Микроорганизмы преджелудков и их роль в пищеварении

В слизистой преджелудков нет желез, вырабатывающих ферменты, однако около 65-80 % потребленных органических веществ подвергается в рубце различным превращениям и утилизации. Химический распад корма в преджелудках осуществляется ферментами, выделенными микроорганизмами, а не самими животными. За счет деятельности микробов жвачные получают почти ¾ питательных веществ и энергии, необходимых для их жизнедеятельности и образования продукции.

Биохимические процессы в рубце идут при участии анаэробных бактерий и простейших, в меньшей мере микроскопических грибков.

Основной смысл существования симбиотной системы «макроорганизм – микроорганизм» состоит в том, что микроорганизмы, преобразуются питательные вещества кормов, съеденных коровой, в белки, жиры, углеводы собственного тела, сами становятся важнейшим источником питания для организма животного – хозяина. Корова ежедневно переваривает около 10-12 кг микроорганизмов, состав которых отличается по содержанию незаменимых аминокислот и витаминов групп В высокой биологической ценностью. Кроме того, жвачное – хозяин использует промежуточные и конечные продукты бактериальной ферментации, прежде всего, летучие жирные кислоты, в качестве основного источника энергии.

Рубец – идеальный природный ферментер для размножения бактерий и простейших. Питательные вещества поступают в него регулярно 5-9 раз в сутки и разводятся большим количеством слюны. В рубцовом содержимом поддерживается постоянная температура 39-40^оС, газовый состав (низкое содержание О₂), оптимальная величина рН 6,3-6,8 для молочных коров.

Бактерии: концентрация бактерий составляет 10⁹-10¹¹ в 1 мл рубцовой жидкости. Она зависит от состава рациона: на концентратно-силосном - (травяном, сенном) она выше, чем на только сенном или только концентратном.

Бактерии по форме разные: грамположительные или грамотрицательные палочки, малые и крупные кокки, спирохеты, вибрионы, селеномонады. По среде обитания – в основном облигатные или факультативные анаэробы. Число видов бактерий, обнаруженных в рубце, достигает 150, из которых в качестве облигатных идентифицировано 50. По физиологическим свойствам бактерии специфичны. Они действуют на определенные вещества и образуют определенные продукты. Поэтому их классифицируют либо по используемому субстрату (протеолитические, целлюлозолитические, липолитические), либо по конечному продукту (молочнокислые, метаногенные и пр.). Наиболее важны для пищеварения животных следующие группы бактерий:

а) расщепляющие белки и небелковые азотистые соединения;

б) сбраживающие клетчатку;

в) переваривающие крахмал и олигосахариды;

г) сбраживающие молочную и янтарную кислоту (промежуточные продукты обмена);

д) расщепляющие липиды и вызывающие гидрирование и изомеризацию жирных кислот.

Наиболее многочисленные целлюлозолитические и протеолитические бактерии.

Одновременно с процессом разложения кормов на простые молекулы (аминокислоты, глюкозу и др.) идут интенсивные процессы микробиального синтеза собственного тела и размножения. При этом они синтезируют новые компоненты, которых не было в корме или было их мало: полноценные белки, незаменимые аминокислоты, гликоген, микробные липазы, витамины.

Состав бактерий и простейших рубца, г/кг сухого вещества.

Биологическая ценность белка бактерий в среднем оценивается в 65 %, белка простейших в 70 %, переваримость соответственно 75 и 85 %.

Между отдельными видами бактерий существуют такие взаимоотношения – симбиоз, антагонизм, кооперация в использовании метаболитов и т.д. В этой экосистеме микроорганизмов выделяют три популяции бактерий: приклеивающиеся к стенке рубца и поступающие в рубцовую жидкость с отмирающими клетками эпителия (обладают протеолитической и уреазной активностью); фиксированные на твердых частицах корма и образующие на них колонии (целлюлозолитические); штаммы свободно живущие в рубцовой жидкости (ферментируют растворимые сахара).

При однотипном кормлении устанавливается микробная популяция постоянного состава. Это состояние равновесия может легко изменяться с изменением типа кормления, часто сопровождается снижением продуктивности (переход с зимнего на летнее – пастбищное кормление). Поэтому важно в летний период иметь однотипное кормление, когда в рационе значительную долю составляют силос, сено, сенаж, концкорма.

В молочный период питания телят развивается молочнокислые и протеолитические микроорганизмы. Бактериальная масса составляет около 10 % сухого вещества содержимого преджелудков. Отток биомассы бактерий в сычуг компенсируется высокой их способностью к размножению в рубце.

Простейшие. Их концентрация в преджелудках составляет 10⁵ – 10⁶ в 1 мл рубцовой жидкости. Они крупнее бактерий и их общая масса соответсвует массе бактерий. Это – класс реснитчатых инфузорий, с подклассами равнореснитчатых и малореснитчатых в соотношении 1:9. Обнаружено всего 50 видов простейших в т.ч облигатных - 14-16 видов.

Равнореснитчатые инфузории способны быстро ферментировать сахаразу, фруктозаны и запасать свободные гексозы в виде полисахаридов, близких по составу к амилопектину. Малореснитчатые переваривают зерна крахмала, а также хлоропласты и частицы целлюлозных тканей. Инфузории осуществляют синтез белков и фосфолипидов.

Популяция простейших очень чувствительна к составу рубцового содержимого. При рН 5,5 или выше они могут исчезнуть. Простейшие покрывают свои потребности в белке за счет растительных веществ и бактерий, которых они поедают.

К облигатной (обязательной) флоре рубца (как и слепой кишки) относятся и анаэробные грибы, дрожжи, плесени, некоторые виды актиномицетов. Грибы обладают целлюлозолитической активностью.