В организме рыбы непрерывно протекают водный, солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Непрерывный распад и окисление органических соединений возможны лишь тогда, когда количество этих веществ в клетках постоянно пополняется. Однако потребность в питательных веществах неодинакова. Большая их часть используется организмом для образования энергии. В процессе жизнедеятельности организма энергетические запасы непрерывно уменьшаются, и их пополнение идет за счет пищи.
Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом. Количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам рыбы.
ТЕМА 1.2 ПРОТЕИНОВАЯ ПИТАТЕЛЬНОСТЬ КОРМОВ
1. Понятие о протеиновой питательности кормов.
2. Основные функции белков.
3. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Аминокислотный состав протеинов растительных и животных кормов.
4. Понятие о биологической ценности протеина. Методы определения биологической ценности белка.
5. Пищевая ценность небелковых азотистых соединений. Нитраты инитриты кормов.
6. Факторы, обусловливающие потребность рыб в высокобелковом питании.
7. Основные пути решения проблемы кормового протеина в рыбоводстве.
1. Понятие о протеиновой питательности кормов
Как известно, питательность корма нельзя выразить одним показателем, она должна быть комплексной. В системе комплексной оценки питательности кормов особая роль принадлежит протеину. Слово «протеин» происходит от греческого - первый. И действительно, это вещество занимает первостепенное значение в кормлении животных, так как его нельзя заменить другими.
В биохимии протеином называют белки, состоящие из аминокислот.
В кормлении животных, в т.ч. рыб, под сырым протеином понимают все азотсодержащие вещества корма: белки и амиды.
Белки -высокомолекулярные органические соединения, построенные из аминокислот. Амиды - азотистые соединения небелкового характера.
В отличие от других органических веществ протеин содержит азот. Среднее содержание азота в протеине - 16 %.
(100:16=6,25. СП=N*6,25).
В зависимости от состава все белки подразделяют на две группы: простые и сложные. К простым белкам относятся, например, альбумины, глобулины. Сложные белки состоят из аминокислот и небелковой части: липопротеиды - соединения белков с липидами, нуклеопротеиды - с нуклеиновыми кислотами, фосфопротеиды - с остатками фосфорной кислоты, глюкопротеиды - с углеводами, хромопротеиды - с красящими веществами, металлопротеиды - с металлами (е, С, Мg, и др.).
В зерновых кормах преобладают простые белки, в зеленой траве - сложные. Нуклеопротеиды содержатся в ядрах растительных и животных клеток. Фосфопротеиды, хромопротеиды, глюкопротеиды и липопротеиды встречаются в растительных и животных организмах. К фосфопротеидам относится казеин молока, к хромопротеидам - гемоглобин крови.
Амиды определяют по разности между сырым протеином и белком. К амидам относятся свободные аминокислоты, амиды аминокислот, нуклеиновые кислоты, органические основания, нитраты, нитриты, соли аммония, алкалоиды. Кроме того, азот входит в состав многих витаминов группы В. Амиды чаще представляют собой продукты незавершенного синтеза белка из неорганических веществ. Однако амиды образуются также и при распаде белка под действием ферментов. Поэтому много амидов содержится в растениях, не закончивших рост.
Мало амидов - в зернах, семенах, где протеин представлен в основном белком.
Протеиновая питательность кормов оценивается количественными, качественными и относительными показателями.
Количественные показатели - это содержание сырого протеина в 1 кг корма, или процент протеина в сухом веществе.
Наиболее высокими по содержанию протеина являются корма из бобовых и крестоцветных культур, отходы маслоэкстракционного производства - шроты, кормовые дрожжи, многие корма животного происхождения. Большинство злаковых культур в виде зеленой массы, зерна, а также корнеклубнеплоды отличаются низким содержанием протеина.
Качество протеина оценивается его аминокислотным составом. Животным протеин нужен, прежде всего, как источник аминокислот для построения собственных белков. Поэтому протеиновую питательность рассматривают и как свойство корма удовлетворять потребность животных в аминокислотах.
Обеспеченность рыб протеином определяется количеством в рационе сырого протеина в процентах от сухой кормовой смеси.
Протеиновая питательность определяется и физическими свойствами протеина - наличием фракций разной растворимости, а также относительными показателями, такими, как энерго-протеиновое, протеиновое, сахаро-протеиновое, амидо-белковое отношение.
2. Основные функции белков
Условно можно выделить четыре основные функции протеина: строительную, биологическую, транспортную и энергетическую.
Строительная, или пластическая, функция заключается в том, что протеин является строительным материалом для синтеза белков организма, входящих в состав всех органов и тканей, являющихся составной частью продукции: молока, мяса, яиц, шерсти.
Биологическая, или регуляторная, функция состоит в том, что белки являются составной частью многих биологически активных веществ (БАВ) : ферментов, определяющих скорость процессов синтеза и распада, происходящих на клеточном уровне; гормонов, участвующих в регуляции процессов жизнедеятельности. Белки входят в состав иммунных тел, определяющих защитные функции организма, в состав антибиотиков.
Транспортная функция. Белки участвуют в переносе кровью газов (О2 и СО2), углеводов, жиров, некоторых витаминов и пр. Кроме того, они обеспечивают перенос минеральных солей через клеточные мембраны и внутриклеточные структуры.
Энергетическая функция протеина не является основной, так как главным источником энергии для рыб являются углеводы, жиры.
В метаболизме рыб белок играет существенную роль не только как основное пластическое вещество, но принимает активное участие и в энергетическом обмене наряду с липидами и, в меньшей степени, углеводами.
Для рыб, адаптированных к высокобелковой пище, характерен путь глюконеогенеза - образование глюкозы из аминокислот. Удельный вес белка в энергетическом обмене рыб гораздо выше, чем у высших позвоночных.
Большую роль играют белки в качестве источников энергии и при голодании рыб - физиологическом и вынужденном. При длительном голодании рыб в зимний и летний периоды энергетические расходы во многом покрываются за счет белка.
3. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Аминокислотный состав протеинов растительных и животных кормов
В настоящее время известно более 150 аминокислот. Но только 20 из них являются составной частью белков, в состав которых они входят в разных количествах, сочетаниях, что и обуславливает разные их свойства.
Некоторые аминокислоты животные способны синтезировать из других азотистых соединений, поступающих с кормом. К ним (заменимым аминокислотам) относятся аланин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, глицин, пролин, серин, тирозин, цитрумин, цистин, цистеин.
Другие аминокислоты, получившие название незаменимых, не могут синтезироваться в организме вообще, или скорость их синтеза недостаточная для полного обеспечения ими потребностей рыб. К незаменимым относят 10 аминокислот: лизин, метионин, триптофан, аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, треонин, фенилаланин.
Цистин является полузаменимой серосодержащей аминокислотой, так как она может заменить на 30-50 % в обмене белков организма незаменимую серосодержащую аминокислоту - метионин, поэтому в рационах определяют суммарную потребность в этих аминокислотах.
Лизин, метионин, триптофан названы первыми неслучайно, так как они являются наиболее дефицитными в питании животных, поэтому их называют критическими (лимитирующими), или особо незаменимыми.
Лизин - наиболее дефицитная аминокислота. Входит в состав сложных белков ядра - нуклеопротеидов, необходим для синтеза гемоглобина, наряду с аргинином входит в состав сперматозоидов.
Метионин - серосодержащая аминокислота, так же, как и лизин, способствует быстрому росту животных. Метионин необходим для синтеза гемоглобина, холина, для нормального роста волосяного покрова, оперения у птицы.
Триптофан играет важную роль в обмене веществ, из него синтезируется витамин РР - никотиновая кислота.
Говоря о пищевой ценности белков, следует иметь в виду их аминокислотный состав. Биологическая ценность кормовых белков обусловлена в основном степенью их ассимиляции в организме. Питательная ценность белков зависит не от их общего аминокислотного состава, а от наличия в них незаменимых аминокислот.
Отсутствие или дефицит незаменимых аминокислот в пище в течение первых двух недель вызывает потерю аппетита у рыб и снижение темпа роста. Однако внешне выраженные болезненные явления наблюдаются только при отсутствии в корме отдельных аминокислот. Следует иметь в виду, что потребность в аминокислотах меняется в зависимости от условий содержания рыб и от их возраста. Так, сеголеткам форели в морской воде требуется больше аргинина, чем в пресной.
Аминокислоты входят в состав различных протеинов в самых разнообразных сочетаниях, количествах и соотношениях, что и определяет различия в ценности протеинов для рыб.
Содержание аминокислот в кормах обычно выражают в г на 1 кг корма.
Наиболее ценными по наличию незаменимых аминокислот являются корма животного происхождения.
Так 1 кг рыбной муки содержит 47-56 г лизина, кровяной муки -67, мясокостной муки - 35 , обрата сушеного - 28. Хорошим источником лизина являются дрожжи - 30-35 г. Зерно бобовых - 14-25 (люпин - 25). Злаковые - меньше 2-6 г. Жмыхи шроты 11-27 г ( рапсовый - 22, соевый - 27).
4. Понятие о биологической ценности протеина. Методы определения биологической ценности белка
Протеин необходим организму как материал, идущий на построение тканей и органов в течение всей жизни организма рыбы. В пищеварительном тракте протеин, входящий в состав кормов, под действием гидролитических ферментов протеиназ (пепсина, трипсина, химотрипсина и др.) и полипептидаз кишечного сока расщепляется до пептидов и аминокислот, поступающих через слизистую оболочку, кишечника в кровь.
Значение протеина как кормового средства определяется тем, что он является поставщиком аминокислот вообще, используемых организмом для синтеза белка и глюкозы, и особенно незаменимых. Кроме того, служит ресурсом для покрытия энергетических нужд рыб. Оценка корма по содержанию незаменимых аминокислот имеет важное значение, так как от этого зависит эффективность использования протеина.
Биологическая ценность белка корма определяется его способностью удовлетворять физиологическую потребность организма в связи с обновлением и синтезом белков тканей. Она зависит главным образом от баланса и доступности аминокислот. Потребность рыб в аминокислотах рассчитывают в процентах от сырого протеина или от сухого вещества.
Методы изучения биологической ценности белка:
1. Метод основанный на учете прироста рыб при выращивании на кормах с различным уровнем белка.
2. Химический анализ для определения баланса аминокислот в корме и их доступность организму рыб.
3. Физиологическая оценка полноценности белка кормов путем определения переваримости белка и аминокислот с помощью инертного вещества.
5. Пищевая ценность небелковых азотистых соединений, нитраты и нитриты кормов
Протеин, содержащийся в кормах, включает белковую и небелковую формы азота, различающиеся по качеству, но обе необходимы организму для его нормальной жизнедеятельности.
Амиды - азотистые соединения небелкового характера. Это промежуточные продукты синтеза или распада белков. В эту группу входят полипептиды, свободные аминокислоты, глюкозиды, амиды аминокислот, органические основания, нитраты и аммиачные соли.
Протеин, содержащий небелковые формы азота, обладает меньшим биологическим эффектом, чем протеин с белковыми формами азота.
Среди небелковых форм наиболее ценным является азот аминной формы (аминокислоты), которые по питательности близки к белку, за ним идет аммиачный азот, и наименее ценным является амидный азот.
В зеленых кормах на долю амидов приходится до 25-30%. В концентрированных кормах протеин в основном состоит из белка.
В последние годы в связи с широким применением в растениеводстве азотных минеральных удобрений и недостаточно высокой культурой агрохимии в кормах могут накапливаться в большом количестве нитраты. При определенных условиях (замораживание и оттаивание, длительное хранение и др.) нитраты восстанавливаются в более токсичные нитриты, которые могут вызывать острые отравления организма.