Влияние скармливания пребиотической добавки коровам при разном уровне кормления на продуктивность и качество молока

Введение. В современных условиях интенсификации молочного скотоводства наряду с продуктивностью пристальное внимание необходимо уделять также качественному составу молока. Коровье молоко в питании человека занимает значимую роль, так как содержит такие питательные вещества, как белок, сахар, жир, является источником макро-, микроэлементов и витаминов [1] . Однако с увеличением молочной продуктивности животных получение молока и молочных продуктов, отвечающих потребительским свойствам, становится все более проблематичным [2].

Для реализации высокого генетического потенциала продуктивности, восстановления массы тела после отела и синтеза качественного молока животные нуждаются в повышенном поступлении питательных веществ [3] . В начале лактации у коров, в силу физиологических особенностей организма, потребление кормов ограничено [4] .

При необеспеченности организма элементами питания корова расходует на производство молока свои запасы пластических веществ и, как правило, сначала снижает свою живую массу тела, а затем и удой молока. Обеспечить корову энергией и необходимыми элементами питания можно двумя путями: первый – увеличение их содержания в сухом веществе рациона [3, 5]; второй – повышение их трансформации в продукцию, что связано с формированием желательной микробиоты в рубце коровы, где за счет взаимоотношений микроорганизмов происходит превращение растительных кормов в энергию .

Изменения в микробной среде рубца, вызванные включением в рацион животных кормовых добавок, обладающих пробиотическим или пребиотическим действием, влияют на микробиоценоз желудочно-кишечного тракта, метаболический статус коровы, что обычно отражается на составе биологических жидкостей, таких как кровь, моча, слюна и молоко. Таким образом, неинвазивная диагностика биологической жидкости, такой как молоко, является диагностической мерой и может являться альтернативой анализу крови для определения метаболического статуса и состояния здоровья коров [6].

В. Дуборезов и соавторы (2023) считают, что «сформированная при помощи таких препаратов симбионтная флора рубца коровы, благодаря ферментационной активности (амилолитической, протеолитической, целлюлозолитической и др.), способна синтезировать многие БАВ, которые, всасываясь в кровеносное русло, активно участвуют в энергетическом и витаминном обменах, играя важную роль в жизнеобеспечении организма хозяина. Повышение переваримости и усвояемости питательных веществ рациона приводит к увеличению продуктивности, нормализации обмена веществ, снижению затрат корма на производство единицы продукции и в конечном итоге к улучшению экономических показателей в молочном скотоводстве» [7].

Исследования, проведенные рядом авторов, подтверждают, что в качестве пребиотиков могут служить микроскопические водоросли. Их химический состав богат питательными веществами и сильно варьируется в зависимости от применяемой технологии, вида микроскопических водорослей и других условий. В сухом веществе различных видов микроскопических водорослей в среднем содержится 35-74 % белка; 12-59 % углеводов (в основном полисахаридов); от 6 до 86 % различных классов липидов (стеролы и длинноцепочечные, полинасыщенные жирные кислоты [8, 9] .

Наиболее широкое применение в животноводстве получили микроводоросли рода Chlorel-la. В то же время, по утверждению некоторых исследователей, на качественные и количественные показатели микроводорослей Сhlorella vulgaris оказывают влияние условия культивирования [10, 11]. В этой связи способы их производства постоянно совершенствуются, один из которых заключается в том, что культивирование хлореллы происходит в инновационном фотобиореакторе, позволяющем увеличивать энергоэффективность за счет достижения требуемого уровня освещения клеток культивируемого микроорганизма и обеспечения равномерного облучения по всему объему емкости.

Цель исследований - изучение влияния скармливания суспензии хлореллы, культивируемой инновационным способом, коровам молочного направления на удой и компонентный состав молока на рационах различной питательности [12].

Задачи : изучить у коров в начале лактации молочную продуктивность, состав молока; определить обеспеченность организма энергией и протеином при использовании в рационе суспензии хлореллы.

Объекты и методы. Опыт проведен в условиях племенного хозяйства АО «Наро-Осанов-ский» (Московская обл.). Объектом исследований явились высокопродуктивные коровы (2-3-я лактация), подобранные по принципу пар-аналогов с учетом возраста отела, живой массы, продуктивности. Для выполнения поставленных задач подопытные коровы были распределены на две группы по 12 голов в каждой. Рацион подопытных животных включал объемистые корма и комбикорм, произведенные в хозяйстве, соответствовал по сбалансированности детализированным нормам [13].

На первом этапе исследований (0-60-й день) рацион характеризовался следующими показателями: 11,0 МДж ОЭ и 16,8 % протеина (в сухом веществе). Вторая часть опыта, которая проходила с 61-го по 120-й день, отмечена снижением питательности до 10,8 МДж ОЭ и до 16,5 % по уровню протеина. На протяжении всего опыта раз в сутки каждой корове экспериментальной группы скармливали микроскопические водоросли рода Chlorella vulgaris в объеме одного литра. Культивирование хлореллы происходило в инновационном фотобиореакторе в условиях ООО «Амфор» (Россия).

Учет молочной продуктивности и отбор проб с дальнейшим определением компонентного состава молока проводили ежемесячно с помощью современного оборудования: молокомер МК 5 и CombiFoss FT+ (Дания) по стандартным методикам (ГОСТ 26809.1-2014 «Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу. Часть 1. Молоко, молочные, молочные составные и молокосодержащие продукты»). Оценку баланса энергии и протеина рациона коров определяли по соотношению концентрации мочевины и массовой доли белка в молоке [14].

Полученный в ходе исследований материал подвергли биометрической обработке [15] с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение. Скармливание пребиотической кормовой добавки коровам при высоком уровне кормления оказало положительное влияние на увеличение молочной продуктивности и в то же время привело к некоторому изменению химико-физических свойств полученного молока. За первый месяц эксперимента (30 дней) различия по среднесуточному удою составили 2,79 кг молока в пользу опытной группы (табл. 1).

Таблица 1

Продуктивность и физико-химические показатели молока коров в первой половине эксперимента (М ± m, n = 12 ) Productivity and physico-chemical parameters of milk of cows in the first half of the experiment (М ± m, n = 12)

Показатель	Группа
	Контрольная	Опытная
На 30-й день исследования
Среднесуточный удой, кг	32,96±1,19	35,75±1,93
Содержание жира, %	3,47±0,06	3,48±0,12
Содержание белка, %	3,13±0,06	3,05±0,06
Содержание СВ, %	12,06±0,12	12,07±0,25
Содержание СОМО, %	9,70±0,06	9,73±0,05
Содержание лактозы, %	4,91±0,05	4,96±0,05
Содержание мочевины, мг/дл	23,65±0,49	23,39±1,09
Оценка баланса энергии и протеина в рационе	Недостаток энергии	Недостаток энергии
На 60-й день исследования
Среднесуточный удой, кг	30,38±1,31	34,25±1,90 *
Содержание жира, %	3,83±0,08	3,71±0,05
Содержание белка, %	3,37±0,07	3,27±0,07
Содержание СВ, %	12,64±0,20	12,39±0,15
Содержание СОМО, %	10,04±0,09	9,93±0,08
Содержание лактозы, %	4,94±0,05	4,95±0,05
Содержание мочевины, мг/дл	24,66±0,60	22,45±0,82 *
Оценка баланса энергии и протеина в рационе	Баланс энергии и протеина	Баланс энергии и протеина

Здесь и далее: достоверно при * р <0,05; ** р <0,01; ⁺р <0,10.

Также в опытной группе отмечено более высокое содержание в молоке сухого вещества.

Низкое содержание жира и белка в молоке обеих групп подопытных животных в первый месяц исследований свидетельствует о недостатке энергии в рационе и восполнении энергетических запасов за счет резервов организма новотельных коров.

Баланс энергии отмечен на 60-й день эксперимента, но при этом произошло снижение продуктивности. Однако в контрольной группе среднесуточный удой уменьшился на 2,58 кг, а в опытной, получавшей суспензию хлореллы, - на 1,5 кг. По другим показателям состава молока существенных различий не наблюдалось, при этом отмечалось некоторое увеличение их значений.

Понижение питательности рационов сопровождалось снижением удоев. В контроле данный показатель уменьшился на 2,88 кг за третий и на 0,92 кг - за четвертый месяц опыта. Однако молоко данной группы характеризовалось более высокими показателями по сравнению с продукцией коров опытной группы (табл. 2).

Таблица 2

Продуктивность и физико-химические показатели молока коров во второй половине эксперимента (М ± m, n = 12)

Productivity and physico-chemical indices of milk of cows in the second half of the experiment (М ± m, n = 12)

Показатель	Группа
	Контрольная	Опытная
На 90-й день исследования
Среднесуточный удой, кг	27,50±1,77	32,04±2,06 *
Содержание жира, %	3,93±0,07	3,96±0,10
Содержание белка, % в том числе казеина, %	3,57±0,09	3,44±0,08+
	3,10±0,05	3,14±0,06
Содержание СВ, %	13,30±0,17	13,26±0,17
Содержание СОМО, %	10,18±0,10	10,11±0,05
Содержание лактозы, %	4,78±0,08	4,87±0,05
Содержание мочевины, мг/дл	30,11±1,64	30,51±1,67
Оценка баланса энергии и протеина в рационе	Баланс энергии и протеина	Баланс энергии и протеина
На 120-й день исследования
Среднесуточный удой, кг	26,58±1,70	30,75±1,77 *
Содержание жира, %	4,09±0,15	3,76±0,03 *
Содержание белка, %	3,67±0,12	3,43±0,07 **
Содержание СВ, %	13,38±0,23	12,82±0,18 *
Содержание СОМО, %	10,33±0,11	10,18±0,09
Содержание лактозы, %	4,82±0,08	4,95±0,05+
Содержание мочевины, мг/дл	23,03±0,77	20,83±0,90 *
Оценка баланса энергии и протеина в рационе	Избыток энергии	Баланс энергии и протеина

К концу опыта продуктивность коров, получавших пребиотическую добавку, оказалась достоверно выше по сравнению с животными контрольной группы - на 4,17 кг. При этом анализ состава молока показал, что в рационе сохранен баланс энергии и протеина, в то время как в контрольной группе отмечен избыток энергии.

Известно, что лактационная деятельность характеризуется нарастанием интенсивности моло-кообразования в первые 100 дней лактации с достижением максимума на 2-4-й месяц лактации. После достижения пика лактации происходит в одних случаях постепенное, в других быстрое снижение количества получаемого молока. Это связано с гормональным статусом животных, наступлением охоты, плодотворным осеменением и другими факторами. В результате нового физиологического состояния организма животных меняется и компонентный состав молока.

Результаты исследований по изучению скармливания пребиотической добавки животным опытной группы показали, что с момента пика лактации отмечено равномерное снижение секреции молока на 4–6 % в месяц. В натуральном выражении отмечено снижение удоя на 1,5 кг по первому и на 3,5 кг по второму этапам. В контрольной группе удой падал интенсивнее -на 7–9 %, что в количественном выражении по молоку составило: минус 2,58 кг и минус 3,80 кг соответственно по периодам опыта. В результате суточный удой снизился на 6,38 кг молока против 5 кг у животных, получавших пребиоти-ческую добавку.

Содержание жира в молоке подопытных коров закономерно увеличивалось к концу первой фазы лактации. Так, в начале исследований содержание жира в молоке находилось на уровне 3,47-3,48 %, в период доминанты лактации -3,83 % в контроле и 3,71 % в группе животных, получавших пребиотическую добавку на основе микроскопических водорослей. Во втором этапе исследований у аналогов контроля отмечено увеличение содержания жира в молоке в среднем на 0,18 абсолютных единиц, в группе получавших пребиотическую добавку – на 0,15 абсолютных процентов в среднем и сопровождалось повышенным синтезом лактозы, что обеспечило благоприятные условия для повышенной секреции молока. Средневзвешенный показатель содержания жира в молоке коров, получавших микроскопические водоросли, составил 3,73 % и уступал на 0,1 % аналогичному показателю в контроле. Аналогичные результаты были получены Ю.П. Фомичевым и соавторами, где в ходе исследований по скармливанию комплексной кормовой добавки, содержащей сухую микроводоросль Spirulina рl., отмечено преимущество молока коров контрольной группы по жиру на 0,17 абсолютных процентов [11].

Анализ содержание белка в молоке подопытных коров свидетельствует о схожей тенденции с содержанием жира в молоке. В период пика лактации содержание белка в молоке животных, получавших пребиотическую добавку, составило 3,27 % с последующим увеличением к концу исследований до 3,43 %, или на 0,16 абсолютных процентов; у аналогов контрольного варианта – с 3,37 до 3,67 %, или на 0,30 абс. процентов.

Вместе с тем проведенный в середине эксперимента тест молока с определением в нем казеина показал некоторое его увеличение в молоке коров опытной группы – 3,14 % против 3,10 % в контроле, что, вероятно, связано с увеличением количества сывороточных белков. Данные нашего эксперимента согласуются с результатами других исследователей [11,16].

Количество сухого вещества (СВ) в молоке по мере течения лактации в обоих вариантах также увеличилось. Однако, имея практически одинаковый показатель в начале (12,06 и 12,07 %), к концу эксперимента разница по содержанию сухого вещества в молоке оказалась достоверной (р = 0,03) в пользу контрольной группы – 13,38 против 12,82 %. K.E. Glover et al. [9] продемонстрировали, что использование биомассы микроводорослей в оболочке для защиты питательных свойств позволяет большему количеству ω-3 жирных кислот всасываться в тонком кишечнике, а затем поступать в молоч- ные железы, при этом отмечено снижение содержания сухих веществ в молоке (12,57 против 13,19 %; р = 0,02) и содержание жира в молоке (3,99 против 4,70 %; p = 0,007).

СОМО (сухой обезжиренный молочный остаток) в молоке указывает на питательную ценность получаемого сырья. В нашем эксперименте данный показатель был высоким и находился на уровне 9,99–10,06 % в среднем за период исследований, это указывает, что потребуется одинаковое количество сырья для изготовления масла, творога и другой молочной продукции.

Содержание лактозы в молоке коров на протяжении всего эксперимента у аналогов контрольного варианта составило 4,86 %, у коров, получавших пребиотическую добавку, – 4,93 %. B.J. Bequette, K. Nelson (2006) в своей работе указывают, что добавление микроводоросли Schizochytrium sp. 40 г/гол в сутки в рацион молочных коз может привести к дисбалансу между синтезом белка и лактозы, поскольку лактоза может вырабатываться de novo в молочной железе (гексонеогенез) как из глицерина, так и из аминокислот [8], в связи с этим этот вопрос требует дальнейшего изучения.

Мониторинг содержания уровня мочевины в молоке указывает на обеспеченность микроорганизмов рубцового содержимого достаточным количеством сырого протеина. При уровне мочевины в молоке ниже 15 мг/дл говорят о дефиците азота в рубце животных, вследствие чего активность микроорганизмов снижается. Клиническими признаками дефицита азота являются низкое потребление корма и снижение удоев. При сбалансированном кормлении содержание мочевины в молоке находится на уровне 15– 30 мг/дл. В случае белкового перекорма мочевина возрастает, отправной точкой обнаружения нарушения полноценности кормления является значение мочевины в молоке более 35 мг/дл.

Сравнительный анализ изменения содержания мочевины в молоке подопытных коров показал, что установлено достоверное снижение ее уровня на 0,56 мг/дл на 60-й день (при р = 0,03) и 120-й (при р = 0,02) день исследований у животных, получавших пребиотическую добавку. В среднем за период исследований этот показатель в опытной группе составил 24,30 против 25,36 мг/дл у аналогов контрольного варианта, что свидетельствует о лучшем использовании животными опытной группы азота микробиомом рубца и способствует получению более высокой продуктивности.

При нарушении обмена веществ лактирую-щие коровы выделяют в молоко метаболиты: бета-гидроксимасляную кислоту и ацетон. Последние технологические достижения по исследованию свежего молока показали, что молоко так же, как и кровь, может являться биомаркером, подходящим для мониторинга уровня бета-гидроксибутирата (BHB). Так, Н.Г. Букаров и др. [17], а также Koeck et al. [18] считают, что поро- говые значения BHB в молоке составляют от 0,15 до 0,19 мМоль/л. Повышение ВНВ более 0,20 мМоль/л может указывать на субклинический кетоз.

Исследование биомаркера в нашем эксперименте показало, что в молоке коров контрольной группы на протяжении всего периода ВНВ имел значения от 0,20 до 0,24 мМоль/л, это указывает на риск заболевания животных, особенно в начале лактации, когда отмечен максимальный удой (рис. 1).

Период исследований контрольная    опытная

Рис. 1. Динамика изменения ВНВ в молоке подопытных коров Dynamics of BHB changes in milk of experimental cows

Наиболее высокое содержание кетоновых образований в молоке, как в контрольной, так и в опытной группе, отмечено в первый месяц опыта, что, по нашему мнению, связано с недостатком энергии в этот период. Однако в последующем в опытной группе показатель ВНВ соответствовал референсным значениям, что можно объяснить действием пребиотической добавки.

На рисунке 2 показана динамика изменения концентрации ацетона в молоке коров, которая аналогична динамике изменения ВНВ в молоке подопытных животных. Скармливание микроскопических водорослей рода хлореллы за период способствовало достоверному снижению концентрации ацетона в среднем за период исследований на 67 % (при р = 0,03), при этом рационы подопытных животных имели равный уровень энергетической ценности. Мы считаем, что снижение концентрации ацетона в молоке у животных, получавших пребиотическую добавку, произошло за счет нормализации микробного баланса в рубцовом содержимом, как следствие, положительно сказалось на метаболических реакциях, протекающих в организме, и позволило увеличить секрецию молока, снизить затраты кормов на производство 1 кг молока.

Следовательно, при одном и том же потреблении кормов рациона животные, получавшие суспензию хлореллы в качестве пребиотической добавки, очевидно, обладали лучшей переваримостью питательных веществ рациона и их усвояемостью, что в конечном результате способствовало снижению содержания ацетона и кетоновых образований в молоке и положительно отразилось на здоровье и продуктивности коров в первую фазу лактации.

0,14

0,12

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

0,00

30            60            90

В среднем

■ контрольная ■ опытная

Рис. 2. Динамика изменения концентрации ацетона в молоке подопытных коров Dynamics of changes in acetone concentration in milk of experimental cows

Заключение. Скармливание в составе основного рациона высокопродуктивных коров, находящихся в начале лактации, пребиотичес-кой добавки на основе микроскопических водорослей Chlorella способствовало повышению продуктивности, увеличению в молоке фракции казеина, повышению содержания лактозы и позволило стабилизировать уровень мочевины и ВНВ. Отмечено, что пребиотическая добавка более эффективно работает на рационе с более высоким содержанием объемистых кормов и меньшим количеством концентратов.