Содержание к диссертации
Введение
2 Обзор литературы 7
2.1 Особенности пищеварения у жвачных животных 7
2.2 Желчь и ее значение в обмене липидов 11
2.3 Значение ацетата и его метаболизм. 13
2.4 Биосинтез молочного жира 17
2.5 Основные причины снижения жирномолочности 19
2.6 Использование солей уксусной кислоты для повышения жирномолочности 22
2.7 Диацетат натрия и его применение 27
3 Материал и методы исследовании 32
3.1 Первая серия опытов 32
3.1.1. Схема и техника проведения опытов 33
3.2 Вторая серия физиологических опытов 36
3.3. Научно-производственные опыты (третья серия опытов) 41
3.3.1. 1 -й опыт - ранне-пастбищный период 41
3.3.2. 2-й опыт (с 20 октября по 11 декабря) 43
3.3.3. 3-й опыт - ранне-пастбищный период 45
3.4. Методы биохимических исследований 47
4 Собственные исследования 54
4.1. Первая серия исследований 54
4.1.1. Динамика секреции желчи при инфузии в рубец ацетата натрия 54
4.1.2. Динамика секреции желчи при инфузии в рубец диацетата натрия 55
4.1.3 Концентрация липидов в запилорическом химусе 56
4.1.4. Секреция желчных кислот и их печеночно-кишечный транспорт у телок при скармливании диацетата натрия 58
4.1.5. Жирнокислотныи состав липидов желчи у телок 59
4.2 Вторая серия исследований. 61
4.2.1 Состояние рН и образование летучих жирных кислот в рубце 61
4.2.2 Образование и обмен общих липидов в желудочно-кишечном тракте 64
4.2.3. Суточная динамика секреции желчи у коров 70
4.2.4. Печеночно-кишечныи транспорт липидов у коров 73
4.2.5. Метаболизм холина 76
4.3. Третья серия исследований. 77
4.3.1 1-й научно-производственный опыт 77
4.3.1а. Молочная продуктивность и жирномолочность коров 77
4.3.16 Образование летучих жирных кислот в рубце, крови, и содержание НЭЖК в крови 80
4.3.2 2-й научно-производственный опыт 86
4.3.2а Молочная продуктивность и жирномолочность коров 86
4.3.26 Содержание холина в крови и молоке у коров 90
4.3.2B Жирнокислотныи состав молока и крови 91
4.3.2Г Химический состав и качество молока 94
4.3.3. 3-й научно-производственный опыт. Молочная продуктивность и жирномолочность коров 96
5 Заключение и обсуждение 99
6 Выводы 107
7 Практические предложения 109
8 Литература 110
- Особенности пищеварения у жвачных животных
- Вторая серия физиологических опытов
- Образование и обмен общих липидов в желудочно-кишечном тракте
- 3-й научно-производственный опыт. Молочная продуктивность и жирномолочность коров
Особенности пищеварения у жвачных животных
Обмен веществ, а также продуктивность жвачных животных в значительной степени зависят от рубцового пищеварения. В последние десятилетия накоплен большой материал, раскрывающий особенности пищеварения и обмена веществ у жвачных, связанные с наличием у них преджелудков, о роли которых в пищеварении ранее имелось лишь общее представление как о начальном этапе сбраживания корма. В настоящее время известно, что большая часть питательных веществ корма переваривается в преджелудках с помощью обильной по количеству и разнообразной по видовому составу микрофлоры. По данным исследований, в них переваривается до 80-95% поступивших растворимых углеводов и крахмала, 60-70% переваримой клетчатки и до 40-80% протеина корма (Курилов и др., 1978). Кроме того, в преджелудках протекают процессы интенсивного превращения липидов, нитратов и других небелковых азотистых веществ; здесь синтезируются бактериальный белок высокой биологической ценности, а также липиды и ряд витаминов.
В результате бактериальной ферментации корма в преджелудках образуются летучие жирные кислоты, аминокислоты и аммиак. Летучие жирные кислоты, всасываясь в месте своего образования через эпителий преджелудков, служат важнейшим источником энергии для организма жвачных, обеспечивая энергетическую потребность коров, по разным оценкам на 70% (Orth, Kauf-mann, 1961) или в пределах 50-80% (Preston, Hembry, 1969). Летучие жирные кислоты являются также предшественниками для составных частей молока. Аминокислоты и аммиак используются рубцовой микрофлорой для синтеза бактериального белка. От нормального течения процессов в преджелудках зависит не только переваривание корма в последующих отделах пищеварительного тракта, но и течение всего обмена веществ в организме животного.
Присутствие в рубце большого числа разнообразных видов микроорганизмов создает возможность существования различных путей расщепления углеводов. Вид потребленного корма способен изменить состав рубцовой микрофлоры и тем самым - состав продуктов расщепления углеводов. Более того, при изменении рН в рубце отдельные виды бактерий могут образовывать различные конечные продукты диссимиляции полисахаридов.
Углеводы в виде моно-, ди- и полисахаридов, поступившие с кормом в рубец, под влиянием микрофлоры гидролизуются до моносахаридов, а затем до летучих жирных кислот (ЛЖК) -уксусной (ацетата- С2 ), пропионовой (про-пионата - С3) и масляной (бутирата - С4) кислот в соотношениях обычно 3:1:1. Таким образом, в рубце подвергаются гидролизу сахара и крахмал до 95%, а клетчатка до 54% от переваримого его количества и из них может образовываться у коров с удоем 30 кг до 12 кг ЛЖК в сутки. Они используются в организме жвачных животных как источник энергии и как предшественники глюкозы, аминокислот и жирных кислот. В зависимости от типа кормления и, главным образом, от измельченности кормов рациона соотношение этих кислот может изменяться в ту или другую сторону, т.е. может образовываться больше уксусной, пропионовой или масляной кислот. Обычно увеличение доли нативных грубых кормов сопровождается увеличением доли ацетата, а тонкоизмельченных - зерновых концентратов или травяной муки - пропиона-та и бутирата: например, на концентратном рационе молярный процент С2 равняется 60,0; Сз- 17,0; С4 - 21,0, а на сенном рационе - 67,0; 26,0 и 6,0 соответственно.
Изменение соотношения ЛЖК оказывает существенное влияние на направленность обмена веществ в организме животных. Высокий уровень С2 способствует жирномолочности коров, Сз - интенсивному откорму; С4 -склоняет к патологии, кетозу и т.д.
Немаловажное значение для жвачных имеет клетчатка, которая в довольно больших количествах содержится в растительных кормах. Пищеварительные железы у жвачных, как и у других видов животных, не вырабатывают фермента, гидролизующего клетчатку и переваривание ее происходит в основном с помощью микроорганизмов, населяющих рубец и толстый отдел кишечника. В опытах на животных с внешними анастомозами А.Д.Синещеков установил, что до 80% углеводов клетчатки переваривается в преджелудках и только около 20% в кишечнике.
Наряду с питательной ценностью клетчатка имеет большое физиологическое значение как балластное вещество, как стимулятор моторной и секреторной функции желудочно-кишечного тракта. Кроме того, от наличия в преджелудках клетчатки зависят: скорость прохождения и продолжительность пребывания содержимого, степень переваривания углеводов, интенсивность гидролитических, синтетических и гидрирующих процессов в преджелудках, соотношение преджелудочного и сычужно- кишечного пищеварения. Она удерживает влагу, формирует химус и диспергирует жиры. Будучи естественным пористым полимером клетчатка адсорбирует и усиливает активность ферментов, является фактором фазности, адсорбирует вещества на поверхности частиц (твердой фазы) и по градиенту концентрации отдает в водную фазу , тем самым способствует их всасыванию (Алиев, 1981). Помимо этого клетчатка является основным источником ацетата.
Как считают D.Mertens (1977) и некоторые другие исследователи, процесс переваривания клетчатки в рубце можно охарактеризовать четырьмя показателями: длительностью латентного периода (или периода покоя), т.е. временем, необходимым для проявления факторов, влияющих на микробные популяции и их присоединение к клетчатке; скоростью переваривания; потенциальной степенью переваривания и скоростью ее прохождения. Скорость прохождения частиц клетчатки через преджелудки зависит от уровня ее потребления и размеров частиц, типа рациона и физиологического состояния организма животного. Скорость прохождения частиц кормовой клетчатки, как правило, превышает скорость переваривания в рубце, поэтому она обратно коррелирует со степенью переваривания. Изучение этих вопросов имеет особую актуальность в связи с расширением применения в кормлении жвачных животных тонкоизмельченных кормо-смесей в виде гранул и россыпей. Использование таких кормов открывает большие перспективы в повышении продуктивности жвачных животных при одновременном снижении затрат на единицу продукции. Однако использование тонкоизмельченных кормосмесей в виде гранул или россыпей внесло много изменений в наши представления в области физиологии пищеварения и обмена веществ у жвачных животных. Оказалось, что физическая структура рациона нередко оказывает более сильный эффект на обменные процессы, чем химическая. Из физических параметров имеет значение величина частиц, объем и плотность кормов (Алиев, 1981). От этих факторов зависит скорость секреции слюны и прохождение содержимого из преджелудков в сычуг и кишечник, а вследствие этого и условия ферментации корма в преджелудках и экспозиция воздействия микроорганизмов рубца на кормовую массу.
Измельченные корма быстро покидают преджелудки и чем меньше размеры частиц, чем больше доля тонкоизмельченных кормов в рационе, тем больше ослабевает преджелудочное пищеварение и усиливается сычужно-кишечное. При этом, по данным А.А.Алиева (1981), молотая клетчатка на 80% теряет свое физиологическое значение, переваримость ее в преджелудках падает почти в три раза. Предложения некоторых исследователей использовать «палочки», «ежики» и другие приспособления из пластических материалов взамен крупностебельных кормов в составе рационов из тонкоизмельченных кормосмесей ожидаемого эффекта не дали. Кроме этого, это приводило к изъязвлениям слизистой рубца и сетки, а также к завалам.
Вторая серия физиологических опытов
Опыты второй серии были проведены в условиях вивария ВНИИФБиП методом групп-периодов с обратным замещением (по Е.А.Богданову) на двух коровах холмогорской породы в возрасте трех лет со средней продуктивностью 12 кг в сутки с живой массой 511 кг, подобранных по принципу аналогов.
Кормление животных проводили три раза в сутки. Первый период был контрольным, во время которого животные получали рацион, состоящий из гранул, приготовленных из сена злакового разнотравного, силоса кукурузного, комбикорма и травяной муки, сбалансированного по питательности согласно норм ВИЖа (табл. 2).
Гранулы были приготовлены по следующему процентному соотношению кормов (по сухому веществу): силосная мука - 30,3%; сенная мука -45,7%; комбикорм - 19,5%; травяная мука -4,5% Животным была произведена фистула рубца с наложением канюли, хо-ледукто-холедуктостомоз, канюли запилорического участка двенадцатиперстной кишки (в 10 см за пилорусом сычуга, до впадения желчного и поджелудочного протоков) по методикам, разработанным профессором А.А. Алиевым (1974; 1985; 1998). Схема канюлирования отделов пищеварительного тракта и обстановка опыта на канюлированных животных были аналогичными первой серии опытов и показаны на рис. 1 и 2.
В первый опытный период коровам на фоне основного рациона через канюлю рубца вводили диацетат натрия в дозе 300 г на голову в виде 10%-ного водного раствора. Во второй опытный период животные вместе с кормом получали ацетат натрия, а в третий период - диацетат натрия. В каждом случае доза препарата составляла 300 г на голову в сутки (табл. 3).
В конце каждого периода продолжительностью по 25 дней каждый проводили исследование скорости желчетока в двух суточных опытах по 10-минутным отрезкам времени. При этом отбирали среднесуточную пробу желчи для определения общих липидов по Folch et al., 1957, а собранную для учета желчь вводили в кишечник через внешний анастомоз общего желчного протока. Кроме этих исследований на протяжении всего эксперимента ежедневно вели наблюдение и учет молочной продуктивности коров, определяли содержание жира в молоке, а в конце каждого опытного периода отбирали образцы проб желчи, содержимого рубца, химуса 12-перстной кишки и кала для проведения биохимических исследований по показателям, представленным в таблице 4.
Образование и обмен общих липидов в желудочно-кишечном тракте
Данные о концентрации общих липидов в различных субстратах желудочно-кишечного тракта коров представлены в таблице 17.
Самым низким уровень общих липидов в рубцовом содержимом оказался во время контрольного (уравнительного) периода и составлял 287 мг%. При включении в рацион ацетата натрия количество общих липидов в содержимом рубца увеличилось до 303,45 мг%, что согласуется с работами других авторов: Сорокин В.М. (1978), Алиев АЛ., Буркова Л.М. (1982), Алиев А.А. (1980) и других.
При введении диацетата натрия в рубец, уровень общих липидов в содержимом рубца увеличился на 19 мг% или на 6,6% и его влияние оказалось аналогичным ацетату натрия. При потреблении диацетата натрия с кормом его действие оказалось еще более эффективным: по сравнению с ацетатом натрия и диацетатом, введенным в рубец, уровень общих липидов повысился более, чем на 20 мг%, а по отношению к контролю - на 38 мг% или возрос на 13,37%. Примерно такая же ситуация по содержанию общих липидов прослеживалась в содержимом запилорического химуса 12-перстной кишки и в кале.
Иная картина происходила в желчи: максимальное содержание липидов было на контрольном рационе, а минимальное - при добавлении к корму ди-ацетата натрия, о чем более детально будет изложено в следующем разделе.
Исследованем концентрации общих липидов в отдельных фракциях руб-цового содержимого и химуса 12-перстной кишки установлено, что в бактериях рубцового содержимого самым высоким уровень липидов был в 4 периоде и составлял 10,06 мг%). Наиболее низким он оказался у коров на контрольном рационе - 7,35 мг%, а при включении в рацион ацетата натрия и введении ди-ацетата натрия в рубец их количества были равны соответственно 8,62 и 9,16 мг%.
В бесклеточной жидкости рубцового содержимого концентрация общих липидов меньше всего была во втором периоде, то есть при введении диацета-та натрия через канюлю в рубец. Применение ацетата натрия (3 период) привело к незначительному увеличению их уровня по сравнению с контрольным периодом, а использование диацетата натрия с кормом (4 период) увеличило содержание липидов на 23%.
Сравнительный анализ концентрации общих липидов в бесклеточной жидкости химуса двенадцатиперстной кишки и рубцового содержимого показал, что в кишечнике почти во всех периодах опытов, за исключением второго, их количество увеличилось более чем в 2 раза, по сравнению с наличием липидов в рубцовой жидкости. Это еще раз подтверждает тот факт, что в многокамерном желудке жвачных животных происходят сложные биохимические процессы обмена и синтеза липидов. При этом, как видно из таблицы 18, наиболее интенсивно синтез липидов проходил при включении в рацион коров диацетата и ацетата натрия. Данные о количестве общих липидов в отдельных фракциях рубцового содержимого и запилорического химуса представлены в таблице 18.
Результаты исследования высокомолекулярных жирных кислот (ВМЖК) в бесклеточной жидкости рубцового содержимого и химуса 12-перстной кишки представлены в таблицах 19, 20. Анализ полученных результаты показал, что в рубцовой жидкости всех периодах опытов соотношение кислот с длиной цепи от 8 до 12 атомов углерода было примерно одинаковым. При введении диацетата натрия в рубец, а также включении ацетата и диацетата натрия в состав рациона происходит незначительное увеличение количества миристиновой (Си) кислоты.
Содержание пальмитиновой (С]6) кислоты при введении диацетата натрия в рубец (во 2 периоде) увеличилось на 1,35%. При включении в рацион ацетата натрия ее уровень уменьшился на 0,79%, а добавка в корм диацетата натрия привела к понижению ее на 5,43 %.
Образование стеариновой (С]8) кислоты под действием диацетата натрия, потребляемого с кормом, возросло на 1,32%), а при введении его непосредственно в рубец и использовании ацетата натрия - уменьшилось на 7,38 и 4,53% соответственно.
Уровень олеиновой (С 18; і) кислоты во всех периодах опытов оказался выше, чем в контроле.
В конечном итоге в бесклеточной жидкости рубцового содержимого доля насыщенных жирных кислот больше всего оказалась у коров, содержащихся на контрольном рационе. Введение диацетата натрия в рубец привело к увеличению содержания ненасыщенных кислот на 6,03% по сравнению с контролем, а включение в рацион ацетата и диацетата натрия также к увеличению ненасыщенных кислот - на 2,51% и 2,16% соответственно.
По сравнению с жирнокислотным составом рубцового содержимого в бесклеточной жидкости химуса двенадцатиперстной кишки уровень кислот с длиной цепи от 8 до 12 атомов углерода в контрольном (первом) периоде уменьшился, во 2 и 3 периодах остался почти без изменений, а в 4 периоде увеличился с 2,03% в контроле до 3,48%.
Количество пальмитиновой (Сн) кислоты на контрольном рационе и при использовании ацетата натрия не изменилось. При введении диацетата натрия в рубец уровень пальмитиновой кислоты уменьшился, а при потреблении его с кормом - по сравнению с количеством данной кислоты в рубцо-вой жидкости увеличился с 16,12% до 21,1%, то есть на 5%, а по сравнению с животными контрольной группы - находился почти на том же уровне.
Добавка в корм ацетата и диацетата натрия привела к увеличению образования стеариновой (Сis) кислоты, а введение ацетата натрия непосредственно в рубец оказало на ее образование угнетающее действие.
Что касается линолевой (С18:2) и линоленовой (Сі8:з) кислот, то включение диацетата натрия в корм снижает их количество, а использование ацетата натрия их уровень не изменяет.
В конечном итоге следует отметить, что включение в корм ацетата и диацетата натрия на фоне рациона, состоящего из гранул, приводит к увеличению доли насыщенных и уменьшению доли ненасыщенных жирных кислот. Индекс насыщенности липидов при использовании диацетата натрия составил 4,97. По сравнению с контролем он увеличился на 45,32%, а по сравнению с применением ацетата натрия - на 36,6%.
3-й научно-производственный опыт. Молочная продуктивность и жирномолочность коров
Данные по молочной продуктивности, жирномолочности и выходу жира с молоком, полученные в 3-м научно-производственном опыте, представлены в табл. 36, рисунках 8, 9 и диаграмме 7.
Как видно из табл. 35, применение диацетата натрия в 3-м научно-хозяйственном опыте привело к повышению молочной продуктивности (11,1+0,5 против 9,7+0,5 в контроле, Р 0,05 на 30-й день), жирности молока (Р 0,01 -0,001 в период с 20-го по 50-й день) и выхода жира с молоком (418+18 против 335+17 в контроле на 30-й день).
В ранее проведенных исследованиях были отмечены большие возможности использования ацетата натрия в кормлении лактирующих коров в целях повышения жирности молока, сниженной по различным причинам, в частности, в раннепастбищный период или при включении в рацион коров больших количеств гранул или концентратов (Алиев, Сорокин, 1975; Алиев и др., 1976; Бахрамова, 1976; Эрнст, Бенедиктова, 1975; Эрнст, 1977). В то же время в механизме действия ацетата натрия и родственных ему соединений остается много неясного. Поэтому актуальной представляется задача детального исследования различных сторон действия этих соединений на обмен веществ, в частности, на липидный обмен, а также проведение научно-практической апробации применения этих добавок при кормлении молочных коров.
В наших физиологических опытах была прослежена суточная динамика секреции желчи при скармливании основного рациона, при введении ацетата натрия и диацетата натрия в рубец и в виде добавки в корм, была проанализирована концентрация липидов в рубцовом содержимом, запилорическом химусе двенадцатиперстной кишки, в желчи и в кале и была оценена величина общего печеночно-кишечного транспорта липидов желчи за 8-часовые периоды и за сутки.
Ранее в опытах, проведенных на телках в возрасте 10 мес, было отмечено, что инфузия ацетата натрия в рубец в дозах 200, 400 и 600 г на одно животное наступало торможение секреции желчи (Бахрамова, 1976; Алиев, 1997). Хотя при этом наблюдалась тенденция к возрастанию концентрации липидов в желчи, несмотря на это печеночно-кишечный транспорт липидов уменьшался; т.е. уменьшение секреции желчи происходит в более значительной степени, чем повышение концентрации липидов в ней. Включение ацетата натрия в состав рационов у телок происходило снижение концентрации липидов в желчи. Ацетат натрия, как на фоне рациона с жировой добавкой, так и по сравнению с контролем, вызывал снижение печеночно-кишечного транспорта липидов.
Автор был склонен объяснить это тем, что ацетат натрия усиливает метаболизм липидов в печени и транспорт их в общую циркуляцию (Бахрамова, 1976).
