Význam hodnocení vlákniny ve výživě dojnic

Transkript

1 Význam hodnocení vlákniny ve výživě dojnic Ing. Veronika Koukolová, Ph.D. Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i., Praha Uhříněves Konference Výživa dojnic, , Pohořelice

2 Úvod Fyziologie tráven vení u skotu Neoddělitelný komplex fyziologických, chemických a mechanických pochodů trávicího ústrojí přežvýkavců. Trávení sacharidů a jejich význam ve výživě přežvýkavců Stravitelnost vlákniny In situ degradovatelnost NDF v bachoru přežvýkavců In vitro a jiné metody predikující stravitelnost krmiv 2

3 Sacharidy a jejich význam ve výživ ivě přežvýkavců Vláknina (sacharidový komplex) je jednou z nejvýznamnějších složek pícnin. Úvod Sacharidy obsažené v rostlinných krmivech jsou uloženy v: buněčných stěnách (BS) buněčné protoplazmě (BP). Buněčná stěna celulóza + hemicelulóza + lignin (stavební kámen = stavební sacharidy) - stravitelnost je % cukry + škroby Buněčný obsah (protoplazma) (energie) - stravitelnost téměř 100 % 3

4 Nutriční hodnota píce p pro přežvýkavce p závisz visí na: 1) poměru BP:BS Schéma 1. Dělení sacharidových frakcí (Van Saun a Koukal, 2003): Veškeré sacharidy Úvod Nestrukturální sach. Strukturální sach.(ndf) A) Cukry A) Hemicelulóza B) Škroby B) ADF C) Rozpustná NDF - celulóza - pektiny - lignin - fruktany - maillard protein - beta-glukany 4

5 Úvod 2) schopnosti mikroorganismů degradovat BS rostlin a fermentovat dostupné sacharidy - bakterie - nálevníci - houby Celulolytické bakterie (Ruminococcus flavefcients, R. albus a Fibrobacter succinogenes) Hydrolýza celulózy je řízena na úrovni tří enzymatických aktivit (Míka et al., 1997): 1) enzym endo-d-1,4-glukanáza nahodile štěpí polysacharidy na oligosacharidy, 2) enzym exo-d-1,4-glukanáza napadá neredukující konec oligosacharidů a tvoří celobiózu, 3) enzym D-1,4-glukosidáza hydrolyzuje vzniklou celobiózu na glukózu. 5

6 Bakterie využívající meziprodukty trávení v bachoru, jejichž přítomnost umožňuje dokonalejší využití živin krmiva. Ureolytické bakterie Sacharolytické bakterie Metanogenní bakterie Úvod 6

7 Úvod Hlavní funkce NDF Poskytovat energii pro mikrobiální syntézu. Zajišťovat správnou činnost bachoru a tím i zdravotní stav zvířat a odpovídající užitkovost. 7

8 Úvod Vláknina ovlivňuje plnivost bachoru příjem krmiva je ovlivňován koncentrací přijaté vlákniny v krmné dávce spolu s kinetickou činností bachoru. Příliš vysoké množství NDF v krmné dávce může negativně omezit příjem krmiva zvířaty, neboť tato frakce krmiva pak prezentuje hlavní obsah bachoru. 8

9 Úvod Nutriční potřeba dojnic 1. Požadavky dojnic na živiny v krmné dávce Při sestavování krmné dávky bychom měli maximálně podpořit pozitivní funkce bachorových mikroorganismů a minimalizovat fermentační ztráty 9

10 Úvod 2. Požadavky dojnic na NDF v krmné dávce KD s optimální koncentrací strukturální vlákniny je významným činitelem, který rozhoduje o: příjmu krmiva, fermentační činnosti bachoru, stravitelnosti živin, mléčné produkci dojnic. 10

11 Tabulka 1. Optimální úroveň živin v krmné dávce dojnic v průběhu mezidobí (McCullough, 1994; cit. Kudrna a kol., 1998). Živiny v % NL Ranné Období laktace Střední Pozdní Počátek 12 Před otelením Úvod Období stání na sucho Degradovatelné NL Nedegradovatelné NL Rozpustné NL (% z NL) Vláknina (ADF) Vláknina (NDF) NDF z píce NSC Tuk 5-7, NEL (MJ/kg) 7-7,5 6,8-7,3 6,5-7 5,4-5,9 6-6,5 ADF = acido-detergentní vláknina, NDF = neutrálně-detergentní vláknina, NEL = netto energie laktace, NL = dusíkaté látky, NSC = nestrukturální sacharidy. 11

12 Úvod Obrázek 1. Vliv vegetační fáze na příjem a stravitelnost píce (Ball a kol., 2001): Příjem sušiny je ovlivněn poměrem NFC:NDF v KD. S rostoucím obsahem NDF a poměrem NFC:NDF se snižuje stravitelnost NDF. Příjem sušiny krmiva záleží na energetické potřebě dojnic a plnícím efektu předkládané KD. Tento plnící efekt je úzce spojován se zastoupením NDF v sušině KD. 12

13 Úvod Průběh obsahu sacharidových a proteinových frakcí, tuku a popele u píce v různých vegetačních stádiích (Sniffen a kol., 1992). % Graf 1. Travní porost TP v květu Odkvétající T P-seno Pastevní porost-jaro Pastevní porost-léto Pastevní porost-podzim NDF (% sušiny) Lignin (% NDF) NSP (% sušiny) Škrob (% NSC) NL (% sušiny) Tuk (% sušiny) Popel (% sušiny) % Graf 2. Vojtěška Před květem V květu-seno Počátek květu-seno Odkvétající-seno 10 0 N DF (% suš iny) Lignin (% NDF) NSP (% sušiny) Škrob (% NSC) NL (% sušiny) Tuk (% suši ny) Popel (% sušiny) 13

14 Úvod Vliv NDF na kvalitu mléka Optimální podmínky pro bachorovou fermentaci jsou vedle dalších faktorů předpokladem produkce kvalitního mléka. Obsah mléčných složek jako indikátor krmení a zdraví dojnic 14

15 Složka Tuk Bílkoviny Močovina Poměr tuku a bílkovin (FEQ) acidóza, ketóza Aceton konstantní, k největším bilance energie změnám dochází v Vodivost zdraví vemene (hygiena krmiv) Laktóza Obsah somatických buněk SH po čet Tabulka 2. Mléčné složky a vlastnosti mléka jako indikátory úrovně výživy (Richardt, 2007). Vitamíny zásobení vitamíny (např. vit. A a E) Bod mrznutí energie, zásobení dusíkatými látkami mléčné žláze je kyselina octová, která je Dusičnany zásobení dusičnany tvořena ze strukturálních sacharidů v Stopové prvky zásobení stopovými prvky (např. jód, selen) Puriny (alantoin) Indikátor acidóza, ketóza, zásobení (strukturální) vlákninou zásobení energií, zásobení využitelným proteinem zásobení proteinem, UDP, RNB Podíl jednotlivých složek mléka není obsahu mléčného tuku. zdraví vemene (hygiena krmiv) zdraví vemene (hygiena krmiv) acidóza, ketóza Hlavním prekurzorem mléčného tuku v průběhu bachorové fermentace. mikrobiální syntéza bílkovin v bachoru Úvod 15

16 Tabulka 3. Obsah mléčného tuku jako indikátor úrovně výživy (Richardt, 2007). Úvod Korelace Zásobení (strukturální) vlákninou, resp. (efektivní) NDF Stravitelnost vlákniny, resp. NDF Rozdělení velikosti částic (analýza na sítě) Množství tuku odbouratelného v bachoru (nenasycené mastné kyseliny) Acidotická situace látkové výměny v bachoru (cukry + škroby) Poměr tuku a bílkovin < 1,1 = podezření na acidózu Odbourávání tělesných zásob tuku (ketóza), při > 4,9 % tuku a < 3,1 % bílkovin (> 1,5 poměr tuku a bílkovin) = podezření na (subklinickou) ketózu Množství mléka pozitivní korelace negativní korelace 16

17 Experimentálníčást Cíl l práce 1) stanovit tři nejdůležitější parametry popisující profil degradovatelnosti NDF 2) vypočítat efektivní degradovatelnost NDF 3) vytvořit predikční rovnice pro výše uváděné parametry k ověření dvou in vitro metod testovaných metodou in situ 4) uvést tyto poznatky do dalšího výzkumu 17

18 ad 1) Parametry profilu degradovatelnosti NDF parametr b potenciální stravitelnost parametr DNDF absolutně stravitelná část NDF parametr c rychlost degradace Experimentální část 18

19 Experimentální část ad 2) Parametr ED efektivní degradovatelnost zohledňující dvě výtokové rychlosti částic krmiva z bachoru zahrnující parametr lag fáze nezahrnující parametr lag fáze 19

20 ad 3) Predikční rovnice parametrů degradovatelnosti NDF Experimentální část všech rozborů in vitro stravitelnosti organické hmoty a in vitro stravitelnosti NDF in vivo stravitelnosti organické hmoty a obsahu NDF frakce 20

21 Materiál l a metodika Volba pokusného materiálu Chemické rozbory základních živin stanovených v původním vzorku In situ analýzy In vitro analýzy In vivo stravitelnost organické hmoty Statistické vyhodnocení 21

22 Experimentální část Výsledky 22

23 Experimentální část g/kg sušiny Graf 3. Minimální a maximální rozpětí hodnot chemických rozborů a in vitro stravitelnost OH a NDF Popel NL NDF ADF ADL EOH ENDF TTOH TTNDF Minima 64, ,3 149,1 8,4 565,4 389,2 477,5 459,2 Maxima 132, ,8 374,4 44,1 911, ,3 871,7 Minima Maxima Tabulka 4. Průměrné hodnoty chemických rozborů a in vitro stravitelnosti OH a NDF. Základní chemický rozbor Popel NL NDF ADF ADL EOH g/kg sušiny Čerstvá píce 92,8 204,3 329,9 202,0 21,4 820,9 Silážovaná píce 103,3 158,0 438,1 285,7 25,8 720,9 In vitro stravitelnost ENDF TTOH TTNDF 736,1 760,3 749,7 561,4 666,2 628,7 23

24 Tabulka 5. Průměrné hodnoty in situ degradovatelnosti NDF v jednotlivých inkubačních intervalech. 2 h Čerstvá píce 10,5 4,6 4 h 22,0 Silážovaná píce 8,5 8 h 48,7 26,8 Zvolené inkubační intervaly 16 h 55,5 37,2 24 h (%) 69,7 52,2 48 h 83,7 75,1 96 h 87,2 82,4 Experimentální část 168 h 89,0 85,5 504 h 89,6 88,0 1 Graf 4. Průběh in situ degradovatelnosti NDF. Degradovatelnost NDF 0,8 0,6 0,4 0, Inkubační intervaly, h 24

25 Kalkulace parametrů in situ bachorové degradovatelnosti: Experimentální část 1. Profil NDF degradovatelnosti (Ørskov, McDonald, 1979): Zahrnující parametr lag fáze: Deg (t) = b (1 - e -c(t-lt) ) Nezahrnující parametr lag fáze: Deg (t) = b (1- e -ct ) 2. Efektivní NDF degradovatelnost (Ørskov, McDonald, 1979): Zahrnující parametr lag fáze: ED = b (c/(c + k)) e Nezahrnující parametr lag fáze: ED = b (c/(c + k)) (-k lt) Kde: Deg (t) = frakce NDF degradována v inkubačním intervalu t (%) ED = efektivní degradovatelnost NDF frakce (%) b = nerozpustná, ale potenciálně degradovatelná frakce NDF (%) c = rychlost degradace frakce b (h 1 ) k = výtoková rychlost částic z bachoru (h 1 ); 0,02 h -1 lt = lag fáze (h) 25

26 Experimentální část Tabulka 6. Průměrné hodnoty parametrů efektivní degradovatelnosti NDF. Bez parametru lag fáze S parametrem lag fáze b c (h -1 ) ED2 DNDF lt b c (h -1 ) ED2 Čerstvá píce 0,873 0,083 0,694 0,896 0,7 0,867 0,104 0,696 Silážovaná píce 0,858 0,041 0,572 0,880 1,3 0,848 0,047 0,574 Graf 5. Čerstvá píce Graf 6. 1 b = nerozpustná, ale potenciálně degradovatelná frakce NDF c = rychlost degradace frakce b ED2 = efektivní bachorová degradovatelnost NDF počítaná pro výtokovou rychlost částic 0,02 h -1 DNDF = NDF degradovatelnost po 504 h in situ inkubaci, tj. absolutně stravitelná část NDF lt = lag fáze 1 Silážovaná píce 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0 b c ED2 DNDF 0 b c ED2 DNDF Minima Maxima Minima Maxima 26

27 Experimentální část Tabulka 7. Korelační koeficienty vybraných proměnných. NDF 1 ADF 1 ADL 1 ADL/NDF NL 1 EOH ADF 1 0,88 ADL 1 0,63 0,78 ADL/NDF 0,19 0,44 0,87 NL 1-0,41 0,35-0,12 0,11 EOH -0,86-0,86-0,76-0,45 0,55 ENDF -0,70-0,70-0,64-0,39 0,66 0,93 Pozn. tučné modré korelační koeficienty byly stanoveny se statistickou významností P < 0, jednotky g/kg sušiny NDF = neutrálně-detergentní vláknina ADF = acido-detergentní vláknina ADL = acido-detergentní lignin ADL/NDF = poměr ADL/NDF NL = dusíkaté látky EOH = enzymatická in vitro stravitelnost OH ENDF = enzymatická in vitro stravitelnost NDF 27

28 Experimentální část Graf 7. Stravitelnost organické hmoty versus frakce vlákniny. NDF, g/kg sušiny Graf A. Frakce NDF y = -0,9126x ,9 R 2 = 0, in vitro stravitelnost organické hmoty (EOH) g/kg sušiny ADF, g/kg sušiny Graf B. Frakce ADF y = -0,6253x + 726,38 R 2 = 0, in vitro stravitelnost organické hmoty (EOH) g/kg sušiny Graf C. Frakce ADL. 50 ADL, g/kg sušiny y = -0,0936x + 95,683 R 2 = 0, in vitro stravitelnost organické hmoty (EOH) g/kg sušiny 28

29 Experimentální část Tabulka 8. Korelační koeficienty parametrů degradovatelnosti NDF ve vztahu k chemickému složení a stravitelnosti in vitro. c DNDF NDF 1 EOH ENDF b 0,49 0,99-0,34 0,69 0,75 0,52-0,78 0,77 0,86-0,33 ADF 1-0,37-0,78-0,37 ADL 1-0,82-0,55-0,82 ADL/NDF -0,80-0,13-0,80 NL 1 0,39 0,66 0,41 c DNDF 0,68 0,76 1 g/kg sušiny b = potenciálně degradovatelná frakce c = rychlost degradace frakce b (h -1 ) DNDF = absolutně stravitelná část NDF NDF = neutrálně-detergentní vláknina ADF = acido-detergentní vláknina ADL = acido-detergentní lignin ADL/NDF = poměr ADL/NDF NL = dusíkaté látky EOH = enzymatická in vitro stravitelnost OH ENDF = enzymatická in vitro stravitelnost NDF Pozn. tučné modré korelační koeficienty byly stanoveny se statistickou významností P < 0,05 29

30 Statistické vyhodnocení: (SAS program) Experimentální část PRVNÍ KROK: Parametry b, c a lt byly kalkulovány Non Lineárním Modelem (PROC NLIN). Korelační koeficienty mezi těmito proměnnými se vypočítaly PROC CORR. DRUHÝ KROK: Vícenásobné regrese predikčních rovnic výše uváděných parametrů se testovaly procedurou PROC STEPWISE. TŘETÍ KROK: Predikční schopnost hodnocených modelů byla testována validačním testem za použití PRESS funkce PROC REG. Model: Yijk = β0 + αi + βj + χk + εijk Kde: Yijk = sledovaná závislá proměnná β0 = průsečík αi = vliv zvířete (i = 1 3) βj = vliv píce (j = 1-3) χk = vliv období (k = 1 4) εijk = N (0, δ2) = residuální odchylka 30

31 Experimentální část Tabulka 9. Predikční rovnice parametrů degradovatelnosti NDF. Proměnná Y b c DNDF Zahrnující in vitro stravitelnost OM a rozbory základních živin ADF & ADL & (EOH EOH) ADL/NDF & EOH & (EOH EOH) & NL ADL & EOH & (NDF NDF) R 2 0,83 0,85 0,83 Proměnná Y b c DNDF Zahrnující in vitro stravitelnost OM a rozbory základních živin ADF & ADL & (EOH EOH) ADL/NDF & EOH & (EOH EOH) & NL ADL & EOH & (NDF NDF) R 2 0,83 0,85 0,83 Proměnná Y b c DNDF Zahrnující in vivo stravitelnost OM a frakci NDF (NDF NDF) & in vivo sheep NDF & (NDF NDF) & in vivo sheep (NDF NDF) & in vivo sheep R 2 0,78 0,81 0,79 Pozn. in vivo stravitelnost OM vycházela ze stanovení in vitro stravitelnosti OM enzymatickou metodou (EOH) podle autorů SØEGAARD et al. (2001): in vivo stravitelnost OM = 0, ,658 EOH 31

32 Praktický dopad Jak je zapracována znalost degradace NDF krmiva do systému hodnocení krmiv pro skot a jaký má praktický dopad znalost degradace NDF krmiva při přesnější formulaci krmných dávek? 32

33 Praktický dopad Cornellský systém výživy: představuje výživu a trávení přežvýkavců v celé své dynamice, klíčem energetického hodnocení krmiv jsou mimo jiné i chemické analýzy determinující NDF, ADF a ADL krmiva, detergentní analýzy dávají podstatně věrnější obraz o jejich chování v trávicím traktu a možnost přesného vybilancování potřeby živin pro bachor i pro zvíře samé, správnost podílů jednotlivých velikostních frakcí jak objemné, tak jadrné složky krmné dávky bývá často určující pro její využití přežvýkavci. 33

34 Praktický dopad NorFor: - více informací na NorFor systém m je založen na: chemickém složení krmiv, příjmu sušiny zvířetem, degradaci a využitelnosti živin v GIT, atd. 34

35 Shrnutí 1) Hodnocení jednotlivých frakcí vlákniny (NDF, ADF a ADL) je nezbytným ukazatelem pro hodnocení úrovně výživy dojnic. 2) Vzájemný poměr jednotlivých složek krmiva významně ovlivňuje využitelnost krmné dávky a v konečném důsledku i aktuální užitkovost zvířete. 35

36 Děkuji za pozornost! Práce byla podpořena z výzkumného záměru MZe ČR (MZE ).