В каких кормах содержатся углеводы
5.2. УГЛЕВОДНАЯ ПИТАТЕЛЬНОСТЬ КОРМОВ
Углеводы наиболее распространены в живой природе, и на их долю приходится более 2/Л органического вещества растений. В процессе окислительного превращения они обеспечивают все живые клетки энергией.
Углеводы входят в состав клеточных оболочек и других структур, участвуют в защитных реакциях организма, играют исключительно важную роль в первом этапе синтеза белков в клетках растений и микроорганизмов как связующее звено между неживой и живой природой.
По химическому составу углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды, а также сложные углеводы — глюкопротеиды, глюколипиды, глюкозиды.
Моносахариды делятся на пентозы (С5Н10О.) и гексозы (C6H120G).
Олигосахариды образуются из 2-9 остатков моносахаридов, соответственно различаются дисахариды, трисахариды и т. д. В природе в свободном состоянии находятся глюкоза и фруктоза; из дисахаридов — сахароза (тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар), манноза (солодовый сахар) и из трисахаридов — рафиноза (обычный сахар).
Полисахариды состоят из большого числа пентозных и гексозных остатков и подразделяются на неструктурные (крахмал, декстрины, фруктозаны, пектиновые вещества) и структурные (целлюлоза, гемицеллюлоза).
Крахмал состоит из амилозы (20-28 %) и амилопектина (72-80 %), нерастворим в воде, при нагревании образует желатинообразный раствор.
Декстрины — промежуточные продукты гидролиза крахмала. Они придают вкус хлебной корке и частично обожженным зерновым кормам.
Фруктозаны — резервные вещества в корнях, стеблях и семенах растений. Инулин — один из фруктозанов, заменяет крахмал в листьях и корнях.
Пектиновые вещества встречаются в стенках клеток и в межклеточном веществе растений.
Целлюлоза является главной составной частью клеточных стенок растений. Целлюлоза может быть гидролизована до глюкозы кислотами и ферментом целлобиозой.
Гемицеллюлозы — это полимеры пентоз и гектоз, которые гидролизуются до сахара и уроновых кислот.
Лигнин тесно связан с углеводами и во многом определяет усвояемость структурных углеводов.
Углеводная питательность кормов зависит от содержания различных форм углеводов в корме, их усвояемости в различных отделах желудочно-кишечного тракта и влияния на обмен веществ и продуктивность животных.
На содержание углеводов в злаковых и бобовых травах и кормах, приготовленных из них, оказывают существенное влияние вид растения, сорт, стадия роста, климат, уровень удобрения, технология заготовки кормов, способы их подготовки к скармливанию и др. Данные О содержании фракций углеводов в злаковых культурах по фазам вегетации приведены в таблице 21.
21. Содержание углеводов в злаковых травах по фазам вегетации, % от абсолютно сухого вещества (данные ВНИИ кормов)
На протяжении периода вегетации содержание воды и сырого протеина в злаковых травах снижается, а содержание компонентов клеточных стенок (гемицеллюлоз, целлюлоз и лигнина) возрастает. В то же время количество водорастворимых углеводов (в основном глюкозы, фруктозы и сахарозы) несколько снижается.
В бобовых культурах главным запасным полисахаридом является крахмал в отличие от фруктозида в злаковых. Наибольшим содержанием крахмала отличаются вика и горох, особенно в конце вегетации. При этом по мере развития этих видов растений количество крахмала возрастает (табл. 22).
22. Содержание фракций углеводов в бобовых культурах, % на сухое вещество (данные ВНИИ кормов)
Основными сахарами водорастворимой фракции углеводов в бобовых являются фруктоза, глюкоза и сахароза. Содержание водорастворимых углеводов в люцерне и клевере луговом по мере их роста и развития заметно снижается.
Фракции гемицеллюлозы, целлюлозы и сырой клетчатки по мере роста и развития бобовых культур заметно увеличиваются. Это относится и к содержанию лигнина, количество которого в люцерне и клевере увеличивается по мере их роста и развития.
Следовательно, вид кормовой культуры, фаза ее развития во многом определяют и содержание отдельных фракций углеводов в кормах.
Приемы технологического воздействия при заготовке и хранении кормов также оказывают значительное влияние на содержание углеводов. Процесс сушки и провяливания трав при приготовлении сена и сенажа в большей степени оказывает влияние на содержание водорастворимых углеводов, чем остальных питательных веществ. Фактор силосования (брожение корма) существенно влияет на содержание водорастворимых углеводов, крахмала, гемицеллюлоз как основных питательных веществ для жизнедеятельности микроорганизмов в силосе.
Таким образом, при заготовке любых видов кормов технологический процесс должен обеспечивать минимальные изменения в содержании и соотношении питательных веществ в сравнении с зеленой массой.
Углеводам принадлежит основная роль в эффективности использования питательных веществ кормов. Это связано с тем, что фракции углеводов являются основным поставщиком энергии при кормлении животных и оказывают значительное влияние на пищеварение и использование веществ в организме.
Основная часть переваренных углеводов корма (моносахариды) у моногастричных животных окисляется в тканях до углекислого газа и воды, часть (25-27 %) превращается в жир, и небольшое количество (3-5 %) используется для синтеза гликогена.
При длительном скармливании кормов, богатых углеводами, содержание гликогена в печени моногастричных животных может повышаться с 3-5 до 12—15 %. У жвачных эта зависимость менее выражена. Так, у коров на 100 кг живой массы приходится 5-6 г глюкозы и 600 г гликогена, откладываемого в печени и мышцах.
Особенность процесса пищеварения и обмена веществ у жвачных оп-ределяется физиологической функцией преджелудков и населяющей их микрофлорой. Один из важных факторов, влияющих па активность мик-рофлоры преджелудков и эффективность усвоения продуктов микробиальной ферментации, — наличие в рационе различных форм углеводов.
Уровень превращения углеводов в пищеварительном трасте жвачных зависит от потребления фракций углеводов, их химической и физической структуры и приспособленности микрофлоры к условиям среды.
Установлено, что до 95 % сахара и крахмала и до 54 % клетчатки расщепляется в преджелудках и лишь небольшие количества растворимых углеводов (от 1 до 15 %) и до 50-60 % потребленной клетчатки переходят в нижележащие отделы пищеварительного тракта, где продолжается их переваривание. Ниже приведена схема превращения углеводов у жвачных животных (рис. 5).
Специфика углеводного обмена у жвачных животных состоит во всасывании в кровь в основном не глюкозы, как у моногастричных, а большого количества летучих жирных кислот. Примерно 35-45 % углеводов по углероду превращается в летучие жирные кислоты. Они покрывают потребность жвачных в энергии на 40 % и более. Общее количество летучих кислот в рубце коров достигает 3-4,5 кг в сутки, а это равноценно 8-18 тыс. ккал энергии.
Рис. 5. Схема превращения углеводов у жвачных животных
Количество и соотношение кислот брожения в преджелудках изменяются под влиянием набора кормов, их физического состояния. Так, грубые корма приводят к увеличению уксусной кислоты, сочные и концентрированные вызывают увеличение пропионовой, масляной кислот.
Основная масса глюкозы в организме жвачных образуется из пропионовой кислоты путем гликопеогепеза. По сравнению с другими видами животных в сыворотке крови жвачных наблюдается более низкое содержание сахара, в среднем оно составляет 40-60 мг %.
Уксусная кислота — источник энергии для организма и предшественник жира молока, пропионовая кислота — основной источник глюкозы и увеличение ее содержания в рубце улучшает использование азота, повышает уровень белка в молоке коров.
Установлено, что из пропионовой кислоты у жвачных образуется до 30-60 % глюкозы от ее потребности, из белка — 25-40 %, из лактата и лировиноградной кислоты — 15-20 % и небольшое количество глюкозы (до 10-15 %) может поступать за счет непосредствешюго всасывания.
Состав рациона в значительной мере влияет па участие каждого из указанных источников в пополнении организма глюкозой. Подсчитано, что если общая энергия при окислении всосавшихся летучих кислот дает 23,5 ккал/ч, то на долю уксусной кислоты приходится 40 %, пропионовой — 24 %, молочной — 10 %.
Образующаяся в рубце масляная кислота участвует в обмене веществ организма через стадию образования кетоновых тел (ацетоуксусную, р-оксимасляную кислоты). Кетоновые тела — это нормальные метаболиты, которые используются тканями как источник энергии. Однако избыток кетоновых тел в организме, возникающий на почве недостатка углеводов и избытка белка и жира в рационе, ведет к нарушению обмена веществ.
Увеличение количества кетоновых тел в организме жвачных (свыше 4-6 мг % в крови) сопровождается повышением уровня свободных жирных кислот в крови и явлением ацидоза. У животных нарушается пищеварение, обмен веществ, деятельность центральной нервной системы, снижается продуктивность.
Углеводная питательность кормов может значительно изменяться как от наличия и соотношения фракций углеводов, так и от содержания других питательных веществ. Это связано с разным влиянием на процессы ферментации в рубце и переваримость питательных веществ кормов.
Недостаток или избыток легкоферментируемых углеводов в рационе нарушает жизнедеятельность микрофлоры, снижает усвояемость азотистых веществ и клетчатки, а целлюлозорасщепляющая активность рубцовой жидкости снижается.
В первые 2-3 часа после кормления максимально перевариваются сахара, 3—6 часов — крахмал и 6-8 часов — клетчатка. Грамм переваримого крахмала и грамм переваримой целлюлозы дают жвачному животному одинаковое количество нетто-энергии. Поэтому повышение переваримости богатых сырой клетчаткой кормов — путь экономически выгодный.
Всестороннее изучение влияния легкопереваримых углеводов на переваримость клетчатки показало, что рубцовые микроорганизмы очень чувствительны к содержанию сахара в рационе и небольшое его количество оказывает стимулирующее действие на переваримость клетчатки. Оптимальный уровень сахара для переваривания клетчатки в сено-концентратных рационах — 1-3 г/кг живой массы. Большие уровни легко-переваримых углеводов ведут к снижению переваримости клетчатки.
Установлено, что уровень клетчатки в рационе — один из важных факторов, влияющий нарубцовую ферментацию корма. Однако многое зависит от качества клетчатки, так как в зависимости от развития растений и сорта кормовой культуры значительно изменяются структурные связи между отдельными ее компонентами и соответственно их усвояемость.
Оптимальным уровнем клетчатки в рационе для лактирующих коров следует считать 17-20 %, а для откормочных животных 14-19 % и сухом веществе. Такой уровень клетчатки способствует эффективному перевариванию кормов и наиболее оптимальному соотношению уксусной, пропионовой и масляной кислот (3:1:1) в рубце.
Снижение содержания клетчатки ниже 14 % сопровождается нарушением процессов пищеварения, изменением соотношения кислот брожения и снижением жира в молоке.
Использование животными азота рационов зависит от соотношения фракций углеводов друг к другу и к протеину. Наибольшие потери азота с мочой и калом наблюдаются на рационах, богатых протеином и клетчаткой, а минимальные — при высоком содержании сахара и крахмала.
При любом уровне протеина в рационе сахар способствует лучшему использованию азота животными. Крахмал и клетчатка имеют тесную, но противоположную связь с уровнем протеина: при его низком уровне с увеличением крахмала в теле животных возрастает отложение азота, а с увеличением клетчатки — снижается.
Усвоение образуемого в рубце аммиака наиболее сильно увеличивается при введении крахмала и более медленно — при введении целлюлозы; глюкоза и сахароза по влиянию на усвоение аммиака занимают промежуточное положение.
Оптимальное соотношение сахара и переваримого протеина в рационе коров колеблется от 0,6:1 до 1,5:1, сахара к крахмалу 1:1 и 1:2. Различия связаны с условиями кормления, а также с уровнем продуктивности коров.
Снижение сахаро-протеинового отношения до 0,4-0,6, так же как и повышение до 2,4 ведет к ухудшению усвоения питательных веществ, к изменениям в обмене веществ.
Потребность жвачных животных в сахаре и крахмале возрастает при скармливании силоса, кислого жома, пивной дробины, барды, синтетических азотистых веществ.
Таким образом, всестороннее изучение углеводной питательности кормов имеет большое практическое значение не только для правильного их использования животными, но и для разработки приемов направленной агротехники выращивания растений, заготовки и приготовления кормов.
Источник
Вопрос: в каком корме для скота содержатся сложные углеводы, а в каком простые? И как они работают?
????????Ответ получен через сервис “Помощь животновода”:
Углеводы — это органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Классифицируют эти соединения по способности к гидролизу (по расщеплению) на более простые соединения. По этому принципу и выделяют простые и сложные углеводы.
????Простые углеводы
К простым углеводам при кормлении животных традиционно относят простые сахара – моно и дисахариды.
1️⃣Моносахариды:
- Глюкоза. Моркови, тыкве, картофеле, зерновых;
- Фруктоза. Фрукты, ягоды.
- Также к моносахаридам относятся: галактоза, манноза, рибоза.
2️⃣Дисахариды:
- Сахароза. Содержится в сахарной свекле, а также в тростниковом сахаре;
- Лактоза, или молочный сахар. Содержится в молоке и продуктах его переработки, в хлебе;
- Мальтоза, или солодовый сахар: содержится в патоке, проросшем зерне и дрожжах.
????Сложные углеводы
К сложным углеводам относятся – олиго- и полисахариды – главными из которых являются крахмал, пектин, гемицеллюлозы и клетчатка. Они отличаются между собой длиной полимерных связей, и в зависимости от этого используются в организме животных с большей или меньшей скоростью.
1️⃣Олигосахариды:
- Раффиноза: источником которой является для коров меласса.
2️⃣Полисахариды:
- Крахмал. Источниками данного полисахарида в рационах коров являются: злаковые, картофель – до 70% СВ, кукурузный силос. К крахмалистым кормам относят зерно овса, ячменя, ржи, пшеницы, кукурузу и т. д.
- Клетчатка является самым «медленным» углеводом. Источниками данного полисахарида является: солома озимых зерновых, в которой содержится 40-45% клетчатки, сено и солома яровых злаков – 20-35%. Меньше всего клетчатки содержится в корнеклубнеплодах – не более 2% и голозерновых – 1%, чуть побольше в пленчатых (овес и ячмень) – около 10%. Количество клетчатки в рационе должно быть около 18 – 22%.
- Целлюлоза. Источник – стенки растительных клеток.
- Инулин. Источник – одуванчик, ячмень, рожь, топинамбур.
- Гликоген. Источник -корма животного происхождения и корма, содержащие углеводы.
3️⃣Смешанные полисахариды:
- Пектин. Источник – яблоки, морковь, зелёные бобы, корнеплоды;
- Гемицеллюлоза. Источник – одеревенелые части растений;
- Лигнин. Источник – сено и солома
????Как работают углеводы в организме коров:
Углеводы, в основном, расщепляются ферментами микроорганизмов в рубце.
Углеводы – крахмал, расщепляемая клетчатка и остаточные фракции – расщепляются и превращаются микроорганизмами в органические кислоты: уксусную масляную и пропионовую. Из этого процесса микроорганизмы получают большую часть энергии, необходимой им для размножения – наращивания биомассы.
Объем органических кислот и их соотношение зависит от типа углеводов в корме:
- Если коровам дают корм с высоким содержанием сахара, то образуется довольно большой объем масляной кислоты;
- Корм с высоким содержанием крахмала дает большое количество пропионовой кислоты;
- Корм, содержащий расщепляемые волокна клетчатки, создает много уксусной кислоты в рубце.
Однако всегда будут вырабатываться все три вида кислот.
Эти три вида кислот впитываются через стенку рубца и являются наиболее важным источником энергии для коровы. В процессе обмена веществ органические кислоты преобразуются в организме животного в жир, сахар, и участвуют в образовании белков молока и белков мяса.
- При большом количестве уксусной кислоты молоко будет высокой жирности;
- Большое количество пропионовой кислоты в рубце приведет к высокому уровню отложений в организме и меньшему количеству питательных веществ для выработки молока, что приводит к снижению жирности молока.
Остаточные углеводы и растворимый крахмал быстро ферментируются в рубце и расщепляются на органические кислоты. Следовательно, большое содержание в корме остаточных углеводов и крахмала может вызвать повышение кислотности в рубце (снижение уровне рН). При снижении рН до 5,3 (норма 6,3-6,8), микроорганизмы, вызывающие ферментацию клетчатки, гибнут, наступает состояние острого ацидоза. В это время в рубце вырабатывается меньше уксусной кислоты, но больше пропионовой.
❎Последствия: происходит снижение потребления корма, так как нерасщепленная клетчатка занимает место в рубце, снижая скорость прохождения, а из-за нехватки уксусной кислоты корова дает молоко меньшей жирности и набирает массу тела из-за увеличения содержания пропионовой кислоты. Низкий уровень рН в рубце может вызвать ацидоз, смещение сычуга, кетоз и ламинит, и как результат – падёж скота от истощения.
✅Выход из ситуации: если рацион содержит большое количество сахара и крахмала, значительных колебаний кислотности можно избежать, раздавая часто и в небольшом количестве корм из легкоусвояемых компонентов, либо тщательно перемешивать с кормом содержащим много клетчатки, лишая коров возможности сепарировать (избирательно потреблять) корм на кормовом столе.
????Идеальное соотношение кислот в рубце для производства молока и мяса:
- Для молочных пород – 60% уксусной кислоты, 20% пропионовой кислоты, 20% масляной кислоты;
- Для мясных пород – 45% уксусной кислоты, 35% пропионовой кислоты, 20% масляной кислоты.
Источник
Классификация углеводов и их свойства
Углеводы условно можно разделить на две группы:
- углеводы, заключённые внутри растительных клеток (простые сахара и крахмал)
- углеводы оболочек растительных клеток (лигнин, кутин, целлюлоза и гемицеллюлоза).
Для наглядности представим свойства углеводов в виде таблицы:
| Показатель | сырая клетчатка | БЭВ (сахар и крахмал) |
| Что входит в группу | лигнин, кутин, целлюлоза и гемицеллюлоза – углеводы иеют длинные молекулы, в зависимости от строения которых, наличия инкрустирующих веществ меняется и доступность для животного | крахмал, сахар – легко усваиваются всеми видами животных |
| Особенности переваривания | частично усваивается микрофлорой ЖКТ: у полигастричных – в рубце, у моногастричных животных – в слепой кишке. Вещества входящие в группу сырой клетчатки участвуют в регулировании пристеночнго пищеварения | пищеварение начинается с ротовой полости (амилаза слюны), у полигастричных основное переваривание идет сначала в рубце, микрофлорой, а затем (как же как у моногастричных) – в тонком отделе кишечника за счет ферментов поджелудочной железы. |
| Источники | для КРС МРС, лошадей: солома, сено, сенаж, травяная мука- отличаются высоким содержанием клетчатки в сухом веществе для свиней: сенная, травяная мука, отруби. Богат клетчаткой овес для остальных животных: отруби, овес | зерновые – прешница, овес, ячмень, кукуруза – содержат 50-60% БЭВ |
| Как определяется | остаток после растворения образца корма в слабых растворах кислоты и щелочи | расчетный показатель |
| Критика | при определении сырой клетчатки часть углеводов может вымываться в раствор и на фильтре будет оставаться наиболее трудно переваримый лигниновый комплекс – таким образом сырая клетчатка, полученная в среднестатистической лаборатории – наиболее трудно переваримая часть корма. Часть гемицеллюлоз будет потеряна и перейдет в раствор – “потерянные” таким образом углеводы будут учтены в БЭВ. Однако при Европейском подходе термин клетчатка включает не только трудноусвояемый комплекс (КДК), но и легкойсвояемую часть сложных углеводов (НДК) | |
| Значение для животных | Полигастричные животные | является источником уксусной кислоты из которой впоследствии образуется жир молока. Переваривается с использованием простейших – необходима для нормального рубцового пищеварения, обеспечения жвачки и др. см ниже. | крахмал в процессе рубцового пищеварения трансформируется в проприоновую кислоту, которая в дальнейшем используется для синтеза жира тела животного. Избыток крахмала приводит к ожирению. Сахар необходим для усвоения протеина, прежде всего для усвоения небелкового азота в рубце жвачных |
| Моногастричные животные и птица | практически не усваивается, обеспечивает моторику | служат источником энергии |
| Избыток в рационе | снижение усвоение рациона, более быстрое прохождение пищи по ЖКТ | диарея при избытке сахара за счет увеличения бродильных процессов. Избыток крахмала приводит к ожирению. Увеличивается гликимический индекс (см ниже, актуально при диабете) |
| Недостаток в рационе | запоры, уменьшение моторики ЖКТ. У жвачных пропадает жвачка, нарушается рубцовое пищеварение | для моногастричных – уменьшение энергонасыщенности рациона, у полигастричных – нарушение усвоения протеина из рубца. |
| Контроль | Уровень клетчатки в сухом веществе рациона, в %. Содержание КДК и НДК в рационе | Для жвачных – сахара-протеиновое отношение, отношение сахара и крахмала Уровень крахмала и сахара в сухом веществе рациона |
Значение сырой клетчатки в организме животных
1. Источник энергии (особенно для жвачных животных).
2. Клетчатка является естественным раздражителем пищеварительного тракта (улучшает перистальтику кишечника и секрецию желез).
3. Сырая клетчатка обеспечивает структуру каловых масс.
4. Сырая клетчатка обеспечивает физиологический акт жвачки.
5. Клетчатка нормализует микробиальные процессы в рубце.
6. Клетчатка служит источником ЛЖК (уксусная кислота) для образования жира молока.
Жирным выделены функции клетчатки для моногастричных животных.
Сейчас есть тенденция акцентировать внимание не только на клетчатке, но и на маннановых полисахаридах – которые содержаться в клеточной стенке дрожжей и способны регулировать пристеночное пищеварение. Они так же входят в группу сырой клетчатки.
У всех животных по современным представлениям клетчатка обладает пробиотическим действием, то есть стимулирует размножение микрофлоры в желудочно-кишечном тракте.
Методика определения клетчатки
Принцип определения сырой клетчатки основан на нерастворимости в слабых растворах кислоты (под действием которой гидролизуются водо- и жирорастворимые углеводы – крахмал, амиды, амины и минеральные вещества) и щёлочи (которая гидролизует белковые вещества, окисляет и эмульгирует жиры, растворяет часть гемицеллюлоз). Т.Е. СК представляет собой остатки от обработки растительных веществ слабыми кислотами и щелочами.
Специфическое оборудование, реактивы
Реактивы:
- 4%-ный раствор H2SO4
- 30%-ный раствор NaOH
- Серный эфир
Оборудование, посуда:
- Насос Комовского
- Воронка Бюхнера
- Колба Бунзена
Роль и значение простых углеводов (крахмала и сахара)
Являются источником энергии. Наиболее быстро распадутся простые углеводы – глюкоза, которая поступая в кровь повышает этот показатель в крови. Пищеварение крахмала требует значительных затрат, поэтому он переваривается несколько дольше.
Значение углеводов связано с гликемическим индексом – то есть насколько быстро после потребления корма начинается рост уровня глюкозы в крови, насколько он эффективен и продолжителен. Для продуктивных, участвующих в соревнованиях животных, больных диабетом – это крайне важный показатель. Важно обеспечить не только общее поступление глюкозы в кровь, но и сохранение этого показателя в течении определенного времени. Поэтому необходимо соблюдать баланс между быстрыми углеводами – глюкозой, дисахаридами и др. и углеводами с длинной цепью -крахмалом.
Перекорм углеводами может привести к ожирению животных. Это свойство используют при откорме продуктивных животных и ограничивают углеводы у пожилых непродуктивных животных для профилактики.
Возвращаясь к вопросу диабета, доступность крахмала у разных животных и кормовых культур различна. У кукурузы крахмал находиться “в пакетиках”, что снижает его переваримость в рубце и обеспечивает поступление энергии самому животному.
Резервным углеводом у животных является гликоген, у растений – крахмал.
Обеспечивают усвоение протеина у животных с рубцовым пищеварением.
Источник