Введение к работе
Актуальность темы. Традиционные принципы и системы нормированного кормления животных в ближайшем будущем еще будут определять решение многих задач в животноводстве, но накопленные научные знания в этой области диктуют необходимость перехода к прогнозу и контролю полноценности питания животных на уровне обменных процессов. Разрабатываемые новые системы питания предполагают оценивать потребность в питательных веществах и проводить их нормирование с учетом образования субстратов в пищеварительном тракте в процессе переваривания корма и внутритканевого обмена. Только на этой основе можно перейти, например, к прогнозированию химического состава молока и выяснить зависимость эффективности образования компонентов молока от состава обменной энергии корма (Newbold, 1999). Известно, что основная часть субстратов, непосредственно участвующих в обмене, образуется и всасывается в пищеварительном тракте. Поэтому основой для совершенствования и разработки новых систем питания являются детальные исследования процессов в пищеварительном тракте, на базе которых должны вычисляться не переваримые сырые питательные вещества, а определяться количественный состав всасывающихся конечных продуктов переваривания. От того, насколько точно будет произведен расчет этих показателей, будет зависеть дальнейшая эффективность функционирования всей системы. Отсюда возникает необходимость исследования процессов пищеварения, касающихся образования конечных продуктов переваривания питательных веществ корма. Главной целью этих работ являлось определение количественных характеристик образования субстратов в процессе пищеварения в различных частях желудочно-кишечного тракта, уточнение ключевых коэффициентов этих показателей и их перевод в зависимые переменные величины. В дальнейшем эти результаты должны будут послужить основой для построения физиологически обоснованной модели процессов пищеварения, с помощью которой можно будет предсказывать метаболические и продуктивные реакции пищеварительной системы на различный состав, количество и качество питательных веществ, поступающих в составе кормов рациона.
Результаты изучения особенностей пищеварения у жвачных отечественными и зарубежными учеными показали важную роль преджелудков в превращении и усвоении питательных веществ корма. Заключительный же гидролиз питательных веществ, способных к всасыванию и
С Петербург
нюю среду организма, происходит главным образом в кишечнике. В связи с этим нам представлялось важным выяснить и уточнить зависимости между показателями переваривания корма в преджелудках и показателями дальнейшего гидролиза и усвоения питательных веществ в кишечнике. Глубокое познание процессов переваривания корма в желудочно-кишечном тракте позволяет более обоснованно организовывать рациональное кормление животных.
В последние годы в нашей стране и за рубежом особо пристальное внимание уделялось вопросам протеинового питания жвачных животных. Это связано с тем, что дефицит кормового белка остается одной из основных проблем в кормлении сельскохозяйственных животных. При таких обстоятельствах, наряду с увеличением производства высококачественных белковых кормов, не менее важное значение имеет разработка способов повышения эффективности их использования. Исследования последних лет (Hvelplund, 1993; Beever, 1994; Hanigan, 1998) убедительно показали, что решение вопросов рационального белкового питания жвачных животных невозможно без четкого понимания процессов распада кормового протеина и синтеза микробного белка в рубце. В связи с этим, выяснение условий, способствующих интенсивному синтезу микробного белка в рубце из простых азотистых соединений, а также снижению распада высококачественных белков корма в рубце и увеличению поступления их в кишечник, является важной задачей в разработке методов повышения эффективности использования корма и продуктивности животного.
Экспериментальные данные об особенностях метаболизма азотистых веществ в преджелудках жвачных, познание физико-химических свойств протеина, изучение процессов синтеза микробного белка в рубце и определение вклада последнего в аминокислотную обеспеченность животного, послужили основанием для нового подхода к нормированию протеинового питания жвачных животных. На основе этих знаний во многих странах были разработаны и внедрены новые системы протеинового питания жвачных (ARC, 1980; 1984; AFRC, 1992; NRC, 1979, 1989,2001; INRA, 1979).
Потребность в азотистых компонентах у жвачных, как и у моногастрич-ных, удовлетворяется за счет аминокислот, всосавшихся в тонком кишечнике. Они поступают в составе микробного белка, с нераспавшимся протеином корма и эндогенными белками. Потребность микроорганизмов рубца в азоте
удовлетворяется за счет использования небелковых форм азота и распадаемой фракции протеина корма, скорость и величина распадаемости которых - важные факторы, определяющие общую переваримость питательных веществ в рубце и эффективность использования азота корма жвачными. Скорость и величина распадаемости протеина корма определяются, наряду с физико-химическими свойствами протеина, протеолитической и целлюлозолитиче-ской активностью рубцовой среды и скоростью эвакуации содержимого из преджелудков в кишечник. В литературе имеется небольшое количество сведений по влиянию рубцовой среды на скорость и величину распада сырого протеина кормов. В результате этих исследований отмечено, что степень распада протеина в рубце жвачных регулируется, главным образом, оттоком руб-цового содержимого. Однако в некоторых случаях исследователи не обнаруживают влияния скорости оттока на распадаемость протеина. В связи с этим, большое значение имеет выяснение условий, при которых такое влияние происходит в зависимости от состава фракций протеина и рациона в целом. Эти же вопросы актуальны в отношении действия состава рациона и условий рубцовой среды на распадаемость фракций клетчатки, крахмала, сахара и липидов из отдельных кормов.
Время задержки кормовых масс в преджелудках существенно изменяет конечные результаты преджелудочного пищеварения и эффективность микробного синтеза белка. В литературе обсуждается ряд факторов кормления и окружающей среды, влияющих на процессы эвакуации содержимого из преджелудков. Однако представленная информация не всегда однозначна и часто противоречива. Главная трудность состоит в количественной интерпретации имеющихся данных, что не позволяет в настоящее время, исходя из химического состава рациона, его формы и объема потребления, точно рассчитывать скорость эвакуации отдельных фракций содержимого сложного желудка.
В связи с вышеизложенным, нам представлялось важным изучить основные количественные закономерности процессов распадаемости сырого протеина, фракций клетчатки, крахмала, сахара, липидов, эвакуации содержимого из преджелудков в кишечник и их переваривания и, на их основе, произвести расчет образования конечных продуктов переваривания кормов в пищеварительном тракте.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось количественное определение образования субстратов в пищеварительном тракте при переваривании питательных веществ кормов. Исследования были направлены на решение следующих основных задач:
разработать, усовершенствовать и применить в экспериментах ряд физиологических методов для количественного изучения процессов превращения и переваривания питательных веществ кормов в желудочно-кишечном тракте коров;
изучить основные закономерности эвакуаторной функции преджелуд-ков у овец и коров в связи с факторами кормления и возможности построения математической регрессионной модели этого процесса;
изучить переваривание протеина, углеводов и липидов отдельных кормов в рубце и кишечнике жвачных;
определить образование в пищеварительном тракте коров конечных продуктов переваривания кормов в зависимости от условий кормления и физиологического состояния животных.
Научная новизна. В проведенной работе впервые применена разработанная нами комплексная методика оценки распадаемости питательных веществ кормов в рубце и их переваримости в кишечнике, и на основе ее использования сформулировано понятие их доступности для всасывания из пищеварительного тракта. Этот показатель предлагается применять, в частности, в качестве критерия оценки эффективности использования белковой части кормов рациона. Показана практическая возможность применения показателя доступности питательных веществ кормов для всасывания при оптимизации рационов молочных коров.
В процессе исследований накоплен первичный банк данных по фракционному составу протеина кормов и его аминокислотному спектру, по скорости распада крахмала и клетчатки основных кормов и выяснены факторы, влияющие на этот показатель. Установлена зависимость переваривания питательных веществ кормов от степени их распада в преджелудках, на основе чего можно рассчитывать переваримость конкретного питательного вещества каждого корма на определенном рационе. Разработан способ расчета и определено количественное поступление эндогенного белка в сложный желудок овец и коров.
На основе изучения эвакуаторной функции преджелудков в зависимости от факторов кормления, нами получены уравнения регрессии, позволяющие рассчитывать константу скорости эвакуации фракций рубцового содержимого, исходя из состава рациона и уровня потребления сухого вещества.
Определен состав обменной энергии основных типичных рационов для
молочных коров.
х Практическая значимость и реализация результатов работы опре-
деляются возможностью, на основе выявленных закономерностей, прогнозировать усвоение питательных веществ отдельных кормов в пищеварительном тракте молочных коров, рассчитывать и обеспечивать в рационах необходимое количество обменной энергии и осуществлять направленную оптимизацию питания для обеспечения заданного уровня молочной продуктивности и регуляции состава молока. Определены нормы содержания нейтрально-детергентной клетчатки в рационах молочных коров по стадиям лактации, разной живой массы и продуктивности. Установлены критерии оптимального переваривания фракций клетчатки и эффективного синтеза микробного белка. Предложены уравнения регрессии для расчета уровня потребления сухого вещества.
Изложенные в диссертации материалы использованы:
1. При разработке «Новой системы оценки протеина кормов и нормирова
ния протеинового питания жвачных животных» (1989) в разделе "Харак-
л теристика протеина, доступного для переваривания и усвоения в кишеч-
нике."
-
В практических рекомендациях «Протеиновое питание молочных коров» (1998)
-
При разработке справочного руководства «Физиологические потребности в питательных веществах и нормирование питания молочных коров» (2001)
-
В методическом руководстве «Методы исследования питания с.-х. животных» (1998).
-
Получен один патент и подано 2 заявки на изобретение.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Эффективная распадаемость питательных веществ кормов (белка, крахмала, клетчатки, липидов) в рубце жвачных количественно определяется
их фракционным составом, скоростью распада нерастворимой распадаемой фракции, влиянием на нее рубцовой среды и скоростью эвакуации из рубца.
-
Эвакуаторная функция преджелудков жвачных животных количественно определяется уровнем потребления сухого вещества и нейтрально-детергентной клетчатки длинностебельчатых грубых кормов.
-
Переваримость в кишечнике нераспавшихся в рубце жвачных питательных веществ обусловливается видом корма и степенью их распада в пред-желудках.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 400 страницах, содержит 124 таблицы и 14 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических предложений, списка литературы, приложений. Список литературы включает в себя 600 источников, в том числе 498 на иностранных языках.
Публикация результатов исследований. Основные результаты диссертации изложены в 45 научных работах.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на Международных конференциях: «Биологические основы высокой продуктивности с.-х. животных» (Калуга, 1990); «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 1995, 2001) и «Кормление высокопродуктивных животных и перспективные технологии производства кормов» (Винница, Украина, 2002); Международных симпозиумах: «Регуляция энергетического обмена и питания и развитие системы оценки кормов» (Росток, Германия, 1998); «Новые тенденции в питании животных» (Яхранка, Польша, 2001); на годичном собрании Отделения зоотехнии РАСХН (Москва, 1993); на координационных совещаниях «Проблемы и перспективы развития теории питания жвачных животных на основе субстратной обеспеченности метаболизма» (Боровск, 1999, 2002, 2003); Всесоюзном совещании «Оценка и нормирование протеинового питания жвачных животных» (Боровск, 1989); на заседании секции физиологии с.-х. животных Московского физиологического общества (Боровск, 1988), на 8-ом съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001); Научно-практической конференции, посвященной 85-летию академика РАСХН А.П. Калашникова «Проблемы кормления с.-х. животных в современных условиях развития животноводства» (Дубровицы, 2003).
Похожие диссертации на Комплексные исследования процессов рубцового и кишечного пищеварения у жвачных животных в связи с прогнозированием образования конечных продуктов переваривания кормов
