МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНОГО, ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПИТАТЕЛЬНОСТИ КОРМОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 8

Обмен веществ, или метаболизм (от греч. metabole – превращение) – это совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организме, обеспечивающих жизнедеятельность организмов, их связь с окружающей средой. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы анаболизма и катаболизма с участием ферментов.

Анаболизм (от греч. anabole – подъем), или ассимиляция – представляет процесс синтеза сложных органических веществ из более простых с накоплением энергии. Катаболизм (от греч. katаbole – разрушение), или диссимиляция – совокупность реакций расщепления сложных органических соединений (в том числе пищевых) с освобождением энергии. Основные конечные продукты катаболизма – вода, углекислый газ, аммиак, мочевина.

Среди внешних условий, влияющих на обменные процессы, первостепенная роль принадлежит кормлению. В процессе обмена веществ с кормами доставляется материал для построения новых и возобновления изношенных тканей тела, синтеза продукции. Корма служат также единственным источником энергии, необходимой для жизненных функций организма. Поэтому возникла необходимость определения энергетической питательности кормов. Энергетическая питательность в прошлом называлась общей, что является неправильным, так как никакой общей питательности корм не имеет. Есть энергетическая питательность, протеиновая, минеральная, витаминная и т.д.

Так как источником энергии являются органические вещества, то энергетическую питательность корма можно рассматривать, как его способность удовлетворять потребность животного в данных веществах.

Об энергетической питательности корма можно судить по его химическому составу: чем больше в корме сухого вещества, а в сухом веществе протеина, жира, безазотистых экстрактивных веществ, тем питательность выше. С другой стороны, чем больше воды, золы, тем ниже питательность. Отрицательно сказывается на питательности и избыточное количество клетчатки. Например, в соломе озимых культур ее содержание доходит до 35 % и более, поэтому и питательность, примерно, в 5 раз ниже, чем зерна.

Но оценка по химическому составу не учитывает взаимодействие корма и животного. Так, химический состав зеленой массы клевера и осоки почти одинаков. Но питательность осоки в 1, 5 раза ниже, так как ее питательные вещества малодоступны для животных. Оценка питательности по сумме переваримых питательных веществ (переваримые: протеин + жир х 2, 25 + клетчатка + БЭВ) учитывает эту доступность или взаимодействие корма и животного, но не учитывает продуктивное действие корма. Например, сумма переваримых питательных веществ (СППВ) овса (62, 5 %) и пшеничных отрубей (60, 4 %) почти одинаковы, но продуктивное действие этих кормов разное: 3 кг овса по продуктивному действию равны 4 кг пшеничных отрубей.

Вот почему с конца 19 века начался поиск новых способов оценки энергетической питательности кормов с учетом продуктивного действия или материальных изменений в организме. Под действием корма в организме изменяется содержание белка, жира, воды, минеральных веществ. Но при оценке энергетической питательности учитывают только содержание белка и жира, так как вода и минеральные вещества не являются источником энергии. Правда, в организме имеются углеводы, но в отличие от растений их немного (гликоген, глюкоза) и количество их стабильное.

В настоящее время используются два основных метода оценки энергетической питательности кормов по продуктивному действию: контрольных животных и балансовый - путем определения баланса веществ и энергии.

Сущность метода контрольных животных: о продуктивном действии судят по количеству белка и жира, которые откладываются в теле животного под действием изучаемого корма. Для этого животных убивают и определяют в тушах содержание белка и жира. Опыты проводят следующим образом: отбирают две группы животных - аналогов, с каждой группы убивают по 2-3 головы и определяют в тушах содержание белка и жира. Затем контрольная группа получает основной рацион, а опытная - дополнительно изучаемый корм, например, 1 кг ячменя. В конце опыта убивают всех животных и определяют в тушах дополнительное количество белка и жира за счет 1 кг ячменя по разности между группами. Достоинства данного метода в его точности, а недостатки в том, что опыты громоздкие, требуют больших затрат, связаны с убоем животных. Неприменим этот метод на крупных, племенных животных. Поэтому чаще пользуются балансовым методом, когда о продуктивном действии корма судят по балансу веществ и энергии.

Под балансом в кормлении понимают разницу между поступившими с кормами и выделенными из организма веществами или энергии. Чаще определяют баланс азота и углерода. По балансу азота судят об отложении в организме белка, по балансу углерода - об отложении жира. Баланс азота и углерода у растущих животных рассчитывают по формуле:

N отложений = N корма - N кала - N мочи

С отложений = С корма - С кала - С мочи - С углекислого - С выдыхаемого воздуха - С кишечных газов (метана)

Азот и углерод выделяются также с продукцией: с молоком у лактирующих животных, с яйцами – у несушек.

Баланс может быть положительным, когда поступает больше, чем выделяется. Отрицательным, когда, наоборот, поступает меньше, чем выделяется. И, нулевым, когда количество поступившего равно выделенному. Положительный баланс обычно бывает у растущих животных при достаточном обеспечении их кормами. Отрицательный баланс возникает при голодании животных, когда в организме разрушаются белки, жиры собственного тела, теряется живая масса. Нередко отрицательный баланс бывает у высокопродуктивных коров, особенно в период раздоя. Отрицательный баланс возможен также при неудовлетворительном качестве протеина - недостатке незаменимых аминокислот, при дефиците минеральных веществ, необходимых для нормального использования протеина.

Для учета газообразных выделений углерода требуется определение газообмена. С этой целью животных помещают в специальные респирационные установки.

Сущность опытов заключается в следующем.

В камеру, где находится животное, пропускают воздух. Из камеры воздух проходит через газовые часы, с помощью которых определяется его количество в литрах. Одновременно определяется содержание углекислого газа в воздухе, поступившем из камеры. Если известен состав наружного воздуха, состав и объем воздуха, вышедшего из камеры, то можно определить количество углекислого газа, выделенного животным и содержание углерода.

Более простым и дешевым является масочный метод определения газообмена. На голову животного надевают маску с резиновой манжетой, внутри которой имеются резиновые кольца. При надувании их воздухом манжета плотно прилегает к голове, не пропуская воздуха. В маске имеются клапаны для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Вдыхаемый воздух через нижний клапан попадает в легкие животного, а после выдоха - через верхние клапаны по гофрированным трубкам воздух поступает в газовые часы со счетчиком. Определяется и количество выделенного с выдыхаемым воздухом углекислого газа.

Опыты по определению баланса азота и углерода, как правило, дополняют изучением энергетического баланса, так как обмен веществ и энергии взаимосвязанные процессы.

Рассмотрим пример определения продуктивного действия 1 кг корма по балансу азота и углерода. Для этого вначале определяют отложение белка и жира у животного от основного рациона, затем дополнительное отложение этих веществ за счет добавки 1 кг изучаемого корма.

Азот Углерод

Принято с изучаемым кормом, г 49 501

Выделено, г:

в кале 19 198

в моче 9 122

в газах - 51

Всего выделено, г 28 371

Баланс, г +21 +130

Для расчетов необходимо знать, что в белке мяса содержится 16, 67 % азота и 52, 54 % углерода, в жире содержание углерода составляет 76, 5 %.

Результаты расчетов:

Количество отложенного белка: 126, 0 г; 100 г белка - 16, 67 г N

х г белка - 21 г N

Содержание углерода в белке: 66, 2 г; 100 г белка - 52, 54 г С

126 г белка - х г С

Содержание углерода в жире: 63, 8 г (130, 0-66, 2)

Количество отложенного жира: 83, 4 г; 100 г жира - 76, 5 г С

х г жира - 63, 8 г С

Итак, за счет 1 кг изучаемого корма в организме животного отложилось 126 г белка и 83, 4 г жира. Чтобы найти общее (расчетное) жироотложение, надо приравнять по калорийности белок к жиру. В 1 г белка содержится 5, 7 ккал, в 1 г жира - 9, 5 ккал. Значит, если принять калорийность жира за 1, то калорийность белка составит 0, 6 (5, 7: 9, 5).

Отложенный белок в пересчете на жир: 75, 6 г (126х0, 6)

Общее (расчетное) жироотложение: 159 г (83, 4+75, 6)

Следовательно, продуктивное действие 1 кг изучаемого корма составляет по жироотложению 159 г.

Современные достижения биофизики позволяют применять новые методы в изучении превращений питательных веществ в животных организмах. Одним из них является метод меченых атомов. Метод основан на введении в организм с кормом, воздухом или водой изучаемых элементов в определенном соотношении с их радиоактивными изотопами. В конце опыта специальными приборами определяют концентрацию этих изотопов в органах, тканях, выделениях и других биологических объектах в зависимости от цели опыта. В расчетах принимают во внимание, что усвоение организмом изучаемых элементов происходит пропорционально усвоению их изотопов. Однако этот метод требует строжайшего соблюдения правил техники безопасности по работе с радиоактивными материалами.

Оценка энергетической питательности кормов. Способы оценки питательности кормов постоянно совершенствуются по мере накопления знаний об их составе, о физиологии питания животных. Впервые оценка питательности кормов в сравнительных единицах предложена немецким исследователем А. Теером в 1809 году. Он выразил годовую потребность в кормах коров в пересчете на сено: 1 кг картофеля, по мнению Теера, был эквивалентен 0, 5 кг сена, 1 кг овса - 2 кг сена, 10 кг кормовой свеклы - 2 кг сена, 5 кг травы клевера - 1, 0 кг сена. Всего на голову крупного рогатого скота требовалось 2500 кг условного сена. Позже учениками Теера введено понятие сенной эквивалент. В середине 19 века немецкие ученые Либих и Вольф предложили оценивать питательность кормов по валовому содержанию в них сырых питательных веществ. Затем Вольф опубликовал таблицы питательности кормов, где указывалось содержание в них не сырых, а переваримых питательных веществ. Оценка питательности по переваримым веществам была заимствована и другими странами, включая Россию.

Первый научно-обоснованный способ оценки питательности кормов по продуктивному действию в крахмальных эквивалентах предложил немецкий ученый Оскар Кельнер в 1907 году. Крахмальные эквиваленты лежат в основе и овсяной кормовой единицы, которая применяется в нашей стране. Поэтому остановимся подробнее на сущности предложенной Кельнером единицы питательности кормов.

В балансовых опытах на волах Кельнер изучал отложение белка и жира (жироотложение) от чистых переваримых питательных веществ, то есть, определял продуктивное действие протеина, жиров и углеводов. В качестве протеина он скармливал пшеничную клейковину, в качестве углеводов - крахмал, сахар, целлюлозу; жиров - эмульсию масла земляного ореха (арахиса). В начале изучалось жироотложение основного рациона. Затем, сверх основного рациона, дополнительно скармливались чистые питательные вещества. И по разности определялось жироотложение за счет этих веществ (показатели их продуктивного действия), которые приведены в таблице 15.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78