Содержание структурных углеводов в заготовленных кормах Вологодской области

Молочное скотоводство является ведущей отраслью животноводства России и многих стран мира. Одной из ключевых проблем материального обеспечения молочного скотоводства является организация рациональной и научно-обоснованной системы кормления. Производство высококачественных кормов в недостаточном количестве и неэффективное их использование на основе научно-обоснованных норм кормления в дальнейшем приводит к снижению молочной продуктивности и высоким затратам кормов на единицу продукции и, в конечном счете, оказывает отрицательное влияние на экономику всего производства [1, 2].

Высокое качество кормов обеспечивается правильной организацией кормопроизводства, начиная с технологии выращивания кормовых культур (удобрение, орошение и другие приёмы), определения оптимальной фазы роста кормовых культур ко времени их уборки и до выбора эффективных технологий заготовки и хранения.

Вместе с совершенствованием технологии заготовки кормов и кормления скота нужно знать и понимать параметры оценки кормления и потребности животных в питательных веществах. Повышение переваримости корма считают одним из лучших рецептов повышения эффективности использования питательных веществ. Однако достичь этого можно только тогда, когда технолог хорошо понимает физиологические и биохимические процессы переваривания кормов в соответствии с физиологическими особенностями пищеварительной системы скота и физического состояния [3, 4].

Оценить питательность корма по одному показателю невозможно. Поэтому в настоящее время применяется комплексная оценка питательности кормов, в которую включена энергетическая питательность (ОЭ, ЭКЕ), содержание в кормах протеинов (СП, ПП), жиров, углеводов (крахмал, сахар, клетчатка), минеральных веществ (макро- и микроэлементов) [5].

В системе полноценного кормления сельскохозяйственных животных большое значение имеет обеспеченность их грубыми кормами. Питательное значение клетчатки в кормлении жвачных животных было только недавно отнесено к важным проблемам. Современное развитие в области питания жвачных показывает, что энергия

(переваримая, обменная, чистая) и протеин являются не единственными существенными факторами питания, обеспечивающими оптимальное кормление. Объём грубых кормов (клетчатки) в рационе является важным фактором, влияющим на потребление, переваримость и использование энергии переваримых веществ. Главная составная часть этих кормов — это структурные углеводы [6].

Особенностью жвачных животных является их способность перерабатывать и усваивать большое количество клетчатки грубых кормов, благодаря микроорганизмам рубца и толстого кишечника, преобразуя её в животноводческую продукцию. Оптимальное содержание клетчатки, получаемой с грубыми кормами, в рационах стимулирует работу всего желудочно-кишечного тракта, вызывает сокращение рубца, жвачку, во время которой в рубец со слюной поступает большое количество бикарбоната натрия, что является профилактическим средством ацидоза рубца. Следует учитывать, что при значительном уменьшении доли длинноволокнистой сырой клетчатки ниже 12%, а общей клетчатки ниже 16% от сухого вещества рациона нарушается рубцовое пищеварение, развивается ацидоз, угнетаются защитные силы организма [7].

Сырая клетчатка — это основная часть оболочек растительных клеток. В ее состав входят целлюлоза, гемицеллюлозы, пентозаны, гексозаны, лигнин, кутин, суберин. Соотношение между целлюлозой и лигнином в различных кормах разное. Если целлюлоза и гемицеллюлозы перевариваются достаточно хорошо ‒ на 65-68%, то лигнин - на 15-16% меньше. Лигнин не только сам плохо переваривается, но оказывает отрицательное влияние на переваримость других питательных веществ. Важное значение при оценке качества клетчатки отводится ее фракциям (лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза) и содержанию в корме нейтрально-детергентной (NDF) и кислотно-детергентной (ADF) клетчатки [8].

Во-первых, клетчатка ‒ это труднопереваримый углевод, содержащийся в растительной пище. То есть, клетчатка ‒ общее название сложных углеводов, содержащихся в сплетении растительных пищевых волокон. Являясь разновидностью целлюлозы, клетчатка не поддается расщеплению пищеварительной системой и попадает прямо в микрофлору кишечника. Во-вторых, при анализе кормов выделяют сырую клетчатку. Сырая клетчатка ‒ это органические вещества, которые остаются нерастворимыми после получасового кипячения навески корма в разбавленной серной кислоте и разбавленной щелочи с последующим промыванием водой, спиртом и эфиром. [9].

В целом NDF является индикатором качества (переваримости и питательности) кормов растительного происхождения. Соотношение между составляющими NDF определяет переваримость, а значит и питательное качество растительного корма.

Кроме того, в связи с тем что клетчатка является самой объемной фракцией корма, по содержанию NDF так же оценивают потенциальную поедаемость рациона (наполняемость рубца) животным с учетом вместимости рубца.

NDF — это остаток (целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин) после обработки(экстракции) навескикормакипящим нейтральным раствором детергентов — натрия лаурилсульфата и этилендиаминотетрауксусной кислоты. После обработки корма из него удаляются хорошо усвояемые вещества — протеин, легкорастворимые сахара, крахмал, жиры, пектины и органические кислоты. При зоотехническом анализе зерновых кормов из них предварительно удаляют крахмал при помощи амилазы. Обычно концентрация NDF в кормах примерно в два раза превышает количество сырой клетчатки в сухом веществе рациона.

Переваримость NDF обусловлена ее химическим составом, то есть соотношением целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина. Поэтому корма с одинаковым содержанием NDF не всегда характеризуются одинаковой энергетической ценностью. К тому же некоторые виды кормов или рационов с высокой концентрацией NDF могут характеризоваться более высокой энергетической ценностью, чем корма и рационы с низким уровнем NDF [10, 11].

Кислотно-детергентная клетчатка определяется как остаток клетчатки после обработки в кислотных растворителях. В состав ADF входит в основном целлюлоза и лигнин, т.е. трудно перевариваемые углеводы. Таким образом ADF отличается от NDF очень низким содержанием гемицеллюлозы.

Количественно ADF достаточно хорошо коррелирует с содержанием энергии в корме, поэтому этот параметр иногда используют в формулах регрессии для расчета переваримой энергии. В дополнение к ADF для балансирования рациона используется параметр, определяющий количественное содержание лигнина в корме как показатель переваримости клетчатки, позволяющий оценить переваримость всего рациона в целом [12].

Неструктурные углеводы (NFC). В фракцию неструктурных углеводов переходят вымываемые при экстракции образцов корма нейтральным детергентом (растворителем) вещества: крахмал, сахара, пектин и органические кислоты (в основном летучие жирные кислоты).

Следует учитывать то, что максимально быстро ферментируются сахара, а стабильный крахмал практически не расщепляется в рубце и эффективно переваривается в кишечнике жвачных животных. Оптимизация рационов по содержанию в них неструктурных углеводов позволит предотвратить развитие у коров ацидоза и других метаболических заболеваний.

Показатель NFC существенно ниже традиционного показателя «БЭВ», а значит, он лучше отражает состав фракции неструктурных углеводов. Их концентрация в корме зависит от вида растительного сырья и способов его переработки [15].

Актуальность темы

Клетчатка играет особую роль в рубцовом пищеварении сельскохозяйственных животных. От обеспеченности коров этим углеводом зависит их здоровье, продуктивность и качество молока. Недостаток в кормах сырой клетчатки приводит к снижению жирности молока, а избыток – к снижению энергетической ценности рационов и уменьшению продуктивности животных. В соответствии с этим, изучение структурных углеводов в заготовленных кормах Вологодской области является весьма актуальным и имеет большое теоретическое и практическое значение.

В связи с вышеизложенным целью наших исследований является изучение содержания структурных углеводов в заготовленных кормах. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: изучение содержания сырой клетчатки, структурных углеводов, неструктурных углеводов в хозяйствах Вологодской области.

Материал и методика исследований

В лаборатории химического анализа СЗНИИМЛПХ проведен анализ качества заготовленных основных объемистых кормов из 70 хозяйств

Вологодской области, в том числе более 573,00 тыс. т. силоса за 2020 г. и 380,00 тыс. т. за 2021 г. соответственно [16,17].

В общей сложности проанализировано и оценено более 350 образцов сочных кормов на содержание NDF и ADF. Содержание питательных веществ определяли в соответствии с ГОСТами. ГОСТ 13496.4-2019 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье [18]. Сырая клетчатка метод Ганнеберга ‒ Штомана ( рис. 1 ). ГОСТ 316402012. Корма. Методы определения содержания сухого вещества [19]. Содержание нейтрально-детергентной клетчатки определяли методом VAN SOEST, кислотно-детергентной клетчатки методом VAN SOEST & ROBERTSON [20].

Определение питательных веществ по схеме зоотехнического анализа постоянно подвергалось критике как устаревшее и неточное, при этом наибольшим сомнениям подвергались результаты определения сырой клетчатки и БЭВ. Дело в том, что реагенты, используемые при определении СК (растворы кислот и щелочи), могут удалять до 60% целлюлозы, 80% гемицеллюлозы и от 10 до 95% лигнина из фракции сырой клетчатки. Эти вещества попадают во фракцию БЭВ, поэтому БЭВ часто оказываются менее переваримыми, чем сырая клетчатка, чего не должно быть. В зарубежной зоотехнической практике показатели БЭВ и сырой клетчатки перестали использовать около 30‒40 лет тому назад.

Альтернативная процедура определения клетчатки, называемая «детергентная аналитическая система», разработана Ван Соестом (VanSoest, 1963; 1967). По этой системе клетчатку, которая представляет собой прочные растительные клеточные стенки кормов, определяют, как нейтрально-детергентную клетчатку (NDF) и кислотно-детергентную клетчатку (ADF). Растительные клеточные стенки состоят в основном из 3-х видов полисахаридов (целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина), а также полифенольного вещества – лигнина. Кроме того, некоторого количества белка и воска, крепко связанных с материалами клеточных стенок. Эти вещества создают прочную структуру клеточных стенок растений, поэтому их называют структурными углеводами.

Рисунок 1 - Схема зоотехнического анализа кормов по Геннебергу и Штоманну (модифицированная)

Обработка результатов исследований

Главной составной частью объемистых грубых кормов (сено, силос, зеленые травянистые корма и т.д.) являются структурные углеводы. Доступными для организма жвачных они могут быть только после переваривания микрофлорой пищеварительного тракта. Клетчатка грубого корма стимулирует перистальтику рубца и жевательную активность, в результате активизируется слюноотделение, приводящее к нейтрализации повышенной кислотности и поддержанию оптимального рН для деятельности целлюлозолитических бактерий.

Исследованиями лаборатории физиологии пищеварения с.-х. животных установлены следующие уровни содержания NDF и ADF в кормах ( табл. 1 ).

Таблица 1 ‒ Содержание NDF и ADF в заготовленных кормах, %

Показатели	NDF	ADF
Силос: разнотравный	65,3	32,7
кукурузный	57,1	28,5
злаковый	66,4	35,4
Сенаж: разнотравный	62,2	33,1
злаковый	63,8	33,9

В зависимости от стадии лактации и уровня продуктивности коров нормы содержания NDF должны быть в пределах 28–50 % от СВ рациона, минимум NDF в объемистых кормах – на уровне 15–19 %, в рационах лактирующих коров – 25–33 %, ADF – 17–21 %. К сожалению, управлять уровнем содержания NDF и ADF в рационе возможно только путем подбора соответствующих кормов. Для этого следует четко знать содержание этих показателей в различных культурах (в зависимости от фаз развития) и создавать базы данных с их количественными характеристиками, позволяющими быстро использовать их для оптимизации содержания NDF, ADF и гемицеллюлозы в рационах кормления.

Содержание и химический состав сырой клетчатки по мере вегетации растений меняется. У молодых растущих растений в клеточной оболочке преобладает целлюлоза. С возрастом растений содержание сырой клетчатки, а в ней и лигнина существенно повышается.

Содержание сырой клетчатки и NDF в сухом веществе в заготовленных кормах показано на рисунке 2.

Рисунок 2 - Содержание сырой клетчатки и NDF, % СВ

Исследования показали, что содержание нейтрально-детергентной клетчатки колеблется от 43,78 до 50,68%, кислотно-детергентной клетчатки от 24,36 до 34,85%. В различных травостоях количество сырой клетчатки находится в пределах 26,87-30,28%.

Содержание структурных углеводов в заготовленных кормах (силос) представлены в таблице 2.

Таблица 2 ‒ Содержание структурных углеводов в силосах

Вид корма	Содержание сырой клетчатки, %	Содержание NDF, %	Содержание ADF, %	Содержание гемицеллюлозы, %
Многолетние злаковые травы	27,96	49,69	34,85	14,84
Многолетние бобовые травы	26,87	45,22	31,30	13,92
Многолетние злаковобобовые травы	30,28	45,23	34,26	10,97
Многолетние бобовозлаковые травы	28,82	50,68	34,47	16,21
Кукурузный	27,47	43,78	24,36	19,42

Основываясь на результатах таблицы 2, можно сделать вывод, что самый оптимальный баланс NDF и ADF содержится в кукурузном силосе, который составил (NDF/ADF) 43,78/24,36 и в силосе из многолетних бобово-злаковых трав (NDF/ADF) 50,68/34,47. Это соотно- шение структурных углеводов наиболее приближено к оптимуму по данным лаборатории физиологии пищеварения сельскохозяйственных животных.

В таблице 2 приведены фракции клетчатки для различных травостоев. Высокое содержание NDF означает, что компонент имеет высокое содержание клетчатки. Оценить способность к ферментации можно по разнице между NDF и ADF. Большая разница означает, что доля растворимой и, следовательно, легко ферментируемой клетчатки высока. Это становится понятным, например, в кукурузном силосе.

Относительно небольшая разница между NDF и ADF означает, что, хотя мы можем достичь хорошего механического насыщения, но кишечник получит недостаточно питания. Следовательно, плохо ферментируемых кормовых компонентов недостаточно в качестве единственного источника клетчатки, они должны быть дополнены легко ферментируемым сырьем.

По данным таблицы 2 видно, что содержание гемицеллюлозы составило 10,97‒19,42%, а оптимальное количество гемицеллюлозы в рационах должно находится в пределах 10–15 % сухого вещества, являясь запасным питательным веществом в оболочках растительных клеток.

В новой системе зоотехнического анализа используют показатель «неструктурные углеводы» (NFC), включающий вещества, вымываемые при экстракции НДК. Эти вещества находятся внутри растительной клетки и представлены крахмалом, растворимыми сахарами, пектином, органическими, главным образом летучими жирными кислотами (ЛЖК). Показатель NFC существенно ниже показателя БЭВ и лучше отражает состав фракции неструктурных углеводов. NFC быстро сбраживаются в рубце с образованием ЛЖК, поэтому важно знать оптимальные их концентрации в рационах коров, чтобы исключить ацидоз и другие метаболические проблемы у животных.

Содержание неструктурных углеводов в заготовленных кормах (силос) представлены в таблице 3 .

Таблица 3 ‒ Содержание неструктурных углеводов

Вид корма	Содержание сухого вещества, г	Усвояемость СВ корма, (УСВ, %)	Неструктурные углеводы, (NFC, %)
Многолетние злаковые травы	207,84	61,75	23,05
Многолетние бобовые травы	243,00	64,52	29,85
Многолетние злаковобобовые травы	201,41	62,21	25,12
Многолетние бобовозлаковые травы	275,32	62,05	18,18
Кукурузный	224,99	69,92	38,44

Содержание неструктурных углеводов варьируется от 18,18 до 38,44%. По нормам NRC–2001 максимальное количество NFC в рационах лактирующих коров должно составлять 36–44% сухого вещества, сухостойных – 20–35% сухого вещества. С другой стороны, этот показатель необходимо учитывать и для жизнестойкости и долголетия травостоев. Приведенные данные свидетельствуют, что содержание неструктурных углеводов в многолетних бобово-злаковых травостоях несколько меньше, чем в злаковых и бобовых травостоях, относительно гемицеллюлозы, в которой устоявшейся закономерности не установлено. Что касается силоса из кукурузы, то NFC здесь составляет 38,44 и гемицеллюлоза – 19,42 %.

Заключение

Независимо от вида многолетних трав, количество ADF было существенно ниже NDF, в свою очередь ADF превосходит по содержанию сырой клетчатки. Методика определения сырой клетчатки занижает ее содержание. В этой связи возникла необходимость в использовании системы детергентного анализа для контроля качества травостоя в отношенииуглеводов,чтодаетвозможностьобъективнооценитькачество растительного сырья, используемого для заготовки кормов. В результате исследований грубоволокнистых кормов (силос) установлено, что они имеют разный процентный состав питательных веществ. В зависимости от вида корма количество NDF варьирует в значительных пределах – от 43,78% (силос из кукурузы) до 50,68% (силос мн. бобово-злаковых трав). В силосе из многолетних злаковых трав содержание NDF выше, чем в силосе из бобовых и злаково-бобовых трав. Содержание ADF в силосе из разных видов трав составляет от 25,36 до 34,85 %. Количество кислотно-детергентнойклетчаткивкормахнижеколичестванейтрально-детергентной, так как в составе первой отсутствуют гемицеллюлозы.

Содержание гемицеллюлозы в исследуемых кормах составило от 10,97 до 19,42 %.

Учитывая важную роль клетчатки, современные подходы к определению качества корма и его питательности предлагают введение новых параметров для характеристики качества кормов. На сегодняшний день не все хозяйства составляют рационы для своих подопечных, используя NDF и ADF, а по-прежнему прибегают к такому показателю, как сырая клетчатка. Однако, на наш взгляд, стоит перейти к более грамотному и детальному составлению рационов для обеспечения высокой молочной продуктивности коров в разные периоды лактации и перед запуском, чтобы не допустить ненужного жироотложения у коров или же худобы, снижения продуктивности и содержания в молоке жира и белка.