Оценка питательности кормов по балансу азота, углерода и энергии

 

Переваренные и всосавшиеся через стенку пищеварительного тракта питательные вещества используются организмом для поддержания жизни, работоспособного состояния и для производства продукции. Получение продукции является основной целью животноводства.

В продуктивном животноводстве питание должно способствовать получению наибольшего количества продукции при рациональном потреблении питательных веществ кормов. Это может быть определено специальными опытами. В этих опытах об использовании судят по разности между веществами или элементами, доставленными в корме, питье и вдыхаемом воздухе и выделенными из организма всеми возможными путями с калом, мочой, газами, парами, молоком и т. д. Этот опыты измерения использования веществ кормов называются «балансами веществ», они основаны на законе сохранения вещества и энергии.

Методы опытов позволяют судить о конечных результатах использования питательных веществ.

В зависимости от поставленных задач опыты строятся так, чтобы сравнивать результаты кормления либо между сходными животными (методика групп), либо между двумя смежными сроками на одних и тех же животных (методика периодов), либо сочетая группы с периодами (методика обратного замещения и латинского квадрата). Во всяком опыте исследуемое кормление сопоставляют со стандартным, уже изученным, которое считается контролем. В этих опытах определяют баланс азота, углерода и энергии.

Баланс азота. В обменных реакциях организма может участвовать только азот органических соединений, всосавшихся через стенку пищеварительного тракта. Элементарный азот воздуха не принимают во внимание при составлении азотных балансов питания.

Неорганические аммонийные соединения, поступающие с пищей, могут участвовать в обмене или как синтезированные микробами продукты, или подобно продуктам дезаминирования. Аммонийные соединения пищи и продуктов обмена в зоотехническом анализе определяются с протеином.

Часть поступивших с кормом азотсодержащих веществ выделяется с каловыми массами. К ним присоединяются азотистые вещества пищевых соков и клеток эпителия пищеварительного тракта. Остальные же азотистые вещества пищи поступают в тело животного, где подвергаются различным превращениям и либо, окислившись, выделяются в моче (и в очень незначительном, обычно, неучитываемом, количестве в поте и потерях эпидермиса кожи волос), либо откладываются в теле.

Конечныe продукты распада азотистых веществ в теле выделяются с мочой главным образом в форме мочевины, мочевой кислоты и аммиака. Остающийся в теле азот, с одной стороны, идет на восстановление потерянных с калом азотистых веществ пищеварительных соков и клеток эпителия, а с другой, - может быть отложен в теле в форме мяса или выделен с молоком. Азот, задержанный в теле, и азот выделенный всегда будут равны азоту корма. Поэтому для точного суждения о количестве оставшегося в теле азота необходимо знать его приток с пищей и количество, выделенное с калом, мочой и молоком.

Для составления баланса азота обычный опыт по переваримости кормов достаточно дополнить сбором мочи и ее анализом на содержание азота, а у лактирующих животных также сбором и анализом молока. Баланс азота рассчитывают по формуле:

 

Баланс N = Nкорма - (Nкала + Nмочи + Nпродукции)

 

Результат баланса может быть положительным (протеин накапливается в теле), отрицательным (поступление азота в пище меньше его потерь из тела и, следовательно, содержание протеина в теле убывает) и нулевым (приток азота в пище равен его потерям).

При толковании результатов балансов надо иметь в виду, что отрицательным баланс может быть не только при абсолютном недостаткe протеина в пище, но и при неудовлетворительном качестве кормового протеина, при недостатке в рационе органического вещества, при переходах с высоких (обильных) уровней кормления на пониженные, даже если последние близки к обычному оптимуму. Отрицательным может быть баланс и при недостатке некоторых питательных веществ - незаменимых аминокислот или минеральных веществ и витаминов, необходимых для нормального использования протеина.

Нулевые балансы наблюдаются как при недостаточных, так и при достаточных и даже обильных уровнях общего и протеинового питания. Последнее связано с крайне ограниченной способностью взрослых животных создавать запасы протеина в теле.

Положительным баланс азота должен быть у растущих, беременных и восстанавливающих истощенные запасы тела животных.

Баланс углерода. Химическим элементом, который может быть использован как индикатор обмена органических веществ, является углерод. Он входит в состав всех групп питательных веществ - белков, жиров и углеводов. Углерод в форме органических соединений поступает в организм с пищей (возможно, и питьем) и в форме минеральных соединений (главным образом в виде С02) с вдыхаемым воздухом, а уходит с непереваренными остатками (в кале), с мочой и с кишечными газами (углекислотой и метаном).

Остальной углерод в виде составного элемента различных питательных веществ попадает в тело. Он входит в состав всасывающихся аминокислот, глюкозы и жира.

В результате различных промежуточных превращений, главным образом диссимиляции, животное выделяет через легкие продукты окисления в виде углекислоты. Помимо того, углерод выделяется из тела с полезными продуктами (например, молоком), а остальное его количество отлагается в мясе, жире, других тканях (шерсти, коже и т. д.) и органах.

Баланс углерода определяют по формуле:

 

Баланс С = Скорма - (Свыдыхаемых газов + Скала + Смочи + С кишечных газов + + Спродукции)

 

Содержание углерода в кормах, кале, моче, молоке, шерсти может быть определено путем анализа этих веществ.

Доля выделения углерода в газообразной форме сравнительно с потерями в кале и моче значительна.

В газообразном виде удаляется больше половины теряемого организмом углерода, поэтому его необходимо определять во всех случаях изучения баланса углерода. Для этого пользуются дыхательными или респирационными аппаратами.

Респирационные аппараты должны иметь герметическую камеру, внутри которой помещают подопытное животное. В аппаратах одного типа в камеру должен поступать все время свежий воздух. Определяя количество протекшего через камеру воздуха и его состав до входа в камеру и после выхода из нее, можно учесть все изменения, происшедшие за счет дыхания животного. Такой прибор называют открытым и применяют обычно для крупных животных.

Имеются установки закрытого типа, в которых к герметической камере присоединены воздухонепроницаемые трубы и приборы, служащие для конденсации и поглощения образующихся водяных паров, углекислоты, охлаждения нагретого животным воздуха и просасывания воздуха через систему.

Животное, выделяя углекислоту, поглощает из воздуха кислород. Выделенная углекислота улавливается в поглотительных приборах аппарата. В результате объем газа герметической системы (камеры, трубопроводов и приборов) уменьшается, что приводит к падению его давления внутри системы. Это падение давления соответствует исчезновению из воздуха кислорода, запас которого должен пополняться. Тем самым в камере состав воздуха поддерживается близким к нормальному.

Если в респирационном опыте, помимо продукции углекислоты, учитывается и потребление кислорода, то по этим данным может быть определен респирационный коэффициент RQ равный отношению объема продуцированной углекислоты к объему потребленного кислорода.

Если респирационный опыт ведется на голодающем животном, то по величине RQ может быть определена доля участия в обмене отдельных веществ тела животного. RQ при окислении углеводов равен 1, при окислении белков примерно 0,8, а жиров - 0,707. Баланс углерода в сочетании с балансом азота позволяет прижизненно определить изменения содержания белка и жира в теле животного и использование для этого вещества корма в момент опыта.

Баланс энергии.

Чтобы определить баланс энергии в организме животного, нужно знать, какое количество энергии поступило и сколько ее выделилось из тела.

Энергия поступает в тело в химической форме только с питательными веществами кормов. Часть этих же веществ уходит в непереваренных остатках (в кале), часть в не вполне окислившихся веществах - с кишечными газами (метаном), и, наконец, не вполне окислившиеся азотсодержащие вещества тела и корма выделяются в различных соединениях в моче.

Это количество химической энергии с целью учета баланса тепловой энергии должно быть предварительно выражено в единицах тепловой энергии - джоулях. Чтобы определить запас тепловой энергии корма или -экскретов, образец их нужно сжечь в калориметре и учесть количество тепла, образовавшееся при сжигании.

По результатам сжигания в калориметре образцов кормов и выделений подсчитывают количество энергии, протекшей с кормом и покинувшей тело животного с видимыми выделениями (калом, мочой, молоком). Кроме этих видимых выделений, тело животного теряет тепловую энергию, появляющуюся в результате переваривания и усвоения корма, мышечной деятельности и обменных реакций.

Тепло, выделенное животными, определяется либо косвенно по количеству поглощенного животными кислорода и в зависимости от RQ, находимых в респирационном опыте, либо прямым путем в специальном аппарате - биокалариметре.

Результаты опытов по балансу энергии, так же как и аналитические результаты по балансу углерода, дали фундаментальные материалы для выяснения закономерностей использования веществ кормов продуктивными животными. Эти закономерности широко применяются при разработке норм кормления и оценки питательности кормов.