Оценка питательности кормов

Респирационный аппарат открытого типа представляет собой герметизированную и термостатированную камеру, оборудованную аппаратурой для кормления, поения, доения животного, сбора мочи и кала. Камера имеет системы подачи и выведения воздуха с учетом его количества. На основании данных о химическом составе поступающего в камеру и выходящего из нее воздуха определяют содержание углерода в газообразных выделениях животного.

Исходя из баланса углерода в организме животного рассчитывают, какое количество его идет на образование белка и жира. Известно, что в белке содержится 52,54% углерода, а в жире – 76,5%. Количество углерода, пошедшее на синтез жира, дает возможность определить фактическое жироотложение в организме.

Таким образом, зная баланс азота и углерода в организме животного, можно рассчитать фактическое отложение белка и жира в теле животного или количество отложенной энергии. Примером может служить таблица 6, отражающая среднесуточный баланс азота, углерода и энергии у подопытной коровы.

По отложенному в организме коровы азоту и углероду определяют количество образовавшегося белка: 10,9 г × 6,0 = 65,4 г; жира: 217,6 г – 34,4 г в белке = 183,2 г × = 239,5 г.

Таблица 6. Среднесуточный баланс азота, углерода и энергии у коровы

Показатели	Азот, г	Углерод, г	Энергия, МДж
Принято в корме	266,5	4 413,9	219,6
Выделено из организма в кале в метане кишечных газов в углекислом газе в моче в молоке в теплопродукции	79,4 – – 121,2 55 –	1 433 182,4 1 661 194,9 725 –	69,4 15,4 – 7,9 41,5 74,3
Отложилось в теле животного	10,9	217,6	11,1
Баланс веществ и энергии	266,5	4 413,9	219,6

 

 

Далее рассчитывают количество отложенной энергии в теле коровы за счет белка: 65,4 г × 23,86 кДж; жира: 239,5 г × 39,77 кДж, и таким образом определяют суммарную энергию отложения: 1 562 кДж + 9 520 кДж = 11 082 кДж, или 11,08 МДж.

Баланс энергии

Органические питательные вещества кормов необходимы животным не только в качестве материала для построения тканей тела и синтеза продукции (молоко, яйца, шерсть, прирост), но и как источник энергии. Поступающая с кормами энергия используется животными для поддержания физиологических процессов (жизни) и для образования продукции (продуктивной энергии). У молодого растущего организма энергия кормов откладывается главным образом в виде белка мышечной ткани, у взрослого откармливаемого животного – в виде жира, а у лактирующих самок – в виде компонентов молока. Энергия используется также для образования шерсти, приплода, яйца и для выполнения животными мышечной работы.

Поэтому химические преобразования переваримых органических веществ корма в организме животного сопровождаются превращениями содержащейся в них энергии и являются единым процессом жизнедеятельности. Следовательно, о материальных изменениях в организме животного можно судить и по балансу энергии.

Схема баланса энергии в организме животного, разработанная Г. Армсби, представлена в таблице 7 и может быть выражена следующими уравнениями:

 

Э переваримых веществ = Э корма (валовая) – Э кала – Э кишечных газов

Э физиологически полезная (обменная) = Э переваримых веществ –  Э мочи

Э отложений(нетто, чистая) = Э физиологически полезная – Э теплопродукции организма

 

 

Таблица 7. Схема баланса энергии в организме животных

 

Валовая энергия корма – это определенное количество образовавшегося тепла в результате сжигания единицы массы корма в калориметрической бомбе. При сжигании 1 г протеина освобождается 23,86 кДж, 1 г углеводов – 17,58 и 1 г жира – 39,77 кДж энергии.

Энергия переваримых питательных веществ – это разность между валовой энергией корма и энергией, содержащейся в выделенном кале и в кишечных газах.

Обменная энергия – это энергия питательных веществ, усвоенных организмом в процессе пищеварения. Она представляет собой переваримую энергию за вычетом потерь энергии в моче.

В организме животного за счет обменной энергии обеспечиваются все жизненные функции (работа внутренних органов, поддержание температуры тела, работа мышц и др.).

У жвачных животных в результате деятельности микроорганизмов в рубце часть энергии представлена в виде теплоты брожения, что составляет 5 – 10% валовой энергии.

Примерный суточный баланс энергии в организме жвачных животных представлен в таблице 8 на примере лактирующей коровы.

 

Таблица 8. Суточный баланс энергии в организме лактирующей коровы, кДж

	Принято	Выделено	Обозначение
В корме	219 610	–	Валовая энергия корма
В кале	–	69 362	Энергия кала
В переваримых веществах	150 248	–	Энергия переваримых питательных веществ
В моче	–	7 929
В метане	–	15 389
Разность принятого с выделенным	126 930	–	Обменная энергия
В тепловой форме	–	79 504	Теплопродукция
В молоке	41 535	–	Чистая энергия продукции
В протеине тела	3 494	–
В жире тела	2 397	–

 

 

 

Таким образом, вся энергия, затраченная на обеспечение жизненных функций организма, в итоге принимает форму тепла и может быть учтена как теплообразование в организме. Определяют ее непосредственно у животных, помещенных в респирационные калориметры. Теплопродукцию животного определяют измерением повышения температуры воды в межстенном пространстве респирационного калориметра при введении поправок на охлаждение или нагревание калориметра окружающей средой.

Итоговым балансом энергии в организме животного остается чистая энергия (энергия отложений). Следовательно, часть энергии, используемой организмом для образования продукции, называется продуктивной энергией.

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

Способы оценки энергетической питательности кормов

С развитием науки о кормлении животных предпринимались попытки разработать методы оценки питательности кормов на основе фундаментальных законов физики и химии, открытий в области физиологии и биохимии животных и достижений в развитии общей биологии.

Впервые систему оценки питательности кормов предложил Альбрехт Тэер. Он сравнивал питательность кормов с питательностью лугового сена среднего качества. Согласно его системе, опубликованной в 1810 году, 1 кг картофеля был эквивалентен 0,5 кг сена, 1 кг овса – 2,0 кг сена, и т.д. А. Тэер был первым выразителем идеи о суммарной питательности корма через введение понятия сенного эквивалента – общей единицы сравнительного измерения питательной ценности кормов. Этот способ оценки питательности кормов был эмпирическим, т.к. не имел под собой физиологического обоснования.

По мере развития химии и физиологии, в 50-х годах XIX века Эмилем Вольфом были разработаны таблицы химического состава кормов, отражающие их питательную ценность.

В дальнейшем метод оценки питательности кормов был им усовершенствован, и вместо оценки кормов по валовому содержанию питательных веществ Э. Вольф предоставил метод сравнительной оценки кормов по сумме содержащихся в них протеина, жира, углеводов. Оценка кормов по сумме переваримых веществ применялась во многих странах мира до начала XX века. Однако данный метод не позволял определить роль отдельных питательных веществ в обменных процессах при формировании продукции животного.

Макс Рубнер на основе закона сохранения энергии установил, что все жизненные проявления организма могут быть измерены в единицах энергии, и количественное распределение поступающей в организм с кормом энергии можно проследить. На основании его исследований Генри Армсби в 1915 году разработал схему энергетического баланса животного организма и предложил оценивать общую питательность кормов в единицах чистой энергии (термах), отложенной в организме животного в виде белка и жира.

 В дальнейшем Оскар Кельнер совершенствовал оценку общей питательности кормов по определению баланса азота, углерода и энергии в опытах по кормлению волов, содержавшихся в респирационных камерах на поддерживающем кормлении. В 1905 году О. Кельнер предложил выражать питательную ценность кормов в абсолютных единицах в виде массы отложенного жира на единицу потребленного корма. За эквивалент питательной ценности кормов принят 1 кг переваримого крахмала, обеспечивающий отложение в теле взрослого вола 248 г жира (крахмальный эквивалент).

Оценки питательности кормов Кельнера и Армсби явились первыми научными основами организации нормированного кормления животных во многих странах мира. На основе этого метода в разных странах были разработаны свои эквиваленты:в Германии – крахмальные эквиваленты Кельнера, в США – термы Армсби.

В СССР под руководством профессора Елия Анатольевича Богданова была разработана и принята в 1933 году овсяная кормовая единица. Все корма сравнивались по жироотложению с 1 кг овса среднего качества, при скармливании которого в теле животного откладывается 0,15 кг жира.

В скандинавских странах с 1915 года установлена единая скандинавская кормовая единица, равная 1 кг ячменя.

Таким образом, во всех странах мира к 50-м годам XX века применялись пять способов оценки энергетической питательности кормов: крахмальные эквиваленты, термы Армсби, сумма переваримых питательных веществ, ячменная и овсяная кормовые единицы. Однако, ни один из этих методов не учитывал взаимодействие и соотношение в кормах энергетической части со специфическими факторами питания (переваримым протеином, аминокислотами, витаминами и т.д.). Поэтому возникла необходимость разработки такой системы оценки питательности кормов и рационов, которая бы учитывала обменную энергию и ее использование не только для поддержания жизни, но и для образования продукции. Следовательно, величина обменной энергии (в МДж) более правильно характеризует энергетическую питательность корма для животного организма.

Крахмальные эквиваленты О. Кельнера

В основе системы О. Кельнера заложен способ оценивания питательной ценности кормов по жироотложению в организме животного, базирующийся на результатах балансовых опытов в респирационных калориметрах с использованием чистых питательных веществ (крахмала, тростникового сахара, клейковины, и т.п.). Полученные данные Кельнер использовал для определения продуктивного действия различных кормов (жироотложения) по содержанию в них переваримых питательных веществ. Однако, проверка натуральных кормов показала, что содержащиеся в них переваримые питательные вещества не обладают таким же продуктивным действием, как переваримые питательные вещества в чистом виде.

Только для зерен кукурузы и картофеля расчетные данные совпали с фактическим жироотложением. По другим кормам фактическое жироотложение было ниже, и особенно значительные расхождения отмечены при скармливании животным грубых кормов – сена на 37% и соломы на 80%.

Снижение жироотложения в теле животных при скармливании натуральных кормов Кельнер объяснял потерями энергии в процессе пищеварения в желудочно-кишечном тракте, поэтому для грубых кормов и травы он ввел поправку на переваривание клетчатки: 1000 г съеденной животными сырой клетчатки сена и соломы снижает отложение жира в теле на 143 г, мякины – на 72 г, зеленого корма с 14% клетчатки – на 131 г, с 10% клетчатки – на 107 г и с 6% клетчатки – на 82 г.

Для других кормов Кельнер установил коэффициенты относительной ценности, характеризующие разницу между ожидаемым и фактическим жироотложением в %: зерно кукурузы – 100, картофель – 100, зерно ячменя – 99, отруби пшеничные – 78, кормовая свекла – 81 и т. д.

В соответствии с системой оценки энергетической питательности кормов им были составлены кормовые таблицы, в которых он выражал продуктивное действие кормов количеством крахмала (в кг), эквивалентного по отложению жира 100 кг оцениваемого корма (крахмальные эквиваленты).

Например, при потреблении 100 кг лугового сена жироотложение составило 7,13 кг. Из 1 кг переваримого крахмала в организме крупного рогатого скота откладывается 0,248 кг жира, поэтому 7,13 : 0,248 = 28,8 крахмальных эквивалентов будут характеризовать энергетическую питательность 100 кг лугового сена.

Термы Армсби

Система оценки энергетической питательности кормов Армсби основана на изучении баланса энергии у откармливаемых волов и выражается в единицах нетто энергии, отложенной в продукции. В качестве единицы чистой энергии он использовал 1 терм, приравненный к 1 000 ккал, или 4,187 МДж, которую определял вычитанием энергии кала, мочи, кишечных газов и энергии теплопродукции из валовой энергии корма. Для оценки энергетической питательности кормов в чистой энергии Армсби принял физиологически полезную энергию 1 кг переваримых веществ грубых кормов, равную 3 500 ккал, и концентрированных от 3 900 до 4 400 ккал (в зависимости от содержания жира), а энергию теплопродукции в среднем 1 000 ккал (от 800 до 1 300 ккал).

Скандинавская кормовая единица

Скандинавская система оценки энергетической питательности кормов основана на определении сравнительной питательности разных кормов по их влиянию на продуктивность животных. За единицу измерения питательности кормов был взят 1 кг ячменя, который с 1915 года считается кормовой единицей в животноводстве скандинавских стран. В опытах на сельскохозяйственных животных была установлена питательность разных кормов по сравнению с ячменем: на 1 скандинавскую кормовую единицу для молочных коров приходится ячменя, ржи и пшеницы 1 кг, овса – 1,2 кг, силоса кукурузного – 9 кг, сена лугового – 2,5 кг, свеклы кормовой – 10 кг и т. д. Данный способ оценки отражает сравнительную питательность кормов применительно к определенным условиям кормления и содержания животных.