МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ КОРМОВ И СМЕСИ РАЦИОНА

В данном обзоре рассматриваются методы, используемые для измерения размера частиц корма и кормовой смеси, их преимущества и недостатки. Каждый из этих методов может быть полезен для понимания влияния размера частиц на состояние дойной коровы: от исследования корма и общего размера частиц смешанного рациона до анализа низкого потребления и измерения перевариваемости в рубце, а также частиц фекалий.

Размер частиц корма и рациона влияет на здоровье и продуктивность молочной коровы. Соответствующий размер частиц корма необходим для поддержания здоровья рубца за счет буферизации pH среды рубца. Кроме того, общепризнано, что увеличение размера частиц корма снижает потребление сухого вещества (DMI) из-за наполнения кишечника. Измерение физически эффективной клетчатки (peNDF) стало широко использоваться в питании и исследованиях молочного скота. Оригинальная система peNDF была разработана доктором Дэйвом Мертенсом из исследовательского центра кормов для молочного скота США (1997). Мертенс описал peNDF как способность корма стимулировать жевание и поддерживать мат в рубце. Хотя этот показатель широко используется, метод разделения частиц, который лучше всего измеряет соотношение peNDF, не был четко определен.

Проблемы могут возникнуть из-за взаимозаменяемого использования значений peNDF, определенных с помощью различных методов просеивания. Многие из систем, пытающихся оценить физически эффективную клетчатку, основаны на теории о том, что существует критический порог размера частиц, покидающих рубец, и что частицы, превышающие этот порог, эффективны, поскольку они стимулируют жевание, способствуя уменьшению размера частиц и выходу из рубца. В этой статье будут описаны методы, используемые в настоящее время для анализа рациона и частиц корма, а также сравнены различия и сходства между методами.

Исследователи из штата Пенсильвания, а также из Канады и Японии изучили размер частиц корма и их влияние на метаболизм в рубце и в недавних исследованиях показали, что критический порог для частиц корма, выходящих из рубца высокопродуктивных коров, достигает 1,18 мм и более. Хотя не существует единого идеального размера сита для измерения частиц во всех рационах и всех кормах, данные трех независимых лабораторий показывают, что сито диаметром 4 мм является более точным для оценки peNDF для высокопродуктивных молочных коров.

Сепаратор частиц штата Пенсильвания

Сепаратор частиц штата Пенсильвания (PSPS) стал стандартным инструментом разделения частиц, используемым в индустрии кормления молочного скота. PSPS управляется вручную и отделяет образцы корма в свежем виде и образцы полносмешанного рациона посредством горизонтального встряхивания. Ламмерс и др. (1996) впервые разработали PSPS как простой в использовании, практичный инструмент для фермеров, имитирующий стандарт S424.1 Американского общества инженеров сельского хозяйства и биологии (ASABE), который является стандартным методом распределения частиц по размерам. Первый образец состоял из трех фракций частиц: >19,0, >8,0 и <8,0 мм. Позже он был доработан Кононоффом и др. (2003): к нему добавилось сито размером 1,18 мм, чтобы обеспечить более точную характеристику кормовой смеси и кормов, содержащих большую часть частиц <8,0 мм. Осознание того, что критический размер peNDF превышает 1,18 мм, привело к внедрению усовершенствованного сита, которое используется в PSPS 2013 года и имеет отверстия диаметром 4 мм. 

Новое сито диаметром 4 мм было разработано для оценки peNDF с использованием PSPS. Однако следует отметить, что многие кормовые ингредиенты и побочные продукты также задерживаются на этом сите. В некоторых ситуациях эту фракцию следует не принимать в расчет при использовании сита для определения эффективной клетчатки. Её можно оценить, сложив количество корма на трех верхних ситах (все ≥4 мм) и умножив на содержание нейтрально-детергентной клетчатки в корме. Это приблизительное значение, поскольку содержание нейтрально-детергентной клетчатки и усвояемость каждой фракции неизвестны. Кроме того, некоторая часть содержимого сита диаметром 4 мм, скорее всего, будет содержать зерно или быстроперевариваемые углеводы.

Преимуществами PSPS являются его портативность, низкая стоимость, простота использования, быстрые результаты, возможность использования образцов в исходном состоянии и хорошая повторяемость. По этим причинам он стал популярен среди молочных фермеров и специалистов во всем мире. Недостатки использования данного инструмента заключаются в том, что он определяет меньшее количество фракций частиц, чем другие методы, и требует ручного управления. Любая процедура, требующая ручных манипуляций, подразумевает определенную степень человеческих ошибок. Кроме того, содержание влаги в образцах и частота встряхивания могут влиять на распределение частиц по размерам и средний размер частиц. Небольшие потери влаги вызывают лишь незначительные изменения в распределении частиц по размерам, тогда как полная сушка провоцирует большие различия за счет увеличения количества частиц, проходящих через каждое сито. Поэтому важно стандартизировать процедуру встряхивания и учитывать влияние влаги при использовании сита.

Сепаратор частиц ASABE

Сепаратор ASABE или «Висконсин» является стандартным методом определения гранулометрического состава измельченных кормов (S424.1; ASABE, 2007). Это большой сепаратор частиц, который работает механически и использует горизонтальное встряхивающее движение. Он состоит из чаши и пяти сит с квадратными отверстиями размерами 19,0; 12,7; 6,3; 3,96 и 1,17 мм при номинальном измерении, или 26,9; 18,0; 8,98; 5,61 и 1,65 мм при измерении по диагонали. Все сита изготовлены из алюминия различной толщины. Рекомендуемая процедура для сепаратора ASABE заключается в использовании образца объемом 9,5 кг несжатого корма и включении шейкера в течение 2 минут. Преимущества этого сепаратора заключаются в том, что он работает механически, имеет умеренное количество фракций частиц, использует исходные образцы и имеет сита с большей площадью поверхности (длиннее и шире), чем PSPS. Эти преимущества помогают уменьшить человеческий фактор, более точно описать распределение частиц, исключить необходимость сушки образца и обеспечить лучшее разделение чрезвычайно длинных частиц. Маулфейр и др. (2010) обнаружили, что при использовании рационов с очень большим размером частиц PSPS не обеспечивает их адекватное разделение. Длинные частицы сена связывались вместе и не позволяли частицам поменьше проваливаться через верхнее сито при встряхивании с помощью PSPS. Большие сита и более энергичное встряхивание сепаратора ASABE позволяли самым длинным частицам перемещаться достаточно, чтобы более мелкие частицы падали через сита.

Недостатком сепаратора ASABE является то, что он менее портативен и для работы требует электричество. Результаты разделения частиц на сепараторе ASABE также могут меняться в зависимости от влажности образца. Недостатки этого сепаратора частиц ограничивают его использование лабораторным применением.

Мокрое просеивание

В литературе описаны два типа мокрого просеивания. Первый тип представлял собой серию сложенных друг на друга сит, которые были полностью погружены в емкость с водой и в течение определенного периода времени перемещались вертикально в воде. Этот тип просеивания не используется уже несколько десятилетий и, вероятно, считается устаревшим.

Другой метод мокрого просеивания – это процедура, использованная Бошеменом и др. (1997) и улучшенная Молфером и Хейнрихсом (2010). Здесь вода разбрызгивается на верхнее и средние сита. Пока вода распыляется на образцы в ситах, за счет вертикальных колебаний происходит вибрирование, и частицы перемещаются на нижний ряд. Нижний поддон ситового ряда осушается, растворимое сухое вещество определяется путем расчета веществ, потерянных в процессе просеивания. Одновременно можно использовать шесть различных размеров сит из множества доступных размеров, а размеры настраиваются в соответствии с предполагаемым использованием разделения.

Этот метод очень хорошо подходит для разделения образцов с высоким содержанием влаги (образцы содержимого рубца и фекалий), поскольку эти образцы не будут хорошо разделяться при использовании других методов без сушки, а сушка может изменить физические свойства образцов. Влажное просеивание ценно для исследований, поскольку оно наиболее точно имитирует условия в рубце, когда частицы проходят через него.

Однако использование этого метода имеет множество недостатков. Процедура занимает много времени. Даже с учетом модификаций, направленных на оптимизацию времени обработки, сделанных Молфером и Хеунрихсом (2010), для обработки одного образца требуется не менее 30 минут. Оборудование для мокрого просеивания дорогое, его нелегко переносить, и для его работы необходимы проточная вода и электричество. Характеристики этого метода делают его очень ценным для исследований, но непрактичным для полевого использования.

Поскольку peNDF описывается как способность корма стимулировать жевание и поддерживать эффективность рубцового мата, выбирать следует тот сепаратор, который лучше всего коррелирует с жевательной активностью. Образец в свежем виде подходит лучше, потому что именно в такой форме находится корм, когда его дают корове. Кроме того, важна повторяемость сепаратора, простота использования и стоимость. Если сепаратор будет использоваться в полевых условиях, необходимо учитывать такой параметр, как портативность. Разделительное действие мокрого просеивания также более точно имитирует процессы, происходящие в рубце: разделение на наименьший диаметр во взвешенном состоянии в жидкости.