Баланс аминокислот дает бесконечные возможности для увеличения продуктивности и прибыли в молочной индустрии

Аминокислоты являются прежде всего строительными блоками молока и белков организма, и считаются одними из самых важных питательных веществ в кормлении молочных коров. Аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в достаточном количестве для удовлетворения потребностей особенно высокопродуктивных животных должны быть внесены в рацион дополнительно. Недостаточное поступление аминокислот с кормом ограничивает синтез молока и количество молочного белка. Аминокислоты, которых катастрофически не хватает в рационе животных называют предельными. Метионин и лизин на сегодняшний день являются предельными аминокислотами для дойных коров в большинстве рационов кормления. Это принципиально верно, так как большинство протеиновых кормов имеют низкую концентрацию обеих аминокислот по сравнению с их концентрациями в молоке и микробиальном белке (табл.1).

Таблица 1. Сравнение содержания лизина и метионина в молоке, бактериях рубца и мышечных тканей с их содержанием в кормах, в % от сырого протеина (СП)

* Schwab and Ordway, (2001), and NRC (2001). 

В кишечнике животного усваиваются аминокислоты из трех доступных источников - микробиальный белок, «транзитный» белок и эндогенный белок. В совокупности эти источники белка называют обменным протеином. Поэтому рационы, особенно для высокопродуктивных коров, должны быть составлены таким образом, чтобы обеспечить обменным протеином животных, используя такой профиль аминокислот, который соответствует требованиям аминокислотного баланса для поддержания роста, продуктивности и воспроизводства. 

Какие преимущества можно получить от баланса аминокислот

Большинство рационов России не удовлетворяют потребность высокопродуктивных коров в метионине и лизине, поэтому требуется их дополнительное включение. Примечательно, что метионин и лизин работают согласованно и требуют четкого баланса. Именно баланс аминокислот, а не концентрация сырого протеина отвечает современным требованиям, особенно, когда речь заходит о протеиновом кормлении дойных коров. Сбалансированный рацион позволяет обеспечить более точное кормление, чтобы коровы могли достичь максимальной продуктивности без возникновения белкового перекорма, а это в свою очередь гарантирует высокий уровень воспроизводства, здоровья животных и позволяет снизить дополнительные затраты.

1. Улучшение продуктивности – количество и качество молока (синтез молочного белка) 

Garthwaite et al.  (1998) суммировал эффект включения в рацион лизина и метионина. Результатом этого опыта стало прежде всего увеличение продуктивности.  Однако, важным открытием было и то, что положительный эффект значительно усиливается если скармливание защищенных аминокислот начинать с позднего сухостоя.

Положительное влияние метионина на молочную продуктивность хорошо изучено во многих научных и промышленных опытах. Но, как насчет лизина, второй лимитирующей аминокислоты? Исследования, которые проводились при изучении влияния дополнительного включения лизина в рацион жвачных животных были сгруппированы в соответствии с исходным уровнем стандартизированной по энергии продуктивности. Был сделан вывод о том, что повышение уровня обменного лизина улучшает показатели общей молочной продуктивности. Защищенный лизин увеличивал количество стандартизированного по энергии молока вне зависимости от уровня продуктивности.

2. Баланс аминокислот повышает эффективность использования обменного протеина.

Если хотя бы одна из аминокислот является ограничивающей, то другие аминокислоты будут прежде всего в избытке, а при обеспечении недостающего блока незаменимой аминокислотой будет синтезирована новая молекула молочного белка. Поэтому избыток других аминокислот будет уменьшаться, а эффективность использования обменного протеина будет повышаться. Специалисты по кормлению в основном полагаются на количество доступного обменного протеина, без учета ограничения по аминокислотному составу, но в большинстве случаев, если не во всех, фактический удой будет значительно ниже ожидаемого. Это ясно указывает на то, что, хотя баланс общего обменного протеина может быть адекватным, баланс имеющихся аминокислот может быть неверным, альтернативно ограничивая синтез молока. Schwab et al. (2004) сравнили поступление обменного протеина, лизина и метионина в организм животного в качестве предшественника молочного белка и синтеза молока. Полученные результаты как раз и показывают, что включение метионина и лизина в правильном соотношении дают не только увеличенную продуктивность, но и больше выход молочного белка по сравнению с обеспечением рациона только обменным протеином (r2 = 0,90). Таким образом, внедрение концепции баланса аминокислот уменьшает диапазон вариаций изменения молочной продуктивности (стабильная лактационная кривая), тем самым увеличивает продуктивность и качество молока, а также снижает «излишки» других аминокислот. Повышение эффективности использования обменного протеина дает возможность составлять рационы с более низким содержанием сырого протеина без ущерба для молочной продуктивности и качества молока.

Баланс лизина и метионина положительно влияет на антиоксидативную способность организма, улучшает состояние здоровья и «иммунометаболизм». Когда в структуре обменного протеина не хватает хотя бы одной из незаменимых аминокислот, возникает избыток всех других аминокислот, которые, к сожалению, не могут быть использованы для синтеза молока. В результате эти аминокислоты будут катаболизированы в аммиак, а затем в печени преобразованы в мочевину. Выведение избытка аммиака в виде мочевины является энергоемким процессом. Поэтому, когда рационы сбалансированы по лизину и метионину снижаются энергетические затраты на выведение «избыточного» азота, что важно, особенно в период негативного энергетического баланса. Экономия энергии в переходный период в конечном итоге помогает минимизировать частоту метаболических нарушений. Кроме того, метионин играет важную роль в синтезе апопротеина, который с липидами образует водорастворимый липопротеин низкой плотности (ЛПНП), этот комплекс активирует ферменты липолиза триглицеридов в крови. Дефицит метионина, особенно у высокопродуктивного скота, нарушает синтез апопротеина, в результате снижается концентрация ЛПНП и происходит накопление триглицеридов в печени.

Помимо участия в синтезе липопротеинов, метионин и лизин играют еще одну важную роль в обмене жиров. Обе аминокислоты необходимы для синтеза карнитина, который участвует в транспорте НЭЖК (неэстерифицированных жирных кислот)  из цитозоля в митохондрии для последующего окисления жирных кислот (Drackley, 1999). Кроме того, хорошо известно, что карнитин играет дополнительную важную роль в защите организмов от оксидативного стресса, способствуя окислению субстрата в коричневой жировой ткани и регулируя распределение энергии в организме (Wu, 2013).

Скармливание большого количества сырого протеина как правило способствует увеличению концентрации мочевины в плазме и молоке. В большинстве хозяйств увеличение концентрации мочевины коррелировало с плохими показателями осеменения дойных коров на ранней стадии лактации (Butler et al., 1996). Причины негативного влияния высокой концентрации мочевины на функцию воспроизводства:

1. Аммиак и мочевина могут влиять на среду матки, на ранней стадии эмбрионального развития, а также снижать активность сперматозоидов и яйцеклетки.

2. Обострение последствий отрицательного энергетического баланса в переходный период связано с затратами на выведение мочевины и накоплением аммиака в печени. Это снижает активность биохимической реакции превращения пропионата в глюкозу и энергетический статус животного.

3. Снижение концентрации прогестерона в плазме крови.

4. Повышение секреции простагландина F2a, который препятствует развитию эмбрионов.

В целом низкий процент осеменения высокопродуктивных коров может быть частично связан с воздействием азота мочевины на среду матки и уровень прогестерона, а также с обострением отрицательного энергетического баланса в послеродовой период. Исследования показывают, что процент осеменения снижается, когда уровень неусвоенного азота превышает 19 мг/дл или когда концентрация мочевины в молоке превышает 16 мг/дл (Рис.1). Поэтому производителям необходимо следить за концентрацией мочевины в молоке чтобы при по возможности корректировать рацион с учетом этой особенности. Количество свободного азота и мочевины в молоке можно снизить путем баланса обменного протеина рациона по аминокислотам.

Рисунок 1. Процент стельности при разных концентрациях азота в крови, мг/дл. (Butler et al. 1996)

Аминокислоты могут оказывать положительное влияние и на физиологические процессы, которые не зависят от их влияния на синтез белка, так называемый “функциональный эффект" аминокислот. Было установлено, что метионин и лизин являются “функциональными аминокислотами”, которые положительно влияют на воспроизводство. 

 Одним из самых важных показателей при производстве сыра, является количество сыра, получаемого из одного килограмма молока, а одним из самых важных компонентов молока, виляющим на выход сыра, является молочный белок, точнее его главная составляющая - казеин. Содержание казеина в молочном белке составляет около 80 %. Молочный белок синтезируется в молочной железе из аминокислот, поступающих с кровью. Если какой либо аминокислоты недостаточно, то синтез белка либо прекращается, и общее количество белка уменьшается, либо белок синтезируется с нарушениями. 

Исследование о влияние аминокислотного баланса на содержание молочного белка и казеина проводили на дойных коровах голштино-фризской породы в течение 5 месяцев, 93-244 дней в доении (K. Młynek, 2013). Анализ полученных результатов доказал положительное влияние лизина и метионина на содержание молочного белка и казеина. 

Как достичь целевых показателей содержания лизина и метионина в рационе?

Когда мы балансируем аминокислоты, мы прежде всего должны придерживаться следующих правил:

1. Рационы должны содержать все необходимые ингредиенты для того, чтобы максимально увеличить синтез микробиального белка, потому что именно микробиальный белок имеет идеальный профиль предельных аминокислот, который в свою очередь соответствует профилю этих аминокислот в молоке.

2. Увеличение микробиального белка может быть достигнуто путем баланса легко ферментируемых углеводов с адекватным, но не чрезмерным количеством растворимого и расщепляемого в рубце протеина. Избыточное использование расщепляемого в рубце протеина как правило превышает потребность микрофлоры в свободном азоте и может оказать негативное воздействие на микропейзаж рубца, снизив поток микробиального протеина в кишечник.

3. Соотношение лизина и метионина в рационе, особенно высокопродуктивных коров, необходимо поддерживать в соответствии с рекомендациями системы норм кормления, которую вы используете при балансировании рационов.

4. Для баланса аминокислотного состава рациона необходимо использовать только качественные источники лизина и метионина. Качество должно гарантировать хорошую сохранность в любой кормовой смеси в том числе и в TMR (общесмешанном рационе), высокую степень защиты от высвобождения в рубце и хорошую доступность в кишечнике – высокую биодоступность продукта.

Как видите, обеспечение животных аминокислотами регулируется базовыми правилами, которые необходимо выполнять. Специалист или консультант по кормлению животноводческого комплекса, учитывая все правила при расчете рационов, может гарантировать высокие показатели усвоения азота рациона и снижение стоимости кормов на единицу произведенной продукции. 

Программа «Kemin Amino Acid» (Кемин Аминокислоты) занимается исследованиями в области нормирования аминокислот для дойных коров используя сложные модели оценки эффективности защищенных от разрушения в рубце аминокислот, через доступные инструменты: 1 - в лаборатории; 2 – на фистульных животных и 3 - в промышленном производстве.

В таблицах 2 и 3 представлены:

- Данные мета-анализа сравнительных опытов эффективности использования лизина и метионина в рационах кормления по отношению к контрольной группе животных, где наблюдался дисбаланс по этим аминокислотам,

- Данные мета-анализа эффективности использования лизина в сравнении с контролем (при соблюдении точного баланса метионина).

Таблица 2. 

*ROI – возврат инвестиций

Таблица 3.

Наша программа обучения позволяет получить высокие показатели и найти оптимальные решения для каждого животноводческого комплекса.

В заключение следует отметить, что баланс аминокислот является инновационным подходом в области кормления высокопродуктивных коров в отличии от использования старого метода нормирования потребности только по протеину. Белковые корма являются ключевым звеном в структуре стоимости рациона кормления животных, а при непрерывном росте цен на них использование рационов с низкой концентрацией протеина является единственно правильным решением оптимизации стоимости кормов на 1 кг произведенного молока. Одним из преимуществ применения аминокислот для баланса рациона является увеличение выхода молока и молочных компонентов с меньшим количеством используемых «транзитных» протеинов. Кроме того, восполнение дефицита предельных аминокислот способствует снижению концентрации мочевины в молоке и положительно влияет на здоровье и воспроизводство дойных коров.

Ссылка на литературные источники предоставляется по дополнительному запросу

© Кемин Индастриз,Инк. и её группа компаний 2020. Все права защищены. ® TM являются торговыми марками Кемин Индастриз Инк., США