АГРОБИО ТЕХНИКА - растениевъдство, животновъдство, биоенергетикагодина VII, брой 2, 2019

Аналитично оборудване за определяне на хранителните дажби

В образователните изисквания за придобиване на квалификация в професия животновъд, един от аспектите на подготовката включва грижи за храненето на различните категории и видове животни и птици. Животновъдът трябва да разпознава, преценява и подготвя фуражите за хранене на животни и птици. Той изчислява нормите за хранене и хранителната стойност на фуражите при съставяне на хранителни дажби за различните видове животни. Избира подходящи фуражи и определя техните количества в дажбите за животни на различна възраст и с различна жива маса. Техник-животновъд изчислява количеството на различните видове фуражи за пълноценно хранене на животните, които трябва да се закупят според фуражния баланс на стопанството. В тази работа животновъдите и техник-животновъдите могат да ползват съветите на зооинженери и ветеринарни лекари. В помощ на всички тях идва аналитичното оборудване за фуражи и хранителни смески.


За хранене на животните във ферми се използват разнообразни фуражи, смески и фуражни добавки. Тук се отнасят продукти от растителен, животински, микробиален, минерален и синтетичен произход. Използват се и хиляди добавки, които се дозират в минимални количества, а ролята им е да удовлетворят потребностите от специфични хранителни вещества. Минералните фуражи (източници на макроелементи) се дават обикновено самостоятелно, а останалите се включват в състава на различни смески (премикси).

Особености в оценката на хранителната стойност на фуражите
Всички органични вещества от фуражите служат като източник на енергия, а за градивен материал се използват главно протеините. Именно затова, оценка на хранителната стойност на фуражите прави като израз на енергийната и протеиновата стойност. Отчита се и съдържанието на вода и сухо вещество, сурови влакнини, наличието на минерални вещества, витамини и незаменими аминокиселини. Колкото съдържанието на вода е по-високо, толкова по-ниска е хранителната стойност на фуражите. Ако няколко типа фураж имат близко съдържание на вода, хранителните им стойности се определят от съотношението между останалите химични вещества. Суровите влакнини понижават смилаемостта на фуража и така намаляват хранителната му стойност.

Съдържащата се във фуражите енергия, която се отделя при пълно изгаряне на органичните вещества, се нарича бруто енергия. Тя не се усвоява напълно, защото част от органичните вещества се отделят неразградени. Така се губят 15-45% от бруто енергията. Остава смилаемата енергия. Част от нея също се губи с органичните вещества в урината и газовете при храносмилането. В крайна сметка остава обменната енергия, която се използва за процесите в организма. Част от нея се отделя като топлинна енергия, а енергията, която остава се нарича чиста или нето енергия на фуража.

Нето енергията се използва за поддържане на жизнените функции на организма. Ако част от нея остане след това, тя се отделя с продукцията или се отлага в тялото на животните. Поради големите загуби, оползотворяването на енергията е ниско - 15-30% в производство на мляко, 20-28% в яйца, 15-20% в месо от пилета-бройлери, 5-15% в месо от говеда и 4-12% в месо от овце, като процентите са спрямо бруто енергията на фуража. При различните видове животни се прави оценка на съдържанието на различен вид енергия във фуража.

Определянето на протеиновата хранителност на фуража означава, да се определи способността му да удовлетвори потребностите на животните от незаменими аминокиселини за синтез на собствен протеин. Протеиновата стойност на фуражите се определя от вида и количеството на освободените аминокиселини, които са на разположение на обменните процеси в организма. Всяка незаменима аминокиселина е необходима за отделните видове и категории животни в точно определено количество. При заменимите аминокиселини се оценява общото количество като източник на аминогрупи.

При хранене на свине и птици мярка за протеиновата хранителност е суровият протеин, който се определя директно чрез анализ на фуражите. Причината за това е, че те се хранят основно с концентрирани фуражи с висока смилаемост. Отчитат се и незаменимите и лимитиращите аминокиселини. При преживните животни е необходимо да се знае както общото количество на протеина във фуража, така и количеството на азота, който се освобождава и е на разположение за синтез.

Аналитичното оборудване в нормираното хранене на животните и определяне на дажбите
Храненето обикновено е най-голямото перо за животновъдните обекти. За рентабилност на производството се изисква строго спазване на нормите за хранене и точно определяне на хранителните дажби. Това може да стане само след анализ на специфичните хранителни параметри на фуражите, с които ще се хранят животите.

Животните имат различни потребности от храна в зависимост от видовата принадлежност, възрастта, физиологичното състояние, продуктивността и други особености. Ролята на нормираното хранене е да отговори на тези потребности със съответните норми. Нормите са израз на потребностите от енергия и хранителни вещества за животни от различни видове и категории. Има абсолютни и относителни норми. Абсолютните показват потребностите на животните за определен период от време, а относителните - необходимото съдържание на енергия и хранителни вещества в 1kg храна за определен вид и категория животни. Съществуват детайлизирани норми за отделните видове животни. Те показват необходимите количества енергия и хранителни вещества в производство на различни продукции – яйца, мляко, месо, вълна.

На базата на нормите се разработват дажби за хранене на животните. Дажбата е комбинация от фуражи, съдържаща в един килограм необходимата енергия и хранителни вещества, в съответствие с изискванията на относителните норми за определен вид и категория животни. Днес съвременни компютърни програми позволяват да се съставят детайлизирани дажби с балансиране на над 40 хранителни фактори. Балансират се сухото вещество, енергията, протеинът, съдържанието на Са, Р, NaCl, витамин А. При свинете, зайците и птиците се отчита съдържанието на сурови влакнини, при птиците и свинете задължително се нормират и лимитиращите аминокиселини.

Балансирането означава енергийното и протеиново съдържание, получено с дажбата да съответства на нормата, като се допускат известни отклонения. За енергията отклоненията може да са до 1-2%, за протеина 3-5%, а за сухото вещество до 10%. В рамките на нормата трябва да са лимитиращите аминокиселини, витамините и минералните вещества. За Са и Р се следи количество и съотношение.

Обикновено за обективна оценка на действителната хранителната стойност на груба храна се изискват показатели като сухо вещество (влага), суров протеин, сурови мазнини, сурови влакнини и специфични видове от тях (киселинно детергентни влакнини и неутрално детергентни влакнини), сурова пепел, обменна енергия, витамин А, витамин Е. Този основен набор от показатели дава възможност за достатъчна оценка на качеството на суровините и служи като основа за изчисляване на дажби. Важни са и така наречените антикачествени показатели като алкалоиди и нитрати, които са част от ветеринарно-санитарния контрол на фуражите. За да се отговори на всяко изискване при разработване на дажбите, е необходимо аналитично лабораторно и мобилно оборудване.

NIR лабораторни системи и мобилни анализатори за фуражи
В идеалния случай, анализ трябва да се извършва при всяка смяна на компонентите на фуражните смески, независимо дали става въпрос за откриване на нов силоз, нови опаковки, смяна на фуражните доставчици, смяна на суровини и т.н. Най-малката промяна води до промени в балансирането. Ето защо при подготовката на хранителни дажби основен инструмент за мониторинг е лабораторният анализ. Съвременни мобилни анализатори позволяват анализът да се извършва не само в лаборатория, но и в реално време на мястото на производство, складиране, търговия и ползване в стопанствата.

Стационарните и мобилни апарати за спектроскопски анализ в близката инфрачервена област (NIR) са такова съвременно решение за окачествяване на фуражи. Те работят с лъчение с дължина на вълните в диапазона 750-2500nm. Методът на инфрачервената спектроскопия е алтернатива на класическите методи за анализ, с мокри химични процеси, които разрушават пробата и имат разход на реактиви. Той е точен колкото тях, но за разлика от тях е недеструктивен (не разрушава пробата), по-бърз, нетрудоемък, не се използват разтвори и реагенти, и няма нужда от специално обучение за извършване на анализа. Освен това от една проба може да се определи съдържанието на няколко компонента, в реално време във фермата. Това дава предимство в бързото вземане на решения в баланса на дажбите.

NIR спектроскопите не измерват директно съдържанието на компонентите. В паметта си те имат хиляди резултати от анализи, които са направени на база на класическите технологии с мокри химически процеси, за едни или други показатели на хранителност в различни фуражи. Отчетеният спектър на пробата, поставена в кюветата или сканирана пред анализатора, се сравнява чрез модели на корелация с вече намиращите се в паметта на прибора еталонни спектри на проби. В резултат от съпоставянето на екрана излиза стойността на изследвания параметър в съответните единици на измерване.

Такива системи и апарати обикновено се предлагат със софтуер за промяна или създаване на нови калибровки. Измерването е бързо – от няколко секунди до няколко минути.

Weende анализ – сушилни, пещи и апарат на Келдал
Схемата weende за химичен анализ на груби фуражи е деструктивна и се базира на разделянето на фуражната проба на суров протеин, сурови влакнини, сурови мазнини и сурова пепел, а другата част е неопределеният остатък и се класифицира като безазотни екстрактни вещества. Необходима е мелница за равномерно раздробяване, аналитични везни за измерване с точност до 1mg, сухи съдове от некородиращ метал или от стъкло, с капаци, осигуряващи херметично затваряне и работна повърхност, позволяваща разстилане на изследваната проба с плътност около 0,3g/cm2. Друга нужна апаратура е електрическа изотермична пещ с подходяща вентилация, която осигурява бързо регулиране на температурата.

Съдът се претегля заедно с капака с точност до 1mg. В претегления съд се измерват с точност до 1mg около 5g от пробата и се разстилат равномерно. Съдът, без капака, се поставя в предварително загрятата до 103oC пещ. За да се предотврати нежелателното спадане на температурата, съдът се поставя в пещта възможно най-бързо. Пробата се оставя да съхне четири часа, считано от времето на възстановяване на температурата от 103oC. Капакът се поставя обратно върху съда, последният се изважда от пещта, оставя се да изстива 30-45min в ексикатор и се претегля с точност до 1mg. Изчислява се загубата на тегло и се определя съдържанието на вода.

Методът на Келдал дава възможност да се определи общото количество суров протеин във фуража на базата на съдържанието на азот. Пробата се изварява със сярна киселина в присъствие на катализатор. Киселинният разтвор се алкализира с разтвор на натриев хидроксид. Амонякът се дестилира и събира в определено количество сярна киселина, излишъкът от която се титрува със стандартен разтвор на натриев хидроксид. Необходима е апаратура за изваряване, дестилация и титруване по Келдал.

Хроматографи за определяне на аминокиселини
За определяне на аминокиселини в състава на фуражите се използват уреди за йонообменна хроматография. Свободните аминокиселини се извличат с разредена солна киселина. Извлечените паралелно с тях азотисти макромолекули се утаяват със сяро-салицилова киселина и отстраняват посредством филтриране. Филтрираният разтвор се коригира до pH 2,20. Аминокиселините се отделят посредством йонообменна хроматографска колона и съдържанието им се определя посредством нинхидринова реакция с фотометрично отчитане при 570nm.

Колоната се запълва със сулфонирани полистиренови смоли, които могат да отделят аминокиселините една от друга и от други вещества, реагиращи положително на нинхидрин. Циркулацията на буферния разтвор и на нинхидриновия реагент се осигурява от помпи с устойчивост на потока от ±0,5% за целия период, включващ както стандартното времетраене на калибрирането, така и извършване на анализа на пробата.

При някои уреди за анализ на аминокиселини може да се използва хидролизна процедура, при която хидролизатът е с концентрация на натрий 0,8mol/l и съдържа цялата остатъчна мравчена киселина от етапа на окисляването. Други уреди не осигуряват задоволително отделяне на някои определени аминокиселини, ако хидролизатът съдържа излишък от мравчена киселина или високи концентрации на натриеви йони. В този случай количеството на киселината се намалява чрез изпарение до приблизително 5ml след хидролизата и преди коригиране на киселинността. Изпарението се извършва във вакуумна среда при максимум 40°С.

Хроматографията на аминокиселините варира леко според типа на уреда за анализ и според използваната смола. Използваната система трябва да е в състояние да отдели аминокиселините една от друга и от вещества, реагиращи положително на нинхидрин. В работния диапазон на хроматографската система трябва да се наблюдава линейна зависимост спрямо промяната на количествата аминокиселини, които се въвеждат в колоната.

За разграничаването на треонин от серин съотношението между най-ниската и най-високата стойност върху хроматограмата за по-слабо представената от двете застъпващи се аминокиселини не трябва да надвишава 2:10. За всички останали аминокиселини разграничаването трябва да бъде по-добро от 1:10.