Обзор статьи про азот. Часть 2

▶ Введение

Традиционно в кормлении жвачных мы делим протеин на две большие категории: расщепляемый в рубце протеин (RDP) и транзитный (RUP). Внутри RDP есть особая фракция — растворимый протеин (фракция «А»). Считалось, что это самый быстрый и доступный источник азота для микробов, который мгновенно утилизируется в рубце.

Параллельно существует понятие небелкового азота (NPN) — мочевина, аммиак, нитраты. Это самые дешевые источники азота, и способность жвачных использовать небелковый азот всегда считалась их эволюционным преимуществом.

Однако новые исследования показывают, что наши представления о судьбе этих фракций в рубце были слишком упрощенными. Часть растворимого протеина может уходить из рубца нетронутой. А небелковый азот при неумелом использовании приносит больше вреда, чем пользы.

В этой части мы разберем, что на самом деле происходит с растворимым протеином в рубце, почему классические модели ошибались, и как правильно работать с небелковым азотом, чтобы не терять продуктивность и деньги.

▶ ОБЗОР «Перспективы азота в питании молочного скота». Часть 2.

Содержание:

• 1. Фракция «А» (растворимый протеин)

Классическая модель расчета эффективной распадаемости протеина была предложена Ørskov и McDonald (1979). Согласно этой модели, протеин делится на три фракции:

• Фракция «а» – растворимая, мгновенно доступная. Предполагается, что ее скорость распада бесконечна, то есть она полностью и мгновенно разрушается в рубце.

• Фракция «b» – потенциально распадаемая, но с конечной скоростью (kd).

• Фракция «с» – нераспадаемая, полностью транзитная.

Ранние модели питания (включая старые версии NRC) исходили из того, что растворимая фракция протеина (фракция А) мгновенно и полностью разрушается в рубце. Однако, современные исследования с изотопами показали: часть растворимого неаммиачного азота может уходить из рубца и поступать в тонкий кишечник в виде аминокислот.

Изотопные исследования: следы растворимого протеина в кишечнике

1. Исследование Ahvenjarvi et al. (2018) — изучали метаболизм растворимых фракций травяного силоса. Меченый SNAN (Soluble Non-Ammonia Nitrogen – растворимый неаммиачный азот) вводили в рубец и следили за его распределением.
2. Исследование Stefanski et al. (2020) — аналогичная работа с рапсовым шротом. Результаты оказались поразительными:

• Скорость исчезновения из жидкости. SNAN исчезал из рубцовой жидкости очень быстро. Но это исчезновение не означало деградацию до аммиака.
• Поглощение бактериями. Уже через 5 минут после введения 56% меченого SNAN из рапса было обнаружено внутри бактериальных клеток. То есть SNAN не разрушился, а был захвачен бактериями целиком (адсорбирован или поглощен).
• Скорость распадаемости. Оцененная скорость распадаемости SNAN рапса составила 0,56/ч. Это означает, что период полураспада фракции — чуть больше часа. За это время значительная часть SNAN может покинуть рубец с потоком жидкости, особенно у высокопродуктивных коров с высокой скоростью пассажа (скорость прохождения корма).

NASEM (2021) уже отреагировала на эти данные и ввела в расчет RUP поправку, согласно которой 0,064 кг/кг фракции «А» СП следует считать транзитным протеином.

Авторы обзора подчеркивают, что игнорирование вклада SNAN может приводить к недооценке поставки обменного протеина. По их расчетам, если 10% SNAN уходит из рубца, то при потреблении 20 кг сухого вещества в день, поставка обменного протеина будет занижена на 3,2 г на каждый 1% увеличения доли фракции «А» (Huhtanen and Ahvenjarvi, 2020; Hristov et al., 2026).

Вариабельность растворимых фракций: не все SNAN одинаковы

Авторы предупреждают: нельзя считать, что все растворимые фракции ведут себя одинаково. Скорость деградации растворимых протеинов сильно варьирует.

• Broderick et al. (1988) показали, что некоторые растворимые белки (например, с внутримолекулярными сшивками) могут деградировать медленно.
• Hedqvist and Uden (2006) подтвердили высокую вариабельность скорости деградации растворимых фракций разных кормов.
• Wallace et al. (1997) обнаружили, что даже разные пептиды деградируют с разной скоростью.
• Система NorFor (2011) попыталась упростить ситуацию, приняв для SNAN постоянную скорость деградации 150%/ч. Это лучше, чем предположение о бесконечной скорости, но тоже не отражает реального разнообразия кормов.

Исходя из определенной скорости распадаемости рапса в 0,56/ч, можно выставлять скорость фракции А2 (PRT-A2) на уровне 50%, при составлении рационов в системе CNCPS. Скорость B фракций можно определить при анализе корма на рубцовую транзитность in situ и кишечную усвояемость in vitro. Анализ доступен в лаборатории ЯРВЕТ - Белокуров Максим

• 2. Небелковый азот в питании

Способность жвачных использовать небелковый азот известна давно. Еще в 1891 году Zuntz писал о том, что микробы рубца могут синтезировать белок из простых азотистых соединений.

Была даже предпринята попытка доказать, что жвачные действительно могут существовать без растительного белка. Необычный эксперимент провел Virtanen (1966) в Финляндии. В его опытах коровы получали рацион, в которой практически весь азот поступал из NPN — мочевины и сульфата аммония. Животные жили по несколько лет, давали до 4 000–5 000 кг молока за лактацию, осеменялись и телились, их молоко было обычным по составу и вкусовым качествам.

Далее разберём почему подобный экспериментальный рацион не мог быть реализован в промышленных масштабах на высокопродуктивных коровах.

Немного микробиологии

Большинство рубцовых бактерий, особенно целлюлозолитические виды, могут использовать аммиак и даже имеют облигатную потребность в нем. Но это не значит, что аммиак — оптимальный источник.

• Еще классические работы Maeng et al. (1976) и Cotta and Russell (1982) показали, что α-амино-азот (пептиды и аминокислоты) стимулирует рост бактерий эффективнее, чем аммиак. На этом наблюдении основана логика системы CNCPS, где принято, что 66% микробного протеина у бактерий, ферментирующих неструктурные углеводы, происходит из пептидов, и только 34% — из аммиака (Russell et al., 1992).
• Broderick and Reynal (2009) в уже упоминавшемся в первой части обзора эксперименте показали, что при сохранении уровней RDP и RUP замена соевого шрота на мочевину привела к линейному снижению микробного синтеза на 98 г/день (–25%). Это убедительное доказательство преимущества пептидов и аминокислот перед чистым аммиаком.
• Sannes et al. (2002) не обнаружили значимых различий между мочевиной и соевым шротом; по их данным, 8 % увеличение микробного синтеза на рационе с шротом не было статистически значимым, что, вероятно, объясняется вариабельностью данных, полученных при оценке экскреции пуриновых производных с мочой

Это значит, что хотя аммиак может покрыть потребности микробов в азоте, смесь пептидов и аминокислот дает лучший результат. Микробный синтез идет эффективнее, а значит, корова получает больше микробного протеина.

Опасность высоких доз мочевины: эксперименты и объяснения

Broderick and Reynal (2009) изучали замещение соевого шрота смесью мочевины (от 0 % до 1,3 % в СВ) и лигносульфонат-обработанного шрота. Результаты были наглядны:

- Потребление сухого вещества линейно снижалось с ростом доли мочевины, максимально — на 1,3 кг/голову в день при самой высокой дозе.

- Снижался прирост живой массы.

- Снижались общая продуктивность и скорректированное по жиру молоко (FCM).

Авторы не нашли однозначного объяснения снижению ПСВ. Было неясно, связано ли это с мочевиной или с лигносульфонат-обработанным шротом, поскольку доля обоих компонентов росла.

Kertz (2010) провел обширный исторический обзор скармливания мочевины дойным коровам и сделал важные выводы:

- Безопасный уровень. Скармливание до 135 г мочевины на голову в сутки (примерно 0,5 % от СВ при ПСВ 25 кг/день) может не влиять на ПСВ.

- Механизм отрицательного эффекта. Снижение ПСВ при высоких дозах — это так называемая «условная отрицательная реакция». Корова связывает поедание корма с дискомфортом от периодической субклинической аммиачной токсичности и начинает есть меньше.

- В эксперименте Broderick and Reynal (2009) снижение ПСВ было линейным (R² = 0.95), что говорит в пользу гипотезы о вкусовой непривлекательности, а не о токсичности. Хотя BUN (Blood Urea Nitrogen — азот мочевины в крови) рос (с 8,9 до 12,8 мг/дл), эти значения оставались в пределах нормы для молочных коров (Hammond, 1983).

Kertz также проанализировал коммерческие продукты на основе мочевины (мочевина, покрытая крахмальной оболочкой, форма медленного высвобождения) и пришел к выводу, что убедительных доказательств их преимущества перед обычной мочевиной нет.

Что это значит для практики

Мы проверяем корма на содержание небелкового азота, чтобы:
• предотвратить кормовые отравления;
• оценить реальную ценность протеина;
• скорректировать рацион до того, как потери станут необратимыми.

Вторичное использование мочевины: эволюционный механизм, который мы не используем

Отдельного внимания заслуживает феномен вторичного использования мочевины в рубце. Это эволюционный механизм, позволяющий жвачным выживать в условиях дефицита азота.

Как это работает: аммиак, всосавшийся в рубце, идет в печень, где превращается в мочевину. Часть этой мочевины возвращается в рубец (со слюной или через стенку рубца) и снова может быть использована микробами для синтеза белка.

- По оценкам Lapierre and Lobley (2001), до 80% синтезированной в печени мочевины может возвращаться в пищеварительный тракт.

- Li et al. (2019) оценивают, что 15–30 % микробного азота может происходить из мочевины крови (BUN).

Но есть нюанс. Чем выше уровень протеина в рационе, тем меньше доля рециркулирующей мочевины, которая реально используется в рубце, и тем больше ее выводится с мочой (Reynolds and Kristensen, 2008). В современных рационах с высоким СП этот эволюционный механизм практически бездействует — мы кормим так, что он не нужен.

• Ключевые выводы по второй части

1. Небелковый азот (аммиак, мочевина, соли аммония, нитраты и нитриты)

Мочевина и соли аммония могут быть усвоены организмом КРС, но используйте их с осторожностью и в ограниченных дозах, обязательно балансируя энергией. Высокие дозы мочевины снижают потребление корма и продуктивность из-за вкусового дискомфорта у животного.

Аммиак — не лучшая пища для микробов. Без пептидов и аминокислот синтез микробного белка падает на 25%.

Из-за высоких показателей сырого протеина в рационах эволюционный механизм «рециклинга» азота у высокопродуктивных коров не включается.

Нитраты — тоже форма NPN. В высоких концентрациях они токсичны. В низких — создают ту же проблему, что и аммиак: дают азот без энергии. Анализ на нитраты обязателен для кормов, подозрительных по этому показателю (патока, кукуруза после засухи, некоторые виды силоса).

Как работать: Контролировать уровень аммиака в кормах (силосах), не превышать безопасные дозировки мочевины (до 0,5 % от СВ) и оценивать реальную ценность протеина.

Помощь лаборатории: проверяйте корма на содержание небелкового азота, чтобы:

• предотвратить кормовые отравления;
• выявить порчу белка в силосе (высокий аммиак = потеря протеина еще в траншее);
• скорректировать рацион до того, как потери продуктивности станут необратимыми.

2. О растворимом протеине (фракция «А»)

Раньше считалось, что растворимый протеин мгновенно разрушается в рубце. Новые исследования доказали, что часть этого протеина может уходить в кишечник нетронутой и использоваться коровой.

Как работать: Для точного расчета нужно знать не просто долю протеина, а скорость его распада и истинное количество транзитного протеина.

Помощь лаборатории: Лаборатория ЯРВЕТ проводит исследование транзитного и усваиваемого в кишечнике протеина методами in situ и in vitro. Это позволяет определить:

• долю фракций «А», «B» и «С»;

• скорость распада «В» фракции (kd).

Эти данные позволяют вносить точные значения в программы по расчету рационов по системе CNCPS и создать эффективный рацион с учетом реальных характеристик протеина.