Протеины кормов растительного и животного происхождения

5.1. ПРОТЕИНОВАЯ ПИТАТЕЛЬНОСТЬ КОРМОВ

К середине XIX века в исследованиях па животных были получены первые экспериментальные данные о неодинаковой питательности различных белков. Однако до начала XX века продолжало существовать мнение, что протеины различных кормовых продуктов одинаковы по питательности. При этом для оценки белковой питательности корма необходимо было знать содержание в нем переваримого белка. И только благодаря классическим исследованиям Осборна, Менделя и академика Д.Н. Прянишникова была определена химическая природа белков. Установлено, что различные белки по своей питательности неодинаковы и обусловлено это их аминокислотным составом и структурой. В дальнейших исследованиях авторам удалось установить благоприятное воздействие аминокислот триптофана и лизина на рост лабораторных животных при добавлении их к основному рациону, состоящему из неполноценного белка зерна кукурузы.

Значительный вклад в выяснение влияния отдельных аминокислот на рост животных внес Роуз (1936). Им были установлены незаменимые аминокислоты и доказана возможность замены кормового протеина смесями чистых аминокислот в питании животных.

Первые данные об аминокислотном составе кормов в нашей стране были получены в 1934 году Д.Н. Прянишниковым. В последующем под руководством академика И.С. Попова были составлены и в 1962 году опубликованы таблицы по аминокислотному составу различных кормов.

Протеиновая питательность кормов определяется качеством протеина, которое для свиней и птицы характеризуется уровнем, соотношением и доступностью незаменимых аминокислот, а для жвачных животных — растворимостью, расщепляемостью и аминокислотным составом белков. Следовательно, под протеиновой питательностью следует понимать свойство корма удовлетворять потребность животных в аминокислотах.

Протеиновую питательность кормов измеряют для жвачных животных в сыром и переваримом протеине, а для свиней и птицы — в сыром, переваримом протеине и аминокислотах.

паукой и практикой животноводства накоплен большой фактический материал о неодинаковой питательной ценности протеина разных кормов. Для оценки качества протеина кормов предложено много биологических и химических методов. Основным способом определения качества протеина является биологический метод, который позволяет определить биологическую ценность протеинов или белков при скармливании растущим животным на фоне стандартного рациона и их влияние на синтез белков в организме и приросты массы тела.

Впервые биологический метод оценки качества протеина предложен Томасом-Митчеллом (1924,1944). В основе метода лежит определение отложенного азота (в %) в организме животного, используемого на поддержание жизни и рост, который определяется по формуле:

Используя данный метод в опытах на свиньях, получили следующие показатели биологической ценности белков отдельных кормов: молоко — 84-95, казеин молока — 78-92, рыбная мука — 74, ячмень — 71, кукуруза — 54, соевый шрот — 67, льняной шрот — 61, картофель — 73, люпин — 55 и сено люцерновое, клеверное — 79-81. Однако надо отметить, что применение метода Томаса-Митчелла для определения биологической ценности протеинов является очень сложным и основано на двух независимых формах белкового обмена в организме животного (экзогенном — распаде кормового протеина и эндогенном — распаде тканевых белков), что является неверным (И.С. Попов, 1957).

В нашей стране Всероссийским научно-исследовательским институтом животноводства разработан способ определения биологической ценности протеина различных кормов (1967), основанный на балансе азота в организме животного:

Коэффициент использования протеина корма показывает степень использования переваренного азота в организме животного и характеризует биологическую ценность протеина.

Наряду с биологическими методами оценки питательности протеина кормов существуют и химические методы, основанные на определении аминокислотного состава протеинов методом хроматографических и микробиологических анализов. Один из таких методов предложили Блок и Митчелл (1946), в его основе лежит сравнительный анализ аминокислотного состава протеина кормов и белков яйца.

Исследованиями установлена высокая степень корреляции между аминокислотным составом протеина и данными, полученными в опытах на животных. Мак-Лаугланом и др. (1963) разработан более упрощенный химический метод, позволяющий оценивать питательность протеина кормов по сравнительному содержанию в них и в полноценном белке яйца лизина, метионина и лейцина.

Приведенные выше методы оценки питательной ценности протеина кормов имеют один очень существенный недостаток, связанный с отсутствием данных о доступности аминокислот тех или иных протеинов для животных разных видов, разного направления продуктивности, возраста, физиологического состояния и особенностей белкового обмена в организме в зависимости от способов и технологии заготовки кормов, их хранения и подготовки к скармливанию.

Поступающие в пищеварительный тракт животного белки растительного, микробного и животного происхождения представляют собой сложные полимерные химические соединения, состоящие из 22 аминокислот различного сочетания. Перевариваются кормовые белки неодинаково. Наибольшей переваримостью отличаются протоплазматические белки, а наименьшей — белки ядерных элементов растительных, микробных и животных клеток.

Аминокислоты протеинов натуральных кормов и микробиологического синтеза представляют собой оптически активные /-формы и используются организмом животного на синтез собственно белков. Аминокислоты химического синтеза представлены двумя оптическими изомерами — / и «/-форм, «/-формы аминокислот биологически не активны и разрушаются в организме.

На переваримость протеина отдельных кормовых средств, в частности зерен бобовых растений (сои, гороха и др.), оказывают отрицательное влияние содержащиеся в них ингибиторы, которые снижают активность протеолитических ферментов. Разрушение ингибиторов протеолитических ферментов бобовых зерновых достигается методом их тостирования — нагревания до 100 ° С при высоком давлении.

Образовавшиеся в процессе переваривания протеина кормов различные аминокислоты всасываются в кровь и используются в основном животными для образования необходимых аминокислот в процессе биосинтеза собственных белков. Неиспользованные аминокислоты дезаминируются, освободившиеся аминные группы идут на синтез мочевины или мочевой кислоты (у птиц) и гиппуровой кислоты (у лошадей), которые выводятся из организма с мочой, остатки аминокислот после дезаминирования используются организмом для энергетических целей.

Из двадцати двух аминокислот, необходимых для жизнедеятельности животного организма, синтезируется в достаточном количестве только половина из них. Эти аминокислоты считаются заменимыми. Другие же аминокислоты не синтезируются в организме животного и считаются незаменимыми (табл. 15).

15. Классификация аминокислот

Поэтому для обеспечения максимального роста молодых животных или получения наивысшей продуктивности они должны быть обеспечены полноценным кормовым белком, содержащим все необходимые незаменимые аминокислоты. Такие протеины являются наиболее биологически ценными.

Из всех незаменимых аминокислот наиболее дефицитными по уровню содержания в протеинах кормов растительного происхождения являются лизин, метионин+цистин и триптофан. Эти аминокислоты получили название критических или особо незаменимых и имеют очень важное значение в питании животных (табл. 16).

16. Содержание критических незаменимых аминокислот в протеинах организма животного и кормовых средств, % (по В.Н. Баканову и В.К. Менькину)

Продолжение табл. 16

Поэтому для растущих и высокопродуктивных животных к растительным кормам необходимо добавлять корма животного происхождения и дрожжи, протеины которых по содержанию незаменимых, в том числе и критических, аминокислот являются наиболее полноценными.

В питании сельскохозяйственных животных различные кормовые средства имеют неодинаковую питательную ценность по уровню содержания критических незаменимых аминокислот (табл. 17).

17. Сравнительная аминокислотная питательность отдельных кормов (по И. С. Попову)

Продолжение табл. 17

Для приготовления полноценных кормовых смесей для растущих и высокопродуктивных животных, сбалансированных по критическим и незаменимым аминокислотам до уровня потребности, необходимо использовать корма растительного и животного происхождения в различном сочетании. Это дает возможность обеспечить животное полноценным протеином, содержащим в достатке все необходимые аминокислоты, что способствует увеличению прироста живой массы и снижению затрат корма и протеина на единицу прироста массы тела (табл. 18).

18. Эффективность откорма свиней и птицы в зависимости от сбалансированности смесей аминокислотами (по В.Н. Баканову и В.К. Менькину)

При отсутствии кормов животного происхождения и широком наборе растительных кормов кормосмеси могут быть сбалансированы только по содержанию в протеине триптофана. Для балансирования рациона по таким критическим незаменимым аминокислотам, как лизин и метионин, необходимо в состав зерносмесей вводить препараты этих аминокислот промышленного производства. При этом необходимо иметь в виду, что избыточное поступление в организм животного отдельных аминокислот (например, лизина выше нормы потребности) может отрицательно сказаться на усвоении организмом других аминокислот для синтеза белков тела животных и значительно снизить прирост массы тела.

При оценке протеиновой питательности кормов для взрослых жвачных животных важное значение имеет общее содержание протеина, его растворимость, расщепляемость и аминокислотный состав (табл. 19).

19. Содержание водо- и солерастворимых фракций протеина и лизина в зерне различных культур (по ГА. Богданову)

В зависимости от растворимости протеина (переход части протеина корма в растворимое состояние) и его расщепляемости (распад части протеина корма до аминокислот и аммиака) в преджелудках жвачных животных примерно 60-70 % кормового протеина трансформируется в белки бактерий и инфузорий, содержащих значительно больше незаменимых аминокислот, чем растительный протеин (табл. 20). ,

Оставшийся нерасщепленный кормовой протеин, а также белки бактерий и инфузорий поступают в сычуг и тонкий отдел кишечника жвачных и перевариваются по схеме животных с однокамерным желудком.

20 Содержание критических незаменимых аминокислот в корме ‘ „ в содержимом рубца коров, % от протеина брикетирование, обработка органическими кислотами), снижающих растворимость и расщепляемость протеина в рубце.

К числу недорогих источников азота небелкового характера относятся синтетическая мочевина и другие аммиачные соединения, которые могут быть использованы в виде кормовых добавок в кормлении взрослых жвачных при недостаточной обеспеченности кормовым протеином (до 25-30 % от потребности в протеине). Кроме того, к простым азотистым соединениям относятся промежуточные продукты синтеза белка в растительных кормах — аммонийные соли органических кислот, свободные аминокислоты и амиды аминокислот, нитраты и нитриты. Особенно много аммонийных солей органических кислот, нитратов и нитритов может содержаться в кормовых культурах, выращенных с использованием высоких доз азотных удобрений.

При использовании животными таких кормовых культур простые азотистые соединения легко всасываются в большом количестве в кровь и вызывают отравления. Особенно чувствительны к избытку небелковых азотистых соединений моногастричные животные.

У жвачных животных азотистые соединения небелкового характера (мочевина, аммонийные соли и др.) разрушаются с помощью вырабатываемого микрофлорой фермента уреазы до аммиака, который используется в последующем бактериями рубца для синтеза аминокислот и микробного белка. При этом обязательным условием эффективного усвоения аммиака микроорганизмами преджелудков является наличие сахара и крахмала из расчета 20 частей на 1 весовую часть азота.

Скармливание небелковых азотистых соединений жвачным в повышенных количествах, а также при несбалансированности рационов по энергии, углеводам и другим веществам может вызвать отравление животных аммиаком с летальным исходом. В таких случаях отмечается угнетенное состояние животного, мышечная дрожь, потливость, нарушение координации движения и обильное выделение пенистой слюны.

Таким больным животным оказывают срочную помощь. В целях нейтрализации избытка аммиака в преджелудках выпаивают по 4-5 литров кислого молока, молочной сыворотки или 0,5-2 литра 0,5 % столовой уксусной кислоты. При этом дополнительно необходимо ввести 1,0-1,5 литра 20-30 % раствора сахара или кормовой патоки.

Поступающие с кормами нитраты восстанавливаются микрофлорой преджелудков жвачных животных до нитритов и далее до аммиака с последующим использованием для синтеза аминокислот и белка. При избыточном поступлении нитратов и недостаточном содержании сахара и крахмала в рационе процесс восстановления нитратов до аммиака задерживается на стадии нитритов, которые оказывают отрицательное действие на организм животного – нарушается превращение каротина в витамин А в пищеварительном канале животных, в крови оксигемоглобин переходит в неактивную форму -метгемоглобин с последующим нарушением кислородного обмена и накоплением в крови углекислого газа. При накоплении в крови метгемоглобина до 75 % животные погибают от удушья.

Оптимальное содержание нитратов в рационе коров не должно превышать 0,5 % от сухого вещества. Взрослые овцы менее чувствительны к нитритам. При содержании нитрата калия в количестве 1 28 % от сухого вещества рациона, богатого углеводами, не наблюдалось явных отравлений животных. В то же время ягнята гибнут на третий день при содержании в рационе 0,5 г нитратов.

У растущих свиней резко снижается прирост массы тела при содержании нитратов в рационе в количестве 1,84 % от сухого вещества, а цыплята гибнут при содержании 1 % нитрата калия в сухом веществе рационов.

Токсическое действие нитратов на животных может проявляться и при потреблении питьевой воды, в которую попали азотные удобрения Вода считается токсичной для крупного рогатого скота при содержании 1,8 г нитрат-иона (-N03) в одном литре, а при повышении концентрации до 6,2 г на литр животные быстро погибают от метгемоглобинемии.

Токсическое действие нитратов снижают введением в рацион жвачных животных сахаристых и крахмалистых кормов, а также дачей препаратов витамина А и внутривенной инъекцией 1-4 % раствора метиленовой сини в 5 % растворе глюкозы (2 г метиленовой сини на 200-250 кг массы тела животного).

В условиях интенсивного ведения земледелия и широкой его химизации все большее значение придается охране здоровья человека и животных от излишнего поступления нитратов.

В решении проблемы протеиновой полноценности рационов для разных видов сельскохозяйственных животных важное значение имеет правильная организация их кормления. Для повышения эффективности использования протеина различных кормов необходимо их смешивать в оптимальном сочетании, обеспечивающем потребность животного не только в энергии, протеине и аминокислотах, но и в витаминах и минеральных веществах.