Вступление
Кормление молочного и мясного скота зависит от поступления в рацион точного количества питательных веществ.
Значительные успехи были достигнуты в повышении точности кормления – внедрены такие инструменты, как программное обеспечение для управления TMR.
● Применение данных инструментов зависит от того, насколько точны и достоверны показатели сухого вещества (СВ), измеряемые на ферме.
На фермах определение СВ происходит при помощи печей. СВ определяют путем измерения разницы между исходной массой корма и высушенной.
● Данный метод может быть не совсем точным, если из образца улетучивается не только вода, но и другие частицы или соединения
● Такой метод более точно можно описать как «потери при сушке» (Thiex и Richardson, 2003)
Несмотря на то, что во многих специализированных журнальных статьях данная методика рассматривается как базовая (эталонная), зафиксировано, что при применении метода определения СВ в сушильном шкафу, испаряется не только вода, но и другие соединения.
● Улетучиваются такие соединения, как ферментационные кислоты, спирты и аммонийный азот (Porter and Murray, 2011)
Высушивание/извлечение соединений, отличных от H2O, приводит к неточным и заниженным показателям содержания сухого вещества в корме и, в дальнейшем, к существенным ошибкам в оценках запасов кормов (Ed DePeters и Bill Weiss, 2015, личная переписка) или ошибкам в составлении рациона.
Цель
Целью нашей работы было понять отличается ли общее содержание летучих соединений в кормах, высушенных при помощи коммерческих методов сушки при условии, что расхождение с общим содержанием летучих веществ в невысушенных образцах является дефектом/ошибкой метода определения СВ.
Материалы и методы
Полученные образцы кукурузного (n=14), травяного (n=5), бобового (n=15) силоса и силоса из мелкозерновых (n=14) разделяли на равные образцы с помощью линейки-делителя, затем запаивали в вакуумные пакеты и замораживали до момента проведения анализа.
Образцы размораживали, а затем работали с ними, используя 5 различных способов сушки:
1. Оставляли образцы в исходном состоянии (CTL)
2. Сушили в приборе с принудительной подачей воздуха (на ферме) 60 мин. (Измеритель содержания влаги Koster, KOS)
3. Сушили при температуре 50 °С в сушильном шкафу с принудительной подачей воздуха на протяжении 48 часов (OV)
4. Подвергали сублимационной сушке (FD)
5. Сушили в микроволновке с последующим проведением спектрального анализа для определения оставшейся влаги (LAB)
После высушивания для определения потерь СВ (за исключением воды), образцы анализировали на содержание летучих ферментативных компонентов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)
● К измеряемым составляющим относились молочная, уксусная, пропионовая, масляная, янтарная и муравьиная кислоты, а также этиловый спирт
Каждый компонент выражался в процентном содержании от СВ
● «Стандартное сухое вещество» определяли в процентном соотношении для каждого образца, для чего образцы высушивали в микроволновке, а затем в сушильном шкафу при температуре 105 °С на протяжении 3 часов, с целью достижения единообразия среди образцов.
Продукты ферментации затем суммировали для того, чтобы определить общее количество летучих соединений (TV, % от СВ)
Полученные данные были распределены неравномерно и перед оценкой с помощью процедуры Fit Model в SAS JMPv11.0 их подвергли логарифмическому преобразованию.
● Логарифмическое преобразование удовлетворяло предположению о нормальности
Корм, способ сушки и их взаимодействие затем рассматривали как фиксированные эффекты и оценивали с помощью модели с обратной элиминацией.
● Показатель достоверности был установлен на уровне P<0,05.
● Анализ финальной модели (LM1) включал фиксированные эффекты от:
○ Типа корма
○ Метода высушивания
Предполагалось, что отличия метода высушивания от контрольного (CTL) будут представлять собой существенные неводные потери и ошибку в измерении СВ.
Далее был проведен расширенный анализ линейной модели (LM2), в котором стандартное сухое вещество использовали в качестве постоянного эффекта.
● После подачи заявки на публикацию у нас было время для проведения дальнейшего анализа данных, с учетом стандартного сухого вещества в качестве постоянного элемента
○ Линейные и квадратичные показатели оценивали с помощью метода обратного исключения
○ Шесть случаев отклонения от нормы были определены вручную и устранены до проведения анализа
▪ Мелкозерновой силос; образцы неферментированного корма с низким содержанием сухого вещества и незначительным или отсутствующим содержанием общего объема летучих веществ
Показатель достоверности данной модели был оставлен на уровне P<0,05
Соответствие требованиям оценивалось с использованием AIC и BIC, где наименьшие показатели свидетельствуют о максимальном соответствии модели
● AIC - Информационный критерий Акайке
● BIC - Байесовский информационный критерий
Окончательная версия модели включала фиксированные эффекты от:
– Типа корма
– Способа высушивания
– Стандартного сухого вещества
– Способа высушивания х стандартное СВ
– Вида корма х стандартное СВ
– Стандартное СВ х стандартное СВ (квадратичное воздействие)
Результаты и обсуждение
Метод определения сухого вещества
– CTL - Естественная сушка
– LAB - В лабораторных условиях (СВЧ+БИК)
– KOS - Сушилка Koster
– FD4 - Сублимационная сушка
– OV5 - Сушка в печи
Изображение 1. Общий объем летучих веществ (% от стандартного СВ, совокупность всех измеренных ферментационных продуктов: молочная, уксусная, пропионовая, масляная, янтарная и муравьиная кислоты и этиловый спирт), оставшихся после 5 различных способов высушивания, в сравнении со стандартным СВ (частичное высушивание в микроволновке, с последующим высушиванием в печи с принудительной подачей воздуха при температуре 105 °С в течение 3 часов).
Таблица А: Линейная модель 1 со средними наименьшими квадратами (LSM) для общего объёма летучих веществ в корме (% от СВ). Значения с разными надстрочными знаками отличаются при p<0,05
Таблица В: Линейная модель 1 со средними наименьшими квадратами (LSM) для совокупного объёма летучих веществ при различных способах высушивания (% от СВ). Значения с разными надстрочными знаками отличаются при p<0,05
Таблица С: Линейная модель 2 со средними наименьшими квадратами (LSM) для совокупного объёма летучих веществ (% от СВ) после каждого способа высушивания. Значения с разными надстрочными знаками отличаются при p<0,05. Существенные расхождения с CTL означают ошибки в методе определения фактического содержания СВ в кормах
После проведения анализа LM1:
Тип корма и способ высушивания были в значительной степени связаны с показателями общего объема летучих веществ (TV)
● Представленные здесь результаты пересчитаны в % от СВ (таблицы A, B и C)
Общий объем летучих веществ (% от стандартного СВ) сравнивали с помощью критерия Тьюки
Бобовый и кукурузный силос отличались от мелкозернового, а он отличался от травяного силоса (Таблица A)
● Общий объем летучих веществ оказался наибольшим для CTL (4,43) и почти не отличался от LAB, KOS или FD (4,18, 3,67 и 3,13, соответственно).
● CTL отличался (P<0.05) от OV (2,7), в то время как KOS и FD не отличались от ОV
После проведения анализа LM2:
Тип корма, способ высушивания и стандартное сухое вещество были соотносимы (p<0.0001) с показателями совокупного объема летучих веществ (% от стандартного сухого вещества).
● При добавлении к линейной модели стандартного сухого вещества улучшилась эффективность модели и появилось объяснение вариативности показателей
● Улучшение R-квадратичной модели с 0,19 до 0,67 и снижение среднеквадратичной ошибки с 0,74 для LM1 до 0,43 для LM2, соответственно
Согласно показателям улучшенной модели, FD, KOS и OV значительно отличались от CTL
– Данное наблюдение позволяет предположить, что показатели FD, KOS и OV ниже того, что на самом деле содержится в СВ корма
Наши результаты отличаются от результатов Oetzel et al. (1993), которые пришли к выводу, что метод KOS схож с сушкой в микроволновке, однако при этом авторы отметили низкую степень точности KOS.
● Различие результатов также могло произойти из-за разницы в продолжительности высушивания
● Мы придерживались стандартной продолжительности высушивания - 60 мин, также как и на ферме, а не выдерживали образцы до достижения необходимой массы для различных кормов, как указано у Oetzel и др. (1993).
Заключение:
Результаты простой линейной модели указывают на то, что метод высушивания с принудительной подачей воздуха при температуре 50 °С в течение 48 ч занижает значение СВ корма.
● Данный метод был использован в качестве базового (эталонного) в журнальных статьях, однако, вероятнее всего, он неточно отражает истинное содержание СВ в корме и сопутствующие вычисления
Согласно расширенной модели и статистическому анализу, методы сублимационной сушки и высушивания с использованием тестера влажности Костера, наряду с высушиванием в сушильном шкафу, отличались от контрольных невысушенных образцов, и, следовательно, они занижают реальное содержание СВ в корме
● Сушка в микроволновке с последующим БИК-анализом на содержание остаточной влаги является более надежным и точным методом
Методы стандартного определения сухого вещества на фермах, проводимые с использованием печей, следует применять аккуратно.
● Несмотря на получение достаточно точных результатов, высока вероятность получить анализы с погрешностью.
Корректирующие коэффициенты для конкретных ферм и кормов можно получить путем определения совокупного объема летучих веществ (TV) свежих, а также высушенных на данной ферме образцов.
Корректирующий коэффициент можно применить к результатам KOS для повышения точности программы кормления
– CTL1 - невысушенный
– LAB2 - в лабораторных условиях
– KOS3 - Тестер для определения содержания влаги Костера
– FD4 - Сухая заморозка
– OV5 - Сушка в печи
Авторы исследования
Дональд Майер[2], Линн Нагенгаст[2], Дастин Сойер[2] и Джон П. Гезер[1,2]
[1] Факультет молочного производства, Университет Висконсина в Мадисоне, Мадисон
[2] Висконсин, Лаборатория «Rock River», корпорация, Уотертаун, Висконсин
Ссылки на литературу:
Oetzel, G.R., F.P. Villalba, W.J. Goodger and K.V. Nordlund. 1993. A comparison of on-farm methods for estimating dry matter content of feed ingredients. J Dairy Sci. 76:293-299.
Porter, M.G. and R.S. Murray. 2011. The volatility of components of grass silage on oven drying and the inter-relationship between dry-matter content estimated by different analytical methods. Grass Forage Sci. 56:405–411.
Thiex, N. and C.R. Richardson. 2003. Challenges in measuring moisture content of feeds. J Anim Sci 81:3255-3266.
