Введение к работе
Актуальность темы. Директивами по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 197G—1980 гг. предусмотрено довести среднегодовое производство молока до 94— 9G млн. тонн.
В решении этой задачи определенное значение имеет прочная кормовая база и полноценное кормление молочного скота.
Одним из факторов полноценного кормления является обеспеченность животных витаминами. Значительный вклад в облаепгвитаминиого питания животных и роли витаминов в организме внесли отечественные исследователи В. Н. Букин, А. П. Дмнтроченко, А. Р. Валдман, П. Д. Пшеничный, Б. Г. Савинов, А. С. Солун, М. Ф. Томмэ, А. В. Труфанов и другие.
Основным источником витамина А для жвачных животных является каротин, который не синтезируется в организме и должен поступать с кормами. Поэтому контроль за обеспеченностью молочных коров витамином А, являющегося катализатором различных обменных процессов в организме, незаменимым фактором роста и репродукции имеет важное значение.
В природе каротин встречается в виде различных изомеров. Наиболее распространенными являются а-; -; у-изомеры, которые при одинаковой химической формуле различаются структурным строением и провитаминной активностью. По сообщению Е. А. Нестеровой (1967), если принять биологическую активность р-карогина за 100%, то активность ц- и у-ка-ротиноидов составляет 52 и 28%, соответственно.
Отечественные работы по изучению состава желтоокрашен-ных пигментов зеленых растений посвящены в основном плодовым, овощным и декоративным растениям. (Д. И. Сапожников и др., 1964; В. С. Сааков, 1966; А. В. Труфанов, 1972) и очень мало сведений о характере накопления каротиноидов в кормовых растениях.
Новизна исследований. Впервые в условиях Ярославской
'ТВмУапип книга .Сг'гвт.**е Kit».HsJi?— ,-л,'>'>аш,*\
области определено содержание каротиноидов в отдельных кормовых растениях по фазам вегетации и в пастбищной траве по циклам стравливания, а в консервированных кормах в процессе хранения.
Исследовано содержание каротина и витамина А в сыворотке крови и молоке коров ярославской породы в зависимости от их физиологического состояния и сезона года. Изучено использование каротина травяной муки и силоса лактнрую-щими коровами.
Практическая ценность и реализация работы в производство. На основании проведенных экспериментов установлены наиболее оптимальные сроки использования злаковых и бобовых растений для приготовления травяной муки с повышенным содержанием р-каротина.
Результаты опытов по изучению содержания каротина и витамина А в сыворотке крови и молоке в зависимости от физиологического состояния и сезона года могут быть использованы в практической работе при нормировании каротина в зимних рационах молочных коров.
Объем работы. Диссертация изложена на 124 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения полученных результатов, выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержит 27 таблиц и 8 графиков по тексту и 11 приложений.
Список литературы включает 234 источника, в том числе 37 на иностранных языках.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований было изучить:
содержание каротиноидов в отдельных кормовых растениях по фазам вегетации;
влияние цикла стравливания на содержание каротина и ксантофилла в пастбищной траве;
содержание каротиноидов в консервированных растительных кормах в процессе хранения;
динамику содержания каротина и витамина А в крови и молоке коров в зависимости от их физиологического состояния и сезона года;
использование каротиноидов силоса и травяной муки молочными коровами.
Материал и методика исследований
Исследование проводили в учхозе ТСХА «Дружба» Ярославской области.
В течение вегетационных периодов 1974 и 1975 гг. изучали сореджание:каротиноидов в растениях: овса, мятлика лугово-
2:
го, лисохвоста лугового, овсяницы луговой, тимофеевки луговой, ежи сборной, клевера красного, вики яровой, гороха по фазам вегетации и в патбищной траве по циклам стравливания.
В начале, середине и конце стойлового периода 1974—1975 годов определяли содержание каротина и ксантофиллов в сене, силосе, сенаже и травяной муке.
С мая 1974 года по сентябрь 1975 г. изучали концентрацию каротина и витамина А в сыворотке крови и молоке коров ярославской породы. Для этой цели было подобрано 12 групп коров по методу пар-аналогов по 5 животных в каждой группе с продуктивностью 3200—3500 кг молока и живым весом 450—500 кг.
Коровы I группы находились на первом месяце лактации, коровы II группы — на втором и так далее, животные XI и XII групп — на первом и втором месяцах сухостоя.
У подопытных животных кровь для анализа брали из яремной вены 22—23 числа каждого месяца в одни -и те же часы.
Определение каротина и витамина А проводили в день взятия крови. В эти же дни отбирали молоко для определения каротина и витамина А.
В январе-феврале 1975 г. было проведено изучение переваримости каротиноидов лактирующими коровами по следующей схеме:
Таблица 1 Скема опыта
Для этой цели были подобраны коровы с живым весом 450—500 кг и продуктивностью 3200—3500 кг молока по предыдущей лактации, которые находились на 5—G-м месяцах лактации. .
Рационы кормления были составлены согласно молочной продуктивности и живого веса коров по нормам ВИЖа. Время кормления и порядок раздачи кормов соответствовал принятому в хозяйстве распорядку дня. Во время опыта животные имели свободный доступ к воде, соль-лизунец находился в кормушках.
В подготовительный период (30 дней) животные получали корма по весу без учета поедаемости. В учетный период
(10 дней) кормление, учет кормов и продуктов обмена проводили индивидуально по каждой корове.
Определение каротниоидов в кормах и кале и р-каротина в сыворотке крови проводили методом бумажной хроматографии. Идентификацию отдельных пигментов осуществляли но спектральным характеристикам и качественным реакциям.
Количественное определение каротиноидов проводили спектрофотометрически па СФ-4. Количество общего каротина определяли как сумму а- и Л-изомеров.
Содержание витамина А, общего каротина в сыворотке крови и молоке определяли по общепринятой методике.
Основные результаты исследований обработаны биометрически по Е. К. Меркурьевой (1964).
Результаты исследований
Содержание каротиноидов в растительных кормах. Исследования показали, что в злаковых и бобовых кормовых растениях концентрация каротина снижается к концу вегетации (табл. 2).
Наибольшее количество каротина в растениях содержалось
Таблица 2 Содержание каротиноидов в растениях (в среднем за 2 года)
Каротин
в том числе,
%
Фазы вегетации
Ксантофиллы в том числе, Чо
о U
Злаковые
Всходы Кушенке Выход в трубку Колошение Цветение Образ, семян
Бобовые
Всходы Стеблевание Рост стебля Бутонизация Цветение Образ, семян
в стадию всходов и составило в среднем у злаковых 200 мг/кг, у бобовых — 333 мг/кг в сухом веществе.
Накопление .р-каротина у злаковых растений происходило до фазы колошения, а у бобовых до цветения.
Начиная с фазы цветения злаковых и бобовых растений наблюдалось снижение содержания каротина, и в фазу образования семян злаковые растения содержали 29%, бобовые — 39% провитамина А но сравнению с фазой всходов.
Эти изменения сопровождались преимущественным уменьшением содержания р-каротина.
В отличии от каротина, накопление ксантофиллов в растениях шло вплоть до фазы цветения и составило в это время у злаковых 607 мг/кг сухого вещества, бобовых 689 мг против 267 мг и 394 мг соответственно в фазу всходов.
Если отношение ц-каротина, к р-каротину изменялось в зависимости от фазы вегетации и вида растений, то соотношение отдельных ксантофиллов в течение роста и развития не претерпевало существенных изменений. Начиная с фазы цветения, происходило снижение количества ксантофиллов в растениях, но этот ироцес протекал менее интенсивно, чем разрушение каротина. В стадию образования семян отношение каротина к ксантофиллу составило у злаковых 1 :8,6, у бобовых 1:4, а в фазу всходов примерно 1:1.
Следует отметить, что на всем протяжении роста и развития бобовые растения содержат больше каротина, чем злаковые и особенно наиболее биологически активного бета-изомера.
.Таблица 3
Содержание каротиноидов в пастбищной траве (в среднем за 2 года)
«в S
77,6
365,7
352,6.
465,2
493,3
361,4
407.6
66,9
23,3
/Как видно из данных таблицы 3 в патбищной траве в течение летнего периода содержится относительно большое количество каротина. При этом до середины пастбищного сезона проходило увеличение его содержания и максимальное количество приходилось на июль. В это время в траве содержалось до 147,3 мг, каротина в килограмме сухого вещества. На этот же период приходилось и наибольшее содержание >р-ка-ротина, до 83% от общей суммы каротина.
С июля количество каротина уменьшалось и в сентябре составило только 42,5% от максимального содержания.
Наибольшее количество ксантофиллов приходилось на август — 365,7 мг/кг сухого вещества. К концу пастбищного сезона происходило снижение содержания ксантофиллов в зеленой массе и в сентябре их количество было 88,7% по отношению к среднему количеству за сезон.
В настоящее время считается установленным, что при недостаточном поступлении каротина с кармами их резервы в организме жвачных животных истощаются через 3—4 месяца. В связи с этим контроль за содержанием каротина в.кормах является необходимым для нормирования рационов молочного скота.
Данные таблицы 4 показывают, что в процессе хранения консервированных кормов происходило разрушение каротино-идов. Потери каротина в злаковом и луговом сене к октябрю составили 66,1% и 67,8%, а к концу стойлового периода количество каротина в этих кормах составило 5,2% и 4,3% от содержания в исходном растительном сырье.
В силосе и сенаже сохранялось достоверно больше каротина, чем в сене. Так, в силосе в начале стойлового периода сохранилось 56,2%, а в сенаже 62,5% и к концу стойлового периода соответственно 12,3% и 16,9% каротина от содержавшегося в исходной зеленой массе.
При искусственной сушке зеленых растений на травяную муку, гранулирование способствовало более полному сохранению каротина. Так, в октябре в гранулированной травяной муке сохранилось 95,9% каротина, а в рассыпной — 89,1%, а в конце стойлового периода соответственно 61,2 и 43,2с/о-
В продолжении хранения соотношение каротиноидов в кормах оставалось практически одинаковым за исключением силоса, где «-каротин в процентном отношении несколько увеличивался. Количество u-каротина в сумме изомеров в силосе составляло в октябре 27,97о, в январе — 31,6%, против 22,3% в исходном сырье.
На протяжении всего стойлового периода в кормах содержалось достоверно больше ксантофиллов, чем каротина.
Таблица 4
Содержание каротина в кормах в стойловый период (в сухом вешестве)
Содержится в исходном сырье мг/кг
всего мг/кг
всего мг/кг
Содержание витамина А и каротина в сыворотке крови и молоке коров
К концу стойлового периода содержание каротина в кормах становится минимальным, что отражается на А-витаминной обеспеченности молочных коров.
Перед выходом на пастбище концентрация каротина в сыворотке крови (таблица 5) была ниже физиологических норм и составляла в среднем 0,25 мг%. С выходом животных на пастбище уровень каротина в сыворотке крови резко повысился, но своего максимального значения достиг в сентябре. При этом следует отметить, что концентрация витамина А в сыворотке крови коров достигла своего наибольшего значения в августе, а в сентябре снижалась в среднем на 23% и составила 93 мкг%.
На всем протяжении пастбищного периода в сыворотке крови коров на первом месяце лактации было достоверно меньше каротина и витамина А, чем у сухостойных животных.
Значительное поступление каротиноидов с травой несколько сглаживало различия между животными в разном физиологическом состоянии по концентрации каротина в сыворотке крови. Так, если в июне в сыворотке крови коров на первом месяце лактации содержалось 37,2% каротина по сравнению с сухостойными, то в сентябре—68,1%- Снижение содержания витамина А в сыворотке крови коров после отела по отноше-
Таблица 5 Содержание каротина (мг%) и витамина А (мкг%) в сыворотке крови коров в пастбищный период
Среднее 0,25
24 0,37 60 0,79 96 1,59 | 121 I 2,17 | 93
нию к уровню в сухостойный период лежало в среднем в пределах 29,9—58,9%, а каротина—22,9—39,4%.
С начала стойлового периода наблюдалось снижение концентрации каротина и витамина А п сыворотке крови коров (таблица 6).
Накопленные в летний период резервы каротина и витамина А в организме сухостойных коров способствовали тому, что, несмотря на относительно высокое падение концентрации этих веществ, в сыворотке крови после отела, но сравнению с периодом сухостоя, эти животные имели высокое содержание каротина и витамина А в сыворотке крови.
Таблица G
Концентрация каротина (мгг/о) и витамина А (мкг%)в сыворотке крови коров (в стойловый период)
Так, в сыворотке крови коров на первом месяце лактации п октябре содержалось 1,83 мг% каротина и 71 мкг% витамина А, против соответственно 1,58 мг% и 70 мкг% У животных отелившихся в сентябре.
В продолжение стойлового периода снижение концентрации каротина и витамина А в сыворотке крови коров на первом месяце лактации происходило более интенсивно, чем у животных в другом физиологическом состоянии. Если в октябре в крови коров после отела содержалось каротина —93,8% и витамина Л — 94,5%. то в январе соответственно 78,3% и 89,2%, а в апреле 62,1% и 70,1 % от среднего уровня по всем животным. При этом в течение всего стойлового периода в сыворотке крови сухостойных коров содержалось достоверно
больше каротина и витамина А, чем у коров в первый месяц после отела, но к концу стойлового периода у всех животных концентрация этих веществ снижалась ниже физиологических норм. По-видимому, с этим было связано минимальное содержание каротина и витамина А в молоке коров перед выходом на патбище (таблица 7).
Таблица 7
Содержание каротина и витамина А в молоке коров, мг/кг
Количество каротина и витамина А в молоке коров наиболее интенсивно возрастало в первую половину .пастбищного периода, но максимальное количество этих веществ наблюдалось в августе и в сентябре.
В течение всего пастбищного периода в молоке коров на первом месяце лактации содержалось достоверно больше каротина и витамина А, чем у.животных на более поздних стадиях лактации.
Но в пастбищный период концентрация каротина и витамина Л в молоке коров на более поздних стадиях лактации увеличивалась в большей степени, чем в молоке у коров в первый месяц после отела. Так, количество каротина в молоке коров отелившихся в сентябре превышало 8,6 раза, а по витамину А—5,4 раза, молоко коров, отелившихся в мае, а у животных на десятом месяце лактации соответственно в 17 и 6,7 раза. Наиболее интенсивно увеличивалось содержание этих веществ в молоке короз, находящихся на 3—7-м месяцах лактации.
С переходом на стойловое содержание наблюдалось уменьшение количества каротина и витамина А в молоке коров. При 10
этом на протяжении всего стойлового периода в молоке коров на более подзней стадии лактации содержалось меньше каротина и витамина А, чем в молоке коров на первом месяце лактации.
Баланс каротина
Как показали результаты обменного опыта, коровы I группы продолжительное время не получавшие каротина с кормами, выделяли его с калом и молоком (таблица 8).
Наиболее полно переваривали каротин (74,9%) животные II группы, получавшие в качестве единственного источника провитамина А травяную муку. При этом не наблюдалось существенной разницы между переваримостью изомеров каротина,- «-каротин переваривался на 74,2%. р-каротии—75,1%. В III группе, где силос был единственным источником каротина коэффициент переваримости провитамина А составлял 41,3%. В этой группе р-каротин переваривался на 48,3%, а н-каротин — на 35,2%.
Замена части силоса травяной мукой в рационах коров IV группы достоверно повышала переваримость каротина, которая составляла 58,3%. При этом несколько сглаживались различия по переваримости изомеров каротина. Так, коровы IV группы переваривали р-каротин на 62,3% и «-каротин на 54,4%.
Таблица 8 Баланс каротина у дойных коров
1,07 -16,77
1,0 1,35 + 248.3
405.5
327,3
236,4
178.1
41,7
48.3
2,56
0.6 1.50 + 166.5
Коровы II группы использовали на молоко почти в два раза больше каротина, чем в III группе. Между II и IV группами по количеству выделенного с молоком каротина разница была незначительной, но животные IV группы выделяли с молоком на 59,2% больше провитамина А, чем в третьей группе. Относительное использование каротина корма на выделе-
кие с молоком было незначительное и составляло во всех трех группах 0,6—1,0% от количества принятого с кормом.
С увеличением переваримости каротина, в количественном отношении выделялось больше провитамина А, но все животные использовали примерно равную часть от переваренного количества.
То обстоятельство, что животные получавшие корма лишенные каротиноидов выделяют значительное количество каротина с калом, видимо, следует учитывать при определении переваримости каротиноидов в обменных опытах. Вероятно, это переваримость является «кажущейся», а не истинной.
Более объективной оценкой степени утилизации каротина корма лактирующими коровами является совместное определение суммы каротина и витамина А выделяемого животными с молоком.
В таблице 9 приведены данные об использовании каротина дойными коровами. Пересчет суммы потребленного и переваренного каротина проводился с учетом изомерного состава.
Таблица 9 Использование каротина корма дойными коровами
Принято с кормоч тыс. И. С.
Переварено тыс. И. Е.
і о
Выделено с молоком И.Е. (тыс.)
Как видно из данных этой таблицы коровы II группы использовали наибольшее количество каротина от потребленного, в среднем 8,57%, против 5,43 в III группе. Животные получившие и травяную муку выделяли с молоком до 15,6 тысяч И. Е. витмнна А и каротина, что составляло 7,7%.
Одним из критериев оценки А-витаминной обеспеченности животных является содержание каротина и витамина А в молоке и в сыворотке крови лактирующих коров.
За время физиологического опыта у коров не было обнаружено внешних признаков А-витаминной недостаточности. Но при исследовании содержания каротина в сыворотке крови было видно, что животные I и III групп испытывали недостаток в этом пищевом факторе.
Как видно из данных таблицы 10 в начале опыта содержание каротина в крови всех групп было практически одинако-
BUM, но к концу физиологического опыта были заметны различия по этим показателям. Наибольшее содержание каротина было в сыворотке крови у коров II группы и составляло 1,05 мг%, против 0,68 мг% в III группе.
Таблица 10 Содержание каротина в сыворотке крови и молоке подопытных короз (балансовый опыт)
0.31
0.61
0,52
0,30
Примечали е. Числитель — каротин, знаменатель — р каротин.
В молоке у коров II группы содержание каротина было почти в два раза больше, чем в III группе. Также относительно высокая концентрация каротина в сыворотке крови н молоке и р-изомера в крови, сохранялось в течение опыта у животных получавших силос и травяную муку (IV группа).
Резкое снижение уровня провитамина А в крови и молоке наблюдалось у коров не получавших каротина с кормами. При этом содержание р-каротина снижалось несколько более быстрыми темпами, чем суммы каротпноидов. Так, к концу опыта в сыворотке крови содержалось 7,2% каротиноидов от первоначального уровня, а р-каротина 2,9%..
ТаблидаП Содержание витамина А в сыворотке кроои и молоке коров подопытных групп
Отсутствие каротина в рационе вызвало резкое снижение содержания витамина А в сыворотке крови и молоке I группы (таблица 11).
Уровень этого витамина в сыворотке крови снижался более быстро, чем в молоке. По сравнению с другими группами эти показатели были ниже в молоке в 1,5—2,4 раза, а в крови 1,6—4,1 раза.
Наибольшая концентрация витамина А в крови и молоке была у коров II группы и составляла 48,0 мкг% и 0,36 мг/кг против 25,0% и 0,22 мг/кг в III группе, соответственно.
Видимо, меньшее использование каротина из силоса, в частности наиболее биологически активного изомера, вызвало падение уровня витамина А в молоке коров III группы по сравнению с начальным до 48,8%.
В то же время, замена части силоса травяной мукой заметно увеличивала концентрацию витамина А в сыворотке крови и молоке лактнрующих коров IV группы по сравнению с III группой в среднем на 55,1% и 45,4% соответственно.
Таким образом, из данных обменного опыта видно, что скармливание силоса, как единственного источника каротина не обеспечивало полиостью потребности животных в провитамине А.
Выводы
На основании результатов проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Синтез каротина в многолетних и однолетних кормовых злаках (тимофеевка луговая, ежа сборна, мятлик луговой, овсяница луговая, овес) и бобовых (клевер красный, вика-яровая и горох) осуществляется наиболее интенсивно в самые ранние фазы развития растений. Максимальное количество каротина обнаружено в 7—9-дневных всходах этих культур (в среднем 200 мг/кг у злаковых и 333 мг/кг сухого вещества у бобовых).
В фазе образования семян содержание каротина в злаках составляло в среднем 59 мг/кг, а в бобовых 131 мг/кг сухого вещества.
Во все фазы вегетации растений р-каротинпреобладал над «-изомером, а основным ксантофиллом был лютеин (примерно 65%).
В зеленой массе культурных пастбищ с преобладанием в травостое злаков содержание каротиноидов в среднем по пяти циклам стравливания составило: р-каротина — 91,7 мг/кг, «-изомера — 20,5 мг/кг, а сумма ксантофиллов — 319,7 мг/кг сухого вещества.
В процессе консервирования кормов происходило разруше-14
ниє каротиноидов. Если в исходной массе для приготовления сена к концу июля содержание каротина составило 161 мг/кг сухого вещества, то к концу стойлового периода (апрель) его осталось 8,3 мг/кг сухого вещества.
В сухом веществе вико-овсяного силоса в апреле содержалось 23,4 мг/кг каротина, против 181,9 мг/кг в исходной зеленой массе, а в сенаже соответственно 30,8 и 181,9 мг/кг.
При приготовлении травяной муки гранулирование способствовало лучшему сохранению каротина. К. концу стойлового периода (апрель) в гранулированной травяной муке содержалось 142,4 мг/кг сухого вещества каротина, рассыпной — 94,7 мг/кг, против 242,4 мг/кг в исходном растительном сырье.
3. Содержание каротина и витамина А в кропи и молоке
коров находится в тесной зависимости от количества кароти
ноидов поступающих с кормами и физиологического состояния
животных.
К концу стойлового периода коровы, находящиеся на хозяйственном рационе (солома, силос, свекла, концентрированные корма), испытывали А-витаминную недостаточность. В этот период у коров концентрация витамина А в сыворотке крови составляла 24,4 мкг%, а каротина 0,25 мг%, а в молоке 0,05 мг/кг витамина А и 0,03 мг/кг каротина.
4. В течение пастбищного сезона концентрация витамина
А и каротина в сыворотке крови и молоке коров увеличива
лась и в августе-сентябре достигло максимального уровня.
Содержание витамина А в сыворотке крови составило
121,5 мкг%, в молоке — 0,64 мг/кг, а каротина 2,12 мг% и 0,65 мг/кг, соответственно.
-
На протяжении стойлового периода концентрации каротина и витамина А в сыворотке крови и молоке коров снижается. Во вторую половину стойлового периода (с января) проходило более интенсивное снижение содержания каротина и витамина А в сыворотке кропи и молоке, чем в первую. В то же время, концентрация этих веществ уменьшалась в молоке в большей степени, чем в сыворотке крови.
-
Во все сезоны года уровень каротина и витамина А п сыворотке крови коров на первом месяце лактации был достоверно ниже, чем у коров находящихся в другом физиологическом состоянии.
Наибольшая концентрация отих веществ наблюдалась в сыворотке крови стельных сухостойных коров.
7. Условная переваримость каротиноидов коровами зависит
от источника каротина и набора кормов в рационе.
Коровы, получавшие рацион, в котором источником каротина являлся только силос, переваривали каротиноиды только на 41,7%, а в рационе, где источником каротина являлась травяная мука — 74,8%. Замена части силоса травяной мукой
в рационе IV группы достоверно повышала перевармость каротина до 58,3% по сравнению с силосным типом кормления.
При этом'увеличивалась переваримость изомеров каротина: ц-каротин переваривался на 54,4%, а р-каротин на 62,3% против 35,2% и 48,3% из силоса, соответственно.
При содержании коров на бескаротиновой диете (солома, сахарная свекла, концентрированные корма) наблюдалось явление мобилизации резервов каротиноидов из организма на формирование молока. Животные выделяли с молоком 1,07 мг каротина и 1,40 мг витамина А в сутки.
Предложения
В целях контроля А-витаминной обеспеченности молочного скота в зимний период целесообразно в феврале-марте проводить определение содержания каротина и витамина А в сыворотке крови животных. При концентрации каротина ниже 0,50 мг% и витамина А ниже 0,40 мкг%, коровы должны получать подкормку травяной мукой из расчета не менее 420— 450 мг каротина в суточном рационе.
2. Для получения травяной муки с содержанием р-кароти-на'до 84,5—86% от суммы всего каротина, уборку трав проводить: злаковых— в фазу колошения, бобовых — в стадию бутонизации или начала цветения.