В условиях интенсификации животноводства для получения высокой продуктивности от сельскохозяйственных животных необходимо с одной стороны организовать их полноценное кормление, с другой стороны — способствовать оптимизации процессов пищеварения для повышения переваримости и усвояемости питательных веществ, особенно, высокобелковых концентрированных кормов. Отсюда возникает потребность в функциональной поддержке пищеварительной системы с помощью комплекса кормовых добавках, повышающих эффективность усвоения корма.
С этой целью разрабатываются кормовые добавки разного типа. Европейская ассоциация операторов рынка добавок и премиксов (FEFANA) выделяет пять основных групп кормовых добавок [11]: технические добавки, действующие непосредственно на корм, например, органические кислоты; сенсорные добавки, влияющие на поедаемость корма, например, ароматизаторы; питательные добавки, обеспечивающие необходимый уровень аминокислот, витаминов и микроэлементов в рационе; зоотехнические добавки, улучшающие использование питательных веществ корма; кокцидиостатики и гистомоностатики. К группе зоотехнических добавок предлагается относить кормовые ферменты, кормовые антибиотики, пробиотики и пребиотики. Каждая группа добавок имеет свои достоинства и недостатки, ограничивающие их применение.
Анатомия и физиология желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) жвачных, отличается от моногастричных животных, что дало возможность ученым искать специфические пути повышения мясной и молочной продуктивности этих животных. Установлено, что организация полноценного кормления, особенно, высокопродуктивного крупного рогатого скота связана, прежде всего, с оптимизацией протеинового питания. На обеспеченность организма белком и аминокислотами решающее влияние оказывает сложность и своеобразие микробиологических процессов происходящих в сложном желудке жвачных. Особую важность эти вопросы приобретают при нормировании кормления высокопродуктивных коров, т. к. вновь синтезируемый в рубце микробиальный белок играет большую роль в обеспечении молочной продуктивности коров лишь при удоях до 3500–4000 кг в год и при малоинтенсивном откорме бычков.
В многочисленных работах российских [1; 12; 15; 16 и др.] и зарубежных ученых [14; 19; 20 и др.] было установлено, что снабжение аминокислотами организма жвачных животных зависит от уровня синтеза микробного протеина в преджелудках и от количества, состава и переваримости той части кормового протеина, которая избегает распада в рубце («защита» белка). В связи с этим более выгодно высокоценным белкам избегать распада в рубце (особенно при кормлении высокопродуктивных животных), на что и направлены многочисленные работы по «защите» кормового белка от распада в рубце жвачных. Достичь этого можно двумя путями: подбором в рационе натуральных кормов, протеин которых устойчив к распаду в рубце, а также обработкой корма физическими и химическими способами. Сложность задачи заключается в том, что необходимо не только снизить распадаемость протеина в рубце, но и не изменить переваримость и усвоение его в кишечнике.
Первый путь (подбор кормов) нашел сравнительно широкое применение, но он не всегда возможен, т. к. в практике набор кормовых средств для жвачных животных ограничен (в частности, соевый шрот доступен не во всех регионах) или экономически не оправдан (например, применение рыбной муки).
Второй путь заключается в физическом или химическом воздействии на протеины корма. Чаще всего эти воздействия (нагревание, обработка кислотами, щелочами и т. п.) вызывают изменения в белковых молекулах корма, называемые денатурацией. Наиболее характерным изменением белка при денатурации является потеря белком растворимости в воде и в солевых растворах. Наряду со снижением растворимости и водопоглотительной способности белка при денатурации происходит целый ряд других изменений, которые выражаются в повышении реактивности сульфгидрильных групп белка — SH, в повышении в большинстве случаев гидролизуемости белка ферментами, в изменении вязкости белковых растворов, в изменении формы белковой глобулы, в потере ферментативной активности.
Для разработки препаратов, обладающих способностью «защитить» кормовой белок от распада в рубце жвачных животных, мы избрали свой, принципиально новый путь: разработать кормовые добавки нового типа на основе наноматериалов — высокомолекулярных водорастворимых полимеров (ВВП).
По данным литературы [2; 9] и в собственных экспериментах in vitro было установлено, что молекулы некоторых ВВП при определенных условиях среды способны снижать распадаемость протеинов кормов [4; 5; 13; 18] и образовывать обратимые комплексы с белком [3; 7], по-видимому, за счет кулоновских взаимодействий. Предполагаемое строение белок-полимерных комплексов представлено на рис. 1 [8]. Мы предположили, что подобные комплексы смогут образоваться и в ЖКТ жвачных животных с протеинами кормов, не вызывая денатурации белков: такие комплексы смогут образоваться в рубце жвачных, где они будут частично снижать растворимость и распадаемость протеинов, что ограничит непродуктивный распад кормового белка аммиака и мочевины (эффект «защиты» белка). Это особенно важно при концентратном типе кормления высокопродуктивных животных. Этот «защищенный» кормовой белок и позволит получать дополнительное молоко и мясо, т. к. он успешно и без потерь переварится в нижележащих отделах желудочно-кишечного тракта жвачных животных.
Рис. 1. Предполагаемое строение фрагментов водорастворимого комплекса белок — полимер
Кроме способности «защитить» кормовой белок от распада в рубце, другой важной функцией полимерных комплексов в ЖКТ животных может являться и то, что они способны взаимодействовать с плазматической мембраной клеток [10] — что может способствовать улучшению процессов всасывания питательных веществ (например, аминокислот, эссенциальных элементов и т. п.) из химуса в кровеносное русло через мембраны эпителиальных клеток тонкого отдела кишечника. В результате этого улучшатся процессы переваривания белка, т. к. произойдет более полное усвоение кормов и увеличится обеспеченность животных протеинами и аминокислотами, что тоже будет способствовать получению дополнительных приростов живой массы и молока.
Основываясь на данных литературы и собственных экспериментов, проведенных in vitro, были начаты научно — исследовательские работы in vivo по разработке нового типа кормовых добавок — на основе ВВП, способных повышать молочную и мясную продуктивность животных. В качестве наноматериала в своих экспериментах мы использовали ВВП с размером активных молекул 50–100 нм и молекулярной массой 5х10 5 ÷ 1х106 Да. В результате была разработана кормовая добавка, получившая коммерческое название «Солунат».
Производственные испытания кормовой добавки, Солунат, показали ее высокую эффективность при ничтожно малом количестве ВВП (суточная норма дачи для коровы весом 500–600 кг в эксперименте составляла 500 мг/гол). Применение этой кормовой добавки в рационе крупного рогатого скота (при одних и тех же затратах кормов) повышало ежесуточные удои молока (по сравнению с контролем) на 1,0–2,5 л [6] и мясную продуктивность телят — на 150–300 г [17], т. е. полученные in vivo данные, косвенно подтвердили правильность нашего предположения (выше изложенного) о положительном влиянии ВВП на процессы пищеварения в желудочно-кишечном тракте жвачных животных
Таким образом, производственные испытания полимерной кормовой добавки нового типа, получившей коммерческое название Солунат, подтвердили высокую эффективность ее применения в рационе молодняка и лактирующих коров и показали перспективность ее использования в животноводстве с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Использование кормовой добавки Солунат позволяет при одних и тех же затратах кормов увеличивать привесы живой массы животных при выращивании и откорме, получать дополнительное молоко за счет лучшего усвоения протеинов кормов организмом животных при этом более эффективно использовать производственные мощности за счет сокращения сроков откорма животных и получения высоких удоев молока. Простота применения кормовой добавки Солунат позволяет использовать ее как в крупных животноводческих комплексах, так и в фермерских и личных подсобных хозяйствах. Масштабное внедрение в России полностью отечественной, высокоэкологичной, импортзамещающей, малозатратной кормовой добавки Солунат, может внести существенный вклад в производство доступных по ценам мясо-молочных продуктов и не потребует значительных капитальных вложений.
Литература:
1. Агафонов В. И., Кузнецов С. Г., Кальницкий Б. Д. с соавт. Физиологические потребности в питательных веществах и нормирование питания молочных коров. — Боровск: ВНИИФБиП с.-х. животных, 2000.
2. Анненков В. В., Мазяр Н. Л., Круглова В. А. и др. Взаимодействие бычьего сывороточного апьбумина с поли-N-винилазолами //Высокомолекулярные соединения. Серия А.- 2000.-Т.42.- № 11.- С. 1804–1810.
3. Быданова В. В. Изучение диффузионных и комплексообразующих свойств высокомолекуляр-ных водорастворимых полимеров как возможной основы кормовых добавок нового типа
4. //Проблемы биологии продуктивных животных.- 2013.- № 4.- С. 105–113.
5. Грудина Н. В., Луховицкий В. И., Алексахин Р. М., Грудин Н. С., Кальницкий Б. Д., Соловьев А. М. Повышение эффективности высококонцентрированных белковых кормов путем применения защищающих агентов //Доклады РАСХН.- 2005. — № 2- С.33–35.
6. Грудина Н. В., Луховицкий В. И., Алексахин Р. М. с соавт. Механизм «защитного» действия высокомолекулярных водорастворимых полимеров на распадаемость протеина кормов в рубце жвачных животных. //Доклады РАСХН.- 2006.-№ 1.-С.34–36.
7. Грудина Н. В., Луховицкий В. И., Кальницкий Б. Д. Солунат — это ежесуточная прибавка молока// Животноводство России. — № 5.- 2008 г. — С. 54–55.
8. Грудина Н. В., Быданова В. В. Оценка сорбционных и диффузионных свойств высоко-молекулярных водорастворимых полимеров, используемых в составе новой кормовой добавки //Проблемы биологии продуктивных животных.-2011.-№ 1.- С. 111–116.
9. Зайцев В. С., Изумрудов В. Л., Зезин А. Б., Кабанов В. А. Водорастворимые белок-полиэлектролитные комплексы, содержащие избыток белка в качестве лиофилизирующего компонента //Доклады АН СССР. — 1992. — т.2. — С. 318–323.
10. Изумрудов В. А., Зезин А. Б., Кабанов В. А. Макромолекулярный обмен в растворах комплексов глобулярных белков с неприродными полиэлектролитами.// Физическая химия.-1984.- № 7.- С.1120–1123.
11. Кабанов В. А., Петров Р. М., Хаитов Р. М. Успехи использования полимеров в иммунологии. — М.: Химия, 1986.
12. Кислюк С. М. Классификация кормовых добавок с точки зрения производителя и потреби-теля// Юбилейный сборник к десятилетию компании «Витаргос-Россовит». — 2009.- С.30–31.
13. Курилов Н. В., Кошаров А. Н. Использование протеина кормов животными. — М.: Колос, 1979.
14. Луховицкий В. И., Грудина Н. В., Добров И. В., Соловьев А. М., Федичкин В. Н., Дуфлот В. Р., Алексахин Р. М., Кальницкий Б. Д., Дубовик В. В.. Патент РФ № 2173057 от 13 сентября 2001.
15. Орсков, Е.П., Хьюдж Д. М., Макдональд И. Новейшие достижения в исследовании питания жвачных. Вып. 2. — М: Изд-во Агропромиздат, 1983. — С.85–99.
16. Пивняк, И.Г., Тараканов Б. В. Микробиология пищеварения жвачных. — М.: Изд-во Колос, 1982.
17. Харитонов, Л. В. Курилов Н. В., Материкин А. М. Поступление эндогенного азота и всасывание аминокислот в пищеварительном тракте жвачных //Аминокислоты в животноводстве: тезисы докл. межд. симп. — Калуга, 1971. — С. 139–140.
18. Grudina N. V. Use of trePolymer-Based Drag Solunat in Raising Calves// «Russian Agricultural Sciences.- 2009.- Vol. 35, № 6.- Р. 404 -406.
19. Luchowizkij W., Grudina N., Dobrow W., Solowjow A., Feditschkin W., Duflot W., Alexachin R., Kalnizkiy B., Dubowik W.. Патент Европейского Союза № 1 198 993 В1, 2001. Опубликован в Пат. бюлл. № 2002/17 от 24.04.2002.
20. Santos, F.A., Huber J. T., Theurer C. B. et. аl. Milk yield and composition of lactating cows fed steamflaked sorghum and graded levels of ruminally degradabke protein. // J. Dairi Sci. — 1998. — V.81. — P. 215–220.
21. Tamminga S., Van Straalen W. M., Subnel A. P. et. аl. The Dutch protein evalution system: the DVE/OEV- system // Livestok Prod. Sci. — 1994. — V.40. — P. 139–155.
22. Гамко Л. Н., Сидоров И. И., Талызина Т. Л., Черненок Ю. Н. Пробиотики на смену антибиотикам. — Брянск: Издательство Брянского ГАУ, 2015. — 136 с.
