Меняется понимание того, что такое аминокислотное питание молочных коров

Некоторые специалисты по кормлению составляют рационы с учетом содержания аминокислот (АМК), чтобы увеличить выход молочного белка, оптимизировать его эффективность и обеспечить здоровье коров.

Еще одна причина заключается в увеличении выхода молочного жира. Мы знаем, что коровы нуждаются в отдельных аминокислотах, и в прошлом при составлении рациона рекомендовалось использовать метионин и лизин, поскольку эти две аминокислоты считались наиболее дефицитными.

Общепринятые модели кормления описывают допустимую продуктивность по молоку с учетом обменного протеина, а также целевых уровней поступления метионина и лизина (National Research Council 2001) или потребностей (Cornell Net Carbohydrate and Protein System, CNCPS, версия 6.55). Считается, что если в рационе не хватает метионина и лизина, а это вполне вероятно, то уровень молочного белка будет зависеть от запасов этих аминокислот.

Потребности в обменном протеине и аминокислотах рассчитываются с учетом заранее определенных потребностей животного, т. е. выработки молочного белка, поддержания жизнедеятельности, роста и стельности. Определяется статическая эффективность по преобразованию (метаболизму) поглощенных из рациона аминокислот и обменного протеина в молочный белок, рост и т. д. Например, если корова дает 36 кг молока и 3,2 % истинного белка, то ее потребность в обменном протеине для производства молока – это выработка молочного белка (1,16 кг в день), деленная на статическую эффективность, равную 0,67, что соответствует потребности в обменном протеине в 1,73 кг в день. Это показано на рис. 1.

Улучшение аминокислотного профиля путем составления рациона, изменения источников энергии или количества скармливаемого протеина не меняет статическую эффективность – она остается на уровне 0,67. Аналогичный расчет, хотя и с разной личной эффективностью, выполняется для отдельных незаменимых аминокислот (нАМК) в моделях на основе CNCPS. Например, выработка метионина в молочном белке у коровы составляет 37 граммов в день, и если использовать статическую эффективность CNCPS, равную 0,67, то потребность в метионине для молочного белка составляет 56 граммов в день. В целом, стандартные модели кормления рассчитывают потребности в обменном протеине и аминокислотах, основываясь на данном подходе. Тем не менее, внедрение или разработка формул для удовлетворения этих требований, особенно в случае аминокислот, находится на слабом уровне: по оценкам, только для 20–25 % стад в США поддерживается баланс по аминокислотам. Это говорит о том, что, коровы, а также результаты последних исследований доказывают нам, что кормление аминокислотами гораздо сложнее, чем мы думали раньше.

Коровы могут регулировать процесс обмена веществ в рационе, состоящем из различных аминокислот и их профилей. Ряд исследователей предположили, что, вряд ли, существует единый идеальный профиль незаменимых аминокислот (нАМК) и оптимальный рацион для молочных коров. Коровы – это не машины со строгими требованиями. Скажем, трактор расходует определенное количество топлива (стабильный КПД) во время работы, и если оно заканчивается, то трактор перестает работать. В отличие от него, коровы могут регулировать или адаптировать свой метаболизм. Например, вымя поглощает отдельные нАМК в разных количествах, и это позволяет коровам использовать различные профили нАМК в рационе. В одном из исследований снижение поступления гистидина привело к тому, что скорость кровотока в вымени увеличилась на 33 %, а активность механизмов, выделяющих гистидин в вымя, возросла в 43 раза.

Коровы очень гибкие в своем метаболизме, что позволяет им справляться с изменениями в поступлении питательных веществ, необходимых для жизни. Нам известно, что в организме коров происходит серьезная метаболическая регуляция, которая позволяет им адаптироваться и изменять обмен веществ в связи с поступлением питательных веществ и изменениями окружающей среды. В противном случае коровы вымерли бы много лет назад. Механизм регуляции белкового обмена с помощью рибосом, энергетический статус и сигналы, а также транскрипция генов молочного белка — все эти факторы регулируют синтез молочного белка и тем самым влияют на эффективность использования аминокислот.

Если говорить о более глобальном аспекте, то исследователи установили, что синтез белка в значительной степени регулируется ферментным комплексом, называемым мишенью рапамицина млекопитающих (mTOR). Несколько аминокислот влияют на mTOR и, в свою очередь, стимулируют выработку молочного белка. У молочных коров такими аминокислотами считаются лейцин, изолейцин, аргинин, метионин и треонин. В недавних исследованиях наблюдали независимую положительную реакцию в выработке молочного белка от лейцина и изолейцина, несмотря на нехватку метионина в рационе. Теперь мы знаем, что белковый обмен зависит от рациона и физиологического состояния, которое меняет потребность в аминокислотах и целевые уровни в рационах. Таким образом, расчёт потребности в обменном белке и аминокислотах гораздо сложнее, чем просто использование статических коэффициентов эффективности, поскольку коровы проявляют высокую гибкость при метаболизме аминокислот.

Что это значит для отрасли, и как нам применять эти знания? В декабре 2021 года Национальная академия наук, инженерии и медицины (NASEM) в Вашингтоне опубликовала отчет о результатах общего исследования под названием «Потребности молочного скота в питательных веществах, 8-е пересмотренное издание» (Nutrient Requirements of Dairy Cattle, Eighth Revised Edition). Эта публикация под названием NASEM 2021 представляет собой обновленную версию NRC 2001. В главе, посвященной протеину, приведены новые рекомендации по белковому и аминокислотному кормлению. Для прогнозирования молочного белка и балансирования рационов для аминокислот предложена новая модель оценки, зависящая от их поступления.

В настоящее время объем молочного белка прогнозируется на основе поступления 5 отдельных незаменимых аминокислот (гистидина, изолейцина, лейцина, лизина и метионина), суммы всех незаменимых аминокислот, переваримой энергии, переваримой нейтральной детергентной клетчатки (НДК) и массы тела (рис. 1). Предложенная модель включает в себя идею о том, что несколько незаменимых аминокислот, а также энергия могут стимулировать выработку молочного белка, или, в более широком смысле, концепция регуляции mTOR применяется для производства молочного белка. В этой модели есть множество комбинаций аминокислот и источников энергии, которые дают одинаковый выход молочного белка. Это значительное отклонение от общепринятых сегодня моделей кормления, согласно которым должны быть удовлетворены потребности в метионине и лизине, а также должно быть достигнуто определенное соотношение метионина и лизина.

В NASEM 2021 также было учтено, что эффективность аминокислот не является статичной и может заметно меняться. Эксперты рекомендуют рассчитать ожидаемую эффективность аминокислот для конкретного рациона с учетом наблюдаемых показателей, а затем сравнить эту эффективность с целевой эффективностью, чтобы определить, какие аминокислоты следует добавить в рацион. В целом, предлагаемые обновления NASEM 2021 года охватывают последние результаты исследований, связанные с гибкостью метаболизма и его регулированием с помощью белкового рациона. Учет этих концепций позволит повысить точность прогнозирования при добавлении аминокислот и оптимизировать кормление в полевых условиях.

Как это может изменить разработку рационов и подход к кормлению с использованием белков и аминокислот? Во-первых, это поможет осознать, что составление рациона или его балансирование по аминокислотам не так просто, как мы думали раньше. И наоборот, можно предположить, что соблюдение баланса, точного соотношения или граммов метионина и лизина оказалось чересчур жестким (ограниченным). Оптимизировать выработку молочного белка можно просто кормлением разнообразными высокобелковыми кормами, с большим количеством белка и энергии, и новый подход включает в себя эту стратегию. Во-вторых, следует учитывать, что важны не только метионин и лизин, но и другие аминокислоты. Это значит, что защищенные в рубце аминокислоты не стоит сравнивать с протеином из кормов по содержанию одной аминокислоты. В-третьих, возможно, стоит оценить текущие стратегии добавления протеина и аминокислот с помощью нового программного обеспечения NASEM. Например, оцените прогноз при изменении поступления защищенных аминокислот или кормов с высоким содержанием нерасщепляемого в рубце протеина (НРП).

Табл. 1. Прогнозируемое поступление питательных веществ и прогнозируемый объем молока из экструдированной сои, кровяной муки и защищенного метионина (1).

1. Подобные характеристики коров и рационов были введены в программное обеспечение CNCPS (NDS Professional) и NASEM, 2021.
2. Среднюю кровяную муку брали из базы данных CNCPS, а кровяную муки с низким dRUP (переваримый протеин, неразлагаемый в рубце) – из базы данных NASEM, 2021.
3. Защищенный метионин содержал 75 % метионина и считался на 80 % биодоступным.
4. Прогнозируемое изменение показателей молочной продуктивности предполагало постоянный состав молока, состоящий из 4,1 % жира и 3,2 % истинного белка.

В таблице 1 мы сравнили прогнозируемое молоко (при условии постоянного 3,2 % истинного белка) при скармливании 1 фунта (0,45 кг) экструдированной сои и кровяной муки и 0,05 фунта (0,02 кг) защищенного метионина с помощью программ CNCPS версии 6.55 и NASEM 2021. Для экструдированной сои и кровяной муки прогнозируемая норма молока оказалась на 63–65 % ниже в модели NASEM по сравнению с прогнозом CNCPS. Для метионина, защищенного от разрушения в рубце, наблюдалась обратная картина: прогнозируемая NASEM реакция по молоку (или молочному белку) была в 2,7 раза выше, чем прогноз CNCPS. На мой взгляд, прогнозы NASEM для этих веществ выглядят гораздо более надежными и совпадают с результатами исследований и полевых наблюдений. Таким образом, возможно, будет полезно использовать NASEM для оценки метаболизма белков и аминокислот после всасывания, чтобы лучше оценить текущие стратегии составления рационов.

Таким образом, кормление аминокислотами гораздо сложнее, чем просто использование метионина и лизина. Мы выяснили, что существует множество факторов, не зависящих от поступления метионина и лизина, которые регулируют выработку молочного белка. Распространенные модели кормления в реальных условиях, как правило, не учитывают эту специфику. В новой публикации специалистов комитета NASEM предпринята попытка решить эту сложную задачу. Они предложили новый подход к составлению рациона кормления с добавлением аминокислот. Следует признать, что ни одна модель не является совершенной, но некоторые из них весьма полезны. Новый подход и модель NASEM, очевидно, более точно описывают метаболизм и биологию коровы, чем общепринятые модели кормления. В перспективе это может оказаться весьма полезным, поскольку может обеспечить более эффективную возможность оптимизации дохода сверх стоимости кормов и выход молочного белка.

Питер Йодер, руководитель отдела технического обслуживания компании Perdue AgriBusiness.

24 февраля 2022 г.

Оригинал: https://www.agproud.com/articles/54545-our-understanding-of-amino-acid-nutrition-for-lactating-cows-is-changing