Использование питательных веществ в организме животных. Баланс энергии. Методы определения валовой и обменной энергии
Использование (усвоение) животными питательных веществ корма определяется несколькими способами:
ü путем измерения использования веществ кормов, так называемыми балансами питательных веществ, основанными на законе сохранения веществ и энергии;
ü путем измерения расхода переваримых питательных веществ кормов на производство молока у коров, на прирост живой массы у растущих и откармливаемых животных, прирост шерсти у овец и т.д.;
ü путем изучения внешних признаков состояния животного, их здоровья, работоспособности, воспроизводства (плодовитость, качество потомства и др.) и т.д.;
ü у растущих и откармливаемых животных степень использования питательных веществ кормов определяется методом убоя контрольных животных;
ü использование животными минеральных веществ кормов определяется методом меченых атомов.
Метод балансовых опытов
Сущность этого метода заключается в том, что об изменениях в составе тела животного и степени использования питательных веществ корма судят по разности между тем, что животное съело в корме и выделило из организма.
Баланс энергии. По балансу энергии определяют использование органического вещества корма.
Э корма (валовая) = Э кала + Э мочи + Э кишечных газов + Э тепла + Э продукции (молока, прироста и др.)
Э корма — Э кала – Э кишечных газов = Э переваримых веществ
Э переваримых веществ — Э мочи = Обменной энергии.
Использование энергии корма характеризуется двумя показателями:
· коэффициентом использования валовой энергии корма — это процентное соотношение энергии продукции от энергии, принятой в корме;
· коэффициентом использования обменной энергии — это процентное соотношение энергии от обменной энергии.
По количеству обменной энергии, продукции отложенной в организме животного, судят об энергетической (общей) питательности кормов.
Валовая энергия — количество энергии, которое освобождается при полном окислении (сгорании) органического вещества корма. Для определения валовой энергии корма используют калориметрическую бомбу. Суть метода заключается в том, что навеску корма помещают в металлическую камеру, находящуюся в изолированном контейнере с водой, и сжигают. Образовавшееся при сгорании тепло поглощается стенками бомбы и окружающей ее водой. По разности температур до и после сжигания навески определяют количество образовавшегося тепла. Количество энергии по международной системе единиц (СИ) измеряют в джоулях (Дж). 1 Дж равен 0,2388 калории (кал), 1 кал равна 4,1868 Дж. Энергетическую оценку кормов выражают в мегаджоулях (МДж). 1 МДж равен 1 000 000 Дж.
Прямое определение валовой энергии в кормах требует соответствующего оборудования и навыков работы с ним. В практической работе определить валовое содержание энергии в корме можно по данным его химического состава и энергетическим коэффициентам сырых питательных веществ. Так, 1 кг сырого протеина содержит 23,9 МДж, сырого жира — 39,8, сырой клетчатки — 20, БЭВ — 17,6 МДж.
Переваримая энергия (ПЭ) — энергия, остающаяся в организме животного после переваривания корма. Определяют ее по разности между валовой энергией (ВЭ) и энергией выделившейся с калом и кишечными газами:
ПЭ = ВЭ – Э кала – Э кишечных газов (метана)
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
При определении обменной энергии в кормах для жвачных животных и лошадей необходимо учитывать потери энергии с кишечными газами. Потери энергии с кишечными газами могут быть определены в респирационных опытах на животных или путем введения поправочных коэффициентов. Например, потери валовой энергии с кишечными газами (с метаном) при скармливании жвачным и лошадям корнеклубнеплодов составляют 5%, зеленых кормов и силоса — 10%, грубых кормов — 15%.
Количество обменной энергии в основных кормах и рационах устанавливают при непосредственном их скармливании соответствующим видам и половозрастным группам животных. Концентрацию обменной энергии в кормах, которые не могут быть единственным источником питания (например, жиры, рыбный фарш и др.), определяют в дифференцированных опытах.
Определение количества обменной энергии на основании результатов балансовых опытов сопряжено с большими затратами труда и средств и соответствующей аппаратуры. В основном этот метод используют при проведении научных исследований.
В практической работе обменную энергию в кормах и рационах можно рассчитать на основании уравнений регрессии. Для этого необходимо знать химический состав корма или рациона, переваримость питательных веществ и вид животного:
для крупного рогатого скота ОЭ = 17,46 пП +31,23 пЖ+ 13,65 пК+ 14,78 пБЭВ;
для овец ОЭ = 17,71 пП + 38,89 пЖ + 13,44 пК + 14,78 пБЭВ;
для лошадей ОЭ = 19,64 пП+ 35,43 пЖ+ 15,95 пК+ 15,95 пБЭВ;
для свиней ОЭ = 20,85 пП + 36,63 пЖ + 14,27 пК + 16,95 пБЭВ;
для птицы ОЭ= 17,84 пП + 36,78 пЖ+ 17,71 пК+ 17,71 пБЭВ.
Источник
Способы определения усвоения животными питательных веществ кормов
ГЛАВА 2. ПЕРЕВАРИМОСТЬ КОРМОВ И ОЦЕНКА ИХ ПИТАТЕЛЬНОСТИ ПО СУММЕ ПЕРЕВАРИМЫХ ВЕЩЕСТВ
Переваримость кормов. Изучение химического состава кормов и тела животных показывает, что содержащиеся в них основные органические вещества (белки, жиры и углеводы) представлены в разном количественном соотношении и качественно отличаются между собой. Если в растительных кормах преобладают углеводы (клетчатка, крахмал), то в теле животных в небольшом количестве находятся только сахар и гликоген. Значительные отличия установлены по составу и физическим свойствам растительного и животного белка, а также растительных масел и животных жиров. Следовательно, растительные органические вещества претерпевают существенные изменения в пищеварительном тракте сельскохозяйственных животных, прежде чем стать составной частью их тела. Как правило, по-ступившие питательные вещества в процессе пищеварения переводятся в более простые, растворимые соединения с последующим их всасыванием в кровь и использованием на синтез сложных органических веществ тела. Поэтому изучение процесса переваривания различных кормов животными является необходимым элементом при оценке их питательной ценности.
Пищеварительный процесс у всех сельскохозяйственных животных складывается из механической обработки корма (разжевывание), химической (ферментация) и биологической с помощью микроорганизмов пищеварительного тракта. Степень переваривания кормов и извлечения из них доступных питательных веществ зависит от анатомического строения и функциональных особенностей пищеварительной системы у различных видов сельскохозяйственных животных (рис. 2).
В связи с этим их делят на две основные группы: в первую группу входят жвачные животные (крупный рогатый скот, овцы, козы, верблюды, северные олени, буйволы, яки, зебу), отличающиеся наличием четырехкамерного желудка (рубец, сетка, книжка, сычуг); во вторую группу входят животные с однокамерным желудком, так называемые моногастричные — свиньи, лошади, собаки, пушные звери. К этой группе относят также птиц (уток, гусей, кур, индеек, цесарок, перепелов, голубей), имеющих двухкамерный желудок.
Рис. 2. Схема строения пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных
В зависимости от характера питания сельскохозяйственные животные имеют различную структуру и форму отделов пищеварительного тракта, что подтверждается данными о размерах желудка, тонкого и толстого кишечника (табл. 7).
7. Объем разных отделов желудочно-кишечного тракта у животных
У растительноядных животных (коров, овец, лошадей) хорошо развиты отделы, в которых происходит переработка клетчатки (пред-желудки и толстый кишечник) с участием микроорганизмов. У всеядных (свиньи) все отделы желудочно-кишечного тракта развиты равномерно, но основная роль в переваривании корма принадлежит кишечнику.
Рассматривая в целом процесс переваривания корма у сельскохозяйственных животных, можно сказать, что переваримость представляет собой последовательный ферментативный гидролиз пищевых полимеров (белков, жиров и углеводов) сначала до промежуточных продуктов, а затем до мономеров — аминокислот, моносахаридов и жирных кислот (табл. 8).
Эти вещества в растворенном виде легко всасываются в кишечнике и поступают в кровь и лимфу с последующим использованием для синтеза сложных органических соединений тела животных. Непереваренная часть корма выводится из пищеварительного тракта животного в виде кала.
Следовательно, переваримыми называют такие питательные вещества, которые в результате пищеварения поступают в кровь и лимфу.
Таким образом, зная количество поступившего с кормом в пищеварительный тракт животного того или иного питательного вещества и выделенного с калом за определенный период времени, можно рассчитать количество питательного вещества, переваренного в организме:
питательное вещество корма — питательное вещество кала = переваренное питательное вещество.
Знание переваримости кормов (основных питательных веществ) разными видами сельскохозяйственных животных позволяет правильно оценить их питательность. Переваримую часть корма принято выражать в процентах. Отношение переваренной части корма к потребленной, выраженное в процентах, называют коэффициентом переваримости.
8. Пищеварительные ферменты
Расчет количества переваренных питательных веществ и их коэффициентов переваримости наглядно представлен в опыте на баране (по И.С. Попову), который за 10 дней съел 8000 г сена и выделил 7000 г кала. На основании данных химического состава корма и кала получены следующие результаты (табл. 9).
9. Количество переваренных питательных веществ
Из всех органических питательных веществ сена в пищеварительном тракте барана больше всех переварились безазотистые экстрактивные вещества (59 %), а переваримость протеина, жира и клетчатки была примерно одинаковой и составила 51 -53 %.
Влияние различных факторов на переваримость кормов. Прежде всего на переваримость кормов оказывает значительное влияние анатомо-морфологические особенности пищеварительного аппарата разных видов сельскохозяйственных животных и птицы.
Наибольшее сходство в переваривании кормов и особенно зерновых и сочных наблюдается у жвачных — крупного рогатого скота, овец и коз. Однако крупный рогатый скот лучше переваривает органическое вещество (па 10 %) и клетчатку (на 14 %) из грубых кормов (овсяной соломы), чем овцы. Значительно хуже перевариваются питательные вещества грубых кормов лошадями и свиньями (табл. 10).
10. Коэффициенты переваримости кормов свиньями и овцами, % (по И. С. Попову)
Из всех сельскохозяйственных животных птица хуже всех переваривает органическое вещество и особенно клетчатку.
Существенные колебания коэффициентов переваримости питательных веществ корма отмечаются у животных одинакового возраста, одной породы. Эти различия особенно существенны при переваривании грубых кормов (до 14 %), менее существенны при переваривании смешанных рационов (до 6 %) и незначительны в рационах из концентрированных кормов и корнеплодов (до 3 %).
Степень переваримости разных видов кормов в значительной мере определяется возрастом животных и развитием у них пищеварительной системы. Становление пищеварительной системы у разных видов сельскохозяйственных животных закапчивается к 4-6 месяцам. В раннем возрасте телята, ягнята и поросята очень хорошо усваивают (до 98 %) только молочные корма. Степень же усвоения питательных веществ растительных кормов достигает максимума только к окончанию развития пищеварительной системы. Старые животные переваривают питательные вещества кормов хуже.
Из всех содержащихся в кормах питательных веществ наибольшее влияние на их переваривание оказывают клетчатка и протеин.
Установлено, что с увеличением содержания клетчатки в отдельном корме или кормовой смеси переваримость всех питательных веществ значительно снижается. Это наглядно представлено данными о переваримости травы высокогорного луга овцами (по И.С. Попову):
Обобщение данных по переваримости органического вещества кормов разными видами животных в зависимости от содержания клетчатки позволило установить зависимость между этими показателями и вывести следующие уравнения регрессии:
Переваривание питательных веществ кормов разными видами животных во многом определяется уровнем и доступностью протеина. Многочисленными исследованиями установлено, что у взрослых жвачных высокая переваримость корма возможна при содержании в нем 8—10 частей переваримых безазотистых веществ (считая и жир, умноженный на 2,25) на одну часть переваримого протеина. Поэтому для контроля рациона рекомендуется определять отношение питательных веществ, или протеиновое отношение:
При более широком отношении безазотистых питательных веществ к протеину (более 10:1) у жвачных животных наблюдается понижение переваримости углеводов и протеина. Для молодых растущих животных всех видов протеиновое отношение в рационе должно быть более узким (5-6:1).
На переваримость питательных веществ оказывают влияние и содержащиеся в кормах в различном количестве минеральные вещества и витамины. При оптимальном уровне содержания они предотвращают у животных расстройства пищеварения, усиливают моторную функцию пищеварительного тракта, нормализуют обмен веществ в организме.
Благотворное влияние на переваримость питательных веществ у молодняка животных и птицы оказывают комлексные ферментные препараты, имеющие направленное действие на «антипитательные» факторы растительных кормов и повышающие при этом эффективность их использования.
Повышению переваримости питательных веществ кормов способствует и правильная подготовка их к скармливанию животным — степень измельчения, физическая форма (гранулы, брикеты, степень увлажнения), специальная обработка кормов с высоким уровнем клетчатки и др. Все эти приемы обеспечивают наибольшую доступность питательных веществ для животных, облегчают механическую и ферментативную переработку кормов в пищеварительном канале, а также улучшают вкусовые свойства корма и аппетит у животных.
Переваривающая способность пищеварительного тракта в значительной степени определяется скармливанием продуктивным животным не отдельных кормов, а полноценных, сбалансированных по всем питательным и биологически активным веществам кормовых смесей. При этом для большинства кормовых смесей рекомендуется использовать специальные белково-витаминные добавки, изготовляемые в специализированных цехах комбикормовых заводов.
Повышение переваримости питательных веществ во многом зависит также и от класса качества кормов в период их заготовки и хранения. При снижении класса качества основных объемистых кормов (сена, сенажа и силоса) содержание в них переваримого протеина, сахара, доступной клетчатки, витаминов и минеральных веществ снижается в 1,5-2 раза, что в значительной степени снижает в целом переваривание и продуктивную ценность данных кормов.
Методы определения переваримости. Основным и наиболее точным методом определения переваримости питательных веществ кормов является проведение на животных специальных опытов. Для этого необходимо отобрать 3-5 здоровых животных одинакового возраста, живой массы и физиологического состояния. При необходимости у свиней и птицы проводят дегельминтизацию. 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 подготовительный период 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. Учетный период 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 опыта животных помещают в специальные станки с индивидуальной кормушкой и поилкой и специальными приспособлениями для сбора кала. Выемку и учет кала от мелких животных производят не реже 2-3 раз в сутки. В опытах на крупных животных (коровы, лошади и др.) кал собирают и учитывают постоянно по мере его выделения.
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:
При изучении переваримости кормов в многочисленных опытах на животных установлена прямолинейная связь между переваримостью питательных веществ и содержанием азота в кале. На основании данной закономерности разработаны специальные уравнения по определению переваримости органического вещества на основании химического анализа кала. Ниже приведено уравнение для определения переваримости органического вещества лактирующими коровами при пастбищном содержании:
Широкое распространение получил способ определения переваримости кормов вне организма животного — in vitro. Этим способом определяется переваримость азотистых веществ, когда навеска корма инкубируется в течение определенного времени в термостате (при температуре 37 °С) при добавлении натурального пепсина и соляной кислоты. В случае определения переваримости всех органических веществ к навеске корма для инкубации добавляются рубцовая жидкость, пепсин и соляная кислота.
Использование двух способов определения переваримости питательных веществ (in vivo — на животных, in vitro — вне организма) позволяет получать довольно сопоставимые данные по коэффициентам переваримости питательных веществ кормов, бедных клетчаткой и богатых протеином.
Источник
