Научный подход к выбору буферов в кормлении молочных коров
Здоровье коровы и её продуктивность неразрывно связаны. Поэтому интенсификация производства молока невозможна без обеспечения длительного продуктивного использования животных и поддержания в норме их физиологического состояния. Но достижение высокой продуктивности невозможно без применения высококонцентрированных рационов, что зачастую, приводит к нарушениям функционирования рубца и ухудшению состояния здоровья животных.
В норме, при правильном соотношении питательных веществ в рационе, достигается равномерная динамика ферментации углеводов в рубце, не приводящая к избытку молочной кислоты, а образующиеся летучие жирные кислоты (ЛЖК), которые используются организмом для производства глюкозы, лактозы, жира в молоке и на энергетические нужды. Недиссоциированные кислоты всасываются, а диссоциированные нейтрализуются буферной системой слюны, в результате чего рН рубцового содержимого поддерживается на уровне 6,2–6,8. Одним из самых распространённых нарушений рубцового пищеварения у коров и, связанных с ним метаболических расстройств, является ацидоз – смещение рН жидкой среды рубца в кислую сторону (ниже 6,2). Происходит это в случае избыточного содержания в рационе легкопереваримых углеводов, недостатке структурной клетчатки, а также при резких сменах рациона или при тепловом стрессе. Профилактика закисления рубца заключается в правильной организации кормления, стимуляции жевательной активности, поддержании оптимального анионно-катионного баланса рациона. Но даже в условиях самого совершенного менеджмента,
применение высококонцентрированных ацидогенных рационов, приводит к необходимости более радикальных мер по поддержанию рН рубца на физиологическом уровне, а именно – использованию буферов и нейтрализаторов кислотности.
К истинным буферам относятся вещества, способные поддерживать рН в узком диапазоне при добавлении к ним кислот или щелочей.
Типичным буфером является бикарбонат натрия или сода. Использование соды имеет ряд нюансов. Прежде всего, сода – это быстрорастворимое вещество и её действие будет достаточно равномерным только в общесмешанном рационе (ОСР или TMR). Растворимость соды и её эффективность в рубце ограничены временем 1 час после кормления, тогда как максимум образования ЛЖК приходит через 4–6 часов. Кроме того, существуют исследования, показывающие, что дозировка соды свыше 110 граммов на голову, приводит к снижению потребления корма, что, видимо, связано с ухудшением вкусовых качеств корма. Применение соды совместно с солью, зачастую, приводит к превышению уровня натрия в рационе. Натрий относится к катионам. В организме он необходим для правильного функционирования многих систем. Наиболее важная функция натрия – обеспечение совместно с калием функционирования натрий-калиевого насоса, который поддерживает потенциал клеточных мембран и объем клеток. Благодаря натрий-калиевому насосу осуществляется поступление питательных веществ в клетки, а также выведение метаболитов за пределы клеток. Избыток натрия угнетает активность ряда ферментов, что вызывает серьёзные метаболические расстройства. В тканях задерживается больше воды, вызывая отек и повышение артериального давления, возможны опасные нарушения в работе мышц и нервной системы. Натрий регулирует тонус скелетных мышц и сердца, а также передачу сигналов в нервной системе. Поэтому, при использовании соды, очень важно отслеживать рекомендуемый уровень натрия в рационе и соотношение К/Na.
В рубце, в реакции нейтрализации молочной кислоты содой, образуется углекислый газ. В эксперименте in vitro, при инкубации рубцового содержимого, сравнивали действие равных молярных доз разных буферных добавок, об активности которых судили по образованию газов и изменению рН инкубационной среды. Установили, что по сравнению с контролем сода повысила выделение углекислого газа на 49% (Fiser I., 2010), что свидетельствует о значительных потерях энергии рациона.
Реакция нейтрализации молочной кислоты гидрокарбонатом натрия.
Следует отметить, что на нейтрализацию молочной кислоты идет только часть гидрокарбоната натрия. Остальная часть гидролизуется также с выделением углекислого газа:
После этого гидроксид натрия также вступает в реакцию нейтрализации с кислотами:
Буферные добавки на основе карбоната кальция такие, как кальцинированные морские водоросли, в целом, эффективнее соды за счёт более высокой буферной ёмкости 18-20 мЭкв/г, в сравнении с 12 мЭкв/г у соды. Эти продукты обладают низкой растворимостью и, в связи с этим, имеют пролонгированное действие в рубце, но стоит заметить, что их растворимость находится в зависимости от рН среды – чем ниже pH, тем выше их растворимость.
Оксид магния не обладает буферными свойствами, он обладает щелочными свойствами и является раскислителем или нейтрализатором. Ввиду ограниченной растворимости, оксид магния дольше задерживается в рубце и нейтрализует кислоты по мере увеличения их концентрации. При достижении значений рН в рубце 6,6–6,8 растворимость оксида магния резко падает, что предотвращает дальнейшее повышение рН рубца, поддерживая его в пределах физиологической нормы.
Применение оксида магния вызывает повышение рН не только в рубце, но и в тонком кишечнике, что содействует активности амилолитических ферментов, улучшает переваримость крахмала, а также обогащает рацион магнием, который, зачастую, находится в дефиците. Магний сосредоточен в скелете и мягких тканях. Он входит в состав костей и зубов, участвует в функционировании нервно-мышечного аппарата и иммунобиологических процессах, является составной частью и активатором многих ферментов (транспортных адезинтрифосфатаз, ацетилхолинэстераз). Магний обеспечивает сохранность структуры митохондрий и осуществление в них сопряжения окисления с фосфорилированием. При недостатке магния в кормах и воде у животных возникает гипомагнезиемия, которая проявляется в мышечном подергивании, замедлении роста, нарушении нервно-мышечной деятельности. У лактирующих коров явление гипомагнезиемии, именуемое пастбищной тетанией, может развиваться в весенне-летний период при переводе их на кормление зеленой массой. Добавление магния в рацион увеличивает анионно-катионный баланс (DCAD), оптимальное значение которого в рационах для дойных коров составляет 250-400 мЭкв/кг СВ рациона. Метаболизм магния тесно увязан с уровнем в рационе кальция и фосфора. И чем выше их содержание, тем выше должно быть содержание магния. Потребность в магнии возрастает с уровнем продуктивности животных.
Известно, что максимальная теоретическая буферная ёмкость химически чистого оксида магния составляет 41 мЭкв/г, но у природных оксидов магния, в связи с наличием существенного количества примесей, она составляет в среднем 15-20 мЭкв/г. Истинная кислотосвязывающая способность различных продуктов на основе оксидов магния может сильно отличаться, в зависимости от степени чистоты, активной поверхности, растворимости и, следовательно, их реакционной способности. Чем выше растворимость оксида магния, тем лучше протекает реакция нейтрализации. Научные исследования по растворимости оксида магния проводятся уже очень длительное время. Так, ещё в 1989 году Beede D.R. и соавторы выяснили, что растворимость разных образцов оксидов магния в рубце варьирует от 6,5 до 22,6%. В наше время эти исследования продолжила французская компания Roullier, известная так же, как TIMAB Magnesium Исследования растворимости оксидов магния из различных источников проводились в R&D центре компании с использованием анализатора переваримости в искусственном рубце. Каждый из образцов, в трех повторностях, добавляли в инокулят на основе рубцового сока и искусственной слюны. Полученную смесь инкубировали в анаэробных условиях при температуре 39°C. Начальный рН регулировался на уровне 6,5, а мониторинг химической кинетики проводили через 2, 4, 6 и 24 часа. После скрининга множества образцов оксидов магния с различными физико-химическими свойствами и условиями их механической и термической обработки была создана кормовая добавка Фиксап для нормализации уровня pH рубца у жвачных животных, представляющая собой стандартизованную смесь продуктов на основе оксида магния с различными свойствами, спроектированная для обеспечения эффекта быстрой нейтрализации избытка кислот и пролонгированного эффекта в течение 6-8 часов.
Как видно из результатов опыта, Фиксап обладает наибольшей растворимостью среди источников магния, участвовавших в исследовании, имеет наилучшее усвоение, и кислото-связывающую способность.
Из диаграммы №2 видно, что нейтрализующее действие Фиксап в 3,25 раза выше чем у соды и почти в 2 раза выше, чем у кальцинированных водорослей.
Различные условия кормления и содержания животных, а также различное качество кормов требуют дифференцированного подхода к использованию буферов. При выборе буфера и его дозировки необходимо ориентироваться на уровни легкодоступных углеводов, НДК, Na, К, Сl, Mg и DCAD.
Риск развития ацидоза рассчитывается, как среднеарифметическое значение баллов, полученных по каждому из 4 критериев, и оценивается от 0 до 0,7 как низкий риск ациодоза, от 0,7 до 1,2 как умеренный риск, и более 1,2 как высокий риск.
Пример расчёта: Доля концентратов > 50% (2), ДК рациона 30% (1), НДК основных кормов 25% (1), рахмал 28% (1). Общий балл риска ацидоза = 2+1+1+1)/4 =1,25.
Далее, вычисленный балл риска развития ацидоза олжен использоваться для расчета дозировки буфера. К примеру, баллу 1,25 будет соответствать дозировка родукта Фиксап 0,4% от СВ рациона.
При анализе эффективности того или иного буфера ледует обращать внимание на изменение поведения ивотных, жевательной активности, потребления орма, продуктивности, соотношение жира и белка. рименение правильно подобранного буфера приводит к удержанию рН рубца в оптимальном диапазоне на протяжении всего дня, создает благоприятную среду для развития целлюлозолитической микрофлоры, улучшает переваримость корма и конверсию сухого вещества рациона.
Литература:
- «Профилактика ацидоза рубца у лактирующих коров с применением кормовых буферных добавок», В.С. Крюков, С.В. Зиновьев, научная статья «Животноводство и молочное дело», 2017
- «Буферные добавки и раскислители в рационе лактирующих коров», В.Крюков, С.Попова, научная статья, журнал «Комбикорма № 6, 2012
- «Биохимия водно-минерального обмена», Учебно-методическое пособие, Витебск, 2007.
- Материалы, предоставленные компанией TIMAB Magnesium.
- “Comparison of Four Magnesium Oxide Sources Each Fed at Three Dietary Concentrations to Lactating Cows”, David. K.Beede, German G. Davalos, Estelle M. Hirchert.
