Россия
Использование побочных продуктов технической конопли в рационах сельскохозяйственного скота способствует снижению затрат на корма и достижению большей эффективности использования ресурсов. Цель исследования – определение возможности использования конопляного жмыха в кормлении жвачных животных. Эксперименты проводили методом in vitro на приборе инкубаторе «ANKOM DaisyII» (модификации D200 и D200I) по специализированной методике. Для исследования были приготовлены контрольный образец I и три опытных (II–IV). В качестве субстрата использовали пшеничные отруби (ГОСТ 7169-2017), в опытные образцы дополнительно включали конопляный жмых (ГОСТ 11694-66) в объеме 5 % от СВ – II; 10 % от СВ – III; 20 % от СВ – IV. Объект исследования – инкубированная в течение 48 часов рубцовая жидкость (РЖ), которая была получена методом зондирования от козоматок нигерийской породы, возраст 3–4 года, вес 40–45 кг. Изучали степень переваримости сухого вещества опытных образцов, а также уровень ЛЖК и метаболитов азота в рубцовом содержимом при различной доле включения конопляного жмыха. В результате проведенных исследований установлено, что повышенное содержание в конопляном жмыхе протеина, жира и клетчатки снижает переваримость сухого вещества рациона на 1,2–4,3 %. Интенсивность метаболических процессов в рубцовом содержимом при включении жмыха конопли несколько снижалась, отмечено уменьшение концентрации общего уровня ЛЖК, а также общего и белкового азота в опытных образцах относительно контроля, при этом уровень небелкового азота, напротив, повышался. Таким образом, конопляный жмых может использоваться в качестве дополнительной кормовой добавки, способной снизить экономические затраты на кормление для повышения рентабельности молочного козоводства.
жмых конопляный, переваримость, летучие жирные кислоты, азот, жвачные
Введение. В настоящее время цены на традиционные кормовые ингредиенты в мире сильно колеблются, из-за чего многим животноводческим предприятиям и фермам приходится сталкиваться с финансовыми трудностями (или с нерентабельным производством). Ежегодно во всем мире появляется много побочных продуктов переработки сельскохозяйственной продукции, их питательный состав и доступная цена все больше привлекают внимание экспертов в области кормопроизводства [1, 2]. Техническая конопля (Cannabis sativa) – это однолетнее растение, относящееся к роду Cannabis L. [3], его цветы, семена, стебли, листья и корни, в отличие от конопли, выращиваемой в наркотических и медицинских целях, содержат низкий уровень (0,3–0,1 %) тетрагидроканнабинола (ТГК). В 1961 г. многие страны после открытия психотропной активности ТГК ввели Единую конвенцию о наркотических средствах [4, 5], чтобы остановить использование цветков и листьев C. sativa. И только в последние несколько десятилетий, с расширением знаний по данному вопросу, стало разрешено выращивать коноплю только в промышленных целях, в результате чего площадь посадок технической конопли увеличилась, а переработка ее побочных продуктов стала острой проблемой [6, 7].
Техническая конопля является многоцелевым растением, поскольку ее семена используются для извлечения масла, стебли – волокон, цветы и листья – лекарств и т. д. [8]. В результате этих манипуляций образуются отходы, такие как листья, стебли и жмых. Конопляный жмых в плане питательной ценности из всех продуктов переработки конопли считается наиболее ценным. Энергетическая ценность жмыха из конопли составляет 305 ккал/100 г, а обменная энергия колеблется от 9,21 до 13,01 МДж/кг сухого вещества, что превышает средние требования для поддержания жизнедеятельности и повышения продуктивности крупного рогатого скота, овец и коз. Жмых также богат высококачественным источником белка с содержанием сырого протеина 344 г/кг [9]. Результаты исследований показали, что добавление определенного количества конопляного жмыха в рацион жвачных животных увеличивало надои и содержание молочного жира, а также улучшало качество молока [9–11]. Тем не менее представленные в научной литературе работы по данной теме все еще немногочисленны, и чтобы получить более полную картину влияния конопляного жмыха на организм жвачных животных, необходимо проводить дальнейшие детальные исследования.
Цель исследования – определить возможность использования отходов маслоперерабатывающих производств (конопляного жмыха) в кормлении жвачных животных.
Объекты и методы. Объектом исследования являлась инкубированная в течение 48 часов рубцовая жидкость (РЖ), которая была получена методом зондирования от козоматок нигерийской породы, возраст 3–4 года, весом 40–45 кг.
Обслуживание животных и экспериментальные исследования осуществлялись в соответствии с требованиями инструкций и рекомендаций к выполнению биологических исследований [12–14]. При проведении исследований были предприняты меры, чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшить количество исследованных опытных образцов.
Кормление подопытных животных осуществлялось 2 раза в сутки, рацион включал в себя сено луговое разнотравное 1,5 кг/гол и комбикорм рассыпной 0,3 кг/гол в сутки, что удовлетворяло потребности животных в питательных веществах и энергии [15]. Показатели питательности концентрированной части рациона (комбикорм рассыпной) представлены в таблице 1.
Таблица 1
Питательность комбикорма для козоматок карликовой нигерийской породы
|
Показатель |
Содержание |
|
ОЭ, МДж/кг |
11,5 |
|
Сухое вещество, г/кг |
886,8 |
|
Сырой протеин, г/кг |
150,1 |
|
Сырой жир, г/кг |
66,6 |
|
Сырая клетчатка, г/кг |
101,8 |
|
Сырая зола, г/кг |
42,6 |
|
Сa, г/кг |
4,1 |
|
Р, г/кг |
4,6 |
|
NaCl, г/кг |
1,5 |
Экспериментальные исследования осуществляли в лаборатории биологических испытаний и экспертиз Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий Российской академии наук. Исследования проводили методом латинского квадрата 4 × 4.
Рубцовую жидкость отбирали в стеклянную
2-литровую емкость с помощью катетера аспирационного с вакуум-контролем (длиной 45 см). Манипуляции по отбору проводили не ранее 3 часов после кормления. Транспортировку осуществляли в термосе с поддержанием температуры 39 °С в течение 30 минут.
Зоотехнический анализ кормовых продуктов проводили по общепринятым методикам и ГОСТам. В кормах определяли массовую долю сухого вещества (СВ) (ГОСТ 31640-2012), сырого протеина (СП) (ГОСТ 13496.4-2019), массовую долю сырого жира (СЖ) (ГОСТ 13496.15-2016), массовую долю сырой клетчатки (СК) (ГОСТ 31675-2012), массовую долю сырой золы (СЗ) (ГОСТ 26226-95), кальция (ГОСТ 26570-95), фосфора (ГОСТ 26657-97).
Схема эксперимента. Эксперименты проводили методом in vitro на приборе инкубаторе «ANKOM DaisyII» (модификации D200 и D200I) по специализированной методике [16, 17].
Для исследования были приготовлены контрольный образец I и три опытных (II–IV). В качестве субстрата использовали пшеничные отруби (ГОСТ 7169-2017), в опытные образцы дополнительно включали конопляный жмых (ГОСТ 11694-66) в объеме 5 % от СВ – II; 10 % от СВ – III; 20 % от СВ – IV.
Уровень летучих жирных кислот (ЛЖК) в содержимом рубца определяли методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационном детектированием на хроматографе газовом «Кристаллюкс-4000М».
Определение форм азота производили по ГОСТ 26180-84
Статистическая обработка. Численные данные были обработаны с помощью программы SPSS «Statistics 20», рассчитывали средние (М), среднеквадратичные отклонения (±σ), ошибки стандартного отклонения (±SE). Для сравнения вариантов использовали непараметрический метод анализа. Различия считали статистически значимыми при р ≤ 0,05, р ≤ 0,01, р ≤ 0,001.
Результаты и их обсуждение. Оценка химического состава отрубей пшеничных и конопляного жмыха показала, что в жмыхе конопляном содержится на 6,1 % больше жира и на 4,6 % протеина (табл. 2). Следует отметить, что уровень сырой клетчатки в жмыхе превышал данный показатель в отрубях на 30 %.
Таблица 2
Химический состав опытных образцов, %
|
Массовая доля |
Отруби пшеничные |
Жмых конопляный |
|
СЖ |
3,9±0,08 |
10,0±0,30 |
|
СВ |
84,9±3,1 |
91,5±2,3 |
|
СП |
16,0±0,46 |
20,1±0,91 |
|
СК |
9,1±0,37 |
39,0±1,1 |
|
СЗ |
3,9±0,15 |
4,6±0,12 |
Переваримость СВ контрольного образца
составила 64,5 %, в зависимости от содержания в опытных образцах конопляного жмыха от 5 до 20 % отмечено снижение переваримости на
1,2–4,3 % (р ≤ 0,05), что, возможно, связано с повышением содержания в опытных образцах клетчатки и жира (рис 1).
Рис. 1. Степень переваримости СВ при использовании различных объемов конопляного жмыха, %
Наличие высокого содержание липидов в опытных образцах оказывает негативное влияние на микрофлору рубца, что может снижать активность рубцовых метаболитов. Включение конопляного жмыха в опытные образцы оказывало ингибирующее влияние на концентрацию ЛЖК в рубцовом содержимом: во II группе уровень уксусной кислоты снизился на 44,1 %
(р ≤ 0,05), пропионовой на 40,7 % (р≤0,05), масляной на 38,8 % (р ≤ 0,05), в III группе на 43,4 %, 41,1 и 45,4 % (р ≤ 0,05) соответственно, в IV группе на 43 %, 39,9 и 44,4 % (р ≤ 0,05) соответственно относительно контроля (табл. 3).
Таблица 3
Изменение уровня ЛЖК в рубцовом содержимом
при использовании конопляного жмыха, мг/дм3
|
Группа |
Кислота |
||||
|
Уксусная |
Пропионовая |
Масляная |
Валерьяновая |
Капроновая |
|
|
I |
25,6±0,08 |
15,0±0,02 |
19,6±0,02 |
1,44±0,006 |
0,3±0,0001 |
|
II |
14,3±0,04 |
8,9±0,04 |
12,0±0,01 |
1,06±0,002 |
0,21±0,0002 |
|
III |
14,5±0,02 |
8,84±0,03 |
10,7±0,04 |
0,78±0,003 |
0,18±0,0004 |
|
IV |
14,6±0,02 |
9,02±0,04 |
10,9±0,06 |
0,87±0,002 |
0,19±0,0001 |
Рис. 2. Концентрация метаболитов азота в рубцовом содержимом
при использовании конопляного жмыха, мг%
При использовании различных объемов конопляного жмыха отмечено снижение общего и белкового азота в рубцовой жидкости. Концентрация общего азота при инкубировании II образца был ниже, чем в контроле, на 2,5 %, III образца на 39,9 % (р ≤ 0,01) и IV на 44,2 %
(р ≤ 0,01) (рис. 2). Такая же тенденция была выявлена с опытными образцами в отношении концентрации белкового азота в рубцовом содержимом. Относительно контрольного образца уровень белкового азота снизился во II образце на 21,3 % (р ≤ 0,05), в III на 53,4 % (р ≤ 0,01) и в IV на 58,2 % (р ≤ 0,01).
Тем не менее концентрация небелкового азота в опытных группах превышала контрольные значения: при концентрации конопляного жмыха 5 % в 2,7 раза (р ≤ 0,01), при 10 и 20 % на 85,2 % (р ≤ 0,05).
В настоящем исследовании нами проведена оценка интенсивности течения обменных процессов в рубцовой жидкости коз нигерийской породы при введении в нее разного количества жмыха конопли (5 %; 10; 20 %). Было выяснено, что данная добавка влияет на переваримость и состав основных метаболитов в содержимом рубца.
Нами наблюдалось снижение переваримости сухого вещества в опытных образцах по сравнению с контрольным на 1,2–4,3 % (р ≤ 0,05), что, возможно, связано с повышением содержания клетчатки, протеина и жира в опытных образцах. Так, при избытке сырой клетчатки в рационе жвачных животных ухудшается переваримость кормов и вместе с ней уменьшается концентрация энергии в СВ корма [18].В свою очередь, увеличение уровня кормового жира в рационе сверх нормы оказывает негативное влияние на микрофлору рубца и может снижать активность рубцовых метаболитов, однако увеличивает энергетическую ценность рационов [19].
При изменении структуры рациона и соотношения в нем питательных веществ основным показателем метаболизма в рубце является общий уровень ЛЖК и в частности соотношение уксусной, масляной и пропионовой [20]. Учитывая данное обстоятельство, высокое содержание клетчатки в конопляном жмыхе могло повлиять на снижение концентрации уксусной, пропионовой и масляной кислоты в рубцовом содержимом при введении в него опытных образцов (II, III, IV группы). Тем не менее исследования A. Hessle et al. (2008) указывают на лучшую функциональность рубца крупного рогатого скота при добавлении в их рационы конопляных жмыхов, что авторы связывают с более высоким содержанием клетчатки и/или меньшим количеством крахмала в жмыхах из семян конопли по сравнению с контрольными рационами [9].
От поступления и образования азотистых веществ в рубце зависит обеспеченность организма аминокислотами и синтез микробного белка [21]. Во II, III и IV группах наблюдалась тенденция к понижению уровня общего и белкового азота относительно контроля в отличие от небелкового азота, концентрация которого в опытных группах превышала контрольные значения: при концентрации конопляного жмыха 5 % в 2,7 раза, при 10 и 20 % на 85,2 %. Значения по небелковому азоту, превосходящие контрольные показатели, также были отмечены у других авторов при введении в рационы конопляного жмыха в количестве 20 % от СВ [22]. Анализируя концентрацию метаболитов азота в рубцовой жидкости, необходимо подчеркнуть, что снижение расщепляемости сырого протеина способствует уменьшению концентрации азотистых веществ в рубце. Исследователями было доказанно, что применение у жвачных рационов с пониженным уровнем распадаемости сырого протеина способствовало повышению эффективности продуктивного действия корма [23]. Как сообщали A.F. Mustafa et al. (1999), шрот из конопляного масла, полученный механической экстракцией масла, может рассматриваться как отличный природный источник нерасщепленного сырого протеина в рубце [6]. А включение конопляного жмыха в количестве до 20 % от СВ рациона при кормлении коз не уменьшало усвоение белка в рубце.
В наших исследованиях не было выявлено такой же высокой эффективности, как в аналогичных исследованиях in vitro на крупном рогатом скоте [24], что, возможно, связано с различным качеством отходов и их химическим составом, а именно – уровнем содержания сырой клетчатки и крахмала в конопляном жмыхе.
Заключение. Конопляный жмых не является полноценной заменой традиционных белковых концентратов, в частности соевого шрота, в кормах для лактирующих коз. Однако конопляный жмых может использоваться в качестве дополнительной кормовой добавки, способной снизить экономические затраты на кормление для повышения рентабельности молочного козоводства. Мы рекомендуем включать до 20 % конопляного жмыха в рационы лактирующих коз.
1. Capanoglu E., Nemli E., Tomas-Barberan F. Novel Approaches in the Valorization of Agricultural Wastes and Their Applications // J. Agric. Food Chem. 2022. V. 70. P. 6787–6804. DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c07104.
2. Дубровин М.С. Развитие современного производства продукции из технической конопли // Международный научно-исследо-вательский журнал. 2022. №. 4-4 (118). С. 120–124.
3. Веселова Т.А., Мальцева А.А., Швец И.М. Биоэтические проблемы в биологических и экологических исследованиях: учеб.-метод. пособие. Н. Новгород: Нижегородский госуни¬верситет, 2018. 187c.
4. Bioavailability and bioefficacy of hemp byproducts in ruminant meat production and preservation: A review / F. Semwogerere [et al.] // Front. Vet. Sci. 2020. V. 7. P. 572906. DOI:https://doi.org/10.3389/fvets.2020.572906.
5. Лемешевский В.О., Харитонов Е.Л., Остренко К.С. Рубцовое пищеварение у бычков при разном соотношении распадаемого и нераспадаемого протеина в рационе // Проблемы биологии продуктивных животных. 2020. № 2. С. 90–98.
6. Mustafa A.F., McKinnon J.J, Christensen D.A. The nutritive value of hemp meal for ruminants // Can J Anim Sci. 1999;79(1):91-95. DOI:https://doi.org/10.4141/A98-031.
7. World Health Organization WHO Expert Committee on Drug Dependence: Forty-first Report. 2019.
8. Денисенко К.С., Дускаев Г.К., Нуржанов Б.С. Влияние жмыха конопляного на переваримость и рубцовый метаболизм in vitro // Вестник КрасГАУ. 2022 № 12(189). С. 134–139. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-12-134-139.
9. Cold-pressed hempseed cake as a protein feed for growing cattle / A. Hessle [et al.] // Acta Agric Scand A Anim Sci. 2008. P. 58(3). P. 136–145. DOI:https://doi.org/10.1080/09064700802452192.
10. Karlsson L., Finell M., Martinsson K. Effects of increasing amounts of hempseed cake in the diet of dairy cows on the production and composition of milk // Animal. 2010. V. 4(11). P. 1854–1860. DOI:https://doi.org/10.1017/S175173111000 1254.
11. Mierliță D. Fatty acid profile and health lipid indices in the raw milk of ewes grazing part-time and hempseed supplementation of lacta-ting ewes // S Afr J Anim Sci. 2016. V. 46(3). P. 237–246. DOI:https://doi.org/10.4314/sajas.v46i3.3.
12. Березин А.С. Сравнительный анализ двух методов определения питательной ценности кормовых жиров // Проблемы биологии продуктивных животных. 2021. № 4. С. 104–111.
13. Оценка воздействия фитобиотических препаратов Salviae folia, Scutellaria baicalensis, Origanum vulgare на обменные процессы в модели рубца / В.А. Рязанов и [др.] // Аграрная наука. 2022. Т. 1. № 7-8. С. 86–92.
14. Шейда Е.В. Изучение влияния различных добавок на ферментативные процессы в рубце и таксономический состав микробиома // Аграрный вестник Урала. 2022. № 3 (218). С. 72–82.
15. Лиходеевский А.В. К вопросу о возрождении незаслуженно забытых технологий: техническая конопля // Теория и практика мировой науки. 2021. № 3. С. 29–38.
16. Engle T.E., Spears J.W. Dietary copper effects on lipid metabolism, performance, and ruminal fermentation in finishing steers // J. Anim. Sci. 2000. 78:2452–2458.
17. Сарымсакова Б.Е., Розенсон Р.И., Баттакова Ж.Е. Руководство по этике научных исследований: метод. рекомендации. Астана, 2007. 98 c.
18. Галушина П.С. Опыт применения семян конопли в продуктах питания // Тенденции развития науки и образования. 2021. № 79-6. С. 153–156. DOI:https://doi.org/10.18411/trnio-11-2021-278.
19. Барыкина Ю.А., Бовина Н.В., Жарких О.А. Глубокая переработка отходов коноплеводства // Инновационные тенденции развития российской науки. 2021. С. 76–79.
20. Кошелев С.Н., Юн А.П. Интенсивность биохимических процессов в рубце бычков при введении в рацион жмыхов различных масличных культур // Вестник Курганской ГСХА. 2018. № 2 (26). С. 44–48.
21. Макарцев Н.Г. Кормление сельскохозяйственных животных: учеб. для вузов. 3-е изд. перераб и доп. Калуга: Ноосфера, 2012. 642 с.
22. Mierliță D. Effects of diets containing hemp seeds or hemp cake on fatty acid composition and oxidative stability of sheep milk // S. Afr. J. Anim. Sci. 2018. V. 48(3). P. 504–515. DOI:https://doi.org/10.4314/sajas.v48i3.11.
23. Курилов Н.В., Кроткова А.П. Физиология и биохимия пищеварения жвачных. М.: Колос, 1971. 487 с.
24. Ганущенко О. Клетчатка в рационах жвачных // Животноводство России. 2019. Т. 10. С. 37–43.
