Крахмал в рационе коров: где расщепляется и какой источник выбрать

Хозяйство перешло с кукурузы на пшеницу: цена за тонну была заметно ниже, а крахмала в пшенице даже чуть меньше, около 70% против 72%. Рацион пересчитали килограмм в килограмм, строка «крахмал 26% СВ» не сдвинулась. Через три недели жир в танке ушёл с 3,75 до 3,52%, потребление просело примерно на килограмм, и причину ищут в масле, в структуре и в жаре.

Крахмал в рационе коров при этом остался на прежней отметке - в рубец он стал попадать быстрее, и рубец на это ответил.

Ниже разбираем, где крахмал расщепляется у коровы, сколько его успевает на каждом этаже, чем шесть ходовых источников различаются между собой и какой из них чем платит. Отдельно разберём два расхожих утверждения, которых опыты не подтвердили: что медленный источник безопаснее и что быстрый продуктивнее.

Разбираем кормление молочного стада и кормозаготовку с механизмом и цифрами из опытов. Свежие материалы выходят в блоге 1Корм.

Сокращения

• СВ - сухое вещество рациона.
• НДК - нейтрально-детергентная клетчатка, то есть вся клеточная стенка растения.
• ЛЖК - летучие жирные кислоты, на которых корова получает основную часть энергии из рубца.

Почему одинаковый крахмал в рационе коров работает по-разному?

Коротко: цифра в анализе фиксирует запас крахмала, а корова реагирует на скорость и место его расщепления. Доля крахмала, которая уходит в рубце, гуляет от рациона к рациону от 22 до 94% съеденного при среднем около 68%. Разница более чем четырёхкратная, и в бумажном рационе её не видно.

Крахмал в протоколе анализа определяют как вещество: сколько его в килограмме сухого вещества. Показатель честный и воспроизводимый, но он отвечает на один вопрос из трёх. Корову интересуют ещё два: как быстро этот крахмал станет доступен микрофлоре и в каком отделе пищеварительного тракта он в итоге исчезнет.

Разброс по первому же из этих вопросов огромен. В сводке по дойным коровам рубцовое расщепление крахмала составило в среднем 68%, а крайние значения разошлись от 22 до 94%. Иначе говоря, у одного хозяйства почти весь крахмал отработал в рубце, у другого три четверти проскочило дальше, и оба при этом могли иметь в анализе одинаковые 26%.

Держите это в голове весь остальной текст. Когда меняется партия зерна, вскрывается новая траншея или переставляется решето на дробилке, цифра в строке анализа может не дрогнуть, при том что корм в кормушке уже другой. Пересчитывать в такие моменты надо скорость расщепления.

Где именно расщепляется крахмал и сколько его успевает на каждом этаже?

Коротко: этажей три. В рубце расщепляется 75-80% съеденного крахмала, в тонком кишечнике исчезает от 35 до 60% того, что туда дошло, в толстом отделе сбраживается ещё 35-50% остатка. Ёмкость каждого следующего этажа ниже предыдущего, и на концентратных рационах она падает дополнительно.

Первый этаж - рубец, и на него приходится основная часть крахмала в рационе коров. Микрофлора сбраживает его до летучих жирных кислот, главным образом до пропионовой, и корова получает из них энергию, а из размножившихся микробов - белок. Это основной путь, и он же самый выгодный: одно сырьё закрывает сразу две потребности.

Второй этаж - тонкий кишечник. Сюда попадает от 4 до 60% съеденного крахмала в зависимости от источника и обработки, и здесь он переваривается ферментами до глюкозы, которая всасывается напрямую. Микробного белка этот путь не даёт вовсе.

Ёмкость второго этажа невелика. Из крахмала, дошедшего до тонкого кишечника, там исчезает в среднем 60% при разбросе от 11 до 90%, а на высококонцентратных рационах - около 55%. Зависимость складывается неудачно для кормленца: чем больше концентратов в рационе, тем хуже работает кишечный путь. То есть ёмкость падает именно тогда, когда нагрузка на неё максимальна.

Ту же картину дают старые опыты с прямой подачей крахмала в кишечник, и цифра оттуда наглядная: при удвоении потока с 1 до 2 кг в сутки переваримость в кишечнике падала с 78 до 68%. Работа классическая, 1986 года, но современные обзоры её вывод подтверждают.

Третий этаж - толстый отдел. Здесь крахмал снова сбраживается микрофлорой, но всасывать глюкозу тут уже нечем, а образовавшаяся кислота ничем не буферизуется. На этот отдел приходится 5-10% переваривания всех углеводов рациона. Оценку эту сделали в 2011 году, и с тех пор её никто не пересчитывал.

Выгоднее ли протолкнуть крахмал мимо рубца в кишечник?

Коротко: выигрыш есть, и он маленький. Свежая сводка 29 опытов с подачей глюкозы за рубец даёт прибавку 26 граммов белка молока на 954 грамма глюкозы. Знаменитая цифра «кишечный путь на 42% эффективнее» происходит из работы 1986 года и современными опытами не воспроизведена.

Логика в пользу кишечного пути выглядит убедительно. Глюкоза, всосавшаяся напрямую, не тратится на работу микрофлоры и не теряется в виде метана и тепла брожения. Корове в раздое глюкозы хронически не хватает: из неё делается лактоза, а за лактозой в вымя идёт вода. Отсюда и родилась идея транзитного крахмала - того, который проходит рубец насквозь.

Проверка этой логики цифрами разочаровывает. В сводке 29 опытов, где глюкозу подавали прямо в сычуг, в обход рубца, средняя доза 954 грамма в сутки прибавляла 26 граммов истинного белка молока. Содержание белка при этом не менялось вообще. На килограмм чистой глюкозы, поданной мимо рубца, приходится всего несколько десятков граммов белка молока.

Против ставки на транзитный крахмал работает и ограниченная ёмкость самого кишечного пути: из дошедшего до тонкого кишечника там исчезает в среднем 60%, и доля эта падает с ростом потока. Протолкнуть крахмал мимо рубца технически можно, но переварится там далеко не всё, и непереваренное поедет дальше по тракту.

Ходовое объяснение «у коровы мало амилазы» не подтвердилось: амилазу пробовали добавлять, и усвоение крахмала от этого не выросло. Транспортёр глюкозы в стенке кишечника тоже не жёсткий потолок, он подстраивается за несколько суток. Современная модель объясняет предел иначе - рассинхроном между скоростью расщепления крахмала и способностью стенки всасывать образовавшуюся глюкозу в начальном отделе кишки.

У рубцового пути есть и своя цена, о которой стоит знать. Пропионовая кислота, главный продукт сбраживания крахмала, работает сигналом сытости через печень. В опыте с прямой подачей пропионовой кислоты в рубец потребление сухого вещества упало почти вдвое - на 46% против контроля. У свежеотелившейся коровы это означает, что быстрый крахмал физически гасит аппетит, и происходит это раньше и независимо от всякого закисления.

Энергетическое преимущество кишечного пути реально, измеримо и мало́. Транзитный крахмал получается из сочетания источника, обработки и уровня скармливания, и купить его отдельным свойством нельзя.

Что делает крахмал, который не переварился нигде?

Коротко: он доходит до толстого отдела и сбраживается там, роняя кислотность содержимого. В опыте с подачей кукурузного крахмала прямо в сычуг полтора килограмма в сутки опускали pH кала ровно до 6,0 - порога ацидоза заднего отдела, а по уравнению самих авторов этот порог достигается уже на 1,25 кг.

Толстый отдел устроен так, что кислоту там гасить нечем. В рубце есть слюна с содой и стенка, всасывающая кислоты; здесь этого в нужном объёме нет, и образовавшаяся кислота остаётся на месте.

Шести коровам вводили кукурузный крахмал напрямую в сычуг, то есть за рубец, тремя уровнями. Зависимость вышла линейной: без крахмала pH кала держался 6,49, при 1,5 кг падал до 6,00, при 3 кг - до 5,15.

Расчётный порог отсюда такой: 1,25 кг лишнего крахмала в сутки, проскочившего мимо рубца и мимо тонкого кишечника, доводит задний отдел до ацидоза. Оценка получена по уравнению регрессии сразу по всем животным и периодам, поэтому она чуть строже замеренной точки: замеренная точка дала ровно pH 6,0 при полутора килограммах. При рационе с 25% крахмала и потреблении 27 кг СВ корова съедает около 6,8 кг крахмала в сутки, и 1,25 кг - это меньше пятой части от него.

Две близкие цифры здесь легко склеить, и их надо развести. Порога переваривания в тонком кишечнике вида «выше стольких-то килограммов оно обваливается» наука не даёт: ёмкость там падает плавно, и ходовые в отраслевой прессе «полтора килограмма» как предел кишечного переваривания никем не измерены. Порог 1,25 кг измерен, но он про другое явление - про ацидоз заднего отдела.

Что видно на ферме: жидкий навоз с пузырьками газа, слизистые плёнки-слепки, целые зёрна. Механика того, как закисление разворачивается в рубце и чем оно кончается, разобрана отдельно в материале про ацидоз у коров.

Сколько крахмала теряет стадо и как это измерить?

Коротко: общая переваримость крахмала выше 98% считается хорошей, выше 95% приемлемой, ниже 95% - поводом менять источник или обработку зерна; пороги эти американская школа держит с 2015 года и с тех пор подтвердила. Мерить переваримость можно по крахмалу в кале, и отдельный анализ рациона для этого не нужен: каждый процент крахмала в кале означает минус 1,25 процентных пункта общей переваримости. Рабочий порог - 3% крахмала в кале.

Общая переваримость показывает, какая доля крахмала в рационе коров исчезла на всех трёх этажах вместе. По массиву коровьих данных среднее вышло 95,7%, и это при том, что в массив намеренно включали заведомо плохие варианты вроде необработанного силоса и крупно молотого зерна.

Один и тот же корм при разной обработке даёт разброс, который видно на цифрах. В справочной библиотеке кормов базовая общая переваримость крахмала идёт от 96% у мелко размолотого зерна повышенной влажности до 77% у крупно размолотого сухого зерна. Девятнадцать процентных пунктов на одной культуре. Только края эти надо читать как края помола: против тонко молотого сухого зерна преимущество влажного по общей переваримости исчезает вовсе.

Измерять всё это в хозяйстве проще, чем кажется. Крахмал в кале почти полностью объясняет общую переваримость, так что достаточно одного анализа кала - ни маркеры, ни анализ рациона для расчёта не нужны. Формула простая: переваримость % = 100 - 1,25 x крахмал в кале %.

Рабочий порог, который называет американская школа: ниже 3% крахмала в кале - переваримость выше 96%, всё в порядке. Выше 3% - есть что улучшать, и надо разбираться с источниками и обработкой.

Порядок отбора пробы решает не меньше, чем сам анализ:

1. Проба берётся по группе: минимум с десяти животных или из десяти свежих лепёшек в секции.
2. Из лепёшек берут только те, где вы сами видели дефекацию, иначе возраст пробы неизвестен.
3. Собранное перемешивают в ведре до однородности и отбирают подпробу.
4. Тару заполняют не больше чем на две трети: проба продолжает бродить и расширяется.
5. Пробу немедленно охлаждают или замораживают, иначе брожение продолжится и результат окажется заниженным.
6. После изменений в рационе ждут две-три недели на адаптацию и берут повторную пробу из той же группы.

Цена вопроса в молоке. Ходовая американская оценка - минус 0,33 кг молока на голову в сутки за каждый потерянный процентный пункт общей переваримости, но проверяемого опыта за ней нет, поэтому относиться к ней стоит как к порядку величины. Надёжнее энергетическая цифра из прямого опыта: на рационе с высоким крахмалом смена источника на более быстрый вынесла из рациона 13,4 МДж чистой энергии лактации на голову в сутки, а на рационе с низким та же подмена стоила всего 2,5 МДж.

Ограничение у метода одно, и оно прямо относится к теме этой статьи. Крахмал в кале - это счёт потерь по всему тракту сразу: рубцовую расщепляемость калом не измерить, и место, где крахмал ушёл, остаётся неизвестным.

Чем различаются источники крахмала между собой?

Коротко: по содержанию крахмала источники расходятся вдвое, по скорости его расщепления - в разы. Кукурузный силос несёт 30-38% крахмала в сухом веществе, зерно кукурузы 69-73% в зависимости от партии, пшеница около 70%, ячмень около 60%. Практический разрыв между ними задаёт скорость расщепления, которой в этих числах не видно.

Содержание крахмала - самое доступное из сравнений и потому самое обманчивое. Именно на него обычно и смотрят, когда пересчитывают крахмал в рационе коров при замене одного зерна на другое. Между пшеницей и кукурузой разница тут в пару процентных пунктов, при кратном расхождении в поведении рубца.

Чище всего источники внутри кукурузы сравнили на 52 новотельных коровах. Сухое дроблёное зерно и плющеное зерно повышенной влажности несли практически одинаковый крахмал, 72,7 и 73,4% СВ, а за семь часов в лабораторной инкубации с рубцовой жидкостью расщеплялись на 44,1 и 61,9% соответственно. Почти восемнадцать процентных пунктов разницы при одинаковой строке в рационе.

Обходится эта разница дорого. Замена медленного источника на быстрый стоила 4,3 кг молока и 0,19 кг жира в сутки, а потребление просело на 3,9 кг в сутки на рационе с высоким крахмалом против 0,9 кг на рационе с низким. Уровень крахмала в рационе - 22 против 28% - на выход молока и его компонентов не повлиял вообще.

Значит, продуктивностью в этом опыте управляла скорость расщепления крахмала.

Почему пшеница и ячмень расщепляются быстрее кукурузы?

Коротко: дело в белковой матрице зерна. У кукурузы крахмальные гранулы сшиты запасными белками в плотный каркас, который микробам надо сперва разобрать; у пшеницы и ячменя матрица рыхлее и крахмал доступен сразу. Эффективная расщепляемость у пшеницы 91-95%, у ячменя 90%, а скорости различаются в два-три раза.

Механизм здесь несложный. Крахмальные гранулы в зерне кукурузы удерживаются белками, которые образуют вокруг них плотную водоотталкивающую оболочку; внешне это видно как стекловидность зерна. Как этот механизм устроен и почему он решает всё в кукурузном силосе, разобрано в материале про заготовку кукурузного силоса.

Величины по мелкосемянным злакам получены в Германии на дойных коровах методом мешочков в рубце. У твёрдой пшеницы эффективная расщепляемость крахмала составила 91-95% при скорости от 61 до 123% в час. У ячменя - 90,0% при скорости 36,2% в час.

Два показателя расходятся между собой сильно. По итоговой доле, ушедшей в рубце, пшеница и ячмень почти одинаковы, 90 против 91-95%, а по скорости расходятся в два-три раза. От скорости зависит, успеет ли слюна погасить образовавшуюся кислоту, и в рационе она не считается.

Верхняя граница у пшеницы примечательна сама по себе: при скорости 123% в час в рубце за первый же час после раздачи расщепляется около семидесяти процентов доступного крахмала, и это не считая 22-39%, растворимых сразу. При большой доле такого зерна в рационе это прямо отражается на кислотности рубца и здоровье животного.

Насколько разрыв с кукурузой велик, лучше всего показывает соотношение быстро и медленно сбраживаемых частей крахмала. У ячменя, размолотого в пыль, они почти сравниваются: соотношение доходит до 0,90. У кукурузы даже при предельно мелком помоле оно упирается в 0,58 - медленной части остаётся почти вдвое больше, чем быстрой. Разница сидит внутри зерна, и помолом её не убрать.

Какое зерно роняет жир в молоке?

Коротко: пшеница. В прямом опыте на 32 коровах, где четыре рациона различались только видом зерна, пшеница снизила процент жира, выход жира и энергокорректированный удой; ячмень от кукурузы не отличался ни по одному показателю продуктивности. Потребление на пшенице просело примерно на килограмм в сутки.

Дизайн этого опыта отвечает на вопрос практика напрямую. Зерно занимало 10 из 23 кг сухого вещества рациона, то есть 43%, остальное - люцерновое сено и рапсовый шрот. Меняли только вид зерна: кукуруза, пшеница, ячмень однократно плющеный и ячмень дважды плющеный.

Жир просел только на пшеничном рационе. Оба ячменных по продуктивности от кукурузы не отличались, хотя по скорости расщепления крахмала ячмень к кукурузе близко не стоит. Значит, порог, за которым скорость начинает вредить, лежит между ячменём и пшеницей, а привычную границу «кукуруза против всего остального» надо сдвигать.

Кислотность рубца на пшенице замерена независимо, в отдельной работе: средний показатель группы составил 5,89. Порог субклинического ацидоза - 5,8, то есть на пшеничном рационе на этой границе стояло уже среднее по группе, а не минимум отдельной коровы.

Жир падает через посредника. Закисление меняет то, как рубец обрабатывает жиры корма: микрофлора начинает выдавать побочные жирные кислоты, которые подавляют синтез жира в вымени. В опыте с рационом, вызывающим падение жира, содержание одной такой кислоты в молочном жире выросло с 0,04 до 12,0% от суммы жирных кислот, а сам жир упал на 43%.

Сами исследователи оговариваются: известные побочные кислоты не объясняют падение целиком, значит действуют и другие, пока не описанные. Механизм установлен по направлению и не закрыт до конца.

Правда ли, что кукуруза безопаснее по кислотности рубца?

Коротко: не всегда. По сводному анализу моделей риска, при высоком уровне крахмала кукуруза в роли единственного зерна роняла кислотность рубца сильнее, чем смесь ячменя с пшеницей. А ниже 20% крахмала в сухом веществе рациона тип зерна на кислотность не влияет вовсе.

Второе утверждение снимает половину споров, и с него удобнее начать. Пока крахмала в рационе меньше 20% СВ, разговор «пшеница или кукуруза» практического смысла не имеет: кислотность рубца от вида зерна при таком уровне статистически не зависит. Вид зерна начинает решать только тогда, когда крахмала много.

У первого утверждения есть простое объяснение. Моноисточник даёт один резкий пик кислоты после раздачи, а смесь источников с разными скоростями растягивает выделение кислоты во времени: быстрая часть работает в первые часы, медленная подхватывает дальше. К этому добавляется вторая беда, уже за рубцом: часть непереваренного кукурузного крахмала уходит по тракту дальше и сбраживается в заднем отделе, где гасить кислоту нечем. На кислотность рубца это не влияет, но потери складываются с риском.

Пропускная способность самого рубца ограничена. Сводный расчёт по 41 работе, сделанный в 2012 году, показывает: при потреблении 4 кг крахмала в сутки и выше доля, расщепляемая в рубце, падает примерно с 75 до 60%. Наращивая один быстрый источник, вы упираетесь в тот же потолок по энергии из рубца, а лишнее уходит потоком дальше по тракту.

На практике это значит: смесь зерновых с разной скоростью безопаснее моноисточника при равном крахмале. По этой же причине рядом с корнажом держат сухое молотое зерно как тормоз.

Почему ячмень нужно молоть грубее, чем кукурузу?

Коротко: ячмень вдвое чувствительнее к помолу. В лабораторной инкубации скорость расщепления крахмала падала на 0,092 в час у ячменя и на 0,049 у кукурузы на каждый миллиметр среднего размера частиц. Мелкий помол сухой кукурузе нужен, чтобы вскрыть крахмал; ячмень от него получает кислотный залп.

Одинаковая настройка дробилки под разное зерно - ходовая ошибка, и дело тут в непонимании того, что помол делает с каждой культурой.

У сухой кукурузы крахмал закрыт белковой матрицей, и измельчение здесь работает по назначению: оно вскрывает то, до чего микробы иначе не доберутся. Мелкий помол сухого зерна кукурузы оправдан почти всегда. У влажного консервированного зерна часть этой работы уже сделали влага и брожение, и там помол, наоборот, держат крупнее.

У ячменя крахмал и без помола доступен. Измельчение здесь просто увеличивает поверхность и ускоряет то, что и так идёт быстро. Грубый помол ячменя работает штатным тормозом скорости, и отказываться от этого тормоза незачем.

Всё это сводится к одному действию: при переходе с кукурузы на ячмень решето на дробилке переставляют.

Почему кукурузный силос осенью и весной - это разные корма?

Коротко: расщепляемость его крахмала растёт всё время хранения. В опыте с пятью гибридами исчезновение крахмала в рубце росло от закладки до 150 суток, сильнее всего в первые два месяца. Траншея, вскрытая в ноябре, и она же в апреле отдают крахмал с разной скоростью, а анализ при этом не менялся.

Причина та же белковая матрица. В заложенной массе продолжают работать ферменты, разбирающие белок, и они постепенно освобождают крахмальные гранулы. Это видно на линиях кукурузы с разным содержанием этих белков: чем ниже их содержание, тем выше расщепляемость крахмала, и связь устойчиво отрицательная.

Осенний анализ силоса к весне описывает уже другой корм: доля быстро сбраживаемого крахмала растёт сама собой, без единого решения зоотехника. Так и выглядит ситуация «ничего не меняли - жир упал».

Отсюда два рабочих правила. Новую траншею не вводят как продолжение старой, даже если культура и гибрид те же. И анализ силоса на крахмал имеет срок годности: цифра, взятая при закладке, к середине зимовки уже описывает другой корм.

Ещё одна деталь для тех, кто заказывает лабораторную расщепляемость. Согласие между методами измерения низкое, хотя корреляция между ними приличная. Одним методом корма между собой сравнивать можно. Переносить абсолютное число из отчёта одной лаборатории в модель, откалиброванную под другой метод, - ошибка.

Сколько зерна можно дать и от чего это зависит?

Коротко: от зерна это зависит меньше, чем от грубого корма рядом с ним. В опыте с одинаковой дачей 8 кг СВ пшеницы кислотность рубца держалась ниже 6,0 девять часов в сутки на люцерновом сене и более двадцати часов на молодой траве, с провалом до 5,06. Зерно и доза те же, исход противоположный.

Этот опыт закрывает самый частый вопрос - «сколько пшеницы можно». Шестнадцати коровам три недели давали только грубый корм, а потом без адаптации добавляли 8 кг сухого вещества дроблёной пшеницы, то есть 32-43% рациона.

Одиннадцать с лишним часов разницы в сутки дал грубый корм. У сена выше НДК и ниже обменная энергия, поэтому корова дольше жуёт и дольше нарабатывает слюну, а ферментация идёт ровнее. Молодая трава этой опоры не даёт.

Числовой коридор, в котором держат крахмал в рационе коров, задаётся парой показателей сразу. Безопасным считается 20-25% крахмала в сухом веществе при 15-18% структурной клетчатки в частицах крупнее 8 мм. Оба числа работают только в паре.

Отдельная группа риска - первотёлки и коровы второй лактации. У них средняя кислотность рубца ниже на 0,2 единицы, а под порогом они проводят вдвое больше времени, чем коровы третьей лактации и старше. Им держат нижнюю границу по крахмалу и верхнюю по структурной клетчатке.

Чего этот разбор не даёт?

Коротко: разбор не даёт готового числа для вашего рациона, не заменяет анализ собственных кормов и не работает на уже закисленном рубце. Величины расщепляемости здесь - ориентиры порядка величины, и ниже расписано, где каждая из них проседает. От грубой ошибки при подмене источника разбор страхует, дальше нужен свой замер.

• Числа расщепляемости - ориентиры, и константами они не работают. Разброс между хозяйствами по одному и тому же корму доходит до пятикратного, а согласие между лабораторными методами низкое. Решения по ним принимают по порядку величины.
• Величины по пшенице и ячменю получены на конкретных партиях. Пшеница вдобавок сама по себе непостоянна: партия, которая вела себя нормально, сменяется партией, которая ведёт себя иначе.
• Крахмал в кале не показывает место расщепления. Это счёт общих потерь по тракту; чтобы понять, рубец дело или кишечник, нужен другой замер.
• Расчёт не работает на уже закисленном рубце. Там угнетены бактерии клетчатки, и микробного белка синтезируется меньше при любом правильном балансе крахмала.
• Скорость крахмала не отменяет структуру. Нет длинных частиц - нет жвачки, нет слюны, и никакая перестановка источников этого не заменит.
• Наблюдение остаётся первым инструментом. Жвачка, навоз, остатки на кормовом столе и поведение у кормушки показывают фактическую картину - её расчётом не заменить.

Смена партии зерна или вскрытие новой траншеи - момент пересчитать рацион по скорости крахмала: одного процента в анализе для этого мало. Разбор конкретного рациона по источникам крахмала можно обсудить с нашим зоотехником по кормлению.