с 01.01.2023 по 01.01.2024
Россия
Россия
Цель исследования – изучение влияния различных доз жмыха конопляного на переваримость сухого вещества концентрированного корма in vitro и рубцовый метаболизм. Эксперимент проводился на базе Центра коллективного пользования ФНЦ БСТ РАН на модели «искусственного рубца» с использованием установки – инкубатора «ANKOM Daisy II» (модификации D200 и D200I). Были подготовлены 4 образца в трех повторениях: контрольная группа – зерносмесь 100 %; I группа – зерносмесь 86 % + жмых конопляный 14 %; II группа – зерносмесь 80 % + жмых конопляный 20 %; III группа – зерносмесь 74 % + жмых конопляный 26 %. Было установлено, что внесение жмыха конопляного в разных дозировках в образец с сухим веществом зерна ячменя способствовало переваримости его на 1,5 %, 3,81 и 4,82 % по сравнению с контролем. При этом лучшей переваримостью отличался образец в 3-й группе, содержащий 26 % конопляного жмыха. Содержание общего азота в рубцовой жидкости III группы было на 36,4 мг/%, 37,8 и 35,0 мг/% больше, чем в контрольной, I и II группах соответственно. Контрольный образец по накоплению ЛЖК в рубцовой жидкости уступал I и III группам на 8,28 и 17,14 %. Наибольшее количество аммиачного азота отмечалось в рубцовой жидкости из III группы, на 0,7 мг/% относительно контроля. Так, данные таблицы показывают, что внесение максимального количества изучаемой добавки (III группа) по сравнению с базовым вариантом способствовало лучшему развитию бактерий в рубцовом содержимом на 41,71 %. Что касается простейших, то здесь наблюдается последовательное увеличение их количества во всех опытных группах – на 24,24 %, 52,27 и 139,39 % в сравнении с контролем.
переваримость, метаболизм, рубец, жмых конопляный, in vitro
Введение. Cannabis sativa L. богата биологически активными соединениями и используется в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. Недавнее возрождение этого полезного растения можно объяснить обилием его фитохимических веществ [1], волокон и сельскохозяйственными свойствами, в том числе хорошей устойчивостью к засухе и вредителям, а также хорошо развитой корневой системой, предотвращающей эрозию почвы [2, 3]. Интерес к семенам конопли растет из-за их высокой питательной ценности в качестве функционального продукта питания [4]. Жмых, в том числе конопляный, производится методом холодного отжима семян и является одним из наиболее ценных источников белков, соответственно он подходит для питания жвачных животных в качестве альтернативного источника белка и жира [5, 6].
Не менее важной особенностью включения продуктов конопли в корма для животных является положительное с точки зрения здоровья человека влияние жирно-кислотного состава мяса, яиц и молока при обогащении ω-3 ПНЖК [7].
Однако в полном объеме отсутствуют сведения о дозах введения побочных продуктов переработки семян конопли в рационы жвачных животных, в связи с чем данное исследование является актуальным.
Цель исследований – изучение влияния различных доз жмыха конопляного на переваримость сухого вещества концентрированного корма in vitro и рубцовый метаболизм.
Задачи: установить влияние различных доз введения жмыха конопляного на переваримость сухого вещества концентрированного корма in vitro, биомассу микроорганизмов, состав и содержание азотистых веществ в жидкости рубца.
Объект и методы. Рубцовая жидкость молодняка крупного рогатого скота (отбор проводился через хроническую фистулу рубца); бычки казахской белоголовой породы 14-месячного возраста.
Для проведения эксперимента были подготовлены 4 образца в трех повторениях: контрольная группа – зерносмесь 100 %; I группа – зерносмесь 86 % + жмых конопляный 14 %; II группа – зерносмесь 80 % + жмых конопляный 20 %; III группа – зерносмесь 74 % + жмых конопляный 26 %.
Исследования переваримости сухого вещества и микробиома рубца проводили методом нейлоновых мешочков: in vitro – с использованием модели «искусственного рубца» на установке – инкубатора ANKOM Daisy II (модификации D200 и D200I). Термостат ТС-1/80 СПУ (ООО «Амедис Инжиниринг», г. Нижний Новгород, Россия) при 24-часовой экспозиции.
Для характеристики ферментативных процессов в рубце отбирали пробы рубцовой жидкости по завершении инкубации в искусственом рубце, в которых определяли концентрацию аммонийного азота по Конвею, общего азота, белкового и небелкового азота по Кьельдалю, рН на потенциометре ЭВ-74. Массу бактерий и простейших определяли из среднесуточной пробы рубцового содержимого методом дифференциального центрифугирования.
Статистический анализ выполняли с помощью офисного программного комплекса MS Excel с обработкой данных в Statistica 10.0 с использованием методик ANOVA. Достоверность различий сравниваемых показателей определяли по t-критерию Стьюдента. Уровень значимой разницы был установлен при Р ≤ 0,05.
Результаты и их обсуждение. Введение в пробу с концентрированным кормом жмыха конопляного в дозе от 14 до 26 % оказало положительное влияние на переваримость сухого вещества (табл. 1).
Таблица 1
Переваримость сухого вещества концентрированного корма in vitro, %
|
Группа |
Показатель |
|
Контрольная (зерносмесь 100 %) |
84,39±1,27* |
|
I |
85,89±2,0 |
|
II |
88,2±0,61** |
|
III |
89,21±2,12 |
*Р ≤ 0,05; **Р ≤ 0,01.
Было установлено, что внесение жмыха конопляного в разных дозировках в образец с сухим веществом зерна ячменя способствовало переваримости его на 1,5 %; 3,81 и 4,82 % по сравнению с контролем. При этом лучшей переваримостью отличалась группа № 3, содержащая 26 % конопляного жмыха. В своих исследованиях иностранные авторы также отмечают, что жмых семян конопли (HSC) является побочным продуктом переработки масла холодного отжима, который имеет высокое содержание сырого протеина (CP) (341 ± 50,4 г/кг сухого вещества; DM) с относительно сбалансированным аминокислотным составом [8].
Результаты исследований in vitro свидетельствуют о том, что введение в составе концентратов жмыха конопляного оказывает заметное влияние на содержание азотистых метаболитов рубцовой жидкости (рис. 1).
Рис. 1. Содержание азотистых веществ в жидкости рубца
через 24 ч после инкубации in vitro, мг/%
Содержание общего азота в рубцовой жидкости III группы было на 36,4 мг/%, 37,8 и 35,0 мг/% больше, чем в контрольной, I и II группах соответственно. Наибольшим содержанием белкового азота в пробе отличилась также III группа, так, по данному показателю она превосходила контрольную на 35,35 мг/%. Рубцовая жидкость от II группы хоть и менее значительно, но превосходила контрольные показатели по общему и небелковому азоту на 1,4 и 2,45 мг/%.
Внесение различных дозировок жмыха конопляного в образец с концентрированным кормом оказало заметное влияние на интенсивность микробиологических процессов (рис. 2).
Рис. 2. Состав содержимого рубцовой жидкости
через 24 ч после инкубации in vitro
Значения рН в испытуемых группах варьировались в пределах 6,5–6,9 и зависели от концентрации летучих жирных кислот (ЛЖК) в образцах. Концентрация ЛЖК в образцах через 24 часа после инкубации in vitro со средней дозировкой жмыха конопляного составляла 269,93 мг/дм3, что на 126,1 мг/дм3 (87,6 %) превысило уровень в контрольной группе. Наши данные согласуются с исследованиями, в которых статических различий между тестируемыми субстратами для значений рН не выявлено. Производство летучих жирных кислот различалось между субстратами. В частности, SO показал самое низкое значение общих летучих жирных кислот – tVFA (75,58 ммоль / г ОМ; р ≤ 0,01) и самые высокие значения жирные кислоты с разветвленной цепью – BCFA (9,60 % VFA; р ≤ 0,01) и N-NH3 (62,69 мг/г ОМ; р ≤ 0,01) [9].
Контрольный образец по накоплению ЛЖК в рубцовой жидкости уступал I и III группам на 8,28 и 17,14 %. Наибольшее количество аммиачного азота отмечалось в рубцовой жидкости из III группы – на 0,7 мг/% относительно контроля.
Биомасса рубцовой жидкости контрольной группы (зерно ячменя) после 24-часовой инкубации в искусственном рубце состояла в большей степени из бактерий и в меньшей степени из простейших в соотношении 1:1,69 (табл. 2).
Таблица 2
Биомасса микроорганизмов рубцовой жидкости, г/100 мл
|
Группа |
Бактерии |
Простейшие |
|
Контрольная |
2,234±0,006 |
1,32±0,015 |
|
I |
1,746±0,013* |
1,64±0,015 |
|
II |
1,712±0,008 |
2,01±0,017 |
|
III |
3,166±0,027* |
3,16±0,016** |
*Р ≤ 0,05; **Р ≤ 0,01.
Сравнительный анализ данных (in vitro) свидетельствует, что внесение жмыха конопляного в I–III группах в дозе 33–65 мг в расчете на 250 мг образца способствовало повышенному росту биомассы. Так, данные таблицы показывают, что внесение максимального количества изучаемой добавки (III группа) способствовало лучшему развитию бактерий в рубцовом содержимом – на 41,71 % по сравнению с базовым вариантом.
Что касается простейших, то здесь наблюдается последовательное увеличение их количества во всех опытных группах: на 24,24 %; 52,27 и 139,39 % в сравнении с контролем.
Как сообщали [10], шрот из конопляного масла, полученный механической экстракцией масла, можно считать отличным природным источником нерасщепляемого белка рубца. Эти авторы включали шрот из конопляного масла в рацион для овец (20 % DM) и не наблюдали вредного эффекта.
Ряд ученых изучали in vitro распадаемость различных частей растения конопли (цельные растения, стебли, необработанные женские цветы, цельные семенные головки, высушенные листья, мякина и обработанные женские цветы). Они пришли к выводу, что семенные головки, мякина и листья имели наименьшее количество неразлагаемого протеина после 240 ч инкубации, и наблюдали процент разлагаемости, аналогичный зарегистрированному в этом исследовании. Что касается кинетики ферментации, все субстраты показали максимальную скорость ферментации (мл/ч) в первые 5 ч инкубации и после того, как она быстро уменьшилась в течение 20 ч инкубации [11].
Кроме того, более высокие значения аммиака были значительно связаны с содержанием белка (BCFA против CP: r = 0,813, p ≤ 0,05 и N-NH3 против CP: r = 0,727, p ≤ 0,05), как описано, это может быть связано со специфическим профилем аминокислот [12].
Заключение. Исследования in vitro свидетельствуют о положительном влиянии на переваримость (до 4,82 %), содержание азотистых метаболитов (до 12,5 %) и биомассу микроорганизмов рубца (от 41,71 %) введения жмыха конопляного к концентрированным кормам в диапазоне 14–26 %.
1. Evaluation of effects of rumen fluid in combination with probiotic preparations and vanillin on the luminescence of a recombinant strain E. coli / I. Karimov [et al.] // E3S Web of Conferences, 2020. 143. 02034. DOI: 10.1051/ e3sconf/202014302034.
2. Andre C.M., Hausman J.F., Guerriero G. Cannabis sativa: the plant of the thousand and one molecules // Frontiers in Plant Science 7. 2016. P. 19. DOI:https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00019.
3. Influence of hempseed cake and soybean meal on lipid fractions in bovine M. longissimus dorsi / T. Turner [et al.] // Acta Agriculturae Scandinavica Section A – Animal Science. 2008. 58 (3). P. 152–160. DOI: 10.1080/ 09064700802492354.
4. The seed of industrial hemp (Cannabis sativa L.): Nutritional quality and potential functionality for human health and nutrition / B. Farinon [et al.] // Nutrients. 2020. 12. P. 1935. DOI:https://doi.org/10.3390/nu12071935.
5. Klir Ž., Novoselec J., Antunović Z. An overview on the use of hemp (Cannabis sativa L.) in animal nutrition // Poljoprivreda. 2019. 25. P. 52–61.
6. Бямба Д., Билтуев С.И., Жамьянов Б.В. Нагульная способность и мясная продуктивность чистопородного и помесного молодняка при подкормке рапсовым жмыхом // Вестник КрасГАУ. 2018. № 6 (141). С. 71–74.
7. Mourot J., Guillevic M. Effect of introducing hemp oil into feed on the nutritional quality of pig meat // OCL. 2015. 22(6). DOI: 10.1051/ ocl/2015035.
8. Characterization of byproducts originating from hemp oil processing / M. Pojić [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2014. 62 (51). P. 12346–12442. DOI:https://doi.org/10.1021/jf5044426.
9. Chemical and nutritional characteristics of Cannabis sativa L. co‐products / A. Vastolo [et al.] // J Anim Physiol Anim Nutr. 2021. 105 (Suppl. 1):1–9. DOI:https://doi.org/10.1111/jpn.13557.
10. Mustafa F., McKinnon J.J., & Christensen D.A. The nutritive value of hemp meal for ruminants // Canadian Journal of Animal Science. 1999. 79. P. 92–95. DOI:https://doi.org/10.4141/A98-031.
11. Nutrient concentrations, digestibility, and cannabinoid concentrations of industrial hemp plant components / M.D. Kleinhenz [et al.] // Applied Animal Science. 2020. 36. P. 489–494.
12. Intestinal luminal nitrogen metabolism: Role of the gut microbiota and consequences for the host / A.M. Davila [et al.] // Pharmacological Research. 2013. 68. P. 95–107. DOI: 10.1016/ j.phrs.2012.11.005.
