Химический состав кормов и тела животного

Кормление — это организуемое, контролируемое и регулируемое человеком питание сельскохозяйственных животных.

Рациональное кормление — важнейший фактор направленного воздействия на продуктивность животных, повышение качества при наименьших затратах на ее получение. Полноценное кормление — один из основных факторов в профилактике незаразных болезней, нарушений функций воспроизводства, повышения резистентности организма к внешним воздействиям.

Химический состав является первичным показателем питательности кормов. Более полное представление о питательности кормов можно получить только путем изучения действия корма на организм животного.

Химические элементы входят в состав органических и неорганических соединений:

• органические — протеин, жиры, углеводы, витамины, ферменты и другие биологически активные вещества;
• неорганические — минеральные вещества и вода.

Количественное соотношение этих веществ в растительных кормах и в теле животных различно. В животном организме преобладают белки, жиры, а в растительных кормах — углеводы (крахмал, клетчатка, сахар).

Содержание минеральных веществ в растительных и животных организмах различно. В организме животных в наибольшем количестве находятся кальций и фосфор, в то время как калий и кремний составляют основу золы растений. Витамины присутствуют в растениях и у животных в минимальных количествах и многие из них являются компонентами ферментных систем. Существенное различие между растениями и животными в отношении витаминов заключается в том, что растения сами синтезируют все необходимые витамины, а возможности животного синтезировать их весьма ограничены.

Вода входит в состав всех кормов, ее содержание колеблется от 5 до 95%. Вода кормов служит средой, в которой находятся в растворенном состоянии питательные вещества, ценные для животного, в том числе ферменты, благоприятно действующие на физиологические функции организма. Вода входит в состав тела животных, являясь составной частью тела и средой, в которой протекают все физико-химические реакции, связанные с жизнедеятельностью организма. Она активный участник многих реакции обмена веществ и необходима для стабилизации температуры тела. Без воды животные погибают гораздо быстрее, чем без кормов.

Белки имеют исключительно важное значение в питании животных. Они являются «носителями жизни», входят в состав всех клеток и тканей, ферментов, гормонов, пигментов и других специфических веществ, играют важную роль в пищеварении, обменных процессах и защитных реакциях организма.

Амиды — это отдельные аминокислоты. Питательная ценность белка неодинакова и зависит от содержания в нем аминокислот. Белки, в которые входят все аминокислоты, необходимые для образования тканевого белка, называют полноценными. Жир входит в состав протоплазмы и принимает участие в клеточном обмене веществ. Количество его в организме животных увеличивается с возрастом. При интенсивном питании животных жир откладывается в организме в подкожной клетчатке, в межмускульной соединительной ткани и в брюшной полости. Жир является растворителем ряда витаминов (A, D, Е), при отсутствии его в рационе усвоение жирорастворимых витаминов ухудшается. Жиры оказывают влияние на качество продукции.

Углеводы составляют основную часть растительных кормов. Животные больше половины потребности в энергии получают за счет углеводов. Углеводы служат материалом для образования жировых запасов при интенсивном кормлении животных. По сравнению с другими питательными веществами корма углеводы самые дешевые источники энергии для животных.

Минеральные вещества образуют костяк, входят в состав клеток, тканей, органов, участвуют во многих процессах обмена, активизируют ряд ферментативных систем. При достижении количества минеральных веществ в рационе в соответствии с потребностью животных эффективность использования кормов значительно повышается. Минеральные вещества необходимы для роста животных и поддержания их здоровья. Недостаток их в кормах ведет к тяжелым заболеваниям, снижению продуктивности, задержке роста и развития.

Важное значение в питании животных имеют микроэлементы, которые содержатся в кормах в очень малых количествах. Важнейшие из них — железо, медь, кобальт, йод, марганец, цинк, селен.

Витамины — это вещества с очень высокой биологической активностью, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Недостаток или отсутствие их в кормах вызывает заболевания — гипо- и авитаминозы. При этом ухудшается здоровье животных, замедляется рост и развитие, понижается резистентность организма, могут возникать и инфекционные заболевания. Особо важное значение при кормлении придают витаминам A, D, C, а для свиней и птицы, кроме того, и витаминам группы В.

Питательность — это наличие в корме веществ, необходимых для удовлетворения пищевой потребности конкретных животных. Чем больше в корме используется компонентов, тем выше его питательность.

Понятие о переваримости кормов. Корм, поступивший в желудочно-кишечный тракт под влиянием пищеварительного сока и микроорганизмов, распадается на аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты и растворимые соли. Оно всасываются в желудочно-кишечном тракте. При этом часть веществ корма выводится из организма в виде кала и часть поступает в кровь в лимфу (переваримые вещества).

О степени переваримости корма судят по разнице между питательными веществами, поступившими с кормом, и количеством питательных веществ, выделенных с калом. Переваримость корма не дает полного представления о суммарном действии корма на организм животных, и ее, как правило, дополняют общей оценкой питательности кормов по их продуктивному действию. Общая питательность корма отражает его энергетическую сторону и оценивается в единицах обменной энергии. В качестве единицы оценки предложена энергетическая кормовая единица взамен овсяной кормовой единицы, равная 2500 ккал или 10450 кДж обменной энергии.

Протеиновая, витаминная и минеральная питательность кормов. Организация правильного кормления во многом зависит от наличия в рационе полноценного протеина, витаминов и минеральных веществ. Полноценность протеина определяется содержанием в нем незаменимых аминокислот, и в первую очередь критических (лизина, метионина, цистина, триптофана). Именно этих аминокислот чаще всего недостает в рационе животных. Усвоение аминокислот и организме зависит от наличия в рационе витаминов группы В, витамин D оказывает влияние на усвоение минеральных веществ, в частности кальция и фосфора, а витамин А (провитамин — каротин) — на усвоение почти всех питательных веществ. Использование энергии корма во многом зависит от содержания в рационе минеральных веществ (кальция, фосфора, натрия и т. д.). Недостаток же или избыток протеина ухудшает усвоение органического вещества — рациона в целом. Нарушение соотношения кальция и фосфора в рационе приводит к нарушению минерального баланса в организме. Недостаток энергии способствует нерациональному расходованию белка на ее возмещение.

Отсутствие или недостаток в корме какого-либо элемента питания приводит к расстройству функций организма, сопровождающемуся задержкой роста, нарушением воспроизводительных способностей, снижением продуктивности, ухудшением здоровья животных.

Из всех факторов окружающей среды самое большое влияние на продуктивность животных оказывает кормление. В структуре себестоимости производства продукции животноводства доля кормов составляет при производстве молока 50…55 %, говядины — 65…70, свинины — 70…75 %.

В современном животноводстве большое внимание уделяется обеспечению сбалансированного кормления животных. В процессе питания составные вещества кормов воздействуют на организм животного не изолированно друг от друга, а в комплексе. Сбалансированность составных веществ корма в соответствии с потребностями животных — основной показатель этого комплекса.

Для животноводства важно не только количество кормов, но и их качество, то есть ценность, определяемая содержанием в них питательных веществ. Полноценными считаются такие корма, которые содержат все необходимые для животного организма вещества и способны в течение длительного времени обеспечить нормальные отправления всех его физиологических функций.

Химический состав кормов и физиологическое значение питательных веществ

Любой корм состоит из воды и сухого вещества (рис. 4.1).

Вода и органические вещества.

Она входит в состав цитоплазмы клеток растений и животных, участвует во всех жизненно важных процессах, поэтому является важным фактором, влияющим на структуру и свойства белков, липидов, клеточных мембран и внутриклеточные реакции. Содержание воды в кормах колеблется от 5 до 95 %, например, в зерновых 12… 14 %, сене и соломе — 15…20, зеленых кормах — 60…85, корнеплодах — до 90 %. Содержание воды в организме животных зависит от их возраста и упитанности животных: у молодняка оно составляет 72…80 %, у взрослых — 50…60 %.

Основную часть органических веществ растений (96…98 %) и тела животных (около 95 %) составляют углерод, водород, кислород и азот. Причем кислорода больше содержится в растениях, а азота, углерода и водорода — в теле животных.

Рис. 4.1. Схема химического состава кормов

Органические азотистые соединения. К органическим азотистым соединениям относят сырой протеин, который состоит из белка и амидов (небелковые азотистые соединения органического происхождения). Структурные составляющие белка — углерод, водород, кислород и азот (наличие последнего отличает белки от жиров и углеводов). В состав белков, образующих ферменты и гормоны, дополнительно входят фосфор, железо, микроэлементы и витамины. Отдельные белки содержат серу. Количественный состав белков следующий, %: углерода — 52, водорода — 7, кислорода — 23, азота — 16, серы — 1,4, фосфора — 0,6.

Белки называют «носителями жизни», так как основные структурные элементы клеток и тканей организма животного представляют собой белковые образования. Кроме того, все жизненные процессы связаны с белковым обменом. Белки служат регуляторами обмена веществ и источником «строительного материала» для всего организма.

По сравнению с другими питательными веществами протеиновые соединения занимают особое место в кормлении скота и птицы, так как они не могут быть заменены в животном организме ни жирами, ни углеводами.

Превращение минеральной формы азота — аммиака — в органическую аминокислоту, а затем в белки свойственно только растениям, отдельным грибам и бактериям. Животные не могут синтезировать белки из углеводов и жиров, поэтому для образования белков тела они должны получать их в готовом виде. Протеин корма служит источником белка тела животных. К белкам относятся антитела, которые выполняют защитные функции, и ферменты.

Основными составными частями белков, из которых организм синтезирует белок своего тела, являются аминокислоты. Аминокислоты — конечные продукты распада белков корма. Протеин корма не может быть непосредственно использован организмом животного. В пищеварительном канале он разлагается под воздействием ферментов до отдельных аминокислот, которые содержатся в кормах не только в составе белков, но и в свободном состоянии. Много свободных аминокислот в траве, особенно в период интенсивного роста растений.

Аминокислоты делят на заменимые и незаменимые. К незаменимым (жизненно необходимым) аминокислотам относят лизин, метионин, триптофан, гистидин, лейцин, изолейцин и фенилаланин, валин, аргинин, треонин. Лизин, метионин и триптофан называют критическими аминокислотами. Они особенно нужны для кормления свиней и птицы, так как в зерновых кормах их содержание ничтожно мало. Эти аминокислоты организм животного не может синтезировать из других азотсодержащих веществ, поэтому он должен получать их с кормом. В организме жвачных животных часть незаменимых аминокислот образуется за счет белка, синтезируемого микроорганизмами в пред- желудках. Животные с однокамерным желудком и птица не способны синтезировать незаменимые аминокислоты.

Недостаток или отсутствие незаменимых аминокислот в рационах животных сопровождается ухудшением использования протеина, снижением продуктивности и нарушением обмена веществ. В белках кормов животного происхождения больше незаменимых аминокислот по сравнению с растительными кормами.

Протеины, в которые входят все аминокислоты, необходимые для образования тканевого белка, называют полноценными, а протеины, не содержащие полного набора аминокислот, — неполноценными. При составлении рационов надо подбирать корма так, чтобы они взаимно дополняли друг друга по содержанию отдельных аминокислот, а также всех необходимых питательных веществ.

Корма значительно различаются по содержанию в них протеина. Так, в сене злаковых растений его 6…8 %, сене бобовых — 12…16, зерне злаковых— 8… 12, зерне бобовых — 20…30, корнеплодах — 0,5…1, жмыхах и шротах — 30…40 %, кормах животного происхождения (рыбная, кровяная, мясная и мясокостная мука, сыворотка, молоко) — 50…70 %.

Органические безазотистые соединения. К органическим безазоти- стым соединениям относят углеводы и жиры.

Углеводы принимают активное участие в обмене веществ организма, входят в состав гормонов, коферментов и других биологически активных веществ. Они служат главной составляющей сухого вещества растительных кормов (от 40 до 90 % в зависимости от вида растений),

в то время как в организме животного углеводов лишь 1___1,5 % в виде

животного крахмала (гликогена, синтезируемого в печени). В организме животных углеводы — главный источник энергии. Они покрывают более 50 % всей требуемой энергии. К тому же они быстро всасываются и легко распадаются. Конечные продукты окисления углеводов в организме животных — вода и диоксид углерода (С02).

Углеводы корма служат материалом для образования жировых запасов в организме, а легкорастворимые углеводы (сахара, крахмал) — пищей для микроорганизмов, населяющих преджелудки жвачных. Все виды углеводов [клетчатка и безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ)], поступающие с кормом, у жвачных животных расщепляются в рубце с помощью ферментов микроорганизмов до простых сахаров, которые в дальнейшем сбраживаются до летучих жирных кислот (ЛЖК): уксусной, масляной и др. Корма, богатые клетчаткой (сено, солома), увеличивают содержание в рубце уксусной кислоты, богатые крахмалом и сахаром (зерновые и корнеплоды), способствуют образованию пропионовой и масляной кислот.

Исследованиями установлено, что ЛЖК, образуясь в преджелудках, поставляют организму не менее 40…60 % необходимой энергии. Уксусная кислота способствует образованию жира молока; пропионовая — основной источник глюкозы в организме жвачных; масляная — превращается в печени в кетоновые тела, которые также служат источником энергии.

Клетчатка состоит в основном из целлюлозы и инкрустирующих веществ — лигнина, кутина, суберина, которые почти не перевариваются. Целлюлоза входит в состав оболочек растительных слеток. С увеличением возраста растений количество лигнина увеличивается и стенки клеток деревенеют. Накопление лигнина происходит в большей степени в стеблях и в меньшей — в листьях, мало его в корнеплодах.

В пищеварительных соках животных нет ферментов, переваривающих клетчатку, однако в преджелудках жвачных и толстом отделе кишечника происходит ее гидролиз ферментами, выделяемыми обитающими там микроорганизмами и бактериями. Клетчатка расщепляется до моносахаридов, которые, в свою очередь, сбраживаются до летучих и нелетучих жирных кислот.

Содержание клетчатки зависит от вида и фазы вегетации растений. Чем больше клетчатки в корме, тем ниже его питательность. Содержание клетчатки в соломе озимых злаковых культур достигает 40…50 %, в соломе яровых культур — 30…35 %, поэтому данные корма характеризуются низкой энергетической питательностью. В сене из рано скошенной травы 20…22 % клетчатки, а в фазе цветения — более 25 %. В зерне овса и ячменя содержится 10… 12 % клетчатки, в зерне кукурузы и пшеницы — 2…3, корнеплодах — около 1 %. В кормах животного происхождения клетчатка отсутствует.

Содержание клетчатки в рационах разных видов и половозрелых групп животных неодинаково. Например, в рационах коров на ее долю приходится 18…26 %; супоросных свиноматок — до 14, лактирую- щих — 7; кур — 5…6, цыплят бройлеров — 4…4,5 %.

К безазотистым экстрактивным веществам (БЭВ) относят сахара, крахмал, органические кислоты и другие вещества. Наибольшее значение в питании животных имеют сахара и крахмал.

Сахара в кормах представлены глюкозой, фруктозой (моносахариды), мальтозой, сахарозой (дисахариды). В молоке сельскохозяйственных животных содержится молочный сахар животного происхождения (лактоза) в количестве 4,5…4,7 %. Он играет важную роль в питании новорожденных. В кормах растительного происхождения его много в сухом веществе корней сахарного (50…55 %) и кормовой (30…35 %) свеклы, патоки (60…65 %), злаковых трав (10…12 %), злакового сена (5…8 %).

Крахмал — резервное вещество растений. Наибольшее его количество находится в семенах, ягодах, клубнях, меньшее — в листьях и стеблях растений.

В организме животных углеводы представлены глюкозой и гликогеном (животный крахмал), который накапливается в печени в количестве до 4 % ее массы.

Для нормализации микробиологических процессов в преджелудках жвачных животных соотношение протеинов и сахаров с крахмалом в рационах должно быть (0,8… 1,5): 1, то есть на 100 г протеина должно приходиться 80… 150 г сахаров.

Жиры — это вещества, которые обладают одним общим свойством: они нерастворимы в воде и растворяются в органических растворителях (эфир, бензол и т. д.). Вещества, входящие в эфирный экстракт, — это липиды, стерины и красящие вещества. Липиды (жиры) — сложные соединения, состоящие из глицерина (10 %) и жирных кислот (90 %). В химическом отношении жир представляют собой триглицериды жирных кислот, преимущественно стеариновой, пальмитиновой и олеиновой.

В кормах растительного происхождения жир содержится в небольших количествах (2…3 %). Исключение составляют лишь семена масличных культур и продукты их переработки: соя — до 17 %, жмыхи — до 8. ..10 %. В траве количество жира составляет 0,2.. .0,4 %, в соломе и сене —1,5.. .2, в зерне овса и кукурузы — 5…6, в рыбной муке — до 15 %.

Жиры — источник резервной энергии (1 г жира содержит 9,3 ккал, или 38,9 кДж, что в 2…2,5 раза больше энергии, чем в 1 г углевода или протеина). Эта энергия используется при недостаточном поступлении корма в организм. Жиры входят в качестве структурного материала в состав оболочек и протоплазмы клеток, способствуют тканевой проницаемости, обеспечивают накопление в организме жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К).

Жиры влияют также на водный обмен организма. При расщеплении 100 г жира в тканях образуется 140… 150 г воды. Это имеет большое значение в условиях жаркого климата.

В организме животного жир синтезируется из углеводов (из 100 г крахмала образуется 25,2 г жира) и протеина (из 100 г белка — 26 г жира). В теле новорожденного теленка его содержится 5…4 %, в возрасте 1 года — 12…15, в возрасте 2 лет — 18…20 %, а в теле свиней, откармливаемых до жирных кондиций, 50…60 %.

Различают жир тканевый и запасной. Первый входит в состав цитоплазмы клеток и существенно влияет на обмен веществ, второй откладывается под кожей, в сальнике, между мышечными волокнами. Обладая низким коэффициентом теплопроводности, подкожный жир служит теплорегулятором, уменьшая отдачу теплоты и предохраняя животное от охлаждения.

Витамины. Это низкомолекулярные органические соединения, синтезируемые главным образом растениями и микроорганизмами. В организме животных они присутствуют в очень малых количествах, являясь одним из регуляторов обмена веществ.

Нормальная жизнедеятельность живого организма невозможна без витаминов. Отсутствие или недостаток их в кормах ведет к расстройству обмена веществ и заболеваниям, называемым авитаминозами.

Уровень некоторых витаминов в продукции животноводства — молоке, яйцах, мясе, сливочном масле — находится в прямой зависимости от их количества в рационах. Витамины широко распространены в растительном мире. На содержание витаминов в кормах влияют различные факторы: вид и сорт растений, почва, климат, период вегетации и др. Изучено более 30 витаминов. Разработаны методы выделения их в чистом виде, а также методы искусственного синтеза некоторых витаминов.

По химической природе витамины делят на жирорастворимые и водорастворимые. К жирорастворимым относят витамины A, D, Е, К, к водорастворимым — витамины группы В (В3, В2, В3, В4, В5 или РР, В6, В7, или Н, В12, Вс и др.) и витамин С.

Витамин А содержится только в кормах животного происхождения: молоке, яйцах, печени и др. Наиболее распространенной и активной биологической формой его является витамин Аг (ретинол). А-витаминная активность присуща пигментам — каротину и каротиноидам, которые содержатся в растительных кормах. Превращение каротиноидов в витамин А происходит в стенке кишечника и печени под воздействием фермента. Основные источники каротина — морковь, люцерна, клевер и другие зеленые кормовые растения. Зерновые корма бедны каротином.

Недостаток витамина А или каротина в рационе вызывает потерю аппетита (ороговение вкусовых бугорков); замедление роста молодняка; каротинизацию (ороговение эпителиальных клеток и роговицы глаза, эпителия дыхательных путей, пищеварительного тракта, слизистых оболочек влагалища); дегенерацию зародышевых элементов в семенных канальцах и низкое качество спермы у самцов, что нарушает воспроизводительные функции организма; ухудшение зрения — «ночная слепота»; обильное слезоотделение.

Витамин D (кальциферол) принимает участие в регуляции минерального обмена в организме животных. Существует несколько разновидностей этого витамина, важнейшие из которых D2 и D3. При недостатке витамина D в рационах молодняк заболевает рахитом. При этом заболевании у животных нарушается образование костной ткани: снижается прочность костей и они деформируются под тяжестью тела. Витамин D способствует усвоению кальция и фосфора в организме животного, поэтому его называют антирахитическим. В качестве витаминных подкормок в практике животноводства используют рыбий жир, концентрат витамина D, облученные дрожжи и другие препараты.

Витамин Е (токоферол) — антистерильный витамин, или витамин размножения. Отсутствие его в рационах животных снижает способность организма к воспроизведению. Витамин Е обладает антиокисли- тельными свойствами, способствует усвоению и сохранению витамина А и каротина в организме, участвует в обмене жиров, белков и углеводов. В организме животных токоферол не синтезируется. Основной источник витамина Е — корма. При недостатке содержания его в рационах телят, ягнят и поросят возникают дегенеративные изменения в мышечной ткани, называемые беломышечной болезнью.

Витамин К (филлохинон) участвует в поддержании у животных нормальной свертываемости крови. В природе встречаются витамины Кх и К2; витамин Кг образуется в растениях, витамин К синтезируется микрофлорой кишечника. Промышленность вырабатывает в виде водорастворимого препарата витамин К3 (викасол), который по своей активности значительно сильнее, чем витамины К: и К2. Много витамина К-, в листьях зеленых растений, силосе из зеленой массы, сене хорошего качества, ботве корнеплодов, травяной, рыбной и мясной муке, мало — в зернах злаков, корнеплодах, молоке, яйцах.

Витамин К не входит в систему свертывания крови, но участвует в синтезе белка протромбина (синтезируемого в печени), необходимого для свертывания крови. Недостаток витамина К снижает содержание протромбина в крови и замедляет свертываемость крови. В связи с этим при травмах возникают обильные кровоизлияния в мышцы, зоб, внутренние органы.

Витамины группы В (более 10) различаются по действию и биохимическому составу, входят в состав ферментов, участвуют в обмене веществ, регуляции функции нервной системы, сердечной деятельности и углеводного обмена.

У взрослых жвачных животных потребность в данных витаминах полностью обеспечивается при скармливании им слабокислых кормов (pH около 7). Это происходит за счет деятельности микроорганизмов в преджелудках. На практике количество витаминов группы В обычно нормируют в рационах птицы, свиней, лошадей, пушных зверей, а также ягнят и телят в молочный период.

Витамин В1 (тиамин) входит в состав ферментов и участвует в обмене веществ, регуляции функции нервной системы, сердечной деятельности и углеводного обмена. Недостаток витамина Вх у птицы проявляется параличами и судорогами, взъерошенным оперением, дегенерацией мышц, запрокидыванием головы. Тиазин содержится в больших количествах в отрубях, зеленых корках, сене, дрожжах, мало его в корнеплодах и кормах животного происхождения.

Витамин В2 (рибофлавин) регулирует процесс клеточного дыхания, в составе ферментов участвует в процессах окисления и восстановления. Его недостаток приводит к замедлению синтеза белка и развития организма, плохому усвоению из корма триптофана и жиров. Особенно опасен недостаток витамина В2 для птицы — резко замедляется и прекращается рост, снижается яйценоскость, выводимость, наблюдается искривление ног и скрючивание пальцев.

Много витамина В2 в травяной муке, кормовых дрожжах, сухом обезжиренном молоке, мало — в корнеплодах, зерне и кормах животного происхождения.

Витамин В12 (цианкобаламин) играет важную роль в кроветворении. При отсутствии этого витамина у животных развивается анемия (малокровие). В состав витамина В12 входит кобальт. Источники В12— корма животного происхождения: рыбная, мясная мука, сухое обезжиренное молоко. У жвачных животных витамин В12 синтезируется в преджелуд- ках микроорганизмами. Птица при напольном содержании обеспечивает себя этим витамином за счет поедания помета и подстилки. Чаще всего недостаток витамина В12 отмечается у свиней и птицы.

Витамин С (аскорбиновая кислота) — противоцинготный. При его отсутствии или недостатке возникает заболевание цинга, при котором наблюдается кровоточивость десен, выпадение зубов, мышечно-суставные боли, слабость. В витамине С больше всего нуждаются лошади, свиньи, птица. У жвачных животных витамин С синтезируется в организме. Витамин С содержится в большом количестве в зеленой траве, силосе, корнях и клубнях, богаты им плоды шиповника и черная смородина.