РН И МИКРООРГАНИЗМЫ РУБЦА ЖВАЧНЫХ

#азыживотноводства #кормление #ЗдоровьеЖивотных #ацидоз #НеллиКарагодина
Задача молочного хозяйства — получить высокую и стабильную молочную продуктивность на различных стадиях лактации без снижения основных параметров здоровья животных.
Итак, мы с вами продолжаем разбираться с азами или азбукой здоровья животных, без этих знаний невозможно понять, что происходит с вашими животными, как правильно их кормить и как правильно за ними ухаживать.
Сегодня попробуем понять от чего зависит рН в рубце, самом большом из преджелудков жвачных.
У жвачных животных, к которым и относятся коровы, козы, овцы, уникальная система пищеварения: в коровьем рубце обитают микроорганизмы-симбионты, благодаря деятельности которых корова может без труда потреблять довольно много растительных кормов.
Большой размер рубца дает возможность корму долго в нем находиться. В зависимости от корма, это время может быть 30-80 часов. Поэтому жвачное может использовать даже медленно распадающиеся корма. Плохо переваривающийся корм долго находится в рубце, что в свою очередь ограничивает количество поедаемого животным корма. Например, солома медленно переваривается и долго находится в рубце, что ограничивает поедание животным кормов и получение им питательных веществ. Однако, в рубце и сетке не выделяются пищеварительные энзимы, а расщепление (переваривание) корма происходит с помощью микроорганизмов. Проще говоря, все что ест корова должны съесть микрожители рубца, а вот корова уже будет есть, продукты их жизнедеятельности и их самих.
Рубец - это огромная биофабрика, от слаженной работы которой напрямую зависит здоровье животного! Общая бактериальная масса рубца коровы составляет 4-7 кг, это примерно 10% содержимого рубца. В 1 мл рубцового содержимого находится от 6 до 40 миллиардов бактерий.
За счёт ферментов микрофлоры рубца удовлетворяется до 80% потребности жвачных в энергии , 30 — 50% — в белке , в значительной мере в макро — и микроэлементах и витаминах , переваривается от 50 до 70% сырой клетчатки рациона .
Только вслушайтесь в эти цифры!
Энергия - 80%- это глюкоза, сахара, которые мы так любим рассчитывать в рационе и вводить в организм иньекционно или с кормами….
Белок - 50%(есть данные, что до 80 %) - это то что мы считаем концентратами и лишь частично травой!
Это наше сахаро-протеиновое соотношение!!!!
И самое главное - в значительной мере - макро-, микро-элементы и витамины! А точнее при правильной работе рубцовой биофабрики, не нужны все наши дополнительные подкормки и инъекции!
Давайте знакомиться с "рабочими нашей фабрики", с кормильцами наших коров и коз. Ведь если их будет недостаточно, то сколько бы вы корма не дали, животное будет голодать!
Состав микрофлоры рубца жвачных животных варьирует в широких пределах в зависимости от вида корма :
инфузории — от 200 тыс. до 2 млн. в 1 мл
бактерии — от 100 млн. до 10 млрд. в 1 мл
Видовой состав микроорганизмов также широк :
бактерий – более 200 рас
простейших – более 20 видов
Грибы рубца.
Описано 23 вида грибов (дрожжи и плесени), которые обладают целлюлозолитической активностью, участвуют в синтезе аминокислот и гликогена, в синтезе липидов, сбраживают простые сахара, синтезируют витамины группы В, возможно, вырабатывают антибиотики (стрептомицин, тетрациклин).
Разные виды микроорганизмов специализируются на разложении разных частей и использовании разных питательных веществ. Из микробов можно выделить виды, которые разрушают целлюлозу, гемицеллюлозу и крахмал. При разном кормлении в рубце формируются различные популяции микробов. По этой причине изменять рационы кормления жвачных надо медленно и понемногу, чтобы в рубце успела вырасти новая популяция микробов, использующих новый корм. Если кормление коровы изменить быстро, новые микробы начнут размножаться за счёт прежних видов, от чего баланс рубца может пошатнуться, а деятельность микробов в совокупности ослабится. Как следствие снижения деятельности микробов ухудшится использование корма.
Практический интерес имеет вопрос о стимуляции роста рубцовых бактерий.
Субстраты с высоким содержанием азота , протеина , жира , БЭВ (глюкоза , фруктоза , сахароза , мальтоза , лактоза , крахмал) оказывают больший стимулирующий эффект на рост и размножение микрофлоры рубца по сравнению с субстратами с меньшим содержанием указанных показателей .
Такие стимуляторы обнаружены в листьях люцерны, в клевере, тимофеевке, соевых бобах, в пивных дрожжах, в некоторых силосах, в кровяной муке. Из гидролизата казеина выделен пептид-фактор, стимулирующий рост бактерий. Рост бактерий стимулирует смесь аминокислот: валина, лизина, изолейцина, пролина, аланина, метионина, а также витамины группы В и минеральные вещества, содержащие в оптимальных дозах железо, цинк, кобальт, а также кальций, фосфор, натрий, калий и др.
Микробы рубца действуют при рН 5,5-7. Чем ближе кислотность рубца к нейтральной (рН 7), тем эффективнее микробы расщепляют клетчатку и формируют белковые вещества для использования коровой. Если рН ниже 5,5 или выше 7, условия деятельности микробов ухудшаются, а переваривание кормов в рубце существенно снижается.
Между всеми видами микроорганизмов существует симбиотическая связь: активное размножение одних видов может стимулировать или тормозить размножение других. Так, развитие стрептококков сдерживает рост молочнокислых бактерий, и наоборот, активное размножение молочнокислых бактерий создает неблагоприятную среду для жизнедеятельности стрептококков.
А это значит, если в рацион коровы ввести большое количество комбикорма, биохимическая деятельность преджелудков изменяется. В процессе ферментации комбикорма микроорганизмами в рубце образуется больше молочной кислоты, что приводит к снижению рН рубцовой среды, а это, в свою очередь, негативно влияет на микрофлору, переваривающую клетчатку. В итоге снижается ферментация клетчатки растительных кормов, образование летучих жирных кислот, жирность молока и потребление грубых кормов. Также страдает здоровье животных.
Другими словами в рубце происходит конкурентная борьба между ацетоногенными бактериями (которые усваивают фураж) и пропионогенными бактериями (крахмал, сено) за использование атомов углерода для своих нужд.
Метаболизм азотистых веществ в рубце с участием микроорганизмов заслуживает пристального внимания, так как данный процесс в желудочно-кишечном тракте жвачных значительно отличается от такового у моногастричных животных. У жвачных белки корма расщепляются и используются микрофлорой, удовлетворяя ее потребности в азоте, а образующийся при этом микробный белок служит основным источником белка для животного. В результате этого низкокачественные кормовые белки становятся полноценными и могут использоваться организмом животного.
Рост бактерий в рубце зависит не только от поступления аммиака в рубец, но и от наличия соединений богатых энергией. Поступление энергии происходит за счет ферментации легкопереваримых углеводов. При достаточном количестве легкопереваримых углеводов улучшается использование азота корма, повышается синтез микробного белка. Оптимальные условия для синтеза белка достигаются, когда на 10 г азота в рационе приходится 80 - 100 г легкодоступных углеводов.
Сами микробы - это белковая масса, которую корова, продвигая микробы в тонкую кишку, может использовать как источник белка. В зависимости от кормления 60-80% двигающегося в тонкую кишку белка имеет происхождение из микроорганизмов рубца. Помимо всего деятельность микроорганизмы производят витамины В и К для потребностей животных. В рубце у коров, в зависимости от рациона, может синтезироваться 300 - 700 г микробного белка.
В кормлении дойных коров одним из лимитирующих факторов молочной продуктивности является дефицит в рационе легкоусвояемых углеводов (сахаров), который составляет 35-40%. При недостатке в рационе сахаров нарушаются обменные процессы, плохо развивается микрофлора рубца, в результате чего снижается перевариваемость клетчатки и других питательных веществ, наблюдается дефицит в организме обменной энергии. Затраты корма на производство продукции возрастают, а продуктивность животных не повышается.
Если проще, то сахар нужен микроорганизмам, чтобы усваивать белки, при недостатке сахара будет усвоен не весь протеин корма, сколько бы вы его не дали…
Оптимальный уровень сахаров в рационе улучшает ферментативные процессы в рубце, стимулирует синтез аминокислот микроорганизмами, повышает уровень ЛЖК, снижает концентрацию аммиака на 12-25 %, повышает количество перевариваемых веществ в кишечнике до 20 %.
Низкое сахаропротеиновое соотношение (0,5:1) увеличивает потери азота с калом и мочой, снижает усвояемость протеина в кишечнике.
Оборотная сторона этой медали функциональная работа рубца или показатель кислотности рубца pH.
У жвачных животных в преджелудках с рН 6-7 клетчатка расщепляется под влиянием ферментов микроорганизмов с разрывом гликозидных связей с образованием глюкозы. Глюкоза вначале превращается в молочную кислоту, а она затем – в уксусную (до 70%) и пропионовую.
Глюкоза подвергается брожению с образование уксусной (70 %), пропионовой (18 %) и масляной (8 %) кислот, а также других кислот (валериановая, капроновая и др.). Эти продукты называются ЛЖК – летучие жирные кислоты. Кроме того, образуется углекислый газ (до 70 %) и метан (до 25 %).
Есть у пищеварения коров такая штука метаногенезом называется. Так вот метаногенез это метод утилизации энергии рациона через газ и образование метана будет прямо пропорционально количеству концентратов в рационе.
С образованием уксусной кислоты идет очень большое образование метана, при образовании пропионовой кислоты образование метана сильно снижается. И вы все прекрасно знаете что количество концентратов очень четко коррелирует с молочной продуктивностью.
Но если корова находится в отрицательном энергетическом балансе. Для нее ой как важен крахмал-пропионовая кислота-глюкоза и дать ей в этот период дополнительно сено или соломы, ну как то будет не гуманно.
Известно, что судьба продуктов окисления крахмала и далее глюкозы корма определяется активностью микробиоты рубца. В идеале активность целлюлолитиков при накоплении органических кислот и снижении pH в рубце снижается. В процессе утилизации пула кислот и прежде всего молочной кислоты pH возрастает, и активность целлюлолитиков вновь повышается. Однако неприятность в том, что группа бактерий, расщепляющих крахмал (Bacteroidetes), достаточно многочисленна (10–11%) и «работает» в широких интервалах pH. Так же активно глюкоза используется лактат-синтезаторами (Lactobacillaceae) с образованием лактата. В то же время активность группы бактерий — лактат-утилизаторов (Veillonellaceae), использующих лактат с образованием пропионовой кислоты, невысока. Именно по этой причине образуется избыток лактата в рубце и возникает накопительный ацидоз. В оптимальных условиях в рубце коровы молочная кислота отсутствует, то есть она практически полностью перерабатывается в пропионовую кислоту, которая является основным источником глюкозы, получаемой в процессе глюконеогенеза в печени.
Ацидоз — лишь внешнее проявление депрессии микробиоты рубца: появление патогенной флоры и эндотоксинов, торможение синтеза витаминов, в том числе биотина, β-каротина, изменение баланса электролитов крови. Далее гепатоз печени, низкий инсулин и депрессия ведущей группы гормонов оплодотворения, послеотельные парезы, гипокальцемия, последы и т.д.
Вроде бы все просто и понятно… Надо дать корове клетчатку-сено и уровень сахара поднимется… Ацидоза не будет…
А вот и нет…
Влияние глюкозы и ее катаболитов изучались в процессах глубинного культивирования грибов, бактерий, актиномицетов, бактерий рода Lactobacillus, пропионовокислых бактерий в условиях роста и вторичного синтеза ряда метаболитов, в том числе антибиотиков, органических кислот, нуклеозидов, аминокислот, витаминов. Было установлено, что в присутствии глюкозы в среде рост культур замедлялся, снижалась интенсивность «вторичного» синтеза, наблюдался лизис клеток. Наиболее эффективным способом предотвращения репрессии роста и синтеза является т.н. feeding, то есть дозирование глюкозы малыми дозами. Такой способ может использоваться при кормлении животных, однако это непросто технологически, а также ввиду отсутствия четкого критерия сложно выбрать подходящую дозу. Конечный результат — концентрация глюкозы в крови коров. Если при этом ориентироваться на нормальные показатели, то это малоинформативно, поскольку сама концентрация глюкозы даже в условиях очевидного кетоза часто не выходит за пределы нормы.
В этой же связи крайне важным представляется оценка роли диауксии, основанной, как известно, на катаболитной репрессии на уровне взаимодействия различных групп микроорганизмов в рубце. Это означает, что в присутствии глюкозы и ее катаболитов утилизация других источников углерода затруднена, в том числе утилизация молочной кислоты, полиненасыщенных жирных кислот и, соответственно, процесса биогидрогенизации в рубце жиров, поступающих со жмыхами. Очевидно, что рубцовая микробиота в этих условиях не способна выполнять свою эволюционную функцию, а именно доставку организму коровы источников энергии, аминокислот, витаминов и полноценного протеина. Для создания условий нормализации обмена веществ необходима оценка роли катаболитной репрессии в рубце. В этой связи идея создания т.н. «рубцовозащищенных» форм аминокислот, холина, белков, жиров представляется надуманной, поскольку защищаться не от кого, кишечник коровы плохо усваивает эти субстанции и ощутимого эффекта при их введении в рацион не наблюдается. Подтверждением этому является практическое отсутствие нормативной концентрации β-каротина в крови в условиях ацидоза и повышение его концентрации при нормализации ситуации в рубце. Тоже самое наблюдается в отношении синтеза ряда витаминов, в том числе В7, отсутствие которого заметно влияет на развитие ламинитов. По-видимому, речь идет о влиянии катаболитной репрессии на процесс «вторичного» синтеза у микробиоты рубца («вторичные» метаболиты — витамины, аминокислоты, нуклеозиды, антибиотики, токсины) и снижении этой способности при избытке глюкозы и ее катаболитов. Известно, что чувствительность к катаболитной репрессии для микроорганизмов зависит от многих факторов, в том числе от вида микроорганизма, количества популяции в рубце, наличия стимуляторов роста, условий анаэробиоза и др. В ряде случаев наблюдается эндогенный токсикоз, то есть образование «вторичных» метаболитов у ряда штаммов (например Clostridium) в виде различных токсинов, при снижении титра естественных пробиотиков (Lactobacillus и др.)
Как видите, получается даёшь лишний сахар и микроорганизмы гибнут! Даёшь лишний белок, он не усваивается и приводит к хронической интоксикации аммиаком. Даёшь лишнюю клетчатку снижается переваримость кормов. А в результате животное голодает…
Сравнительный анализ микрофлоры рубца всех здоровых и выбракованных коров свидетельствует о существенном нарушении баланса микроорганизмов – бактерий, грибов и архей – в рубце животных из проблемных хозяйств. Было обнаружено, что в рубце выбракованных животных низкое содержание целлюлозолитических бактерий семейств Laсhnospiraceae и Ruminococcaceae, лактат-утилизирующих - семейства Veillonellaceae, высокий уровень молочнокислых бактерий семейства Lactobacillaceae, ферментирующих моносахара до лактата в рубце, и бактерий рода Fusobacterium. Также было выявлено 14 доминирующих филотипов бактерий, 3 филотипа архей и 6 филотипов грибов, которые были достоверно связаны с уровнем молочной продуктивности коров.
Исследователи установили: чем выше в рационе было количество комбикорма, тем ниже было в рубце коров содержание положительно связанных с уровнем молочной продуктивности филотипов архей и грибов и бактериального филотипа 267 п.н. (Megasphaerasp.).
Отмечено, что при высоком содержании в рационе дойных коров комбикорма, крахмал, который входит в его состав, сбраживается до молочной кислоты, что приводит к повышению кислотности в рубце и угнетению роста лактат-утилизирующих (семействаVeillonellaceae) и целлюлозолитических бактерий (семейств Ruminococcaceae и Lachnospiraceae), чувствительных к кислой среды. В результате деятельность этих микроорганизмов в рубце нарушается и накапливается молочная кислота.
Ситуация резко ухудшается, если, помимо большого количества концентрированных кормов, коровам скармливают кислый силос. Это запускает каскадный механизм лактатного ацидоза. В таких условиях в рубце начинает размножаться бактерия Fusobacteriumnecrophorum, использующая лактат в качестве энергетического субстрата, вызывающая некробактериоз. Ее проникновение через слизистую в кровь обуславливает дальнейшее инфицирование - абсцессы печени и других внутренних органов, поражения копыт, кожи или слизистых.
Таким образом, результаты исследования доказывают, что снижение удоев, заболевание хромотой и бесплодием у выбракованных животных, вероятно, произошло в результате лактатного ацидоза.
И теперь все кто до читал, скажут, себе : "О, ужас! И что же делать? Как кормить? Как узнать, какая микрофлора и достаточно ли её?" Однако, все очень просто…
Первое что вы можете сделать это не увлекаться концентратами и ограничиться 50% по сухом веществу.
Концентрированные корма имеет смысл нормировать индивидуально для каждой коровы. Концентраты следует задавать животным дробно. Количество раздач зависит от общего количества концентратов в рационе. Размер одной дачи не должен превышать 2,5 кг. Интервал временно между раздачами - не менее 3 часов.
При балансировании рационов нельзя забывать, что действующими факгорами кормления являются не сами по себе корма, а содержание в них питательных и биологически активных веществ. Животным не требуется определенное количество сена, силоса, концентратов, но требуется энергия, питательные вещества, макро- и микроэлементы, витамины.
Вспоминаем, что рубец заполняет левую сторону брюшной полости коровы. Большие складки рубца, собирающиеся внутрь, и так называемые рубцовые колонны разделяют рубец на мелкие части, сумки рубца. Содержимое рубца-сетки между сокращениями рубца располагается послойно.
Продукты распада питательных веществ в рубце или прямо через стенки всасываются в кровь, или проходят через пищеварительный тракт и всасываются только в тонкой кишке. Часть продуктов распада может пройти мимо тонкой кишки в толстую или слепую кишку. Если на этом пути продукты распада не успевают всосаться в кровь, они удаляются из организма с калом.
Вы должны контролировать использование кормов микроорганизмами. Далее можете мониторить какашки по консистенции. Можно и промыть но эта информация будет половинчита, так как расщепление питательной среды зависит не только от физической эффективной клетчатки (рубцового мата) но и от содержания расщепляемого протеина т. к. микробная масса растет именно на нем.
Третье что вы можете это использовать всевозможные буферы. Бикарбонат натрия, Хлорид Калия, Живые дрожжи. Но этот вариант как страховочный, но необязательный. Самый главный буфер это физически эффективная клетчатка начните с нее.
Выводы :
Кислотность рубца зависит от состава съеденного коровой корма.рН рубца зависит от состава съеденного коровой корма. При рН, близкой к нейтральной (рН 7), деятельность микробов эффективнее.
Без микроорганизмов корова погибнет. Именно отсутствие микроорганизмов или их недостаточно количество для расщепления кормов приводит к заболеванию и истощению животных.
Важно так же знать, что клетчатка и крахмал в рубце являются конкурентами, при высоком содержании крахмала клетчатка переваривается хуже, а, следовательно, избыточное содержание клетчатки приводит к снижению переваримости.
Должна быть удовлетворена потребность животных в питательных веществах, рацион должен быть вкусен, съедобен и свободен от вредных веществ, вызывающих изменение физиологических процессов в организме животных, а также влияющих на качество продукции.
И самая главная мысль всей статьи выражается одним словом "ПОСТЕПЕННОСТЬ". Микроорганизмы живые существа и при нарушении баланса гибнут, их развитие напрямую зависит от того насколько постепенно будет меняться рацион. Поддержание их видового разнообразия главная ваша задача….
А значит нельзя сегодня дать по больше сена, завтра компенсировать снижение его количества зерном, а после завтра дать свеклу и картофель….
Поэтому невозможно дать ответ на вопрос сколько дать сахара и соды корове, это зависит от того сколько она сегодня съесть белка и клетчатки! А если вы вчера давали зерновые, а сегодня их совсем убрали, корова остается голодной, ведь клетчатка усвоится через 80 часов, тогда как крахмал и сахар пройдут этот путь за 4-6 часов. За сутки сменится лишь два поколения микроорганизмов усваивающих клетчатку и если рН не соответствует для них, то они не в состоянии переработать поступившее сено! А резкое увеличение количества сахара в рубце никак не повлияет на его количество в организме сегодня и если вы сегодня дали свеклы, и увеличили количество микрофлора, а завтра сахар не поступит микроорганизмы погибнут…И если будет много сахаров для того количества микроорганизмов что существуют - они тоже погибнут.
Поэтому надо дать сахар, белок, крахмал, целлюлозу и сегодня и завтра и послезавтра и всегда! Только так! Постепенно увеличивая количество, для поддержания баланса!
С уважением автор Нелли Карагодина.
31.01.2020 г.