Влияние протеолитических ферментов на степень усвоения питательных веществ в организме бычков
Ферментные кормовые добавки получили широкое распространение в практике кормления сельскохозяйственных животных. Их использование у крупного рогатого скота способствует улучшению пищеварительных процессов и снижению затрат на выращивание, поскольку корма составляют основную часть производственных расходов, что особенно важно для производителей говядины. Однако для достижения максимальной эффективности работы энзимов, а также получения экономической выгоды необходимо тщательно подбирать их состав и правильно использовать.
Ферменты — это биологические катализаторы, незаменимые компоненты пищеварительного процесса у животных. Их роль в переваривании корма настолько значительна, что напрямую влияет на усвояемость питательных веществ и продуктивность сельскохозяйственных животных.
Экзогенные протеазы (обычно из микробиологических или бактериальных и грибковых источников) всё чаще используются в рационах сельскохозяйственных животных для усиления гидролиза кормового белка.
Введение экзогенных протеаз в рацион молодняка часто приводит не только к улучшению усвоения белка, но и остальных питательных веществ. Эти протеазы разрушают ингибиторы эндогенных протеаз и лектины, содержащиеся в кормах. Щелочным протеазам отводится важная роль ввиду обширной субстратной специфичности и усиленной деятельности на протяжении всего желудочно-кишечного тракта. В эту категорию включены и кератиназы, которые способны расщеплять белки, недосягаемые для деятельности протеаз и пептидаз в организме животных. Кератиназы разлагают агглютинины, глицинин и β-конглицинин, а кроме того, белки соединительной ткани, которые обладают стойкостью к воздействию ферментов желудочно-кишечного тракта и некоторых экзогенных протеаз.
Лучше всего использовать протеазы с кератинолитической активностью в качестве кормовых добавок, которые в жидкой или гранулированной форме добавляются в общий смешанный рацион, сено, силос, концентраты, добавки или премиксы и повышают доступность питательных веществ в клеточной стенке.
Научные исследования, подтверждающие точный механизм действия и эффективность кормовых протеаз в различных производственных условиях, всё еще продолжаются. Способ действия каждого фермента индивидуален и взаимозависим, его использование в сочетании с составами кормов должно осуществляться рационально и осторожно для достижения максимального положительного эффекта. Ферменты прямо или косвенно воздействуют на питательные вещества, оказывая основное воздействие на субстрат, на который они направлены, а также вызывают побочные эффекты.
Кормление ферментами часто сопровождается увеличением потребления корма, ввиду того что повышаются вкусовые качества рациона за счет сахаров, высвобождаемых при гидролизе клетчатки кормов. После попадания ферментов в желудок происходит увеличение скорости переваривания за счет гидролитической активности в рубце, отчего уменьшается заполнение кишечника, а переваримость увеличивается.
Добавки с ферментами, обладающими протеазной активностью, разработаны для улучшения переваривания, а также усвоения белков и аминокислот из рациона для животных. На рынке кормовых добавок доминируют протеазы, полученные из бактерий. Ферменты обширно используются в различных отраслях, включая производство спирта и пива, хлебобулочных изделий, синтетических моющих средств, в кожевенном производстве, в переработке мяса, рыбы и морепродуктов. Грибная щелочная протеаза — ферментный препарат, обладающий протеолитической активностью, который способствует расщеплению белков на пептиды и аминокислоты.
Добавление ферментов в рационы полигастричных животных оказывает положительный эффект на усвоение питательных веществ, в результате чего крупному рогатому скоту не приходится скармливать повышенное количество корма для достижения высоких продуктивных показателей. При уменьшенном потреблении сухого вещества улучшается усвояемость в рубце вследствие медленного продвижения корма. Если же ферменты добавляются в рацион и потребление сухого вещества снижается, то животные получают больше питательных веществ и энергии благодаря повышенной эффективности переваривания, даже несмотря на удлинение времени нахождения корма в рубце.
Зарубежные ученые проводили исследования по изучению воздействия фермента в рационе животных на степень усвоения эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов, что значительно улучшало их биодоступность в кишечнике и способствовало эффективному использованию.
Избыток или недостаток этих элементов может быть источником различных заболеваний. Информации о роли в организме условно-эссенциальных микроэлементов не так много, но известно, что они выполняют различные функции в организме. Состав этой группы элементов непостоянен, новые открытия способны перенести один из них в группу эссенциальных. О последствиях дефицита этих микроэлементов сведений недостаточно.
Таким образом, добавление ферментов в рационы жвачных животных может повысить усвояемость волокнистых кормов, снизить затраты на кормление за счет сокращения использования зерна, широко используемого в рационах, и повысить продуктивность и конверсию корма.
Цель данного исследования — изучение особенностей усвоения питательных веществ и химических элементов бычками при включении в рацион фермента протеазы.
Материалы и методы исследований
Исследования были выполнены с 2023 по 2024 год в отделе кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. профессора С.Г. Леушина лаборатории биологических испытаний и экспертиз Центра нанотехнологий в сельском хозяйстве и Центра коллективного пользования с использованием материально-технической и методической базы ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» (ФНЦ БСТ РАН).
Объект исследования — бычки казахской белоголовой породы средней массой 320–330 кг в возрасте 14–15 месяцев (количество — 4 гол.). Животным были установлены фистулы рубца по Басову. Для in vivo исследований были сформированы две группы животных (по 4 бычка в каждой) — контрольная и опытная. Контрольная группа получала основной рацион, опытная группа в дополнение получала экзофермент протеаза грибная («Биопрепарат», г. Воронеж, Россия) в дозировке 50 г/гол, который задавали в составе концентрированных кормов путем ступенчатого смешивания.
Исследования проводили в четырех повторностях с использованием латинского квадрата 4 × 4 в лаборатории биологических испытаний и экспертиз Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий Российской академии наук.
Обслуживание животных и экспериментальные исследования выполняли в соответствии с «Позицией по этике использования животных в исследованиях, выполняемых при поддержке Российского научного фонда».
При проведении исследований были предприняты меры для обеспечения минимума страданий животных и уменьшения количества исследуемых опытных образцов.
Кормление подопытных животных было организовано с учетом рекомендаций А.П. Калашникова и др. Рацион для опытных животных состоял из сена разнотравного лугового (80%), зерновой смеси (19%), премикса ПК-60 (1%), в рационе содержались сухое вещество (94,68%), сырой протеин (5,9%), сырая клетчатка (28%), НДК (6,3%), КДК (4,6%), гемицеллюлоза (1,65%), сырой жир (2,73%), органическое вещество (93,4%), кальций (0,51%), фосфор (0,37%), сырая зола (1,28%), БЭВ (53,8%).
Зоотехнический анализ кормов и выделенного кала проводили по общепринятым методикам и ГОСТам, определяли массовую долю сухого вещества, сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки, сырой золы, кальция.
Лабораторные исследования выполняли с использованием приборной базы ЦКП БСТ РАН Элементный состав основных компонентов рациона и выделенного кала был изучен с использованием атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии (АЭС-ИСП и МС-ИСП). Содержание макроэлементов основного рациона представлено в таблице 1.
При выполнении исследований методами АЭС-ИСП и МС-ИСП озоление биосубстратов проводили с использованием микроволновой системы разложения MD-2000 (США). Анализ содержания химических элементов в полученной золе оценивали с использованием масс-спектрометра Elan 9000 (Perkin Elmer, США) и атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000 V (Perkin Elmer, США).
Коэффициенты переваримости питательных веществ рационов рассчитывали путем отношения количества питательных веществ, переваренных животным, к количеству питательных веществ, принятых в течение суток.
Статистический анализ выполняли с использованием методик ANOVA (программный пакет Statistica 10.0, Statsoftinc и Microsoft Excel (США). Статистическая обработка включала расчет среднего значения (М) и стандартные ошибки среднего (± SEM).
Достоверность различий сравниваемых показателей определяли по t-критерию Стьюдента. Уровень значимой разницы был установлен на р ≤ 0,05.
Результаты и их обсуждение
Препараты на основе ферментов оказывают положительный эффект на пищеварение и усвоение питательных веществ через стимуляцию развития микроорганизмов в рубце, тем самым увеличивая активность пищеварительных ферментов, снижая при этом окислительные процессы и рост патогенных бактерий.
В процессе анализа переваримости питательных веществ корма установили, что коэффициенты переваримости у бычков опытной группы были выше, чем в контроле, по сухому веществу на 2,7%, по органическому веществу на 3,2%, по сырому протеину на 6,8%, по сырой клетчатке на 3,0%, по сырой золе на 2,9%, по сырому жиру на 2,8% (табл. 2).
В ходе исследования был выполнен микронутриентный анализ рациона и выделенного кала, после чего рассчитали элементную усвояемость в организме экспериментальных животных. Так, с дополнением к рациону экзофермента протеазы грибной в дозировке 50 г/гол в организме бычков снижалось усвоение следующих макроэлементов: Na — на 6,0%, Mg — на 6,2%, P — на 5,6%, K — на 0,1%, Ca — на 3,9% (по сравнению с контрольной группой) (табл. 3).
При оценке результатов исследований эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов установили, что с добавлением грибной протеазы в рацион повышалась усвояемость Li (на 2,0%), B (на 0,4%), Se (на 1,9%), Br (на 2,7%), I (на 24,6%) (p ≤ 0,01), Zn (на 1,0%). Данная добавка привела к снижению усвояемости таких микроэлементов, как Mn (на 19,2%), Co (на 29,8%), Ni (на 0,8%), Cu (на 2,8%), Mo (на 4,8%), Cr (на 6,8%), Fe (на 1,5%), по сравнению с контролем соответственно (табл. 4).
Так, с дополнением к рациону экзофермента протеазы грибной в дозировке 50 г/гол выведение из организма токсических элементов в опытной группе было лучше, чем в контроле, по микроэлементам Sr (на 19,3%), Sn (на 11,5%), Al (на 3,9%), Cd (на 9,1%), Hg (на 15,1%), Pb (на 1,1%).
Полученные данные подтверждают, что экзогенные протеолитические ферменты способны повышать общую усвояемость сухого вещества, органического вещества и нейтрально-детергентной клетчатки в желудочно-кишечном тракте. Кроме того, ферментные препараты могут сохранять свою активность не только в верхних, но и в нижних отделах желудочно-кишечного тракта, снижая вязкость перевариваемого продукта, в результате чего происходят ускорение процессов разложения корма и улучшение усвоения питательных веществ.
В ходе собственного эксперимента установили, что экзофермент протеаза грибная в дозировке 50 г/гол изменяет ретенцию эссенциальных и условно-эссенциальных микроэлементов в следующем порядке:
Выводы
Введение протеазы грибной в рацион бычков казахской белоголовой породы в дозировке 50 г/гол оказало положительное воздействие на метаболизм веществ в организме. В результате чего отмечено повышение переваримости питательных веществ опытной группы по сухому веществу (на 2,7%), органическому веществу (на 3,2%), сырому протеину (на 6,8%), сырой клетчатке (на 3,0%), сырой золе (на 2,9%), сырому жиру (на 2,8%).
Фермент протеаза грибная способствовал снижению усвоения таких макроэлементов, как Na (на 6,0%), Mg (на 6,2%), P (на 5,6%), K (на 0,1%), Ca (на 3,9%). Повышалась усвояемость микроэлементов: Li — на 2,0%, B — на 0,4%, Se — на 1,9%, Br — на 2,7%, I — на 24,6% (p ≤ 0,01), Zn — на 1,0%, ухудшалось усвоение Mn (на 19,2%), Co (на 29,8%), Ni (на 0,8%), Cu (на 2,8%), Mo (на 4,8%), Cr (на 6,8%), Fe (на 1,5%).
В организме бычков опытной группы отмечено достоверное снижение уровня токсических микроэлементов (на 19,3%), Sn (на 11,5%), Al (на 3,9%), Cd (на 9,1%), Hg (на 15,1%), Pb (на 1,1%).
Об авторах
Елена Владимировна Шейда 1, 2 , доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина 1;
доктор биологических наук, старший научный сотрудник 2
elena-shejjda@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-2586-613
Ольга Вилориевна Кван 1, 2, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, завотделом кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина 1;
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник 2
kwan111@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-0561-7002
Оксана Вячеславовна Шошина1, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина
oksana.shoshina.98@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-4104-3333
Юрий Андреевич Сечнев 1, аспирант отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина
y.sechnev@outlook.com https://orcid.org/0009-0009-5920-1185
Лариса Юрьевна Топурия 3, доктор биологических наук, профессор кафедры ветеринарно санитарной экспертизы и фармакологии
golaso@rambler.ru https://orcid.org/0000-0002-7881-2602
1 Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, ул. 9 Января, 29, Оренбург, 460000, Россия
2 Оренбургский государственный университет, пр. Победы, 13, Оренбург, 460018, Россия
3 Оренбургский государственный аграрный университет, ул. Челюскинцев, 18, Оренбург, 460014, Россия
УДК 636.084.41
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-397-08-39-44
Просмотров: 270
