Ugrás a tartalomhoz

A takarmányozás alapjai

Bokori József, Gundel János, Herold István, Kakuk Tibor, Kovács Gábor, Mézes Miklós, Schmidt János, Szigeti Gábor, Vincze László

Mezőgazda Kiadó

A szénforgalom

A szénforgalom

Ismeretes, hogy szenet valamennyi szerves anyag tartalmaz, a szénforgalom vizsgálatakor ezért a közbülső anyagforgalom széles területére nyerünk betekintést. A szénmérleg felállításához ismernünk kell a táplálóanyagokkal felvett, illetve a szervezetből eltávozó szén mennyiségét. A szervezetből szén a vizelettel, a bélsárral, a bendő- és bélgázokkal, a kilehelt levegő CO2-jával, valamint a szervezetet elhagyó termékekkel (pl. tej, tojás) ürül. További értékes információkat nyerhetünk, ha az állatok O2-fogyasztását is mérjük.

Tekintettel arra, hogy a mérendő anyagok között több légnemű is van, a szénforgalom méréséhez speciális felszerelésre, respirációs berendezésre van szükség.

A respirációs vizsgálatok

A vizsgálatokhoz használt respirációs készülékeknek két típusa: a nyitott és a zárt rendszerű respirációs készülék terjedt el.

Az első respirációs készülék, amelyet Pettenkofer készített, nyitott rendszerű volt, és humán célra alkalmazták. Az állatok számára elsőként Kühn készített hasonló típusú respirációs berendezést. A nyitott rendszerű kamrába (3.2. ábra) folyamatosan friss levegőt áramoltatnak be. Mérik mind a be-, mind a kiáramló levegő mennyiségét és összetételét. Ezekből az adatokból számítják ki a felhasznált O2 és a termelt CO2 mennyiségét. A metántermelést korábban úgy állapították meg, hogy a kamrából kikerülő levegőt izzó azbeszten vezették át, a közben elégett metán mennyiségét pedig a keletkezett CO2-ból számolták ki. Kellner a Kühn által épített respirációs berendezéssel végezte el a keményítőérték-elméletet megalapozó vizsgálatait.

3.2. ábra - Respirációs berendezés vázlata (Schiemann, 1981) 1. levegőbevezetés, 2. levegőelvezetés, 3. klímaberendezés, 4. levegőztető ventilátor, 5. hűtés, 6. fűtés, 7. etetőzsilip, 8. vályú, 9. önitató, 10. állítható vályúzáró, 11. biztonsági berendezés, 12. biztonsági harang, 13. állítható ellensúly, 14. vizelettölcsér, 15. bélsárgyűjtő, 16. fejőállás a megfigyelő ablakkal és a gumikesztyűkkel, 17. kamraajtó a megfigyelő ablakkal

kepek/3.2.png


A készülékek másik típusa a Zuntz által kifejlesztett zárt rendszerű respirációs kamra. A rendszer onnan kapta a nevét, hogy a kamrából elszívott levegőt, miután azt a CO2-tartalmától és a vízpárától elnyeletéssel megtisztították, az elhasznált O2-t pedig palackból pótolták, visszavezetik a kamrába. A CO2-termelést az adszorbens tömegének gyarapodásából állapították meg. A respirációs kísérletekben fontos a folyamatos gázelemzés, mert ha a levegő CO2-tartalma az 1%-ot meghaladja, akkor a karboxilező és dekarboxilező folyamatokban eltolódások következhetnek be.

A respirációs készüléket vizsgálat előtt gyertya égetésével hitelesítik. A jól működő készülékben az elégett gyertya széntartalmának 99,5%-a CO2 formájában mérhető.

A respirációs kísérlet adatai a szervezet szén- és energiaforgalmának nyomon követésére csak abban az esetben használhatók fel, ha a kísérletet a N-anyagcsere vizsgálatával kapcsoljuk egybe. A gyakorlatban ezt úgy valósítják meg, hogy a N-forgalmi vizsgálatba több alkalommal 24 órás respirációs vizsgálati szakaszokat iktatnak be. A különböző kutatóhelyek a N-forgalmi szakasz időtartamára és a közbeiktatott 24 órás respirációs vizsgálatok számára vonatkozóan a 3.2. táblázatban foglaltak szerint járnak el.

3.2. táblázat. A respirációs kísérlet javasolt időtartama (Breirem, 1969)

A respirációs vizsgálatok nagy pontosságot követelnek. Az adatok csak akkor értékelhetők, ha a respirációs készülék és a kémiai vizsgálatok együttes szórása nem éri el a biológiai tesztben mért szórás felét.

Respirációs vizsgálatokat elsősorban a takarmányok táplálóértékének, valamint az állatok táplálóanyag-szükségletének megállapítása céljából folytatnak. A vizsgálatokat a differenciakísérlet módszerével végzik. Ennek lényege, hogy a vizsgálandó takarmány etetése előtt egy alapszakaszt iktatnak be, amelyben egy alaptakarmányt (referenciatakarmányt) etetnek. Az alaptakarmány adagját úgy választják meg, hogy az a kísérletbe vont állatoknak csak az életfenntartó szükségletét elégítse ki. Az ezt követő kísérleti szakaszban az alaptakarmányt kiegészítik a vizsgálandó takarmánnyal, és egy újabb, respirációs vizsgálattal kombinált N-forgalmi kísérletet végeznek. A szervezetben visszatartott és a hasznos állati termékekkel ürített C és N mennyisége alapján kiszámolható a vizsgált takarmány táplálóanyagainak értékesülése.

A respirációs vizsgálatok adatainak felhasználása az energiaforgalom mérésére

A respirációs vizsgálatok és a velük párhuzamosan végzett N-forgalmi kísérlet adataiból kiszámíthatjuk a C- és N-mérleget. A C- és N-felvételt a takarmánnyal elfogyasztott C és N mennyisége jelenti. A C-ürítés a bélsárral, vizelettel, a kilélegzett levegővel, a metánnal, a bőr- és szőrkopással távozó C mennyiségének összegezésével számítható ki. A N-ürítést a bélsárral, a vizelettel, a bőr- és szőrkopással távozó N összegezésével kapjuk meg. A felvétel és a kiadás különbsége adja a visszatartást (retenciót). A N-retencióból a fehérje átlagos N-tartalmának (16%) ismeretében kiszámítható a szervezetben visszatartott fehérje mennyisége (N-retenció × 6,25). A fehérjék C-tartalma 52%. Ezért ha a képződött fehérje 52%-át levonjuk a C-retencióból, akkor megkapjuk azt a C mennyiséget, amely zsír- és szénhidrát-képződésre áll rendelkezésre a szervezetben.

Szervezet cukor (vércukor) és glikogén formájában tartalmaz szénhidrátot, ezek összes mennyisége azonban az 1%-ot nem haladja meg. Ezért, ha a kísérlet alapszakaszában etetett adag fedezte az állatok életfenntartó szükségletét, a kísérleti szakaszban az állatok szénhidrátkészlete már nem fog növekedni. Így a N-beépüléshez felhasznált C-mennyiségével csökkentett C-retenció a zsírépítésre áll rendelkezésre. Mivel a zsír C-tartalma 76,7%, a visszamaradt szén mennyiségéből a zsírtermelés kiszámítható.

Az állati szervezetben a felépítéssel egy időben lebontási folyamatok is végbemennek. A respirációs kísérletben mért O2-fogyasztás és a CO2-termelés adatai alapján a szervezetben lebontott táplálóanyagok mennyisége is megállapítható. A fehérjelebontás a vizelet N-tartalma alapján számítható ki (vizelet N × 6,25). Ennek ismeretében megállapíthatjuk a fehérje lebontásához felhasznált O2 és az eközben termelt CO2 mennyiséget.

Ennek segítségével kiszámítható az az O2 és CO2 mennyiség, amely a zsírok és szénhidrátok lebontásához használódott fel, illetve annak folyamán keletkezett. Ahhoz, hogy a szénhidrátok és a zsírok lebontásához felhasznált O2, illetve az ennek során keletkezett CO2 mennyiségéből a lebontott szénhidrát, valamint zsír mennyiségét meg tudjuk állapítani, ismerni szükséges a szóban forgó kísérlet adataiból kiszámítható respirációs quociens (RQ) értékét is. Ennek kiszámítása a következőképpen történik:

RQ = CO 2 térfogat O 2 térfogat

A szénhidrátok, a zsírok és a fehérjék RQ értéke a következő:

RQ szénhidrát = 0 ,7861 CO 2 0 ,7861 O 2 = 1 ,000

RQ zsír = 1 ,4311 CO 2 2 ,0131 O 2 = 0 ,711

RQ fehérje = 0 ,7741 CO 2 0 ,9571 O 2 = 0 ,809

A kérődzőknél a bendőben a mikrobás működés következményeként metán mellett CO2 is keletkezik, azaz a mért CO2 nemcsak a szénhidrátok elégetéséből származik. Ezért a szénhidrátokra vonatkozóan a helyes RQ-t akkor kapjuk meg, ha az O2-fogyasztáshoz hozzáadjuk a metán elégetéséhez szükséges O2 mennyiségét is.

Minthogy egy térfogat metán elégetéséhez két térfogat O2 szükséges, a szénhidrátok RQ-értékének számításakor a CO2-termelés mennyiségéhez hozzáadjuk a mért metánt, az O2-fogyasztást pedig a metán mennyiség kétszeresével növeljük meg.

A zsírok és a szénhidrátok elégetésekor felhasznált O2 és a keletkező CO2 aránya ugyan eltérő, de egy-egy táplálóanyag esetében mindig állandó érték, ezért szénhidrátok és zsírok egymás melletti elégetésekor bármely RQ érték csak egyetlen szénhidrát/zsír arány esetén fordulhat elő.

A 3.3. táblázat adatainak segítségével kiszámítható a lebontott zsír és szénhidrát mennyisége. A lebontott zsír tömegét megkapjuk, ha a mért RQ értékhez tartozó 1 l oxigén-fogyasztásra jutó zsír (g) lebontást szorozzuk az O2-fogyasztással. A szénhidrátlebontás analóg módon számolható.

3.3. táblázat.A respirációs hányados alakulása eltérő zsír-szénhidrát keverék elégetésekor (Nehring, 1949)

A C- és N-forgalmi kísérletek eredményeinek felhasználásával kapcsolatosan írottakat a 3.4. táblázatban található példán mutatjuk be.

3.4. táblázat. A respirációs kísérlet eredményeinek értékelése (Modell példa)

Amint az már a 3.1.2.1 fejezetben említésre került, az energiamérleg nemcsak a felvett és ürített energia direkt mérésével állítható fel, hanem erre a célra a respirációs vizsgálatok adatai is felhasználhatók. Ez több módon történhet. Az egyik lehetőség, hogy az O2-fogyasztás és a CO2-termelés mennyisége és aránya (RQ érték), valamint az elégetett fehérje mennyisége alapján számítjuk ki a termelt hőt. Kiszámítható a hőtermelés az elégetett zsír, szénhidrát és fehérje mennyisége alapján is. Ehhez ismerni szükséges a táplálóanyagok szervezetben történő elégetésekor keletkezett hőt (3.5. táblázat).

3.5. táblázat. A táplálóanyagok hőtermelése a szervezetben

A kifejlett kérődzők hőtermelése az említett módszerekkel nem állapítható meg pontosan, mert ezeknél az állatoknál a táplálóanyagok lebontásakor keletkező hő mellett számolni kell a mikrobás erjedés folyamán keletkező hővel is. Az Európai Állattenyésztők Szövetsége (EAAP) a következő képletet fogadta el a kérődzők teljes (mikrobiális folyamatok hőtermelését is magában foglaló) hőtermelésének megállapítására.

Hőtermelés, kJ = 16,18 × O2 + 5,02 × CO2 – 2,17 × CH4 – 5,99 × vizelet N (O2, CO2 és CH4 literben, vizelet-N g-ban).