Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství Význam kontroly chemického složení a struktury směsné krmné dávky pro krávy s ohledem na užitkovost a zdraví Diplomová práce Vedoucí práce: prof. MVDr. Ing. Petr Doležal, CSc. Vypracoval: Bc. Ing. Jaroslav Prchal Brno 2012 1

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Význam kontroly chemického složení a struktury směsné krmné dávky pro krávy s ohledem na užitkovost a zdraví vypracoval samostatně a pouze s použitím literárních pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne. Podpis.. 2

Poděkování: Chtěl bych tímto poděkovat Prof. MVDr. Ing. Petru Doležalovi, CSc. a Ing. Ivovi Vyskočilovi za poskytnutí konzultací a pomoc při vypracování této diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat personálu střediska v Uherčicích a panu MVDr. Ivovi Paulikovi za pomoc při získávání terénních dat. V neposlední řadě bych rád poděkoval rodičům, přátelům a známým, kteří mě během studia podporovali a měli se mnou trpělivost. 3

Abstrakt Účelem práce bylo zhodnotit kvalitu výživy skotu ve vybraném podniku a určit její vliv na zdravotní rizika dojnic. Pokus byl prováděn na mléčné farmě Uherčice u krav holštýnského plemene. Jejich průměrná užitkovost dosahovala 9700 l mléka za laktaci. U směsné krmné dávky se hodnotil obsah živin pomocí laboratorních rozborů a struktura pomocí separátoru krmiv. Mezi sledované skupiny zvířat byly zařazeny krávy před porodem, v období rozdojování, na vrcholu laktace, na konci laktace a v době stání na sucho. K hodnoceným TMR byl přiřazen i rozbor kukuřičné a vojtěškové siláže. Pro ověření vlivu krmné dávky na fermentační proces v bachoru byla vybrána skupina 6 krav na vrcholu laktace, u kterých byly zjištěny parametry bachorové tekutiny a výkalů. Veškeré zjištěné výsledky byly porovnány s doporučnými hodnotami uváděných v literaturách. Rozbor živin ukázal vysokou kvalitu krmné dávky o nižší sušině, než je doporučována. Při hodnocení struktury bylo ve směsných dávkách nalezeno vyšší zastoupení první frakce, která ovlivňuje intenzitu přežvykování a správný průběh fermentace, ale umožňuje kravám separovat krmnou dávku. Byl také zkoumán vliv lidského faktoru na konečnou strukturu TMR. V bachorové tekutině byly zjišťovány hodnoty ph, amoniaku, TMK a počtu nálevníků. Většina výsledků ukazovala na výskyt chronické acidózy u všech sledovaných dojnic. Výkaly o nižší sušině a vyšším podílu vlákniny také poukazovaly na možný výskyt této metabolické poruchy. Přestože chov dojného skotu je na vysoké úrovni, lze pomocí běžných metod odhalit skrytá rizika, která mohou snižovat užitkovost krav a vést k výrazným ekonomickým ztrátám. Klíčová slova: TMR, separátor, směsná krmná dávka, dojnice 4

Abstrakt The purpose of this work was to evaluate the quality of nutrition for cattle in selected company and determine its impact on the health risks of dairy cows.the experiment was conducted on a dairy farm Uherčice on cows of Holsteinbreed.The average utility amounted to 9700 l of milk per lactation.total mixed ration (TMR) nutrient content was analysed by laboratory test and its structure by using feed separator. Observed groups of animals included cows before parturition, cows during the beginning of milking, cows on top of lactation, cows at the end of lactation and cows at the dry period.the TMR has been evaluated and assigned to the analysis of cornsilage and alfalfa silage.to verify the influence of diet on a rumen fermentation process was selected a group of 6 cows at the peak of lactation and the parameters of rumen fluid and excretas were detected. All the results were compared with the values reported in the recommended literature. Nutrient analysis showed a high quality diet of lower dry mass than is recommended. When evaluating the structure was in TMR found higher content of the first fraction, which influences the intensity of rumination and the correct process of fermentation, but allows the separatio of the cows diet.it was also studied the influence of human factor on the final structure of the TMR. There were determined ph, ammonia, VFA and the number of ciliates in the rumen fluid. Most of the results showed the presence of the chronic acidosis in all studied cows. Excretas of lower dry mass and higher rate of fiber also pointed to the possible occurrence of this metabolic disorder. Although the dairy cattle breeding has reached high level, it is still possible to detect potential risks which can reduce the utility of the cows and lead to the significant economic losses by using conventional methods. Keywords: TMR, separator, total mixed ration, dairy cows 5

Obsah: 1. Úvod.. 9 2. Cíl práce 11 3. Literární přehled 3.1.Trávicí soustava skotu... 12 3.1.1.Anatomie trávicí soustavy....12 3.1.2. Fyziologie trávení.....14 3.2. Mikroorganismy trávicího traktu........18 3.2.1. Bachorové prostředí....... 18 3.2.2. Bachorové mikroorganismy..... 19 3.2.3. Bakterie.... 20 3.2.4. Protozoa...... 21 3.2.5. Houby...... 22 3.2.6. Interakce mikroorganismů s rostlinným materiálem...23 3.3 Fermentace živin 24 3.3.1. Fermentace sacharidů. 24 3.3.2. Trávení dusíkatých látek.... 25 3.3.3. Trávení lipidů.....27 3.3.4. Bachorová fermentace.28 3.4. Bachorová degradovatelnost živin.....29 3.4.1. Degradovatelnost sacharidů....29 3.4.2. Degradovatelnost proteinů.......30 3.5. Uplatnění TMR ve výživě dojnic...32 3.5.1. Směsná krmná dávka (TMR)....32 3.5.2. Příjem směsné dávky dojnicemi..35 3.5.3. Frekvence krmení....37 3.6. Míchací krmné vozy...38 3.6.1. Krmné vozy.38 3.6.2. Míchací systémy krmných vozů. 38 3.7. Metody kontroly výživy a zdravotního stavu... 39 3.7.1. Hodnocení živin krmiva....39 3.7.2. Systémy hodnocení energie..41 3.7.3. Systémy hodnocení proteinu 42 6

3.7.4. Hodnocení struktury TMR...44 3.7.5. Hodnocení bachorové tekutiny 45 3.7.6. Hodnocení výkalů 46 3.7.7. Využití analýzy mléka pro hodnocení výživy dojnic..46 3.7.8. Hodnocení tělesné kondice..49 3.8. Hygienická kvalita krmiv.. 51 3.8.1. Hygienická kvalita objemných krmiv...51 3.8.2. Hygienická kvalita jadrných krmiv...52 3.8.3. Hygienická kvalita napájecí vody.... 52 3.9. Metabolické poruchy dojnic.......53 3.9.1. Jednoduchá bachorová indigesce.54 3.9.2. Bachorová acidóza.. 54 3.9.3. Bachorová alkalóza...55 3.9.4. Hniloba bachorového obsahu..56 3.9.5. Ketóza dojnic...57 3.9.6. Hypokalcemie. 57 3.9.7. Methemoglobinémie 58 3.9.8. Dislokace a rozšíření slezu..59 3.9.9. Syndrom nízké tučnosti mléka....59 3.9.10. Syndrom snížené tukuprosté sušiny mléka.....60 4. Materiál a metodika...62 4.1. Charakteristika podniku.. 62 4.2. Směsné krmné dávky 64 4.2.1. Složení směsné krmné dávky. 64 4.2.2. Příprava TMR...64 5. Výsledky a diskuze....66 5.1. Chemické složení TMR.. 66 5.2. Živinový rozbor objemných krmiv.. 69 5.3. Struktura TMR...70 5.4. Vliv lidského faktoru.74 5.5. Bachorová tekutina 75 5.6. Hodnocení výkalů. 77 5.6.1. Chemické složení výkalů.....77 5.6.2. Rozbor výkalů na sítech.. 78 7

6. Závěr 80 7. Seznam použité literatury...83 8. Seznam použitých zkratek..91 9. Seznam příloh. 92 8

1. Úvod Výživa skotu nebo přesněji řečeno moderní výživa dojených krav se u nás od dob první republiky značně změnila. Nejprve došlo ke zrušení zeleného pásu krmení a skot se začal celoročně krmit výhradně konzervovanými krmivy ve formě směsných krmných dávek. Další významnou změnou byl přechod z upřednostňovaného národního plemene českého strakatého skotu na skot holštýnský. Ten je díky svým genetickým vlastnostem mnohem vhodnější pro intenzivní chovy na velkých mléčných farmách. Ovšem je také mnohem méně tolerantní ke změnám v nutričním a chemickém složení krmných dávek, které jsou mu předkládány. To nás nutí bilancovat krmné dávky co nejpřesněji, využívat nejrůznější metody ke stanovení struktury a obsahových složek krmiv a předcházet tak vzniku metabolických poruch, které mají zásadní vliv na mléčnou produkci skotu. Skot patří mezí přežvýkavce, má anatomicky přizpůsobený trávicí trakt k příjmu a využití velkého množství rostlinného materiálu. Umožňuje mu to především složený žaludek, jehož přední část - bachor funguje jako zásobárna krmiva a v jeho útrobách se vyskytuje velké množství mikroorganismů. Právě tyto mikroorganismy (bakterie, plísně, kvasinky) jsou klíčem k celé výživě skotu. Jejich význam je dán schopností trávit rostlinný materiál, pro který nemají živočichové potřebné enzymy. Druhou předností je schopnost vytvářet vlastní mikrobiální protein z uvolněných rostlinných živin. Těla mikroorganismů jsou pak následně trávena živočichem, který tak místo chudé rostlinné stravy získá hodnotnější zdroj živin. Jak již bylo uvedeno, výživa skotu není vůbec jednoduchou záležitostí. Je zde velké množství aspektů, které je nutno mít stále na zřeteli. K tomu, abychom je mohli vůbec sledovat, musíme využívat nejrůznější metody jejich hodnocení. V běžné praxi je to například sledování struktury směsné krmné dávky pomocí separátoru krmiv, kdy hodnotíme zastoupení jednotlivých velikostních frakcí vyskytujících se v krmné dávce a zda je jejich poměr optimální pro danou fázi výživy skotu. Dalším metodou může být například zjišťování nestrávených zbytků krmiva ve výkalech. Tyto metody patří mezi jednoduché a finančně nenáročné a pro rychlou orientaci ve výživě skotu jsou dostačující. Ovšem existují i mnohem přesnější metody, u kterých již musíme využít služeb akreditovaných laboratoří. Jedná se například o rozbor bachorové tekutiny, chemický rozbor výkalů aj. Tyto metody jsou sice finančně nákladnější, avšak nám 9

poskytují informace, které lze dále využít k úpravě a zpřesnění krmné dávky. Poslední skupinou rozborů využívaných v krmivářské praxi, jsou samotné živinové rozbory objemných krmiv. Jelikož obsah živin v rostlinných krmivech je velice proměnlivý a mění se v závislosti na odrůdě, klimatu i technice sklizně a konzervace, nelze s čistým svědomím využívat obecných výživových hodnot těchto krmiv. Přestože zmiňuji tyto rozbory jako poslední, jsou základními a nejdůležitějšími rozbory, které nelze opomenout a bez kterých není možné správně a kvalitně sestavit krmnou dávku skotu. 10

2. Cíl práce Cílem práce bylo zhodnotit směsnou krmnou dávku skotu ve vybraném zemědělském podniku s využitím metod používaných v běžné krmivářské praxi. Pozornost v diplomové práci byla věnována dvěma základním oblastem výživy skotu. Na jedné straně je to kvalita objemných krmiv a správná velikost jednotlivých frakcí krmiv v předkládané směsné krmné dávce lišící se podle jednotlivých fází mezidobí. Na straně druhé je to zpětná kontrola trávení a využití této dávky samotnými zvířaty. To se provádí pomocí analýzy bachorové tekutiny a výkalů v laboratořích. 11

3. Literární přehled 3.1. Trávicí soustava skotu 3.1.1. Anatomie trávicí soustavy Pro pochopení správné výživy skotu je nezbytné dokonale znát funkci trávicí soustavy přežvýkavců. Trávicí ústrojí je soustava orgánů, kterými je přijímána potrava. Dále tuto potravu mechanicky zpracovávají, chemicky rozkládají a vstřebávají z ní látky potřebné pro život organismu. Nestravitelné látky jsou z trávicího ústrojí vylučovány v podobě výkalů (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). Vstupní částí trávicí trubice, která slouží k příjmu a předběžnému zpracování potravy je dutina ústní. Skot má horní pysk srostlý se širokou přepážkou mezinozdrovou v mulec (KUDRNA a kol., 1998). Kůže mulce je rozbrázděná a u zdravých zvířat vlhká od sekretu mulcových žláz (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). K mechanickému zpracování potravy v dutině ústní slouží hlavně zuby (mléčný chrup, trvalý chrup). Skot má řezáky jen ve spodní čelisti. V přední bezzubé části horní čelisti je tzv. žvýkací plotna, přičemž aby nedošlo k jejímu poranění, jsou řezáky ve spodní čelisti zaklíněny téměř vodorovně, takže dokusují na horní žvýkací plotnu pouze svoji jazykovou částí a navíc vzhledem k mělkému a volnému zapuštění jsou schopny odklonění. Současně s mechanickým zpracováním potravy dochází v ústní dutině k jejímu proslinění (KUDRNA a kol., 1998). Slinné žlázy jsou dvojího druhu: drobné, které jsou rozesety ve sliznici celé dutiny ústní a produkují hlavně hlen a velké, mezi které patří příušní, podčelistní a podjazyčné slinné žlázy produkující sliny. Jedná se o bezbarvou tekutinu vazké konzistence. Obsahuje přes 99 % vody, 0,3 % anorganických látek, 0,2 % organických látek a buněčné elementy. Z anorganických látek jsou to převážně uhličitany, chloridy, fosfáty, sírany a ve stopách nitráty a amonné soli. Z organických látek se vyskytují bílkoviny, hlen, enzymy a u skotu močovina. Z buněčných elementů jde o odloupané buňky epitelu a leukocyty. Množství vyloučených slin závisí na jakosti potravy a na době, po kterou se potrava zpracovává v dutině ústní (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). 12

Další částí trávicí trubice je hltan, což je dutý orgán tvaru nálevky, jimž při polykání prochází potrava z dutiny ústní do jícnu a dále do předžaludku. V hltanu se kříží cesta trávicí s cestou dýchací. Jícen, spojující hltan s předžaludkem, se před vstupem do předžaludku nálevkovitě rozšiřuje. Sliznice je při jeho nečinnosti zvlněná a podélné řasy jícen uzavírají. Při průchodu sousta se řasy vyhlazují a vytváří průchodný prostor, jehož světlost je 13 17 cm (KUDRNA a kol., 1998). Složitý žaludek přežvýkavců tvoří předžaludek (bachor, čepec, kniha) a vlastní žaludek slez. Předžaludek je rozšířenina jícnu, v nichž se potrava skladuje a mechanicky a mikrobiálně zpracovává. U dospělého skotu je jeho objem 100 120 l (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). Dle KUDRNY a kol. (1998) může činit komplex bachoru s čepcem u dospělé krávy až 180 225 l. Bachor se nachází v levé polovině dutiny břišní, zasahuje od bránice až k pánevnímu vchodu a zaujímá asi 70 % kapacity trávicího traktu (KOVÁČ a kol., 2001). Bachor má podobu dvou nad sebou uložených protáhlých vaků. Oba vaky jsou od sebe neúplně odděleny podélně probíhajícími brázdami a jsou vystlány kutánní sliznicí, jejíž epitel je značně zrohovatělý. Sliznice nese na povrchu až 1 cm vysoké papily. Bachor zastává funkci velkého anaerobního fermentoru, v němž dochází k rozkladu částic krmiva a hlavně mikrobiální fermentaci, jejíž zásluhou se biochemicky rozkládá potrava. Čepec je sám o sobě nejmenší oddíl předžaludku přežvýkavců. S knihou je čepec spojen čepcoknihovým otvorem, který uzavírá silný kruhový svěrač. Čepec má zakulacený tvar. Při smrštění úplně ztratí svou dutinu a dosahuje zhruba velikosti pěsti. Kniha je kulovitého tvaru a její sliznice vytváří četné vysoké řasy, které jsou uloženy napodél. Kniha leží mezi ph neutrálním bachorem a slezem, který má velmi vysokou kyselost a pravděpodobně zajišťuje, aby se obsah slezu nemohl vrátit zpět do bachoru. Současně plní funkci absorpčního orgánu, neboť se v ní vstřebávají až dvě třetiny spotřebované vody, přibližně polovina fermentací vzniklých mastných kyselin a řada iontů (KUDRNA a kol., 1998; MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). Slez, tj. vlastní žaludek přežvýkavců, je uložen v předním úseku spodní části břišní dutiny. Má protáhlý hruškovitý tvar. Sekrecí kyseliny chlorovodíkové je v něm udržováno velmi nízké ph (1 až 2). Jeho sliznice na rozdíl od komor předžaludku má charakter žláznatý a vytváří až 7 cm vysoké řasy (MUDŘÍK a kol., 2006). 13

Dalším úsekem trávicí trubice je střevo, což je úsek od žaludku k řitnímu otvoru. U zvířat, živících se převážně objemnou potravou, bývá střevo výrazně delší než u zvířat, živících se potravou masitou (KUDRNA a kol., 1998). Celková délka tenkého střeva je u skotu 30 50 m (BOUŠKA a kol., 2006). Střevo se dělí na dva hlavní oddíly a to na střevo tenké a tlusté. Na tenkém střevě rozlišujeme tři úseky. První částí je dvanáctník, střední a nejdelší částí je lačník a tenké střevo je ukončeno poměrně krátkým kyčelníkem. Do dvanáctníku jsou vylučovány žluč a pankreatická šťáva. Sliznice tenkého střeva je opatřena klky, které několikanásobně zvětšují resorpční plochu střeva. Vstřebávání živin též napomáhá aktivní pohyb klků. Na tlustém střevě rozlišujeme rovněž tři úseky a to slepé střevo, tračník a konečník. Sliznice tlustého střeva nemá klky (KUDRNA a kol., 1998) a vylučuje velké množství hlenu, který plní hlavně ochrannou funkci (JELÍNEK a kol., 2003). Tlusté střevo u skotu dosahuje průměrné délky 10 11 m. Na přechodu mezi tenkým a tlustým střevem se nachází svěrač, který zabraňuje zpětnému posunu tráveniny do tenkého střeva (BOUŠKA a kol., 2006). 3.1.2. Fyziologie trávení Skot se živí hlavně, pokud ne výlučně, objemnými krmivy, rostlinami, krmnými plodinami pro tento účel pěstovanými a využívá i zbytky plodin pěstovaných pro lidskou výživu (MUDŘÍK a kol., 2006). Příjem krmiva u skotu je hlavně pomocí pohyblivého drsného jazyka. Na pastvě obtočí zvíře trs trávy jazykem, vtáhne jej do ústní dutiny a krátkým pohybem hlavy jej utrhne. Nízké porosty spásá nedokonale pomocí řezáků a spodní čelisti. Pysky jsou málo pohyblivé a s výjimkou upraveného krmiva (šrot, otruby) je skot při příjmu potravy prakticky nevyužívá. (JELÍNEK a kol., 2003). Přežvýkavci mohou přijímat a využívat objemná krmiva, protože je příroda vybavila složitým žaludkem, složeným ze tří komorového předžaludku (bachor, čepec, kniha) a vlastního žaludku - slezu (MUDŘÍK a kol., 2006). Při příjmu je krmivo žvýkáno a mělněno. Doba potřebná na žvýkání 1 kg sušiny krmiva je závislá jednak na koncentraci živin v krmivu a pak na jeho úpravě. U krmiv s vyšším zastoupením vlákniny je doba přežvykování delší. Při tomto žvýkání se přijímané krmivo rozmělňuje na částice o velikosti 1 5 mm. Přežvykování pomáhá 14

promíchávat krmivo se slinami, zmenšuje jeho velikost a umožňuje tak lepší přístup mikroorganismů k živinám (MUDŘÍK a kol., 2006). Po tom, co se krmivo dostane do bachoru, je pomocí kontrakcí bachorové stěny přesunuto do zadní části a potopeno do fibrózního obsahu. Potopení je tím rychlejší, čím jsou částice menší a mají větší hustotu. Po 10 15 minutách, začíná proces přežvykování. Toto období klidu, od nakrmení do začátku přežvykování, může však trvat mnohem déle. Dobu ovlivňuje druh zvířete, jakost přijímané potravy, její konzistence a naplnění předžaludku. Hrubá vláknina, zředění obsahu a dostatečná náplň bachoru údobí klidu zkracují. Pokud jsou zvířata v klidu a leží, začínají přežvykovat dříve. Naproti tomu neklid, pohyb, odebrání mláděte, vysoká okolní teplota (20 30 C) prodlužují dobu klidu na dvě i více hodin (MUDŘÍK a kol., 2006; JELÍNEK a kol., 2003). Kontrakcí kraniálního vaku bachoru je do jícnu nasáta část tráveniny, která se dostává až do dutiny ústní. Přebytek sousta, který nemůže být přežvykován, je ihned polknut. Přežvykování je velmi důkladné. Jednu vyvrženou dávku o hmotnosti 60 120 g zpracovává kráva 40 60 žvýkacími pohyby. Po dokonalém přežvýkání, které trvá 30 60 sekund, zvíře rozmělněné sousto znovu polkne a je přimíseno k obsahu bachoru a čepce. Následuje 3 5 sekundová pauza, po které zvíře vyvrhuje do dutiny ústní další dávku. Po zpracování 50 70 soust, které trvá 30 60 minut, nastává opět údobí klidu. Při použití krmné dávky na bázi objemných krmiv je doba přežvykování delší než při přijmu krmiva jadrného a uskutečňuje se ve více periodách. Naopak, silně rozmělněné nestrukturní krmivo (částice menší než 0,8 mm), granulované krmivo, případně vysoký obsah koncentrátů v krmné dávce zkracují periodu přežvykování 3 4 krát (MUDŘÍK a kol., 2006; JELÍNEK a kol., 2003). Bachor je za normálního přísunu potravy naplněn tráveninou přibližně do tří čtvrtin svého obsahu, což může činit 8 17 % živé hmotnosti zvířete (MUDŘÍK a kol., 2006). Bachorový obsah má tendenci se rozdělovat. Horní část bachorového prostoru je tvořena plyny. Střední vrstvou jsou velké částice píce, které jsou následně přežvykovány a tím zmenšovány. Spodní část je tvořena z malých částic krmiva podléhajících velmi intenzivní mikrobiální fermentaci (KUDRNA a kol., 1998). Trávenina v bachoru obsahuje v čerstvém stavu 85 90 % vody. Do bachoru se dostává spolu s krmením, při napájení či slinami, kterých dospělý skot denně vyloučí až 150 l. Příjmu krmiva je věnováno přibližně 5 8 hodin, které jsou rozděleny na přibližně 10 15

dávek. Při ad libitním příjmu krmiva či na celodenní pastvě mají zvířata dvě hlavní období příjmu krmiva a to ráno po rozednění a večer. Sliny produkované při příjmu krmiva a přežvykování nemají pouze význam zdroje vody pro bachorovou tráveninu, ale také usnadňují pohyb soust, přináší do bachoru pufry, dodávají některé živiny mikroorganismům a působí preventivně proti nadýmání (MUDŘÍK a kol., 2006). Příznivé ph bachoru je tedy výsledkem mezi příjmem pufrujících látek slinami a odvodem kyselých fermentačních produktů bachorovou stěnou (URBAN a kol., 1997). Prostředí v bachoru je stálé, téměř anaerobní a teplota se udržuje v intencích tělesné teploty. Bachor je členěn na několik vaků a jeho obsah je neustále promícháván. Za den proběhne v bachoru asi 2500 vlnivých stahů. Tok tráveniny i tekutin jde směrem k vyprázdnění a to buď jako konečné produkty bakteriálního rozkladu formou absorpce přes stěnu bachoru, či říháním nebo ve formě nestrávených částí krmiva krátkým kanálem do další části trávicího traktu čepce a knihy (MUDŘÍK a kol., 2006). Doba setrvání tráveniny v bachoru závisí na lignifikaci rostlinných pletiv, neboť jsou z hlediska přežvykování nejodolnější. Kostrou rostliny je sklerenchym a dřevní svazky, jejichž zastoupení se s věkem rostliny zvyšují na úkor živých pletiv a způsobují delší dobu příjmu krmiva, delší čas přežvykování, prodloužení doby setrvání tráveniny v bachoru a jeho vyšší plnivost. V konečném důsledku nám tyto vlivy způsobují snížení příjmu krmiva u dojnice a nižší užitkovost. Celková denní doba věnovaná na přežvykování u skotu nikdy nepřesáhne 11 hodin. Pokud se k tomuto limitu přiblíží, sníží se doba příjmu krmiva, neboť doba připadající na celkové žvýkání (při přijmu a při přežvykování) nemůže přesáhnout 18 hodin denně (MUDŘÍK a kol., 2006). Například holštýnská dojnice s denní spotřebou sušiny kolem 24 kg by měla přežvykovat cca 11 13 hodin (KUDRNA a kol., 1998). Mechanickým rozmělněním krmiva můžeme zvýšit jeho příjem. Je to dáno snížením času na přežvykování 1 kg sušiny a času retence tráveniny v bachoru (MUDŘÍK a kol., 2006). Pro dobrou funkci předžaludku je nutné zkrmovat přiměřené množství (min. 40 % ze sušiny krmné dávky) objemných krmiv, přičemž minimálně 20 25 % by měly tvořit částice dlouhé (3,5 5 cm). Zkrmováním velkého množství koncentrovaných krmiv odděleně od objemného krmiva vyvolává významný pokles ph a snižuje napětí a kontrakce bachorové stěny (KUDRNA a kol., 1998). 16

Krmivo se po zpracování v předžaludku dostává do slezu. Trávenina je tvořena nestrávenými, mikrobiálně nedegradovatelnými, rostlinnými bílkovinami, bílkovinami bakterií, prvoků i hub. Sacharidy jsou zastoupeny většinou jen glykogenem z těl prvoků (KUDRNA a kol., 1998). První sousta se v lačném žaludku ukládají na dně a další se na ně vrství. Po uložení posledního sousta se uzavře česlo. Brzy na to začínají aktivní pohyby žaludku, jimiž se žaludeční obsah promíchává. Pohyby následují po sobě ve 20 30 sekundových intervalech a trvají 20 30 minut. Další se opakují zase až po 20 30 minutách a trvají, dokud nemá zažitina kašovitou až řídkou konzistenci, aby mohla dále pokračovat do tenkého a tlustého střeva (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). Dle URBANA a kol. (1997) musí mít rostlinné částice opouštějící bachor maximální velikost do 1 mm. Současně s promícháváním obsahu žaludku se uvolňují i žaludeční šťávy. Ty obsahují kyselinu chlorovodíkovou a enzym pepsin, chybí lipázy. Množství šťávy produkované ve slezu u dospělé dojnice je asi 30 35 l za 24 hodin. Produkce neustává během celého dne. Sekrece šťáv je regulována probíhající fermentací sacharidů v bachoru a skladbou tvořených těkavých mastných kyselin. Ve slezu se tráví především bílkoviny (KUDRNA a kol., 1998), které pepsin natravuje asi ze 30 % (JELÍNEK a kol., 2003). Nejdůležitějším orgánem vlastního trávení je tenké střevo. Trávenina přicházející ze slezu se smíchá s pankreatickou šťávou, střevní šťávou a žlučí. Působením enzymů obsažených ve vylučovaných šťávách se dokončuje trávení všech živin obsažených v krmivu, případně živin obsažených v mikrobiální biomase, vytvořené proteolytickou činností v bachoru. V tenkém střevě se tráví sacharidy, proteiny i tuky. Trávení je umožněno přítomností enzymů, produkovaných v pankreatu a ve střevních sliznicích. Trávení tuků napomáhá žluč tvořená v játrech. Pankreatická šťáva je mírně alkalická (ph 7,5 8,0), vytváří se nepravidelně a závisí především na druhu a množství přijímaného krmiva. U dospělého skotu se jí vyprodukuje 200 400 ml za hodinu. Také střevní šťáva je mírně alkalická (ph 7 9). Obsahuje enzymy štěpící jak bílkoviny, tak i sacharidy a tuky. Trávenina v tenkém střevě setrvává 3 10 i více hodin. Záleží to především na charakteru krmiva, jeho složení i fyzikální struktuře (KUDRNA a kol., 1998). V tenkém střevě dochází také ke vstřebávání živin. K hlavním finálním produktům trávení, které jsou zde absorbovány, patří: glukóza, jejímž jediným zdrojem je prakticky škrob, který unikl mikrobiálnímu trávení v bachoru. Dále mastné kyseliny s dlouhým řetězcem pocházející z krmiva (nenasycené jsou v bachoru hydrogenovány) 17

a aminokyseliny. Ty pocházejí jednak z krmiva mikrobiálně nedegradovaného v bachoru a hlavně z mikrobiálního proteinu. Posledními živinami je voda, minerální látky a vitamíny. U vitamínů se jedná především o vitamíny syntetizované mikrobiální činností v bachoru (KUDRNA a kol., 1998). K chemickému zpracování potravy u skotu působením mikroorganismů dochází také v tlustém střevě (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). Fermentace v tlustém střevě je celkově nižší než v bachoru, protože v trávenině zůstalo jen málo degradovatelných složek a celkový průběh je limitován nedostatkem energie (MUDŘÍK a kol., 2006). Výměšek tlustého střeva neobsahuje enzymy. Zažitina se postupným vstřebáváním vody zahušťuje a nabývá charakteru výkalů. Složení, množství a konzistence výkalů závisí na přijímané potravě a průběhu trávicích procesů. Kálet mohou hospodářská zvířata v různých polohách, při pohybu, stání i vleže. Skot kálí 10 až 20krát denně (MIHOLOVÁ, LIPSKÝ, 1976). Celkové množství nestrávených zbytků odcházejících z organismu dospělé dojnice, se pohybuje od 15 30 kg denně, je to tedy 40 60 % hmotnosti přijatých krmiv (KUDRNA a kol., 1998). 3.2. Mikroorganismy trávicího traktu Nutriční požadavky přežvýkavců se odlišují v nárocích od ostatních obratlovců. Jejich trávicí ústrojí bylo v průběhu vývojového procesu uzpůsobeno k využívání energie ze strukturních sacharidů rostlin. Umožňuje to symbióza s anaerobními mikroorganismy v předžaludku. Symbióza dosáhla tak vysokého stupně, že v bachoru se vytváří jeden z nejkomplexnějších anaerobních ekosystémů na Zemi. Díky jemu přežvýkavci při získávání potravy nekonkurují člověku a představují tak nejdůležitější skupinu hospodářských zvířat z hlediska produkce živočišných bílkovin (BARTOŠ, 1987). 3.2.1. Bachorové prostředí Svými komorami předžaludku vytvářejí přežvýkavci pro anaerobní mikroorganismy kontinuální fermentor s proměnlivou zřeďovací rychlostí a diskontinuálním dávkováním živin. Fermentace probíhá hlavně v bachoru. Základním znakem celého procesu je anaerobióza. Proto obyvateli bachoru mohou být pouze 18

fakultativní nebo striktní anaerobové. Fyzikálně chemické vlastnosti bachorového prostředí jsou poměrně konstantní. Tím je umožněno stabilní druhové složení mikroorganismů. Teplota je dána hostitelem a intenzitou fermentace. Pohybuje se kolem 39 40 C a po požití většího množství vody může klesnout o 5 10 C. Optimální ph u zdravých zvířat je 6,2 6,8 (VRZGULA a kol., 1990). Je ovlivňováno krmivem, přítokem velkého množství slin, produkty fermentace a rychlostí jejich resorbce bachorovou stěnou. Oxidačně redukční potenciál bachorové tekutiny je nízký. Způsobuje to anaerobní metabolismus mikroorganismů, který své prostředí silně redukuje. Za běžných podmínek se pohybuje od -150 do -300 mv. Bylo zjištěno MAROUNKEM a WALLACEM (1984), že z hlediska požadavků anaerobních mikroorganismů není důležitá samotná hodnota oxidačně redukčního potenciálu, která bez škodlivého vlivu může nabývat i kladných hodnot. Rozhodující je pouze koncentrace rozpuštěného kyslíku v kultivačním médiu, která by u striktních anaerobů neměla překročit 30 nmol. Osmotický tlak bachorové tekutiny je ovlivňován krmivem, přítokem slin a difúzí iontů bachorovou stěnou. U hladovějících zvířat je osmotický tlak vůči krevní plazmě mírně hypotonický (0,34 0,45 MPa/1). Po nakrmení stoupá až na 0,9 MPa/1. Povrchové napětí bachorové tekutiny se pohybuje okolo 0,05 N/m. Je ovlivňována slinami (muciny) a dále tuky z krmiva. Bachorové plyny z velké části vznikají při fermentaci v předžaludcích. Část tvoří plyn, který byl do bachoru zanesen s potravou. Hlavní složku tvoří CO 2 (40 80 %), dále je přítomen metan (20 40 %), dusík (3 15 %) a vodík (1 5 %). Bývají v něm stopy kyslíku a sirovodíku. Většina vytvořeného plynu je odstraňována vykrkáváním. Menší množství je resorbováno z trávicího ústrojí do krve a je vylučováno prostřednictvím plic. Všechny tyto hodnoty jsou příznivé pro rozvoj mikroorganismů a souhlasí s optimem působení většiny jejich enzymů (BARTOŠ, 1987). 3.2.2. Bachorové mikroorganismy Bachorové mikrobiální populace vytváří jeden z nejkomplexnějších mikrobiálních ekosystémů, který lze rozdělit do třech fází: na mikrokolonie přichycené na částečkách potravy; populace přichycené na epiteliální buňky stěny bachoru a na populace, které se nachází volně v bachorové tekutině. Do této fáze s konečnou 19

platností přecházejí i mikrobiální buňky uvolněné z obou výše zmíněných fází, ať již po vyčerpání substrátu nebo po odumření. Druhové složení mikrobiální populace je relativně stálé, i když byly nalezeny odchylky u růžných druhů přežvýkavců, zvláště divoce žijících. Poměr jednotlivých druhů mikroorganismů je ovlivňován především dietou (BARTOŠ, 1987). Pokud se změní krmná dávka, přizpůsobí se bachorový ekosystém během 7 14 dnů (HOFÍREK a kol., 1990). V bachoru se nalézají jak trvalé mikroorganismy, tak i organismy zavlečené do bachoru potravou. Hlavní složku mikrobiální populace tvoří bakterie. Ty jsou pro bachorový ekosystém charakteristické a nepostradatelné. Významnou úlohu hrají i protozoa (nálevníci). Ta však mohou při extrémních hodnotách ph, po chemickém zásahu, nebo při dlouhotrvajícím hladovění zvířete, z bachorové tekutiny vymizet. Sledování vlivu hub je zatím v počátcích výzkumu (BARTOŠ, 1987). 3.2.3. Bakterie Bachorové bakterie určují nejdůležitější metabolické vlastnosti bachorového obsahu. Jejich počet kolísá od 10 9 do 10 11 /ml a je závislý na dietě (VRZGULA a kol., 1990). Jejich koncentrace se zvýší krátce po nakrmení a maximálního množství dosahují 3 6 hodin po příjmu krmiva. Podle poznatků o bachorové flóře víme, že zahrnuje více než 60 druhů bakterií, přičemž 20 30 jich je běžných. Podle MUDŘÍKA a kol. (2006) se v bachoru vyskytuje až na 200 různých druhů těchto bakterií. Rozdělení bachorových bakterií je v literatuře nejednotné. Lze je totiž dělit dle substrátů a produktů či řadit podle morfologického dělení. Podle jednotlivých substrátů lze dělit bakterie na celulolytické, amylolytické a dextrinolytické, sacharolytické a bakterie utilizující vodík. Celulolytické bakterie jsou z hlediska jejich postavení v bachoru nejvíce specializované. Výhradně získávají energii z hydrolýzy celulózy a hemicelulózy. Pro svůj růst vyžadují řadu vitamínů skupiny B, mastné kyseliny s rozvětveným řetězcem a amoniak. Na zajištění dostupnosti těchto živin jsou většinou závislé na jiných bachorových mikroorganismech. Celulolytické bakterie vyžadují pro svoji optimální činnost ph bachoru 6,5 (BARTOŠ, 1987; MUDŘÍK a kol., 2006). Jednotlivé druhy amylolytických a dextrinolytických bakterií fermentují také pentozany, rozpustné cukry a proteiny. Vzhledem k vysoké variabilitě obsahu škrobu 20

v dietě počty těchto bakterií značně kolísají. Patří sem druhy, které dokážou ze škrobu a amoniaku syntetizovat protein. Jiné zase tvoří rozvětvené mastné kyseliny. Počty sacharolytických bakterií nekolísají tak drasticky jako počty amylolytických mikroorganismů, i když se vyskytují v dietě velké rozdíly v obsahu rozpustných cukrů. Hlavním důvodem je zřejmě skutečnost, že úspěšně soupeří s celulolytickými a amylolytickými organismy. Jejich hlavním posláním je fermentace rozpustných cukrů a produktů hydrolýzy cukernatých polymerů. Štěpí škrob, pektin a hemicelulózu. Dovedou utilizovat škrob i konečné fermentační produkty jiných organismů, jako sukcinát a laktát a metabolizovat jej na propionát a acetát. Bakterie utilizující vodík jsou metanogenní bakterie, které mají schopnost syntetizovat veškeré uhlíkaté skelety své buňky z CO 2 a přitom získávat energii pro svůj růst a oxidaci vodíku. Využívají vodík jako donor elektronů a v reakci spojené s anaerobním transportem elektronů přes buněčnou membránu, redukují fumarát na sukcinát (BARTOŠ, 1987). 3.2.4. Protozoa Počty protozoí jsou oproti počtům bakterií daleko nižší a pohybují se obyčejně od 10 4 do 10 7 /ml. Jsou však 50-150 x větší než bakterie, takže jejich celkový objem je srovnatelný s celkovým objemem biomasy bakterií. Přesto množství protozoální biomasy, přecházející do duodena, je menší než množství biomasy bakteriální. Je tomu tak v důsledku adheze prvoků na hrubé částice krmiva. Podobně jako u bakterií je počet protozoí závislý na dietě a době po nakrmení. Protože protozoa jsou náročnější na živiny, při dlouhodobějším hladovění přežvýkavce (3 dny) většinou z bachorového prostředí mizí. V bachoru bylo nalezeno asi 130 druhů prvoků, i když JELÍNEK a kol. (2003) uvádějí až 150 druhů těchto organizmů. Běžných je však přibližně 40 druhů. Největší počty byly zjištěny při krmení čerstvou pící a šrotem. Vzrůstající hladina bílkovin krmiva může do určité míry rovněž zvýšit jejich počty. Jsou schopna fagocytovat škrobová zrna, chloroplasty a malé bakterie. Rychlost trávení fagocytovaných substrátů je nižší, než je tomu u substrátů přijatých osmoticky. Protozoa jsou velmi citlivá na snížení ph pod 5,5 a zvýšení osmotického tlaku nad 0,9 MPa/l. Jako typické heterotrofní organismy mají vysoké nároky na výživu. Nemohou syntetizovat řadu aminokyselin a ke svému růstu potřebují mnohé vitamíny a růstové 21

látky. Hlavními produkty jejich fermentace jsou acetát, butyrát, laktát, H 2 a CO 2. Produkce propionátu je malá. Přežvýkavci mohou existovat i bez protozoí. Jejich úbytek však bývá kompenzován zvýšením počtu bakterií. Ale přírůstky a stav defaunovaných zvířat jsou horší, ve srovnání s jedinci s faunovaným bachorem (BARTOŠ, 1987; JELÍNEK a kol., 2003). URBAN a kol. (1997) považuje přítomnost prvoků za určitý ukazatel kvality krmiva a fyziologického stavu bachoru. 3.2.5. Houby Přítomnost organismů patřících mezi houby byla pozorována již v počátcích zkoumání ekosystému bachoru. Jde především o plísně a kvasinky, které se v různém množství vyskytují jako kontaminace v krmivu a stávají se tak přechodnými obyvateli bachoru, bez významnější účasti na fermentačních procesech zde probíhajících. Zjištění, že některé houby patří k trvalým bachorovým zástupcům, bylo v pozdějších výzkumech prokázáno. Přizpůsobení hub podmínkám bachoru je dokonalé a poukazuje na paralelní vývoj mikrobiálního trávení vlákniny, při kterém houby zastávají nezanedbatelnou úlohu. Zoospory byly původně považovány za bičíkovce. V bachorové tekutině se tyto zoospory vyskytují v množství 10 2 10 5 /ml (BARTOŠ, 1987; JELÍNEK a kol., 2003). První kdo vyslovil pochybnosti, zda se jedná o bičíkovce, byl ORPIN (1975), když se zabýval prudkým nárůstem hustoty domnělého bičíkovce v prvních 20 minutách po nakrmení zvířete. Při kultivacích vyšlo najevo, že domnělý bičíkovec je generativní stadium nižší houby. Průkaz chytinu, typické komponenty stěny buněk hub, tuto myšlenku plně podpořil. Po uvolnění zoospory ze sporangia se do 30 minut přichytí na rostlinné částici, začne vytvářet rozvětvené mycelium a čerpat živiny. Po zhruba 24 hodinách dozraje a uvolní 2 38 nových zoospor. Proto se bachorové houby vyskytují především u zvířat krmených dietou bohatou na vlákninu. Naopak u zvířat, kde složení krmné dávky neumožní zadržení krmiva v bachoru po dobu nezbytně nutnou pro dokončení generačního cyklu, dochází k prudkému snížení jejich počtu, jelikož nemají možnost dokončit vývoj. Při osidlování rostlinného materiálu, na kterém jsou v bachoru sporangia běžně pozorována, pronikají mycelia hluboko do rostlinných pletiv (BAUCHOP, 1979). 22

Hlavním místem invaze jsou cévní soustavy stonků, případně listů. Houby napadají především poškozená pletiva. Hlavními produkty fermentace celulozy jsou formiát, acetát, etanol, CO 2 a H 2. Jako producenti vodíku jsou bachorové houby těsně spjaty s účinností methanogenních bakterií. Jak již bylo uvedeno, bachorové houby se aktivně účastní trávení vlákniny a rozrušením rostlinných pletiv umožňují pronikání bakterií do míst pro ně původně nepřístupných (KUDRNA a kol., 1998). Jejich obligátní anaerobní metabolismus, u hub zcela neobvyklý, a také produkce vodíku, která nebyla dosud u hub popsána, naznačují, že jde o úzce specializované organismy, které nepřežívají mimo prostředí trávicího traktu býložravců. Po ochlazení nebo expozici kyslíku rychle ztrácejí životaschopnost. Dosud není vyjasněna otázka případné sporulace či pohlavní reprodukce hub a přenos mezi jednotlivými zvířaty. Jejich účast při trávení krmiva bohatého na vlákninu je však nesporná (BARTOŠ, 1987). 3.2.6. Interakce mikroorganismů s rostlinným materiálem K osidlování jednotlivých tkání rostlin mikroorganismy dochází postupně. Významnou úlohu při tomto procesu nepochybně hrají chemotaktické odezvy bachorových mikroorganismů v souvislosti s uvolňováním rozpustných sacharidů, jež přitahují bakterie, a také protozoa, k otvorům průchodů listů (stomat) a k místům poškozených buněčných stěn. Pro degradaci rezistentních tkání (epidermis), je naproti tomu nutné přichycení bakteriálních buněk k povrchu rostlinné buněčné stěny prostřednictvím extracelulárních obalů bakterií. Těsný kontakt povrchu bakteriální buňky a rostlinné tkáně umožní působení vyšších koncentrací enzymů, vázaných na povrch bakteriální buňky a extracelulární obaly lokalizují působení enzymů uvolňovaných do prostředí a brání jejich volné difúzi z místa působení. V důsledku bakteriální aktivity dochází k dezorganizaci buněčných stěn a k osidlování intracelulárních prostor. Nakonec se rostlinné pletivo rozpadne na vlákna odolného pletiva a částečky měkkého pletiva, na kterých je přichycena masa bakterií. Protozoa se přichycují především na takových místech stonků a listů, kde byla rostlinná pletiva poškozena a kde je snadnější přístup k chloroplastům. Největší koncentrace byla pozorována na lýkové části. Protozoa se na povrch rostlinných buněk nepřichycují pomocí glykokalyxů, ale nejprve prostřednictvím svých extracelulárních enzymů, částečně hydrolyzují buněčné stěny rostlinných vláken a do ústního otvoru si 23

vsoukají exponované konce narušených pletiv. Udivující rychlost, s jakou se protozoa podílejí na fyzikální degradaci rostlinných pletiv, můžeme vysvětlit tím, že po odštěpení a pohlcení částečky pletiva prvok opustí své místo a uvolní ho pro další protozoální nebo bakteriální kolonizaci. Nepříliš četné údaje naznačují, že v nepřítomnosti protozoí se digesce větší části vlákniny posouvá do tlustého a slepého střeva (BARTOŠ, 1987). Jestliže obrat tekuté fáze bachoru činí v průměru 0,75 dne, pak obrat pevných částic je přibližně třikrát delší, tj. cca 2 dny. Tyto doby vytváří mezní hranice pro generační doby mikroorganismů, které se chtějí udržet v bachoru. Proto např. protozoa, která mají generační dobu řádově 1 den, zůstávají v bachoru jen díky jejich přichycení na pevné částice. Nicméně je třeba upozornit, že zvýšení diluční rychlosti bachorového obsahu může mít i nepříznivý dopad. V bachorovém mikrobiálním ekosystému se mohou eliminovat pomaleji rostoucí bakterie a protozoa, které mohou být z hlediska fermentace užitečné a sníží se i velikost časového úseku, který musí být k dispozici pro rozklad odolnějších složek krmiva. Změny ve složení bachorové mikrobiální populace dokazují pozorování, že zvýšení diluční rychlosti bachorového obsahu vede ke změnám ve složení konečných produktů fermentace a dochází ke zvýšení molárního zastoupení acetátu a butyrátu, na úkor propionátu (BARTOŠ, 1987). 3.3. Fermentace živin 3.3.1. Fermentace sacharidů Zdrojem energie jak pro bachorové mikroorganismy, tak i pro přežvýkavce, jsou sacharidy rostlin, a to především ve formě strukturních sacharidů, obsažených v listech a stoncích rostlin. Škrob je ve větším množství obsažen pouze v zrninách a okopaninách. Rostlinná buňka obsahuje řadu polysacharidů, nejdůležitější a nejvíce zastoupený polysacharid je však celulóza. Spolu s celulózou se ve stěnách rostlinných buněk objevuje také hemicelulóza. Dvě nejčastější formy hemicelulózy jsou xylany a glukomanany. Třetí skupinou polysacharidů vyskytujících se ve stěnách rostlinných 24

buněk jsou pektiny. Ty představují menší složku u trav, avšak významnou složku u rostlin vikvovitých. Rostliny obsahují 20 45 % celulózy. Na jejím trávení se podílejí různé druhy celulolytických bakterií a bachorové anaerobní houby, jejichž enzymy se liší vazebným místem a specifitou působení. Štěpení celulózy probíhá ve třech stupních: štěpení celulózy depolymerázou na menší fragmenty; dále štěpení těchto fragmentů celobiohydrolázou na celobiózu a nakonec štěpení celobiózy na glukózu a její zkvašování na těkavé mastné kyseliny. Také hemicelulóza se štěpí hydrolýzou na disacharid xylobiózu, která je dále enzymy štěpena na xylózu a ostatní pentózy. Poslední zmíněnou skupinou jsou pentózy. Na jejichž štěpení se podílí především bakterie a některé rody protozoí. Pentózy jsou štěpeny na kyselinu galakturovou a metanol. V předžaludku se pektiny tráví ze 75 90 %. Nesmíme také zapomenout na nejdůležitější nestrukturní sacharid škrob. Mikrobiálními enzymy se škrob štěpí přes maltózu na glukózu, případně glukózofosfát. Amylázy byly zjištěny jak v bachorové tekutině, tak i u řady bakterií a protozoí. Trávení škrobu probíhá mnohem rychleji než trávení celulózy. Ve srovnání s trávením škrobu ve střevě dochází v předžaludku k vyšším energetickým ztrátám v podobě tepla a metanu. Rychlost trávení škrobu závisí na druhu a velikosti škrobových zrn a na jeho fyzikálním stavu. Např. kukuřičný škrob se hydrolyzuje rychleji než bramborový. Tepelná úprava narušuje krystalickou strukturu škrobu a značně urychluje jeho trávení. Na trávení se podílí především bakterie a některé rody nálevníků. Konečným produktem trávení škrobu je kyselina octová, propionová, máselná, mravenčí, mléčná a jantarová (BARTOŠ, 1987; JELÍNEK, 2003). Tyto těkavé mastné kyseliny slouží skotu k úhradě až 2/3 jeho energetických potřeb (URBAN a kol., 1997). DREVJANY a kol. (2004) dokonce tvrdí, že těkavé mastné kyseliny mohou u dojnice s denní produkcí 35 kg mléka pokrýt až 80 % její denní potřeby energie. 3.3.2. Trávení dusíkatých látek Do bachoru přicházejí dusíkaté látky z několika zdrojů. Největším zdrojem je krmivo. Jsou v něm obsaženy bílkoviny, aminokyseliny, nukleové kyseliny, močovina, dusičnany aj. Druhým zdrojem, co do významu, je endogenní močovina. Vzniká detoxikací amoniaku v játrech a do bachoru je transportována slinami nebo bachorovou stěnou. Jde o tzv. hepatoruminální cyklus močoviny. Jistý význam pro zásobování 25

bachorových mikroorganismů bílkovinami mají i odlupované buňky epitelu bachoru. Fixace vzdušného dusíku v bachoru je mizivá a bylo zjištěno, že se pohybuje od 0,1 0,2 mg N 2 /den, což přestavuje 0,02 0,2 % N krmiva. Schopnost vázat plynný dusík v bachoru je zřejmě způsobena kontaminací bakteriemi, schopnými vázat tento plyn. V krmivu jsou přítomny dusíkaté látky jak organické, tak anorganické. Hlavní přirozeným zdrojem dusíku jsou bílkoviny. Jejich kvalita i množství v krmivu je značně variabilní. Živočišné bílkoviny jsou nutričně hodnotné, ale v bachoru jsou rychle rozkládány a pouze malá část přichází do dalších úseků trávicího traktu. Naproti tomu rostlinné bílkoviny mívají menší biologickou hodnotu a bývají hůře rozpustné. Mohou proto zčásti unikat degradaci v bachoru a nerozložené pasážovat přímo do dvanáctníku a tenkého střeva, jako tzv. by-pass protein. Zelená píce obsahuje 0,5 3,0 % stravitelných bílkovin (SB). Z hlediska kvality a množství bílkovin je nejlepší vojtěška. Okopaniny obsahují 0,3 1,0 % SB. Vysoký obsah stravitelných bílkovin mají semena luštěnin (17 23 %), výlisky semen (14 45 %) a šroty (7 15 %). Další skupinou N-látek v krmivu jsou nukleové kyseliny. V rostlinách se jejich koncentrace obyčejně pohybuje od 10 do 20 % obsahu bílkovin. Z anorganických N-látek jsou v rostlinném materiálu často zastoupeny dusičnany. Některé rostliny je mohou koncentrovat a obsahují jich až 10 20 %. Bachorové mikroorganismy mohou pro syntézu bílkovin využívat také amoniak. Z ekonomických důvodů je proto účelné, v krmných dávkách přežvýkavců nahradit část nedostatkových bílkovin, dostupnými a levnými průmyslovými produkty, které se v bachoru mohou štěpit na amoniak. V tomto směru největšího rozšíření dosáhla močovina (BARTOŠ, 1987). Proteiny obsažené v krmivu podléhají v bachoru bakteriální i protozoální proteolýze, kterou jsou štěpeny na peptidy a dále až na aminokyseliny. Ty nejsou přímo využívány pro mikrobiální proteosyntézu, ale jsou rozkládány bakteriálními enzymy na amoniak. Optimální ph proteolytické aktivity leží mezi 6 7. Protože energie peptidické vazby je nízká, její hydrolýzou vzniká pouze energie tepelná a nedochází k žádnému zisku ATP. I když rychlost proteolýzy bývá závislá především na rozpustnosti bílkovin, má na rozsah hydrolýzy vliv i sekundární a terciární struktura bílkovin. Důležitý je poměr lehce hydrolyzovatelných albuminů a globulinů a špatně rozpustných prolaminů a glutelinů. Bylo zjištěno, že při intenzivním hnojení se tento poměr posouvá ve prospěch 26

dobře rozpustných bílkovin. Silážováním se rostlinné proteiny částečně štěpí a jsou v bachoru snadněji hydrolyzovatelné. Většina aminokyselin je v bachoru štěpena na amoniak, CO 2 a těkavé mastné kyseliny. Nukleové kyseliny tvoří jen menší část dusíku v krmivu. Rychlost působení hydrolytických enzymů je vysoká a nukleové kyseliny jsou rozloženy z velké části již během 1 hodiny. Po 4 hodinách jsou v bachorové tekutině pouze volné báze. Ty jsou následně využívány pro syntézu bakteriálních a protozoálních nukleových kyselin. Také dusičnany jsou bakteriemi redukovány přes dusitany na amoniak. Díky tomu jsou přežvýkavci odolnější vůči intoxikaci dusičnany a dusitany než ostatní savci. Schopnost detoxikace nitrátů je u bachorových bakterií velká. Jsou schopny během 2 3 hodin zredukovat až 65 mmol NO 3 /l bachorové tekutiny na amoniak. Pokud koncentrace dusičnanů přestoupí tuto hranici (65 mmol NO 3 /l) tj. 4 g NO 3 /l, začnou se v bachoru hromadit dusitany, které způsobují intoxikaci zvířete. Hlavním projevem intoxikace je methemoglobinemie. Amoniak, který již nemůže být mikroorganismy asimilován, je absorbován do krve, transportován do jater a přeměněn na močovinu. Pokud játra nestačí amoniak detoxikovat, zvyšuje se jeho hladina v krvi. Dlouhodobé přetěžování detoxikačního mechanismu jater vyvolává v tomto orgánu patologické změny. Endogenní močovina, která je syntetizován v játrech, není pouze vyloučena močí, ale podstatná část se vrací zpět do trávicího traktu slinami nebo difúzí přes stěnu bachorovou nebo střevní. V bachoru je močovina činností bakteriálního enzymu ureázy hydrolyzována a uvolněný amoniak je znovu použit na syntézu mikrobiální bílkoviny (BARTOŠ, 1987). 3.3.3. Trávení lipidů Složení mastných kyselin lipidů přežvýkavců se liší jak od ostatních savců, tak i od ostatních býložravců. Ve tkáňových lipidech a mléčném tuku nacházíme neobvykle vysoké zastoupení kyseliny stearové, olejové, linolové a linoleové a další mastné kyseliny s rozvětveným řetězcem. Tyto zvláštní rysy lipidů přežvýkavců jsou způsobeny účastí bachorových mikroorganismů na metabolismu lipidů v bachoru. Na fermentaci lipidů v bachoru lze pohlížet ze dvou hledisek. První představuje fermentaci lipidů diety a druhé syntézu mikrobiálních lipidů trávených postruminálně (BARTOŠ, 1987). 27

Lipidy, přicházející do bachoru s potravou, jsou činností bachorových mikroorganismů hydrolyzovány a uvolňované mastné kyseliny redukovány na nasycené a mononenasycené mastné kyseliny (BARTOŠ, 1987). Na hydrolýze tuků se nejvíce podílí lipolytické bakterie, v menší míře protozoa a enzymy rostlinného původu (JELÍNEK a kol., 2003). Protože vytvořený glycerol i galaktóza, jsou rychle fermentovány, tvoří většinu lipidů bachorové tekutiny neesterifikované mastné kyseliny s dlouhým řetězcem a lipidy mikroorganismů. Neesterifikované mastné kyseliny (NEMK) nejsou v bachoru ani odbourávány, ani absorbovány bachorovou stěnou. Až na malou část, která je inkorporována do mikrobiálních buněk, se NEMK po svém uvolnění pevně spojují s částečkami potravy a ve formě tohoto nerozpustného komplexu postupují z bachoru do tenkého střeva. Zdá se, že tato adsorpční kapacita částeček potravy zabraňuje, aby se mastné kyseliny adsorbovaly na bakterie a tím znesnadňovaly bakteriím účast v metabolismu nebo přímo inhibovaly jejich růst. Úloha protozoí v metabolismu lipidů v bachoru není ještě zcela vyjasněna. Část protozoálních lipidů je však nesporně bakteriálního původu. Nejrozšířenější mastná kyselina mikrobiálních lipidů je kyselina palmitová, dále stearová a olejová. Zajímavé je zjištění, že lipidy mikroorganismů neobsahují kyseliny linolovou a linoleovou. Hostitel může tyto kyseliny získat pouze z potravy, a to jen tehdy, jestliže kyseliny linolová a linoleová unikly hydrogenaci v bachoru (BARTOŠ, 1987). 3.3.4. Bachorová fermentace Většina mikroorganizmů žijících v bachoru získává energii pro vlastní život fermentací sacharidů, případně i uhlíkatých skeletů jiných složek. Jedná se o rychle fermentovatelné sacharidy (krmná řepa, mladé porosty), pomaleji hydrolyzovatelný škrob i produkty hydrolýzy celulóz a buněčných stěn. Konečným produktem těchto fermentací jsou těkavé mastné kyselin. Vedle mastných kyselin se tvoří také plyny, které jsou vykrkávány (MUDŘÍK a kol., 2006). U dospělého skotu se vytvoří v předžaludku za jednu hodinu v průměru 25 35 litrů různých plynů, z nichž nejdůležitější jsou oxid uhličitý a metan. V malém množství je v bachoru přítomen kyslík, vodík, sirovodík, oxid uhelnatý a dusík. V závislosti na krmení se může za 24 hodin vytvořit až 1000 l plynů (JELÍNEK a kol., 2003). Energie metanu představuje v průměru 15 % energie využívané v bachoru. Vedle plynů vzniká při fermentaci také 28