doi: 10.15389/agrobiology.2020.4.714rus
УДК 636.2:591.132:57.01
РАЗМЕР ЧАСТИЦ ПИЩИ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ЕЕ СТРУКТУРНОСТИ И КЛЮЧЕВОЙ АСПЕКТ РАЗВИТИЯ ПАРАДИГМЫ ТЕОРИИ ПИТАНИЯ
Н.В. ВАСИЛЕВСКИЙ, Т.А. ЕЛЕЦКАЯ
Применение в животноводстве современных машин для заготовки кормов и новых технологий приготовления и скармливания рационов обострило проблему соотношения в них достаточно крупных частиц, способных поддерживать необходимую моторику пищеварительного тракта, и относительно мелких, обеспечивающих высокое потребление сухого вещества и его переваримость. В представленной работе нами впервые получены данные о взаимосвязи размеров частиц рациона, содержимого желудочно-кишечного тракта и кала у крупного рогатого скота. На основе определения среднего размера частиц и содержания сухого вещества предложен способ оценки структурности кормов. В парадигму теории питания введено понятие информационной компоненты пищи и определение нормированного кормления. Цель работы — изучить влияние размера частиц рациона на размер частиц содержимого желудочно-кишечного тракта и кала крупного рогатого скота; оценить взаимосвязь этих показателей с переваримостью основных групп питательных веществ; разработать методический подход к нормированию структурности рациона; дополнить теорию нормированного кормления необходимыми понятиями. Исследования проводили в Институте животноводства Украинской академии аграрных наук в 2017-2019 годах на двух телках (Bos taurus taurus) украинской красно-пестрой породы (живая масса 350 кг) с дуоденальной шлюзируемой канюлей начала 12-перстной кишки и рубцовой канюлей большого диаметра. Животных кормили дважды в сутки (в 800 и 1700) равными долями. Поток химуса измеряли в течение 9 ч после утреннего кормления. Поступление химуса в 12-перстную кишку измеряли в течение 14 сут (n = 6). Между измерениями делали перерывы на 1-2 сут. Пробы содержимого рубца отбирали через канюлю диаметром 100 мм из срединной части рубцового мата в 3-кратной повторности с интервалом 3 ч в промежутке между утренним и вечерним кормлением. Применяли методику проведения балансовых опытов с одновременной оценкой потока дуоденального химуса, отбором образцов рубцового содержимого, дуоденального химуса и кала. Основной рацион животных состоял из сена, силоса, концентратов и обеспечивал поддержание основного обмена. Остальные рационы получали посредством замены одного или двух компонентов основного рациона дополнительным количеством оставшихся компонентов, равным по величине содержанию сухого вещества взаимозаменяемых кормов. Средний размер частиц кормов определяли методом среднего арифметического взвешенного посредством ручного разбора и сухого просеивания, а отобранных биологических образцов — методом мокрого просеивания. Вычисляли обменную энергию рационов. Установлено, что при увеличении среднего размера частиц рациона средний размер частиц в рубце, химусе и кале уменьшался. Средний размер частиц в рубце (8,68±0,49 мм, n = 31) был на порядок больше, чем в дуоденальном химусе и кале, что свидетельствует о наиболее интенсивном измельчении пищи в преджелудках. Средний размер частиц в кале (1,09±0,06 мм, n= 19, 0,1 > p > 0,05) превышал средний размер частиц в дуоденальном химусе (0,99±0,05 мм,n = 31), что свидетельствует о преимущественном переваривании в кишечнике мелкой фракции и формировании каловых масс из крупной фракции химуса. Показатель структурности пищи в наших исследованиях составлял 0,12-0,92 кг·м/сут, содержимого рубца — 0,033-0,062 кг·м/сут, дуоденального химуса — 0,0031-0,0057 кг·м/сут, кала — 0,0019-0,0028 кг·м/сут. Выявлена связь между структурностью рациона, доступностью сырого протеина для переваривания в кишечнике и размером частиц кала, что теоретически предполагает возможность оценки состояния пищеварительных процессов на основе гранулометрических параметров кала. На основании полученных данных обсуждается наличие факторов, которые влияют на переваривание и усвоение рациона, но при этом их эффект невозможно оценить в классическом балансовом эксперименте по разнице между количеством потребленных кормов и выделенных неутилизированных (непереваренных) остатков. Предложено обозначать эти факторы термином информационная компонента пищи, расширив таким образом понятие комплексной структурности пищи. Одна часть этой компоненты представлена различными биологически активными веществами — как входящими в состав самой пищи, так и образующимися в процессе жизнедеятельности микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Другая часть включает физические параметры пищи (температура, влажность, размер и жесткость частиц) и факторы непищевой природы (кратность и регулярность кормления, фазированное кормление, звуковые, световые и другие волновые воздействия). Сформулировано определение нормированного питания как процесса материально-информационного обмена между внешней средой и организмом, обеспе-чивающего полноценную продуктивную жизнедеятельность.
Ключевые слова: средний размер частиц пищи, структурность пищи, информационнаякомпонента пищи, нормированное кормление, теория питания.
N.V. Vasilevsky, T.A. Yeletskaya
The using of modern feed-preparation machines and new technologies for the preparation and feeding of rations in animal husbandry has exacerbated the problem of the ratio in food of relatively large particles that capable to support the necessary motility of the digestive tract and relatively small ones, which provide high consumption of dry matter and its digestibility. In the presented work, we were the first to obtain data about the relationship between the particle size of the diet, the contents of the gastrointestinal tract and the feces of cattle. Based on the determination of the average particle size and dry matter content, a method for assessing the structure of feed has been proposed. The concepts of the informational component of food and the definition of rationed feeding have been introduced into the paradigm of nutrition theory. The aim of the work was to study the impact of the particle size of the diet on the particle size of the contents of the gastrointestinal tract and feces of cattle; to assess the relationship of these indicators with the digestibility of the main groups of nutrients; to develop a methodological approach to rationing the diet structure; to supplement the theory of rationed feeding with the necessary concepts. The studies were carried out at the Institute of Animal Science of National academy of agrarian sciences of Ukraine in 2017-2019 on two heifers (Bos taurus taurus) of the Ukrainian red-and-white breed with a live weight of 350 kg fitted with a duodenal lockable cannula of the beginning of the duodenum and a large-diameter rumen cannula. The animals were fed twice a day (at 8 a.m. and 5 p.m.) in equal shares. Chyme flux was measured during 9 h after morning feeding. The intake of chyme into the duodenum was measured within 14 days (n = 6). The measurements were interrupted for 1-2 days to give the animals rest. Samples of the contents of the rumen were collected through a cannula with a 100 mm diameter from the middle part of the rumen mat in triplicate with a 3 h interval between morning and evening feeding. The experiments were designed according to the balance test methodology with simultaneous assessment of the duodenal chyme flux and sampling of the rumen contents, duodenal chyme and feces. The main diet consisted of hay, silage, concentrates and provided the maintenance of the basal metabolism. The other rations were obtained by replacing one or two components of the main ration with additional amounts of the remaining components in an amount that was equal to the dry matter value of the interchangeable feed. The average particle size of the feed particles was determined by the arithmetic weighted average method by manual parsing and dry sieving, and the selected biological samples by the wet sieving method. The metabolic energy of the rations was calculated. It was found that the average particle size of rumen, chyme and feces decreased with an increase in the average particle size of the diet. The average particle size of the rumen (8.68±0.49 mm, n = 31) was an order of magnitude higher than the average particle size of the duodenal chyme and feces, that indicates the most intense crushing of feed in the proventriculus. The average particle size of feces (1.09±0.06 mm, n = 19, 0.1> p> 0.05) exceeded the average particle size of the duodenal chyme (0.99±0.05 mm, n = 31), that is indicative of the predominant digestion of the small fraction in the intestine and the formation of feces from the large fraction of the chyme. The value of feed structure in our studies was 0.12-0.92 kg·m/day vs. 0.033-0.062 kg·m/day for the contents of the rumen, 0.0031-0.0057 kg·m/day for duodenal chyme, and 0.0019-0.0028 kgʺm/day for feces. A relationship between the structure of the diet, the availability of crude protein for digestion in the intestine and the size of feces particles was revealed, that theoretically suggests the possibility of assessing the state of digestive processes which based on the granulometric parameters of feces. The obtained data allow us to discuss the factors, affecting feed (and food) digestion and assimilation, which cannot be evaluated in a classical balance experiment by the difference in feed consumption and excretion. It has been proposed to collectively denote these factors as an information component which should be incorporated to express the concept of complex feed (food) structure. The information component is represented in part by various biologically active substances that are ingredients of the feed itself and/or products of the gastrointestinal microorganisms. Another part comprises physical factors, such as the physical parameters of food (temperature, humidity, particle size and stiffness), and non-feed factors (frequency and regularity of feeding, phased feeding, sound, light and other wave effects). We suggest the definition for rationed nutrition as a process of matter and information exchange between the external environment and the body, which ensures welfare and productive life.
Keywords: average particle size of food, structure of food, informational component of food, normalized feeding, theory of nutrition.
Институт животноводства |
Поступила в редакцию |
