doi: 10.15389/agrobiology.2020.4.770rus
УДК 636.32/.38:591.132:636.084
Работа выполнена при финансовой поддержке фундаментальных научных исследований Минобрнауки России, номер государственного учета НИОКТР АААА-А18-118021590136-7.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ КОРМОВЫХ ДОБАВОК
ПО ФУНКЦИОНАЛЬНОМУ ДЕЙСТВИЮ НА ПРОЦЕССЫ
ПИЩЕВАРЕНИЯ И МИКРОБИОТУ РУБЦА У ОВЕЦ (Ovis aries)
Ю.П. ФОМИЧЕВ, Н.В. БОГОЛЮБОВА, В.Н. РОМАНОВ, Е.Н. КОЛОДИНА
С целью создания в рубце оптимальной среды для жизнедеятельности микроорганизмов и переваривания различных кормовых субстратов рациона в практике кормления жвачных животных применяют эрготропики, грибные культуры, модификаторы, антиоксиданты, ферменты и другие кормовые добавки с различными биологическими свойствами. В настоящем исследовании мы впервые установили особенности и степень проявления биологических свойств природных кормовых компонентов в отношении пищеварительных процессов и микробиоты в рубце овец, что позволит повысить эффективность конверсии корма с помощью таких добавок и профилактировать метаболическое и клиническое здоровье овец. Целью работы было изучение характера влияния кормовых добавок с различными биологическими свойствами на ферментативные процессы и микробиоту рубца у овец. Исследования проводили в условиях физиологического двора Всероссийского НИИ животноводства им. Л.К. Эрнста на овцах (Ovis aries) романовской породы. В 2014 году (первый цикл экспериментов) из животных в возрасте 4-5 мес методом аналогов сформировали четыре группы (по n = 3 в каждой). Животные контрольной группы получали основной рацион (ОР), овцы опытных групп вместе с ОР — минерал шунгит (0,3; 0,9 и 1,5 % от сухого вещества ОР). В 2018-2019 годах выполняли эксперименты на 6 фистулированных овцах в возрасте 2 лет методом групп-периодов (два цикла, в каждом — контрольный и два опытных периода продолжительностью по 14 сут с подготовительным 14-суточным интервалом перед каждым из трех указанных периодов). В первом из циклов в контрольный период овцы получали ОР, в 1-й опытный период к ОР добавляли дигидрокверцитин (ДКВ) (100 мг·гол-1·сут-1) + органический йод (ОI) (1,05 мг·гол-1·сут-1), во 2-й опытный период — только ДКВ (100 мг·гол-1·сут-1). В следующем цикле в 1-й опытный период к ОР добавляли мицеллат кальция (М-Са) в форме рабочего раствора, который вводили непосредственно в рубец через фистулу (50 мкл·гол-1·сут-1), во 2-й опытный период — спирулину (сухой порошок) (1,25 г·гол-1·сут-1) в смеси с 23,75 г наполнителя. Во всех циклах конце каждого периода через 3 ч после кормления отбирали пробы рубцового содержимого, в котором определяли рН, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), окисленность, общее количество летучих жирных кислот (ЛЖК), концентрацию аммиачного азота, амилолитическую активность, биомассу простейших и бактерий, видовой состав микроорганизмов и их основные группы. Установлено, что по действию на рН содержимого рубца наиболее эффективны ДКВ и спирулина. При их добавлении к OP рН химуса повысился соответственно на 12,7 и 9,5 %. По влиянию на образование ЛЖК наиболее эффективными были шунгит при всех дозировках и М-Са. При их включении в рацион увеличение содержания ЛЖК в химусе составило 20,6; 27,2 (р < 0,05), 22,8 и 6,6 %. Действие ДКВ + ОI, ДКВ и спирулины на содержание ЛЖК в химусе было негативным (93,5, 81,2 и 81,8 % от показателя в контрольный период). Применение изучаемых КД, за исключением ДКВ + ОI, привело к уменьшению количества аммиака в химусе: наиболее заметное — на 24,1 (р < 0,01) и 26,3 % — происходило под влиянием ДКВ и М-Са. Шунгит тоже уменьшал содержание аммиака в химусе — по группам соответственно на 18,6 (р < 0,05), 12,6 (р < 0,05) и 8,5 % по отношению к контролю. Сочетание ДКВ + ОI, напротив, приводило к росту этого показателя на 16,5 %. Повышение амилолитической активности химуса на 6,1; 1,7 и 1,1 % отмечалось при применении соответственно спирулины, М-Са и сочетания ДКВ + ОI. Под действием шунгита амилолитическая активность значительно снижалась (на 16,8-19,9 %), под влиянием ДКВ снижение было минимальным (7,3 %). Состояние ферментативных процессов отразилось на количественном и видовом составе микробиоты. Наибольший эффект в накоплении микробной массы в химусе был получен при включении в рацион шунгита и зависел от дозировки минерала. Шунгит способствовал повышению общей численности микроорганизмов — по группам соответственно в 2 раза (р < 0,01), на 47,4 % (р < 0,05) и 25,2 % (в основном за счет инфузорий) — и изменению соотношения между процентом инфузорий и бактерий. ДКВ + ОI, ДКВ и М-Са при добавлении к ОР также увеличивали микробиальную массу в химусе, но в значительно меньшей степени, чем шунгит, — соответственно на 14,6; 2,2 и 1,8 % по отношению к контролю. Под действием спирулины общее обилие микроорганизмов снижалось на 14,3 %. При анализе влияния различных КД на микробиоценоз рубца прослеживалась положительная связь с индексом соотношения аммиак/ЛЖК, который может характеризовать степень конверсии корма в микробный протеин.
Ключевые слова: кормовые добавки, шунгит, дигидрокверцитин, органический йод, спирулина, романовские овцы, рубец, ферментация, химус, амилаза, летучие жирные кислоты, аммиак, микробиота.
Yu.P. Fomichev, N.V. Bogolyubova, V.N. Romanov, E.N. Kolodina
In ruminant husbandry, ergotropics, fungal cultures, modifiers, antioxidants, enzymes, and other feed additives with various biological properties help practitioners to create optimal conditions for ruminal microorganisms to grow and to digest various feed substrates of the diet. This paper first compares functional effects of bioactive natural substances (dihydroquercetin, organic iodine, micellar calcium, spirulina, and shungite) on the rumen digestion in Romanov sheep. The work aimed to investigate the peculiarities of the influence of natural feed additives different in their biological properties on fermentative and microbiological processes in the rumen of sheep. Dietary trials were performed in the conditions of the physiological yard, the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry, with Romanov sheep (Ovis aries). In 2014, 12 animals aged 4-5 months were assigned to four dietary treatments: a basal diet without supplementation (BD, the control animals), BD + shungite (0.3 % dry matter), BD + shungite (0.9 % dry matter), and BD + shungite (1.5 % dry matter). In 2018-2019, six fistulated sheep aged 2 years were fed according to two schemes. The first scheme of dietary treatment was as follows: BD for equalization, BD (control), dihydroquercetin (DHQ) (100 mg·head-1·day-1) + organic iodine (OI) (1.05 mg·head-1·day-1), BD for equalization, and DHQ (100 mg·head-1·day-1), each period lasted 14 days. In the second scheme, micellar calcium (M-Ca) injected into the rumen through a fistula (50 µl·head-1·day-1) was used instead of DHQ + OI, and spirulina (1,25 g·head-1·day-1, the dry powder mixed with 23.75 g filler) instead of DHQ. In all tests, at the end of each period, 3 hours after feeding, rumen contents were sampled to assess pH, redox potential (ROP), oxidization, total amount of volatile fatty acids (VFA), concentration of ammonia nitrogen, amylolytic activity, the biomass of ruminal protozoa and bacteria, and the microbial profiles. It was found that DHQ and spirulina have the most pronounced effect on ruminal pH, with a 12.7 and 9.5 % increase in the chyme pH, respectively. All dosages of shungite and M-Ca provide higher production of volatile fatty acids (VFA), the 20.6; 27.2 (р < 0.05), 22.8 and 6.6 % of the controls. DHQ + OI, DHQ and spirulina, in contrast, depress VFA production to 93.5, 81.2 and 81.8 % levels of the controls. The dietary additives, except for DHQ + OI, decrease the chyme level of ammonia, which was the greatest for DHQ and M-Ca, by 24.1 % at p < 0.01 and 26.3 %, respectively. Shungite also depresses the chyme ammonia concentration by 18.7 (p < 0.05), 14.9 (p < 0.05) and 9.4 % compared to the control. Dietary DHQ + OI, on the contrary, increases this indicator by 16.5 %. Dietary spirulina, M-Ca and DHQ + OI resulted in the 6.1, 1.7 and 1.1 % increase in the chyme amylolytic activity, respectively, the dietary shungite causes its significant decrease, by 16.8-19.9 %, while the influence of DHQ is the least with a 7.3 % decrease. It was shown that the rumen fermentation affects counts and species composition of the microbiota. The greatest increase in the chyme microbial biomass results from dietary shungite and depends on the mineral dosage. Dietary shungite increases the overall number of microorganisms 2 times (p < 0.01), by 47.4 % (p < 0.05) and 25.2 %, respectively, mainly due to infusoria, and changes the percentage ratio between infusoria and bacteria. DHQ + OI, DHQ and M-Ca also lead to an increase in the chyme microbial biomass but to a much lesser extent as compared to the shungite, i.e. to 14.6, 2.2 and 1.8 % of the control, respectively. Dietary spirulina depresses the total number of microorganisms by 14.3 %. The study traces a positive relationship between the effects of the studied natural feed additives on the rumen microbiocenosis and the ammonia/VFA ratio of, which can characterize the rate of feed conversion to microbial protein.
Keywords: feed additives, shungite, dihydrouridine, organic iodine, spirulina, Romanov sheep, rumen, fermentation, chyme, amylase, volatile fatty acids, ammonia, microbiota.
ФГБНУ Федеральный научный центр |
Поступила в редакцию |
