Содержание к диссертации
Введение
2. Обзор литературы 5-29
2.1. Химические препараты для консервирования" зеленых кормов 5-14
2.2. Процессы ферментации в рубце 14-16
2.2.1. Метаболизм азота в рубце 16-21
2.2.2. Углеводы растительных кормов и их ферлентация в рубце 21-28
2.3. Резюме по обзору литературы и задачи исследования 29
3. Экспериментальные данные 29-102
3.1. Материалы и методики применяемые в работе 29-38
3.2. Результаты исследований и их обсуждение 38-102
3.2.1. Гидролиз клетчатки исследуемых силосов 38-42
3.2.2. Пищевое поведение подопытных животных и вкусовые качества силосов 42-44
3.3. Процессы пищеварения, обмена и переваривание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте бычков при скармливании консервированной горохово-овсяной смеси 44
3.3.1. Процессы рубцового пищеварения 44-50
3.3.2. Переваримость питательных веществ рационов 50-54
3.3.3. Переваривание питательных веществ в различных отделах желудочно-кишечного тракта бычков 54
3.3.3.1. Количество и состав дуоденального химуса 54-57
3.3.3.2. Соотношение переваривания питательных веществ в сложном желудке и кишечнике 57-59
3.3.3.3. Обмен азота в желудочно-кишечном тракте бычков
3.4. Процессы пищеварения, обмена и переваривание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте бычков при скармливании в рационах люцерново-овсяного силоса приготовленного с консервантами
3.4.1. Исследуемые рационы и их характеристика
3.4.2. Характеристика рубцового пищеварения
3.4.В. Соотношение переваривания сухого и органического веществ рационов в сложном желудке и кишечнике животных, состав и количество дуоденального химуса
3.4.4. Обмен и переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте бычков
3.4.5. Обмен азота в желудочно-кишечном тракте и его использование в организме бычков
3.4.6. Обмен и переваривание жира в желудочно-кишечном тракте бычков
3.4.7. Обмен кальция и фосфора в желудочно-кишечном тракте и использование их в организме бычков
4. Заключение
5. Выводы
6. Предложения
7. Список литературы
- Химические препараты для консервирования" зеленых кормов
- Процессы ферментации в рубце
- Гидролиз клетчатки исследуемых силосов
- Процессы пищеварения, обмена и переваривание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте бычков при скармливании консервированной горохово-овсяной смеси
Введение к работе
Для успешного решения задач в области животноводства, поставлених партией и правительством, большое значение имеет создание полноценной и устойчивой кормовой базы, что может быть достигнуто за счет увеличения производства кормов и улучшения их качества. Несмотря на разработку эффективных способов приготовления сена, сенажа, травяной муки, брикетов и гранул силос до сих пор занимает значительный удельный вес в рационах сельскохозяйственных животных. Однако при заготовке силоса бывают значительные потери питательных веществ (25-30% и более). Для снижения потерь питательных веществ и повышения качества заготавливаемого силоса в сельскохозяйственной практике используются различные химические консерванты.
Использование химических консервантов позволяет заготавливать практически любые растительные корма, при любых условиях, с низкими потерями питательных и биологически активных веществ. Однако сравнительно небольшой ассортимент консервантов тормозит широкое применение химического консервирования в нашей стране. Многие из применяемых консервантов являются химическими агрессивными веществами. Поэтому ведется поиск таких препаратов, которые было бы удобно транспортировать, легко вносить в силосуемый корм и были безопасными для людей, работающих с ними.
С этой целью в комплексе с лабораторией биохимии и химического консервирования кормов ВИЖа проводились исследования по изучению консервирующего действия американского препарата "афяабан" и влияние скармливания силоса, заготовленного с ним, на продуктивность и обмен веществ у крупного рогатого скота. Для сравнения была взята техническая сорбиновая кислота, консервирующий эффект которой изучен недостаточно и нет убедительных данных свидетельствующих о целесообразности использования этого препарата в практике силосования зеленых кормов. Исследования проводились на фоне хорошо изученного и широко применяемого в сельскохозяйственном производстве препарате пиросульфите натрия.
Одной из важных сторон оценки качества кормов приготовленных с химическими консервантами является изучение процессов пищеварения, обмена веществ и пищевого поведения у животных в рационе которых введены такие корма.
Исходя из этого, в задачу настоящего исследования входит изучить влияние силоса корсенвированного афлабаном и технической сорбиновой кислотой на пищеварительные функции желудочно-кишечного тракта жвачных животных, переваримость и использование питательных веществ, пищевое поведение с целью выяснить возможность использования этих препаратов, в качестве консервантов при заготовке силоса.
Данные положения отражают основное содержание диссертационной работы и выносятся автором на защиту.
Химические препараты для консервирования" зеленых кормов
В нашей стране и за рубежом силос производится в больших объемах. При этом общие потери питательных веществ составляют около 30%, из них неизбежные - до 15%. Эти потери отрицательно влияют на экономику кормопроизводства и животноводства, вызывая потребность в дополнительных площадях под кормовыми культурами и увеличивая стоимость кормов.
Применение химических консервантов при строгом соблюдении технологии силосования позволяет снизить как общие, так и неизбежные потери питательных веществ до 5-8%.
Одними из первых консервантов были неорганические кислоты, но с тех пор в качестве консервантов было изучено около 1000 химических соединений, и некоторые из них нашли широкое применение в практике.
Препараты, используемые при консервировании кормов, должны отвечать определенными физико-химическим, биологическим и экономическим требованиям, и, согласно Таранову М.Т. /91,93/, они должны растворяться в воде, не быть токсичными, быстро прекращать деятельность ферментов и микробиологические процессы, хорошо сохранять и даже повышать питательную ценность кормов, а также быть дешевыми и удобными для практического применения. Все консерванты по своей природе можно разделить на две группы: первая - химические вещества неорганические, и вторая - органические.
Первыми химическими консервантами, испытанными для консервирования трав были минеральные кислоты. Механизм их действия основывается на быстром подкислении кормовой массы до такого уровня концентрации ионов водорода, при котором многие ферменты прекращают свою функцию /90 /.
Минеральные кислоты и их смеси испытывалисъ и довольно широко применялись как консерванты при силосовании в сороковых и пятидесятых годах нашего столетия. На основании обобщения многочисленных работ ученые нашей страны /А.А.Зубрилин, Н.А.Шманенков, М.Т.Таранов, С.Я.Зафрен, Л.И.Николаева, Я.И.Поляниченко и др./, а также многочисленных зарубежных можно заключить, что потери сухого вещества, протеина и сахара снижаются в 2-3 раза, а переваримость органических веществ и протеина повышается на 6-7$. Однако, консервируемый минеральными кислотами силос имеет избыток кислотных радикалов, вызывающий у животных ухудшение физиологического состояния и снижение потребления корма /219/.
В настоящее время перед химическим консервированием стоит задача не только уберечь кормовую массу от потерь питательных веществ, но и повысить биологическую ценность корма в целом, в том числе переваримость и использование организмом питательных веществ. Кроме того, важное значение приобретают консерванты имеющие свойство не только эффективно сохранять питательные вещества растений, но и за счет продуктов химического синтеза повысить питательность корма в целом /26, 91, 150/. Препараты, которые одновременно обладают этими свойствами получили название "Консерванты поливалентного действия". Сюда в первую очередь следует отнести препараты содержащие фосфор, серу и азот. В большинстве это соли различных кислот по консистенции сухие, сыпучие вещества.
Наибольшим испытаниям в нашей стране и за рубежом, из большого количества серосодержащих консервантов, подвергались следующие: пиросульфит натрия, силосан, бисульфит натрия, пиросульфит калия, сульфат натрия и др./49, 62, 75, 76, 87, 89, 149/. Самое широкое практическое применение среди этих консервантов нашел пиросульфит натрия, как для консервирования трав, так и высоковлажного зерна. /77/
Пиросульфит натрия /метабисульфит натрия, Аад SaQs-/ впервые для консервирования зеленых корлов предложен американскими учеными /132/, в нашей стране предложен для консервирования сырого зерна Тарановым М.Т. /87/. Консервирование трав пиросульфитом натрия происходит не только за счет повышения активной кислотности и накопления органических кислот, а благодаря бактерицидным свойствам его молекул и ионов.
Процессы ферментации в рубце
Интенсивные исследования в области пищеварения жвачных за пос ледние десятилетия дали возможность накопить большой материал, позволяющий раскрыть особенности пищеварения и обмена веществ у этих животных в связи с наличием у них преджелудков, в которых происходит начальное сбраживание поступающего корма. Там же переваривается и большая часть питательных веществ корма с помощью обильной по количеству и разнообразной во видовому составу микрофлоры. В них переваривается до 80-95$ поступающего крахмала и растворимых углеводов, 60-70$ переваримой клетчатки и до 40-80$ белков корма /53/. Кроме того, в преджелудках происходят процессы интенсивного превращения липидов, нитритов и других небелковых азотистых веществ. Здесь, помимо расщепления питательных веществ идет синтез бактериального белка, аминокислот, липидов, витаминов.
Контролируемая преджелудочная ферментация поступаемого корма дает возможность переваривать в рубце целлюлозу и утилизировать мочевину бактериями. Эти бактерии и продукты их метаболизма впоследствии становятся кормом для жвачных. Степень рубцовой ферментации связана с I/ активностью постоянных анаэробных микроорганизмов и 2/ временем ферментации /194/.
Конечными продуктами ферментации являются летучие жирные кислоты, аминокислоты и аммиак.
Пищеварение в рубце жвачных - это анаэробная ферментация и микробиальный рост сопровождающийся кислотным и ферментативным гидролизом /116/.
Суть микробиальной ферментации в рубце состоит в том, чтобы при помощи микробиальных ферментов осуществлять гидролиз fi -глюко-зополимеров и эфиров мочевой кислоты. Конечные продукты этого процесса способствуют метаболизму животного. Без микробиального воздействия эти компоненты плохо утилизируются животным /195/. Микро-биальная популяция синтезирует продукты,обладающие витаминной активностью в организме. Это обеспечивает организм в нужных витами нах.
В содержимом рубца в качестве постоянной анаэробной культу ТТ А ры содержится по 10 бактерий и 10 простейших на I мл /177/. Общая их масса может составлять до 1/7 массы животного. Эти клетки подлежат гидролизу в сычуге и кишечнике и могут вырабатывать /качественно/ все нужные для организма аминокислоты /123/.
Как указывалось выше обмен в рубце зависит от способности микроорганизмов расщеплять углеводы -конфигурации. Кормовой крахмал, сахар, протеин и некоторые жирные кислоты могут поддаваться ферментации в рубце или перевариваться в кишечнике. Вдобавок микробиальный рост нужен для осуществления использования небелкового азота /199/. Хотя небелковый азот может использоваться жвачными с такой же эффективностью, как и растительный белок, если концентрация аммиака в рубце не превышает 5 мг% /201/.
Азотные соединения рубца можно классифицировать по химической природе /белки, аминокислоты и др./, происхождению /кормовые,микро-биальные или эндогенные/ или физической форде /нерастворимый, растворимый или газообразный/ /134/.
Азот в нерастворимой форме находится в растительных волокнах, маленьких частицах пищи, микроорганизмах и слущенных эпителиальных клетках рубца. В объеме 5 ливров содержится от 5 до 33 г общего азота зависящего от времени после кормления, природы и азота рациона. Независимо от времени после кормления, нерастворимый азот составляет 90% общего азота рубца и 60-90% микробиального азота /217/.
Гидролиз клетчатки исследуемых силосов
Применение химических препаратов, в качестве консервантов зеленых растений, приводит к снижению потерь основных питательных веществ силосуемой растительной массы. Кроме того, приготовление силоса с химическими препаратами можно рассматривать как обработку растительного корма с целью повышения переваримости питательных веществ силосуемых кормов. Силосуемая растительная масса подвергается двум видам обработки: механической /уплотнение и измельчение растительной массы при трамбовке/ и химической /обработка химическими препаратами/. Комбинирование механических и хшлических воздействий влияет на основные физико-химические и структурные факторы целлюлозы от которых зависит скорость и степень ее ферментативного гидролиза /82/.
Осуществление эффективного ферментативного гидролиза природного целлюлозосодержащего сырья является в целом весьма трудной задачей из-за нерастворимости субстрата, высокой степени кристалличности и содержания значительного количества примесей, главным образом, лигнина. Бее это затрудняет доступ целлюлолитических ферментов к реакпионноспособным глюкозидным связям субстрата /41/.
Включение в рационы жвачных животных значительных количеств объемистых кормов /более чем 60% в структуре рациона/ ставили за дачи повысить переваримость клетчатки - одного из главных источников энергетического материала для организма жвачных. Как указывалось выше, при деполимеризации целлюлозы образуются значительные количества глюкозы - основного предшественника летучих жирных кислот, роль которых в энергетическом обеспечении организма данного вида животных значительна, и в первую очередь связана с продуктивностью.
Химические препараты, используемые в качестве консервантов силосов, могут обладать активирующей и ингибирующей способностью по отношению к ферментам целлюлазного комплекса, в зависимости от своей химической природы. Поэтому важно заранее знать каким действием обладает тот или иной препарат по отношению к целлюлозо-разрушающим ферментам. Для этого нами был использован метод определения реакционной способности источников целлюлозы разработанный сотрудниками кафедры химической энзимологии МГУ игл.Ломоносова /82/.
Эффективность ферментативного гидролиза целлюлозы зависит от компонентного состава целлюлазного комплекса. Общая схема ферментативного гидролиза приводилась ранее.
В качестве субстрата для проведения исследований брали силоса приготовленные с пиросульфитом натрия, сорбиновой кислотой и афлабаном.
Роль компонентного состава целлюлазного комплекса в процессе глубокого гидролиза клетчатки силосов в реакторе перемешивания была изучена на примере технических целлюлазных препаратов из различных микробиологических источников.
Целлюлазные комплексы, обладающие высокой /по сравнению с активностями других компонентов/ эндоглюканазной активностью /целлобронин/, гидролизовали измельченные силоса до сравнительно большой глубины, но с образованием в растворе, в основном, целло
биозы. Напротив, действие комплексов с относительно высокой цел-лобиозной активностью /пектофоетидин/ приводило, в основном, к образованию глюкозы, однако глубина гидролиза была невелика /67/. Наиболее целесообразным для гидролиза оказалось совместное применение таких целлюлазных комплексов. Для осуществления этого был использован композиционны!! ферментный препарат, содержавший одновременно целлюлазные комплексы целлобронин Г IQx /100 г/л/ и пектофоетидин Г Зх /50 г/л/ в ацетатном буфере рН = 4,5. Соотношение эндоглюконазной и целлобиазной активности было 4,4 : I, а абсолютные их значения составили соответственно 22,32 и 5,03 единиц на грамм исследуемого субстрата. Для исследования брали I г субстрата и 9 мл реакционной смеси /22,5 мл целлобронин Г IQx, 10 мл пектофоетидин Г Зх, 12,5 мл ацетатного буфера рН = 4,5/.
Изучение кинетики ферментативного гидролиза целлюлозы проводили при 40 и рН 4,5 /0,1 М ацетатный буфер/ в реакторе с перемешиванием, представляющем термостатируемую ячейку объемом 50 мл, снабженную магнитной мешалкой. К навеске субстрата добавляли раствор ферментного препарата, далее, фильтруя через вату, отбирали первую пробу /объемом 0,5 мл/ и определяли в ней содержание глюкозы и восстанавливающих Сахаров. Последующую пробу отбирали через I, 5, 24, 48 часов. Концентрация целлюлозосодержащих субстратов во всех случаях составляла 10 г/л.
Определение концентрации глюкозы, которая образуется при гидролизе целлюлозосодержащих субстратов, проводили глюкозоокси-дазно - пероксидазным методом /5, 42/, восстанавливающих Сахаров модифицированным методом Нельсона-Шомоди /42/.
Процессы пищеварения, обмена и переваривание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте бычков при скармливании консервированной горохово-овсяной смеси
Поведение животных формируется при различном сочетании условно-рефлекторного и безусловного рефлекторного компонентов.
Наибольшее значение для практики животноводства тлеет пищевое поведение /9/. На пищевое поведение в стойловых условиях основное влияние оказывает состав и физическая форма рациона, способ технологической обработки корма, условия кормления, время суток и т.д. /47, 66/. Пищевое поведение это комплекс показателей - скорость поедания корма, длительность жвачки и отдыха, которые зависят от выше перечисленных факторов. Используя перечисленные критерии пищевого поведения, мы оценивали химически законсервированные силоса из горохо-овса и люцерны-овса.
Результаты проведенных исследований говорит о целесообразности применения такой оценки силосов приготовленных с химическими консервантами, поскольку полученные результаты указывают на различия между группами опыта.
В многочисленных опытах по оценке вкусовых качеств силосов, приготовленных с консервантами, определяли количество силоса, поедаемого бычками за 5 минут.
Опыты показали, что животные за пять минут поедали в среднем силоса: с пиросульфитом натрия - 486,25 + 6,8 г; с сорбиновой кислотой - 328,75 + 10,4 г; с афлабаном - 331,25 + 8,8 г. Различия между группой, поедавшей силос с пиросульфитом и остальными группами статистически высокодостоверны /Р 0,001/. Силос с пиросульфитом натрия обладал лучшими вкусовыми качествами. Два других силоса поедались животными примерно одинаково, а незначитель ные различия между этими силосами статистически недостоверны. Таким образом, оценка вкусовых качеств исследуемых силосов указывает на то, что силос, приготовленный с пиросульфитом натрия сохранялся лучше. Такой же вывод можно сделать исходя из содержания питатель-еых веществ в данном силосе.
В течение физиологического опыта на фистульных бычках мы проводили хронометрах поведения животных, данные приведенные в таблице 3 указывают на то, что животные второй и третьей групп затрачивали на поедание коргла больше времени .чем животные первой группы. Однако эти различия недостоверны.
На поедание I кг коргла животные первой группы затрачивали 9,47 мин., второй - 10,05 мин., и третьей - 10,0 мин. В пересчете на I кг сухого вещества этот показатель соответственно был равен 26,3; 30,0; 28,6 минутам.
Время жвачки было наибольшим у животных третьей группы -436,6 мин. Это на 120 мин. больше первой группы /Р 0,02/ и на 129,3 второй группы /Р 0,02/. Следовательно животные, принимавшие силос с афлабаном затрачивали больше времени на жвачку I кг сухого вещества корма.
Общая пищевая активность /время жвачки + время приема корма/ наибольшая в третьей группе - 639,9 мин. В первой и второй группах 503,2 мин. и 508,3 мин. соответственно.
Таким образом, скармливание животным силоса, консервированного афлабаном, по сравнению с контрольной группой /пиросульфит натрия/ значительно повлияло на общую пищевую активность. Что говорит о худших вкусовых качествах силоса приготовленного с афлабаном.
Испытуемые консерванты /сорбиновая кислота и афлабан/ обладают сильным фунгицидным и бактерицидным действием, поэтому представляется интересным изучить, какое влияние окажут законсервированные этими препаратами силоса на процессы пищеварения в рубце подопытных животных.
В таблице 4 приведены результаты исследования уровня концентрации ионов водорода в содержимом рубца подопытных бычков до кормления и в различные периоды времени после начала кормления.
В пробах химуса взятых до кормления среда была слаба щелочной -рН 7,21-7,26. Во второй группе показатель рН был на 0,05 ниже, чем в первой. Химус взятый через час после кормления характеризовался слабокислой средой. Показатель рН находился в пределах 6,77-6,90. Снижение показателя рН после приема корма статистически достоверно /Р 0,01/.
