Все аминокислоты в кормах для свиней

Значение
протеинового питания

Протеины служат основным
структурным материалом для образования мышц быстро растущих животных, они
играют главенствующую роль в обмене веществ и энергии и выполнении
физиологических функций организма. Протеины не могут быть заменены другими
питательными веществами (жиры, углеводы) и обязательно должны поступать в
организм животного с кормами. В связи с интенсивной селекцией на мясность
потребность свиней в протеине возрастает, так как на образование мяса требуется
больше протеина, чем для получения высоких привесов.

Потребность животных в
протеине характеризуется количеством биологически полноценного, доступного для
усвоения протеина, обеспечивающего необходимое отложение белка в организме,
поддержание на высоком уровне воспроизводительных функций, синтеза белков
молока, яиц и шерсти, а также хорошее здоровье и высокую резистентность.
Исключительно важна роль полноценного протеинового питания в организации
кормления молодняка всех видов животных и воспроизводящего поголовья.

Протеин состоит из
аминокислот. Когда мы говорим о сыром протеине, то имеем ввиду общее количество
протеина, которое определяется количеством азота умноженное на коэффициент
6,25. Это общее количество протеина или сырой протеин. Долгое время корма балансировали
на основе общего количества протеина.

Полноценность
протеинового питания зависит в основном от наличия в нем комплекса аминокислот,
отвечающих физиологическим потребностям организма.

Аминокислоты играют
главную роль в обмене веществ, они являются регуляторами нормального состояния
организма. Кроме того, они несут структурные функции, входя в состав антител и
антитоксинов, ферментов, гормонов и служат транспортом для переноса липино-минеральных
соединений, витаминов и др. За исключением десяти незаменимых аминокислот,
остальные могут синтезироваться в организме свиней в процессе переаминирования.

В составе протеина корма
свиней обязательно должно поступать 10 незаменимых аминокислот: аргинин,
гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан,
валин. Недостаток хотя бы одной из аминокислот, даже при избытке доступного
кормового белка, в рационах приводит к нарушению азотистого обмена, замедлению
роста и развития, снижению воспроизводительной способности у свиней.

Если в кормах не хватает
хотя бы одной жизненноважной аминокислоты, то протеин в организме животного не
образуется. По этой причине качество кормов имеет большое значение, чем их
количество. Если содержание протеина в кормах будет ниже среднего, то это
сильно не отразится на потреблении корма и темпах роста животного. Однако если
в корме не достает хотя бы одной аминокислоты или существует их дисбаланс, то
все это окажет отрицательное воздействие на рост животного.

Концепция
«идеального протеина»

С увеличением цен на
белковые корма стало более важным регулировать содержание незаменимых
аминокислот или сырого протеина в рационах свиней в соответствии с
физиологическими потребностями. Например, и избыток и недостаток протеина в
рационе будет увеличивать стоимость кормов или соответственно снижать
продуктивность.

Оценку по сырому протеину
кормов для моногастричных животных заменяют все больше другими критериями по
разным причинам. Это касается прежде всего аминокислот, поскольку потребность в
протеине животных данного вида соответствует довольно точно потребности в
аминокислотах.

Состав аминокислот в тканях
свиней, по-видимому, относительно постоянен и поэтому может рассматриваться как
эталон потребностей в аминокислотах. 

Понятие «идеальный
протеин» базируется на предположении, что должен быть такой протеин, который
обеспечивает животное аминокислотами в таких пропорциях, которые точно
соответствуют его потребностям в них.

Идеальный протеин может
быть определен как идеальное соотношение незаменимых аминокислот. Концепция
«идеального протеина» становится все более важной позицией при балансировании рационов
для свиней. Отчасти это происходит благодаря использованию альтернативных
источников протеина в рационах и лучшей осведомленности в том, что чрезмерное
потребление протеина может привести к негативным последствиям. Также, во многих
странах законодательством ограничивается количество выделяемого
животноводческими предприятиями азота.

Потребность в
аминокислотах зависит от состава рациона, физиологического состояния животных и
многих других факторов. Поэтому любой кормовой протеин не может быть с идеальным
соотношением аминокислот.

Наиболее богаты
лимитирующими аминокислотами рыбная мука (60-65% протеина), мясо-костная мука
(55-60% протеина), дрожжи кормовые, жмыхи и шроты соевые, хлопчатниковые,
подсолнечниковые и льняные. К кормам, богатым лизином, также относятся отруби
пшеничные, соевые бобы, горох, высоколизиновая кукуруза. Сухой обрат содержит
достаточно метионина.

Даже при большом
разнообразии кормовых средств не всегда возможно достижение оптимального
баланса аминокислот, который соответствует идеальному протеину. Например, в
стремлении составить сбалансированный рацион из конкурентных кормов можно в
одних случаях недодозировать, а в других передозировать какую-нибудь
аминокислоту.

Балансировать рационы по
аминокислотам можно не только подбором кормов, с учетом их аминокислотного
состава, но и использованием синтетических аминокислот.

Для синтеза белка и
интенсивного роста свиньям необходимо получать одновременно все аминокислоты
при каждом кормлении. Не будет хорошего усвоения, если, допустим, утром давать
только зерновую дерть, днем — сочные корма, вечером — белковые добавки.
Вводимые в корма в профилактических дозах антибиотики, янтарная, лимонная,
аскорбиновая, молочная органические кислоты, пробиотики (кемзайм-W,
целловиридин, пробицелл и т.п.), соли меди и железа улучшают всасывание
аминокислот в тонком кишечнике. Особо надо сказать о сое, богатой лизином,
поскольку протеин зерен злаковых культур чрезвычайно беден этой незаменимой
аминокислотой (дефицит 56–64% в сравнении с «идеальным» протеином). Разные
сорта сои содержат от 30 до 50% протеина, не сбалансированного по аминокислотному
составу (табл. 1).

Таблица 1- Баланс
аминокислот сои и модель «идеального протеина», %

Балансирование рационов,
по сути, сводится к устранению дефицита незаменимых аминокислот путем подбора
ингредиентов и синтетических аналогов недостающих аминокислот. Например, чтобы
получить при откорме свиньи 670–700 г привеса, достаточно на 1 т комбикорма из
пшеницы (93,3%), люцерновой муки (4%) и минерально-витаминной добавки (2,7%)
внести 3,4 кг кристаллического лизина. Затраты протеина можно резко сократить,
если полностью обеспечить норму аминокислот.

Между требуемым
количеством и соотношением аминокислот на поддержание жизни и для синтеза
протеина существует разница. Общая потребность в аминокислотах складывается из
этих двух показателей. Соотношение аминокислот, необходимых на поддержание
жизни, складывается из разрушенных в пищеварительном тракте аминокислот и
аминокислот, пошедших на образование щетины. 
Потребность в аминокислотах для роста и развития в первую очередь будет
зависеть от генетического потенциала животного в синтезе белка. Соотношение
аминокислот, необходимых на поддержание жизни показано в таблице 2.

Таблица 2 – Идеальное
соотношение аминокислот для поддержания жизни и синтеза белка (по отношению к лизину)

Конечно  очевидно, что оптимальное соотношение
аминокислот на поддержание жизни и на образование белка очень различается.
Идеальное отношение незаменимых аминокислот к лизину на поддержание жизни
растущих поросят для треонина, триптофана и серосодержащих аминокислот (ССА)
будет выше, чем для синтеза белка.

Вместе с тем недостаток одной аминокислоты
невозможно восполнить повышением нормы введения другой. Когда одна из
аминокислот ограничивает рост, то повышение содержания другой аминокислоты в
рационе может привести к дальнейшему ухудшению роста, а не к его улучшению.

Использование
синтетических аминокислот

В случае недостатка в
кормах незаменимых аминокислот рационы балансируют добавками к ним
синтетических аминокислот.

Сегодня доступны 4 кристаллические
аминокислоты (лизин, метионин, треонин и триптофан), которые используются в
рационах свиней и птицы. Их использование зависит от стоимости ингредиентов
рациона, таких как кукуруза, соевый шрот. Отмечено, что в случае когда растет
стоимость соевого шрота, использование кристаллических аминокислот становится
более экономически выгодным.

В большинстве рационов
свиней, лизин – первая лимитирующая аминокислота. Поэтому использование
остальных кристаллических аминокислот может зависеть от стоимости лизина.

Синтетические
аминокислоты существуют в различных формах. Это различные изомеры одного и того
же продукта. Свинья может использовать только основные формы аминокислот.

Лизин, который
распространяется коммерческими структурами представляет собой  L-форму монохлоргидрата лизина.

Науке не известны
млекопитающие, которые были бы способны усваивать D-лизин и поэтому только L-лизин считается биологически
доступным для свиней и птицы.

Метионин используется в
свиноводстве и птицеводстве в D- или L-форме. Поэтому в кормлении используется DL-метионин (99 % действующего
вещества).

Биологическая доступность
D-триптофана
варьирует в пределах от 60-100 % в зависимости от породы свиней. Практически
весь кормовой триптофан доступен в L-фориме (98,5% действующего
вещества).

У треонина есть 4
химических изомера: D- и L-треонин, и D- и L-аллотреонин. Свиньи могут усваивать только L-треонин. Поэтому коммерчески
распространяется L-форма треонина (98,5 % действующего вещества).

Синтетические
аминокислоты имеют то преимущество, что при производстве их они не становятся
недоступными, как это может быть с белковыми аминокислотами. Поэтому, составляя
рационы для свиней, обычно исходят из того, что эти аминокислоты полностью
доступны и используются.

Увеличивающееся
общественное беспокойство, связанное с выделением азота в окружающую среду,
вызвало интерес к использованию кристаллических аминокислот в рационах свиней с
целью снижения уровня сырого протеина. Так, Kerr и Easter отмечают, что
снижение содержания сырого протеина в рационе свиней может привести к
значительному снижению выделения азота с навозом. 

Зависимость использования
аминокислот от уровня энергии в рационе

Аминокислоты выполняют
разнообразные функции в животном организме в дополнении к основной их роли –
поставке мономеров, из которых синтезируется белок. Примерами второстепенной
роли аминокислот являются использование их в качестве источника энергии,
особенно через глюкогенез, синтез гормонов, например адреналина, и некоторых
компонентов желчи.

Эффективность
использования аминокислот зависит не только от 
аминокислотного состава рациона: при ограниченном количестве энергии
решающим фактором может быть содержание липидов и углеводов.

Если энергии в корме не
хватает для удовлетворения потребностей организма, аминокислоты начинают
распадаться для энергетических целей и эффективность использования снижается.
Пластическая роль белков в организме гораздо более важна, чем энергетическая.
Энергия, выделяемая при распаде белков может быть без всякого ущерба для
организма заменена энергией жиров и углеводов.

Экспериментальные данные
позволили академику Н. А. Шманенкову сделать заключение, что наиболее
эффективное использование белков и аминокислот для образования продукции
возможно лишь при полном обеспечении рациона жирами, легкоусвояемыми
углеводами, минеральными элементами и витаминами.

При снижении уровня
сырого протеина в рационе свиней с использованием кристаллических аминокислот
приводит к избыточному жироотложению в тканях свиней.  Поэтому можно предположить, что уровень
энергии в рационе при использовании кристаллических аминокислот можно снизить.



Школа академика

Аминокислоты и идеальный белок в рационах свиней и птиц

академик РАСХН, Кубанский ГАУ

Белки (протеины) продуктов питания и кормов состоят из аминокислот, 10 из которых являются незаменимыми и 10 заменимыми. Незаменимые в отличие от заменимых не могут синтезироваться в организме человека и животных и должны доставляться с пищей и кормом. Отсутствие в рационе любой из незаменимых аминокислот приводит к гибели животных, недостаток – к низкой продуктивности, подверженности болезням.

Белки в желудочно-кишечном тракте под действием пищеварительных ферментов расщепляются до аминокислот, которые всасываются из кишечника в кровь и разносятся ко всем тканям и органам, из них синтезируются белки мяса, молока, яиц, внутренних органов, крови, ферменты, гормоны, иммунные тела и т. д. Таким образом, животным и человеку белок необходим не сам по себе, а как источник аминокислот и что потребность в белке – это ни что иное, как потребность в незаменимых и заменимых аминокислотах.

Принципиально новый подход к белковому питанию как аминокислотному питанию побудил мировую науку решить следующие задачи:

·  разработать нормы потребности в незаменимых аминокислотах для разных видов и половозрастных групп животных, а также человека;

·  разработать методы аминокислотного анализа и определить аминокислотный состав огромного ассортимента пищевых продуктов, кормов и других объектов животного и растительного мира;

·  освоить промышленное производство синтетических аминокислот, среди которых лизин, метионин, треонин и триптофан нашли широкое применение в устранении их дефицита в кормах для свиней, птиц, крупного рогатого скота;

·  установить, что роль аминокислот состоит не только в качестве строительных блоков белков, но и в том, что они выполняют важные функции в работе центральной нервной системы, а также сигнальных веществ в механизмах биосинтеза белков организма;

·  кроме того, было выяснено очень существенное обстоятельство, что аппетит животных зависит в первую очередь от сбалансированности рационов по незаменимым аминокислотам.

Итак, исходя из сказанного, можно сделать вывод: организация рационального использования белка должна базироваться на современных нормах потребности животных в незаменимых аминокислотах, данных анализа содержания и переваримости аминокислот в кормах и наличии белковых ресурсов.

Нормы аминокислот для свиней (1), птиц (2) и других животных имеются. Они постоянно уточняются и совершенствуются.

Таблица 1. Содержание незаменимых аминокислот в кормах, г/кг

Зерно составляет основу рационов сельскохозяйственных животных. Пшеницу, кукурузу, ячмень часто рассматривают как источники энергии для животных. Однако, доля белка зерновой части достигает 50-70 % от общего уровня белка рационов. Белок зерна злаковых культур очень беден лизином, треонином, а белок кукурузы, кроме того, еще и триптофаном. Для птиц и крупного рогатого скота в зерновых не хватает метионина. К полноценным по аминокислотам относят белок молока, рыбы, яйца, мяса, зерна бобовых – сои и гороха (табл. 1).

Поэтому сбалансированные по аминокислотам рационы представляют собой комбинацию зерновых и высокобелковых добавок. На этой основе и были разработаны нормы белка (протеина) для сельскохозяйственных животных, представленные в справочнике Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) «Нормы и рационы кормления с/х животных», 2003 г. При кормлении по этим нормам конверсия кормового белка в белок мяса бройлеров составляет 30-35%, свиней – 20-25%, крупного рогатого скота – 10-15%, молока – 20%.

Значительный перерасход белка обусловлен, прежде всего, потерями неутилизированных аминокислот по причине их избытка относительного уровня наиболее лимитирующей аминокислоты, чаще всего лизина. Здесь действует «закон минимума», сформулированный немецким химиком Юстусом Либихом в 1840 году. Аминокислоты (белок) эффективно могут использоваться лишь на уровне содержания наиболее лимитирующей аминокислоты (рис. 1).

Рис. 1. Эффективность использования белка контролируется уровнем лимитирующей аминокислоты

На примере монозернового ячменного рациона для свиней можно видеть, что содержание первой лимитирующей аминокислоты лизина составляет лишь 40% от потребности (рис. 2). Недостает до норм потребности количество треонина, метионина, гистидина. В то же время содержание остальных незаменимых аминокислот соответствует нормам (триптофан, изолейцин, фенилаланин) или превышает их (лейцин, валин), при этом существенно (в 2,67 раза аргинин).

Однако, как недостающие, так и сверхнормативные аминокислоты могут быть использованы лишь в количестве, адекватном уровню лизина, т. е. на 40% от их норм потребности (на рисунке ниже пунктирной линии).

Аминокислоты Аминокислоты

Рис. 2. Степень соответствия аминокислотного состава ячменя, ячменя+соевый шрот потребности синей в аминокислотах(20-50 кг ж. м.). Источники аминокислот: – ячмень; – соевый шрот. Мет+цист – метионин+цистин, Трипт – триптофан, Треон – треонин, Изол – изолейцин, Лейц – лейцин, Вал – валин, Арг – аргинин, Гист – гистидин, Фен-ал – фенилаланин.

Остальное их количество (сверх пунктирной линии) становится излишним, так как это количество не компенсировано лизином. Этот «излишек» не может накапливаться в организме наподобие жира и гликогена, он разрушается в результате дезаминирования аминокислот с образованием вредного для организма аммиака. Аммиак в последующем в печени превращается в мочевину и выводится с мочой.

Чтобы ликвидировать дефицит лизина необходимо в ячменный рацион ввести не менее 24% соевого жмыха или шрота. В этой добавке соевого шрота помимо лизина, содержатся все другие аминокислоты, среди которых, например, лейцин и аргинин вообще не нужны, поскольку в самом ячмене их достаточно по нормам. Содержание сырого белка при этом составит 18,2%, а количество отдельных незаменимых аминокислот в разной мере превышает нормы потребности: метионин+цистин на 12%; триптофан – на 53%; аргинин в 3,5 раза и т. д. Эта часть (выше пунктирной линии) является излишней и должна быть дезаминирована. Таким образом, мы имеем существенный избыток незаменимых аминокислот или белка из-за их излишнего количества в рационе относительно норм потребности.

Наиболее эффективно белок используется, когда содержание в рационе всех незаменимых аминокислот точно соответствует нормам потребности без недостатка и избытка. В мировой науке и практике животноводства такой белок получил название «идеальный».

К идеальным белкам по содержанию аминокислот для свиней можно отнести белок тела и молока свиней, для кур-несушек – белок яйца, бройлеров – белок целой тушки, при этом не только по количеству аминокислот, но и по их соотношению. С учетом данных, полученных при определении норм потребности в отдельных аминокислотах, мы разработали состав идеального белка для свиней и птиц (табл. 2).

Идеальный белок можно сформировать за счет обогащения монозерно-

вых низкобелковых рационов комплексом препаратов недостающих аминокислот или же путем обогащения зерновой части суперполноценными белками – казеином, изолированными белками рыбы, мяса, сои, сыворотки крови. Такой белок используется очень эффективно на синтез продукции животноводства, при этом его затраты снижаются по сравнению с существующими

нормами на 30-40%.

Таблица 2. Аминокислотный состав идеального белка

В подтверждение сказанного приведу результаты исследования на поросятах, выполненного в СКНИИЖ

Опыт проведен на 5 группах поросят: 1-ая группа получала основной низкобелковый рацион, который на 96% состоял из кукурузной дерти, обогащенной витаминными и минеральными премиксами (рис. 3). Первой лимитирующей аминокислотой в белке кукурузы является лизин, его количество составляет лишь 30% от потребности поросят (ж. м. 17-30 кг), второй – триптофан – 40% от потребности, недостает многих других аминокислот до норм потребности за исключением лейцина и аргинина. Данный рацион относится к низкобелковому крайне несбалансированному по незаменимым аминокислотами. 2-ая группа получала тот же рацион, но обогащенный всеми аминокислоты до 100% норм потребности, но без лизина, количество которого осталось на уровне, как в рационе 1-ой группы (имбаланс лизина). В рацион третьей группы добавили все аминокислоты, в т. ч. лизин до 100% нормы, но без триптофана (имбаланс триптофана). Поросятам 4-ой группы добавили смесь аминокислот, включая лизин и триптофан (идеальный белок) точно до 100% нормы потребности каждой незаменимой аминокислоты (содержание белка 12%). Рацион поросят 5-ой группы сбалансировали за счет включения 25% соевого шрота. Как видно на рисунке, при 100% норме лизина в этом рационе имеется превышающий нормы избыток остальных аминокислот (выше белой линии), содержание белка в рационе составило 16,7% или на 40% больше, чем в рационе 4-ой группы.

Приросты на монокукурузном рационе составили всего лишь 221 г при затрате 5,16 кг корма на каждый кг прироста (табл. 3).

Рис. 3. Сбалансированность опытных рационов поросят за счет разных источников аминокислот. Источники аминокислот: – кукуруза; – препараты аминокислот; – соевый шрот. НАК – незаменимые аминокислоты.

Низкие среднесуточные приросты в этой группе вполне закономерны для низкобелкового рациона, бедного к тому же лизином и триптофаном. Свиньи существенно ухудшили потребление корма в результате добавления некомплектных смесей аминокислот, особенно при имбалансе триптофана, и, как следствие этого, у них снизились среднесуточные приросты до 82 г. Добавленные аминокислоты до норм потребности в принципе необходимы. Однако при отсутствии в их составе лимитирующих аминокислот – лизина и триптофана – они становятся «излишними». Этот излишек оказывает более сильное отрицательное действие на аппетит и рост свиней, чем недостаток даже такого несбалансированного белка, как белок кукурузы.

Таблица 3. Потребление корма и рост поросят (15-35 кг ж. м.) при разной сбалансированности рационов по аминокислотам

·  НАК – незаменимые аминокислоты

Добавление комплектной смеси аминокислот в рацион поросят 4-ой группы способствовало значительному улучшению аппетита и роста поросят. Среднесуточный прирост с 221 г в первой группе повысился до 580 г в 4-ой, или 2,6 раза. Несколько неожиданным оказалось то, что на кукурузно-соевом рационе поросята 5-ой группы росли значительно хуже поросят 4-ой группы с идеальным белком (среднесуточный прирост 470 г против 580 г). Затраты белка на каждый кг прироста на скорректированном препаратами аминокислот рационе составили 284 г в то время как на рационе, сбалансированном за счет соевого шрота – 444 г, или на 56% больше. Можно полагать, что излишние незаменимые аминокислоты рациона, сбалансированного за счет естественных кормов, снижают эффективность рациона. В группах 2 и 3 ухудшение потребления корма и роста произошло в результате добавления смеси аминокислот без наиболее лимитирующих. Можно полагать, что в 5-ой группе имеет место подобные признаки имбаланса, созданные естественными кормами из-за наличия в них сверхнормативного количества незаменимых аминокислот на фоне содержания лизина на уровне нормы потребности.

Следовательно, при балансировании рационов необходимо контролировать содержание не только критических (лизина, метионина, триптофана, треонина), но и всех других незаменимых аминокислот, устраняя их недостаток и, насколько возможно, избыток.

Белковые ресурсы. Основной культурой, дающей белковые корма (жмыхи, шроты) в крае является подсолнечник. На его долю приходится 75% посевов под масличными культурами, включая сою. Существенно выросло производство сои, увеличиваются посевы рапса (табл. 4).

Таблица 4. Производство семян масличных в Краснодарском крае в гг.

Но белок подсолнечника беден лизином. Несмотря на более значительную его урожайность по сравнению с соей, выход белка на 22%, лизина в два и более раз ниже с гектара посева, чем сои. Подсолнечные жмыхи и шроты содержат много клетчатки, снижение которой технологическими способами было бы весьма желательно. Однако по выходу масла подсолнечнику нет равных, что является главным фактором предназначения этой культуры в производстве пищевого растительного масла (табл. 5)