Химический состав кормов

Питательность кормов зависит от химического состава кормов и степени переваримости их в пищеварительном тракте животных. Корма оценивают по наличию в их составе сухого вещества, сырого протеина, сырого жира, углеводов - сырой клетчатки и безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) - питательных веществ, а также суммы минеральных веществ (сырой золы) - макроэлементов (кальций, фосфор, калий, натрий, хлор, магний, сера) и микроэлементов (кобальт, йод, марганец, цинк, железо, селен, медь, бор), оценивают также витаминную питательность кормов.

Количественное определение всех компонентов кормов проводится по специальным методикам в соответствии с действующими ГОСТами.

Сухое вещество

Один из важнейших нормируемых показателей рационов животных - сухое вещество. Главным компонентом сухого вещества пастбищных трав являются углеводы, это же относится к семенам зерновых злаковых культур. Семена масличных культур в составе сухого вещества содержат много жиров и белков. У крупных животных уровень сухого вещества нормируют в расчете на 100 кг живой массы. Наибольшее потребление сухого вещества отмечается у высокопродуктивных молочных коров - до 4,2 кг на 100 кг живой массы. Большое значение придаётся концентрации обменной энергии в 1 кг сухого вещества (КОЭ), особенно для высокопродуктивных животных и птицы. При равной продуктивности более мелкие животные нуждаются в более высоком уровне энергии в расчете на 1 кг сухого вещества рациона. Потребление сухого вещества и норма КОЭ для коров разного уровня продуктивности приведены в табл. 1.

Табл. 1 Ориентировочное потребление сухого вещества животными разной продуктивности (по А. П. Калашникову, В.И. Фисинину, Н.И. Клейменову и др., 2003)

Сырой протеин. В составе кормов вся сумма азотсодержащих веществ носит общее название - сырой протеин, определяемый методом Къельдаля.

В состав сырого протеина входят как протеины - белки с фиксированным расположением аминокислот, так и аминокислоты в свободном состоянии и амиды - азотистые соединения небелкового характера. Все белки имеют высокий молекулярный вес и обладают коллоидными свойствами; белки имеют различную растворимость в воде от практически нерастворимого кератина – до высокорастворимого - альбумина. Белки отличаются от углеводов и жиров тем, что в их молекуле содержится азот. Большинство белков содержат 16% азота (16г в 100г белка). Если 100г белка разделить на 16 мы получим азотный коэффициент, равный 6,25 (100:16=6,25). Азотный коэффициент используют для определения количества сырого белка (сырого протеина), путем умножения количества азота в навеске корма на 6,25 (N×6,25 = сырой белок).

Амиды - аспарагин и глютамин как свободные амиды играют важную роль в реакциях трансаминирования. В некоторых растениях встречаются алкалоиды, имеющие ядовитые свойства; наиболее важные из них: рицинин - в семенах клещевины и соланин - в проростках картофеля и позеленевших клубнях. Свободных аминокислот особенно много в зеленой массе растений на ранних стадиях вегетации. При зоотехническом анализе кормов свободные аминокислоты относят к амидам. В группу амидов также входят органические основания, нитраты и аммонийные соли. Амидов много в силосе, корне- клубнеплодах, зеленых кормах.

По аминокислотному составу протеин может быть полноценным, то есть иметь в своем составе в должном количестве незаменимые аминокислоты (аргинин, валин, гистидин, лизин, метионин, триптофан, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин - они не могут быть синтезированы в организме и должны быть получены с кормом), либо неполноценным - то есть не иметь в составе данные аминокислоты или иметь в недостаточном количестве, например, зерно кукурузы, в котором сырой протеин представлен бедным по аминокислотному составу белком – зеином. Остальные аминокислоты (а их около 100) могут быть синтезированы в организме из азотистых соединений, поступающих с кормом.

В рационах животных нормируют содержание сырого и переваримого протеина, а для крупного рогатого скота – дополнительно - расщепляемого в рубце протеина (РП) и нерасщепляемого в рубце протеина (НРП) в граммах на голову в сутки. В среднем принято считать оптимальным соотношение РП и НРП - 60-70:30-40. Для птицы нормируют уровень сырого протеина и 13 аминокислот. В рационах пушного зверя, свиней, овец нормируют наличие сырого и переваримого протеина и аминокислот: лизина, треонина, метионина + цистина.

У жвачных животных усвоение азотистых веществ рациона протекает по двум направлениям - распад белков в тонком кишечнике до свободных аминокислот и всасывание их в кровь; а также распад белков до аммиака рубцовой микрофлорой (бактериями и инфузориями) за счет выработки ими протеолитических ферментов с последующей частичной фиксацией аммиака организмом. Используя также минеральные вещества и углеводы из пищи животного-хозяина, микроорганизмы синтезируют белки своего тела, а, после отмирания, поступают в нижележащие отделы пищеварительного тракта в виде так называемого микробного белка - очень ценного по аминокислотному составу. В целом в рубце расщепляется до аминокислот, пептидов и аммиака до 40% протеина. Наиболее эффективна жизнедеятельность микроорганизмов при достаточном количестве углеводов в составе рациона и соотношении амидов и белков - 1:2. Неусвоенный микрофлорой рубца аммиак поступает в кровь, переносится в печень, где, превращаясь в мочевину, выделяется с мочой, а частично - со слюной (в составе мочевины). В целом это носит название румено - гепатической циркуляции аммиака. Излишки аммиака вызывают отравление животных. Практически это учитывается при использовании в рационах жвачных синтетических азотсодержащих веществ (САВ) - мочевины, биурета, аммонийных солей.

Углеводы - важнейший компонент сухого вещества рациона; за счет их покрывается большая часть потребности в энергии жвачных, лошадей и свиней. Простые углеводы (пентозы и гексозы) являются наиболее мобильными и легко мобилизуемыми при передвижении (пасущиеся животные) и выполнении работы (лошади, мулы, ослы, северные олени).

Все углеводы разделяют на 2 группы: сырая клетчатка (определяют по методике Генеберга и Штомана или любой иной) и безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) – количество определяют расчётным методом.

Сырая клетчатка состоит из целлюлозы, части гемицеллюлоз и инкрустирующих веществ (лигнина, кутина, суберина). Целлюлоза является глюкозаном и образует стенки растительных клеток. Низкий уровень клетчатки отмечается только в водорослях, так как в них опорную функцию выполняют пузырьки воздуха. Целлюлоза может быть гидролизована до глюкозы целлюлозолитическими ферментами (целлюлазами). Микробная ферментация целлюлозы происходит в пищеварительном тракте жвачных с образованием конечных продуктов - уксусной, пропионовой и масляной кислот и газов - метана и углекислого газа.

Лигнин - не является углеводом, но рассматривается с этой группой соединений, так как является структурным компонентом клеточных стенок. По мере вегетации стенки клеток одревесневают, то есть гемицеллюлоза и целлюлоза соединяются с лигнином. Лигнин очень устойчив к сильным кислотам и воздействию микроорганизмов; принято считать, что он не переваривается животными.

Безазотистые экстрактивные вещества - это сахара, крахмал, гликоген, инулин, органические кислоты, глюкозиды, пектин и другие вещества.

Сахара - большая группа органических соединений, которые подразделяют на моносахариды - пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза) и гексозы (глюкоза, галактоза, манноза и фруктоза); дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза); трисахариды (раффиноза) и тетрасахариды (стахиоза). Фруктоза встречается в листьях, плодах; галактоза - компонент антоциановых пигментов, смол, слизей, является составной частью лактозы. Сахароза присутствует в корнеплодах, многих плодах. Лактоза - составная часть молока, в коровьем молоке содержится в среднем 4,6 - 4,8%.

Полисахариды существенно отличаются от сахаров.

В основном это - резервные питательные вещества (крахмал) или строительные материалы (целлюлоза). Полисахариды не обладают сладким вкусом. Содержание крахмала в семенах может достигать 70% в плодах и корнеплодах - до 30%. Наиболее богаты крахмалом семена (зерновки) зерновых злаковых культур – кукуруза, рис, ячмень, из клубнеплодов – картофель. Гликоген (животный сахар) - встречается в теле животных - в печени, мышцах, играет существенную роль в обмене энергии. Декстрины - промежуточный продукт гидролиза крахмала и гликогена. Образуются при обжаривании зерна, экструдировании. Фруктозаны - резервные вещества - содержатся в корнях, стеблях, листьях, семенах; в сухом веществе райграса уровень фруктозанов составляет 2 - 18%. Из них наибольшее значение имеет инулин (в составе клубнеплодов земляной груши). Слизи - содержатся в некоторых плодах и семенах; наиболее известный пример - слизь из семян льна, которая при гидролизе дает арабинозу, галактозу, рамнозу. Пектиновые вещества - подразделяются на 4 типа: протопектин, пектин, пектиновая и пектовая кислоты. Пектин образуется из протопектина под влиянием протопектиназы; пектиновая и пектовая кислота образуются под действием пектазы. Пектиновые вещества входят в состав ряда фруктов и фруктовых выжимок, особенно некоторых сортов яблок; свеклы сахарной и свекловичного жома; разработан и применяется в РФ промышленный способ получения пищевого пектина из свекловичного жома и яблочных выжимок.

Сырой жир. В группу сырого жира входит сумма всех растворимых в органическом растворителе веществ (определяется весовым методом в аппарате Сокслета).

К ним относятся: воска, простые жиры (эфиры жирных кислот со спиртами) и сложные жиры - фосфолипиды и гликолипиды (могут содержать холин и фосфорную кислоту). В 1929 году была доказана роль линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот в обмене веществ организма и с этих пор данные кислоты считаются незаменимыми. Богатыми источниками линолевой кислоты являются семена масличных культур и полножирная мука (в основном – соевая), приготовленная из них, жмыхи; семена льна являются источником линоленовой кислоты. Воска - простые липиды, состоящие из жирных кислот, соединенных с высокомолекулярным одноатомным спиртом. В растениях они выполняют защитную функцию - снижают транспирацию воды через листовые пластинки; в отличие от жиров воска не имеют питательной ценности и трудно гидролизуются. При высоком уровне восков происходит завышение уровня сырого жира в образцах кормов при зоотехническом анализе, то есть искажается истинная картина содержания сырого жира.

Фосфолипиды - широко распространены во всех тканях организма, особенно в почках, мозге и сердце. Среди растений относительно высокий уровень фосфолипидов содержится в соевых бобах. Выделяют три типа фосфолипидов: лецитины, цефалины и сфингомиелины. В ряде случаев рационы животных обогащают маслом растительным (чаще всего концентраты); используют жиры животного происхождения (свиной, говяжий, конский) - жир брыжеечный, подкожный, смесь жиров животных разных видов, масла растительные; шквару и граксу - в кормлении сельскохозяйственной птицы и пушного зверя.

Сырая зола - остаток, получаемый после сжигания навески корма в муфельной печи. Состоит из смеси макро- и микроэлементов.

Минеральные вещества - необходимый компонент рациона животных и птицы; при недостаточном поступлении или усвоении любого минерального вещества развиваются симптомы специфической минеральной недостаточности, происходит снижение продуктивности, репродуктивной способности. Минеральный состав кормов зависит от местности произрастания кормовой культуры: в стране имеются ряд биогеохимических провинций по ряду макро- и микроэлементов.

Это приходится учитывать при ведении животноводства и скармливать кормовые балансирующие добавки.

По абсолютному количеству в теле животного лидирует кальций; около 99% кальция находится в скелетной ткани и зубах. Особенно велики потребности в кальции у несушек (куры, утки, перепелки, некоторые породы гусей). Хорошим источником кальция являются рыбная и мясо - костная мука, костная зола (36% кальция и 17% фосфора), молоко, зеленая масса бобовых трав. Из минеральных подкормок кальцием богаты известняки, мел, ракушка, костная мука, дикальцийфосфат.

Тесно связан обменом веществ с кальцием фосфор; кроме костной ткани он содержится в нуклеиновых кислотах, фосфопротеинах, фосфолипидах. В молоке, зерне злаковых, рыбной муке и мясопродуктах содержится достаточно много фосфора. Для усвоения фосфора имеет значение, в какой форме представлен фософор: в составе фитатов (солей фитиновой кислоты) фосфор усваиваивается примерно в два раза хуже, чем из дикальцийфосфата; жвачные используют фосфор из фитатов лучше, что связано с наличием бактериальной фитазы в рубце, расщепляющей фосфорную соль до неорганического фосфора.

Фосфор не может быть использован для нужд организма из запасов в костной ткани, так как его запасы в костях значительно ниже, чем кальция; обеспечение фосфором животных полностью зависит от корма. В зернах злаков содержание фосфора значительно выше, чем кальция.

Калий играет важную роль в углеводном обмене, в процессах возбуждения нервной и мышечной тканей. В большом количестве присутствует в патоке кормовой, в достаточно больших количествах – в свекле столовой.

Натрий - участвует вместе с калием в регуляции кислотно-щелочного баланса и осмотического давления в жидкостях тела. Потребляется и выводится из организма в форме хлорида натрия.

Магний - около 70% магния содержится в скелете, остальное количество - в мягких тканях и жидкостях. Является активатором фосфатов и участвует в углеводном обмене. При дефиците магния в крови (до 0,5 мг %) отмечается гипомагниемия (магниевая тетания) - в Нидерландах встречается у 1-2 % молочных коров. В условиях РФ пастбищная тетания возможна в первые дни после выгона животных на пастбище, когда в траве пастбищной содержится мало магния. Имеется ряд коммерческих магниевых подкормок; чаще других используют окись магния – жженую магнезию. Хорошими источниками магния являются хлопчатниковый и льняной жмыхи, пшеничные отруби, дрожжи, зеленая масса клевера.

К группе микроэлементов относится железо – недостаток, которого приводит к развитию алиментарной железодефицитной анемии; особенно чувствительны к недостатку железа поросята-сосуны. Около 90% железа в организме связано с белками, в частности гемоглобин (содержит 0,34% железа), сидерфилин, ферритин (содержит 20% железа и присутствует в селезенке, почках, печени, костном мозге), гемосидерин. Железо входит в состав многих ферментов.

Железо присутствует в составе таких кормов как зеленая масса, зернобобовых, отрубях, кормах животного происхождения: крови, печени. В молочных кормах содержание железа низкое. Усвояемость железа в большой степени зависит от его формы в составе кормов.

Медь. Важный микроэлемент, нормирование которого предусмотрены современными нормами. Данный микроэлемент необходим для нормального протекания гемопоэза; необходима для нормальной пигментации шерсти. Основным депо меди является печень. Дефицит меди - не редкое явление в практике кормления сельскохозяйственных животных; её дефицит вызывает развитие заболевания под названием “энзоотическая атаксия”. В растительных кормах медь содержится обычно в достаточных количествах, это зависит от уровня меди в почвах. В качестве подкормки обычно используют меди сульфат. При избытках меди в рационах развивается хронический токсикоз, так как медь одновременно с высоким физиологическим значением содержания в норме является кумулятивным цитоплазматическим ядом при ее избытке.

Кобальт. Входит в состав витамина В₁₂, необходим для нормального функционирования рубцовой микрофлоры. В растительных кормах кобальт присутствует в крайне низкой концентрации (0,1 - 0,25 мг на 1 кг сухого вещества); в качестве подкормки используют либо кобальта сульфат или кобальта хлорид, либо витамин В₁₂.

Йод. Входит в состав гормона тироксина; а также присутствует в щитовидной железе в дийодотирозине и тиреоглобулине, являющейся основным депо тироксина. При дефиците йода отмечается нарушение функции воспроизводства - новорожденный молодняк часто лишен волосяного покрова, слабый или мертворожденный. Помимо дефицита йода в рационе животные могут испытывать его недостаток при скармливании кормов, содержащих в своем составе так называемые гойтрогенные соединения - гойтрин, тиоцинат. Механизм их действия полностью не выяснен, но их наличие в кормах нарушает снижает доступность йода организмом животных. Гойтрогенные соединения содержатся в растениях сем. Крестоцветные - капусте, рапсе, а также в горохе, арахисе, льне. Лучшими источниками йода в рационах являются морепродукты - водоросли, рыбная мука, отходы переработки головоногих моллюсков, ракообразных. Обогащение рационов йодом проводится в виде скармливания йодированной соли, йодистого калия, йодноватокислого натрия.

Марганец. Микроэлемент содержится в организме животных в крайне незначительных количествах; у жвачных животных практически не встречается дефицит данного микроэлемента. У сельскохозяйственной птицы отмечены случаи дефицита данного микроэлемента, в частности у цыплят дефицит марганца вызывает развитие пероза или “соскальзывания сухожилий”, а у птицы родительского стада снижается выводимость, уменьшается толщина скорлупы. В большинстве кормов уровень марганца достаточен, за исключением кукурузы, дрожжей и кормов животного происхождения.

Цинк. В организме животных накапливается в костной ткани, достаточно высокий уровень отмечен в коже, волосах, шерсти, некоторых ферментах - карбоангидраза, панкреатическая карбоксипептидаза, дегидрогеназа глютаминовой кислоты; цинк участвует в процессах кальцификации и кератинизации. У жвачных животных недостаточность цинка обычно не регистрируется, а у цыплят недостаток цинка вызывает задержку роста, поражение кожи. К недостатку цинка наиболее чувствительны поросята - у них развивается паракератоз (замедленный рост, сыпь и образование струпьев на коже брюха); который осложняется повышенным уровнем кальция и пониженным - фосфора.

В растительных кормах содержится достаточно много цинка, особенно в отрубях, дрожжах. В состав комплексных минеральных подкормок цинк включают в форме карбонатов или сульфатов.

Молибден. В настоящее время молибден относят к эссенциальным микроэлементам, так как выяснено его присутствие в составе ферментов нитратной редуктазы, бактериальной гидрогеназы; ксантиноксидазы, играющего большую роль в обмене пурина. Данные по недостаточности молибдена в практике кормления в литературе отсутствуют. Отмечено стимулирующее действие добавок молибдена на рост ягнят, цыплят и индюшат.

Селен. Дефицит селена в кормах вызывает специфическую патологию, так называемую “беломышечную болезнь” молодняка (телят, ягнят, поросят), а избыток - токсикоз под названием “щелочная болезнь”, “слепая вертячка”. Токсикоз обусловлен поеданием определенных видов растительности, так как у растений имеется избирательная видовая способность кумулирования селена. В таких растениях селен замещает серу в метионине и цистине в белках тела. Недостаток селена в рационах можно предотвратить путем скармливания селенита натрия или витамина Е. В настоящее время разработаны селеноорганические соединения – селплекс, селекор (г.Воронеж) и ряд других, которые гораздо более удобны в применении, так как неорганические соединения селена очень токсичны и малейшая передозировка крайне опасна.

Помимо абсолютных количеств минеральных веществ в рационах важно контролировать соотношение кислотных (фосфор, сера, хлор) и щелочных (кальций, магний, калий и натрий) элементов - кислотно-щелочное равновесие - отношение суммы кислотных и щелочных грамм-элементов. Оптимальной нормой кислотно-щелочного равновесия в рационах животных является - 0,8-0,9. К кормам, имеющим щелочную золу, относят грубые корма, корне- клубнеплоды, сенаж, зелёную массу; корма с кислой реакцией золы - все зерновые корма и продукты их переработки. Для расчёта кислотно-щелочного равновесия содержание минеральных элементов в рационе умножают на соответствующий грамм-эквивалент (фосфор - 80, сера - 62, хлор - 28, кальций - 50, магний - 82, калий - 26, натрий - 44). Грамм-эквивалентом называется количество граммов химического вещества, которое или вступает в реакцию с одним грамм-атомом водорода, или замещает его в химических соединениях. Имеются химические вещества, для которых грамм-эквивалент совпадает с грамм-молекулой, например, соляная кислота содержит один атом водорода, способный меняться местом с металлом, и для соляной кислоты грамм-молекула совпадает с грамм –эквивалентом.

Систематическое скармливание большого количества кормов кислотного характера, вызывает у животных заболевания с признаками ацидоза. В этом случае в крови животных понижается щелочной резерв, повышается концентрация водородных ионов (рН), увеличивается содержание хлора в кровяной плазме, повышается содержание в моче аммонийных солей.

Преобладание в рационах щелочных элементов, ведёт к заболеваниям животных с признаками алкалоза. Появление этих заболеваний способствует значительному снижению использования питательных веществ кормов, потере упитанности и падению продуктивности животных, а у птицы кости становятся «гуттаперчевыми».