Сравнительная оценка влияния холина хлорида и жидкого бетаина на интенсивность роста, биохимические и экономические показатели у телят молочного периода

Полный текст

Введение.

Применение интенсивной технологии при откорме крупного рогатого скота обосновывает необходимость коррекции их здоровья и продуктивности в раннем онтогенезе (Хабибуллин Р.М., 2023). Ключевым фактором здесь является разработка рационов, ориентированных на сбалансированное питание. В конечном итоге требуется поиск и внедрения в основной рацион альтернативных источников витаминов и их метаболитов, которые отличаются достаточно специфической активностью, но имеют низкую себестоимость. При этом специалистам по кормлению необходимо пересмотреть уровни включения подобных веществ, используемых в рационах сельскохозяйственных животных и птиц (Кван О.В., 2023, Курилкина М.Я., и др. 2023).

Холин хлорид является одним из ключевых витаминов в организме крупного рогатого скота. В частности, холин необходим для биосинтеза фосфолипидов, таких как фосфатидилхолины, фосфатидилэ-таноламины, различные сфингомиелины. В клетках различных тканей и органов животных в среднем 40-50 % от общего содержания фосфолипидов в их мембранах составляют именно эфиры фосфатидилхолина с различными жирными кислотами. В организме животных биполярный ион бетаина образуется в результате окисления холина или витамина В4 (Al-Qaisi M et al., 2022; Coleman DN et al., 2021).

Бетаин (триметилглицин) обладает многочисленными важными биологическими функциями, которые влияют на повышение продуктивности крупного рогатого скота, особенно в раннем онтогенезе (González LA et al., 2023; Jacometo CB et al., 2017). Бетаин действует как донор метила и органический осмолит, который играет важную роль в росте, лактации, синтезе белка и жировом обмене у животных, способствует удержанию молекул воды внутри жизненно важных клеток, чтобы избежать обезвоживания в стрессовых ситуациях, и контролирует осмотическое давление внутри эпителиальных клеток кишечника (Finkelstein JD et al., 1971; Batistel F et al., 2019; Hu L et al., 2020).

Как донор метильной группы бетаин играет роль в синтезе креатина, карнитина, фосфатидилхолина, адреналина, пурина метильной группы и метилированных аминокислот. Бетаин, холин и метионин являются основными источниками доноров метила у животных, и теоретическая способность этих соединений быть донором метила находится в соотношении 3,7:1; 6:1. Кроме того, изотопные исследования показывают, что эффективность бетаина как донора метила в 12-15 раз выше, чем у холина (Alharthi AS et al., 2019; Lopreiato V et al., 2020).

Бетаин является наиболее эффективным из трёх доноров метильных групп in vivo. Во время каталитической реакции, опосредованной бетаин-гомоцистеин-метилтрансферазой (БГМТ), бетаин отдаёт метильную группу гомоцистеину, что приводит к образованию метионина, а затем превращается в диметилглицин (Liang Y et al., 2019b; Mann S et al., 2018; Zhou Z et al., 2016). Далее он расщепляется на множество вторичных метаболитов, таких как монометил глицин, глицин и серин (Zhou Z et al., 2018; Swartz TH et al., 2022; Monteiro APA et al., 2017). Образование метионина из гомоцистеина опосредовано метильной группой, обеспечивается бетаином. В основном именно в печени абсорбированный экзогенный бетаин действует как донор метильной группы, которая регулируется БГМТ и цистатионин-β-синтетазой (ЦβС). В присутствии доноров метильных групп активность ЦβС повышается за счёт ускорения пути переноса серы, что позволяет избежать повреждения клеток, вызванного остаточным гомоцистеином.

Бетаин обладает высокой осмолитической активностью, что обеспечивает поддерживание водного баланса и увеличивает пролиферацию клеток кишечника, что непосредственно влияет на усвояемость питательных веществ и общую продуктивность животных, особенно в раннем онтогенезе (Liang Y et al., 2019a; Roche J et al., 2013). Добавление бетаина снижает концентрацию неэтерифицированных жирных кислот (НЭЖК) и β-гидроксибутирата (БГБ) в плазме крови (Zenobi MG et al., 2018).

Бетаин улучшает показатели роста за счёт снижения потребности животных в энергии для поддержания жизнедеятельности. Кроме того, анаэробный гликолиз после убоя будет продолжаться до тех пор, пока не будет инактивирован фермент гликолиза или пока не истощится мышечный гликоген. Бетаин играет важную роль в индукции секреции гормона роста, усилении передачи сигналов рецепторов между инсулином (INS) и IGF-1, стимулировании синтеза белка, что влияет на скорость роста (Al-Qaisi M et al., 2022).

 

Цель исследования.

Установить эффективность замены кристаллического холин хлорида на жидкий бетаин (бетаиновую мелассу) в кормлении телят молочного периода выращивания.

 

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Телята чёрно-пёстрой породы голштинизированные (уровень голштинизации не менее 70 %) 30-дневного возраста.

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с протоколами Женевской конвенции и принципами надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 53434-2009). При проведении исследований были предприняты меры для обеспечения минимума страданий животных и уменьшения количества исследуемых опытных образцов. Все процедуры над животными были выполнены в соответствии с правилами Комитета по этике животных ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста.

Схема эксперимента. Для реализации поставленных задач в 2024 году на виварии и в лаборатории иммунобиотехнологии и микробиологии ВНИИФБиП – филиал ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста проведены исследования, включающие научно-физиологический опыт. Продолжительность проведения эксперимента составила 30 дней. Данные представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Схема исследования

Table 1. Experimental design

Группа / Group	Голов в группе / Goals in the group		Характеристика кормления / Feeding characteristic
Продолжительность исследования – 30 суток / The duration of the study is 30 days
1 контрольная / 1 control		5	Заменитель цельного молока (ЗЦМ) и комбикорм престартер / Whole milk replacer (WMR) and feed pre-starter
2 опытная / 2 experimental		5	ЗЦМ и комбикорм (престартер+0,04 % кристаллического холин хлорида в составе 1 кг комбикорма) / WMR and feed (pre-starter+0.04 % crystalline choline chloride in 1 kg of feed)
3 опытная / 3 experimental		5	ЗЦМ и комбикорм (престартер+0,0528 % (0,04 %*1,32) бетаиновой мелассы в составе 1 кг комбикорма) / WMR and mixed fodder (prestarter+0.0528 % (0.04 %*1.32) of betaine molasses in 1 kg of mixed fodder)

 

Возраст телят (n=15) от 30 до 60 суток также относится к периоду их раннего развития. В это время критически важно обеспечить телятам правильное питание с необходимым количеством белков, углеводов, жиров, витаминов и минералов для поддержания здоровья и интенсивности роста. В связи с этим и было принято решение по замене холина хлорида в рационе телят на жидкий бетаин. Обоснование дозировок приведено в таблице 2.

 

Таблица 2. Соотношение метильных групп холина, бетаина и их производных

Table 2. Ratio of methyl groups of choline, betaine and their derivatives

Отношение / Ratio	Коэффициент / Coefficient	Примечание / Note
Холин (100 %): Бетаин (100 %) / Choline (100 %): Betaine (100 %)	1:1,12	Рассчитано как соотношение молярных масс холина 104,2 г/моль к бетаину 117,1 г/моль / Calculated as the ratio of molar masses of choline 104.2 g/mol to betaine 117.1 g/mol
Холин (100 %): Холин хлорид (100 %) / Choline (100%): Choline chloride (100%)	1:1,34	Рассчитано как соотношение молярных масс холин хлорида 139,6 г/моль к холину 104,2 г/моль / Calculated as the ratio of the molar masses of choline chloride 139.6 g/mol to choline 104.2 g/mol
Холин хлорид (100 %):Бетаин (100 %) / Choline Chloride (100%):Betaine (100%)	1:0,84	Рассчитано как соотношение коэффициентов замены холина на бетаин и холина на холин хлорид / Calculated as the ratio of choline to betaine and choline to choline chloride replacement ratios
Холин Хлорид (60 %): Жидкий бетаин (38 %) / Choline Chloride (60%): Liquid Betaine (38%)	1:1,32	Рассчитано как соотношение коэффициентов замены холина на бетаин и холина на холин хлорид с учётом содержания активного вещества / Calculated as the ratio of choline to betaine and choline to choline chloride replacement ratios taking into account the active ingredient content

 

Опыт проводился по схеме, представленной в таблице 1: 1 контрольная группа получала рацион без применения бетаина и холин хлорида, животным 2 опытной группы скармливался рацион, содержащий 60 % холин хлорида в количестве 400 г/т корма (престартера), в 3 опытной группе применялся рацион, содержащий жидкий бетаин в количестве 528г/т корма (стартера). В соответствии с «Основами опытного дела в животноводстве» (Овсянников А.И., 1976), для проведения опыта на КРС в группах было по 5 голов.

По окончании опыта была отобрана кровь с соблюдением правил асептики и антисептики в две стерильные пробирки. В одной из пробирок – кровь с ЭДТА, а в другой – для получения сыворотки.

Были определены зоотехнические показатели (валовой и среднесуточный прирост, поедаемость корма), проведены биохимические исследования сыворотки крови.

Оборудование и технические средства. Исследования выполнены с использованием приборной базы лаборатории иммунобиотехнологии и микробиологии ВНИИФБиП – филиал ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста: автоматический биохимический анализатор ERBAXL-100 (ERBA Lachema, Чехия), реагенты ERBA SysPack (ERBA, Чехия), автоматический гематологический анализатор DF50 Vet (Dymind, Китай), набор реактивов для гематологического анализа Dymind SysPack (Китай), весы для взвешивания животных ЭЛЬТОН (Ск) 300 кг (Волгоградский завод ВТ, Россия).

Статистическая обработка. Статистический анализ выполняли с помощью офисного программного комплекса «Microsoft Office» с применением программы «Excel» («Microsoft», США) и обработкой данных в «Statistica 10.0» («Stat Soft Inc.», США). Статистическая обработка включала расчёт среднего значения (М) и стандартные ошибки среднего (±SEM). Достоверность различий сравниваемых показателей определяли по t-критерию Стьюдента. Уровень значимой разницы был установлен на уровне Р≤0,05.

 

Результаты исследований.

В ходе проведённых исследований было установлено, что применение холина хлорида и жидкого бетаина способствовало интенсивности роста животных опытных групп. Данные представлены в таблице 3.

 

Таблица 3. Зоотехнические показатели телят молочного периода (M±m)

Table 3. Zootechnical indicators of calves of the dairy period (M±m)

Показатель / Indicator	Группа / Group
	1 контрольная / 1 control	2 опытная / 2 experimental	3 опытная / 3 experimental
Количество животных, гол. / Number of animals, head	5	5	5
Средняя живая масса телят в начале опыта, кг / Average live weight of calves at the beginning of the experiment, kg	57,8±1,9	57,5±1,9	57,0±1,6
Средняя живая масса телят в 2 месяца, кг / Average live weight of calves at 2 months, kg	70,9±1,6	72,8±1,1	73,0±1,7
Валовой прирост, кг / Gross gain, kg	13,1±2,8	15,3±2,8	16,0±2,2
Среднесуточный прирост, г / Average daily gain, g	437,0±52	510,0±25	533,3±34*
% к контролю по приросту живой массы / % to control in terms of live weight gain	100	116,8	122,1
Количество потребленного корма (сухой корм), кг / Amount of feed consumed (dry fodder), kg	39	39	39
Коэффициент конверсии корма / Feed conversion ratio	2,98	2,55	2,43
Затраты ОЭ на 1 кг прироста, МДж** / ME expenditure per 1 kg of gain, MJ**	36,5	31,21	29,74

Примечание: здесь и далее * – Р≤0,05; ** – оценка ОЭ по переваримым питательным вещества

Note: here and further * – P≤0.05; ** – assessment of ME by digestible nutrients

 

Применение жидкого бетаина позволяет повысить валовой прирост у телят в опытной группе на 22,0 %, среднесуточный прирост – на 22 %, живую массу телят – на 2 %. Снизить конверсию корма и затраты ОЭ на 18 % и 18,1 % соответственно. Известно, что бетаин обладает многочисленными важными биологическими функциями, которые повышают продуктивность скота. Он помогает поддерживать водный баланс и увеличивать пролиферацию клеток кишечника, что улучшает усвояемость питательных веществ и общую продуктивность животных. Сохранность во всех группах была 100 %.

С целью изучения влияния холина хлорида и жидкого бетаина на обменные процессы в организме опытных животных были проанализированы данные, полученные в ходе биохимических и морфологических исследований крови. Данные представлены в таблице 4.

 

Таблица 4. Биохимические и гематологические показатели крови подопытных животных (M±m)

Table 4. Biochemical and hematological blood parameters of experimental animals (M±m)

Показатель / Indicator	Группа / Group
	1 контрольная/ 1 control	2 опытная/ 2 experimental	3 опытная/ 3 experimental	референсные значения1 / Reference values1
Белок общий, г/л / Total protein, g/l	69,67±1,34	74,89±4,13	75,24±3,24*	72-86
Альбумины, г/л / Albumins, g/l	26,95±0,74	26,50±1,38	28,12±2,14	28-39
Глобулины, г/л / Globulins, g/l	42,72±1,18	48,39±2,82	47,12±0,95	34-49
Мочевина, ммоль/л / Urea, mmol/l	3,00±0,69	2,92±0,33	2,91±0,64	2,3-5,8
Креатинин, ммоль/л / Creatinine, mmol/l	59,52±7,36	75,89±2,10*	76,84±2,10*	55-180
Билирубин общий, мкмоль/л / Total bilirubin, μmol/L	4,98±2,05	4,73±0,70	4,82±1,25	0,7-14
АЛТ, МЕ/л / ALT, IU/L	17,25±1,81	19,64±1,52	20,01±2,26	11,7-100
АСТ, МЕ/л / AST, IU/l	25,87±0,26	28,49±5,63	27,40±3,51	18,8-98,3
Щелочная фосфатаза, МЕ/л / Alkaline phosphatase, ME/L	46,87±3,30	56,27±8,09	52,03±6,89	40,0-273
Холестерин общий, ммоль/л / Total cholesterol, mmol/L	2,51±0,18	2,82±0,12*	2,87±0,06*	1,56-3,64
Глюкоза, ммоль/л / Glucose, mmol/l	3,19±0,06	3,21±0,13	3,29±0,34	2,2-5,32
Кальций, ммоль/л / Calcium, mmol/l	2,51±0,06	2,54±0,12	2,56±0,19	2,1-2,82
Фосфор, ммоль/л / Phosphorus, mmol/l	2,94±0,11	3,00±0,03	2,97±0,12	1,4-3,22
Магний, ммоль/л / Magnesium, mmol/l	0,59±0,01	0,62±0,05	0,60±0,02	0,7-1,22
Железо, мкмоль/л / Iron, µmol/L	2,36±0,16	2,51±0,12	2,39±0,09	1,8-2,92
Лейкоциты, 109/л / Leukocytes, 109/L	11,61±3,10	10,13±1,89	11,12±2,51	4-15
Эритроциты, 1012/л / Erythrocytes, 1012/L	9,34±0,11	13,32±1,71*	13,48±0,99*	5-15
Гемоглобин, г/л / Hemoglobin, g/l	98,53±3,34	113,07±5,90*	114,07±6,74*	80-150
Гематокрит, % / Hematocrit, %	42,67±1,22	44,53±3,08	44,92±6,54	24-46

Примечание: здесь и далее * – Р≤0,05; ¹Зеленевский и др., 2005; ⁴Гусев и др., 2019.

Note: here and further * – P≤0.05; ¹Zelenevsky et al., 2005; ⁴Gusev et al., 2019.

                                                                                                                               

Изучаемые показатели крови в целом находились в пределах референсных значений. В 1 и 2 опытных группах было зафиксировано повышение концентрации общего белка на 7,5 и 8 % соответственно. Также в данных группах зафиксировано достоверное повышение концентрации креатинина в крови на 27,5 (Р≤0,05) и 29,1 (Р≤0,05) % и холестерина – на 12,3 (Р≤0,05) и 14,2 (Р≤0,05) % соответственно (табл. 4).

Холина хлорид и жидкий бетаин оказывают положительный эффект на морфологический профиль крови. Так, в опытных группах достоверно зафиксировано повышение уровня гемоглобина на 18,7 (Р≤0,05) и 15,8 (Р≤0,05) % и концентрации эритроцитов – на 42,6 (Р≤0,05) и 44,3 (Р≤0,05) %.

В ходе исследований был проведён экономический анализ по определению эффективности использования холина хлорида и жидкого бетаина в кормлении телят в расчёте на 1 голову. Данные представлены в таблице 5.

 

Таблица 5. Показатели экономической эффективности применения холина хлорида и жидкого бетаина телятам в молочном периоде выращивания

Table 5. Indicators of economic efficiency of application of choline chloride and liquid betaine to calves in the dairy period of rearing

Показатель / Indicator	Группа / Group
	1 контрольная / 1 control	2 опытная / 2 experimental	3 опытная / 3 experimental
Получено валового прироста по группе, кг / Received gross gain by group, kg / kg	13,1	15,3	16,0
Количество потребленного комбикорма, кг / Quantity of consumed mixed fodder, kg	39,00	39,00	39,00
Потреблено кормовой добавки, г / Consumed feed additive, g	-	1560,00	2060,00
Стоимость кормовой добавки за кг / Cost of feed additive per kg	-	1170,00	669,50
Стоимость потребленного комбикорма, руб. / Cost of consumed mixed fodder, rub.	1404,00	3229,00	2783,00
Стоимость эл. энергии, руб. / Cost of electric energy, rub.	1320,00	1320,00	1320,00
Заработная плата + прочие расходы, руб. / Wages + other expenses, rub.	1360,00	1360,00	1360,00
Производств. затраты, всего, руб. / Production costs, total, rub.	4084,00	4318,00	4218,00
Себестоимость 1 кг прироста массы, руб. / Cost of 1 kg of weight gain, rub.	311,75	282,20	263,62
В % контролю / In % of control	100,0	89,83	83,82
Прибыль, руб. / Profit, rub.	501,00	1037,00	1382,20
Получено дополнительного дохода, руб. / Additional income received, rub.	-	536,00	881,20
Уровень рентабельности, % / Profitability level, %	12,27	24,02	32,77

 

Так, применение жидкого бетаина при введении в рацион телят молочного периода выращивания было эффективнее на 20,50 % по сравнению со стандартным рационом и на 11,75 % – по сравнению с холином хлоридом, а в денежном выражении – на 881,20 и на 345,20 рубля.

 

Обсуждение полученных результатов.

Настоящее исследование было направлено на сравнение применения холина хлорида и жидкого бетаина у телят в молочном периоде. В ходе проведённых исследований было установлено, что включение в состав стартерных комбикормов жидкого бетаина позволяет повысить валовой прирост у телят в опытной группе на 22,0 %, среднесуточный прирост – на 22 %, живую массу – на 2 %. Наши данные согласуются с данными ряда авторов (Monteiro APA et al., 2017; Holdorf HT et al., 2023), когда при введении в рацион жидкого бетаина и холина хлорида было зафиксировано увеличение живой массы новорождённых телят. Добавление экзогенного холина в цельное молоко улучшало рост молодняка, несмотря на проблемы, связанные с низкой живой массой при рождении. Поддержание и улучшение темпов роста в периоды высокого риска служат профилактической мерой для благополучного дальнейшего отъема, и может иметь долгосрочные эффекты. Уровень питания и темпы роста в раннем возрасте являются важными детерминантами роста мышечной ткани (Soberon F and Van Amburgh ME, 2017), что потенциально объясняет связь между интенсивностью набора массы в раннем возрасте и формированием системы пищеварения как базиса получения в дальнейшем высокой продуктивности. Данные нашего исследования по применению жидкого бетаина показывают также на возможность снижения конверсии корма и затрат ОЭ на 18 % и 18,1 % соответственно, по сравнению с контрольными животными. Результаты использования жидкой кормовой добавки, содержащей бетаин, в рационах для крупного рогатого скота, особенно лактирующих коров, также показывают снижение конверсии корма и увеличение удоев. Так, в работах Monteiro APA (2017) бетаин применялся в стадию лактации до отёла. Также в ранней лактации применение бетаина способствовало увеличению надоев на 7,7 % и содержания жира в молоке – на 10,1 % в период первых 8 недель лактации, снижению конверсии корма на 0,7 % по сравнению со стандартным рационом. Таким образом, скармливание бетаина позволяет добиться улучшения молочной продуктивности.

При анализе гематологических показателей было зафиксировано повышение уровня гемоглобина на 18,7 (Р≤0,05) и 15,8 % (Р≤0,05) и концентрации эритроцитов на 42,6 (Р≤0,05) и 44,3 % (Р≤0,05) в крови животных опытных групп. Подобные результаты также отмечаются в работе Hassan Yousef M с коллегами (2022), в которой было подтверждено влияние бетаина на существенное увеличение общего количества гемоглобина и эритропоэз в целом. Также приводятся данные о высокой антиоксидантной активности бетаина. Он контролирует объём клеток, регулируя АТФазу мембран эритроцитов (красных кровяных телец) посредством конформационных изменений. Кроме того, антигемолитическая активность бетаина может быть связана с гидрофобностью трёх метильных групп. В работах Cai Y с соавторами (2021) были доказаны гепатопротекторное действие бетаина на овцах и активизация обменных процессов, особенно на белковый и липидный обмен, что коррелирует с данными, полученными в нашем исследовании. Применение холина хлорида и жидкого бетаина способствует повышению метаболических процессов, что согласуется с уровнем приростов животных. Следует отметить, что применение жидкого бетаина в рационе телят молочного периода выращивания было эффективнее в денежном выражении на 4406,00 рублей по сравнению со стандартным рационом и на 1726,00 рубля – по сравнению с холином хлоридом.

 

Заключение.

Применение жидкого бетаина целесообразно использовать в кормлении телят непосредственно после рождения и включать в состав престартерных и стартерных комбикормов, что способствует активизации роста, обмена веществ и интенсивному набору массы тела. Повышается рентабельность на 20,50 и 11,75 % по сравнению со стандартным рационом и по сравнению с холином хлоридом.

Об авторах

Константин С. Остренко

Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный иссле-довательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»

Автор, ответственный за переписку.
Email: Ostrenkoks@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2235-1701

доктор биологических наук, главный научный сотрудник, заведующий

Россия, Калужская область, Боровск

Михаил М. Луговой

Группа Компаний «РУСАГРО»

Email: Ostrenkoks@gmail.com

кандидат биологических наук

Россия, Москва

Роман В. Некрасов

Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста

Email: nek_roman@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4242-2239

доктор сельскохозяйственных наук, профессор РАН, главный научный сотрудник

Россия, Московская область, п. Дубровицы

Список литературы

Дополнительные файлы