Лаборатория по исследованию кормов г клин

По мере развития науки о питании, включающей достижения физиологии и биохимии животных, и накопления данных о метаболических путях ис­пользования питательных веществ организмом создаются и современные  основы для исследования объемистых кормов, которые будут отвечают  достигнутым исследованиям  современных систем кормления.

В странах с развитым животноводством уже разработаны нацио­нальные системы нормированного кормления животных. В США, Фран­ции, Нидерландах и Германии они основаны на определении питатель­ности кормов в показателях чистой энергии, в Англии, России и бывших республиках СССР – в показателях обменной энергии.

Основным принципом нормирования обменной энергии является удовлетворение потребности животных не только на образование про­дукции (прирост, молоко и т. д.), но и на обеспечение уровня жиз­недеятельности животного при данном уровне продуктивности с уче­том условий содержания. В системе чистой энергии используются три показателя: чистая энергия на поддержание – чистая энергия кормов для поддержания нелактирующего животного; чистая энергия прироста – чистая энергия кормов на отложение в тканях организма нелакти­рующего животного (термин нелактирующее животное включает расту­щих бычков и телок и взрослых быков); чистая энергия лактации.

Знание механизмов превращений питательных веществ в организме жи­вотного позволяет учитывать в системах оценки питательности кор­мов отдельные моменты, о которых раньше не было и речи. Питатель­ность грубых кормов, оцениваемая по обменной энергии, выше, чем по чистой энергии, что связано с тем, что при оценке питательнос­ти кормов в единицах обменной энергии не учитывают затраты энер­гии на усвоение корма, а эти затраты всегда выше при усвоении кормов, богатых клетчаткой.

В настоящее время  распространение получают методы определения по переваримым питательным веществам, содержанию в кормах переваримых органических веществ, валовой энергии, клетчатки, сырых питательных веществ.Поскольку наиболее важным является определение количества переваримых питательных веществ, то оценка истинной питательности корма включает в себя, прежде всего определение количества так называемых переваримых “сырых” питательных веществ: сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки и безазотистых экстрактивных веществ.

20 мая 2011 года в городе Клин состоялось открытие лаборатории «Би Эл Джи Джи» (Нидерланды) по анализу объемистых кормов. Изначально задачей лаборатории 85 лет назад была потребность обеспечить фермеров скотоводов достоверной информацией о заготовленных грубых кормах. В настоящее время сфера услуг значительно расширилась: помимо анализа грубых кормов постоянно проводятся и исследования совместно с Вагенингенским университетом и Исследовательским институтом кормления КРС Схотхорст (Нидерланды). Все исследования объемистых кормов проводятся с приоритетными отправными показателями: переваримость и усвояемость корма животными.

От NIRS до необходимой информации о кормлении КРС

NIRS, или  Near-InfraredReflectanceSpectroscopy  (спектроскопия ближнего инфракрасного отражения) – это метод физического анализа, который использует  ближнюю часть инфракрасного излучения.  BLGGAgroXpertus применяет NIRS  для исследования грубых кормов, ингредиентов и анализа почв. Более того, BLGGAgroXpertus  проводит различные измерения, которые заполняют  пробел между   NIRS  и  опытами  с животными. Это позволяет  BLGGAgroXpertus получать от спектра  NIR не только достоверную информацию о химическом составе кормов для скота, но и важную информацию об их  питательнойценности.

Исследования на  NIRS травяного сенажа или кукурузного силоса дают ценную информацию о композиционном составе кормов, такую как: сахаре, крахмале,  протеине,  клеточных стенках (нейтрально-детергентную клетчатку, кислотно-детергентную клетчатку, кислотно – детергентный лигнин)  и жирах. Для  фермера скотовода важно знать, какая часть корма переварилась и насколько питательным оказался корм  для коровы.  Безусловно, что самым лучшим способом  определения данных параметров является опыт  с животными. Но такие  эксперименты, дорогостоящие  и требуют много времени.  

Измерение питательной ценности кормов на разных уровнях

Чтобы достоверно установить информацию о питательной ценности,   BLGGAgroXpertus  использует разные методы, которые позволяют  восполнить пробел между  NIRS  и опытами  с животными.   Результаты этих экспериментов используются  для  метода валидации  (проверке достоверности)  NIRS. Таким образом, лаборатория BLGGAgroXpertus способна быстро и достоверно определить питательную ценность грубых кормов  на основе  спектра NIRS .

Insacco измерения внутри коровы (технология исследования с применением нейлоновых мешочков).

Для проведения исследований  insacco, в рубце коровы с помощью хирургического вмешательства  делается отверстие. Это позволяет помещать нейлоновые мешочки  с образцами кормов  в рубец коровы на определенное время для того, чтобы исследовать, как переваривается корм в рубце. BLGGAgroXpertus не проводит данное исследование в рамках компании, но сотрудничает с другими партнерами в программе данных исследований. Такими партнерами являются: Вагиненгентский Университет и Исследовательский Центр  (WUR) в Вагенингене/Лелистаде, а также с  Нидерландским  Советом Продуктов кормления животных (CentraalVeevoederBureau, CVB) в Гааге/Вагенинген.  Исследования  Insacco проводятся  только с целью  исследований и разработок.

Измерения Invitro с рубцовым соком и ферментами

BLGGAgroXpertus проводит два вида исследований invitro с использованием рубцового сока,  в основном для измерений производства газа и  измерения переваримости invitro. Эти два расчета  производятся регулярно для того, чтобы  проводить валидацию  исследований  NIRS.  При измерениях выделения газов, в емкость вносят небольшое количество образца корма, рубцового сока и  химических препаратов. Когда микробы рубцового сока переваривают корм, они выделяют газ. Специальный прибор измеряет количество газа и скорость его выделения. Эти данные используются для определения устойчивости крахмала в рубце.  

Измерение переваримости invitro проходит  быстрее, чем измерение выработки газов. В этом случае, сначала в определенное количество корма добавляется только рубцовый сок,  затем искусственный фермент пепсин, который в естественных условиях выделяется в четвертом отделе желудка  коров. В конце эксперимента, количество оставшегося корма используется для вычисления переваримости invitro, который выражается в коэффициенте переваримости органического вещества (VCOS). Нидерландский показатель питательной ценности VOS (переваримое органическое вещество) выводится из этих данных.

Анализы по Weende и VanSoest (мокрая химия)

Традиционный  способ для определения питательной ценности кормов – это анализ по Weende. Целью данного исследования является определение химического состава кормов. Сухое вещество корма разделяется на органическое и неорганическое (сырая зола) . Органическое вещество  делится на азотсодержащие (сырой белок) и  без азотистые (сырая клетчатка и другие углеводы) компоненты.  Фракции  аммиака измеряются отдельно.

Альтернативным методом является анализ по  методике VanSoest.  В этом случае  стартовой точкой является  строение растения больше чем его химический состав.  Стенки клеток растений  отделяются от клеток растения.  Содержание клеток, например,  белки, сырая зола, жиры и сахара,  в то время когда  клетки стенок растения состоят из гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. Общее количество   клеток стенок  обозначается, как NDF (Нейтрально – детергентная клетчатка);    ADL (Кислотно –  детергентный лигнин),   ADF   (кислотно – детергентная клетчатка)  – показатель суммы лигнина и целлюлозы.  Используя специальные формулы регрессии, BLGGAgroXpertus может конвертировать результаты этих анализов в информацию о питательной и кормовой ценности. 

NIRS:  спектроскопия ближнего инфракрасного отражения

При исследовании  NIRS,  на образец, например помолотый  травяной сенаж,   оказывается  воздействие  с ближним инфра-красным излучением.   Современное оборудование за несколько секунд измеряет,  волны какой длины и сколько  отразились от образца.  Результат количества отраженных волн, иначе говоря,  спектр,  содержит информацию о составе образца. Путем обоих измерений, спектр  NIR   и  химический анализ образца (упомянутый выше), при исследовании большого количества образцов,  BLGGAgroXpertus  может  установить и предоставить  достоверные данные по питательной ценности на основе спектрометра  NIRS.

Отизмеренных до рассчитанных  параметров

BLGGAgroXpertus  отличается от других лабораторий  тем, что  измеряет параметры, а не использует стандартные величины.  Такой подход, измерения по фактическому содержанию,  применяется BLGGAgroXpertus для определения следующих  параметров:

• Растворимый белок
• Не разлагаемая NDF
• Устойчивый крахмал
• Ферментируемыепродукты (уксуснаякислота,  молочнаякислота)

BLGG AgroXpertus постоянноработаетнадразработкойновыхметодов, которыепозволятизмерять как можно больше параметров, вместо их расчетов. На данный момент, например, был разработан новый метод  invitro с использованием рубцового сока  для определения количества используемого фосфора в корме.  До настоящего времени, используемый фосфор можно было  определить только расчетным стандартным методом. Но в настоящее время, более аккуратное измерение данного показателя становится все более важным,  в связи с тем, что правительство  вводит все более строгие ограничения по количеству  фосфора, которое можно вносить в почву с навозом.  Цель  BLGG – представить новый метод определения фактического содержания фосфора в 2014 году.

Результат: достоверные данные по  питательности

На основе всех вышеописанных  измерений,  BLGGAgroXpertus может рассчитать следующие показатели  питательной   ценности:

• DVE:  переваримый в кишечнике протеин.  Это количество протеина, которое  абсорбируется из тонкого кишечника в кровь и является суммой количества усваиваемого протеина из корма, который не расщепляется в рубце (резистентный протеин), и протеина, усваиваемого бактериями рубца. Оба данных вида протеина напрямую используются коровой.  Данный показатель рассчитывается на основке количества сырого протеина, сырого жира, коэффициента переваримости органического вещества и количества сухого вещества.
• OEB: Баланс разлагаемого протеина. Этот параметр дает представление о величине (пределе) усвоения протеина в рубце. Высокий показатель ОЕВ говорит о том, что протеина для бактерий доступно больше, чем они могут усвоить, поэтому протеин теряется (не используется) для окружающей среды. В тех случаях, когда ОЕВ низкий, то  количество энергии и белка сбалансированы, поскольку показания ОЕВ могут быть негативными, то это говорит о недостатке протеина в рубце, что означает недостаточно  оптимальный рост бактерий.

Показатель ОЕВ рассчитывается на основе содержания сырого протеина и доступной энергии в рубце. 

• FOS: ферментируемое органическое вещество.  Данный параметр показывает, сколько корма ферментируется в рубце. Это сумма всех ферментируемых фракций различных питательных веществ, таких как NDF/НДК (Нейтрально детергентная клетчатка), протеин, сахар и крахмал. Чем выше ФОС, тем больше энергии доступно в рубце для формирования бактериального протеина.

Что означает NIRS?

Данная технология была разработана Карлом Х. Норрис в 1960-х годах,  с целью проведения исследований (анализов) в частности сельскохозяйственной продукции

Рисунок 1: FT-NIR инструмент от  Q-Interline (Bomem)

Near-инфракрасное излучение (ближняя часть инфракрасного излучения)

Near-инфракрасное излучение – это излучение, с длиной волны от 780 до  2,500 нанометров.  В световом спектре ближнее красное излучение лежит между видимым и инфракрасным лучом. Люди не могут видеть инфракрасное излучение, но они могут его чувствовать как тепло. Ближнее инфракрасное излучение  дает преимущество, при котором относительно  маленькое количество света абсорбируется,  создавая возможность анализировать образцы непосредственно без их разбавления (разведением) или другой предварительной обработкой.

Иррадиация с ближним инфракрасным излучением.

 NIRS  – это очень полезная аналитическая технология ввиду того, что разные молекулы по разному абсорбируют и отражают ближнее инфракрасное излучение на разные  величины. Когда молекулы абсорбируют энергию из ближнего инфракрасного излучения, эта энергия конвертируется в кинетическую энергию. Как результат, атомы внутри молекул движутся быстрее,  сгибаясь, удлиняясь или вращаясь рядом друг с другом (см рисунок 2). Чем больше света абсорбируется молекулами, тем меньше света остается для отражения. Часть спектра ближнего инфракрасного излучения  абсорбируется соединениями между водородом, углеродом, кислородом, , азотом и серой. Эти химические элементы находятся в воде и соединениях, таких как жиры, белки и стенки клеток. Минеральные вещества и микроэлементы, с другой стороны, невидимы в спектре NIR, потому что у них нет таких соединений.

Рисунок 2: Пример скручивания и растягивания в молекуле  CO2.

 NIR спектра: Отпечаток биологического образца

 В NIRS анализах, образец измельченного сенажа, например, освещается инфракрасным излучением. Затем современное оборудование замеряет, сколько волн излучения и  какой длины отражаются образцом. Для высушенных и измельченных образцов BLGGAgroXpertus обычно использует длину волн в диапазоне 1,000 до 2,500 нанометров.  В результате диаграмма отражения, спектра (см рисунок  3), содержит информацию о составе образца. Однако, процесс абсорбирования слишком сложный для получения информации о составе образца непосредственно из спектра.  Это особенно касается образцов  растительных материалов, все они содержат относительно одинаковые ингредиенты и различаются только нюансами. Поэтому, спектр NIR работает по принципу «снятия отпечатков пальцев»,  которые отражают эти нюансы. Подобно тому, как отпечатки пальцев могут предоставить информацию путем сравнения  с отпечатками пальцев в базе данных, спектра NIR может предоставить много информации, когда она соответственно содержится в базе данных.

Рисунок  3: Пример спектры NIR

NIRS в сравнении с классическими методами

Анализы NIRS являются косвенным методом и должны  быть всегда откалиброван на основе  первичного классического метода исследований, который известны как «контрольный метод или метод контрольного эталона» («referencemethods»).  Однако,NIRS имеет много преимуществ:

• Скорость: в лабораториях BLGGAgroXpertus’ анализ  NIRS занимает в целом  20 секунд.
• Высокая точность: по причине высокого уровня автоматизации, очевидные ошибки человеческого фактора исключены.
• Чистота: химические препараты не используются.
• Нет разрушения: исследуемый материал остается пригодным для использования других  показаний (контрольные).
• Низкие операционные затраты: Несмотря на высокие начальные затраты,  затраты на каждый образец довольно низкие, по причине высоких объемов производства.
• Специфическая ниша: NIRS очень удобен и эффективен для рутинного исследования параметров, для которых классические методы занимают много времени.

В настоящий момент, BLGGAgroXpertus может измерять следующие параметры с помощью NIRS:

– Уксусная кислота

– Молочная кислота

– Хлор

– pH

– Сахар

– Крахмал

– Сырые жиры

– нитраты

– Сырая клетчатка

– сухой аммиак

– свежий аммиак -> фракция NH3

– Сырой протеин (свободный от аммиака)

– Нерастворимый сырой протеин ->% растворимого сырого протеина

– VCOS: коэффициент  усвоения органического вещества 

– NDF: нейтрально -детергентная клетчатка

– VanSoestNDF -> переваримость NDF

– ADF: кислотно – детергентная клетчатка

– ADL: кислотно – детергентный лигнин

– Тест на производство газа -> устойчивый крахмал и стабильность крахмала

Обладая широким пакетом исследований, для  лаборатории Би Эл Джи Джито становится возможным установить  соответствующую питательную ценность кормов при минимальном использовании табличных данных. Такой подход включает в себя особые правила расчетов, которые могут использоваться для местных систем расчета питательной ценности и рассчитать питательную ценность для всех основных систем кормления в Западной и Восточной Европе.

О своевременности открытия лаборатории говорила и руководитель ООО “Агрофирма “Трио” Евгения Уваркина: «Десять лет назад, когда мы начинали заниматься сельским хозяйством, отечественные специалисты еще не были готовы говорить о качестве кормов. Теперь, когда во многих предприятиях  – не без помощи зарубежных специалистов – овладели технологиями, настала пора двигаться дальше: задуматься о качестве основных кормов, концентрации энергии, сухого вещества, других показателях. Поэтому открытие современных лабораторий можно только приветствовать».

Анализ кормовой ценности

Адрес лаборатории  по кормам  BLGGAgroXpertus  (Би Эл Джи Джи Агроэкспертус):

141607 Российская Федерация, Московская область, г. Клин,

ул. Лавровская дорога, 71.

Телефон: +7 (495) 557 04 51 05  Факс: +7 (495)  557 04 51 

Электронная почта: nadezda.bijman@blgg.agroxpertus.com

На правах рекламы