Микробиологические процессы в рубце жвачных при скармливании им мочевины

 

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО  УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А. СТОЛЫПИНА

Биотехнологический  факультет

 

Кафедра микробиологии, вирусологии,

эпизоотологии и  ВСЭ

 

 

 

Реферат

по микробиологии

на тему: Микробиологические процессы в рубце жвачных при скармливании им мочевины.

 

 

Выполнила студентка 2 курса 1 группы

Исаев А.Г

Руководитель: ассистент   

Калдыркаев А.И.

Шифр зачетной книжки:  12110

 

 

                                               

 

                                                     Ульяновск 2013

 

 

 

 

 

                                        Содержание

 

Введение

1. Переваривание корма в рубце
2. Плюсы и минусы ферментативной активности в рубце. Значение микроорганизмов для пищеварения.
3. Образование газов в рубце

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Синтез белка микроорганизмами в рубце жвачных животных при  скармлив

ании им мочевины. Мочевиной обогащают рационы жвачных; она содержит 42—46% азота. В рубце жвачных микроорганизмы строят свою клетку из карбамида. Отмершие микроорганизмы с пищей попадают в сычуг и другие отделы желудочно-кишечного тракта жвачных животных, где они перевариваются и усваиваются. Наиболее благоприятные условия для развития микроорганизмов создаются при кормлении животных сначала корнеплодами, затем соломой и в последнюю очередь — силосом. При рН ниже 6 угнетается жизнедеятельность микроорганизмов, замедляется синтез белковых веществ.

 

Микроорганизмы используют мочевину только как источник азота. Углерод  в ней находится в окисленной форме. Поэтому в рационе должно быть больше крахмалистых веществ (силос, свекла), тогда микрофлора рубца  энергично синтезирует белок.

 

Карбамид нельзя скармливать в  чистом виде или давать с питьевой водой. Суточную дозу лучше разделить  на 23 приема.  Мочевина в рубце  при гидролизе разлагается на аммиак и диоксид углерода. Только четвертая часть аммиака усваивается  микрофлорой рубца, остальная часть  приносит животному вред. Если мочевину давать с водой, отравление может  наступить даже в том случае, если доза препарата меньше той, которая  дается с кормом. Более чувствительны  к аммиаку истощенные животные. Следовательно, при скармливании мочевины нужно  учитывать состояние животного.

 

Использование продуктов микробного синтеза (аминокислот, витаминов, ферментов). Многие микроорганизмы способны выделять в среду значительные количества не которых ценных аминокислот: лизина, аспарагиновой, глутаминовой кислот, валина и др. Все это делает целесообразным промышленное получение ряда аминокислот и витаминов микробиологическим путем. Например, отдельные виды дрожжей накапливают в клетках большое количество тиамина. Грибы, ацетонобутиловые бактерии концентрируют в культурах рибофлавин. Биотин синтезируется микроорганизмами желудочно-кишечного тракта животных в количествах, достаточных для обеспечения им их организма. Бактерии метанового и пропионовокислого брожения, актиномицеты, многие бактерии желудочно-кишечного тракта вырабатывают витамин Б12. Для промышленного получения витамина В широко используется микробиологический синтез.

 

Микроорганизмы способны также  осуществлять синтез каротина (провитамина  А) и близких к нему соединений.

 

Витамины группы  D получают из стеролов (например, из эргостерола, содержащегося в больших количествах в дрожжах и плесневых грибах) при ультрафиолетовом облучении.

 

На прирост и продуктивность животных благотворно влияют ферментные препараты — амилаза, липаза, целлюлаза и т. д. При добавлении их в корм свиней и рогатого скота ежесуточные привесы увеличиваются на 4—12%. Ферментные препараты готовят микробиологически с преимущественным использованием грибов.

 

Пищеварение в рубце

 

Пищеварительный аппарат жвачных  приспособлен к употреблению и усвоению больших количеств грубых растительных кормов, основным компонентом которых  является клетчатка, занимающая в рационе  жвачных 40–50%. Содержание клетчатки  в различных растениях в расчете  на сухое вещество колеблется в пределах 25–50%. Жвачные животные утилизируют  до 80% всей поступившей с кормом клетчатки  и 60–65% ее подвергается различным превращениям в рубце. Гидролиз клетчатки осуществляется ферментами микроорганизмов, населяющих преджелудки. Реакция содержимого рубца колеблется в пределах рН 6,5–7,4. В поддержании активной реакции большое значение имеет непрерывное поступление в рубец слюны, буферные свойства которой содействуют нейтрализации избытка кислот, образующихся в процессе рубцового брожения. Этим самым слюна способствует созданию благоприятных условий для жизнедеятельности микрофлоры рубца. Этому способствует и секретируемая со слюной аскорбиновая кислота. Она стимулирует также синтез белков. У крупного рогатого скота со слюной  ежедневно выделяется  до 80 мг аскорбиновой кислоты.

 

Переваривание углеводов. Клетчатка  на 50–80% состоит из углеводов. Основная роль в гидролизе клетчатки принадлежит  целлюлозолитическим бактериям, которые выделяют фермент целлюлазу. Под действием этого фермента образуются целлотриоза, целлобиоза и далее под влиянием глюкозидазы они гидролизуются до глюкозы. Переваривание клетчатки в рубце уменьшается, если в рационе содержатся легкопереваримые углеводы (крахмал, сахароза), так как они более доступны и предпочтительны для использования их микроорганизмами.

 

Переваривание крахмала. Крахмал занимает второе место после клетчатки  в углеводном питании жвачных  животных. Скорость переваривания крахмала зависит от его происхождения  и физико-химических свойств. При  повышенном содержании крахмала в рационе  образуется большое количество молочной кислоты, что может привести к  нарушению процессов пищеварения, в то время как небольшие ее количества улучшают течение бродильных процессов, использование корма и приводят к увеличению содержания белка в молоке. Практически все моносахара, поступающие с кормом или образующиеся в рубце при гидролизе полисахаридов, утилизируются микроорганизмами.  Часть продуктов гидролиза (молочная кислота, янтарная, валериановая и др.) используются микроорганизмами в качестве источника энергии и для синтеза своих клеточных соединений.

 

Подвергнутые гидролизу углеводы, в дальнейшем сбраживаются с образованием низкомолекулярных летучих жирных кислот (ЛЖК) — уксусной, пропионовой, масляной и др. За сутки в среднем образуется до 4 л ЛЖК. Соотношение ЛЖК зависит от состава рациона.

 

Корма растительного происхождения  с большим содержанием клетчатки (сено) дают больше уксусной и пропионовой кислот, а концентрированные — уксусной и масляной.

 

 

Желудок у жвачных сложный, многокамерный. Он состоит из четырёх отделов: рубца, сетки, книжки, и сычуга. Первые три  отдела называют преджелудками, а последний отдел – сычугом. Сычуг является истинным желудком. У крыс, овец и коз желудок 4-х камерный, а у верблюдов- 3-х камерный (отсутствует книжка). Вместимость рубца у коровы в среднем 140 л, у овец-16 л.

Рубец –  самая большая начальная камера желудка жвачных. Он занимает почти  всю левую половину, а сзади  часть правой половины брюшной полости. Слизистая оболочка рубца не имеет  желез, она выстлана плоским ороговевшим  с поверхности многослойным эпителием  и формирует множество различной  величины сосочков до 1 см длинной (у  мелких жвачных – до 0,5 см). Наибольшее развитие рубца начинается после  перехода молодняка к смешанному питанию с использованием грубых кормов. На слизистой оболочке рубца  формируются разной величины сосочки, увеличивающие его всасывательную поверхность. Имеющиеся в рубце  мощные складки разделяют его  на несколько мешков и выступов. Эти складки при сокращениях  рубца обеспечивают сортировку содержимого  по его зонам.

 

 

1. Переваривание корма в рубце

 

В рубце  переваривается до 70 % сухого вещества рациона, причем это происходит без  участия пищеварительных ферментов  самого животного. Расщепление клетчатки  и других волокнистых структур осуществляется ферментами микроорганизмов, содержащихся в сетчатом желудке. В нем протекают  сложные микробиологические и биохимические  процессы. Корм в рубце задерживается  длительное время, например, при скармливании сена через 24 ч в рубце остается еще половина съеденной порции. Задержка корма в рубце способствует созданию благоприятных условий для рубцовых процессов и сбраживания трудноперевариваемых компонентов корма.

Реакция содержимого рубца у здорового  животного при нормальной организации  кормления постоянно поддерживается в пределах рН 6,5-7,4 и смещается  в кислую сторону в период наиболее интенсивного сбраживания корма. В  этот момент образование органических кислот брожения превалирует над  их всасыванием и нейтрализацией.

Пищеварение в рубце во многом зависит от поступления  в него слюны. Как уже отмечалось, щелочи слюны способствуют нейтрализации  кислот брожения и образованию летучих  жирных кислот. Значительная часть  органических и летучих жирных кислот в рубце всасывается.

Периодическое поступление в рубец корма, оптимальная  реакция среды и постоянная температура  в нем, непрерывное поступление  слюны из ротовой полости и  ионов из стенки преджелудков, перемешивание и продвижение пищевых масс, всасывание промежуточных и конечных продуктов обмена микроорганизмов в кровь и лимфу — все это создает благоприятные условия для жизнедеятельности, роста и размножения микрофлоры и развивающихся под ее воздействием ферментативных процессов.

 

2. Плюсы и минусы ферментативной  активности в рубце. Значение  микроорганизмов для пищеварения

корм рубец ферментация пищеварение  микроорганизм

Ферментативные  процессы в рубце дают корове следующие  преимущества.

1. Возможность  получения энергии из сложных  углеводов, содержащихся в клетчатке  и в волокнистых структурах  растений.

2. Возможность  компенсирования белковой и азотной  недостаточности. Микроорганизмы  рубца обладают способностью  использовать небелковый азот  для образования белка собственных  клеток, который затем используется  для образования животного белка.

3. Синтез  витаминов группы В и витамина К. В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих веществах.

Однако  наряду с положительными сторонами  желудочной ферментации есть и отрицательные. К ним относятся:

1. Ферментация  углеводов сопровождается потерей  энергии в виде выделенных  газов (метан, углекислый газ). Это происходит вследствие того, что отдельные корма (хлебные  злаки, крахмал) не нуждаются  в рубцовой ферментации, однако  микроорганизмы их расщепляют. Этим  и объясняются потери энергии.

2. Белок  высокой питательной ценности  частично разрушается с возможной  потерей азота в форме аммиака,  Это объясняется тем, что бактерии  не способны (из-за недостатка  энергии) использовать весь образовавшийся  при ферментации белков аммиак  для построения белка собственных  клеток. Лишний аммиак всасывается  через стенку рубца в кровь,  а затем выделяется с мочой  в виде мочевины.

3. Корова  поедает большое количество растительной  пищи, часть которой, включая клетчатку  и другие волокнистые структуры,  поддается ферментации очень  медленно и долго остается  в желудке. В результате, если  рацион коровы перенасыщен волокнистыми структурами, животное будет испытывать дефицит энергии даже при максимальном приеме корма.

Количество  микроорганизмов в рубце достигает  Ю10 в 1 г. Кроме того, в содержимом рубца обитают простейшие и грибковые. Какой вид бактерий доминирует, зависит  от типа потребляемого корма. Самые  важные микроорганизмы — целлюлозолитические. Они расщепляют и переваривают клетчатку, что имеет большое значение для питания жвачных. Амилолитические бактерии представлены большой группой. Особую роль выполняют молочнокислые микроорганизмы, которые сбраживают простые углеводы. Инфузории подвергают корм механической обработке, используют также для своего питания клетчатку. Они разрыхляют, измельчают корм, создают своеобразную микроциркуляцию среды, в результате чего увеличивается поверхность содержимого рубца, оно становится более доступным для ферментов микроорганизмов. Инфузории, переваривая белки, крахмал, сахара и частично клетчатку, накапливают в своем теле полисахариды. Белок их тела имеет высокую биологическую ценность.

Среда рубца  чрезвычайно благоприятна для размножения  микроорганизмов. рН находится в пределах 6,5-7,4, температура колеблется от 39 до 40 °С. Кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует. Имеется достаточное количество пищи, которая поступает более или менее постоянно. Все это предопределяет плотное заселение рубца микроорганизмами.

Значение  микроорганизмов не ограничивается только расщеплением корма в преджелудке. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы синтезируют белки своего тела. Передвигаясь вместе с кормовой массой по пищеварительному тракту, они погибают, перевариваются и используются организмом животного, доставляя ему более полноценный белок по сравнению с тем, который был получен с кормом.

Клетчатка, перевариваемая микроорганизмами в  рубце жвачных, имеет большое  значение не только как источник энергии, но и как фактор, обеспечивающий моторику преджелудков. При малом количестве кормов, богатых клетчаткой, ее переваримость понижается из-за более быстрого перехода содержимого из преджелудков в сычуг и в последующем в кишечник. Переваривание клетчатки в рубце уменьшается и в том случае, когда в рационе содержатся легкопереваримые углеводы (сахароза и др.). Это объясняется тем, что целлюлозолитические микроорганизмы в первую очередь используют более простые формы углеводов, вследствие чего расщепление клетчатки снижается.