Степень использования субстратов рационов и энергетический обмен у молодняка крупного рогатого скота при разной распадаемости протеина корма

Определение степени использования субстратов рационов позволяет оценивать биоэнергетические процессы, регулирующие интенсивность и направленность метаболических потоков, за счет которых происходит трансформация питательных веществ корма в компоненты мяса. Для регулирования тканевого обмена, процессов обеспечения субстратами физиологических функций животных и биосинтеза компонентов прироста живой массы необходима информация об оптимальных источниках энергии и участии в обмене веществ метаболитов, не использованных в энергетическом обмене. В частности, вопросы регулирования аминокислотами тканевого энергетического обмена в последние годы являются актуальными и имеют важное значение для оценки механизмов, регулирующих процессы формирования мясной продуктивности бычков (1-3).

В связи с этим в задачу нашей работы входила оценка биоэнергетического статуса, эффективности использования обменной энергии и интенсивности роста у бычков в период интенсивного доращивания и откорма при разном содержании незаменимых аминокислот в рационах с разной распадаемостью протеина в рубце.

Методика. Объектом исследования служили бычки черно-пестрой породы ( n = 10) 8-15-месячного возраста, содержащиеся в виварии на привязи. Животные получали корм 3 раза в сутки, индивидуально по детализированным нормам, разработанным для интенсивных технологий выращивания и откорма молодняка крупного рогатого скота (4). В период эксперимента ежесуточно учитывали потребление корма; интенсивность роста животных оценивали по результатам взвешивания до утреннего кормления в течение 2 сут подряд, а затем рассчитывали средний показатель. После предварительного периода, продолжавшегося 3 мес, по принципу парных аналогов, с учетом живой массы и интенсивности роста, бычки были распределены на две группы по 5 гол. в каждой: I и II — соответственно контроль и опыт.

Разную обеспеченность аминокислотами создавали за счет применения разных по составу комбикормов. Животные I группы (контроль) получали типовой комбикорм на ячменной основе с подсолнечниковым шротом в качестве источника протеина с высокой распадаемостью в рубце. У бычков II группы (опыт) из состава комбикорма исключали подсолнечниковый шрот, но вводили кукурузный глютен и соевый шрот как источники протеина с низкой распадаемостью и с целью балансировки содержания некоторых незаменимых аминокислот (лизин, метионин), пивную дробину, диаммонийфосфат, серу и органические кислоты (яблочная, лимонная и фумаровая) для поддержания микробиологических процессов в рубце на высоком уровне. В рационах животных обеих групп содержалось одинаковое количество как сырого протеина, так и обменной энергии. Распадаемость протеина корма животных I и II групп составляла соответственно 71 и 64 %. Содержание обменной энергии в корме 14-месячных животных составляло 1,12 МДж/кг живой массы (табл. 1).

Респирационный анализ проводили до начала и перед завершением эксперимента, а также во время балансовых опытов (в 14-месячном возрасте), контрольный убой животных — по окончании эксперимента. Калориметрический анализ образцов мышц животных проводили в 15-месячном возрасте (после убоя) в адиабатическом калориметре ВА-8М посредством выравнивания температуры в цилиндре последнего и окружающей среды в период сжигания проб.

В 14-месячном возрасте отбирали пробы крови из яремной вены через 3 ч после кормления. В цельной крови определяли концентрацию метаболитов — АТФ, лактата и пирувата, а в сыворотке крови — активность следующих ферментов: фруктозобифоcфатальдолазы (КФ 4.1.2.13), лактатдегидрогеназы (КФ 1.1.1.27), глю-козо-6-фосфатдегидрогеназы (КФ 1.1.1.49) и креатинкиназы (КФ 2.7.3.2). При этом использовали биохимические наборы, выпускаемые фирмами «Roche diagnostics GmbH» (Германия) и «Sigma diagnostics» (США). Кроме того, в пробах цельной крови бычков определяли концентрацию глюкозы глюкозооксидазным методом (5). Для математической обработки полученных данных применяли стандартные методы (6).

1. Состав и питательная ценность рационов бычков черно-пестрой породы

Ингредиент корма, субстрат	I группа	II группа
С о с т а в	р а ц и о н а
Сено злаково-бобовое, кг	2,1	2,1
Силос злаково-бобовый, кг	10,9	11,2
Комбикорм, кг	4,2	4,2
Обменная энергия, МДж	67,4	67,0
Сухое вещество, кг	8,4	8,5
Сырой протеин, г	1201	1234
Распадаемый протеин, г	853	790
Нераспадаемый протеин, г	348	444
Распадаемость протеина, %	71	64
Сырая клетчатка, г	1900	2048
Лигнин, г	523	499
Гемицеллюлоза, г	1623	1620
Целлюлоза, г	1563	1594
Крахмал, г	1510	1540
Сахар, г	330	320
Сырой жир, г	465	467
С о д е р ж а н и е с у б с т р а т о в в	ж е л у д о ч н о - к и ш е ч н о	м т р а к т е
Ацетат, г	1832	1734
Пропионат, г	788	833
Бутират, г	447	437
Сумма аминокислот, г	710	743
Сумма высших жирных кислот, г	368	365
Глюкоза, молочная кислота, г	109	118
П р и м е ч а н и е. Описание групп см. в разделе «Методика».

Обеспеченность метаболизма аминокислотами за счет использования кормов, содержащих труднодеградируемый в рубце протеин и синтетические азотистые вещества (соответственно изопротеиновые и изокалорийные рационы), в период интенсивного доращивания и откорма позволило на 7,7 % увеличить среднесуточный прирост живой массы животных — 1224±59 и 1318±56 г соответственно в I и II группах. В целом за 120 сут опыта прирост живой массы у бычков I и II групп составлял соответственно 147,0±7,0 и 158,0±6,7 кг (выше на 7,5 %). При этом у животных II группы за весь период эксперимента повышалась не только интенсивность роста, но и снижалось потребление корма и питательных веществ по сравнению с таковыми I группы: комбикорма, сухого вещества, сырого протеина и обменной энергии — соответственно на 2,06; 4,18; 4,00 и 0,98 %. Следовательно, у животных в опыте затраты сухого вещества, сырого протеина и обменной энергии на единицу получаемой продукции были меньше соответственно на 4,1; 7,7 и 4,2 %.

По данным балансового опыта, при одинаковом потреблении валовой энергии и близких по величине потерях энергии с калом и мочой у бычков в опыте потери энергии с теплопродукцией были выше, чем в контроле (табл. 2). Затраты обменной энергии на поддержание интенсивности роста составляли 0,45 МДж/кг ЖМ0,75, а интенсивность прироста живой массы у бычков I и II групп — соответственно 45,67 и 51,54 %.

2. Оценка баланса энергии и использования субстратов в энергетическом обмене

14-месячных бычков черно-пестрой породы в зависимости от состава и питательной ценности рациона

Показатель	I группа	II группа
С о д ер ж а н и е (з атр аты) о б м е н н о й э н ер	г и и, МДж/сут
Валовая энергия корма	139,4 ± 3,6	139,5 ± 1,9
Энергия кала	52,5 ± 1,0	53,2 ± 3,8
Энергия переваримых питательных веществ	86,9 ± 3,7	86,4 ± 3,0
Потери энергии с метаном и теплотой ферментации	15,0 ± 0,7	14,5 ± 0,5
Энергия мочи	4,5 ± 0,3	4,9 ± 0,4
Обменная энергия	67,4 ± 3,2	67,0 ± 2,8
Энергия прироста живой массы	13,7 ± 0,9	15,1 ± 1,7
Теплопродукция	53,7 ± 2,5	51,9 ± 2,0
Дыхательный коэффициент, СО 2 /О 2	0,840	0,858
К о л и ч е с т в о с у б с т р а т о в, г Аминокислоты и другие азотистые вещества	400	390
Ацетат и глюкоза	1447	1580
Высшие жирные кислоты, кетоновые тела	653	560

П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1.

Следует отметить, что при практически одинаковом уровне энергетического и протеинового питания количество субстратов, образующихся из питательных веществ корма, было различным, что позволило более эффективно использовать их при биосинтезе компонентов мяса у откармливаемых животных (см. табл. 2).

Известно, что на включение одной аминокислоты в полипептидную цепь клетка затрачивает четыре макроэргические связи: две из молекулы АТФ для активации аминокислоты и две из молекулы ГТФ на связывание с другой аминокислотой на рибосоме за счет образования новой пептидной связи. Скорость обмена АТФ (генерация и использование) была выше у бычков II группы, что сопряжено с активностью креатинкиназы (табл. 3). Это объясняется каталитическими свойствами креатинкина-зы, которая в мышцах животных выполняет функцию энергетического буфера (7). В итоге более высокая энергетическая обеспеченность биосинтетических процессов в мышечной ткани у бычков II группы способствовала повышению эффективности синтеза белка на фоне высокой интенсивности креатинкиназы (8).

3. Концентрация метаболитов в крови и активность ферментов в сыворотке крови 14-месячных бычков черно-пестрой породы в зависимости от состава и питательной ценности рациона

Показатель

I группа

II группа

	Концентрация метаболитов в цельной крови	, мг%
АТФ	33,2 ± 1,3***	21,8 ± 1,5***
Глюкоза	61,9 ± 1,4	64,4 ± 2,0
Пируват	1,2 ± 0,3	0,8 ± 0,1
Лактат	12,6 ± 2,8	12,8 ± 1,6
	А кти в н о сть ф е р м е нт о в в с ы в о р о т к е кр о в и,	е.а/л

Фруктозобифосфатальдолаза Лактатдегидрогеназа Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

5,9 ± 0,4                           6,7 ± 1,0 2752,0 ± 245,3                   2920,0 ± 229,9 7,0 ± 0,7                           9,2 ± 1,1

Креатинкиназа

20,8 ± 2,1*

36,2 ± 6,5*

* Р < 0,05; *** Р < 0,0001.

П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1.

Активность гликолитических ферментов — фруктозобифосфат-альдолазы и лактатдегидрогеназы — у бычков II группы оказалась выше, чем в контроле. Повышенная активность этих двух ферментов гликолиза у бычков II группы по сравнению с контролем объясняется тем, что обеспеченность метаболизма незаменимыми аминокислотами обусловливает определенную напряженность биоэнергетических процессов, связанных с образованием дополнительного количества АТФ для активации биосинтеза белков и липидов мышечной ткани. Одним из источников синтеза АТФ является гликолиз, что закономерно ведет к повышению активности ферментов, в том числе фруктозо-бифосфатальдолазы и лактатдегидрогеназы (см. табл. 3).

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа катализирует первую окислительную реакцию пентозофосфатного цикла. Окислительные реакции служат основным источником НАДФ в клетках, необходимого для синтеза жиров. Как следует из данных таблицы 3, высокая активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы у бычков II группы по сравнению с контролем сопровождалась повышенным отложением липидов в мышечной ткани. Об этом свидетельствуют и данные прямого калориметрического анализа образцов мышц: у бычков I и II групп в образцах длиннейшей мышцы спины содержание энергии составляло соответственно 21,96 ± 0,15 и 23,04 ± 0,32 (разница 4,9 %, Р < 0,01), в пробах туши — соответственно 24,64 ± 0,53 и 24,73 ± 0,27 кДж/г сухого вещества.

Таким образом, при интенсивном доращивании и откорме бычков черно-пестрой породы улучшение обеспеченности аминокислотами в результате применения кормов с пониженной распадаемостью протеина в рубце и сбалансированного рациона способствует снижению теплопродукции (на 3,35 %), увеличению отложения энергии на прирост живой массы (на 10,22 %) и повышению эффективности использования обменной энергии на прирост живой массы (на 5,87 %) по сравнению с контролем. Проведенные исследования свидетельствуют об актуальности работ по изысканию возможностей повышения биоконверсии питательных веществ корма в компоненты продукции и улучшения качества последней посредством направленной регуляции метаболизма и биосинтеза.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    Е р и м б е т о в К.Т. Особенности азотистого обмена и количественные аспекты формирования мышечной ткани у растущих бычков при использовании кормов с пониженной распадаемостью в рубце протеина и крахмала. Мат. Междунар. науч.-практ. конф. (Оренбург). Вест. мясного скотоводства, 2003: 64-72.

• 2.    L u d d e n P.A., K e r l e y M.S. Amino acid and energy interrelationships in growing beef steers: effects of energy intake and metabolizable lysine supply on growth. J. Anim. Sci., 1998, 76: 3157-3168.

• 3.    B o d i n e T.N., P u r v i s H.T. Effects of supplemental energy and/or degradable intake protein o performance, grazing behavior, intake, digestibility, and fecal and blood indices by beef steers grazed on dormant native tallgrass prairie. J. Anim. Sci., 2003, 81: 304-317.

• 4.    Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справ. пос. Крупный рогатый скот /Под ред. А.П. Калашникова, Н.И. Клейменова, В.В. Щеглова. М., 1994, 1.

• 5.    Методы биохимического анализа /Под общ. ред. Б.Д. Кальницкого. Боровск, 1997: 165-194.

• 6.    Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1980.

• 7.    Л и п с к а я Т.Ю. Физиологическая роль креатинкиназной системы: эволюция представлений. Биохимия, 2001, 2: 149-166.

• 8.    Е р и м б е т о в К.Т., Ш а р и е в а Д.И., П ь я н к о в а Е.В. и др. Метаболизм азотистых веществ и количественные аспекты синтеза и распада мышечных белков у растущих бычков при введении в рацион комплексной кормовой добавки. Тр. ВНИИФБиП с.-х. животных. Боровск, 2004, 43: 159-175.

Всероссийский НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных , 249013, Калужская обл., г. Боровск, пос. Институт