Laboratorium Chemiczne wchodzące w skład Zakładu Żywienia Zwierząt Instytutu Fizjologii i Żywienia Zwierząt im. Jana Kielanowskiego Polskiej Akademii Nauk ma ponad 60-letnie doświadczenie w prowadzeniu analiz z zakresu paszoznawstwa. Przez cały okres swojego istnienia, rozwijało się i udoskonalało swój warsztat. Laboratorium realizuje analizy podstawowego składu chemicznego w paszach treściwych i objętościowych, a także w treści pokarmowej oraz w tkankach.

Podstawowe badanie pasz

Analiza podstawowa pozwala na oznaczenie poszczególnych składników pod względem ilościowym. Najstarszą ze stosowanych dotychczas metod chemicznych jest tzw. analiza podstawowa weendeńska, zwana potocznie „pięciopalcówką”. Została opracowana w 1860 roku w mieście Weende niedaleko Getyngi. Technika analiz podstawowych składników w paszach i w produktach spożywczych jest stale udoskonalana z zachowaniem zasad oznaczania, dzięki czemu m.in. skraca się czas poszczególnych oznaczeń. W Instytucie Fizjologii i Żywienia Zwierząt PAN wykonujemy następujące analizy podstawowe:

  • Popiół surowy – analiza polega na wyprażeniu w piecu muflowym próbki w temperaturze 500-600 ºC do całkowitego spopielenia. Pozostałość po spopieleniu stanowią związki mineralne, czyli popiół surowy, którego ilość oblicza się z różnicy pomiędzy masą próbki przed i po spopieleniu.
    Fot. 1, 2. Suszarka i piec muflowy
    Fot. 1, 2. Suszarka i piec muflowy
  • Sucha masa – oznaczenie polega na wysuszeniu pobranej próbki w temperaturze 105 ºC przez okres 3-5 godzin. Z różnicy mas próbki przed i po wysuszeniu oblicza się zawartość procentową suchej masy.
  • Białko ogólne - oznaczenie wykonuje się metodą Kjeldahla polegającą na spaleniu materiału w kwasie siarkowym (mineralizacja) i oddestylowaniu z próbki amoniaku ługiem sodowym. Po zakończeniu destylacji zawartość zostaje miareczkowana kwasem siarkowym lub solnym. Białko ogólne obliczamy mnożąc ilość oznaczonego azotu przez 6,25 (średnia zawartość azotu w białkach wynosi 16%, a więc 100/16=6,25).
    Fot. 3, 4. Aparaty do oznaczania azotu ogólnego metodą Kjeldahla.
    Fot. 3, 4. Aparaty do oznaczania azotu ogólnego metodą Kjeldahla.
  • Tłuszcz surowy (ekstrakt eterowy) – analizę wykonuje się metodą Soxhleta. Próbkę poddaje się ekstrakcji eterem etylowym lub innym rozpuszczalnikiem organicznym np. eterem naftowym i umieszcza w aparacie Soxhleta. Ilość tłuszczu oblicza się ważąc zebrany ekstrakt w czasie oznaczenia.

Fot. 5, 6. Aparaty do oznaczania tłuszczu surowego metodą Soxhleta
Fot. 5, 6. Aparaty do oznaczania tłuszczu surowego metodą Soxhleta

  • Włókno surowe – oznaczenie wykonywane jest metodą Hennenberga-Stohmanna. Polega ona na gotowaniu próbki paszy w roztworze rozcieńczonego kwasu siarkowego, a następnie wodorotlenku sodowego. Podczas tego procesu do roztworu przechodzą łatwo rozpuszczalne składniki mineralne i węglowodany, białko, zmydlane są tłuszcze. Po usunięciu roztworu pozostaje osad – włókno surowe. Trudno rozpuszczalne składniki mineralne, które pozostają są oznaczane w postaci popiołu. Z różnicy pomiędzy masą osadu i części spopielonej próbki oblicza się zawartość włókna surowego.

Fot. 7. Aparat do oznaczania włókna surowego i frakcji detergentowych włókna
Fot. 7. Aparat do oznaczania włókna surowego i frakcji detergentowych włókna

Badanie poziomu włókna 

W Instytucie przeprowadzane są również analizy frakcji detergentowych włókna surowego: włókno neutralno-detergentowe (NDF), włókno kwaśno-detergentowe (ADF) i lignina kwaśno-detergentowa (ADL). Oznaczenie włókna surowego metodą Henneberga-Stohmanna prowadzi do strat komponentów włókna, które są zdefiniowane, jako niestrawne części paszy (celuloza, hemiceluloza i lignina). Dlatego też udoskonalono wspomnianą metodę skracając czas gotowania i zwiększając stężenie roztworu, co doprowadziło do częściowego ograniczenia strat celulozy i ligniny. W latach 60 ubiegłego wieku Van Soest opracował nowe metody określania zawartości składników włókna w materiale roślinnym, dzieląc je na frakcje (ADF, NDF, ADL) o rożnym stopniu dostępności dla zwierząt.

  • Włókno neutralno-detergentowe (NDF) – analiza tej frakcji polega na traktowaniu próbki paszy wrzącym roztworem neutralnego detergentu (wersenian sodowy kwasu etylenodwuaminoczterooctowego). W wyniku gotowania, rozpuszczeniu i wypłukaniu ulega frakcja łatwo strawna komórek roślinnych, a pozostający osad stanowi frakcja nierozpuszczalna – NDF (celuloza, hemiceluloza, lignina).
  • Włókno kwaśno-detergentowe (ADF) – oznaczenie polega na gotowaniu w kwaśnym detergencie, np. kwasie siarkowym, próbki paszy, co prowadzi do rozpuszczenia i wypłukania hemicelulozy. W pozostałościach po sączeniu pozostaje nierozpuszczalna frakcja ADF (celuloza, lignina, kutyna, suberyna).
  • Lignina kwaśno-detergentowa (ADL) – oznaczenie tej frakcji jest dalszym działaniem na frakcję ADF, wrzącym kwasem siarkowym, ale o większym stężeniu. W wyniku tego procesu celuloza ulega rozpuszczeniu i wypłukaniu, a pozostający osad stanowi frakcję ADL (lignina, kutyna, suberyna, popiół).

Pozostałe analizy 

Ponadto, na podstawie wyników analiz chemicznych można obliczyć zawartość związków bezazotowych wyciągowych, substancji organicznej i wody, a także zawartość węglowodanów niestrukturalnych (NFC), hemicelulozy i celulozy.

W naszym Laboratorium mamy również możliwość oznaczenia skrobi metodą enzymatyczną. Hydroliza skrobi do glukozy przeprowadzana jest przez enzymy α-amylazę i glukoamylazę. Ilość glukozy mierzona jest spektrofotometrycznie.

Fot. 8, 9. Spektrofotometr i pH-metr
Fot. 8, 9. Spektrofotometr i pH-metr

Laboratorium Chemiczne wykonuje analizy zarówno dla jednostek naukowych jak i podmiotów sektora prywatnego. Wyniki naszych analiz są publikowane w czasopismach z zakresu żywienia zwierząt i paszoznawstwa o zasięgu krajowym i międzynarodowym.