X
تبلیغات
توانگری - روش اندازه گیری انرژی خام (Groos Energy) نمونه های ادرار نشخوارکنندگان با دستگاه "بمب کالریمتر"

توانگری

tavangari

روش اندازه گیری انرژی خام (Groos Energy) نمونه های ادرار نشخوارکنندگان با دستگاه "بمب کالریمتر"

چکیده:

انرژی شیمیایی موجود در غذاها، به اشکال مختلفی تقسیم می گردد و همۀ انرژی خام  موجود در مواد غذایی برای حیوان قابل استفاده نمی باشد . بخشی از آن به شکل جامد، مایع و گاز از بدن حیوان دفع و بخشی دیگر به شکل حرارت تلف  شده و از دسترس حیوان خارج می گردد. لذا با کسر هر یک از صور اتلاف انرژی ، توصیف کاملتری از انرژی غذا ارئه خواهد شد. برای مثال: با کسر انرژی خام واحد وزن مدفوع از انرژی خام واحد وزن غذای مصرف شده، انرژی قابل هضم (Digestible Energy) بدست می آید.

از طرف دیگر، اگر انرژی که از طریق دفع مواد حاوی انرژی مانند ادرار و خروج گازهای قابل احتراق که از دستگاه گوارش تلف می گردد را از انرژی قابل هضم کسر نماییم، انرژی قابل متابولیسم (Metabolizable Energy)  بدست می آید.

  برای اندازه گیری انرژی تلف شده از طریق خروج گازهای قابل احتراق که قسمت اعظم این گازها متان می باشد، از اطاق تنفسی استفاده می گردد و ادرار هم با استفاده از اتصال کیسه لاستیکی به آلت تناسلی حیوان و یا از طریق سوند جمع آوری می شود.

چنانچه اطاق تنفسی در دسترس نباشد، می توانیم انرژی تلف شده از طریق گاز متان را معادل 8 درصد انرژی خام مصرف شده در نظر بگیریم. به علاوه برای بدست آوردن تخمینی از مقدار انرژی قابل متابولیسم غذای نشخوارکنندگان می توان مقدار انرژی قابل هضم آن را در 8/0 ضرب نمود، از این مطلب نتیجه می شود که تقریباً 20 درصد انرژی قابل هضم ظاهری به صورت متان و ادرار دفع می گردد. 

مقدمه:

از آنجایی که ارزشیابی غذاها در تغذیۀ نشخوارکنندگان هائز اهمیت بوده و لازم است که تا حد امکان نزدیکترین تخمین برای تعیین احتیاجات غذایی دام زده شود، اندازه گیری صور مختلف انرژی نیز از اهمیت خواصی برخوردار می باشد. چرا که انرژی برای زنده ماندن دام و انجام فعالیتهای حیاتی و ساخت نسوج، ضروری یوده و بدون انرژی دام قادر به ادامۀ حیات نمی باشد.

با توجه به اینکه جهت اندازه گیری انرژی خام ادرار نشخوارکنندگان روش خواصی تا کنون گزارش نشده بود، ما را بر آن داشت تا روشی برای این منظور ارئه نماییم . هدف ما از ارائۀ این روش، اندازه گیری انرژی خام ادرار نشخوارکنندگان با دستگاه بمب کالریمتر بود. به دلیل اینکه سیستم کار دستگاه به گونه ایست که نمونه های با رطوبت بیش از 5 درصد  قادر به سوختن در آن نیستند، لذا نمونه های مورد آزمایش باید کاملاً خشک باشند. از آنجا که ترکیبات ادرار به گونه ای است که در دمای کم آون حتی در 35 درجۀ سانتیگراد کف نموده و سرریز می شود، بناچار ارائۀ راهکاری مناسب جهت خشک کردن آنها ضروری بود. با مطالعه و بررسی هایی که انجام شد، به این نتیجه رسیدیم که ادرار را با یک نمونۀ خشبی مثل کاه یا یونجه مخلوط و سپس خشک نماییم. به این ترتیب ما توانستیم با مخلوط کردن، آنها را در دمای حدود 45-40 درجۀ سانتیگراد به راحتی خشک نماییم.

مواد و روشها:

1)- وسایل مورد نیاز: 

الف)- دستگاه اندازه گیری انرژی خام (بمب کالریمتر)     

ب)- ترازوی دقیق دیجیتالی با دقّت 0001/0 گرم

ج)- چند عدد سرنگ

2)- خشک کردن نمونه ها:

بعد از آنکه نمونه های ادرار با روشهای مورد نظر جمع آوری گردید، ابتدا بالشتکهای  مخصوص دستگاه بمب کالریمتر را در آون خشک نموده و بعد از سرد شدن داخل دسیکاتور، وزن آنها را یادداشت ، سپس صفر می کنیم. حدود یک گرم نمونۀ کاه خشک، یکنواخت و آسیاب شده را داخل بالشتک ریخته، وزن دقیق آن را یادداشت، و دوباره صفر کرده، سپس با یک سرنگ  مقدار کمی ادرار به آهستگی به کاه  اضافه کرده، وزن دقیق آن را یادداشت می کنیم. آن قدر نمونۀ ادرار به کاه اضافه می کنیم تا کاه تقریباً اشباء گردد. بعد از ثبت وزن ادرار، بالشتکها را داخل آون با حرارت 45-40 درجۀ سانتیگراد به مدت حداقل 24 ساعت قرار می دهیم تا کاملاًََ خشک گردنند.

3)- اندازه گیری درصد مادۀ خشک نمونه های ادرار:

 بعد از گذشت 24 ساعت که نمونه ها کاملاً خشک شدند، آنها را داخل دسیکاتور قرار داده تا سرد شوند، سپس توزین و به روش زیر مادۀ خشک آنها را اندازه گیری می کنیم:

الف)- وزن خشک ادرار= ( مجموع وزن کاه ، بالشتک و ادرار خشک )  – ( وزن کاه و بالشتک )

ب)- درصد مادۀ خشک ادرار= وزن خشک ادرار تقسیم بر وزن تر ادرار ضربدر صد.

با این محاسبات، هم وزن خشک ادرار بدست می آید و هم درصد مادۀ خشک آن.

4- روش کار با دستگاه بمب کالریمتر:

 بعد از اینکه نمونه های خشک شده را وزن نمودیم و دستگاه آمادۀ کار شد ، ابتدا انرژی  دو یا سه نمونه از کاهی که در مخلوط استفاده شده را اندازه گیری کرده و میانگین آنها را محاسبه نموده، سپس انرژی  خام نمونه های مخلوط را به روش زیر اندازه گیری می کنیم:

بالشتک محتوی نمونه را داخل بمب قرار داده، یک سیم ده سانتیمتری که آلیاژی از کُرم و نیکل بوده و هر یک سانتی متر آن هنگام سوختن 3/2 کالری انرژی تولید می کند را بین دو سر قطبهای درب بمب قرار داده، آن را به شکل حلقه، مماس با نمونه قرار می دهیم. باید دقت نمود سیم با بدنۀ بمب یا بالشتک تماس پیدا نکند. درب بمب را بسته و 30-27 اتمسفر اکسیژن داخل آن تزریق می کنیم. بمب را داخل باکت قرار داده ( باکت ظرفی است که دو لیتر آب مقطر داخل آن ریخته شده و آنهم داخل ژاکت قرار می گیرد) سپس دو سر سیمهای فیوز را به بمب وصل نموده و درب دستگاه را بسته و استارت دستگاه را می زنیم.

 ابتدا دستکاه شمارۀ نمونه را می پرسد. بعد از دادن شماره و اینتر کردن، وزن نمونه را به دستگاه داده و اینتر نموده، مدت 15-14 دقیقه صبر می کنیم تا  کار دستگاه به پایان برسد. ابتدا  بوق مقطّع و سپس بوق ممتد شنیده می شود. بعد از شنیدن بوق ممتد، بعد از زدن کلید DON ، درب دستگاه را باز و باکت را خارج می کنیم، بمب را از داخل آن بیرون آورده، دریچۀ خروج هوا را به آهستگی باز و بعد از تخلیۀ هوا، درب بمب را برداشته و قطعات داخلی آن را با آب مقطّر شسته و داخل ارلن مایر می ریزیم. یک میلی لیتر محلول متیل اورنج  به آن اضافه نموده،  زیر بورت شیردار محتوی محلول کربنات سدیم قرار داده و تیتر می کنیم. تیتراسیون را تا زمانی که رنگ محلول ارلن زرد قناری شود ادامه می دهیم. 

توضیح: مقدار تیتراسیون، برابر است با مقدار اسیدهای فرّاری که از سوختن نمونۀ ازت دار متساعد و با رطوبت داخل بمب ترکیب می شود و هر میلی لیتر آن یک کالری انرژی تولید می کند. بنابراین مقدار تیتراسیون از کل انرژی حاصل شده کسر می گردد.  سپس مقدار سیم فیوز سوخته شده را  در 3/2 ضرب و عدد بدست آمده  و مقدار تیتراسیون را یادداشت می کنیم.

 دکمۀ  RPT را زده، ابتدا شمارۀ نمونه، اینتر، بعد مقدار انرژی حاصل از سوختن سیم ،اینتر و سپس مقدار تیتراسیون را وارد می کنیم. بدلیل اینکه مقدار سولفات بسیار کم می باشد، آن را درنظر نگرفته و دوباره اینتر کرده و در نهایت انرژی خام نمونه بر حسب واحد وزن بدست می آید.

این دستگاه قادر است انرزی را بر حسب واحدهای مختلف مانند کالری بر گرم، کیلوکالری بر گرم، کیلوکالری بر کیلوگرم ، و غیره بیان نماید. به طور کلی سیستم کار دستگاه اینگونه است که وقتی نمونه داخل آن قرار گرفته و استارت دستگاه زده شود، دمای آب باکت و ژاکت را تنظیم و هنگامی که به حد تعادل رسید، با برقرار نمودن جریان الکتریسیته، سیم  جرقه زده ، در نتیجه اکسیژن فشردۀ داخل بمب نیز منفجر  و همراه آن نمونه می سوزد. حرارت ایجاد شده از سوختن نمونه، از بدنۀ بمب به آب باکت منتقل می شود. توسط ترمومتر دستگاه، اختلاف دمای  آب باکت از لحظۀ انفجار تا پایان مرحلۀ جذب حرارت توسط دستگاه ثبت شده، آن را در انرژی تعادل ضرب نموده، انرژی خام نمونه بدست می آید.  

5)- محلولهای مورد استفاده در این آزمایش:

الف)-  تیترازول: 76/3 گرم کربنات سدیم را در مقداری آب مقطر حل نموده، سپس حجم آن را به یک لیتر می رسانیم.

ب)- معرّف رنگی: 1/0 گرم از متیل اورنج یا متیل رد جامد را با 20 میلی لیتر الکل اتیلیک حل و حجم آن را با آب مقطر به 100 میلی لیتر می رسانیم.

 

توضیح: انرژی تعادل، مقدار انرژی که لازم است تا دمای دو لیتر آب داخل باکت یک درجۀ سانتی گراد بالا برود. این عدد در حافظۀ دستگاه ثبت بوده و اختلاف دمای باکت را در اثر سوختن نمونه، در آن ضرب نموده و انرژی خام را بدست می آورد.   

6)- محاسبات مقدار انرژی خام ادرار:

با توجه به این که واحد اندازه گیری انرژی در این آزمایش کالری بر گرم می باشد، برای اندازه گیری  انرزی خام  نمونه های مخلوط  باید محاسبات زیر را انجام دهیم:

1-6)- همانگونه که قبلا بیان شد، ابتدا انرژی خام دو یا سه نمونه از کاه بکار رفته در مخلوط را اندازه گیری نموده، سپس میانگین آنها را بدست می آوریم و آن را A می نامیم.

2-6)- انرژی خام نمونۀ مخلوط  را با دستگاه بمب کالریمتر(بر حسب کالری بر گرم)  بدست آورده و آن را B می نامیم.

3-6)- انرژی خام مقدار مخلوط  را با ضرب نمودن وزن در انرژی یک گرم آن محاسبه می کنیم. آن را C می نامیم. (C = انرژی یک گرم مخلوط ضربدر وزن آن)

4-6)- انرژی خام مقدار کاه بکار رفته در مخلوط را، با ضرب نمودن انرژی یک گرم کاه  در وزن کاه موجود در مخلوط ، بدست می آوریم. آن را D می نامیم. (D = انرژی یک گرم کاه ضربدر وزن کاه بکار رفته در آزمایش)

5-6)- وزن خشک ادرار موجود در مخلوط را بدست می آوریم و آن را E می نامیم.

6-6)- انرژی خام مقدار ادرار خشک موجود در مخلوط را بدست می آوریم، که با کم کردن انرژی کاه بکار رفته در مخلوط (D) از انرژی مخلوط (C)، بدست می آوریم. آن را F می نامیم.

7-6)- در نهایت با تقسیم کردن انرژی خام مقدار ادرار خشک موجود در مخلوط (F) بر وزن ادرار موجود در مخلوط، انرژی یک گرم ادرار خشک بدست می آید. 

مشاهدات و نتایج:

به دنبال بررسی های بعمل آمده ، مشاهده شد که تا کنون در منابع مختلف روشی جهت اندازه گیری دقیق انرژی خام نمونه های ادرار ارئه نشده بود. بدنبال آزمایشات متعدد برای خشک کردن این گونه نمونه ها  مشاهده شد که حتی در دماهای پایین نیز امکان خشک کردن آنها وجود ندارد. زیرا در این حال نیز نمونه ها کف و سرریز می نماید. تصمیم کرفته شد که آنها را با یک نمونۀ دیگر مخلوط نماییم. به این منظور سه نمونه از آرد جو، یونجه و کاه گندم، انتخاب و در مخلوط به کار گرفته شدند. نتیجۀ آزمایشات این شد که کاه گندم به عنوان بهترین گزینه جهت استفاده در مخلوط انتخاب شود. چرا که هم به اندازۀ کافی حجیم بوده و هم نفوذ پذیری خوبی داشته تا نمونه ها به خوبی جذب آن شوند.

بحث:

در تعیین احتیاجات غذایی دامهای نشخوارکننده، اندازه گیری انرژی قابل متابولیسم از ارزش خواصی بر خوردار می باشد. اما همانگونه که بیان گردید، تا کنون دستورالعملی در این خصوص دیده نشده و لذا با توجه به نتایج بدست آمده، باید راه حل مناسبی برای این منظور ارائه می گردید. این روش می تواند درآزمایشات مربوط به تعیین ارزش غذایی دامهای نشخوار کننده، کاربرد داشته و مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب اگر انرژی تلف شده از طریق خروج گازها را بتوان اندازه گیری نمود و با روش ذکر شده نیز انرژی تلف شده از طریق ادرار هم اندازه گیری می گردد و در نهایت می توان انرژی قابل متابولیسم حقیقی (True Mmetabolizable Energy)  را اندازه گیری نمود.

سپاسگذاری: 

از همکاری مسئولین محترم مؤسسۀ تحقیقات علوم دامی کشور، بخصوص جناب آقای دکتر میرهادی و پرسنل محترم آزمایشگاه تغذیۀ مؤسسۀ تحقیقات علوم دامی کشور و مسئولین محترم ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان سبزوار، آقایان مهندسین کاشکی، باشتینی، و سایر همکاران، کمال تشکر رادارم.

فهرست منابع: 

صوفی سیاوش، ر، حسین جانمحمدی. 1385. تغذیه دام. انتشارات آییژ، تهران، فصل یازدهم.

B0mb Calorimeter Method.(Parr Models). 

تهیّه و تنظیم: اسماعیل باغجری

مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی

ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان سبزوار

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه دوازدهم آبان 1390ساعت 12:24  توسط پدرام کاظمی   |