Протеин и аминокислоты в кормлении КРС: почему СП недостаточно

Высокий процент сырого протеина (СП) в рационе ещё не означает, что животное получит достаточно компонентов для синтеза молока и удовлетворения собственных потребностей.

Внутри животного протеин пройдет несколько этапов: расщепление азотистых веществ в рубце, синтез микробного протеина, поступление транзитного протеина в кишечник, переваривание и всасывание аминокислот. Поэтому для оценки белкового обмена важно не только количество протеина, но и его состав и доступность.

Два протеиновых концентрата с одинаковым сырым протеином могут дать корове разное количество аминокислот, и часть азота в одном из них может оказаться карбамидом или солями аммония. В рубце один корм расщепится сильнее, другой слабее. В кишечнике у одного может перевариться, например, 90% дошедшего белка, у другого 65%.

Получается, выбирая протеиновый корм, мы должны понимать не только, сколько в нём сырого протеина, но и какую задачу он решит в конкретном рационе. Именно об аспектах, которые влияют на выбор протеиновых концентратов, мы и поговорим: какие показатели исследовать, как интерпретировать результаты и за что выгодно платить при покупке.

Тема объёмная, поэтому материал мы разделили на две части. В первой разберёмся, как устроен белковый обмен, и на примере анализа лаборатории ЯРВЕТ покажем, почему оценка протеинового корма не должна заканчиваться на показателе СП. Во второй части разберём экономику выбора белковых компонентов рациона: как результаты анализов меняют стоимость протеина в рационе.

Корова получает аминокислоты из двух источников

Американская система NASEM (2021) и Корнелльская модель CNCPS, на которой работают AMTS и подобные программы, оценивают обменный протеин. Так называют аминокислоты, которые всасываются в тонком кишечнике.

Обменный протеин складывается из двух частей:

Микробный белок. Бактерии рубца расщепляют кормовой протеин до пептидов, аминокислот и аммиака и строят из них собственные клетки. Затем микробная масса уходит в сычуг и кишечник и переваривается. По аминокислотному составу микробный белок близок к молочному (Schwab, Broderick, 2017). Его образование зависит от того, сколько энергии из углеводов получает микрофлора и хватает ли ей расщепляемого протеина.
Кормовой транзитный протеин. Часть кормового белка проходит рубец без изменений. Его называют транзитным, или нерасщепляемым в рубце (НРП, англ. RUP). В кишечнике переваривается только часть этой фракции, остальное выходит с навозом.

Отсюда порядок работы с рационом. Сначала обеспечивают условия для синтеза микробного белка: энергию, доступный азот и структуру. Потом транзитным протеином и аминокислотами добирают то, что микробный белок не покрывает. Высокопродуктивным коровам одного микробного белка обычно не хватает.

^{Рис. 1. Путь протеина от корма до обменного протеина. Синим отмечено, какой анализ лаборатории описывает каждый этап. Схема составлена по NASEM (2021) и Schwab, Broderick (2017).}

Незаменимые аминокислоты: почему их считают по отдельности

Аминокислоты всасываются в тонком кишечнике и дальше служат корове строительным материалом. Из них корова строит молочный белок, ферменты и собственные ткани.

Часть аминокислот корова может синтезировать сама. Остальные аминокислоты называют незаменимыми. Их корова не синтезирует совсем или синтезирует слишком мало. Поэтому незаменимые аминокислоты должны поступить из кишечника в готовом виде.

NASEM (2021) рассчитывает потребность молочной коровы отдельно по каждой из десяти незаменимых аминокислот. В их число входят аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин.

Чтобы собрать молекулу белка, клетке нужны все аминокислоты, из которых эта молекула состоит. Если хотя бы одной аминокислоты не хватает, клетка собирает меньше белка. Избыток остальных аминокислот эту нехватку не возмещает. Аминокислоту, нехватка которой первой ограничивает синтез белка, называют лимитирующей.

^{Рис. 2. Бочка Либиха: воду можно налить только до края самой короткой доски (Minimum).}

Это правило часто объясняют на образе бочки Либиха, которым принято иллюстрировать «закон минимума» химика Юстуса фон Либиха. Бочка собрана из досок разной высоты. Воду в неё можно налить только до края самой короткой доски. Наращивать длинные доски бесполезно, пока короткая остаётся короткой. В нашем случае каждая доска означает одну незаменимую аминокислоту, а уровень воды означает количество белка, которое корова может синтезировать. Самая короткая доска соответствует лимитирующей аминокислоте. Если нарастить эту доску, вода поднимется до края следующей по высоте доски, и лимитирующей станет уже другая аминокислота.

Поэтому модели нормирования считают не только общее количество обменного протеина. Они отдельно считают, сколько каждой незаменимой аминокислоты придёт в кишечник с микробным белком и сколько с транзитным протеином каждого корма.

Schwab и Broderick (2017) в своём обзоре пишут, что у молочных коров лимитирующими чаще всего оказываются три аминокислоты: лизин, метионин и гистидин.

Большую часть протеина, который поступает в тонкий кишечник, корова получает с микробным белком. По набору аминокислот микробный белок близок к молочному белку. Транзитный протеин разных кормов сильно различается по набору аминокислот. Один корм приносит в кишечник много лизина или метионина, другой мало. Поэтому хватит ли корове лизина и метионина, во многом зависит от того, из каких кормов она получает транзитный протеин.

С гистидином ситуация другая. Когда в рационе снижают протеин, в кишечник поступает больше аминокислот из микробного белка и меньше из транзитного протеина. В микробном белке гистидина меньше, чем нужно корове. Поэтому на рационе с пониженным протеином гистидин может стать лимитирующей аминокислотой.

Räisänen и соавторы (2023) провели метаанализ опытов, в которых коровам добавляли гистидин. В среднем добавка гистидина повысила потребление сухого вещества, надой и выход молочного белка. Величина прибавки зависела от того, насколько исходный рацион без добавки обеспечивал корову гистидином.

Добавлять в корм свободный лизин или метионин, то есть аминокислоту в чистом виде без защиты, бесполезно. Микрофлора рубца расщепит такую аминокислоту раньше, чем она дойдёт до кишечника. Поэтому для рационов выпускают защищённые формы аминокислот (англ. rumen-protected, RP). Защищённая аминокислота проходит рубец и высвобождается в сычуге и кишечнике.

Что показали опыты с защищёнными аминокислотами

▷ Метаанализ по защищённому метионину. Patton (2010) объединил 35 опубликованных опытов, в которых коровам добавляли один из двух распространённых продуктов защищённого метионина. Получилось 75 сравнений опытного рациона с контрольным. В среднем добавка повысила содержание истинного молочного белка на 0,07 процентного пункта, а его выход на 27 г в сутки. Надой немного вырос, потребление сухого вещества и жирность молока немного снизились. Два продукта дали разный ответ. С одним коровы прибавили меньше в содержании белка, но больше в надое, и выход белка у них оказался вдвое выше. Ответ по молочному белку не зависел от дозы добавки и от того, насколько рацион был дефицитен по метионину по расчёту модели.

Метаанализ Zanton и соавторов (2014) по 64 публикациям подтвердил ответ по молочному белку. Выход молочного белка вырос при всех изученных источниках метионина, а надой достоверно не изменился. До точки насыщения каждый дополнительный грамм обменного метионина давал 2,23 г молочного белка.

▷ Опыт с лизином, метионином и гистидином на рационе с дефицитом обменного протеина. Lee и соавторы (2012) 12 недель кормили 48 голштинских коров рационами на кукурузном силосе и сенаже люцерны. Контрольный рацион с СП 15,7% был обеспечен обменным протеином. В опытных рационах СП снизили до 13,5–13,6%, и обменного протеина не хватало около 317 г в сутки. Надой в группах получился такой:

· контроль с достаточным обменным протеином: 38,8 кг молока в сутки;

· рацион с дефицитом обменного протеина: 35,2 кг;

· тот же рацион с защищёнными лизином и метионином: 36,9 кг;

· тот же рацион с защищёнными лизином, метионином и гистидином: 38,5 кг.

Выход молочного белка в группах с добавками был выше, чем на рационе с дефицитом, и не отличался от контроля. На рационах с пониженным протеином коровы выделяли с мочой заметно меньше азота. Авторы сделали вывод, что гистидин может быть лимитирующим для высокопродуктивных коров на рационах из кукурузного силоса и сенажа люцерны с дефицитом обменного протеина.

Из этих работ следует, что защищённые аминокислоты дают измеримую прибавку молочного белка, но средний ответ составляет десятки граммов в сутки, и он неодинаков в разных рационах и с разными продуктами. Чтобы решить, нужна ли добавка конкретному стаду, специалист по кормлению считает поступление лизина, метионина и гистидина в программе. Этот расчёт точен настолько, насколько точны данные о кормах: аминокислотный профиль, расщепляемость в рубце и переваримость в кишечнике. Ниже разбираем, какие анализы дают эти данные.

Почему сырого протеина недостаточно

СП определяют по общему азоту, который умножают на 6,25. В эту цифру попадает весь азот корма, в том числе азот небелковых соединений: карбамида, солей аммония, свободных аминов. По СП нельзя понять:

· сколько в корме лизина, метионина и других незаменимых аминокислот;

· какая доля протеина расщепится в рубце;

· какая доля оставшегося переварится в кишечнике;

· нет ли в корме небелкового азота, которого там быть не должно.

На каждый из этих вопросов отвечает отдельный анализ.

▷ Транзитный протеин in situ

Метод in situ означает «на месте». Навеску корма в мешочке из синтетической ткани помещают в рубец фистулированной коровы. В нашей лаборатории эту работу ведут на собственных фистулированных коровах.

Для протеиновых кормов ставят две точки:

· 0 часов (промывка). Показывает, сколько протеина вымывается сразу. Это растворимая фракция А, её микрофлора использует почти мгновенно.

· 16 часов. Показывает, сколько протеина осталось нерасщеплённым в рубце и в теории дойдёт до кишечника.

По двум точкам лаборатория рассчитывает скорость расщепления фракции B (kd, %/ч). Её вносят в программы на основе CNCPS, чтобы модель считала расщепление именно этого корма.

В чём отличие этой методики от экспресс-методов? Спектральный анализ (БИК) проводят на измельчённом образце, следовательно, он предсказывает данные без учёта реального размера частиц и скорости расщепления. Для кормов с непредсказуемой обработкой, таких как жмыхи, шроты, экструдаты и концентраты, измерение на корове надёжнее.

▷ Кишечная переваримость транзитного протеина in vitro

Белок, который прошёл рубец, ещё не усвоен. Для определения той части белка, которая будет усвоена в кишечнике, используют метод in vitro (от лат. «в стекле»).

Остаток образца после измерения транзитного протеина за 16 часов в рубце последовательно обрабатывают ферментами: пепсином в кислой среде, как в сычуге, затем панкреатином, как в тонком кишечнике. Эту трёхступенчатую схему опубликовали Calsamiglia и Stern (1995), и результаты совпали с прямыми измерениями на животных (r = 0,91), поэтому данный метод достоверно отражает физиологию жвачных.

Этот показатель нужен потому, что высокий транзит сам по себе ничего не гарантирует. Перегрев при сушке или тостировании снижает расщепляемость в рубце, но может снизить и переваримость в кишечнике. Сильнее всего от перегрева страдает лизин: его свободная аминогруппа связывается с сахарами (реакция Майяра). В опыте Boucher и соавторов (2009) на соевом шроте и шроте горячего отжима переваримость лизина в транзитной фракции оказалась ниже, чем у большинства других аминокислот.

Мы часто наблюдаем, что в программах нормирования рациона кишечную переваримость RUP часто оставляют табличной, на уровне около 80%. Насколько это расходится с конкретной партией, видно в примере ниже.

Пример из отчётов ЯРВЕТ: две партии кровяной муки. Обе пробы поступили в сентябре 2026 года из хозяйств центральных областей.

Уровень сырого протеина выше 100% в случае образца «А» не является ошибкой, так как показатель СП отражает количество азота в образце, умноженного на коэффициент 6,25. Кровяная мука содержит большое количество лизина — аминокислоты, содержащей два атома азота в молекуле, поэтому стандартный метод расчёта по Кьельдалю может давать завышенный результат.

СП у двух партий практически одинаковый. А транзитного протеина в муке Б на 13% больше. Однако, несмотря на это, доступного транзитного протеина в муке Б в два раза меньше. У муки Б в кишечнике переваривается только треть прошедшего рубец протеина, и больше половины сухого вещества приходится на недоступный протеин. С табличной переваримостью 80% программа приписала бы муке А около 56% СВ доступного транзитного протеина вместо измеренных 29,37%.

^{Рис. 3. Одинаковый сырой протеин, разный доступный транзитный протеин. Слева два белковых концентрата из одного региона, справа две партии кровяной муки. Транзитный протеин = СП × доля транзита за 16 ч; доступный транзитный = транзитный × кишечная переваримость. Данные: протоколы лаборатории ЯРВЕТ, сентябрь 2026.}

▷ Аминокислотный состав

Аминокислотный профиль партии нужен, чтобы программа считала поступление лизина и метионина по фактическому составу партии. Анализ полезен и для контроля качества, ведь дешёвый белок животного или растительного происхождения с бедным профилем по СП от качественного не отличить.

▷ Карбамид и аммоний

Карбамид содержит около 46% азота. В пересчёте на СП это примерно 290% «протеина», поэтому 1% карбамида в корме добавляет к результату около 2,9 процентного пункта СП. Соли аммония тоже повышают СП: 1% сульфата аммония добавляет около 1,3 пункта.

В рационе небелковый азот может работать: микрофлора рубца строит из аммиака свой белок, если ей хватает энергии. Но вводить его должен специалист по кормлению, рассчитав дозу в программе. Незаявленный карбамид в закупленном концентрате создаёт две проблемы. Хозяйство платит за азот как за белок, а в рубец поступает лишний аммиак, который рацион не учитывает.

Прямое определение карбамида и аммония показывает, сколько небелкового азота в образце. Вместе с азотом аминокислот оно позволяет сверить СП с тем, из чего он на самом деле состоит. Наличие этих соединений само по себе не доказывает фальсификацию, для корректной интерпретации нужно знать сырьё, технологию и заявленный состав.

Пример из отчётов ЯРВЕТ: соевый шрот с карбамидом. Проба поступила в сентябре 2026 года из Ленинградской области.

Почти половину СП этого образца даёт карбамид, ещё около 7 пунктов приходится на аммоний. Азот аминокислот, то есть настоящий белок, составляет 11,12% СВ, втрое меньше, чем показывает СП.

^{Рис. 5. Из чего состоит сырой протеин: соевый шрот с карбамидом и белковый концентрат из протокола ниже. Азот аммония для соевого шрота пересчитан из иона аммония (1,49% СВ × 14/18 × 6,25). Данные: протоколы лаборатории ЯРВЕТ.}

Пример: протокол белкового концентрата

Ниже фрагмент протокола ЯРВЕТ, где выполнен полный комплекс из описанных нами ранее анализов. Рядом средние значения лаборатории по этому показателю. Средние приведены для ориентира, это не норматив.

Каждый анализ даёт по этому образцу свой вывод.

По аминокислотам образец лучше среднего. Лизина 6,53% СП против 4,46% в среднем, метионина 1,75% против 1,33%. Если сдать только аминокислотный анализ, концентрат будет выглядеть сильным источником лизина.
По транзиту и переваримости образец хуже среднего. Рубец проходят 30,78% протеина. Из прошедшего в кишечнике переваривается 68,04%, это ниже среднего по лаборатории и ниже табличных 80%. В итоге доступного транзитного протеина 11,43% СВ: 54,55 × 0,3078 × 0,6804 = 11,43% СВ.
Если взять для этого же СП средние по лаборатории значения транзита и переваримости, получится 54,55 × 0,3689 × 0,7536 = 15,16% СВ. Программа, заполненная средними или табличными цифрами, приписала бы корму на треть больше переваримого транзитного протеина, чем в нём есть.
По азоту часть СП не белковая. Азот карбамида и аммония в пересчёте на СП составляет 0,84 + 2,25 = 3,09% СВ, то есть около 6% всего сырого протеина образца. Азот аминокислот в пересчёте на СП составляет 50,24% СВ при СП 54,55%.

Пониженная кишечная переваримость бывает при перегреве корма в производстве. По одному протоколу причину не установить, но это повод спросить поставщика о технологии сушки.

Что с этим делать в хозяйстве

Для каждой новой партии протеинового корма или нового поставщика сдавайте полный пакет: аминокислоты, транзитный протеин in situ, кишечную переваримость, карбамид и аммоний. Для одного и того же поставщика при стабильных результатах пакет можно повторять реже, а между партиями контролировать СП.
Вносите в программу измеренные значения: транзит за 0 и 16 часов, недоступный протеин, скорость kd фракции B и аминокислотный профиль. Для расчёта kd у лаборатории есть калькулятор lab.yarvet.ru/kdcalc/. Также показывали вам, как правильно вносить это в программу в вебинаре по ссылке vkvideo.ru/video-195136538_456239114.
Сравнивайте протеиновые корма по количеству переваримого транзитного протеина и доступных аминокислот. Во второй статье покажем, как перевести эти показатели в рубли.
Если в концентрате найден карбамид или аммоний, а в спецификации их нет, обсудите это с поставщиком. В рационе такой азот учитывают как небелковый.
Прежде чем вводить защищённые аминокислоты, пересчитайте рацион по измеренным аминокислотному профилю, транзиту и переваримости основных протеиновых кормов. Дефицит, найденный по табличным значениям, может оказаться больше или меньше фактического.

Продолжение следует…

Мы разобрали, какие показатели нужны, чтобы оценить протеиновый корм по тому, что реально дойдёт до коровы. Но остаётся главный практический вопрос: как это перевести в деньги? Можно ли измерить, какой источник протеина выгоднее по соотношению цена-качество?

Во второй части на примере посчитаем, как применение рекомендуемых анализов меняет оценку стоимости корма и рациона. Сравним цену килограмма переваримого транзитного протеина и доступного лизина — по табличным и по измеренным значениям.

Источники

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM). Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 8th rev. ed. Washington, DC: The National Academies Press, 2021. DOI: 10.17226/25806.
Schwab C.G., Broderick G.A. A 100-Year Review: Protein and amino acid nutrition in dairy cows // Journal of Dairy Science. 2017. Vol. 100, No. 12. P. 10094–10112. DOI: 10.3168/jds.2017-13320.
Calsamiglia S., Stern M.D. A three-step in vitro procedure for estimating intestinal digestion of protein in ruminants // Journal of Animal Science. 1995. Vol. 73. P. 1459–1465. DOI: 10.2527/1995.7351459x.
Boucher S.E., Calsamiglia S., Parsons C.M., et al. Intestinal digestibility of amino acids in rumen undegradable protein estimated using a precision-fed cecectomized rooster bioassay: I. Soybean meal and SoyPlus // Journal of Dairy Science. 2009. Vol. 92, No. 9. P. 4489–4498. DOI: 10.3168/jds.2008-1884.
Räisänen S.E., Lapierre H., Price W.J., Hristov A.N. Lactational performance effects of supplemental histidine in dairy cows: A meta-analysis // Journal of Dairy Science. 2023. Vol. 106, No. 9. P. 6216–6231. DOI: 10.3168/jds.2022-22966.
Patton R.A. Effect of rumen-protected methionine on feed intake, milk production, true milk protein concentration, and true milk protein yield, and the factors that influence these effects: A meta-analysis // Journal of Dairy Science. 2010. Vol. 93, No. 5. P. 2105–2118. DOI: 10.3168/jds.2009-2693.
Zanton G.I., Bowman G.R., Vázquez-Añón M., Rode L.M. Meta-analysis of lactation performance in dairy cows receiving supplemental dietary methionine sources or postruminal infusion of methionine // Journal of Dairy Science. 2014. Vol. 97, No. 11. P. 7085–7101. DOI: 10.3168/jds.2014-8220.
Lee C., Hristov A.N., Cassidy T.W., et al. Rumen-protected lysine, methionine, and histidine increase milk protein yield in dairy cows fed a metabolizable protein-deficient diet // Journal of Dairy Science. 2012. Vol. 95, No. 10. P. 6042–6056. DOI: 10.3168/jds.2012-5581.
National Research Council (NRC). Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 7th rev. ed. Washington, DC: National Academy Press, 2001. DOI: 10.17226/9825.

Протеин и аминокислоты в кормлении КРС. Часть 1