Опыты по переваримости кормов и обмену веществ
Оценка питательности кормов по содержанию переваримых веществ нашла широкое применение в практике животноводства. Для определения переваримости кормов необходимо отобрать 3-4 здоровых животных одинакового возраста и массы; у свиней и птицы целесообразно освободить предварительно пищеварительный канал от паразитических червей – дегельминтизировать животных специальными кормовыми препаратами. У птиц проводят хирургическую операцию, позволяющую раздельно собирать кал и мочу.
Для освобождения пищеварительного канала от старых порций корма и заполнения его испытуемым животных кормят этим кормом в течении подготовивтельного периода опыта. Подготовительный период в опытах со жвачными и лошадьми продолжается 10-15 суток, в опытах со свиньями и птицей – 7-10 суток; Последующий за подготовительным учетный период опыта продолжается 5-10 суток в зависимости от вида животных. В этот период строго учитывают заданные животным корма, остатки несъеденного корма, количество выделенного животными кала, отбирают 5-10 % корма и консервируют средние его пробы, пробы остатков кала для последующего химического анализа.
Отобранным для опыта самцам с помощью системы шлеек подвешивают калосборные мешки из брезента, клеенки или полиэтиленовой пленки; животных помещают в клетку или станок с индивидуальной кормушкой и поилкой; выемку и учет кала из сборников производят не реже 1-2 раз в сутки; в опытах на крупных животных (коровы, лошади и др.) собирают и учитывают в течение круглых суток по мере его выделения.
При определении переваримости кормов, которые в единственном числе не могут быть скормлены животным, опыт по переваримости проводят в три периода – подготовительный и два учетных.
Вот примерная схема определения переваримости овса овцами. В первый учетный период опыта определяют переваримость рациона, состоящего из 500 г сена, 1000 г кормовой свеклы, 300 г отрубей и 100 г овса, во второй учетный период опыта – 80% рациона первого периода и 200 г овса; разницу в переваримых питательных веществах, полученную во второй учетный период опыта, по отношению к первому относят к 200 г овса и рассчитывают его переваримость.
Определение переваримости кормов у крупных животных чрезвычайно громоздко, дорого и трудоемко. Для устранения необходимости сбора и учета всего выделенного животными кала переваримость кормов можно определять методом инертных индикаторов. Сущность этого метода заключается в том, что к испытуемому корму добавляют и равномерно перемешивают определенные количества непереваримых (инертных) веществ. В качестве инертного вещества используют окись хрома; от выделенных животными порций кала отбирают среднюю пробу для химического анализа; у взрослого крупного рогатого скота средние пробы кала могут быть взяты рукой (в резиновой перчатке) через анальное отверстие из прямой кишки; пробы этим методом отбирают в одно и то же время суток учетного периода опыта.
Переваримость рассчитывают по изменению соотношений между питательными и инертными веществами в- корме и кале.
Для определения переваримости зеленых кормов у свободно двигающихся на пастбищах животных разработан метод двойного индикатора, позволяющий избежать необходимость учета съеденных животными кормов и выделенного кала.
Многочисленными исследованиями переваримости кормов установлена прямолинейная связь менаду переваримостью питательных веществ корма и содержанием азота в кале животных. На основании этой закономерности разработаны специальные уравнения, позволяющие путем химического анализа кала животных определять переваримость питательных веществ. Например, уравнение для определения переваримости органического вещества в летних рационах лактирующими коровами:
у = 46,89 + 8,21х
где у – коэффициент переваримости органического вещества рациона, %; х – содержание азота в органическом веществе кала, %..
Практическое определение переваримости этим методом несложно. Из прямой кишки коровы рукой (в резиновой перчатке) после перемешивания отбирают пробу кала (примерно 0,5 кг); в кале определяют влажность, содержание золы и азота.
За последние годы разрабатываются способы определения переваримости питательных веществ отдельных кормов вне организма животного — in vitro. Сущность этих методов заключается в том, что на-веска корма инкубируется при температуре 37 °С в термостате в течение определенного времени совместно с натуральным пепсином + НС1 или рубцовой жидкостью + пепсин + НС1; в первом случае можно определить переваримость азотистых веществ, а во втором – переваримость всех органических веществ корма.
Постепенно, по мере накопления практических и научных сведений о питательности кормов, стали обнаруживаться недостатки способов определения переваримости питательных веществ кормов и рационов, так как не все переваримые питательные вещества корма в равной степени могут участвовать в формировании организмом интересующей человека продукции. Например, сумма переваримых питательных веществ у зерна овса (62%) и пшеничных отрубей (60%) практически равна. Однако при скармливании животным, чтобы получить одинаковое продуктивное действие, отрубей надо затратить примерно на 25 % больше, чем овса. Особенно четко обнаруживается различие в питательности равных количеств переваримых веществ у грубых кормов, богатых клетчаткой, и у зерновых, бедных клетчаткой.
Для усовершенствования системы оценки питательности кормов наукой разработаны новые методы, которые позволили углубить знания в области выяснения дальнейших превращений переваримых питательных веществ корма в организме животного. Развитию новых методов оценки питательности кормов способствовало и то, что в 80-х годах прошлого века была доказана приложимость закона сохранения энергии к обмену веществ в организме человека и животных.
Для изучения материальных изменений в теле животных под влиянием кормления с конца прошлого века в зоотехнических исследованиях стали широко применять метод контрольных животных, сущность которого заключается в следующем.
Подбирают две группы животных, одинаковых по происхождению, возрасту, полу, массе тела и состоянию здоровья; перед началом опыта из каждой группы убивают 1—2 головы и анализируют все продукты убоя на содержание белка и жира; оставшихся животных на протяжении опыта кормят одинаковыми смесями кормов, только одной группе дают несколько больше того корма, продуктивное действие которого изучается; на протяжении опыта строго учитывают съеденные животными корма. В конце опыта из каждой группы убивают по нескольку типичных животных и анализируют продукты убоя на содержание белка и жира. Разница в составе тела животных, убитых до опыта и в конце его, покажет влияние дополнительно съеденного животными корма на отложение белка и жира в теле животного.
Метод контрольных животных удобен тем, что позволяет, минуя определение переваримости корма, получить достаточно точные данные о влиянии этого корма на формирование продукции в организме, не требует сложного лабораторного оборудования, но он неприменим для работы с крупными и ценными в племенном отношении животными.
Более совершенен балансовый метод, который основан на учете поступления и выделения из организма азота и углерода или энергии.
Приход и расход воды, минеральных веществ в теле животных не учитывают, поскольку они не являются источниками энергии в питании организма; не учитывают также изменение содержания углеводов в теле животных из-за малого их количества (у крупного рогатого скота массой 450-500 кг в теле содержится около 2 кг). При нормальных условиях кормления количество углеводов в организме заметно не изменяется: в баланс веществ и энергии организма обычно не включают незначительные количества азота и углерода, выделяемые животными с потом.
По балансу азота и углерода можно рассчитать размеры отложения или разрушения белка и жира в теле животного для каждого конкретного случая кормления. Для того чтобы составить баланс азота в организм ме, необходимо знать содержание азота в корме, в твердых и жидких выделениях животного:
Nотложения = Nкорма – Nкала — Nмочи
У лактирующих животных из азота корма дополнительно вычитают Nмолока.
Для установления баланса азота ставят опыт по переваримости, который дополняют сбором и учетом выделенной животными мочи, а у лактирующих самок и молока.
Баланс азота у животных в зависимости от физиологического состояния и характера кормления может принимать три значения: положительное, отрицательное и нулевое.
При нулевом балансе азота в теле животного отложений белка не образуется, а весь протеин корма используется только для поддержания жизненных процессов в организме и формирования молока.
Положительный баланс азота наблюдается у животных, растущих при достаточном обеспечении их кормовым протеином.
Отрицательный баланс азота возникает при белковом голодании животных, а у высокопродуктивных коров в том случае, если в молоке выделяется больше азота, чем его поступает с кормом. В этом случае организм вынужден разрушать резервные белки собственного тела, терять массу и кондиции, как и при голодании.
Баланс углерода в теле животного можно рассчитать по формуле
С отложений = Скорма –С диоксида углерода – С выдыхаемого воздуха-С кала – Смочи- С кишечных газов
У лактирующих животных из углерода корма дополнительно вычитают углерод молока. Для составления баланса необходимо знать наряду с содержанием углерода в твердых и жидких выделениях и газообмен животного. ,
Изучают газообмен животных с помощью респирационной камеры открытого и закрытого типов.
По количеству диоксида углерода (СО2), определенного в пробах входящего и выходящего из камеры воздуха, и по соотношению объема воздуха, пропущенного через камеру, к объему воздуха, прошедшего через поглотители, вычисляют, сколько СО2 выделило животное за период опыта.
Химические превращения переваримых органических веществ корма в теле животного неотделимы от обмена энергии и являются лишь различными формами одного и того же процесса жизнедеятельности. Поэтому о материальных изменениях, происходящих в организме животного под влиянием кормления, можно судить и по балансу энергии. Применяют в практике два метода определения баланса энергии это прямой (метод прямого калориметрирования) и косвенный (метод расчетный, с помощью уравнений математических регрессий).
Современные достижения биофизики и приборостроения позволяют применять новые методы в изучении превращений питательных веществ в растительных и животных организмах. Наиболее широкое распространение в такого рода исследованиях получил метод меченых атомов, который основан на введении в организм с пищей, воздухом или водой изучаемых элементов (например, 31Р и I4N) в определенной пропорции с их радиоактивными (32Р) или стабильными (15N) изотопами. По окончании опыта специальными приборами (радиометрами, масс-спектрометрами) определяют содержание этих изотопов в органах, тканях, выделениях, молоке или в других продуктах в зависимости от цели поставленного эксперимента. При расчетах результатов опыта принимается допущение, что усвоение организмом изучаемого элемента происходит пропорционально усвоению его изотопа.
По сравнению с балансовым методом применение меченых атомов позволяет определить не только количество задержанных в организме питательных веществ корма, но и как они использованы отдельными органами, тканями, железами, то есть выяснить «интимные» стороны углеводного, жирового, белкового и минерального обмена у животных.
Источник
Основным и наиболее точным методом определения переваримости питательных веществ кормов является проведение специальных опытов на животных. Существует несколько методов: балансовый, основанный на законе сохранения веществ и энергии; контрольных животных; научно- хозяйственных и производственных опытов; меченых атомов. Для проведения опыта необходимо отобрать 3-5 здоровых животных одинакового возраста, живой массы и физиологического состояния. При необходимости проводят дегельминтизацию у свиней и птицы. У птиц для отдельного сбора кала и мочи проводят специальную операцию.
Основной задачей при проведении опытов по определению переваримости корма животными является точный учет съеденного корма и выделенного кала. Поэтому весь опыт подразделяется на два периода – подготовительный и учетный.В подготовительныйпериод достигается полное удаление из пищеварительного тракта остатков прежнего корма. Продолжительность его составляет 10-15 дней для жвачных и лошадей и 7-
10 дней – для свиней и птицы. Учетныйпериод опыта продолжается от 5 до 10 дней в зависимости от вида животных. В этот период учитывают количество съеденного корма, его остатки и количество выделенного кала. Отбирают средние образцы корма и кала для проведения химического анализа на содержание основных органических веществ. На период проведения балансового опыта животных помещают в специальные станки с индивидуальной кормушкой и поилкой и специальными приспособлениями для сбора кала. Выемку и учет кала производят не реже 2-3 раз в сутки от мелких животных. В опытах на крупных животных (коровы, лошади и др.) кал собирают и учитывают постоянно по мере его выделения.
Метод основан на учете поступления и выделения азота, углерода и энергии. Приход и расход воды, минеральных веществ и витаминов в организме не учитываются, поскольку они не являются источниками энергии в питании животных.
По балансу азота определяют использование (усвоение) протеина корма, прирост или убыль белка в теле животного. Для того чтобы составить баланс азота в организме, необходимо знать содержание азота в корме и выделениях (кале, моче, молоке).
Азот, поступающий в организм животного с кормом, переваривается, часть его удерживается в организме, а остальная часть выделяется с калом, мочой и продукцией (молоко, яйцо и др.). Баланс азота можно представить в следующем виде:
N корма = N кала + N мочи + N отложений
В ряде случаев учитывают азот, выделенный с продукцией.
В организме животного баланс азота может быть положительным, отрицательным и нулевым. Положительный баланс азота характерен для молодых, растущих животных, в достаточном количестве обеспеченных кормовым протеином. Отрицательный баланс азота наблюдается при дефиците протеина в рационе, а также у высокопродуктивных самок в разгар лактации. Нулевой баланс азота возникает тогда, когда поступление протеина с кормом обеспечивает только обменные процессы организма, а у лактирующих самок — и образование молока. Определение баланса азота проводят по такой же методике, как и опыты по переваримости, но дополнительно учитывают количество мочи.
По балансу углерода определяют использование (усвоение) углеводов и жиров корма, а также величину отложения жира в организме животных. Баланс углерода в организме животного можно рассчитать следующим образом:
C корма = C кала +C мочи + C продуктов дыхания + C кишечных газов + C отложений или выделенный с продукцией
У лактирующих самок учитывают углерод молока.
Следовательно, для определения баланса углерода необходимо знать не только состав кала и мочи, но и газообмен животного. Для исследования газообмена пользуются специальными респирационными аппаратами разного типа.
Б а л а н с э н е р г и и . По балансу энергии в организме животных определяют использование органического вещества в целом (протеина, жира и углеводов) и энергетическую питательность кормов.
Химические превращения переваримых органических веществ в организме животного неотделимы от обмена энергии и являются лишь различными формами одного и того же процесса жизнедеятельности. Поэтому об изменениях, происходящих в организме животного под влиянием кормления, судят и по балансу энергии:
Экорма (валовая) =Экала +Эмочи +Эметана+Этеплоты+Эпродукции (молока. прироста и др.)
Чтобы определить валовую энергию корма, энергию кала и мочи, их навеску сжигают в специальных калориметрах. О теплоте, выделяемой при сгорании различных питательных веществ в организме животных, дают представление следующие данные: 1 г переваримого жира выделяет 9,5 ккал (39,7 кДж), 1 г переваримого белка — 5,7 (23,3 кДж), 1 г
переваримых углеводов -4,2 ккал (17,5 кДж) обменной энергии.
Энергия корма за минусом энергии кала, мочи и кишечных газов (метана) характеризует обменную энергию. За счет обменной энергии происходит вся внутренняя работа организма животного, связанная с пищеварением, дыханием, кровообращением, межуточным обменом, функциями внутренней секреции, нервной системы и др. Энергия, затраченная на работу внутренних органов, характеризуется как энергия теплоты (теплопродукция), которая определяется в специальных респирационных аппаратах. Остальная обменная энергия идет на механическую работу (например, у лошадей) или же остается в организме как потенциальная: энергия белка и жира, откладываемых в теле или выделяемых в продукции, производимой животными (например, в молоке).
Использование органических веществ корма (белков, жиров и углеводов) определяется двумя коэффициентами, характеризующими процентное соотношение энергии продукции от валовой и обменной энергии.
Переваримая энергия (ПЭ)— энергия, остающаяся в организме животного после переваривания корма. Определяют ее по разности между валовой энергией (ВЭ) и энергией (Э), выделившейся с калом:
ПЭ = ВЭ — Э кала.
Обменную энергию (ОЭ)определяют по разности между валовой энергией корма (рациона) и ее потерями с калом, мочой и кишечными газами:
ОЭ = ВЭ – Э кала – Э мочи – Э кишечных газов или
ОЭ = ПЭ — Э мочи – Э кишечных газов
Обменная энергия в организме животного расходуется на теплопродукцию, связанную с использованием питательных веществ рациона, и на энергию, содержащуюся в образовавшейся продукции.
Общая теплопродукция представляет собой сумму затрат обменной энергии на поддержание жизни организма и теплоприращение, необходимое для использования питательных веществ. Затраты ОЭ на поддержание жизни условно можно разделить на постоянные и переменные.
Постоянные затратыследует рассматривать как минимальные затраты обменной энергии для основного обмена(поддержания жизни), которые связаны с процессами дыхания, кровообращения, функционированием эндокринной, нервной и других систем.
Переменные затратыэнергии связаны с работой, которая необходима для переваривания кормов поддерживающего рациона, для обменных превращений питательных веществ. Часть обменной энергии кроме основного обмена расходуется на переваривание, всасывание и превращение питательных веществ, используемых на рост, отложение белка и жира, репродукцию, образование молока, яиц, шерсти и на физическую работу. Эта часть обменной энергии представляет собой сумму энергии, заключенной в образовавшейся продукции, и энергии теплоприращения для образования продукции.
Теплопродукцию у животных определяют прямым и косвенным путем с помощью аппаратуры для изучения газоэнергетического обмена.
Для определения теплопродукции прямым путемиспользуют калориметры – воздухонепроницаемые камеры, оборудованные приспособлениями для кормления, поения животных, сбора кала и мочи. Калориметры бывают двух видов. В одних из них теплоту, выделяемую животным, определяют по разности температур поступившего и удаляемого воздуха из камеры с учетом скорости его движения, в других – по повышению температуры окружающих камеру стен.
Для определения теплопродукции косвенным путемиспользуют респирационные аппараты, с помощью которых учитывают количество выделенных животным газообразных продуктов, а также количество потребленного кислорода и выделившегося с мочой азота.
По количеству выделенного диоксида углерода и потребленного кислорода определяют респирационный коэффициент– отношение выделенного животным диоксида углерода к потребленному кислороду.
Респирационный коэффициент при окислении в организме животного углеводов равен 1, жиров – 0,7, протеина – 0,8. На 1 мл потребленного кислорода при окислении углеводов в организме животного выделяется 21,1 МДж, а жира – 19,6 МДж энергии. При окислении 1 г протеина в организме образуется 18 МДж энергии.
Необходимо отметить, что данный метод определения переваримости кормов на крупных животных довольно трудоемкий и затратный. Чтобы устранить необходимость сбора и учета всего выделенного животными кала используют метод инертных индикаторов. В качестве лучшего инертного индикатора применяют окись хрома, окись железа, сульфат бария, которые в определенном количестве добавляют к испытуемому корму и равномерно перемешивают. Инертное вещество в процессе переваривания корма не усваивается и выделяется с калом. Из выделенного кала или взятого рукой из прямой кишки через анальное отверстие у крупных животных отбирают средний образец каловых масс для химического анализа.
Переваримость рассчитывают по специальной формуле, отражающей соотношение между питательными и инертными веществами:
% инертных в-в в корме % питат. в-в в кале
КП % = 100 – (100 · ––––––––––––––––––––– · ––––––––––––––––––)
% инертных в-в в кале % питат. в-в в корме
Благодаря этому методу можно определить не только количество усвоенных (задержанных) в организме элементов, но и их использование отдельными органами, тканями, железами, т.е. выяснить многие стороны обмена веществ у животных.
Метод контрольных животных.Применяют для определения материальных изменений в теле только растущих и откармливаемых животных, по которым судят об использовании питательных веществ кормов при разных условиях кормления.
Сущность этого метода сводится к следующему: подбирают несколько групп животных, по возможности однотипных (аналогов) по происхождению, возрасту, полу, живой массе, упитанности и состоянию здоровья. Перед опытом из каждой группы убивают 1-2 животных и определяют во всех продуктах убоя содержание белка и жира. Оставшихся животных на протяжении определенного периода опыта кормят изучаемыми рационами или отдельными кормами, которые входят в
состав кормового рациона в большем количестве, чем в других вариантах опыта. В конце опыта из каждой группы убивают по 3-5 животных. Раз- ница в составе тела животных, убитых до и после опыта, покажет влияние рациона или дополнительно съеденного корма на отложение белка и жира.
Метод научно-хозяйственных опытов и производственных на- блюдений.Применяя данный метод, можно определить конечный результат использования питательных веществ кормов животными. В этом случае о влиянии кормления на ход обменных процессов и физиологическое состояние животных можно судить только предположительно.
Этим методом определяют использование питательных веществ кормов по расходу (затратам) сырых и переваримых питательных веществ (в кормовых единицах) на производство продукции (молоко у лактирующих животных, прирост живой массы у растущих и откармливаемых животных, прирост шерсти у овец, 10 шт. яиц у сельскохозяйственной птицы). При этом считается, что чем меньше расход корма на получение единицы продукции, тем выше использование питательных веществ кормов рациона. Основное требование этого метода в производственных условиях — учет количества и питательности потребленных кормов, продуктивности животных.
Об эффективности использования кормов можно судить и по внешним признакам состояния животных, их здоровью, воспроизводству (плодовитость, жизнеспособность потомства и др.).
ЛЕКЦИЯ 2.
Протеиновое питание с.-х. животных.
К середине девятнадцатого века в исследованиях на животных были получены первые экспериментальные данные о неодинаковой питательности различных белков. Однако до начала двадцатого века продолжало существовать мнение, что протеины различных кормовых продуктов одинаковы по питательности. При этом для оценки белковой питательности корма необходимо было знать содержание в нем переваримого белка. И только благодаря классическим исследованиям Осборна, Менделя, академика Д.Н. Прянишникова и др. была определена химическая природа белков. Установлено, что различные белки по своей питательности неодинаковы и обусловлено это их аминокислотным составом и структурой. В дальнейших исследованиях авторам удалось установить благоприятное воздействие аминокислот триптофана и лизина на рост лабораторных животных при добавлении их к основному рациону, состоящему из неполноценного белка зерна кукурузы.
Значительный вклад в выяснение влияния отдельных аминокислот на рост животных внес Роуз (1936). Им были установлены незаменимые аминокислоты и доказана возможность замены кормового протеина смесями чистых аминокислот в питании животных.
Первые данные об аминокислотном составе кормов в нашей стране были получены в 1934 году Д.Н. Прянишниковым. В последующем под руководством академика И.С. Попова были составлены и опубликованы в 1962 г. таблицы по аминокислотному составу различных кормов.
Протеиновая питательность кормов определяется качеством протеина, которое для свиней и птицы характеризуется уровнем, соотношением и доступностью незаменимых аминокислот, а для жвачных животных – растворимостью, расщепляемостью и аминокислотным составом белков. Следовательно, под протеиновой питательностью следует понимать свойство корма удовлетворять потребность животных в аминокислотах.
Протеиновую питательность кормов измеряют для жвачных животных в сыром и переваримом протеине, а для свиней и птицы – в сыром, переваримом протеине и аминокислотах.
Наукой и практикой животноводства накоплен большой фактический материал о неодинаковой питательной ценности протеина разных кормов. Для оценки качества протеина кормов предложено много биологических и химических методов. Основным способом определения качества протеина является биологический метод, который позволяет
определить биологическую ценность протеинов или белков при скармливании растущим животным на фоне стандартного рациона и их влиянии на синтез белков в организме и приросты массы тела.
Впервые биологический метод оценки качества протеина (т.н. его биологическая ценность – БЦ) предложен Томасом и Митчеллом (1924, 1944). В основе метода лежит определение отложенного азота (в %) в организме животного, используемого на поддержание жизни и рост, который определяется по формуле:
Азот корма – (Пищевой азот кала + Пищевой азот мочи)
БЦ = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––- · 100
Источник