In vitro estimates of kinetic parameters for urease activity of the rumen microflora and efficiency of ammonia sorbents | Оценка in vitro кинетических параметров активности уреазы рубцовой микрофлоры и эффективности сорбентов аммиака

English. When feeding ruminants, the use of urea with adsorbents as a feed additive, the effectiveness of maintaining the ammonia concentration in the rumen fluid media at an optimal level depends on the effects of 2 factors: the activity of rumen urease and the efficiency of ammonia sorption. To quantify the parameters of rumen urease and to select optimal conditions for the use of urea supplements, it is necessary to work out the optimal conditions for conducting laboratory tests and analyzing the data obtained. Objectives of the study are to develop protocols for analyzing data from a dynamic test in vitro introducing urea and recording ammonia accumulation in a media with a urease reaction source and ammonia sorbents; according to the dynamic test data to evaluate the kinetic parameters of the rumen urease activity and efficiency of ammonia sorbents; to evaluate the effects of pre-saturation with molten urea for different sorbents. During the study original protocols were developed for planning the experiment and analyzing dynamic test data. Based on the registration data of ammonia accumulation in the medium, the values of the kinetic parameters of urease activity of rumen microflora for urea were determined: Vmax = 45 mg/hour per 100 ml of media and Km = 22 mg/100 mL = 3.6 mM. Of the sorbents studied, silicon dioxide and shungite and thixosite are less effective in terms of ammonia sorption rate compared to vermiculite. The complexes of silicon dioxide, shungite, thixosite and vermiculite with urea absorbed in the molten state prepared for research are unstable; when incubated in a liquid medium, urea quickly releases into the medium, and the resulting ammonia becomes an easily accessible substrate for urease. The linear dependence of the ammonia concentration on the incubation time revealed during the incubation of the activated carbon complex with urea indicates a uniform flow of urea into the medium.

Russian. При кормлении жвачных применение мочевины с адсорбентами в качестве кормовой добавки эффективность поддержания концентрации аммиака в рубцовой среде на оптимальном уровне зависит от влияния двух факторов: активности рубцовой уреазы и эффективности сорбции аммиака. Для того, чтобы оценить количественно параметры рубцовой уреазы и подобрать оптимальные условия для применения добавок мочевины, необходимо провести отработку оптимальных условий проведения лабораторных тестов и анализа получаемых данных. Цели исследования: 1) разработать протоколы анализа данных динамического теста in vitro с введением мочевины и регистрацией накопления аммиака в среде с источником уреазной реакции и сорбентами аммиака; 2) по данным динамического теста оценить кинетические характеристики активности рубцовой уреазы и действия сорбентов аммиака; 3) оценить для разных сорбентов эффекты предварительного насыщения их расплавленной мочевиной. В проведенном исследовании разработаны оригинальные протоколы планирования опыта и анализа данных динамического теста По данным регистрации накопления аммиака в среде определены значения кинетических параметров активности уреазы рубцовой микрофлоры по мочевине: Vmax = 45 мг/час на 100 мл среды и Km = 22 мг/100 мл = 3,6 мМ. Из исследованных сорбентов оксид кремния, шунгит и тиксозит менее эффективны по скорости сорбции аммиака, по сравнению с вермикулитом. Подготовленные для исследования комплексы диоксида кремния, шунгита, тиксозита и вермикулита с мочевиной, поглощённой в расплавленном состоянии, неустойчивы, при инкубации в жидкой среде мочевина быстро выходит в среду, и образующийся аммиак становится легко доступным субстратом для уреазы. Выявленная при инкубации комплекса активированного угля с мочевиной линейная зависимость концентрации аммиака от времени инкубации свидетельствует о равномерном поступлении мочевины в среду.