+7 (495) 565-41-94
EN
Нужна консультация
специалиста?
специалиста?
Звоните +7 (495) 565-41-94
Или оставьте заявку и мы свяжемся с вами.
Или оставьте заявку и мы свяжемся с вами.
Кормовые продукты микробиального происхождения (КПМП) – это кормовые добавки, которые препятствуют развитию желудочно-кишечных инфекций и оптимизируют микрофлору пищеварительного тракта. Поскольку использование антибиотиков в кормах жвачных запрещено, КПМП становятся все более популярны в качестве альтернативных антимикробных препаратов. Микроорганизмы, входящие в состав КПМП для жвачных, можно разделить на лактобактерии, продуцирующие или утилизирующие молочную кислоту (лактат), а также другие микроорганизмы, в том числе Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, Streptococcus, Bacillus и Propionibacterium, штаммы Megasphaera elsdenii и Prevotella bryantii, а также дрожжи Saccharomyces и Aspergillus. Лактобактерии, продуцирующие молочную кислоту, могут положительно влиять на работу кишечного тракта и рубца. И продуцирующие, и утилизирующие лактат бактерии способны улучшить состояние рубца и конверсию корма. КПМП на основе дрожжей убирают лишний кислород из рубца, препятствуют выработке излишнего лактата и улучшают ферментацию в рубце. КПМП также могут противодействовать патогенам, подавляя их рост, стимулируя иммунитет и выравнивая баланс микроорганизмов в ЖКТ. Лактобактерии, продуцирующие молочную кислоту, могут сокращать частотность случаев возникновения диареи, повышать привес и конверсию корма у животных. Утилизирующие лактат бактерии улучшают привес у телят. Как сообщается, КПМП увеличивает потребление сухого вещества корма, выработку молока (в т.ч. молока, скорректированного по молочному жиру), а также содержание жира в молоке у взрослых особей. Однако существуют и противоположные данные о влиянии КПМП на разные аспекты здоровья животных в зависимости от дозировки, состава штаммов, времени и частотности использования. Культивирование облигатных анаэробов и приготовление из них готовых к использованию препаратов, таких как КПМП, может оказаться затратным, а методы дозирования анаэробных КПМП, например, с помощью шприца-дренчера, вряд ли найдут применение в обычной практике на ферме. Аэротолерантные микроорганизмы рубца весьма малочисленны, однако есть информация об удачных попытках вычленения и использования штаммов таких бактерий в КПМП. В качестве штаммов для КПМП были предложены спорообразующие бактерии, из которых довольно легко приготовить препараты и которые позволяют более прицельно воздействовать на проблемные зоны в организме. Положительное влияние КПМП на жвачных подтверждено в ходе недавних исследований. (Ключевые слова: КПМП, пробиотики, механизм действия, жвачные животные)
* Часть этой работы была представлена на 14-й конференции Ассоциации животноводческих предприятий Азии и Австралии (АААР), состоявшейся 23–27 августа 2010 г. в г. Пиндун, Тайвань.
** Контактное лицо в авторской группе: Чон К. Ха. Тел.: +82-2-880-4809, Факс: +82-2-875-8710, Email: jongha@snu.ac.kr
1 Факультет животноводства и птицеводства, Мэрилендский университет, Колледж-Парк, штат Мэриленд, США 20742
2 Исследовательский институт кормления и животноводства компании CJ Cheiljedang, г. Инчхон, Южная Корея 400-103
Цель микробиологических исследований заключается в улучшении усвояемости кормов, продуктивности и здоровья животных, а также безопасности кормов и кормовых добавок. Чтобы достичь этой цели, необходимо обеспечить оптимальную ферментацию в организме, свести к минимуму расстройства рубца и устранить патогены. Для улучшения состояния животных, повышения эффективности кормов и предупреждения болезней использовалось несколько кормовых добавок.
Антибиотики, пробиотики (продукты микробиального происхождения) и пребиотики (стимуляторы роста микрофлоры) изучались как средства регулирования микрофлоры и процесса ферментации в рубце и кишечнике крупного рогатого скота.
В Европе запрещено использовать ростостимулирующие антибиотики в животных кормах из-за различных потенциальных рисков, таких как распространение гена резистентности к антибиотикам (Hong et al., 2005) или контаминации молока или мяса остатками антибиотиков. В результате многие животноводы стали изучать альтернативные пути улучшения продуктивности и здоровья животных. С недавних пор КПМП все чаще рассматривается как оптимальная замена антибиотиков или способ сократить их применение.
Пробиотиком считается «кормовая добавка в виде живых микроорганизмов, оказывающих при естественном способе введения положительное влияние на организм хозяина через оптимизацию баланса микроорганизмов в кишечнике» (Fuller, 1989). Данное понятие использовалось для описания культур жизнеспособных бактерий, экстрактов культуры, ферментных препаратов или их различных комбинаций (Yoon and Stern, 1995). В отличие от пробиотиков, КПМП (кормовые добавки микробиального происхождения) включают в себя только микробиальные препараты, как указано в самом названии.
К практическим вопросам применения КПМП относятся дозировка, время введения, состав штаммов, а также состояние животного. КПМП, предназначенные для рубца, должны начинать действовать именно в этом отделе желудка жвачных и при этом оставаться жизнеспособными на всем пути следования в рубец. В связи с этим исследования КПМП ограничиваются несколькими видами микроорганизмов. В этой обзорной статье будут рассмотрены все микроорганизмы, изучавшиеся в качестве потенциальных КПМП, а также их механизмы действия и влияние на организм хозяина. Также будут затронуты такие темы, как легкость поступления в рубец, аэротолерантность штаммов и преимущества использования спорообразующих бактерий в качестве КПМП. Лучшими кандидатами на роль КПМП для жвачных были признаны некоторые виды бацилл.
К микроорганизмам в составе КПМП для жвачных относятся виды бактерий Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, Streptococcus, Bacillus и Propionibacterium, которые, как правило, входят в состав пробиотиков, используемых в питании человека и животных с однокамерным желудком или в качестве инокулята для переработки молочной продукции (табл. 1). В составе КПМП для стабилизации и улучшения работы рубца использовались также и другие особые виды бактерий, такие как Megasphaera elsdenii и Prevotella bryantii. Штаммы бактерий, входящие в КПМП, можно разделить на продуцирующие молочную кислоту бактерии, утилизирующие молочную кислоту бактерии, а также прочие микроорганизмы. После поступления в организм жвачных КПМП в первую очередь попадает в рубец. В рубце микроорганизмы КПМП начинают размножаться, улучшая его микробиологическую экосистему и(или) процесс ферментации. Кишечник тоже может быть средой обитания микроорганизмов КПМП. Продуцирующие молочную кислоту бактерии и утилизирующие молочную кислоту бактерии рубца тесно связаны с эффективностью потребления корма и здоровьем животного. Несмотря на популярность КПМП на основе бактерий, в качестве кормовых добавок для жвачных не реже используются и КПМП на основе грибков (Kung Jr, 2001). Среди дрожжей больше всего на рынке распространены Saccharomyces и Aspergillus.
КПМП на основе бактерий могут оказывать положительное воздействие на послерубцовый участок ЖКТ, однако недавно выяснилось, что действие некоторых из них проявляется и в самом рубце. Механизмы действия различных КПМП в рубце обобщены в таблице 2. Положительное влияние на кишечный тракт приписывалось бактериям, продуцирующим молочную кислоту. Однако некоторые исследования установили, что эти бактерии способны благоприятно воздействовать и на рубец. В частности, лактобациллы и энтерококки могут препятствовать развитию ацидоза рубца у молочных коров (Nocek et al., 2002) путем стимулирования роста микроорганизмов рубца, приспособленных к наличию в нем молочной кислоты (Yoon and Stern, 1995), и роста бактерий, утилизирующих молочную кислоту.
Таблица 1. Микроорганизмы в составе КПМП для жвачных
| Группа микроорганизмов | Род | Виды (сокращённо) |
| Бактерии,
продуцирующие молочную кислоту |
Lactobacillus | L. acidophilus, L. plantarum, L. casei, L. gallinarum, L. salivarius, L. reuteri, L. bulgaricus |
| Bifidobacterium | B. pseudolongum, B.thermophilium, B. longum, B. lactis | |
| Streptococcus | S. bovis, S. faecium | |
| Enterococcus | E. faecium, E. faecalis | |
| Бактерии,
утилизирующие молочную кислоту |
Megasphaera | M. elsdenii |
| Propionibacterium | P. shermanii, P. freudenreichii, P. acidipropionici, P. jensenii | |
| Прочие бактерии | Prevotella | P. bryantii |
| Bacillus | B. subtilis, B. licheniformis, B. coagulans | |
| Дрожжи | Saccharomyces | S. cerevisiae, S. boulardii |
| Грибки | Aspergillus | A. oryzae, A. niger |
Бактерии, утилизирующие молочную кислоту, тоже использовались в качестве КПМП, успешно снижая концентрацию молочной кислоты и поддерживая уровень рН в рубце. Бактерия Megasphaera elsdenii способна утилизировать лактат и предотвращать резкое снижение рН посредством накопления лактата в рубце при богатом ферментами рационе (Kung and Hession, 1995). Также было установлено, что M. elsdenii является средством против развития острого ацидоза у животных в транзитный период.
Пропионовокислые бактерии осуществляют ферментацию лактата, превращая его в пропионат. Поскольку пропионат является основным прекурсором глюконеогенеза у молочных коров в начале лактации (Reynolds et al., 2003), усиление образования пропионатов в рубце приводит к повышению выработки глюкозы печенью (Stein et al., 2006), что увеличивает число субстратов для синтеза лактозы, за счет которого улучшается энергоэффективность и снижается риск кетоза (Weiss et al., 2008). Кроме того, увеличение пропионата может снизить количество водорода, из которого в рубце образуется метан. По некоторым данным отдельные виды пропионовокислых бактерий изменяют процесс рубцовой ферментации, повышая молярную долю пропионата в рубце (Stein et al., 2006).
Таблица 2. Механизмы действия КПМП в рубце| Группа микроорганизмов | Предполагаемые механизмы действия |
| Бактерии, продуцирующие молочную кислоту | 1. Обеспечение постоянного поступления молочной кислоты |
| 2. Подготовка всей микрофлоры к накоплению молочной кислоты | |
| 3. Стимулирование бактерий, утилизирующих лактат | |
| 4. Стабилизация уровня pH в рубце | |
| Бактерии, утилизирующие молочную кислоту | 1. Преобразование лактата в летучие жирные кислоты (напр., Megasphaera elsdenii) |
| 2. Выработка пропионовой кислоты вместо молочной (напр., Propionibacterium spp.) | |
| 3. Повышение конверсии корма | |
| 4. Снижение выработки метана | |
| 5. Повышение уровня pH в рубце | |
| КПМП на основе грибков | 1. Сокращение кислорода в рубце |
| 2. Предотвращение избытка молочной кислоты в рубце | |
| 3. Обеспечение наличия факторов роста,таких как органические кислоты и витамины группы B | |
| 4. Повышение активности и числа микроорганизмов рубца | |
| 5. Улучшение конечных продуктов реакций в рубце (например, летучие жирные кислоты (ЛЖК), микробный белок) | |
| 6. Повышение переваримости в рубце |
Примечание: КПМП — Кормовые Пробиотические Микробные Препараты.
КПМП на основе грибков широко использовались для улучшения продуктивности жвачных и нормализации рубцовой ферментации. Увеличение числа бактерий рубца – это самый воспроизводимый результат использования кормовых дрожжей в качестве добавки. По данным Rose (1987) дрожжи устраняют в рубце кислород. Дрожжевые клетки в рубце используют прикрепленный к поверхности только что поступившего корма кислород для поддержания метаболической активности. По наблюдениям Jouany et al. (1999) при использовании дрожжевых добавок окислительно-восстановительный потенциал в рубце существенно снизился (до -20 мВ). Благодаря такому изменению создаются более благоприятные условия для роста целлюлолитических облигатных анаэробов, улучшается их присоединение к частицам корма (Roger et al., 1990), и ускоряется гидролиз целлюлозы. Кроме того, пекарские дрожжи (S. cerevisiae) смогли конкурировать с другими утилизирующими крахмал бактериями за возможность ферментировать крахмал (Lynch and Martin, 2002), что предотвратило накопление лактата в рубце (Chaucheyras et al., 1995).
По данным Chaucheyras et al. (1995) пекарские дрожжи также смогли обеспечить наличие факторов роста, таких как органические кислоты или витамины, стимулируя тем самым рост числа целлюлолитических бактерий и бактерий, утилизирующих молочную кислоту.
Как отмечалось ранее, исследования в области кормления жвачных с применением КПМП на основе бактерий были сосредоточены на том, какую пользу они приносят послерубцовому участку ЖКТ. Информация по некоторым выявленным механизмам действия обобщена в таблице 3. Полезный эффект от применения КПМП заключается в следующем:
Таблица 3. Механизмы действия КПМП в послерубцовом участке ЖКТ
| № | Предполагаемый механизм действия | Краткое пояснение |
| 1 | Образование антибактериальных
соединений (кислот, бактериоцинов, антибиотиков) |
Продуцирование веществ,
подавляющих рост патогенной микрофлоры в кишечнике. |
| 2 | Конкуренция с патогенами за
колонизацию слизистой оболочки и/или за питательные вещества |
Занятие рецепторов и ресурсов,
что ограничивает размножение вредных микроорганизмов. |
| 3 | Образование и/или стимулирование ферментов | Улучшение переваривания
питательных веществ за счёт синтеза пищеварительных энзимов. |
| 4 | Стимулирование иммунного ответа организма-хозяина | Активация местного и общего
иммунитета, повышение сопротивляемости инфекциям. |
| 5 | Обмен и детоксификация необходимых веществ | Участие в метаболизме,
нейтрализации токсинов и синтезе полезных соединений (витамины, аминокислоты). |
Штаммы E. coli, образующие энтеротоксин, прикрепляются к клеткам эпителия и слизистой кишечника, вызывая диарею (Jones and Rutter, 1972). Согласно открытию Lee et al. (2003), штамм GG бактерии L. rhamonsus способен прикрепляться к клеткам эпителия через гидрофобные связи, ограничивая присоединение патогенов к рецептору энтероцитов. Вследствие стерических затруднений происходит вытеснение патогенов, которые в итоге отсоединяются от рецептора энтероцитов. Кроме того, штамм Lcr35 той же бактерии L. rhamonsus снижает адгезию энтеропатогенных и энтеротоксигенных бактерий E. coli и Klebsiella pneumonia (Forestier et al., 2001). Другие исследования выявили, что продуцирующие молочную кислоту бактерии способны прикрепляться к стенкам кишечного тракта мышей, защищая таким образом животных от штамма DSPV 595T бактерии Salmonella Dublin (Frizzo et al., 2010). Основными конечными продуктами метаболизма бактерий, продуцирующих молочную кислоту, являются лактат и ацетат. Обе кислоты играют важную роль, проникая через стенки бактериальной клетки и нарушая ее важные жизненные функции путем снижения внутриклеточного рН (Holzapfel et al., 1995).
Пероксид водорода и несколько бактериоцинов, образуемых продуцирующими молочную кислоту бактериями, также являются важными соединениями, поскольку выполняют функцию конкурентного исключения и обладают пробиотическим свойствам. Пероксид водорода способен оказывать окисляющее действие на бактериальную клетку, сульфгидрильные (SH) группы белков клетки и мембранные липиды (Dicks and Botes, 2010), тем самым блокируя гликолиз при окислении SH-групп в составе метаболических ферментов, таких как ферментные транспортеры глюкозы, гексокиназа и глицерол-альдегид-3-фосфатдегидрогеназа (Carlsson et al., 1983). Согласно Holzapfel et al. (1995), пероксид водорода, образованный продуцирующими молочную кислоту бактериями, эффективно подавлял размножение золотистого стафилококка (S. aureus) и синегнойной палочки (Pseudomonas spp.).
Бактериоцины, образуемые лактобактериями, были хорошо описаны в исследованиях Cotter et al. (2005). После культивирования в анаэробной системе с участием глюкозы и глицерола (Dicks and Botes, 2010), вырабатываемый лактобактериями L. reuteri реутерин не дает субстратам связываться с субъединицей рибонуклеотид-редуктазы, препятствуя тем самым синтезу ДНК микроорганизмов-мишеней (Dobrogosz et al., 1989). Выделенный от человека штамм GG бактерий Lactobacillus обнаружил способность производить неопределенное количество антимикробных соединений, подавляющих размножение стафилококков (Staphylococcus spp.), стрептококков (Streptococcus spp.) и синегнойной палочки (Pseudomonas spp.) при исследовании in vitro (Silva et al., 1987).
Модуляция иммунного ответа в организме хозяина – еще одно действие, выявленное у КПМП. В ЖКТ присутствуют разные клетки иммунной системы, такие как дендритные клетки, NK-клетки, макрофаги, нейтрофилы, лимфоциты типа T и B, скопления которых находятся в пейеровых бляшках, собственной пластинке слизистой оболочки и интраэпителиальной области (Krebiel et al., 2003). После введения в ЖКТ, КПМП напрямую усваиваются клетками кишечного эпителия в процессе трансцитоза. Антигенпредставляющие клетки, макрофаги или дендритные клетки поглощают КПМП, стимулируя иммунный ответ (Dicks and Botes, 2010). Различные штаммы продуцирующих лактат бактерий активируют макрофаги для образования цитокинов, которые также стимулируют иммунный ответ. Согласно Matsuguchi et al. (2003), пробиотические штаммы L. casei Shirota и L. rhamnosus Lr23 стимулируют у макрофагов выработку ФНОα или способствуют развитию регуляторных дендритных клеток.
Также, по данным Miettinen et al. (1996), продуцирующие молочную кислоту бактерии способны улучшать образование провоспалительных цитокинов, ФНОα и интерлейкина-6 из мононуклеаров в периферической крови человека, стимулируя тем самым неспецифический иммунитет.
Поскольку телятам приходится переваривать значительное количество питательных веществ, существует риск образования в их кишечнике больших колоний патогенных организмов. Новорожденные телята зачастую испытывают сильный стресс, оказываясь в новой для них обстановке, например, в ходе транспортировки, отъема, вакцинации или во время процедуры спиливания рогов (Krehbiel et al., 2003). В системах интенсивного животноводства телят очень рано отнимают от коров, задолго до полного формирования внутрикишечной микробиоты, что может увеличить риск развития диареи и потери веса. Ввод большого количества полезных микроорганизмов в рацион потенциально может оказать помощь в развитии колонии в нарушенной кишечной среде и быстром восстановлении нормального функционирования ЖКТ у телят, страдающих от диареи (Kung Jr, 2001). Таким образом, чтобы установить точный механизм действия КПМП на телят были проведены многочисленные исследования (табл. 4).
Результаты многих исследований указывают на то, что лактобактерии, будучи использованные в качестве КПМП, могут защищать носителя от развития диареи, а также улучшают привес и конверсию корма. В экскрементах телят голштинской породы, в рацион которых был введен штамм 27SC бактерии L. acidophilus, было выявлено значительно большее количество колоний, чем у тех телят, которые получали контрольный рацион. В результате у тех телят, которые получали с кормом штамм 27SC бактерии L. acidophilus, заметно изменилась частотность диареи на 5-й, 7-й и 8-й неделях, по сравнению с телятами на контрольном рационе, а также на 7-й и 8-й неделе по сравнению с теми телятами, которые получали смешанный рацион с лактобактериями (Abu-Tarboush et al., 1996). В исследовании Abe et al. (1995) изучалось влияние на новорожденных телят бактерий Bifidobacterium pseudolongum и L. acidophilus, введенных перорально. Пероральный ввод двух типов лактобактерий привел к улучшению привеса и конверсии корма, а также снизил частотность диареи по сравнению с теми телятами, которые не получали лактобактерии. У опытной и контрольной групп была выявлена заметная разница в показателе привеса (p < 0,05), но у тех животные, которые получали либо бифидобактерии, либо лактобактерии, разница была неощутима. В работе Dicks and Botes (2010) указывается на то, что бифидобактерии вырабатывают уксусную и молочную кислоты в соотношении 3 к 2, при этом эти кислоты могут быть более эффективны в плане регулирования грам-отрицательных патогенов и дрожжей в ЖКТ, чем бактерии Lactobacillus spp. так как ацетат более эффективен против грам-отрицательных бактерий, плесени и дрожжей (Gilliland, 1989).
В последних экспериментах телятам вводили лактобактерии в целях улучшения их показателей роста (Frizzo et al., 2010). Телята получали заменитель молока, а также высушенный распылением сывороточный порошок в больших количествах, чтобы спровоцировать дисбаланс в кишечнике.
Таблица 4. Влияние различных КПМП на показатели здоровья телят
| Штамм | Доза (КОЕ/мл) | Основное действие | Источник |
| Aspergillus oryzae | 5×10⁷ | Увеличение концентрации
ЛЖК, пропионата, ацетата в рубце; рост числа целлюлозолитических бактерий. |
Beharka et al., 1991 |
| Lactobacillus acidophilus | 5×10⁷ | Сохранение веса у телят в
отличие от контрольной группы, терявшей вес до 2-недельного возраста. |
Cruywagen et al., 1996 |
| Не указана | Сокращение частоты диареи
через 1 неделю после введения. |
Abu-Tarboush et al., 1996 | |
| 1,85×10⁷ | Увеличение содержания
лактобактерий в экскрементах при введении с жидким рационом. |
– | |
| от 1×10⁶ | Снижение содержания E. coli в экскрементах. | Elam et al., 2003 | |
| Bifidobacterium pseudolongum |
3×10⁹ | Повышение ССП и конверсии
корма, снижение частоты диареи. |
Abe et al., 1995 |
| Lactobacillus plantarum | Не указана | – | – |
| Propionibacterium freudenreichii |
до 1×10⁹ | – | – |
| Propionibacterium jensenii 702 |
1,1×10⁸–1,2×10⁹ | Успешный транзит бактерий по ЖКТ
у телят. |
Adams et al., 2008 |
| L.
acidophilus + Saccharomyces cerevisiae |
1×10⁹ + 3×10⁹/кг | Улучшение ССП и конверсии корма
при совместном применении с ферментными добавками. |
Malik & Bandla, 2010 |
| Lactobacillus
casei DSPV 318T |
3×10⁹/кг живого веса | Стимуляция раннего
перехода на стартовый корм и развитие рубца. |
Frizzo et al., 2010 |
| L. salivarius DSPV 315T | |||
| Pediococcus
acidilactici DSPV 006T |
При таких условиях телята, которые получали пробиотики, демонстрировали более высокие показатели суточного привеса, общего потребления корма и потребления стартового корма, а также более низкий показатель консистенции экскрементов, который указывает на снижение частотности диареи (Frizzo et al., 2010).
В работе Adams et al. (2008) было изучено влияние на показатели роста нового штамма, а именно Propionibacterium jensenii 702, выделенного в Австралии. Большинство КПМП на основе бактерий, предназначенные для питания телят, содержат лактобактериии. Молочные пропионовокислые бактерии используются гораздо реже. Пропионовокислые бактерии могут увеличивать концентрацию пропионата и бутирата в рубце, тем самым стимулируя развитие рубца. Присутствие штамма P. jensenii 702 в экскрементах опытных групп начиная со 2-й недели указывает на успешный транзит бактерии по ЖКТ. Кроме того, телята демонстрировали более высокий привес в периоды непосредственно до отъема, а также после него.
Внезапные изменения, которые происходят в этот период, могут вызвать нарушение обмена веществ у молочных коров, например подострый ацидоз (Oetzel et al., 2007; Chiquette et al., 2008). Также важно предотвращать развитие ацидоза у мясного скота на откорме, который может развиться из-за быстросбраживаемых кормов. Как молочный, так и мясной скот, в рацион которых были включены КПМП, в рамках различных исследований демонстрировали ускорение роста, увеличение надоев и привеса, а также улучшение конверсии корма (Ghorbani et al., 2002; Nocek et al., 2002; Krehbiel et al., 2003; Stein et al., 2006).
Лактобактерии совместно с дрожжами или утилизирующими лактат бактериями применялись в качестве КПМП для улучшения показателей молочного скота. Enterococcus faecium и дрожжи добавляли в корм как до отела, так и после него. КПМП увеличили поглощение сухого вещества, надои и содержание белка в молоке в период после отела. У коров, получавших КПМП после отела, также отмечался более высокий уровень глюкозы и инсулина в крови, а также более низкий уровень НЭЖК (Nocek et al., 2003).
Таблица 5. Влияние различных КПМП на показатели взрослых жвачных животных
| Штамм | Доза | Действие | Источник |
| Enterococcus faecium | от 1×10⁵ КОЕ/мл | Выше min pH, лучше переваривание СВ кукурузы. |
Nocek et al., 2002 |
| Propionibacterium P15 | 1×10⁹ КОЕ/г | ↓ CO₂ в крови, ↓ риск ацидоза.
Поглощение СВ и pH рубца без изменений. |
Ghorbani et al., 2002 |
| Enterococcus
faecium EF212 + Дрожжи |
5×10⁹ КОЕ/г каждого | ↑ потребление СВ, +2.3 кг молока/день. | Nocek & Kautz, 2006 |
| Propionibacterium P169 | 6×10¹⁰–6×10¹¹ КОЕ/корова | ↑ удои молока (скорр. по жиру) на 7.1–8.5%. | Stein et al., 2006 |
| Lactobacillus
acidophilus LA747 |
1×10⁹–2×10⁹ КОЕ/корова | Без изменений в удое, СВ, pH рубца, ЛЖК. | Raeth-Knight et al., 2007 |
| Propionibacterium
freudenreichii PF24 |
|||
| Lactobacillus
acidophilus LA45 |
|||
| Enterococcus
faecium + Saccharomyces cerevisiae |
5×10⁹ КОЕ/корова/день | ↑ жирность молока (1-я
лактация), ↓ антибиотиков (2-я лактация). |
Oetzel et al., 2007 |
| Saccharomyces
cerevisiae boulardii CNCM I-1079 |
0.5 г/бычок/день | Без изменений в ССП, конверсии
корма, потреблении СВ. |
Keyser et al., 2007 |
| Prevotella bryantii | 2×10¹¹ КОЕ/доза | ↑ жирность молока, ↑
ацетат/бутират, ↓ лактат через 2–3 ч. |
Chiquette et al., 2008 |
| Propionibacterium P169 | 6×10¹¹ КОЕ/день | ↓ ацетат, ↑ пропионат, ↑ энергоэффективность. | Weiss et al., 2008 |
| Propionibacterium
P169 + дрожжевая культура |
6×10¹¹ КОЕ/день + 56 г/бычок/день |
Без влияния на переваривание,
микробный азот, скорость прохождения. |
Lehloenya et al., 2008 |
В другом исследовании (Nocek and Kautz, 2006) у коров, получавших с кормом бактерию E. faecium вместе с дрожжами, отмечалось улучшение переваривания СВ рубцом, увеличение поглощения СВ как непосредственно до отела, так и после, а также рост суточных надоев. У коров, получавших КПМП, и коров из контрольной группы молоко, скорректированном по молочному жиру (3,5% жирности), ничем не отличалось. Также не наблюдалась разница в количестве молочных жиров или количестве и массовом объему молочных белков. У коров, в рацион которых ввели КПМП, наблюдался более высокий уровень глюкозы в крови после отела, а также более низкий уровень бета-гидроксибутирата как в период до отела, так и в 1-й день после него.
В работе Oetzel et al. (2007) отмечается, что комбинация бактерий E. faecium и S. cerevisia приводила к увеличению массовой доли молочных жиров у коров первой лактации, а также массовой доли молочных белков у коров второй и последующих лактаций в течение первых 85 дней лактации. Коровам второй лактации, получавшим КПМП, также требовалось меньше антибиотиков в течение 85 дней лактации, чем тем коровам, которые получали плацебо. В работе Raeth-Knight et al. (2007) изучалось совместное действие штаммов LA747 (бактерия L. acidophilus) и PF24 (бактерия P. freudenreichii) на показатели молочного КРС в течение 84 дней, а также на состояние рубца через каждые 28 дней. КПМП добавляли к общему смешанному рациону раз в день. КПМП не оказали никакого влияния на какие бы то ни было показатели КРС, в том числе потребление СВ, выход скорректированного по жиру молока (4%), состав молока или соотношение его компонентов, показатель конверсии корма, фактическую переваримость сухого вещества, сырого белка, нейтрально расщепляемой клетчатки и крахмала, показатель pH в рубце или концентрацию аммиака или общих ЛЖК.
Действие КПМП в рубце молочных коров исследовалась в рамках опытного кормления, в процессе которого коровам на ранней стадии лактации ежедневно и в течение 21 дня вводили напрямую в фистулу рубца смесь бактерий E. faecium, L. plantarum и S. cerevisiae в концентрации 105, 106, или 107 КОЕ на миллилитр жидкости рубца. У коров, которые получали 105 КОЕ, было выявлено более существенное падение показателя pH, чем у коров получавших 106 или 107 КОЕ. У группы коров, получавшей 105 КОЕ, было отмечено улучшение переваривания сухого вещества при кормлении животных кукурузой с высоким содержанием влаги. Перевариваемость кукурузного силоса была выше при концентрации бактерий на уровне 105 КОЕ и 106 КОЕ, чем на уровне 107 КОЕ (Nocek et al., 2002). В исследовании Weiss et al. (2008) в рацион молочных коров вводился штамм P169 бактерии Propionibacterium в период за 2 недели до предполагаемого отела и в течение 119 дней последующей лактации. У коров, которые получали штамм P169, наблюдалась более низкая концентрация ацетата, более высокая концентрация пропионата и бутирата. КПМП не оказали влияния на уровень глюкозы в плазме крови, на массовую долю глюкозы в молоке и на уровень бета-гидроксибутирата в плазме. У коров, которые получали штамм P169, отмечалась более высокая концентрация НЭЖК в плазме крови на 7-й день лактации. Надои и состав молока у коров, которые получали штамм P169 в течение первых 17 недель лактации, был такой же, как и у коров на контрольном рационе. У разных опытных групп не было выявлено различий по расчетному расходу чистой энергии на выработку молока, сохранению массы тела, а также в динамике веса. Тем не менее коровы, получающие штамм P169, потребляли меньше сухого вещества, что привело к росту энергоэффективности на 4,4%.
В качестве источника КПМП в кормлении молочных коров также рассматривались анаэробные бактерии рубца. К примеру, в качестве КПМП в кормлении молочных коров на ранней стадии лактации использовался штамм 25A бактерии Prevotella bryantii (Chiquette et al., 2008). При помощи шприца шести коровам вводили напрямую в фистулу рубца дозы инокулята, содержащие 2x1011 клеток штамма 25A бактерии P. bryantii. Ввод штамма 25A бактерии P. bryantii не оказал влияния на надои молока, но наметилась тенденция к повышению содержанию жира в молоке из-за увеличения концентрации ацетата и бутирата в рубце. Штамм 25A бактерии P. bryantii также помог снизить концентрацию лактата через 2–3 часа кормления по сравнению с контрольными рационами, что демонстрирует его потенциал предотвращать ацидоз (Chiquette et al., 2008). Экзогенные целлюлолитические бактерии также подвергались изучению на предмет их использования в качестве КПМП для улучшения рубцовой ферментации (Chiquette et al., 2007). Штамм NJ бактерии Ruminococcus flavefaciens NJ, выделенный из рубца дикого лося, был помещен в рубец нелактирующих молочных коров, которые получали либо высококонцентрированный корм, либо рацион с высоким содержанием фуража. Штамм NJ устранил избыточные популяции прочих целлюлолитических бактерий и улучшил перевариваемость in sacco в рубце корма на основе тимофеевки с высоким содержанием концентрата.
Новый штамм не приживался в рубце, если в нем также присутствовала бактерия Aspergillus oryzae или S. cerevisiae, а также в случае изменения кормовых пропорций концентрата к фуражу. В начале исследования генетически маркированная бактерия Ruminococcus albus была инокулирована в рубец козы, после чего была проведена оценка выживаемости бактерии в рубце (Miyagi et al., 1995). Бактерия R. albus сформировала в рубце колонию в количестве 102 клеток/мл жидкости рубца и проявляла активность в течение 14 дней.
Как уже обсуждалось выше, для применения в качестве КПМП годятся только те микробы, которые:
Культивирование облигатных анаэробов и приготовление из них готовых к использованию препаратов может оказаться чрезмерно затратным. Все прочие методы дозирования, помимо прямого внесения КПМП в корм, вряд ли найдут применение в обычной практике на ферме (Nagaraja et al., 1997), особенно на ежедневной основе. Введение препарата в индивидуальном порядке может потребовать слишком больших трудовых и временных затрат и, соответственно, не подойдет для крупных предприятий. Исследования, посвященные применению облигатных анаэробов в качестве КПМП, были направлены преимущественно на выявление экзогенных или генетически модифицированных штаммов после кратковременного применения облигатных анаэробов (Jones and Megaritty, 1986; Robinson et al., 1992; Miyagi et al., 1995; Gregg et al., 1998; Chiquette et al., 2007), тогда как исследования факультативных и аэротолерантных анаэробов подразумевали ежедневную перегрузку рубца бактериями в течение длительного времени (Swinney-Floyd et al., 1999; Ohya et al., 2000; Elam et al., 2003; Krehbiel et al., 2003). Бактерии Synergesties jonesii (Jones and Megaritty, 1986) и B. fibrisolvens (Gregg et al., 1998) развили колонии в рубце, тогда как штамм A3 бактерии R. albus (Miyagi et al., 1995) и R. flavefaciens NJ (Chiquette et al., 2007) не смогли образовать в рубце достаточные популяции. Тем не менее многократное внесение доз позволило увеличить количество клеток штамма NJ бактерии R. flavefaciens в рубце. По всей видимости, лишь несколько штаммов могут успешно образовывать целые популяции (что ожидается от КПМП) после однократного ввода бактерий в организм. Таким образом, врожденная или выработанная аэротолерантность может стать важным критерием для оценки эффективности КПМП как ежедневного средства увеличения или формирования популяций в рубце.
Для оценки возможностей аэротолерантных бактерий, утилизирующих молочную кислоту в рубце, был проведен следующий опыт (Kim, 2007). Взятый у молочного скота образец содержимого рубца был обогащен анаэробными организмами в молочнокислой среде в ходе двух переносов бактерий (N2), а затем использовался в качестве инокулята при дальнейших процессах обогащения. После этого проводилось четырехкратное обогащение препарата на основе облигатно-анаэробных микроорганизмов (N6) дополнительным количеством анаэробных субкультур. В то же время были проведены два субкультивирования с участием аэробных микроорганизмов и два обогащения анаэробными организмами аэротолерантного препарата (N2A2N2). Также были проведены 4 аэробных обогащения препарата на основе аэробных микроорганизмов (N2A4).
Таблица 6. Влияние КПМП на основе бацилл на показатели жвачных животных
| Штамм | Животные | Действие | Источники |
| Bacillus licheniformis | Овцы и ягнята |
У контрольной группы наблюдался более высокий падеж, чем у животных, получавших КПМП, но при этом выработка молока в контрольной группе была существенно выше. |
(Kritas et al., 2006) |
| Bacillus subtilis | |||
| Bacillus licheniformis | Коровы голштинской породы |
При
добавлении в корм полезных бацилл увеличились надои и концентрация белка в молоке. |
(Qiao et al., 2009) |
| Bacillus subtilis | Бактерии Bacillus
licheniformis повысили переваримость корма в рубце и общую концентрацию ЛЖК. |
||
| Bacillus subtilis | Телята
голштинской породы |
На
7-й день лечения телят, страдающих от диареи, электролитными растворами и КПМП содержание предварительно идентифицированных Clostridium perfringens в их экскрементах снизилось по сравнению с телятами, чье лечение состояло только из электролитов. |
(Wehnes et al., 2009) |
| Bacillus licheniformis | Телята голштинской породы |
У животных, получавших КПМП, наблюдалось повышение ССП и конечного живого веса. |
(Kowalski et al., 2009) |
| Bacillus subtilis | |||
| Bacillus cereus вар. Toyoi | Овцы | Оба пробиотика улучшили гуморальный иммунитет. |
(Roos et al., 2010) |
| Saccharomyces boulardii | |||
| Bacillus subtilis штамм 166 | КРС | В
промежутках между применением существенной разницы в содержании E. coli O157:H7 в шкуре или экскрементах не обнаружено. |
(Arthur et al., 2010) |
При помещении этих обогащенных препаратов в условия благоприятствующей ацидозу рубцовой ферментации in vitro препарат N2A4 полностью подавил накопление лактата, многократно повысил общий уровень ЛЖК и обеспечил более высокий показатель pH по сравнению с препаратами N6 или N2A2N2. Обогащение аэробными микроорганизмами может увеличить шансы выделения аэротолерантных утилизирующих молочную кислоту бактерий посредством сокращения числа облигатных анаэробов в культуре. Как показал данный опыт, аэротолерантные микроорганизмы рубца можно использовать в качестве КПМП для КРС. Тем не менее существующие виды аэротолерантных микроорганизмов немногочисленны. Аэротолерантность необходима только во время доставки микроорганизмов рубец и не гарантирует их эффективность в качестве КПМП.
Настоящая работа получила поддержу со стороны Программы развития технологий в области сельского и лесного хозяйства (проект №109024032CG000), а также Министерства пищевой, сельскохозяйственной, лесной и рыбной промышленности Южной Кореи.
Список научных источников