Вопросы кормления, разрешаемые в балансовых опытах на жвотных

Для составления баланса надо знать и учитывать все формы поступления оормы выделения вещества или элемента из организма. Наиболее балансы азота, золы и отдельных минеральных элементов.

Тооднее составить балансы воды, сухого вещества, углерода. Для сложная аппаратура и очень трудоемкие опыты с применением  техники. Наиболее трудно составить баланс энергии. Для определения некоторых статей этого баланса требуется мало распро- тттненный сложный аппарат биокалориметр. Взамен сложных опытов для Ттоеления балансов углерода, воды, энергии разработаны и отчасти приме— ття косвенные методики, о которых будет сказано ниже.

Косвенные методики значительно упрощают исследования, хотя приме. их более ограничено, чем прямых методик.

Составление балансов нашло широкое распространение в исследованиях -::еов кормления. Баланс каждого вещества и элемента пищи и питья -т:-:ое всего позволяет решить вопрос — достаточно ли этого вещества или тоента в конкретных условиях кормления и состояния животного.

В начале этой главы было указано, что характеристика обмена по конечному его результату исключает знание судьбы пищи в организме, ее влияния на детали обмена. Один и тот же итог по продуктивности можно получить за разную «плату» со стороны организма. Подробнее, вопрос о применимости итогов баланса к оценке питательности пищи будет рассмотрен в четвертой части.

В настоящей главе рассматриваются методики составления балансов азота, минеральных веществ и углерода и в следующих главах некоторые из других методик.

По балансу азота и углерода, как это уже указывалось, можно судить об изменениях содержания в организме белка и жира.

Баланс азота

В обменных реакциях организма может участвовать только азот органических соединений, всосавшихся через стенку пищеварительного тракта. Азот вдыхаемого воздуха, как это доказано, не является помехой составлению азотных балансов питания.

Неорганические аммонийные соединения, поступающие с пищей, могут участвовать в обмене (стр. 52) или как синтезированные продукты, или выделяясь с мочой в форме мочевины.

Аммонийные соединения пищи и продуктов обмена в зоотехническом анализе определяются с протеином.

Часть поступивших с кормом азотсодержащих веществ выделяется с каловыми массами. К ним присоединяются азотистые вещества пищевых соков и клеток эпителия пищеварительного тракта. Остальные же азотистые вещества пищи поступают в тело животного, где подвергаются различным превращениям и либо, окислившись, выделяются в моче (и в очень незначительном, обычно неучитываемом, количестве в поте и потерях эпидермиса и волос), либо откладываются в теле.

Конечные продукты распада азотистых веществ в теле выделяются в моче главным образом в форме мочевины, мочевой кислоты и аммиака. Остающийся в теле азот, с одной стороны, идет на восстановление потерянных с калом азотистых веществ пищеварительных соков и клеток эпителия, а с другой — может быть отложен в теле в форме мяса или выделен с молоком. Важно то, что азот, задержанный в теле, и азот выделенный всегда будут равны азоту корма. Поэтому для точного суждения о количестве оставшегося в теле азота необходимо, с одной стороны, знать его приток с пищей, а с другой — знать, какое его количество выделилось с калом, мочой и молоком.

Следовательно, с целью составления баланса азота обычный опыт по переваримости кормов достаточно дополнить сбором мочи и ее анализом на содержание азота, а у лактирующих животных также сбором и анализом молока. Результаты вычитания выделенного из принятого и даст нам баланс азота в теле.

Опыты над голодающими животными и животными, получающими корм, который не содержит азота, показали, что организм выделяет азот, даже не получая его в пище, т. е. расходует азот своего тела. Такой случай, когда потеря из тела азота превосходит его поступление, называется отрицательным балансом. Возможен и другой случай, когда поступление в тело азота будет равно количеству его в выделениях. В таких случаях организм, очевидно, удерживается в состоянии нулевого баланса. И, наконец, с пищей могут поступать избытки азотистых веществ, а организм может нуждаться в азоте для построения тканей, в результате чего часть азота будет задерживаться в теле. Такой баланс называется положительным.

В одном из опытов молочная корова за сутки

Другим химическим элементом, который может быть использован как индикатор обмена органических веществ, является углерод. Вся органическая химия представляет собой химию соединений углерода.  глерод входит в состав всех групп питательных веществ — белков, жиров и углеводов. Углерод в форме органических соединений поступает в организм с пище» (возможно и питьем) и в форме минеральных соединений (главным образом в виде Ш2) с вдыхаемым воздухом. Конечно все формы поступления углерода должны быть учтены. Часть его уходит с непереваренными остатками (в кале), с мочой и с кишечными газами (углекислота и метан).

Остальной углерод в виде составного элемента различных питательных веществ попадает в тело. Углерод входит в состав всасывающихся аминокислот, глюкозы и жира. Судьба этих веществ в организме нам уже известна.

В результате различных промежуточных превращении, главным образом диссимиляции, животное выделяет через легкие продукт окисления веществ в организме в виде углекислоты. Помимо того, углерод выделяется из тела с полезными продуктами (например, молоком), а остальное его количество отлагается в мясе, жире и других продуктах (шерсти, коже и т. д.).

Количество углекислоты, продуцированной животным за опыт, узнают содержанию ее в поглотителе, а также по изменению состава воздуха в :теме после опыта сравнительно с началом его. Количество потребленного зотным кислорода определяется по убыли его в том баллоне, из которого направляется в прибор, а также по изменению состава воздуха в системе же опыта по сравнению с составом воздуха до опыта.

В камерах приборов как одного, так и другого типа обычно помещаются :матические поилки и кормушки, не требующие для приведения их в дей- ие открывания камеры, а следовательно, и прекращения опыта. Внутри, на трубопроводах и приборах помещаются контрольные приборы

Из примера для этой же коровы следует, что азота отложилось г. Принимая из табл. 29, что протеин, отлагающийся в теле крупного ~2того скота, содержит (если округлить) 52% углерода и 16% азота, получим, з протеине заключается: 12,88 X 52 : 16 = 41,9 г углерода.

Таким образом, на безазотистые вещества тела приходится 220,0—41,9 =5,1 г углерода. Последний отлагается при явном избытке питания, а при условиях отложение гликогена в теле мало вероятно.

Выводы из опытов по балансу азота. оценка протеина в питании

Целыо проведения опытов по азотистому балансу является определение достаточности протеинового питания в условиях испытуемого кормления. В частных случаях питания азотистый баланс может быть отрицательным, что свидетельствует о недостаточном введении азотсодержащих питательных веществ с пищей или о недостатке качества протеина пищи, возможно

о недостатке общего притока органического вещества пищи и о разрушении протеинов тела. В норме у взрослых животных выделение азота как продукта обмена во всех формах (в эпидермальных образованиях, в азотистых веществах кала, мочи, молока и пота) совпадает с его введением в пище, и азотный баланс равен нулю. У животных запасы азотистых веществ в теле невелики и, как указано выше, ограничиваются задержкой аминокислот эритроцитами, увеличением массы печени и мышц. Поэтому пищевой протеин нужен в количестве, достаточном для текущих обменных процессов, а избыточно введенный с пищей и переваренный протеин дезаминируется и увеличивает количество азота, выводимого с мочой. При переходах от одного режима питания к другому наблюдаются временные изменения азотистого баланса, и он становится в этих случаях то положительным, то отрицательным. Однако через несколько дней на таком новом питании у взрослых животных вновь устанавливается нулевой баланс, и поэтому следует остерегаться поспешных выводов, основанных на кратковременных опытах, особенно если они проводятся вскоре после смены режима питания. А так как время возвращения к нулевому балансу непостоянно, нельзя указать общего срока начала изучения азотистого баланса на новом режиме питания. Условия установления нулевого баланса азота могут быть сформулированы в виде следующего правила: если животное продолжительное время получает азотсодержащую п:тщу в пределах от минимального до максимального уровней, то баланс азота нулевой, независимо от его количества, скормленного в пище.

В соответствии с аминокислотной теорией питательной ценности пищевых, согласно которой такая ценность является функцией полноты ззвера аминокислот в пище, результаты баланса азота оказались пригодными . суждения о достаточности набора аминокислот. Если в испытываемых : аннонах скармливаются протеины, различающиеся набором аминокислот, ~ничем подопытные животные однородный способны к отложению белка, а : в ни доставки протеина одинаковы и не превосходят максимальной потребуй, то баланс будет большим при скармливании более ценного протеина.

Как показали биохимические и физиологические исследования последнего времени, наличие нулевого баланса азота нельзя считать за признак дологического благополучия организма, так как при нулевом балансе можно как бы разные степени благополучия. Ограничения доставки прона в пище как по его количеству, так и качеству, даже при сохранении на нулевом уровне, могут сопровождаться снижением смещением некоторых показателей мочи и крови, в частности снижением уровней протеина сыворотки и гемоглобина крови. Снижение протеина сыворотки крови может повлечь за собой снижение сопротивляемости к инфекции, а снижение гемоглобина может явиться причиной уменьшения объема окислительных процессов в организме. Таким образом, нулевой баланс азотистого питания желательно контролировать учетом показателей уровня протеина и гемоглобина крови, помня, однако, о том, что на количестве гемоглобина могут сказываться, кроме протеина, и другие факторы. Этой же цели дополнительного контроля служит и анализ фракций азота мочи.

Выводы из опытов по балансу углерода. доля участия углеводов и жиров в распаде безазотистых веществ

Если принять положение о малой вероятности отложения в теле гликогена, то все же законен вопрос — за счет чего идет в организме жирообразование: за счет ли жира, корма, углеводов или протеинов. Сопоставление балансов азота н углерода теоретически может привести, нас к девяти следующим сочетаниям.

На основании только этих сопоставлений мы не можем во всех девяти случаях сделать заключение, имеют ли место какие-нибудь превращения внутри организма, вызываемые не только кормлением, а какими-нибудь внутренними процессами в теле животного.

Только в случае голодания животного, когда заведомо оба баланса отрицательны, можно до некоторой степени проникнуть в процессы, происходящие внутри организма. Это можно выяснить с помощью важного физиологического отношения: продукции выдыхаемой углекислоты к потреблению кислорода воздуха, или, другими словами, конечного продукта распада органических веществ к элементу, идущему на их окисление в теле. Как это было показано, при учете потерь углекислоты через дыхание с помощью тех же приемов и методов легко можно установить и потребление кислорода.

Отношение объемных количеств выдыхаемой углекислоты и потребляемого кислорода называется дыхательным коэффициентом. В организме происходит одновременно окисление белков, жиров и углеводов в самых разнообразных соотношениях, а так как эти три группы веществ имеют разнообразный элементарный состав, то они требуют и разного количества кислорода для своего окисления. Поэтому дыхательный коэффициент, обозначаемый далее как RQ, может сильно меняться.

Теоретический RQ для углеводов вычисляется просто Возьмем для примера глюкозу. Ее формула CfiH1206. По уравнению СвН120в — 602 = 6С02 + + 6Н20 видно, что для полного окисления до углекислоты и воды 1 грамм- молекулы глюкозы, имеющей вес 180 г, потребуется 6 грамм-молекул кислорода 02 общим весом 32 X 6 = 192 г; при этом образуется 6 грамм-молекул С02 весом 44 X 6 = 264 г С02.

Таккак литр кислорода при 0° и 760 мм давления весит 1,43 г, а литр углекислоты при тех же условиях весит 1,966 г, то, очевидно, в результате много окисления крахмала образуется 134,26 л С02 (264 : 1,966) и для ьтого потребуется 134,26 л 02 (192 : 1,43), отсюда RQ равен объему С02, де- -енному на объем 02 = 1,0. При полном окислении углеводов RQ всегда равен единице.

Если формулу любого безазотистого органического соединения представить в виде, то Дыхательный коэффициент для него может быть вычислен по формуле: RQ = 4. В этой формуле приняты ;лелующие обозначения: п — число атомов углерода, т — водорода и р — .-.нслорода в молекуле соединения.

На основании элементарного состава нейтрального жира вычислен тео- гетический RQ, равный 0,707.

Так как формула белков неизвестна, то для них нельзя вычислить RQ тем же путем, что и для углеводов и жиров.

Обычно же белок всегда участвует в окислении, и поэтому только что сговоренное предположение невозможно. Чтобы исключить влияние окисления белковых веществ, идут следующим путем. Прежде всего считают, что весь азот мочи представляет собою азот протеина, подвергнувшегося в теле хислению.

По среднему элементарному составу считают, что 100 г сухого обезжирен- -::го и обеззоленного мяса содержит 52,4 г С; 7,3-г Н; 22,7 г О; 16,6 г N и 1 г S, :-з которых в теле может участвовать в окислении 41,5 г С; 4,4 г Н и 7,69 г О, t :-:тальное в среднем может быть найдено в не вполне окислившихся продуктах : :.:ена (моче) и в обменном протеине кала.

Принимая указанные количества С, Н и О для окисления протеина в млг. легко вычислить, что на 1 г протеина требуется 0,97 л кислорода, и при ъ~.у. продуцируется 0,78 л углекислоты.

Отсюда потребление кислорода для окисления протеина в теле равно N* :::TV В моче) X 6,25 X 0,97 = X 6,06 и продукция углекислоты равна V 6.25 х 0,78 = N„ X 4,88.

Использование поправок

Пример. В опыте с поросенком в респирационной камере продуцировано углекислоты 350 л, потреблено кислорода 459,9 л и выделено азота в. моче 15 г. Если судить по азоту мочи, при окислении протеина потреблено: 6,06 X 15 = 90,9 л кислорода и продуцировано: 4,88 X 15 = 73,2 л углекислоты.

На долю безазотистых веществ приходится 369 л кислорода и 276,8 л углекислоты, RQ безазотистых веществ будет 0,75.

По какой причине рассмотренный способ применим только к случаю обмена у голодающего животного? Основной причиной, ограничивающей распространение способа «дыхательных коэффициентов» к расшифровке обмена у питающихся животных, является то, что наряду с процессами окисления в организме идут и процессы синтеза, а это обстоятельство усложняет суммарный результат обмена. При изучении общего газообмена у потребляющего пищу животного наряду с легочным дыханием идет, правда сравнительно незначительный, газообмен через кожу и более значительное образование углекислоты в пищеварительном канале.

Таким образом, в респирационном аппарате сумма С02 составляется из С02, образующейся, с одной стороны, в результате окисления и превращения веществ в теле, и, с другой — в результате брожения пищи в пищеварительном тракте. Отдельный учет легочного дыхания не может особенно помочь, так как углекислота из пищеварительного тракта в более или менее значительном количестве переходит в выдыхаемый из легких воздух. Общее же количество углекислоты бывает так велико, что RQ часто значительно превосходит единицу.

В этом случае, естественно, рассмотренные выше отношения привели бы к абсурдным заключениям. Даже если RQ при кормлении остается в нормальных пределах, нельзя утверждать, что те заключения, к которым мы придем, должны быть отнесены целиком к процессам, происходящим в тканях организма животного, и что к этому не причастны некоторые изменения в остатках пищи, находящейся в пищеварительном тракте. Однако с некоторыми поправками косвенный расчет теплопродукции может быть все же произведен.