Содержание каротина в сыворотке крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания как критерий оценки витаминного обмена

Молочное животноводство является одной из основополагающих отраслей современного животноводства. Прогресс молочной промышленности зависит от ее состояния и развития. Поэтому состояние индустрии очень важно для экономики и национальной продовольственной безопасности как области, так и страны в целом [1].

Молочное животноводство в Вологодской области играет важную роль в выращивании крупного рогатого скота, поэтому экономическая стабильность сельскохозяйственных предприятий и рентабельность производства в целом напрямую зависит от количества и качества реализуемого молока. В большинстве сельскохозяйственных предприятий молоко является основным товарным продуктом, приносящим доход, и повышение качества заготавливаемого молока занимает особое место в рациональном использовании сырьевой базы [2].

В современных условиях развития животноводства на промышленной основе остро обозначены проблемы своевременного контроля физиологического состояния животных, оценки их метаболического профиля, а также осуществления необходимых лечебно-профилактических мероприятий. Успешные решения этих проблем невозможны без достаточно глубоких и основательных знаний в области динамической биохимии [3].

Биохимические показатели крови позволяют полностью воспроизвести картину состояния метаболизма белков, жиров, углеводов, витаминов, гормонов и минералов в организме коровы. Они позволяют интерпретировать рост и развитие организма, понять этиологию определенных патологических состояний у животных, выявить скрытые формы заболевания и, в конечном счете, поставить объективный диагноз [4].

Сбалансированная, питательная и рациональная система кормления является важнейшим фактором здоровья животных, продуктивности и рентабельности животноводства. Необходимо снабжать животных витаминами для поддержания интенсивного обмена веществ, физиологической активности и устойчивости к заболеваниям [5].

Одним из наиболее важных критериев при анализе метаболизма витаминов является концентрация каротина в сыворотке крови. Каротин является биологически активным веществом растительного происхождения, осуществляющим важные функции в обмене веществ. Каротин оказывает прямое воздействие на репродуктивное здоровье коров. Ранее считалось, что физиологический эффект каротина обусловлен его трансформацией в витамин А. Каротин совместно с холестерином участвует в обменных процессах, в результате которых синтезируются стероидные гормоны. По результатам последних проведенных исследований установлено, что каротин служит не только источником витамина А в организме крупного рогатого скота, но и соединением, обладающим совершенно самостоятельной биологической активностью. При пагубном воздействия нитратов в организме каротин выполняет протекторные функции в отношении гемоглобина крови животных, защищает организм от канцерогенного воздействия агрессивных прооксидантов (активных форм кислорода, в том числе ионов кислорода и перекиси, или свободных радикалов, образующихся в клетках при внутриклеточном дыхании), стимулирует неспецифические факторы естественной резистентности [6].

Коровы обладают уникальной способностью к аккумулированию значительного количества каротина в крови. Поэтому по концентрации каротина в сыворотке крови можно оценить обеспеченность коров витамином А. Диапазон вариации концентрации каротина в сыворотке крови изменяется в зависимости от внешних факторов, таких как рацион, условия кормления, сезон года, и индивидуальных особенностей: порода, возраст, физиологические циклы. Степень усвоения каротина у крупногорогатогоскотасоставляет50–52%. Длякоровсзаведомонизким внутренним резервом витамина А при дополнительном обеспечении каротином животных характерно максимально выраженное повышение уровня каротина в сыворотке крови. Повышенное содержание нитратов и нитритов в рационе оказывает негативное влияние на доступность каротина в корме и последующую его конверсию в витамин А. Поскольку трава является основным источником каротина для жвачных животных, существует выраженная сезонность в содержании каротина в сыворотке крови крупного рогатого скота. Максимальные значения приходятся на летний пастбищный период, а минимальные – на поздний весенний стойловый период. Каротин – достаточно нестабильный углеводород из группы картиноидов, который подвержен процессам окисления и разрушения под воздействием света и кислорода, при взаимодействии с воздухом запускается процесс ферментации. Таким образом, при сборе урожая кормовых растений, а также при приготовлении и хранении кормов большое количество каротина теряется [7].

Такие параметры как порода, пол, возраст, физиологическое состояние и уровень продуктивности определяют потребность животных в каротине. Витамин А способствует биосинтезу холестерина, облегчает обмен фосфорных соединений, участвует в обмене веществ, повышает реактивность и сопротивляемость организма, участвует в иммуногенных процессах, усиливает фагоцитоз лейкоцитов и выработку антител, обладает антиоксидантными свойствами, защищает клетки, повышает устойчивость организма к различным заболеваниям, энергетический обмен, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, воспаления слизистыхоболочек, влияетнарепродуктивнуюфункцию, необходимдля интенсивного роста и физиологичного развития плода внутриутробно, а также стимулирует рост и развитие животных [8, 9].

Дефицит каротина может вызвать воспаление плаценты и слизистой оболочки матки в конце беременности и в послеродовом периоде, что приводит к таким нарушениям репродуктивной способности телок, как длительная овуляция и гипоплазия яичников, слабовыраженная охота, повышенная эмбриональная смертность, увеличение количества абортов на 18–20 неделе беременности и рождению молодняка с низкой жизнеспособностью. Избыток каротина может свидетельствовать о нарушениях в эндокринной системе животных [9].

В связи с распространенным использованием полносмешанных рационов и круглогодичным кормлением силосованными кормами, вопрос обеспечения сельскохозяйственных животных каротином остается актуальным. При любом типе кормления молочные коровы должны получать необходимое количество питательных и минеральных веществ согласно их потребности и физиологического состояния в оптимальной концентрации и соотношениях. У высокопродуктивных коров каротин оказывает существенное влияние на репродуктивную функции и необходим во внутриутробный период для роста и развития плода, а также стимулирует рост и развитие животных [4].

Исходя из всего вышесказанного, определение каротина в сыворотке крови позволяет получить представление о состоянии витаминного обмена у сельскохозяйственных животных, своевременно выявить отклонения в показателях и вовремя принять соответствующие меры для сохранения и поддержания здоровья крупного рогатого скота с высокой интенсивностью и продуктивностью обменных процессов.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в использовании полученных в ходе биохимических анализов крови результатов для составления сбалансированных рационов, максимально удовлетворяющих физиологические потребности животных в разные фазы лактации.

Научная новизна проводимых исследований заключается в решении практических задач, связанных с разработкой методов повышения эффективности контроля за содержанием каротина в сыворотке крови высокопродуктивных коров и возможностью регулирования его концентрации. А также в установлении оптимальных значений концентрации каротина в сыворотке крови для высокопродуктивных животных, содержащихся в условиях Европейского Севера Российской Федерации.

Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что исследование биохимических показателей в крови крупного рогатого скота позволяет своевременно выявить дисбаланс в витаминном обмене. В производственных условиях животные не потребляют физиологически необходимое количество каротина. Таким образом, данные биохимического анализа крови крупного рогатого скота способствуют нормализации, сбалансированности, полноценной и рациональной организации кормления, которые являются важнейшими факторами, оказывающими значимое воздействие на здоровье и продуктивность животных.

Всовременныхусловияхразвитияживотноводстванапромышленной основе важна и актуальна задача организации стандартизированного кормления высокопродуктивных коров с учетом способа содержания и состояния биохимического статуса животного.

Актуальность

Полученные данные биохимического анализа крови крупного рогатого скота с учетом способа содержания и периода лактации имеют практическое значение для составления и корректировки рационов, профилактики нарушений обмена веществ и продуктивного здоровья коров, оценки их метаболического состояния, а также лечебнопрофилактических мероприятий, обеспечивающих физиологические потребности животных в разные фазы лактации и в период сухостоя.

Целью исследований является изучение биохимических показателей крови высокопродуктивных коров с учетом физиологического цикла и различных способов содержания.

Для достижения поставленной цели были сформированы следующие задачи:

• 1.    определить показатели каротина в крови высокопродуктивных коров, в исследуемом хозяйстве, по периодам лактации, при различных условиях содержания;

• 2.    сравнить полученные результаты.

Полученные данные при биохимическом исследовании крови коров с учетом различных способов содержания и периодов лактации имеют практическое значение для составления и корректировки рационов питания, предупреждения нарушений обменных процессов и здоровья высокопродуктивных коров, оценки их метаболического статуса, проведения лечебно-профилактических мероприятий, обеспечивающих физиологические потребности животных на разных стадиях лактации и в период сухостоя.

Научная новизна исследования заключается в поиске оптимальных значений содержания каротина в сыворотке крови высокопродуктивных животных в условиях содержания животных на территории Европейского Севера Российской Федерации.

Методика проведения работ

В рамках темы исследования НИР № FMGZ-2022-0003 были проведены исследования биохимического состава крови высокопродуктивных лактирующих и сухостойных коров на привязном и беспривязном содержании. Для достижения поставленной цели исследование проводилось с постановкой производственного опыта на базе сельскохозяйственного предприятия Вологодской области.

Объектом исследования являлись коровы черно-пестрой голштинизированной породы продуктивностью свыше 8500 кг по хозяйству. Для биотестирования отбиралась кровь у животных следующих опытных групп с учетом разных периодов лактации: раздой (1–100 дней), разгар лактации (101–200 дней), затухание лактации (201–300 дней), а также у сухостойных кров. Всего в исследовании приняло участие 108 коров. Забор крови производился перед утренним кормлением из хвостовой вены с использованием вакуумной системы отбора крови.

Предметом исследования является биоматериал: кровь и сыворотка высокопродуктивных коров.

Исследование проводилось на базе лаборатории физиологии и биохимии животных Северо-Западного научно-исследовательского института молочного и лугопастбищного хозяйства им. А.С. Емельянова – ОП ФГБУН ВолНЦ РАН с использованием оборудования ЦКП «Центр сельскохозяйственных исследований и биотехнологий» ФГБУН ВолНЦ РАН. Для диагностики состояния витаминного обмена определялась концентрация β-каротина в сыворотке крови высокопродуктивных коров с учетом стадий лактации и способов содержания. Статистическая обработка результатов исследования проводилась с использованием программных пакетов Microsoft Асcess и Microsoft Excel анализа данных в соответствии с общепринятыми методами вариационной статистики. Полученные значения отражены в виде среднего значения и стандартной ошибки (М±m). Данные сравнивались с использованием t-критерия Стьюдента.

Содержание каротина в сыворотке крови определяли методом экстракции бензином с последующим фотометрированием. Принцип метода основывается на определении каротина в сыворотке крови по Кари и Прейсу в модификации Юдкина. Метод основан на извлечении каротина из белков сыворотки крови при помощи петролейного эфира или авиационного бензина. Экстинкции экстракта каротина измеряются фотометрически при длине волны 400–500 нм [11].

Использованы референсные значения (метаболические профили) биохимических показателей крови по периодам лактации и продуктивности коров разработанные в лаборатории биохимии и физиологии животных СЗНИИМЛПХ [12, 13].

Результаты исследований по изучению количественного и качественного фотометрического определения концентрации каротина в сыворотке крови коров, характеризующие витаминный обмен, представлены в таблицах 1, 2 .

Таблица 1 - Результаты проведенных исследований сыворотки крови высокопродуктивных коров, характеризующие витаминный обмен

z m s ci Ф c; 0) Ф m ro x о EZ	s о Cl zr fU ЛЭ c; CI О s 0) EZ	(U m 92 .0 0) OJ -e	Спо Привязный	соб (с д		содержания оением в молокопро-вод)
			Среднее значение, М±m		Отклонение от нормы, %		Лимиты признака, min-max
Каротин, мг%	1–100	0,3-0,4	0,58±0,06**		+45		0,28-0,85
	101–200	0,51-0,70	0,66±0,05		0		0,49-0,94
	201-300	0,47-0,60	0,71±0,05		+18		0,5-0,92
	сухостой	0,35-0,66	0,80±0,07***		+21		0,52-1,08

Примечание: уровень достоверности: * р < 0,05; ** р < 0,01; *** р < 0,001.

Способ содержания

Беспривязный                Беспривязный

(с доением в доильном зале) (с роботизированным доением)

1 OJ У^ CI О	О ^ I Z О с; о 6	CL X c 2 Z * E | m E	У E ys CI Ф О	О ^ I Z О CL с; о X I 6	CL X £ 5 * £ z m sc s
0,58±0,09	+45	0,3-1,01	0,59±0,13	+47,5	0,23–1,26
0,66±0,11***	0	0,22-1,36	0,47±0,08	-7,8	0,1–0,92
0,81±0,11	+35	0,45-1,41	0,72±0,11	+20	0,33–1,21
0,52±0,10	0	0,12-1,04	0,70±0,12**	+6	0,13-1,11

Примечание: уровень достоверности: * р < 0,05; ** р < 0,01; *** р < 0,001.

Среднее содержание каротина в сыворотке крови у подопытных животных при содержании на привязи и без привязи составили, соответственно, в период раздоя – 0,58, 0,58 и 0,59 мг%, в период разгара лактации – 0,66, 0,66 и 0,47 мг%, в период затухания лактации – 0,71, 0,81 и 0,72 мг%, период сухостоя 0,80, 0,52 и 0,70 мг%. Минимальное отклонение от нормы (в %) отмечается в период разгара лактации от 0 до -7,8% при всех типах содержания. Максимальная вариация содержания каротина наблюдалась в фазу раздоя и составляла от 45 до 47,5% при всех типах содержания. Предельные значения каротина варьировались от 0,28 до 1,08 мг% при привязном содержании, от 0,12 до 1,41 мг% – на беспривязном содержании с доением в доильном зале и от 0,1 до 1,26 мг% – на беспривязном содержании с роботизированным доением.

Состояние витаминного обмена диагностировалось по содержанию каротина в сыворотке крови высокопродуктивных коров и представлено на рисунке 1.

0,9

1-100дней       101-200дней      201-300дней        сухостой

Период физиологического цикла

■ Привязное содержание

• ■    Беспривязное содержание

• ■    Беспривязное содержание с роботизированным доением

  Рисунок 1 - Содержание каротина в сыворотке крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания за 2020 г, мг%

На стадии затухания лактации (201–300 дней) наблюдается наибольшее значение каротина в сыворотке крови животных при всех способах содержания и колеблется от 0,71 мг% на привязном содержании до 0,81 мг% – на беспривязном содержании с доением в доильном зале. В фазу раздоя (1–100 дней) содержание каротина превышает норму на 45–47,5% при всех способах содержания. Во все периоды физиологического цикла и при любом способе содержания высокопродуктивных коров наблюдается нарушение витаминного обмена.

Данные о количественном составе высокопродуктивных коров, имеющих нарушения в витаминном обмене представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Количество высокопродуктивных коров, имеющих нарушения в витаминном обмене (в % к референсным значениям) за 2020 г.

ci CD 5 Z H rn та x та ^ о 1=	x x zr ro 1- JX Ji! (D ЛЗ I CI та e	ro СП CD £ § CD e	Отклонения признака, min-max
			ф £ X CD CL C[ c 8	1 □ 8 1 о CD CD СО О X	1          1 ।  ro x z CO ¥ H т T i H И О    CD i 5 u u ° ° CD CD CD “ Ct
Каротин, мг%	1–100	0,3–0,4	0,28–0,85	0,3–1,01	0,23–1,26
	101–200	0,51–0,70	0,49–0,94	0,22–1,36	0,1–0,92
	201–300	0,47–0,60	0,5–0,92	0,45–1,41	0,33–1,21
	сухостой	0,35–0,66	0,52–1,08	0,12–1,04	0,13–1,11

Количество коров, с отклонениями параметров от нормы в %
н	н	н	+	+	+	-	-	-
■ CD CI О О CD Ф 5 О I I та m £ oc CD X c	1 о о CD (D О S I X CD 5 X CL c ^ CD CO	o । E О О CD °- 1 о и £ z X       CD CD    “ X К 5 О X s 5 s О CL 2 Ct 5oH £ ^Ю	CD CI О CD CD Ф $ X та m £ CD CL c	о о CD (D О S I X CO S x c ^ о CD CO	о । E CD    1 o o £ z I та CD ГО    “ X DC 2 1 CD X Q. qj X $ S Q CL £    Ct eg ^	1 CD CI О О CD Ф $ I ro m £ CD C	О О CD (D o S I X S ro CO 5 x CD CO	o । E CD °- 1 o o £ z X     Ф (П го X K 2 1 co 1 CL CD s s о CL £ ci eg ^Ю
11	11	33	78	78	56	11	11	11
44	67	11	44	22	22	22	11	67
22	11	22	88	78	45	-	11	33
33	45	11	77	33	67	-	22	22

Результаты исследования отобранных образцов крови показали, что у 11–88% исследованных коров во всех группах содержания каротина отклоняется от нормативных значений. Кроме того, у большинства животных отмечается превышение содержание каротина на 22–88% выше нормы у животных всех групп. Уровень каротина выше пороговых значений был обнаружен у 11–44% коров на привязном содержании, у 11–67% коров на беспривязном содержании с доением в доильном зале и у 11–33% коров на беспривязном содержании с роботизированным доением. Уровень каротина ниже референсных значений выявлен у 11–22% коров при привязном способе содержания, у 11–22% коров на беспривязном способе содержания с доением в доильном зале и у 11– 67% коров на беспривязном способе содержания с роботизированным доением. На привязном содержании в периоды затухания лактации и сухостоя содержание каротина ниже референсных значений не выявлены (рис. 2).

Рисунок 2 - Содержание каротина в крови высокопродуктивных коров по периодам лактации и способам содержания (% к референсным значениям) за 2020 г.

При рассмотрении значений каротина при различных способах содержанияживотныхвыделяетсяприбеспривязномспособесодержания с роботизированным доением наблюдаются самые высокие отклонения уровня каротина от нормы. На привязном содержании с доением в доильном зале показатели каротина близки к референсным значениям, везде превышают нижнюю границу референсных значений и от раздоя к сухостойному периоду повышаются от 5,8 до 11,8% выше референсных значений, в период затухания лактации показатель увеличивается выше референсных значений на 5%. Данная тенденция связана с тем, что основным источником каротина для сельскохозяйственных животных являются корма, а в условиях привязного содержания удается более эффективно организовать использование кормовых средств.

Выводы

• 1.    В ходе исследования были установлены средние значения каротина в крови высокопродуктивных коров при разных способах содержания: минимальное содержание каротина 0,1 мг% в разгар лактации при привязном способе содержания с роботизированным доением, максимальное – 1,41 мг% в период затухания лактации с доением в доильном зале на беспривязном способе содержания.

• 2.    У животных рабочих групп отмечается максимальное отклонение содержания каротина выше предельно допустимых значений при всех способах содержания, так в фазу раздоя (0–100 дней лактации) отклонение составляет от 45 % при привязном способе содержании до 47,5 % при беспривязном способе с использованием роботизированного доения.

• 3.    Анализ результатов биохимических исследований свидетельствует о малой степени зависимости количества каротина в сыворотке крови коров от стадии лактации (Р < 0,001). Установленные средниезначенияпоказателей каротинаиотклонениеих от референсных значений свидетельствуют о нарушениях витаминного обмена. Корма служат основным источником каротина для животных. Поэтому причинами колебаний концентрации каротина в сыворотке крови КРС, вероятнее всего, служит несбалансированность рационов питания по содержанию каротина, а также снижение всасывания каротина в желудочно-кишечном тракте у животных и метод содержания.