Изменение климата и растущие требования по снижению воздействия производства кормов на окружающую среду являются серьезными вызовами для специалистов по кормлению. По сравнению с пшеницей, которая обычно используется в больших количествах в рационах поросят в Европе, рожь более эффективно использует ограниченные ресурсы, в первую очередь воду и фосфор. В результате, выращивание ржи имеет относительно низкий углеродный след.
Большое количество некрахмальных полисахаридов ржи может привести к усилению кишечной ферментации с потенциальным благотворным влиянием на здоровье кишечника. Однако высокие уровни некрахмальных полисахаридов во ржи, которые оказывают большое влияние на физико-химические показатели химуса, могут повлиять на усвояемость и продуктивность, особенно у молодняка. Поэтому имело смысл сравнить влияние изоэнергетических рационов с повышенным содержанием ржи в качестве замены пшеницы, скармливаемой молодняку свиней на откорме (с живой массой 16–40 кг).
Контрольный рацион содержал 69% пшеницы, тогда как в остальных трех опытных рационах количество пшеницы постепенно (на треть в каждом случае) заменяли рожью. Так, в опытных рационах было 23, 46 и 69% ржи. В общей сложности 40 поросят содержались индивидуально в четырех группах, согласно рационам. В ходе 4-недельного опыта оценивали влияние на продуктивность, усвояемость, продукты кишечной ферментации и свойства кала.
Негативного влияния на потребление корма и приросты не наблюдалось, хотя коэффициент конверсии корма увеличивался при самом высоком уровне содержания ржи в рационе (69%). Показатели усвояемости органического вещества и сырого протеина существенно не различались. Не влияя на характеристику кала, наблюдалось численно большее количество продуктов кишечной ферментации и химусной массы в ободочной кишке.
1. Введение
Выбор между различными сортами злаков в настоящее время заключается не только в максимальной урожайности в виде энергии и белка на гектар, но и в решении, которое лучше всего подходит для текущих условий. Они характеризуются изменением климата (более жаро- и засухоустойчивые растения), влиянием внешней среды (расходы на удобрения и средства защиты растений), успехами в селекции растений (урожайность новых сортов). В 2022 г. самая высокая среднегодовая температура с момента начала фиксации погоды была измерена в Германии (1). Увеличение числа дней с особенно высокими температурами, а также более продолжительных фаз без дождя, в последние десятилетия неоспоримо (2).
На фоне изменения климата и влияния выращивания зерновых на окружающую среду, существует множество аргументов в пользу предпочтения ржи при выращивании фуражного зерна для откорма свиней. Тем не менее, более высокое содержание энергии и белка в пшенице и кукурузе на гектар (3, 4) и определенные ограничения в отношении более высокого содержания ржи в рационе свиней привели к тому, что эта традиционная зерновая культура по большей части исчезла из рационов (4, 5). Однако выведение гибридных линий привело к значительному повышению урожайности без увеличения риска заражения спорыньей (4).
По сравнению с пшеницей, обычно используемой в рационах свиней, рожь более эффективно использует ограниченные ресурсы, такие как воду и фосфор (6). Среди прочего, именно поэтому выращивание дает относительно низкий выброс СО2 (7). Таким образом, старые и традиционные корма вызывают все больший интерес (8–15).
Как правило, пшеница и рожь характеризуются разным содержанием крахмала и сырой клетчатки (3), причем содержание сырого протеина в пшенице на 17–33% выше, чем во ржи (3, 16). Тем не менее, стоит отметить, что рожь имеет более богатую лизином аминограмму (3, 17, 18). Усвояемость сырого протеина подвздошной кишкой обычно ниже у ржи по сравнению с пшеницей (16, 18, 19). Содержание сахара во ржи примерно в два раза выше, чем в пшенице.
Что касается других сырых питательных веществ, а также энергетической плотности, то здесь нет существенных различий (16). Более того, рожь обладает самой высокой фитазной активностью, что способствует утилизации фосфора (20). Кроме того, рожь оказывает различные благоприятные физиологические эффекты на пищеварение у животных и человека, особенно благодаря очень высокому содержанию клетчатки.
Заметные различия возникают в содержании некрахмальных полисахаридов (NSP). Рожь содержит в 1,3–1,4 раза больше некрахмальных полисахаридов (NSP), чем пшеница (3, 21, 22). В спецификации содержания фруктана обнаружены большие различия, в то время как значения, указанные для ржи, как правило, в три раза выше, чем для пшеницы (3, 18, 22, 23). Кроме того, доля водорастворимых арабиноксиланов во ржи значительно выше, чем во всех других злаках (4, 23).
Рационы на основе ржи приводят к значительно более высокой вязкости химуса в желудке и тонкой кишке, что, вероятно, влияет на усвояемость (12). Тем не менее, более высокие концентрации молочной кислоты и короткоцепочечных жирных кислот из-за усиленной ферментации в химусе могут положительно влиять на здоровье животных. Недавнее экспериментальное исследование показывает, что благоприятные эффекты комбикормов с высоким содержанием ржи могут проявляться в отношении зоонозных патогенов в свиных стадах (сальмонелла). Chuprava et al. (24) показали, что выделение сальмонеллы из искусственно инфицированных свиней было значительно снижено, когда вместо пшеницы использовались большие количества ржи (69%). Чтобы использовать рожь в качестве ресурсосберегающей альтернативы пшенице и, таким образом, иметь возможность использовать ее положительное влияние на здоровье животных, необходимо критически проверить, влияет ли (и в какой степени) использование ржи вместо пшеницы на потребление корма, усвояемость, продуктивность, включая коэффициент конверсии корма (FCR) и состояние кишечника, а также свойства кала. Для исследования намеренно был выбран молодняк свиней на откорме, у которого нарушения в пищеварительном тракте очень быстро сопровождаются изменением свойств фекалий.
2. Материалы и методы
2.1. Заявление об этике
Опыты проводились в соответствии с немецким законодательством. Исследования с участием животных были рассмотрены и одобрены специалистом по благополучию животных Ганноверского университета ветеринарной медицины, Ганновер, Германия (ссылка: TiHo-T-2018-24).
2.2. Животные и их содержание
В общей сложности 40 поросят, принадлежащих Институту питания животных Ганноверского университета ветеринарной медицины, содержались индивидуально в течение 5 недель в конюшнях Института. Поросята-отъемыши от перекрестной генетики (ВНZР GmbH, Даленбург-Эльринген, Германия; db. Victoria × db. 77 ♂, норвежский ландрас × немецкая крупная белая ♂) были разделены на четыре группы откорма. Свиней отбирали на основе живой массы тела, пола и их свиноматки (братья и сестры были распределены по разным группам) для формирования четырех сопоставимых экспериментальных групп.
Животных содержали по отдельности в загонах размером 1м*3м с бетонным полом, оборудованных кормушками и ниппельными поилками, для поения водой вволю в любое время. Визуальный и тактильный контакт между животными был возможен через отверстие, установленное в перегородках между загонами. В начале опыта по кормлению поросята были в возрасте 46,8 ± 5,28 дней со средней массой тела 16,1 ± 4,13 кг.
2.3. Рационы
Каждая группа получала гранулированный рацион, состоящий из пшеницы и/или ржи, ячменя, сои, картофельного белка и минеральной добавки. Сумма пшеницы и ржи составила 69% во всех рационах, при этом комбикорм каждой группы характеризовался разным соотношением пшеницы и ржи (Таблица 1). Рацион I, содержащий только пшеницу, можно считать контрольным.
Химический состав, а также гранулометрический состав гранулированного рациона описаны в Таблице 2. Содержание некрахмальных полисахаридов (NSP), арабиноксилана и клетчатки анализировали только для рационов I и IV.
| Рацион | I | II | III | IV |
|---|---|---|---|---|
| Группа | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи |
| Пшеница | 69,0 | 46,0 | 23,0 | 0 |
| Рожь | 0 | 23,0 | 46,0 | 69,0 |
| Соевая мука* | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 |
| Ячмень | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Картофельный протеин | 5,10 | 4,95 | 4,90 | 4,90 |
| Карбонат кальция | 1,00 | 1,00 | 0,95 | 0,90 |
| Монокальцийфосфат | 0,90 | 0,90 | 0,95 | 1,00 |
| Жир (соевое масло) | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 |
| Хлорид натрия | 0,35 | 0,40 | 0,40 | 0,40 |
| Кормовые добавки** | 1,65 | 1,75 | 1,80 | 1,80 |
*Экстрагированная соевая мука (нагретая паром с соапстоком), изготовленная из генетически модифицированных соевых бобов.
**Добавки (на кг корма); кормовые добавки: витамин А (12000 МЕ), витамин D3 (2000 МЕ), витамин Е (150 мг), медь из гидрата хелата глицината меди (II) (4 мг), медь из пентагидрата сульфата меди (II) (110 мг), марганец из гидрата хелата марганца глицина марганца (35 мг), марганца из марганца-(II)-оксида (45 мг), цинк из гидрата хелата цинка глицина (40 мг), цинк из оксида цинка (80 мг), железо из моногидрата сульфата железа (II) (200 мг), йод из безводного йодата кальция (2 мг) и селен из селенита натрия (0,4 мг).
| Рацион | I | II | III | IV |
|---|---|---|---|---|
| Группа | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи |
| Содержание сухого вещества (г/кг) | 897 | 897 | 894 | 899 |
| Сырая зола | 48,4 | 53,2 | 46,2 | 51,3 |
| Сырой протеин | 205 | 205 | 198 | 198 |
| Сырой жир | 27,4 | 28,1 | 32,6 | 24,5 |
| Сырая клетчатка | 26,2 | 24,9 | 29,9 | 22,0 |
| Безазотистые экстракты | 625 | 622 | 624 | 637 |
| Крахмал | 530 | 514 | 493 | 491 |
| Сахар | 41,3 | 46,5 | 52,1 | 60,0 |
| Лизин | 14,7 | 14,7 | 14,4 | 15,0 |
| Метионин | 5,24 | 5,22 | 4,64 | 5,60 |
| Цистин | 3,97 | 3,56 | 3,54 | 3,34 |
| Метаболизируемая энергия (МJ/кг сухого вещества)¹ | 15,8 | 15,8 | 15,7 | 15,7 |
| Некрахмальные полисахариды (общее) | 123 | — | — | 140 |
| Некрахмальные полисахариды (нерастворимые) | 88 | — | — | 93 |
| Арабиноксиланы (общее) | 63 | — | — | 74 |
| Арабиноксиланы (растворимые) | 18 | — | — | 27 |
| Клетчатка | 143 | — | — | 156 |
| Масса частицы с размером (%) >1 мм | 27,5 | 28,2 | 23,6 | 22,4 |
| <0,2 мм | 42,0 | 42,8 | 41,1 | 45,4 |
¹ Рассчитано на основе состава питательных веществ с использованием официального метода расчета (25).
2.4. Программа исследования и химический анализ
В первую неделю исследования поросята акклиматизировались к экспериментальным рационам путем постепенного перехода от ранее скармливаемого рациона. После адаптации животных в течение 4 недель кормили соответствующим вариантом комбикорма вволю.
Животные получали гранулированный рацион каждое утро в начале экспериментального дня (08:30). Была выбрана такая масса, которая приводила к остаткам корма на следующий день. Были предприняты меры, чтобы в кормушке или загоне не оставалось гранул со вчерашнего дня. Несъеденную массу взвешивали утром перед каждым кормлением. Разница между начальным взвешиванием и последним взвешиванием представляла массу съеденного корма в исходном количестве (которое скармливали).
Для расчета фактической съеденной массы, оставшуюся массу каждой экспериментальной недели собирали индивидуально, объединяли и определяли содержание сухого вещества (DM) в аликвоте. Содержание сухого вещества в изначальном рационе было известно из предыдущих анализов.
Живую массу (МТ) каждого животного определяли еженедельно. Коэффициент конверсии корма (FCR) был получен из отношения потребления корма (скормленных кг) и прироста живой массы.
Кажущаяся общая усвояемость в пищеварительном тракте определялась методом сбора (26, 27). Кроме того, была проведена визуальная оценка кала с использованием полуколичественной оценки (28) (см. Таблицу 3).
| Балл | Консистенция |
|---|---|
| 1 | твердый, сформированный |
| 2 | мягкий, сформированный |
| 3 | мягкий, несформированный |
| 4 | жидкий |
| 5 | водянистый |
Фекалии собирали в течение 5 дней на второй неделе исследования. Непосредственно перед началом фазы сбора загоны тщательно очистили, чтобы избежать излишней контаминации кала. Сбор фекалий был сдвинут на 1 день после начала кормления, поскольку предполагалось, что время прохождения химуса составляет 24 часа. Фаза сбора началась одновременно с утренним кормлением в 8:30 и закончилась через 5 дней в это же время. Сбор производился ежедневно с часовым интервалом с 7 утра и до 9 часов вечера. Кал собирали с земли шпателем по возможности без потерь и переносили в контейнер для проб.
Установили различия между «неконтаминированными» и «контаминированными» (мочой, кормом и др.) фекалиями. Кал, оставленный в течение ночи, считался потенциально контаминированным мочой. Этот кал и фекалии, оставленные к 8:30 утра, засчитываются как за предыдущий день. Собранные фекалии хранили в течение ночи в холодильнике при 6 °С.
В конце экспериментального дня кал взвешивали индивидуально и отдельно (контаминированный/неконтаминированный) (BP 1200, Fa. Sartorius AC, Геттинген) и замораживали при –18 °С. После завершения недели сбора проводили оттаивание и индивидуальное перемешивание фекалий (контаминированных и неконтаминированных отдельно). Гомогенизацию объединенного образца проводили с помощью дрели, снабженной насадкой для перемешивания (PSB 750 RCE, Fa. Bosch, Штутгарт). Затем из большого количества образцов отбирали аликвоту и определяли содержание сухого вещества. Дальше следовала сушка вымораживанием аликвот из неконтаминированных образцов.
В конце экспериментального дня фекалии гомогенизировали и индивидуально взвешивали, чтобы получить ежедневную пробу кала от каждой свиньи для определения содержания сухого вещества (DM). Остальные образцы фекалий замораживали при температуре –18 °С. После окончания периода сбора образцы фекалий размораживали и гомогенизировали индивидуально для каждого поросенка. Кажущаяся общая усвояемость в пищеварительном тракте (ATTD) рассчитывалась по следующей формуле (25).
Образцы корма, химуса и кала анализировали стандартными процедурами в соответствии с официальными методами Научно-исследовательского института сельского хозяйства и испытаний (VDLUFA) (29). Распределение частиц корма по размерам оценивали методом мокрого просеивания в соответствии с Wolf et al. (30).
2.5. Вскрытие
Анестезию проводили с использованием Ketamidor® (100 мг/мл, Richter Pharma, Вельс, Австрия; активное вещество: кетамина гидрохлорид, дозировка: 20 мг/кг внутримышечно) и Stresnil® (40 мг/мл, Lilly Deutschland GmbH, Бад-Хомбург, Германия; активное вещество: азаперон, дозировка: 2 мг/кг внутримышечно). После того, как нейролептаналгезия наступила, свиней усыпили внутрисердечной инъекцией T61® (Intervet Deutschland GmbH, Унтершлайсхайм, Германия; активные ингредиенты: тетракаина гидрохлорид, мебезония йодид, эмбутрамид, дозировка: 0,3 мл/кг внутрисердечно).
Вскрытие начинали с раскрытия свиней от таза вдоль белой линии живота до грудины. Желудок лигировали как со стороны пищевода, так и со стороны двенадцатиперстной кишки двойными лигатурами. После того как перед прямой кишкой была наложена еще одна двойная лигатура, кишечный тракт был полностью подвергнут экзентерации. Тонкий кишечник, слепую кишку и ободочную кишку затем разделяли дополнительными двойными лигатурами. Органы отделяли и взвешивали. Используя большой и указательный пальцы, содержимое распределяли под непрерывным хорошо дозированным давлением. После этого осторожного опорожнения органы снова взвешивали для определения веса органов и химусной массы.
2.6. Статистический анализ
Анализ имеющихся данных проводили с использованием компьютерных программ Statistical Analyses System for Windows, SAS® 9.4 с помощью Enterprise Guide Client Version 7.1 (SAS Institute Inc., Кэри, Северная Каролина, США). Описательная статистика включала расчет таких показателей, как среднее значение, стандартное отклонение и процентные соотношения.
Тест на нормальное распределение был выполнен с использованием анализа распределения с помощью критерия Шапиро-Уилка для аналитической оценки. В зависимости от этого затем использовались параметрические и непараметрические методики. Остатки линейных моделей с нормальным распределением проверялись с помощью дисперсионного анализа или с использованием множественного связующего теста (критерий Райана-Эйно-Габриэля-Уэлша-О).
Для ненормально распределенных данных или значений в виде оценки соответственно применялся критерий Краскела-Уоллиса. Уровень значимости определяли как альфа = 5% (p<0,05). Статистически значимые различия были обозначены добавлением разных надстрочных букв (a, b, c, …).
3. Результаты
3.1. Параметры производительности
Среднее суточное потребление корма (ADFI) регистрировалось ежедневно и показано в Таблице 4. При увеличении доли ржи в рационе не было выявлено каких-либо побочных эффектов. Кроме того, не было обнаружено системного влияния на прибавку в весе. По потреблению корма и приросту веса животных рассчитывали коэффициент конверсии корма. При более высоком уровне содержания ржи в рационе коэффициент конверсии корма увеличивался.
| Показатель | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи | Значение р* |
|---|---|---|---|---|---|
| ADFI, г/день | 1,378 ± 94,9 | 1,337 ± 89,0 | 1,399 ± 186 | 1,401 ± 179 | 0,743 |
| ADWG, г/день | 883 ± 68,9 | 862 ± 59,5 | 865 ± 104 | 839 ± 78,1 | 0,676 |
| FCR кг/кг** | 1,56 ± 0,063b | 1,55 ± 0,077b | 1,62 ± 0,089a,b | 1,67 ± 0,093a | 0,013 |
* Статистика: REGWQ; ** кг корма/кг привеса; a,b указывает на значимые различия между группами
3.2. Кажущаяся общая усвояемость в пищеварительном тракте
В течение второй недели определяли кажущуюся общую усвояемость в пищеварительном тракте (ATTD). Статистически значимые различия обнаружены только в кажущейся общей усвояемости (ATTD) сырого жира (EE) (Таблица 5).
| Показатель | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи | Значение р* |
|---|---|---|---|---|---|
| органического вещества | 87,8 ± 3,09 | 87,7 ± 2,02 | 86,1 ± 1,33 | 87,6 ± 2,18 | 0,335 |
| сырого протеина | 81,6 ± 5,96 | 80,4 ± 5,34 | 77,7 ± 3,20 | 77,4 ± 5,12 | 0,064 |
| сырого жира | 65,9 ± 7,75a | 63,1 ± 8,73a | 67,7 ± 3,62a | 53,7 ± 9,30b | 0,001 |
| сырой клетчатки | 26,5 ± 18,4 | 30,0 ± 14,1 | 33,0 ± 6,10 | 35,2 ± 12,0 | 0,502 |
| безазотистые экстракты | 92,4 ± 1,97 | 92,6 ± 1,43 | 91,4 ± 1,09 | 92,5 ± 1,34 | 0,136 |
* Статистика: REGWQ
3.3. Свойства кала
Статистически значимых различий в консистенции кала, содержании сухого вещества и значениях pH не наблюдалось (Таблица 6).
| Показатель | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи | Значение р* |
|---|---|---|---|---|---|
| Оценка | 1,98 ± 0,877 | 1,94 ± 0,660 | 2,18 ± 0,851 | 1,90 ± 0,662 | 0,853 |
| Сухое вещество г/кг | 250,1 ± 28,2 | 269,6 ± 39,6 | 239,8 ± 41,0 | 261,4 ± 28,5 | 0,260 |
| pH | 6,28 ± 0,309 | 6,33 ± 0,370 | 6,17 ± 0,483 | 6,21 ± 0,456 | 0,809 |
3.4. Масса органов, химуса и продуктов бактериальной ферментации
Не было обнаружено значимых различий в массе органов и химуса слепой и ободочной кишки, концентрациях короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) и молочной кислоты, отчасти из-за высоких стандартных отклонений значений.
Тем не менее, проявились численные различия. Например, численно более высокая масса опустошенной ободочной кишки и химуса из ободочной кишки была обнаружена при самых высоких уровнях ржи в рационе. Кроме того, увеличение содержания ржи в комбикорме приводило к численно более высоким (незначимым) концентрациям молочной кислоты в содержимом слепой и ободочной кишок (Таблица 7).
| Показатель | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи | Значение р* |
|---|---|---|---|---|---|
| Уксусная кислота | |||||
| Слепая кишка | 87,8 ± 3,09 | 790 ± 270 | 659 ± 151 | 763 ± 354 | 0,614 |
| Ободочная кишка | 410 ± 164 | 422 ± 123 | 385 ± 101 | 421 ± 200 | 0,979 |
| Пропионовая кислота | |||||
| Слепая кишка | 515 ± 164 | 495 ± 162 | 507 ± 100 | 499 ± 152 | 0,949 |
| Ободочная кишка | 239 ± 116 | 216 ± 65,8 | 242 ± 105 | 266 ± 151 | 0,933 |
| i-масляная кислота | |||||
| Слепая кишка | 2,95 ± 2,71 | 3,70 ± 4,09 | 2,99 ± 1,40 | 4,12 ± 3,41 | 0,792 |
| Ободочная кишка | 7,78 ± 3,44 | 8,05 ± 2,01 | 7,83 ± 2,63 | 6,75 ± 3,88 | 0,660 |
| n-масляная кислота | |||||
| Слепая кишка | 154 ± 76,7 | 207 ± 83,2 | 183 ± 85,0 | 186 ± 82,1 | 0,619 |
| Ободочная кишка | 116 ± 46,3 | 121 ± 47,4 | 119 ± 61,5 | 129 ± 69,5 | 0,989 |
| i-валериановая кислота | |||||
| Слепая кишка | 3,52 ± 2,46 | 4,47 ± 3,94 | 4,41 ± 3,43 | 7,97 ± 8,34 | 0,783 |
| Ободочная кишка | 11,0 ± 4,49 | 11,0 ± 3,89 | 11,0 ± 4,46 | 8,44 ± 4,08 | 0,356 |
| n-валериановая кислота | |||||
| Слепая кишка | 38,5 ± 18,3 | 52,9 ± 29,7 | 54,3 ± 37,5 | 47,6 ± 24,4 | 0,760 |
| Ободочная кишка | 34,5 ± 14,1 | 37,0 ± 21,5 | 47,5 ± 28,5 | 38,6 ± 19,4 | 0,802 |
| L-молочная кислота | |||||
| Слепая кишка | 135 ± 185 | 171 ± 166 | 162 ± 210 | 332 ± 335 | 0,466 |
| Ободочная кишка | 25,5 ± 61,2 | 11,4 ± 33,7 | 25,8 ± 49,0 | 80,7 ± 152 | 0,466 |
| D-молочная кислота | |||||
| Слепая кишка | 47,1 ± 63,4 | 59,7 ± 66,3 | 56,3 ± 56,5 | 113 ± 100 | 0,404 |
| Ободочная кишка | 9,69 ± 20,1 | 4,20 ± 11,2 | 9,74 ± 18,1 | 34,4 ± 62,1 | 0,430 |
| Показатель | 3/3 пшеницы | 1/3 ржи | 2/3 ржи | 3/3 ржи | Значение р* |
|---|---|---|---|---|---|
| Масса органа | |||||
| Слепая кишка | 87,3 ± 19,4 | 79,6 ± 21,8 | 90,9 ± 25,8 | 84,9 ± 14,1 | 0,673 |
| Ободочная кишка | 646 ± 114 | 680 ± 135 | 681 ± 117 | 769 ± 89,3 | 0,120 |
| Масса химуса | |||||
| Слепая кишка | 19,2 ± 13,3 | 23,9 ± 21,2 | 18,0 ± 5,23 | 17,1 ± 10,7 | 0,613 |
| Ободочная кишка | 120 ± 48,0 | 145 ± 52,1 | 130 ± 56,9 | 152 ± 53,6 | 0,534 |
4. Обсуждение
Когда пшеница была частично или полностью заменена рожью, все группы свиней достигли ежедневного среднесуточного потребления корма (ADFI) более 1300 г. Согласно Thacker et al. (31), доля 60% популяционной ржи с низкой или высокой вязкостью в рационе свиней на откорме (масса тела: 17–34 кг) привела к значительному снижению потребления корма примерно на 25% (рожь с высокой вязкостью) и на 17% (рожь с низкой вязкостью) по сравнению с контрольной группой, получавшей рацион на основе ячменя. Grela и Walkiewicz (32) описали значительно более низкое потребление корма, когда скармливался рацион с 20% популяционной ржи (период раннего откорма) или 40% ржи (период позднего откорма). Напротив, использование 69% популяционной ржи по сравнению с использованием рациона с 69% пшеницей не оказало отрицательного влияния на потребление корма свиньями с 35-го по 56-й день жизни (33). Согласно Weber et al. (34), более высокое потребление корма было достигнуто, когда поросятам скармливали рацион с долей 15–30% популяционной ржи (с живой массой 10–30 кг) по сравнению с рационом, основанным на пшенице и ячмене. Кроме того, текущее исследование с гибридной рожью также не показало отрицательного эффекта замены 48% пшеницы на 48% ржи в рационах поросят-отъемышей (с живой массой 8–22 кг) (35). При искусственном заражении сальмонеллой молодняка свиней на откорме (с живой массой 10–28 кг) также были получены равные значения потребления корма при замене 69% пшеницы на 69% гибридной ржи (24).
Испытания свиней на откорме, которым на протяжении всей фазы откорма давали повышенное количество ржи вместо пшеницы, показали снижение потребления корма и суточных привесов (p < 0,05), даже несмотря на то, что вес животных не различался. При очень высоких дозах добавление ферментов положительно влияло на коэффициент конверсии корма (FCR) (36). Исследования, в которых поросята-отъемыши получали увеличивающиеся пропорции гибридной ржи вместо кукурузы, показали, что рожь положительно влияла на привесы в начале исследования (до 7-го дня после отъема), и на последующих фазах особенно благоприятно влияло на потребление корма. Однако, поскольку прирост оставался прежним, также было описано возрастающее влияние на коэффициент конверсии корма (FCR) (37). Прямое сравнение при откорме свиней на ячмене, тритикале и ржи не показало различий в потреблении корма и коэффициенте конверсии корма (FCR). Тем не менее, суточные приросты были выше при скармливании тритикале по сравнению с рожью, а значит, и конечная масса животных была выше. Результаты скармливания ячменя были промежуточными (9). Как правило, эти исследования показывают, что при использовании ржи могут происходить изменения в потреблении корма, но это не всегда так. Однако в целом увеличения потребления корма при замене пшеницы не ожидается.
В предыдущих рекомендациях негативное влияние на потребление корма из-за более низкой вкусовой привлекательности ржи упоминалось как причина ограничения использования ржи в кормлении свиней (4, 34). Согласно Grela и Walkiewicz (32), дубильные вещества и пентозаны, а также алкилрезорцины являются анти-питательными веществами ржи. Так, при добавлении в рацион свиней ржаного масла с соответствующим высоким содержанием алкилрезорцина наблюдалось более низкое потребление корма (38). Как правило, из-за отклонений в аналитическом методе и, по-видимому, варьирующихся признаков, приведенные значения для пшеницы и ржи значительно различаются (39–42). Согласно недавним исследованиям, рожь (720–1284 мг/кг) и пшеница (138–763 мг/кг) достигают одинаково высокого содержания алкилрезорцина, в отличие от более ранних исследований (43–46).
При увеличении содержания ржи в рационе достоверных различий в отношении кажущейся общей усвояемости (ATTD) сырого протеина не выявлено. Хотя при тотальной замене имели место численно более низкие значения кажущейся общей усвояемости (ATTD) сырого протеина. Более низкая кажущаяся усвояемость сырого протеина в подвздошной кишке по сравнению с пшеницей, обнаруженная Ellner et al. (35), может быть результатом более высокой вязкости химуса или так называемых комков теста в пищеварительном тракте, обнаруженных Wilke et al. в 2021 году (47). В отношении кажущейся общей усвояемости (ATTD) органического вещества значимых различий при полной замене в рационе пшеницы рожью не наблюдалось. Тем не менее, можно предположить значимые различия в прецекальной переваримости между двумя злаками (18, 35, 64). Согласно Hartung et al. (48), рацион с количеством ржи 69% по сравнению с контролем (69% пшеницы) показал значительно более низкую прецекальную переваримость органического вещества, тогда как, как и в настоящем исследовании, различий в кажущейся общей усвояемости (ATTD) не было. Это может быть объяснено значительно более высокой долей некрахмальных полисахаридов (NSP) (3, 48), которые могут подвергаться микробной деградации только в толстом кишечнике, что, в свою очередь, может привести даже к увеличению концентрации короткоцепочечных жирных кислот (например, масляной кислоты) в крови (49). Как правило, более низкая прецекальная перевариваемость органического вещества приводит к более высокому притоку ферментируемых веществ в толстую кишку, что приводит к более высокому уровню наполнения кишечника (50).
Различия в усвояемости сырого жира (ЕЕ) могут также возникать в результате большего количества ферментируемой клетчатки в рационе, как это было показано в предыдущих исследованиях (51). Это может быть результатом общего воздействия на усвояемость макронутриентов из-за более высокого содержания клетчатки (52), что также возможно, когда в толстом кишечнике увеличивается приток ферментируемых веществ, микроорганизмы синтезируют дополнительные жиры, что, таким образом, может привести к явно более низкой усвояемости сырого жира (48). Кроме того, численное увеличение усвояемости сырой клетчатки с более высоким содержанием ржи в рационе может указывать на то, что пищевая клетчатка из ржи имеет более высокую усвояемость или ферментируемость по сравнению с пшеницей.
Несмотря на то, что в этом исследовании не было выявлено существенных различий в отношении продуктов ферментации, как правило, усиление ферментации в толстой кишке может быть связано с более продолжительным чувством сытости (50), что может быть преимуществом при ограниченном кормлении свиней в стадах (например, супоросных свиноматок). Не отмечено различий в привесах. Согласно Thacker, Campbell и Scoles (31), использование 60% ржи в рационе привело к значительному снижению ежедневного привеса свиней на откорме (с живой массой 17–34 кг). С увеличением доли ржи (до 80%) в рационе у откормочных свиней (с живой массой 30–70 кг) наблюдались более низкие показатели продуктивности (32). Напротив, 65,5% и 69% ржи в рационах молодняка свиней (с живой массой 15–30 кг) по сравнению с рационом на основе пшеницы не приводили к снижению прироста веса (34). Более того, при замене пшеницы и ячменя на рожь в рационе не было отрицательного влияния на прибавку в весе (34, 53). Согласно текущему исследованию, замена ни 48%, ни 69% пшеницы рожью не снижала среднесуточный привес (ADWG) (24, 35).
Когда пшеница была полностью заменена рожью в рационе, наблюдалось значительно более высокий коэффициент конверсии корма (FCR). У поросят (с массой тела ~9–30 кг) был определен более высокий коэффициент конверсии корма, когда пшеница и небольшое количество ячменя были заменены рожью в рационе, и, таким образом, доля ржи составляла до 30%. Контрольная группа достигла коэффициента конверсии корма 1,57 кг/кг, тогда как в экспериментальной группе (30% ржи) был определен коэффициент (FCR) 1,64 кг/кг (34). Было обнаружено, что, по сравнению с пшеницей, рационы на основе ржи показали более низкую прецекальную переваримость (18, 48). Более высокий коэффициент конверсии (FCR) рационов на основе ржи может быть результатом пониженной прецекальной переваримости, поскольку более низкая доля макроэлементов непосредственно и эффективно доступна в тонком кишечнике. Кроме того, рационы с высоким содержанием клетчатки связаны с более низким содержанием энергии. Даже если большее количество короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) доступно в ободочной кишке (как источник энергии) с большим количеством клетчатки, более низкое содержание энергии в этих рационах не может быть компенсировано (54).
Параметр свойств кала важен, так как во многом определяет чистоту стойла. Свойства фекалий исследовали визуально и химически с помощью лабораторных анализов (содержание сухого вещества и значение pH). Значения баллов (1,9–2,2; Таблица 6) соответствовали физиологической консистенции фекалий, которая описывается как «мягкая, сформированная» (28). Достоверных различий в содержании сухого вещества в фекалиях не выявлено. Численно более низкие значения pH в фекалиях при рационе на основе ржи могут указывать на усиленное брожение в толстой кишке (53). Как правило, ферментация в толстом кишечнике, в свою очередь, определяется притоком веществ, не переваренных в тонких отделах кишечника, например некрахмальных полисахаридов (NSP) или неперевариваемого крахмала (55, 56). Измеренные значения для продуктов ферментации варьировались в значимой степени (т.е. высокое стандартное отклонение для молочной кислоты) (см. Таблицы 7–8). Тем не менее, с увеличением доли ржи в рационе численно более высокие концентрации молочной кислоты были измерены в группе, получавшей рацион, основанный на 69% ржи, по сравнению с контролем. В этом контексте следует иметь в виду, что о скорости образования можно судить лишь в ограниченной степени по концентрациям, поскольку кишечник может быстро всасывать большие количества, особенно короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) (57). При этом можно также системно ожидать более высоких уровней масляной кислоты у животных в результате потребления рационов, богатых ферментированной клетчаткой (49). При форсированном образовании масляной кислоты в толстом кишечнике можно предположить благоприятный эффект против проникновения сальмонелл (58–63).
5. Заключение
Даже при действительно высоком содержании ржи в рационе (69%), молодняк свиней на откорме достигал среднесуточного потребления корма более 1300 г сухого вещества. Показатели усвояемости (%) органического вещества и сырого протеина не различались. С увеличением количества ржи в рационе усвояемость сырого жира снижалась. Не зафиксировано существенного влияния на суточные привесы. При полной замене пшеницы рожью коэффициент конверсии корма увеличивался. Необходимы дальнейшие исследования для определения не только концентраций, но и скорости производства различных благоприятных продуктов микробиоты. Тем не менее, никаких отрицательных эффектов (потребление корма, продуктивность и свойства кала) от кормления даже высокой доли гибридной ржи у молодняка свиней на откорме обнаружено не было.
Заявление о доступности данных
Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без необоснованных ограничений.
Заявление об этике
Эксперименты проводились в соответствии с немецким законодательством. Исследования с участием животных были рассмотрены и одобрены специалистом по благополучию животных Ганноверского университета ветеринарной медицины, Ганновер, Германия (ссылка: TiHo-T-2018–24).
Авторский вклад
Ф.В. и Й.К. внесли свой вклад в концепцию, программу исследования и написали разделы рукописи. Ф.В. организовал базу данных, провел статистический анализ и написал первый черновик рукописи. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.
Финансирование
Проект поддержан средствами Федерального министерства продовольствия и сельского хозяйства (BMEL) на основании решения Парламента ФРГ через Федеральное управление сельского хозяйства и продовольствия (BLE) в рамках программы поддержки инноваций (FKZ: 281B101016). Эта публикация в открытом доступе была профинансирована Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) – 491094227 Фонд «Финансирование публикаций в открытом доступе» и Ганноверским университетом ветеринарной медицины.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить Баха Кнудсена и его коллег за проведение анализа фракций клетчатки.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Примечание издателя
Все заявления, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют заявления их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой результат, который может быть оценен в этой статье, или заявления, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.
Авторы:
Фолькер Вильке, Йозеф Камфуес, Институт питания животных, Ганноверский университет ветеринарной медицины, Ганновер, Германия
Переведено с англ. Ишутиновой М.А.
Библиографические ссылки
- Abd el-Wahab, A, Grone, R, Wilke, V, Ahmed, MF, Chuppava, B, Visscher, C, et al. In virto studies to characterise different physico-chemical properties of some feed grains and their impact in monogastric nutrition. Ital J Anim Sci. (2021) 20:2051-62.
- Alert, H.- J. Roggeneinsatz in der Schweinmast, Proceedings of Forum angewandte Forschung in der Rinder- und Schweinfütterung (2005), Fulda; pp. 131-133.
- Al-Ruqaie, I, and Lorenz, K. Alkylresorcinols in extruded cereal brans. Cereal Chem. (1992) 69:472-2.
- Andersson, A.A., Rakha, A., Andersson, R., and Aman, P. Rye dietary fiber, Rye and health, A. Poutanen and P. Aman, Eds. AACC: Elsevier, (2014), pp. 23-47.
- Anguita, M, Canibe, N, Perez, JF, and Jensen, BB. Influence of the amount of dietary fiber on the available energy from hindgut fermentation in growing pigs: use of cannulated pigs and in vitro fermentation. J Anim Sci. (2006) 84:2766-78.
- Barba- Vidal, E, Roll, V, Castillejos, L, Guerra- Ordaz, A, Manteca, X, and Mallo, J. Response to a Salmonella Typhimurium challenge in piglets supplemented with protected sodium butyrate or Bacillus licheniformis: effects on performance, intestinal health and behavior1,2. Transl Anim Sci. (2017) 1:186-200.
- Bolduan, G, Jung, H, and Schneider, R. Rye and wheat in piglet rations supplemented by bisegron. Arch Anim Nutr. (1988) 38:183-91.
- Borgelt, L. Einflusse einer zweistufigen Vermahlung in der Mischfutterproduktion auf die Leistung und Gesundheit von Absetzferkeln Hannover, Tierarztl. Hochsch, Thesis (2015)
- Brinch-Pedersen, H, Madsen, CK, Holme, IB, and Dionisio, G. Increased understanding of the cereal phytase complement for better mineral bio- availability and resource management. J Cereal Sci. (2014) 59:373-81.
- Chen, Y, Ross, AB, Aman, P, and Kamal- Eldin, A. Alkylresorcinols as markers of whole grain wheat and rye in cereal products. J Agric Food Chem. (2004) 52:8242-6.
- Chuppava, B, Abdel- Wahab, A, Schiel, B, Ratert, C, Reckels, B, Visscher, C, et al. Impacts of mannanase supplementation in guar meal by- product on broiler chickens performance, foot pad health and selected organ traits: a pilot study. Eur Poultry Sci. (2022) 86:86.
- Chuppava, B, Wilke, V, Hartung, CB, El- Wahab, AA, Grone, R, von Felde, A, et al. Effect of a high proportion of Rye in compound feed for reduction of Salmonella Typhimurium in experimentally infected young pigs. Microorganisms. (2020) 8:1629.
- Drochner, W., Flachowsky, G., Pallauf, J., Rodehutscord, M., Schenkel, H., Staudacher, W., et al., Determination of digestibility as the basis for energy evaluation of feedstuffs for pigs. Proceedings of meeting of the Society of Nutrition Physiology (2005) 14; pp. 207-213.
- Ellner, C, Martinez- Vallespin, B, Saliu, E- M, Zentek, J, and Rohe, I. Effects of cereal and protein source on performance, apparent ileal protein digestibility and intestinal characteristics in weaner piglets. Arch Anim Nutr. (2021) 75:263-77.
- Ellner, C, Wessels, AG, and Zentek, J. Effects of dietary cereal and protein source on fiber digestibility, composition, and metabolic activity of the intestinal microbiota in weaner piglets. Animals. (2022) 12:109.
- El- Wahab, AA, Wilke, V, Grone, R, and Visscher, C. Nutrient digestibility of a vegetarian diet with or without the supplementation of feather meal and either corn meal, fermented Rye or Rye and its effect on fecal quality in dogs. Animals. (2021) 11:496.
- Evans, L, Dedio, W, and Hill, R. Variability in the alkylresorcinol content of rye grain. Can J Plant Sci. (1973) 53:485-8.
- Evonik. Sun care new ingredients: Evonik Goldschmidt GmbH In: G Hanau, editor. Focus on surfactants, vol. 2010 (2010). 4-506.
- Galassi, G, Crovetto, GM, Rapetti, L, and Tamburini, A. Energy and nitrogen balance in heavy pigs fed different fibre sources. Livest Prod Sci. (2004) 85:253-62. doi: 10.1016/S0301-6226 (03) 00124-6
- Gantois, I, Ducatelle, R, Pasmans, F, Haesebrouck, F, Hautefort, I, and Thompson, A. Butyrate specifically down- regulates Salmonella pathogenicity island 1 gene expression. Appl Environ Microbiol. (2006) 72:946-9. doi: 10.1128/AEM.72.1.946-949.2006
- Global Feed LCA Institute (GFLI), Environmental impact database GFLI, accessed on 16.05.2023, (2023).
- Gomanh, H, Bender, A, Bolte, A, Dirksmeyer, W, Englert, H, Feil, J.- H, et al., Agricultural relevant extreme weather events and possibilities of risk management systems: study commissioned by the German Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL); Thünen report: (2015).
- Grela, E.R., and Walkiewicz, A. Rye in diets for growing- finishing pigs, Proceedings of proc. IPVS, the Hague, 17, (1992); p. 580.
- Grela, ER, Kowalczuk- Vasilev, E, Swiatkiewicz, M, and Skiba, G. Barley, Triticale, or Rye? The type of grain can affect the growth performance and meat quality of sustainable raised pigs. Animals. (2023) 13:1331.
- Hankel, J, Chuppava, B, Wilke, V, Hartung, CB, Muthukumarasamy, U, Strowig, T, et al. High dietary intake of rye affects porcine gut microbiota in a Salmonella Typhimurium infection study. Plan Theory. (2022) 11:2232.
- Hansen, M, et al. Influence of different fibre sources on digestibility and nitrogen and energy balances in growing pigs. Arch Anim Nutr. (2006) 60:390-401.
- Hartung, C., Grone, R., Wilke, V., and Kamphues, J. Effects of substituting wheat for rye in compound feeds on nutrient digestibility (praecaeal/total tract) in Gottingen minipigs. Proceedings of Proc Soc Nutr Physiol 29, Gottingen, (2020), p. 121.
- Henry, R. Pentosan and (1 + 3), (1 + 4) — β- glucan concentrations in endosperm and wholegrain of wheat, barley, oats, and rye. J Cereal Sci. (1987) 6:253-8.
- Herrmann, J, Hermes, R, and Breves, G. Transepithelial transport and intraepithelial metabolism of short- chain fatty acids (SCFA) in the porcine proximal colon are influenced by SCFA concentration and luminal pH. Comp Biochem Physiol A. (2011) 158:169-76.
- Hollmann, I, Lingens, JB, Chuppava, B, Wilke, V, Abd el- Wahab, A, and Buch, J. In vitro evaluation of sodium butyrate on the growth of three Salmonella serovars derived from pigs at a mild acidic pH value. Front Vet Sci. (2022) 9:9.
- Howell, T, Moriconi, JI, Zhao, X, Hegarty, J, Fahim, T, Santa- Maria, GE, et al. A wheat/rye polymorphism affects seminal root length and yield across different irrigation regimes. J Exp Bot. (2019) 70:4027-37.
- Howell, T, Moriconi, JI, Zhao, X, Hegarty, J, Fahim, T, Santa- Maria, G.E., et al., A wheat/rye polymorphism affects seminal root length and is associated with drought and waterlogging tolerance. bioRxiv (2018), 463281.
- J Nutr. (2005) 135:1696-704. doi: 10.1093/jn/135.7.1696
- Kamphues, J, Wolf, P, Eder, K, Iben, C, Kienzle, E, Coenen, M, et al. Supplemente zur Tierernährung für Studium und Praxis; 12. Aufl: Verlag Schlütersche (2014).
Источник Журнал БИО