CC BY
32
МОРФОЛОГИЯ И ОНТОГЕНЕЗ
ЖИВОТНЫХ
ПИЩЕВАРЕНИЕ В РУБЦЕ БЫЧКОВ
ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ В 6-, 7-И 8-МЕСЯЧНОМ ВОЗРАСТЕ
А.Я. Рябиков, Н.М. Октябрев
Кафедра кормления, физиологии сельскохозяйственных животных и общей биологии зооинженерного факультета
Институт ветеринарной медицины Омский государственный аграрный университет ул. Октябрьская, 92, Омск, Россия, 644122
В статье описывается степень переваривания углеводов (целлюлозы), белков (клейковины) и количественный состав инфузорий в рубце бычков черно-пестрой породы в 6, 7, 8-месячном возрасте.
Ключевые слова: переваривание углеводов (целлюлозы), белков (клейковины), рубец, инфузории, симбионтная микрофлора.
Актуальной задачей науки и практики животноводства является разработка физиолого-биохимических основ кормления и изучение переваривания питательных веществ в желудочно-кишечном тракте у животных в возрастном аспекте.
Пища животных состоит из органических веществ, большая часть которых относится к трем главным группам соединений — белкам, жирам и углеводам. Молекулы белка очень крупные, молекулы жира нерастворимы в воде, а крахмала и целлюлозы состоят из крупных молекул и нерастворимы в воде. Элементы пищи в желудочно-кишечном тракте должны быть переведены в растворимое состояние и расщеплены на более мелкие составные части, доступные для всасывания в кровь и лимфу [1; 2].
Желудок жвачных животных состоит из четырех отделов — рубца, сетки, книжки и сычуга. Из них только сычуг имеет пищеварительные железы, которые вырабатывают пищеварительные ферменты и соляную кислоту [7; 9].
Если переваривание белков, жиров и углеводов у человека и моногастричных животных происходит в желудке и тонком кишечнике за счет ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков, то у жвачных животных их переваривание происходит, главным образом, в рубцово-сетковой полости путем бродильных процессов за счет ферментов симбионтных микроорганизмов, а затем в сычуге и в тонком отделе кишечника под действием ферментов, синтезируемых железами сычуга, поджелудочной железы и кишечника [6; 10].
Симбиоз (греч. symbiosis — сожительство) — такой тип пищеварения, при котором происходит снабжение организма хозяина необходимыми питательными веществами, пригодными к всасыванию и ассимиляции, за счет гидролиза углеводов, белков и жиров, который осуществляют симбионты — бактерии, простейшие и микроскопические грибы [4].
В рубцово-сетковой полости жвачных животных (крупный рогатый скот, овцы, козы, косули, антилопы, олени, лоси) пища подвергается сложным процессам брожения под действием ферментов многочисленных микроорганизмов.
Так, инфузорий насчитывается около 200 видов в количестве до 2 млн в 1 мл содержимого рубца, общая же масса простейших составляет примерно 1/20 массы рубца. Длительность жизни инфузорий составляет от 6 до 54 часов, и за сутки они дают до 4—5 поколений [4].
В преджелудках животных создаются оптимальные анаэробные условия для роста, развития и размножения микрофлоры: достаточное увлажнение, нейтральная или слабощелочная среда, изобилие пищи, оптимальная температура (38— 39 °С).
За счет повторного пережевывания происходит интенсивное измельчение грубого корма и перемешивание содержимого рубца, что обеспечивает обсеменение принятой пищи микрофлорой и создает равнозначные условия во всех участках пищевой массы [5; 8].
На популяцию микроорганизмов в рубце оказывает влияние состав и структура кормов, способ кормления, физиологическое состояние животного, его возраст и другие факторы [6].
Значение микроорганизмов не ограничивается только расщеплением растительных кормов. Микроорганизмы, кроме того, в процессе жизнедеятельности размножаются и синтезируют белки собственного тела, разнообразные витамины, газы, летучие жирные и другие кислоты.
Микроорганизмы, передвигаясь с растительной пищей из преджелудков в сычуг, под действием соляной кислоты в сычуге погибают и вместе с пищей подвергается гидролизу в результате ферментативной деятельности сычужного сока [2].
Белок микроорганизмов (бактерий, инфузорий, микроскопических грибов) — это полноценный белок животного происхождения, так как содержит все незаменимые аминокислоты.
Таким образом, из растительной пищи, которой питаются жвачные животные, в рубцово-сетовой полости получается в значительной мере высококачественный корм животного происхождения [5].
Поэтому при изучении пищеварения у жвачных животных наиболее важными показателями являются процессы переваривания углеводов (клетчатки) — целлю-лолиз, переваривания белков — протеолиз и количественный состав инфузорий.
Целью настоящего исследования являлось изучение целлюлолиза, протеолиза и количества инфузорий в единице объема содержимого рубца у бычков черно-пестрой породы в 6-, 7-, 8-месячном возрасте.
Материалы и методы исследований. Исследования проводились на базе СибНИИСХоза г. Омска. В данной серии экспериментов использовались четыре бычка черно-пестрой породы в возрасте 6, 7 и 8 месяцев.
Бычкам в возрасте 4-х месяцев в области левой голодной ямки на рубец были наложены оперативным путем фистулы.
Опыты начали проводить в октябре 2010 г. после зарастания хирургических ран. На каждом животном поставлено за три месяца по 10 опытов. При этом учитывали массу целлюлозы и клейковины до и после суточной инкубации и по их разности в воздушно-сухом состоянии устанавливали убыль в граммах и в процентах.
Целлюлозолитическую активность симбионтной микрофлоры изучали следующим методом.
Через фистулу в полость рубца вводился контейнер с навеской воздушно-сухой целлюлозы в виде фильтровальной бумаги, для этой цели применяли обез-золенные бумажные фильтры диаметром 12,5 см, которые разрезали пополам и гофрировали. Навески целлюлозы высушивали до воздушно-сухого состояния, масса их составляла от 0,342 до 0,500 граммов. Через 24 часа контейнеры с навесками целлюлозы извлекали из рубца, промывали в дистиллированной воде, высушивали в сушильном шкафу при температуре 95 °С до постоянной массы. По разнице массы целлюлозы до и после инкубации определяли убыль массы целлюлозы, затем в абсолютных данных в граммах и процентах убыли устанавливали целлюлолиз у телят.
Определение протеолитической деятельности симбионтной микрофлоры в желудке жвачных животных проводили путем разработанного А.Я. Рябико-вым и А.Н. Симикиным метода прямого протеолиза [3].
Проводилось взвешивание воздушно-сухой навески клейковины, которую помещали в мешочки, изготовленные из лавсана, после чего их закладывали через фистулу в полость рубца на одинаковую глубину (20 см).
Через сутки извлекали навески, промывали в дистиллированной воде, высушивали в сушильном шкафу при температуре 95 °С и по убыли клейковины судили об интенсивности протеолиза.
Количественный состав инфузорий определяли следующим образом.
При помощи перфорированной трубки из нержавеющей стали с резиновой спринцовкой на конце через фистулу рубца из одинаковой глубины (30 см) брали жидкую фракцию рубцового содержимого в объеме 250 мл. Полученное рубцовое содержимое помещали в отдельную для каждого животного полиэтиленовую емкость. Исследования проводили в лаборатории ИВМ ОмГАУ на кафедре нормальной и патологической физиологии.
Рубцовое содержимое процеживали через 4—6 слоев марли, после чего консервировали его 4% раствором формальдегида из расчета 1 : 10. Полученный объем матрикса еще раз процеживали через слой марли и глазной пипеткой каплю необходимого объема вносили в счетную камеру Горяева. Подсчет инфузорий проводили под микроскопом PZO Warszavw (окуляр х5, объектив х40) в 1 мл рубцового содержимого в 100 больших квадратах сетки счетной камеры Горяева по стандартной формуле, применяемой для подсчета лейкоцитов крови.
Рацион подопытных бычков состоял из: сена кострецового — 2 кг; сенажа — 5 кг; концентратов — 1,5 кг; патоки — 0,5 кг; моноаммонийфосфата — 20 г; соли
поваренной — 30 г. В рационе содержалось: ЭКЕ — 5,1; переваримого протеина — 447,5 г; сахаров — 429 г; кальция — 35,5 г; фосфора — 20,5 г; каротина — 160 мг.
Результаты исследований. На основании обработки полученных цифровых данных установлено, что масса навески целлюлозы (табл. 1) убывала за 24 часа: у шестимесячных животных — на 0,110 ± 0,003 г, или на 23,6%, у семимесячных — на 0,112 ± 0,005 г, или на 24,70%, и у восьмимесячных — на 0,117 ± ± 0,006 г, или на 25,15%.
Это свидетельствует о достаточно активном гидролизе микрофлорой рубцовой полости бычков воздушно-сухих навесок целлюлозы и о некотором возрастании гидролиза клетчатки в период с октября по ноябрь на 0,002 г, или 1,1% (Р < 0,2), в период с ноября по декабрь на 0,005 г, или 0,45% (Р < 0,5), что связано с увеличением возраста животного и возрастающей потребностью молодого и интенсивно развивающегося организма в энергии.
Таблица 1
Показатели целлюлолиза в рубце бычков черно-пестрой породы (X ± Sx)
Показатель Месяцы
Октябрь Ноябрь Декабрь
Кол-во животных 4 4 4
Кол-во взятых у животного проб 3 3 4
Масса целлюлозы перед инкубацией, г 0,470 ± 0,003 0,474 ± 0,006 0,465 ± 0,005
Масса целлюлозы после инкубации, г 0,360 ± 0,005 0,362 ± 0,010 0,348 ± 0,009
Убыль целлюлозы, г 0,110 ± 0,003 0,112 ± 0,005 0,117 ± 0,006
Убыль целлюлозы, % 23,60 24,70 25,15
Масса навесок клейковины (табл. 2) убывала за 24 часа в среднем: у шестимесячных животных — на 0,052 ± 0,002 г, или на 15,2%, у семимесячных — на 0,072 ± 0,008 г, или на 20,1% и у восьмимесячных — на 0,098 ± 0,002 г, или на 23,2%.
Это свидетельствует о достаточно активном гидролизе микрофлорой рубцовой полости бычков воздушно-сухих навесок клейковины и о возрастании гидролиза клейковины: в период с октября по ноябрь — на 0,002 г, или 4,9% (Р < 0,06), в период с ноября по декабрь — на 0,026 г, или на 3,1% (Р < 0,5). Это объясняется потребностью молодого организма в структурном материале для синтеза тканей собственного тела.
Таблица 2
Показатели протеолиза в рубце бычков черно-пестрой породы (X ± Sx)
Показатель Месяцы
Октябрь Ноябрь Декабрь
Кол-во животных 4 4 4
Кол-во взятых у животного проб 3 3 4
Масса клейковины перед инкубацией, г 0,342 ± 0,011 0,360 ± 0,008 0,422 ± 0,012
Масса клейковины после инкубации, г 0,290 ± 0,010 0,288 ± 0,007 0,324 ± 0,025
Убыль клейковины, г 0,052 ± 0,002 0,072 ± 0,008 0,098 ± 0,002
Убыль клейковины, % 15,2 20,1 23,2
Что касается подсчета количества инфузорий, то было установлено, что в шестимесячном возрасте у бычков количество инфузорий в 1 мл рубцового содержимого составляло 1 245 833, в семимесячном возрасте — 1 388 958 и в восьмимесячном возрасте — 1 302 812 (табл. 3).
Таблица 3
Показатели количества инфузорий в рубце бычков черно-пестрой породы (X ± Sx)
Показатель Месяцы
Октябрь Ноябрь Декабрь
Кол-во животных 4 4 4
Кол-во взятых у животного проб 3 3 4
Кол-во инфузорий в 1 мл рубцового содержимого 1 245 833 ± ± 121 454,408 1 388 958 ± ± 158 159,342 1 302 812 ± ± 46 013,967
Из этого следует, что в период с октября по ноябрь происходит увеличение числа инфузорий в рубцовом содержимом у жвачных животных на 143 128 клеток в 1 мл, а в период с ноября по декабрь — сокращение числа инфузорий на 86 146 клеток в 1 мл.
Анализируя цифровые данные показателей протеолиза, целлюлолиза и количественного состава инфузорий (рис. 1, 2), мы установили, что снижение числа клеток инфузорий не приводит к снижению показателей гидролиза углеводов (целлюлозы) и белков, которые сохраняют при этом свою положительную динамику, так как гидролиз углеводов и белков выполняют, кроме инфузорий, бактерии и грибы.
30
5
0
Октябрь Ноябрь Декабрь
Рис. 1. Целлюлолиз и протеолиз у бычков черно-пестрой породы в 6, 7, 8-месячном возрасте (%)
1 400 000
1 350 000
1 300 000
1 250 000
Количество инфузорий в 1 мл
1 200 000
1 150 000
Октябрь Ноябрь Декабрь
Рис. 2. Количественный состав инфузорий в 1 мл рубцового содержимого у бычков черно-пестрой породы в 6, 7, 8-месячном возрасте
Выводы
1. Целлюлолиз у бычков черно-пестрой породы за сутки составляет в шестимесячном возрасте 23,6%, в семимесячном возрасте — 24,70% и в восьмимесячном возрасте 25,15%, что свидетельствует об увеличении целлюлозолитиче-ской активности симбионтной микрофлоры рубца в период с октября по ноябрь на 1,1%, в период с ноября по декабрь — на 0,45% за счет увеличения деятельности симбионтной микрофлоры (бактерии, инфузории и грибы) и возросшей потребности молодого и интенсивно развивающегося организма в энергии.
2. Протеолиз у бычков черно-пестрой породы за сутки в среднем составляет в шестимесячном возрасте 15,2%, в семимесячном возрасте — 20,1%, и в восьмимесячном возрасте — 23,2% от инкубируемой массы клейковины. Это свидетельствует о возрастании гидролиза клейковины в период с октября по ноябрь на 4,9%, а в период с ноября по декабрь — 3,1%, что связано с потребностью молодого организма в структурном материале для синтеза тканей собственного тела и активной деятельностью сибионтной микрофлоры с увеличением возраста животного.
3. Количество инфузорий в шестимесячном возрасте у бычков в рубцовом содержимом составляет 1 245 833 в 1 мл, в семимесячном возрасте — 1 388 958 в 1 мл и в восьмимесячном возрасте — 1 302 812 в 1 мл. В период с октября по ноябрь происходит увеличение числа инфузорий в рубцовом содержимом на 143 128 клеток в 1 мл, а в период с ноября по декабрь имеет место незначительное сокращение числа инфузорий — на 86 146 клеток в 1 мл. Незначительное снижение числа клеток инфузорий не приводит к снижению показателей гидролиза углеводов (целлюлозы) и белков, которые сохраняют при этом свою положительную динамику. Это объясняется тем, что гидролиз углеводов и белков выполняют в рубцово-сетковой полости не только инфузории, но и бактерии и грибы. Таким образом, сокращение числа инфузорий не приводит к снижению переваривания компонентов корма, а компенсируется переваривающей способностью бактерий и грибов.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Алиев А.А. Обмен веществ у жвачных животных. — М.: Инженер, 1997.
[2] Ерсков Э.Р. Протеиновое питание жвачных животных. — М.: Агропромиздат, 1985.
[3] Рябиков А.Я., Симикин А.Н. Способ определения протеолиза в желудке жвачных животных. — Авторское свидетельство. — 1991. — № 1687257.
[4] Тараканов Б.В. Физиологическая роль микробиоты в рубцовом пищеварении (обзор) // Сельскохозяйственная биология. — 2005. — № 6. — С. 9—13.
[5] Шмаков П.Ф., Булатов А.П., Мальцева Н.А., Лошкомойников И.А., Мальцев А.Б., Фалалеева Е.В. Протеиновые ресурсы и их рациональное использование при кормлении сельскохозяйственных животных и птицы. — Омск: Вариант-Омск, 2008.
[6] Шевелев Н.С., Грушкин А.Г. О морфофункциональных особенностях микробиоты рубца жвачных животных и роли целлюлозолитических бактерий в рубцовом пищеварении // Сельскохозяйственная биология. — 2008. — № 2. — С. 12—19.
[7] Dehority В.A., Grubb J. Bacterial population adherent to the epithelium of the roof of the dorsal rumen in sheep // Appl. and Environ. Microbiol. — 1981. — Vol. 41. — № 6. — Р. 1424—1427.
[8] Jоuanу J.P. Role de lecoysteme du rumen dans la digestion des aliments chez le ruminant // C.R. Acad. Agr. Fr. — 1998. — Vol. 84. — № 1. — P. 121—134.
[9] McCowan R.P., Cheng K.-J., Costerton J.W. Adherent bacterial populations on the bovine rumen wall: distribution patterns of adherent bacteria // Appl. and Environ. Microbiol. — 1980. — Vol. 1. — Р. 233—241.
[10] Zitnan R., Bomba A., Kolodzieyski L. Scanning electron microscopical studies into the development of rumen epithelium and adherent bacteria in suckling lambs // Folia Veter. Kosice. — 1994. — Vol. 38. — № 1—2. — Р. 51—56.
RUMINAL DIGESTION IN BULL CALVES OF BLAK SPOTTED BREED AT 6-, 7-, 8-MONTH AGE
A.J. Rjabikov, N.M. Oktjabrev
Chair of Feeding, Physiology of Farm Livestock and General Biology Department of Zootechnical sciences
Institute of Veterinary Medicine of Omsk State Agricultural University
Oktjabrskaya str., 92, Omsk, Russia, 644122
In the article specific features of ruminal digestion of carbohydrates (cruder fibers) and proteins as well as quantitative composition of infusoria in the rumen of bull calves of Black Spot-ted breed at the age of six month are described.
Key words: digestion of carbohydrates and proteins, rumen, the Infusoria symbiontic microflora.
