Пробиотики и пребиотики, дрожжи и бактерии: выгодно ли использовать? Часть 1

В последние годы в кормление молочных коров, как и других хозяйственных животных, выделилась целая категория кормовых средств. Добавки на основе микроорганизмов (бактерий и грибков, в т.ч. дрожжей), а также ферментные препараты уже прочно вошли в стандарты кормления молочного скота и обычно присутствуют в немалой доле рационов. Их применение на разных этапах зоотехнической работы стремительно расширяется. По большей части это связано с более глубоким пониманием физиологии микробной популяции рубца и кишечника, ведется активное изучение микробиома в целом и микрофлоры конкретных участков ЖКТ. Опыт показывает, что улучшение состояния микробного сообщества организма животного имеет решающее значение не только для более рационального кормления, но и для здоровья кишечника и ветеринарного благополучия в целом, а также снижения стресса.

В статье рассматриваются основные моменты, помогающие сформировать мнение относительно этих кормовых средств. Но во избежание ошибок предварительно стоит обсудить некоторые определения.

В этих понятиях часто путаются. Добавки обеих групп используются для улучшения функций ЖКТ и решения практических задач производства продукции.

В целом пребиотики – своеобразные субстраты для питания микробной популяции. Эти добавки способствуют активности микрофлоры, росту и размножению полезных микроорганизмов, что повышает переваримость клетчатки, улучшает синтез микробного белка, летучих жирных кислот (ЛЖК), улучшает процентное соотношение ЛЖК, поддерживает рН рубца при кормлении большими объемами легкоферментируемых углеводов. Интересно, что некоторые микробные препараты (например, т.н. "неактивные дрожжи") могут использоваться именно как пребиотики, служа источником питания для микробной популяции рубца.

Пробиотики – это сами полезные микроорганизмы, группа включает бактерии и грибки. Проблема, с которой сталкиваются специалисты по кормлению, заключается в следующем: существуют тысячи штаммов бактерий и грибков, некоторые из них оказывают ощутимое влияние на продуктивность, другие – незначительное, а некоторые практически не улучшают ее. На это могут влиять и типы рационов, условия хозяйствования, а также прочие факторы.

Несмотря на то, что по многим препаратом проведено значительное число исследований, опубликованные результаты иногда оказываются несколько противоречивыми. Использование конкретной добавки требует тщательного анализа, чтобы выбрать наилучшее средство или их сочетание для конкретного типа рациона, производственной группы, условий среды и пр.

Исследователи и практики сходятся во мнении, что бактериальные добавки должны быть живыми/жизнеспособными при скармливании. Таким образом, микроорганизмы должны хорошо переносить процессы приготовления добавки, ее хранение, введение в корм и смешивание, среду ЖКТ до поступления в конкретный его участок. Чаще всего в кормлении используют Lactobacillus acidophilus (и другие виды Lactobacillus), Enterococcus diacetylactis, Propionibacterium freudenreichii и Bacillus subtilis. В опытах на КРС большая часть исследований касалась применения бактериальных микробиологических препаратов прямого действия (direct-fed microbials, DFMs), добавки на основе Lactobacillus скармливали телятам-молочникам, молодняку при отъеме, скоту на откорме, тщательно изучалось их действие на организм в периоды повышенного стресса. Сообщается, что у телят, получавших L. acidophilus, снизилась заболеваемость диареей и уменьшилось количество кишечных колиформных бактерий. Предшествующие опыты демонстрировали улучшении показателей роста.

Микробиологи изучают применение бактериальных добавок и в кормлении молочных коров. Например, Megasphaera elsdenii (ME) – основной микроорганизм, перерабатывающий лактат в рубце КРС при использовании рационов с высоким содержанием зерна. При резком переводе скота с рациона с высоким содержанием грубых кормов на рацион с более высоким уровнем концентратов естественной популяции МЕ часто оказывается недостаточно для предотвращения ацидоза. Опыты показали, что при резком повышении содержания в рационе легкоферментируемых углеводов (крахмала) добавление Megasphaera elsdenii B159 предотвращает накопление молочной кислоты и благотворно действует на процессы брожения в рубце.

В кормлении КРС дрожжи активно применяют уже много лет. Было предложено множество механизмов, объясняющих изменения в активности рубца и улучшение продуктивности при скармливании жвачным различных дрожжевых добавок. Например, дрожжи могут оказывать на рубец "буферное" действие, вызывая ощутимое снижение рН среды рубца при использовании рационов с высоким уровнем концентратов. Таким образом, дрожжи могут помочь регулировать производство молочной кислоты в случае высокого процента концентратов в рационе. Хотя дрожжи сами по себе не являются специализированной буферной добавкой, их активность, по-видимому, поддерживает оптимальный показатель рН.

При повышенном pH в случае скармливания дрожжей в рубце возрастает число целлюлозолитических бактерий и улучшается переваривание клетчатки. Saccharomyces cerevisiae, одна из наиболее распространенных добавок, стимулирует рост и активность бактериальной флоры рубца. Результаты несколько различаются в зависимости от конкретного штамма дрожжей.

Эффективность конкретных форм препаратов дрожжей – вопрос дискуссионный. Обычно выделяют две основные категории – "живые дрожжи" и "неактивные", т.н. "мертвые дрожжи". Живые дрожжи – понятие вполне определенное. Ту или иную культуру дрожжей выращивают, заготавливают, лиофилизируют (мягко высушивают замораживанием) и упаковывают. При добавлении в рацион под действием влаги и кислорода дрожжи активизируются. Общее понимание работы живых дрожжей в рубце таково: в этой системе они поглощают кислород, тем самым повышая эффективность деятельности бактерий рубца.

Неактивные дрожжи доступны в разных формах, широко представлена группа YC. Это смесь дрожжевых клеток, метаболитов, образующихся в результате роста и дыхания дрожжей, и среды, на которой дрожжи выращивали. Клетки нежизнеспособны, но считается, что их вещества и метаболиты обеспечивают рубец определенными питательными веществами (пребиотиками). Это наиболее распространенная форма скармливания дрожжей.

Другая форма, также неактивная, но более чистая, – это функциональные сухие дрожжи (FDY). Такие добавки содержит совсем мало или не содержит вовсе среды, на которой дрожжи выращивали. FDY обычно получают при ферментации различных субстратов до этанола. Дрожжи повторно используют в процессе ферментации, а клетки периодически собирают. Затем их обрабатывают (автолиз, гидролиз и т.д.), высушивают и упаковывают. Форма FDY сходна с YC в том, что действует как пребиотик, обеспечивая бактерии рубца определенными питательными веществами. Однако поскольку такие добавки в основном состоят из клеток дрожжей, они особенно богаты веществами клеточных стенок, например, маннанолигосахаридами (MOS) и бета-глюканами (BG).

Немаловажен и вопрос, как именно такие добавки нужно скармливать. В ряде средств заявлено высокое содержание живых дрожжевых клеток (например, 20 x 10^10 КОЕ/г), а рекомендуемая норма скармливания низкая (5-20 г/гол. в сут.). В других же добавках эффективность обеспечивается не живыми дрожжами, а их метаболитами.

❕ Из-за объема и глубины этой темы публикация разделена на две части. Во второй будут рассмотрены другие пробиотики и родственные им препараты, их эффективность и рентабельность.

Перевела Алиса Романенко (РГАУ-МСХА) – зооинженер, агроном-плодовод, переводчик английского языка в профессиональной сфере.