Протеин и аминокислоты кормов и их значение в кормлении сельскохозяйственных животных

Протеины кормов — основной источник азотистых веществ для синтеза белка тканей организма и образования продукции животных. Сумму азотистых веществ кормов в зоотехнической практике принято обозначать как сырой протеин. Общее содержание сырого протеина в корме устанавливают путем определения в нем азота корма и умножения его на коэффициент 6,25, исходя из того, что в составе протеина в среднем содержится 16% азота.

Сырой протеин состоит из собственно протеинов (белков) и амидов — небелковые азотистые соединения.

Белки — сложные химические соединения, структурной основой которых являются аминокислоты. В настоящее время выделено около 100 различных аминокислот. Ряд аминокислот не входят в состав протеинов и находятся в свободном состоянии. Особенно много свободных аминокислот в зеленых кормах в период интенсивного роста, а также в корнеклубнеплодах (до 25−30%).

Для животного организма некоторые из аминокислот являются незаменимыми. Среди них наиболее важными являются — лизин, триптофан, метионин, аргинин, гистидин, треонин, лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин. Эти аминокислоты не синтезируются в организме или синтезируются в ограниченных количествах. Первые три (лизин, триптофан, метионин) относят к числу лимитирующих, особенно для моногастричных животных. Другие аминокислоты, такие как глицин, серин, цистин, тирозин и др. могут синтезироваться в организме животных и поэтому не относятся к числу незаменимых.

Количество и соотношение заменимых и незаменимых аминокислот в корме является основным показателем качества протеина.

У жвачных животных незаменимые аминокислоты могут синтезироваться микроорганизмами в желудочно-кишечном тракте и поэтому эти животные в меньшей мере, чем животные с однокамерным желудком, реагируют на изменение аминокислотного состава протеина.

Роль отдельных аминокислот в процессах обмена веществ чрезвычайно велика.

Лизин используется для синтеза тканевых белков.

Аргинин способствует синтезу мочевины, предотвращая аммиачное отравление организма, а также участвует в образовании семени производителей, креатина мышц и инсулина.

Гистидин участвует в образовании гемоглобина и адреналина.

Цистин активирует инсулин.

Метионин участвует в процессах обмена липидов.

Триптофан — в обновлении белков плазмы крови.

Все свободные аминокислоты кормов входят в группу амидов.

В группу амидов относятся также содержащие азот глюкозиды, амиды аминокислот, органические соединения, нитраты, нитриты, аммиачные соли. Эта группа амидов представляет определенную ценность, главным образом, для жвачных животных, так как, населяющие преджелудки, микроорганизмы используют азот амидов для построения белка собственного тела, который в последующих отделах пищеварительного тракта служит источником полноценного протеина для самого животного. Жвачные животные могут использовать до 30% небелкового азота, содержащегося в кормах или включаемого в состав рациона в виде карбамида и других амидных добавок.

Наибольшая активность микроорганизмов в преджелудках жвачных проявляется при соотношении амидов и белка как 1:2 или 1:3, то есть, на одну часть амидов в рационе должно приходиться две — три части белка. В этом случае обеспечивается наиболее высокая переваримость сырого протеина.

В настоящее время установлено, что для жвачных животных важным показателем протеиновой полноценности корма является не столько содержание в нем переваримого протеина, сколько наличие и соотношение легко (РП) и труднорасщепляемого (НРП) протеина.

До настоящего времени в нашей стране действует система нормирования протеинового питания жвачных животных в основе, которой лежит переваримый и сырой протеин, в соответствии с которой предполагается, что переваримый протеин полностью усваивается животным организмом. Однако, как установлено в исследованиях такое положение справедливо только в отношении моногастричных животных.

У жвачных животных протекают более сложные процессы превращения сырого и переваримого протеина кормов, такие как образование микробного белка в преджелудках из азотистых веществ кормов и синтетических азотистых добавок, рециркуляция азота в организме и использование аминокислот.

Доказано, что при равном потреблении переваримого протеина из разных кормовых источников, эффективность его использования и продуктивность животных могут сильно различаться. Основной причиной такого факта у жвачных является различие в физико-химических свойствах белка, определяемое их генетическим статусом, либо создаваемое под влиянием агротехники выращивания культур (дозы удобрений, использование соответствующих смесей растений, создание определенных условий произрастания и др.) и технологии приготовления корма (консервирование химическими реагентами, обработка формальдегидом и органическими кислотами, гранулирование, брикетирование, экструдирование и др.), приводящих к снижению растворимости и распада (расщепляемости) протеина в рубце.

В конечном итоге это оказывает влияние на уровень синтеза микробного белка и его вклада в аминокислотный баланс рациона. Отсутствие контроля за указанными качественными показателями протеина кормов может привести к дисбалансу аминокислот в рационе и, как следствие, к перерасходу кормового протеина на продукцию, а в ряде случаев и к снижению продуктивности животных. Это явилось основной причиной необходимости разработки новой системы нормирования протеинового питания жвачных животных в том числе и лактирующих коров.

По современным представлениям, при оценке протеиновой обеспеченности жвачных необходимо знать возможности и количественные параметры микробиального синтеза в преджелудках, а также степень усвоения и использования кормового и микробного белка, содержащихся в них аминокислот при различных физиологических состояниях и уровне продуктивности животных. Кроме содержания в корме переваримого или сырого протеина важными показателями в данной системе становятся его растворимость, расщепляемость и аминокислотный состав нерасщепленного в рубце протеина.

Содержание растворимой и расщепляемой фракций кормового белка необходимо знать для нормирования азота, доступного для микробиального синтеза, а количество не распавшегося в рубце белка — как источника аминокислот собственно корма, используемых в тонком кишечнике.

Таким образом, аминокислотная потребность организма жвачных удовлетворяется за счет микробного белка и нераспавшегося в рубце протеина. Суммарное выражение этих двух источников протеина для жвачных определяют как обменный протеин. Эти показатели, как установлено в опытах, являются основными критериями оценки качества протеина для жвачных. Оптимальным соотношением легко и труднорасщепляемого протеина в кормах является 70:30.

Разработанные и усовершенствованные методы позволили определить содержание растворимого и расщепляемого протеина в кормах в зависимости от сортовых особенностей кормовых растений, агротехники их выращивания, технологии приготовления.

Трава посевная, злаковых и бобово-злаковых культурных пастбищ, используемая для заготовки кормов, содержит 12−21% протеина в сухом веществе (СВ). Расщепляемость ее протеина составляет 65−80% за 6 часов инкубации. Повышение уровня азотных удобрений с 240 до 360 кг/га приводит к увеличению содержания протеина в СВ травы с 150 до 183 г и повышению его растворимости с 40,5 до 51,2% и расщепляемости с 81,4 до 87,3%.

Злаковый и бобово-злаковый силос хорошего качества при 12−15% протеина имеет растворимость 60−65% и расщепляемость 80−85%. Если силос подвергается самосогреванию в результате нарушения технологии закладки, то расщепляемость его протеина снижается до 73−77% вследствие денатурации протеина. Муравьиная кислота, препарат «Вихер» снижают расщепляемость протеина силоса на 10−12%. Приготовление сенажа сопровождается потерей протеина в процессе провяливания на 15−29% и некоторому снижению его растворимости и расщепляемости по сравнению с силосом.

Расщепляемость протеина сена составляет в среднем от 45 до 65%. Качество протеина кормов искусственной сушки в значительной степени зависит от температуры сушки. Повышение ее на выходе с барабана со 100 до 150 °C приводит к потере протеина с 15−16 до 12−13% и снижению растворимости и расщепляемости с 25−35 и 43−48% до 18−20 и 30−35% соответственно. Наименьшей растворимостью и расщепляемостью протеина характеризуется протеиновый зеленый концентрат (ПЗК): 5−6 и 32−40% соответственно.

Качество нерасщепляемого протеина (НРП) по аминокислотному составу должно быть достаточно высоким. Это может быть обеспечено за счет включения в рацион защищенных от распада в рубце высокобелковых кормовых добавок, таких как жмыхи и шроты, зерно бобовых, ПЗК, гранулы и брикеты из бобовых трав (люцерна, клевер).

В целях «защиты» протеина от распада в рубце применяются как химические (обработка формальдегидом, танинами, уксусной, муравьиной и др. органическими кислотами), так и технологические (сушка, нагревание, гранулирование, брикетирование, экструдирование и др.) приемы. Следует отметить, что химические приемы, хотя и обеспечивают хорошую «защиту» протеина, не всегда являются в полной мере безопасными для здоровья животного и качества получаемой продукции. Поэтому при их использовании необходимо строго следить за регламентом технологических процессов и дозировкой реагентов.

В серии научно-хозяйственных опытов, проведенных в ВИЖе и в ВНИИ кормов на высокопродуктивных, лактирующих коровах, было установлено, что включение в состав рациона необходимого количества защищенного протеина обеспечивает: оптимальное соотношение в рационе расщепляемого и нерасщепляемого в рубце протеина, повышение эффективности использования протеина (на 5−20%) на синтез продукции и увеличение молочной продуктивности (на 6−15%).