Efficiency of plant protein concentrates in optimizing protein nutrition of dairy cows

Full Text

Введение.

В состоянии отечественного молочного животноводства в последние десятилетия наметилась положительная динамика в повышении эффективности использования высокоудойных коров разной селекции, связанная с интенсивным развитием отрасли и введением новых технологий, важным элементом которых выступает качественное и сбалансированное кормление, ориентированное на удовлетворение потребностей животных в факторах питания, без организации которого невозможно устойчивое развитие отрасли (Волгин В.И. и др., 2018; Горлов И.Ф. и др., 2024; Кувшинов В.Н. и др., 2024).

При достижении стабильных результатов по реализации генетически заложенного потенциала продуктивности организацию кормления молочного скота следует производить на основе многофакторного подхода, включающего научные принципы детализированного нормирования по всему спектру потребностей в энергии и питательных веществах (Erickson PS et al., 2020).

Одним из самых дорогих, но важных составляющих полноценного кормления коров является протеин корма, затраты на который могут составлять до 55% от стоимости рациона. Однако эффективность использования протеина молочным скотом на продукцию находится в границах 25-30 %, для улучшения которой необходима балансировка показателей протеинового питания с использованием кормов с желаемыми параметрами качества и осуществлением подбора адаптивных белковых концентратов (Глухов Д., 2020; Дулепинских Л.Н. и др., 2023).

Наряду с этим в новотельный период при нормировании уровня сырого протеина в рационах лактирующих высокоудойных коров следует уделять достаточное внимание его качественным характеристикам и, в первую очередь, степени его деградации в преджелудках (Буряков Н.П. и Прохоров Е.О., 2017; Погосян Д.Г., 2014). Причём на удовлетворение потребности молочного cкота в обменном протеине величина нераспадаемой в рубце фракции сырого протеина оказывает большое влияние (Hanigan MD et al., 2021). Несоблюдение этих требований снижает коэффициент эффективности использования азота рациона, молочную продуктивность и может приводить к различным расстройствам обмена веществ (Никишенко А.В. и Чехранова С.В., 2019; Сычева Л.В. и Юнусова О.Ю., 2023).

Вместе с тем при оптимизации протеинового питания животных с высоким уровнем продуктивности необходимо также уделять внимание сбалансированности рационов по незаменимым аминокислотам и, прежде всего, лимитирующим уровень молочной продуктивности – метионину и лизину, которые, в свою очередь, должны содержаться в оптимальном соотношении (Головин А.В., 2023; Харитонов Е.Л. и Березин А.С., 2018; Schwab CG and Broderick GA, 2017).

Учитывая вышеизложенное, следует заключить, что использование различных белковых концентратов растительного происхождения находит широкое применение в кормлении высокопродуктивного молочного скота с целью оптимизации протеинового питания, а эффект от их ввода в рационы не всегда оправдан должным образом по причине различий как в самих источниках растительного протеина, так и технологиях их получения (Буряков Н.П. и др., 2021; Chojnacka K et al., 2021).

Цель исследования.

Определить эффективность оптимизации протеинового питания высокоудойных коров в первую треть лактации белковым концентратом растительного происхождения по влиянию на показатели продуктивности, обмен веществ и себестоимость производимого молока, в результате проведения производственной апробации.

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Молочные коровы голштинской породы (ООО «Лестехстрой», г. Москва).

Обращение с животными подопытных групп в ходе проведения исследования в производственных условиях осуществлялось с соблюдением требований ГОСТ 33215-2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила оборудования помещений и организации процедур». При проведении исследований были предприняты меры для обеспечения минимума страданий животных и уменьшения количества исследуемых опытных образцов.

Схема эксперимента. Научно-производственный опыт проводился на коровах с живой массой около 600 кг и удоем 8000 кг молока по предыдущей лактации с февраля по май 2023 г. при привязном содержании. Для эксперимента отобрали 2 группы новотельных коров по 20 голов, подбор животных осуществлялся по принципу групп-аналогов. Эксперимент продолжался 100 первых дней лактации, последующий учёт фона кормления и результатов контрольных доений животных подопытных групп осуществлялся до 305 дня лактации.

В течение производственной апробации животным экспериментальных групп скармливали одинаковый основной рацион, раздаваемый в виде кормовой смеси, включающей как объёмистые, так и концентрированные корма.

Различия в кормлении животных подопытных групп состояли в том, что коровы контрольной группы дополнительно к кормовой смеси индивидуально получали по 1,2 кг подсолнечного шрота для нормирования концентрации сырого протеина (СП) в количестве 17,2 % в сухом веществе (СВ) рациона и величиной нераспадаемой в рубце фракции протеина (НРП) – 35,0 %, это удовлетворяло потребности новотельных коров в СП, но не позволяло сбалансировать рацион по НРП в соответствии с нормами потребностей, т. е. рацион коров контрольной группы был дефицитным по уровню НРП и, соответственно, обменного протеина (ОП), концентрация которого для высокопродуктивных коров с удоем 35,0 кг и более в период раздоя должна составлять около 10,0 % в СВ рациона (Некрасов Р.В. и др., 2018).

Коровам опытной группы для балансирования рационов по СП и НРП на фоне кормовой смеси скармливали 1,0 кг соевого белкового концентрата (экструдированного), который содержал 50 % СП и 80 % НРП, это позволяло повышать долю НРП в СП до 40,0 % и концентрацию ОП в СВ рациона до 10,0 %, на фоне равного с контрольной группой содержания СП – 17,2 %. Продолжительность скармливания соевого концентрата составила 80 дней, с 21 по 100 день лактации.

При проведении опыта осуществляли ежедекадный групповой учёт потребления кормов в течение 2-х смежных суток. Молочную продуктивность учитывали по показаниям индивидуальных доений животных подопытных групп дважды в месяц с определением содержания в молоке жира, белка и мочевины.

Энергетическую ценность рационов лакирующих коров и содержание основных питательных веществ определили в соответствии с химическим составом показателей кормов, который осуществляли по методам зоотехнического анализа: – сухое вещество по ГОСТ Р 52838-2007; сырая зола по ГОСТ 26226-95; – сырой протеин по ГОСТ Р 51417-99; – сырая клетчатка по ГОСТ Р 52839-2007; – сырой жир по ГОСТ 32905-2014; – легкопереваримые углеводы (сахар, крахмал) по ГОСТ 26176-2019; – кальций по ГОСТ 26570-95; – фосфор по ГОСТ 26657-97.

Степень распадаемости сырого протеина в белковом концентрате и кормах установили на приборе «Искусственный рубец» Ankom Daisy II фирмы Ankom, массовую долю лизина и метионина определили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии М-02-902-142-07 на приборе Shimadzu LC-20AD в испытательной лаборатории ООО «Премикс».

В конце первой трети лактации, через 3 часа после утреннего кормления произвели забор крови от животных из каждой экспериментальной группы для определения концентрации биохимических показателей сыворотки крови.

По завершении производственной апробации определили экономическую эффективность оптимизации протеинового питания молочных коров в первую треть лактации.

Оборудование и технические средства. Исследования качественных характеристик молока проводились при использовании инфракрасного анализатора качества молока «Fossomatic^TM 7 DC» (Foss Analytical A/S, Дания) в отделе популяционной генетики и генетических основ разведения животных, а биохимические исследования крови произведены на автоматическом биохимическом анализаторе Erba Mannheim automatic XL-640 («Lachema s.r.o.», Чехия) в отделе физиологии и биохимии с.-х. животных ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста.

Статистическая обработка. Полученный по результатам исследований цифровой материал был подвергнут статистической обработке с использованием t-критерия Стьюдента, достоверными считали различия при Р≤0,05 и Р≤0,01.

Результаты исследования.

Как видно из цифрового материала таблицы 1, содержание СП в СВ рационов коров подопытных групп не различалось в межгрупповом аспекте и находилось на уровне 17,2 %, при равной энергетической обеспеченности (11,0 МДж/кг), а доля рубцово-нераспадаемого протеина в СП рациона животных опытной группы составила 40,0 % и превышала контроль на 0,5 абс. %, что положительным образом отразилось на увеличении концентрации ОП до 10,0 % в опытной группе, против 9,4 % в контрольной группе.

Таблица 1. Содержание основных питательных веществ в рационе

Table 1. Content of essential nutrients in the diet

Наряду с этим в рационе коров опытной группы, получавших с задаваемым рационом соевый белковый концентрат, содержание незаменимой аминокислоты лизин превышало контроль (на 14,9 г), что позволило добиться наиболее оптимального отношения лимитирующих продуктивность молочных коров лизина к метионину при значении – 2,0, а в дефицитном по лизину рационе коров контрольной группы отношение данных аминокислот составляло только 1,7.

Из таблицы 2 видно, что использование соевого белкового концентрата вместо части подсолнечного шрота в составе рациона с целью оптимизации протеинового питания, оказало позитивное влияние на валовой удой молока натуральной жирности, который у коров опытной группы за первые 100 дней лактации превосходил контроль на 259 кг или на 7,8 % (Р≤0,05).

Таблица 2. Результаты учёта удоя коров подопытных групп, показателей качества молока и затрат кормов (n=20, M±SEM)

Table 2. Results of milk yield accounting of cows in experimental groups, milk quality indicators and feed costs (n=20, M±SEM)

Примечание: * – Р≤0,05, ** – Р≤0,01при сравнении с контрольной группой

Note: * – Р≤0.05, ** – Р≤0.01 when compared with the control group

Балансирование рациона по уровню НРП повысило массовую долю жира в молоке коров опытной группы на 0,03 абс. % за период опыта и, в свою очередь, позволило увеличить среднесуточный удой молока 4 % жирности у коров этой группы на 2,7 кг или на 8,7 % (Р≤0,05) по сравнению с контрольной группой, а также способствовало росту продукции молочного жира на 11,0 кг или 8,5 %.

В производственной апробации также установлено положительное влияние повышения нераспадаемой фракции протеина до 40,0 % на содержание в молоке белка, которое в опытной группе превышало контроль на 0,04 абс. % и составило 3,12 %, что позитивно отразилось на увеличении продукции молочного белка на 9,4 кг или 9,0 % (Р≤0,05). При этом в молоке коров опытной группы отмечалось достоверное снижение концентрации мочевины на 6,7 % (Р≤0,05) по сравнению с контролем.

С целью оценки зоотехнической эффективности производства молока при применении соевого белкового концентрата в кормлении молочных коров для оптимизации протеинового питания в период раздоя, рассчитали затраты кормов, которые показали, что коровы из опытной группы на продуцирование 1 кг молока 4 % жирности затрачивали меньше СВ рациона на 0,06 кг по сравнению с контролем.

Для установления последействия от скармливания коровам рациона с использованием соевого белкового концентрата с целью балансирования его по уровню НРП в период раздоя, анализ результатов контрольных доений животных подопытных групп осуществлялся до 305 дня лактации, который показал положительное влияние оптимизации протеинового питания высокоудойных коров в первую треть лактации на уровень молочной продуктивности и в последующие периоды лактации.

Так, животные из опытной группы превосходили контроль по валовому удою молока натуральной жирности на 517 кг или 6,5 % (Р≤0,01), а по удою молока 4 % жирности различия составили 7,3 %. Продукция молочного жира и белка у коров опытной группы была выше соответственно на 7,3 % и 7,2 % (Р≤0,05) по сравнению с контролем. Животные из опытной группы на продуцирование 1 кг 4 % молока расходовали меньше кормов (СВ) на 0,04 кг.

В ходе проведения исследований по определению концентрации биохимических показателей крови коров подопытных групп, взятой в конце научно-производственного опыта, отмечалось положительное влияние от использования экструдированного соевого белкового концентрата, с целью оптимизации показателей протеинового питания коров в период раздоя на биохимический статус крови животных опытной группы (табл. 3).

Таблица 3. Показатели биохимического статуса крови коров (n=5, M±SEM)

Table 3. Biochemical status indicators of cow blood (n=5, M±SEM)

Примечание: * – Р≤0,05 при сравнении с контрольной группой

Note: * – Р≤0.05 when compared with the control group

Так, при определении показателей, характеризующих белковый обмен в организме животных, на фоне установленного снижения концентрации мочевины на 13,6 % (Р≤0,05) в группе коров с увеличенной до 40 % долей рубцово-нераспадаемой фракции протеина в составе рациона отмечалась тенденция к достоверности различий в повышении содержания общего белка в сыворотке крови на 3,2 %, по сравнению с контрольной группой.

По результатам проведения производственной апробации была рассчитана экономическая эффективность производства молока при оптимизации протеинового питания высокоудойных коров в первую треть лактации с применением соевого белкового концентрата в составе рациона (табл. 4).

Таблица 4. Показатели экономической эффективности (на 1 гол., руб.)

Table 4. Economic efficiency indicators (per 1 head, rub.)

Включение соевого белкового концентрата в рацион животных опытной группы в период раздоя повысило на 5081,6 руб. стоимость скормленных за первые 100 дней лактации кормов. Наряду с этим в группе коров с увеличенным до 40 % уровнем НРП были выше и другие статьи расходов на производство молока в результате более высокой молочной продуктивности. В этой связи количество затраченных средств на производство молока базисной жирности в опытной группе превосходило контроль на 9680,6 руб., в итоге было получено снижение себестоимости 1 ц молока на 1,6 %.

Сумма денежных средств, вырученная от реализации молочной продукции в подопытных группах, существенно превышала затраты на производство молока, поэтому прибыль от реализации молочной продукции составила в пределах 16279,7-20165,1 руб., и в опытной группе она на 3885,4 руб. превосходила контрольную группу.

Обсуждение полученных результатов.

Итоговый результат научно-производственного опыта подтвердил данные, полученные ранее в научном эксперименте на высокоудойных коровах, по обоснованности увеличения доли нераспадаемого протеина в период раздоя с 35 до 40,0 % при использовании белковых концентратов растительного происхождения с высоким содержанием НРП – кукурузного глютена (60 % СП и 80 % НРП) и соевого белкового концентрата, где было установлено положительное влияние на прибавку в удое, которая составила 5,8 и 7,6 % (Р≤0,05), и уменьшении затрат кормов на продуцирование молока (5,7-7,2 %), при снижении в крови коров опытных групп содержания мочевины на 15,5 и 21,7 % (Р≤0,05) и отмеченной тенденции к достоверности в повышении концентрации лизина на 7,6 % в гидролизате сывороточных белков крови коров, получавших в составе рациона соевый белковый концентрат (Головин А.В. и др., 2023).

Основываясь на получении более выраженного эффекта от применения соевого белкового концентрата в научно-хозяйственном опыте, а также на том, что рационы коров опытных групп имели равную концентрацию НРП в СП – 40 % и одинаковое содержание ОП (10 % в СВ), при проведении производственной апробации выбор был сделан в пользу данного источника защищённого протеина, в котором отмечалось высокое содержание лимитирующей молочную продуктивность аминокислоты – лизина (29,9 г/кг), это позволило сбалансировать рацион коров этой группы по отношению сырых лизина к метионину, равному 2,0 (Калашников А.П. и др., 2003), против 1,7 – в контрольной группе.

Исходя из анализа существующих моделей расчёта потребностей при нормировании показателей протеинового питания, а также материалов собственных исследований, сделан вывод о том, что потребность жвачных животных в белке необходимо трактовать как потребность в аминокислотах, по причине выполнения ими роли первостепенных метаболитов при синтезе белков тканей тела и молока, а оптимальную потребность в них необходимо выражать по содержанию в ОП (Рядчиков В.Г. и др., 2019).

О целесообразности нормирования рационов лактирующих коров по обменным аминокислотам и, в первую очередь, по лизину и метионину по результатам своих исследований отмечали и другие авторы, которые утверждают, что ОП является основным источником истинно абсорбированных аминокислот (Харитонов Е.Л. и Березин А.С., 2018; Schwab CG and Broderick GA, 2017).

Полученные нами результаты исследований согласуются с выводами представленных работ ряда авторов и показывают важность балансирования рационов молочных коров с продуктивностью более 8000 кг молока в первую треть лактации как по уровню НРП, что напрямую влияет на концентрацию ОП в СВ рациона, так и по незаменимым аминокислотам, а использование соевого белкового концентрата показало высокую эффективность при оптимизации протеинового питания лактирующих коров (Головин А.В., 2024).

Заключение.

Оптимизация протеинового питания высокоудойных коров в период раздоя за счёт повышения содержания НРП в СП рациона с 35,0 % в контроле до уровня 40,0 % в опытной группе при использовании экструдированного соевого белкового концентрата (1,0 кг/гол. в сутки) положительным образом отразилась на динамике раздоя и прибавке в продуцировании молока, которая составила 7,8 % (Р≤0,05) в первую треть лактации, и более высоком выходе молочного жира и белка соответственно на 8,5 % и 9,0 % (Р≤0,05), при снижении затрат кормов (СВ) на продуцирование 1 кг 4 % молока на 0,06 кг. Динамичный раздой коров опытной группы повлиял на рост удоя за всю лактацию на 6,5 % (Р≤0,01). Биохимические исследования крови показали, что повышение доли нераспадаемого протеина до 40 % в СП рациона коров опытной группы благоприятно влияло на интенсивность протекания белкового обмена, при выраженной тенденции повышения концентрации общего белка на 3,2 % и снижении концентрации мочевины на 13,6 % (Р≤0,05). Расчёт экономических показателей продемонстрировал высокую эффективность применения экструдированного соевого белкового концентрата с целью нормирования протеинового питания высокоудойных коров в период раздоя, что отразилось на снижении себестоимости молока на 1,6 % и получении дополнительной прибыли при его производстве.

About the authors

Alexander V. Alexander

Author for correspondence.
Email: alexgol2010@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9853-1106

Dr. Sci. (Biology), Professor, Chief Researcher

References

Supplementary files