают на основании следующих величин:
1. Потерь усвоенного протеина из организма;
2. Отложения протеина в организме в период роста тканей, стельности и лактации;
3. Показателей эффективности использования протеина корма (рациона) при его превращении в протеин тканей и продукцию.
Оценку потребности в протеине животных проводят двумя методами - факториальным и эмпирическим. Определение показателя биологической полноценности протеина корма, от которого зависит количественное выражение потребности в нем, представляет большие методические трудности из-за особенностей обмена веществ у разных видов животных.
Для свиней биологическая ценность протеина определяется составом аминокислот и, прежде всего, незаменимых. В то же время для жвачных животных критерием биологической полноценности протеина корма выступает не его аминокислотный состав, а, прежде всего, физические свойства (растворимость), определяющие его судьбу в рубце.
Исходя из этого, термин «биологическая ценность» (Bv) используется для обозначения усвоенного азота (за вычетом всех потерь) в процентах от общего количества всосавшегося азота к может быть рассчитан по формуле:
где, I – азот, поступающий с кормом;
F – общее количество азота а кале;
MF – количество обменного азота а кале;
V – общее количество азота в моче;
VЕ – количество эндогенного азота а моче;
NB – баланс азота;
AДN – пилимо переваримый азот.
Потребность в белке на поддерживающий обмен рассматривается, как минимальное поступление кормового протеина определенной биологической ценности при сохранении нулевого баланса азота в организме.
Дли жвачных животных минимальное поступление кормового протеина определяется неизбежными потерями азота с мочой, калом и через кожу.
Наиболее высоки эндогенные потери азота с мочой - 2,75 г на I кг массы тела в степени 0,5 или 0,938 г/сутки/кг W0,75. Эти потери представляют собой неизбежную «утечку» азота, валяющуюся следствием обновления ферментов и тканей во всех органах тела.
Обменный азот кала определяется как азот кала, экскретируемый на 1кг потребленного корма при содержании животных на безбелковом рационе. Эти потери складываются в результате неполного обратного всасывания азота, содержащегося в пищеварительных соках, а также отмирания эпителиальных клеток стенок желудочно- кишечного тракта.
Обменный азот кала пропорционален потреблению сухого вещества корма (рациона) и составляет для жвачных животных 5 г азота или 31,25 г белка на 1 кг потребленного сухого вещества. Однако, учитывая наличие в составе протеина кала непереваренных и вновь синтезированных в толстом кишечнике микробных клеток, обменный азот кала предложено считать в количестве 10 г на 1 кг потребленного сухого вещества корма.
Экзогенные потери, представляющие собой теряемый азот с шерстью и перхотью у крупного рогатого скота, составляют 0,02 мг или 0,125 г белка на 1 кг W0,73.
У свиней потребность в протеине на поддержание жизни приравнивается неизбежным потерям азота в организме в количестве 0,15 г/кг W0 75 в сутки. Поэтому потребность в протеине у свиней (при 100% усвоении) на поддержание жизни будет составлять: 0,15 г*6,25 * 0,94 г/кг W075.
Чистую потребность растущего молодняка крупного рогатого скота в протеине рассчитывают по уровню суточного прироста, среднего содержания в нем белка и биологической ценности используемого протеина.
Установлено, что содержание белка в приросте телят маточного периода составляет 18%, телят старшего возраста - 16%, взрослых животных - 15%.
Биологическая ценность кормового протеина для крупного рогатого скота принята в среднем за единую величину - 70%, за исключением рационов, основанных на молоке (80%).
Расчет чистой потребности в протеине для прироста можно проводить по следующей формуле:
ЧПпр = (0,23 – 0,00026М) Спр
где ЧПпр - протеин для прироста, г;
М - масса тела после голодной выдержки, кг;
Спр - среднесуточный прирост, кг.
Зная чистую потребность в протеине на прирост, можно рассчитать потребность в протеине с учетом его биологической ценности.
Чистую потребность в протеине на прирост у свиней ют на основании данных о максимальном накоплении азота в тканях и эффективности использования кормового протеина на прирост.
Наивысший уровень отложения азота в суточном приросте у хряка, свинки и кастрата составляет соответственно 16,3; 15,9; и 14,9г/кг W0,75.
Чистые потребности в белке на беременность (отложение в тканях плода, плаценте и плодных жидкостях) у жвачных животных с каждым, месяцем увеличиваются.
В течение последнего месяца в плоде откладывается не менее 40% общего количества белка. Среднее увеличение массы продуктов зачатия составляет в последние 4 недели стельности более 1 в день, при отложении около 200 г белка (при ожидаемой теленка при рождении 40 кг).
При расчете потребности в белке на беременность для нетелей и первотелок исключают азот, связанный с истинным увеличением живой массы в связи с их ростом.
Затраты чистого белка на стельность предложено учитывать лишь в последние 60 дней до отела, так как в этот период идет наиболее интенсивный рост плода. Расход белка при этом считается равным 5 г • W0,75 (W - живая масса, кг).
Для свиноматок в период супоросности определена общая потребность в протеине и основных незаменимых аминокислот на основании многочисленных экспериментальных данных по отложению азота в организме, плодовитости и содержанию аминокислот в крови.
Чистые потребности в протеине на молокообразование у коров определяют по содержанию белка в суточном удое и эффективности использования кормового белка на синтез молока.
При расчете потребностей в протеине на молоко наиболее правильно учитывать содержание белка в молоке на основе аналитических данных. Если их нет, то для расчетов берут содержание азота равное 4,8 г в 1 кг молока, или 30 г чистого белка.
Содержание белка может быть рассчитано и по концентрации жира:
% белка = 1,9 + % жира * 0,4
Суточное использование белка на синтез молока рассчитывают умножением количества белка в 1 кг на суточный удой (кг).
Эффективность использования протеина кормов на синтез молока у коров зависит от качества кормов, уровня протеинового и энергетического питания и величины суточного удоя.
При расчете потребностей овцематок в протеине на образование молока используют средние данные по концентрации азота в молоке (0,94 г азота в 100 г молока, или 5,87 г белка). Об удое овцематок судят по развитию ягнят в период лактации.
Чистые потребности на молокообразование у свиноматок определяют исходя из количества продуцируемого молока и его аминокислотного состава. Необходимо у лактирующих свиноматок поддерживать баланс между суммой потребляемых незаменимых аминокислот с кормом и содержащихся в молоке.