Использование питательных веществ с помощью ферментов

Использование питательных веществ с помощью ферментов

Обычно используемые для улучшения пищеварения у домашней птицы и свиней кормовые ферменты являются новшеством для жвачных животных и теперь рассматриваются как будущее в кормлении молочного скота.

Для обеспечения максимальной прибыли в производстве молока важно, чтобы производители и кормленцы могли оптимизировать использование питательных веществ в рационе молочной коровы. Одной из возможностей является повышение пищевой ценности кукурузы в молочном рационе. Для этого необходимо уделять особое внимание кормовому содержанию крахмала кукурузы и его расщеплению в рубце, поскольку крахмал играет важную роль во время ранней лактации у коров и может оказывать значительное влияние на выход молока, его качество и плодовитость. Обычно, используемые для разблокирования потенциала питательных веществ у домашней птицы и свиней кормовые ферменты являются  новшеством для жвачных животных и в настоящее время считаются будущим молочного питания (доктор Майклом Хатхиенс, специалист по расширению молочной промышленности, профессор Университета штата Иллинойс). Это установлено после 12 лет экспертных исследований по влиянию ферментов на жвачных животных, так что теперь мы имеем четко определенный способ действия и разработанную первую питательную амилазу для рынка молочного КРС.

Переваримость крахмала

Существует множество факторов, которые влияют на расщепление и усвояемость крахмала, включая размер гранулы крахмала, структуру кукурузы и матрицу  источника крахмала. Например, кукуруза и кукурузный силос нового сезона считается менее расщепляемой в рубце, чем материал, вызревающий 12 месяцев. Эта уменьшенная деградация в рубце влияет на степень усвояемости крахмала у молочных коров, а также на использование питательных веществ. Фактически, доля крахмала из кукурузы, которая ферментируется в рубце, и получающаяся энергия  может значительно варьироваться – до 50-95% в зависимости от разнообразия зерен, зрелости и стекловидности. Аналогичные исследования также продемонстрировали отрицательное влияние этих факторов на перевариваемость крахмала коровой.

Когда крахмал не переваривается в рубце, он переходит в тонкую кишку, где гидролизируется эндогенными ферментами, производимыми коровой. Хотя повышенный поток крахмала в кишечник может увеличить всасывание глюкозы, важного предшественника лактозы для высокопродуктивных молочных коров, способность тонкого кишечника переваривать большое количество крахмала ограничена. Когда пищеварение выходит за пределы двенадцатиперстной кишки, это может привести к потере крахмала с фекалиями и негативно отразиться на потреблении корма и выработке молока.

Влияние плохой перевариваемости крахмала на выход молока было ясно в исследовании, которое продемонстрировало, что каждый 1%  потери крахмала с калом впустую (свыше нормы) равняется 0,5 кг молока. Простой расчет показывает финансовые последствия этих потерь: в молочном стаде 500 коров с ежедневным потреблением 5,6 кг кукурузного крахмала с перевариваемостью 95%, коровы выделяют эквивалент 21 тонны кукурузного зерна в течение 100 дней. Чтобы восстановить эту стоимость, фермерам необходимо будет производить более 2,5 тыс. т кукурузы, что приведет к финансовым потерям в размере 3 000 евро. Эти цифры свидетельствуют о значительных расходах, связанных с молочными фермерами, с возрастающей потерей крахмала и неэффективным использованием питательных веществ. С большим желанием увеличить производство молока на молочную корову растет интерес к другим способам получения такого же количества молока с меньшим количеством корма.

Фото 1, 2. Использование фермента уменьшало выделение питательных веществ. Левая перед использованием и справа после использования фермента

Увеличение перевариваемости крахмала и доступной концентрации энергии в рубце может улучшить метаболизм питательных веществ, повысить эффективность производства молока и рентабельность. Ферменты, такие как амилаза, могут играть в этом важную роль. Одна конкретная амилаза (добавка с ферментом) работает в рубце, увеличивая скорость гидролизации кукурузного крахмала в олигосахариды. Олигосахариды активируют целлюлозолитические бактерии, которые переваривают клетчатку в рубце, увеличивая общую микробную активность у коров. Это увеличивает общую перевариваемость кукурузы. Данное действие превращения крахмала в олигосахариды, которое обеспечивает субстрат для целлюлозолитических бактерий, иначе известно как кросс-кормление. Это перекрестное кормление затем приводит к улучшению усвояемости клетчатки в рубце и дает больше уксусной кислоты, которая затем абсорбируется в кровотоке, поступает в вымя и используется для получения молочного жира. Преимущество кросс-кормления заключается в том, что крахмал разбивается на олигосахариды, а не на кислоты, такие как пропионовая кислота или молочная кислота, и поэтому рН рубца остается неизменным при использовании этого фермента. В результате, молочная корова будет получать улучшенную перевариваемость крахмала и клетчатки, более доступную энергию и сокращение отходов в фекалиях, без снижения уровня здоровья рубца. Также важно отметить, что амилаза работает в тонком кишечнике за счет увеличения усвояемости крахмала. В одном из исследований было сделано заключение, что амилаза значительно увеличила переваривание органического вещества с 64,6% до 67,3% и перевариваемость рубцового крахмала с 73,9% до 81,1% у молочных коров с высоким содержанием крахмала в 30% (таблица 1).

Таблица 1 – Влияние фермента * на перевариваемость руминального крахмала.

Это также показано на двух изображениях, демонстрирующих кукурузный силос, где амилаза уменьшала выделение питательных веществ с калом, что привело к лучшему использованию питательной ценности рациона. Увеличение усвояемости приводит к большему количеству энергии, доступной для коровы, и особенно к более высокому уровню глюкозы в крови. В исследовании уровень глюкозы в крови в начале лактации был увеличен на 12,5% после использования ферментов. Это увеличение уровня глюкозы в крови, особенно в ранние сроки лактации, приводит к увеличению производства молока. Использование фермента уменьшало выделение питательных веществ с калом. Левая – перед использованием и справа – после использования фермента (фото 1, 2).

Данные, показанные на рисунке 1, типичны для дополнительных уровней глюкозы, что показывает, что в начале лактации было дополнительно 2,2 кг молока и увеличилось до пикового выхода молока около 4 кг. Второе испытание показало, что корова, получавшая кормовой фермент, продуцировала больше молока в течение всего периода лактации – дополнительный ежедневный выход молока коров, которых кормили ферментом, составлял в среднем + 2,214 кг, а общий выход лактации был увеличен более чем на 700 кг на корову.

Амилаза на практике

За последние 12 месяцев 16 различных фермерских исследований, в которых приняли участие около 9 000 коров в Европе, оценили коммерческие преимущества тестируемой амилазы. В результате наблюдался средний подъем на 1,4 кг молока. В девяти из 11 хозяйств переваримость крахмала в рационе была также определена путем исследования фекалий с помощью навозных сит. Результаты показали значительное улучшение по содержанию крахмала в навозе, показывая, что меньше клетчатки и крахмала теряются после того, как коров кормили ферментом. Эти результаты, конечно, переходят на финансовые выгоды, повышают прибыльность и защиту от финансовых потерь, когда цены на молоко низки. Например, молочный фермер может рассчитывать на получение 24 000 евро в стаде 500 коров за 100-дневный период с использованием амилазы. Эти практические исследования фермы доказали, что ферменты могут высвободить всю ценность кукурузы и максимально использовать кукурузный крахмал в начале лактации на практических коммерческих молочных фермах. Поэтому можно сделать вывод, что ферменты играют значительную роль в усвоении крахмала и продуктивности молока. Новые данные показали повышенную деградацию руминального крахмала, значительное повышение выхода молока, повышение эффективности стада и оптимизированное здоровье рубца. Эти результаты показывают, что реальный прорыв в кормлении жвачных животных произошел с появлением ферментов для расщепления питательных веществ у молочных коров.

 

Автор: Сион Ричардс, специалист по жвачным животным в регионе EMEA в DSM Animal Nutrition and Health