Азот корма - Пищевой азот кала
Используя данный метод в опытах на свиньях, получили следующие показатели биологической ценности белков отдельных кормов: молоко – 84-95, казеин молока – 78-92, рыбная мука – 74, ячмень – 71, кукуруза – 54, соевый шрот – 67, льняной шрот – 61, картофель – 73, люпин – 55 и сено люцерновое, клеверное – 79-81. Однако надо отметить, что применение метода Томаса–Митчелла для определения биологической ценности протеинов является очень сложным и основано на двух независимых формах белкового обмена в организме животного (экзогенном – распаде кормового протеина и эндогенном – распаде тканевых белков).
Обменный азот кала и эндогенный азот мочи, происхождение которых не связано с азотом корма, определяют в специальных опытах на рационах без белка или расчетным регрессионным методом в опытах с различным уровнем азота путем экстраполяции к нулевому уровню.
В нашей стране Всероссийским научно-исследовательским институтом животноводства разработан способ определения биологической ценности протеина различных кормов (1967), основанный на балансе азота в организме животного:
Коэффициент N корма – N кала – N мочи использования = –––––––––––––––––––––– • 100 протеина, % N корма - N кала
Коэффициент использования протеина корма (КИП) показывает степень использования переваренного азота в организме животного и также характеризует биологическую ценность протеина. Без учета выделения обменного и эндогенного азота данная формула отражает не истинную, а так называемую видимую биологическую ценность протеина.
Определение биологической ценности белка (БЦ) по приведенной методике дает сравнимые и воспроизводимые результаты оценки питательности протеинов при строгой стандартизации условий проведения опытов. Особенно важно, чтобы в таких опытах уровень протеина был
достаточным для обеспечения определенного отложения белка в теле, но в то же время не был чрезмерно избыточным и не расходовался вместо безазотистых питательных веществ для образования энергии. Важно, чтобы рационы содержали достаточно витаминов и минеральных веществ, не были перегружены клетчаткой и трудно переваримыми кормами.
Хотя данные о биологической ценности протеинов весьма полезны для характеристики питательности отдельных кормов, не следует упускать из виду, что в рационах, где включены вместе разные протеины, вступает в силу их дополняющее действие, повышающее или иногда понижающее биологическую ценность протеина рациона.
Из современных методов, применяемых для оценки качества протеина, большой интерес представляет предложенный X. Бергнером и X. Кетцом метод, основанный на сравнении содержания мочевины в крови животных, получающих протеины разных кормов. Они установили тесную зависимость между обратным индексом мочевины (ОИМ)и биологической ценностью (БЦ)протеина кормов. Соответствие ОИМ и БЦ подтверждено авторами на ряде кормов в опытах на крысах и свиньях. ОИМопределяется по отношению:
КМ СТ · БЦ СТ , КМ ИСП
где КМ ст - концентрация мочевины в крови на стандартном протеине (мг/100 мл);
КМ исп - концентрация мочевины в крови на испытуемом протеине (мг/100 мл);
БЦ ст — биологическая ценность стандартного протеина.
Чтобы выравнить влияние генетических факторов и факторов внешней среды, авторы метода предлагают в каждую серию опытов включать контрольную группу со стандартным протеином (яйца, мяса, молока и т.д.). Преимущество метода — в сокращении времени определения, снижении затрат средств и рабочей силы при большой точности исследований.
Наряду с биологическими методами оценки питательности протеина кормов существуют и химические методы, основанные на определении аминокислотного состава протеинов методом хроматографических и микробиологических анализов.
Один из таких методов предложил Озер (оценка протеина по индексу незаменимых аминокислот – индекс НАК), в основе которого лежит сравнительный анализ аминокислотного состава протеина кормов и белков яйца (идеального или стандартного белка). Исследованиями
установлена высокая степень корреляции между аминокислотным составом протеина и данными, полученными в опытах на животных. Мак- Лаугланом и др. (1963) разработан более упрощенный химический метод, позволяющий оценивать питательность протеина кормов по сравнительному содержанию в них и в полноценном белке яйца лимитирующих (критических) аминокислот (индекс ЛНАК).
Известно, что полноценность белка (биологическая ценность) определяется, главным образом, содержанием в нем незаменимых аминокислот (НАК), то есть не синтезируемых в организме, а получаемых исключительно с пищей. Для животных таких аминокислот (АК) десять: аргинин (арг), валин (вал), гистидин (гис), изолейцин (иле), лейцин (лей), лизин (лиз), метионин (мет, м), треонин (тре), триптофан (три), фенилаланин (фен, ф). Есть еще две заменимые аминокислоты: цистин (цис, ц) и тирозин (тир, т),которые могут частично заменить метионин (цистином) и фенилаланин (тирозином), поэтому их указывают в сумме с незаменимыми.
Известно также, что усвоение белка ограничивается самой недостаточной (главной лимитирующей) аминокислотой, то есть аминокислоты усваиваются в определенной для организма пропорции друг к другу, и недостаток одной из них приводит к частичному неусвоению всех остальных.
В качестве упрощенной схемы усвоения организмом белка можно представить деревянную бочку с клепками разной высоты, каждая из которых обозначает незаменимую аминокислоту, содержащуюся в скармливаемом корме. Высота клепок пропорциональна проценту содержания каждой из аминокислот корма к идеальному (стандартному) для данного животного белку (рис. ).
Таким образом, в настоящее время для определения биологической полноценности белка наиболее часто используется два расчетных метода:
а) предложенный Озером способ оценки протеина по индексу незаменимых аминокислот (индекс НАК), представляющий собой среднее геометрическое отношение всех 10 незаменимых аминокислот испытуемого корма к содержанию этих аминокислот в стандартном белке куриного яйца (в качестве стандарта могут быть использованы и другие полноценные белки, например, тела животного, мускульного мяса или рыбы).
Индекс НАК = n√100a/ae×100b/be×100c/ce×…×100j/je ,
где a, d, c,…j– процентное содержание незаменимых АК в протеине корма,
ae, be, ce,…je– процентное содержание тех же АК в стандарте,
n–число АК, включенных в расчет.
Иногда используют более простой расчет так называемого индекса лимитирующих незаменимых аминокислот (индекс ЛНАК), в котором сравнивается содержание только считающихся основными лимитирующими АК – триптофана, метионина с цистином и лизина;
б) метод аминокислотного скора, позволяющий выявить по- настоящему лимитирующие незаменимые аминокислоты (ЛНАК), расчет которого значительно проще, чем индексов НАК и ЛНАК. Определение степени недостатка аминокислот состоит в выраженном в процентах сравнении содержания их в изучаемом белке и в таком же количестве условного «идеального белка», полностью удовлетворяющего потребности организма. Все аминокислоты, скор которых менее 100 %, лимитирующие, а аминокислота с наименьшим скором является главной лимитирующей. В практических условиях высоко полноценными по протеину кормами считаются те, у которых главная лимитирующая аминокислота имеет скор выше 80 %, полноценными – не ниже 50, неполноценными – менее 50 %.
Для плотоядных животных нет общепринятого стандартного идеального белка, хотя по нашему мнению, для этого более всего подходит мясо (филе) трески. Исследованиями А. Screde (1979) показано, что истинная переваримость всех аминокислот мяса трески близка к 100 %.
Под истинной переваримостью (в отличие от обычно определяемой видимой переваримости) понимается переваримость белка и отдельных аминокислот с поправками на выделенные с калом метаболический (обменный) фекальный протеин (МФП) и аминокислоты (МФАК),являющиеся продуктами самого организма (слущенный эпителий кишечника, остатки пищеварительных соков и т.п.). При подобном расчете учитывают только непереваренные остатки корма без выделенного с калом собственного белка организма. МФП и МФАК определяют в специальных опытах на животных по изучению переваримости безбелковой диеты и другими методами.
Содержание аминокислот в корме обычно приводят в г (мг) на 100 г (1 кг) массы корма или в процентах от протеина.
Ниже показан аминокислотный состав мяса трески в сравнении с другими кормами (по М.Ф. Томмэ и Р.В. Мартыненко, 1972, Н.Ш. Перельдик и др., 1987, Д.Н. Перельдик и Т.Л. Стрельникова, 2003):
| АК | Бело к яйца | Фи ле тре ски | Мяс о го- вяж ье | Му- ка рыб- ная | Му- ка мясо кос т. | Трав а ест. угод ий. | Сено лю- церн ы | Сил ос ку- куру з. | Свё- кла кор- мова я | Зерн о пше ниц ы | Зер- но ячм е-ня | Шрот подсол неч- ный | Дро- жжи корм овые |
| Арг | 5,6 | 8,1 | 5,6 | 6,3 | 6,0 | 6,1 | 5,9 | 3,0 | 3,5 | 5,5 | 5,5 | 8,1 | 3,8 |
| Вал | 6,6 | 4,0 | 4,6 | 5,7 | 4,6 | 3,9 | 4,0 | 3,1 | 3,7 | 4,2 | 4,5 | 5,2 | 5,4 |
| Гис | 2,3 | 2,4 | 2,9 | 2,5 | 1,8 | 3,4 | 1,7 | 2,6 | 2,2 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | 2,2 |
| Иле | 5,7 | 4,2 | 3,6 | 6,0 | 2,8 | 3,9 | 11,2 | 3,6 | 4,7 | 3,3 | 3,6 | 5,2 | 4,6 |
| Лей | 8,3 | 7,0 | 6,6 | 8,1 | 6,2 | 4,6 | 2,3 | 5,6 | 5,0 | 6,5 | 6,2 | 3,7 | 6,9 |
| Лиз | 6,2 | 7,1 | 8,4 | 8,6 | 5,4 | 4,6 | 5,2 | 3,4 | 4,0 | 3.3 | 3,2 | 3,7 | 6,7 |
| Мет +цис | 6,2 | 4,3 | 4,3 | 4,1 | 2,6 | 3,4 | 2,9 | 3,0 | 3,3 | 3,2 | 3,7 | 4,4 | 3,6 |
| Тре | 4,4 | 4,4 | 4,3 | 4,5 | 3,6 | 3,9 | 4,0 | 2,7 | 3,9 | 2,8 | 3,1 | 4,0 | 4,7 |
| Три | 1,5 | 1,1 | 1,0 | 1,2 | 0,7 | 0,8 | 2,0 | 1,9 | 3,0 | 1,3 | 1,2 | 1,3 | 0,7 |
| Фен +тир | 9,7 | 6,7 | 5,4 | 7,4 | 5,4 | 7,1 | 7,0 | 5,3 | 5,8 | 7,9 | 7,2 | 7,9 | 5,3 |
| Скор ЛНА К,% | нет | вал | ф+т | м+ц | м+ц | три | иле | вал | м+ц | м+ц | лиз | лей | три |
| ф+т 69 | иле 63 | ф+т 76 | три 47 | м+ц 55 | м+ц 47 | м+ц 48 | вал 56 | лиз 53 | м+ц 60 | лиз 60 | ф+т 55 |
Приведенные выше методы оценки питательной ценности протеина кормов имеют один очень существенный недостаток, связанный с отсутствием данных о доступности аминокислот тех или иных протеинов для животных разных видов, разного направления продуктивности, возраста, физиологического состояния и особенностей белкового обмена в организме в зависимости от способов и технологии заготовки кормов, их хранения и подготовки к скармливанию.
Поступающие в пищеварительный тракт животного белки растительного, микробного и животного происхождения представляют собой сложные полимерные химические соединения, состоящие из 22 аминокислот различного сочетания. Перевариваются кормовые белки неодинаково. Наибольшей переваримостью отличаются протоплазматические белки, а наименьшей - белки ядерных элементов растительных, микробных и животных клеток.
Аминокислоты протеинов натуральных кормов и микробиологического синтеза представляют собой оптически активные l-формыи используются организмом животного на синтез собственно белков. Аминокислоты химического синтеза представлены двумя оптическими изомерами – l и d-форм, d-формы аминокислот биологически не активны и разрушаются в организме.
На переваримость протеина отдельных кормовых средств, в частности зерен бобовых растений (сои, гороха и др.), оказывают отрицательное влияние содержащиеся в них ингибиторы, которые снижают активность протеолитических ферментов. Разрушение ингибиторов протеолитических ферментов бобовых зерновых достигается методом их тостирования– нагревания до 100 °С при высоком давлении.
Существует много причин неполного переваривания белков. В одних случаях протеазы не способны проникнуть через клеточную стенку или воздействовать на белковую молекулу с повышенной резистентностью пептидных связей модифицированного белка, структура которого в значительной степени разрушена в результате технологической обработки,
в других переваривание белков пищи происходит, но всасывание аминокислот угнетается.
Главной причиной всех видов снижения доступности аминокислот является чрезмерная тепловая обработка белков в процессе приготовления корма.Степень теплового повреждения белков может быть различной. Умеренная тепловая обработка улучшает перевариваемость путем денатурации нативных белков и инактивации некоторых ингибиторов протеаз. Сильное повреждение возникает при более высоких температурах, особенно при их длительном воздействии, когда может наблюдаться взаимодействие между функциональными группами белка и другими компонентами, редуцирующими сахарами, жирами и т. д.
Из аминокислот наиболее подвержен различным воздействиям лизин, что объясняется повышенной реактивностью его свободных ε-NН2- rpynn. Взаимодействие этих групп с карбонильными группами восстанавливающих сахаров широко известно как реакция Майяра— частный случай реакции «покоричневения».
Разработан ряд химических методов для определения доступного лизина. Наиболее удовлетворительным является метод с использованием фтординитробензола, особенно при исследовании мяса и молочных продуктов. Приемлемые величины можно получить также для растительных белков, если продукты при этом не содержат высокого количества углеводов.
Хорошим индикатором для определения недоступного лизина в молочных продуктах и других белках является фурозин, идентифицированный несколько лет назад как фруктозолизин или лактулозолизин. Фруктозолизин является наиболее важным компонентом соединения сахаров с лизином и составляет основную часть блокированного лизина после тепловой обработки белков с фруктозой или лактозой. Некоторые пищевые белки содержат больше связанного фруктозолизина, чем доступного лизина.
Фруктозолизин всасывается кишечником очень слабо и лишь путем диффузии, а не активного транспорта и в организме не задерживается: введенный внутривенно, быстро выводится почками. Нерасщепленный ферментами пищеварительного тракта фруктозолизин достигает толстого кишечника, где может расщепляться микробными ферментами.
С лизином могут реагировать и другие вещества. Известен комплекс с госсиполом, с окисленными жирами.
Серусодержащие аминокислоты, особенно цистин и цистеин, обладают повышенной чувствительностью к внешним воздействиям. Цистин и цистеин быстро разрушаются при тепловой обработке. При
щелочной обработке белка, особенно в комбинации с тепловой, в реакцию вовлекаются цистин и лизин и образуется лизиноаланин. При тепловой обработке белка образуется большое количество H2S и других летучих сернистых соединений или продуктов разрушения цистина. Окислительные процессы приводят к образованию цистеиновой кислоты, которая в пищевом отношении является недоступной. Почти все эти реакции приводят к деструкции исходной молекулярной структуры цистина.
Устойчивый к высоким температурам метионин при окислении легко превращается в метионинсульфоксид и далее в метионинсульфон. Обработка перекисью водорода при отбеливании пищевых продуктов и стерилизации молока или сыворотки также приводит к увеличению содержания метионинсульфоксида. Белково-связанный метионин, окисленный до сульфоксида, переваривается очень плохо. Опыты на крысах показали, что в воротную вену он поступает в относительно высокой концентрации и переваривается, следовательно, в кишечнике под действием ферментов.
Образовавшиеся в процессе переваривания протеина кормов различные аминокислоты всасываются в кровь и используются в основном животными для образования необходимых аминокислот в процессе биосинтеза собственных белков. Неиспользованные аминокислоты дезаминируются, освободившиеся аминные группы идут на синтез мочевины или мочевой кислоты (у птиц) и гиппуровой кислоты (у лошадей), которые выводятся с мочой из организма, а остатки аминокислот после дезаминирования используются организмом для энергетических целей.
Для приготовления полноценных кормовых смесей для растущих и высокопродуктивных животных, сбалансированных по критическим и незаменимым аминокислотам до уровня потребности, необходимо использовать корма растительного и животного происхождения в различном сочетании. Это дает возможность обеспечить животное полноценным протеином, содержащим в достатке все необходимые аминокислоты, что способствует увеличению прироста живой массы и снижению затрат корма и протеина на единицу прироста массы тела.
При отсутствии кормов животного происхождения и широком наборе растительных кормов кормосмеси могут быть сбалансированы только по содержанию в протеине триптофана. Для балансирования рациона по таким критическим незаменимым аминокислотам, как лизин и метионин, необходимо в состав зерносмесей вводить препараты этих аминокислот промышленного производства. При этом необходимо иметь в виду, что избыточное поступление в организм животного отдельных
аминокислот (например, лизина выше нормы потребности) может отрицательно сказаться на усвоении организмом других аминокислот для синтеза белков тела животных и значительно снизить прирост массы тела.