MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO Jiří Hájek

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2007 Jiří Hájek

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství Studium faktorů ovlivňujících bachorovou fermentaci krav Bakalářská práce Vedoucí práce: Prof. MVDr. Ing. Petr Doležal, CSc. Vypracoval: Jiří Hájek Brno 2007

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství ZS 2005/2006 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Řešitel Bakalářský studijní program Obor Jiří Hájek Zootechnika Zootechnika Studium faktorů ovlivňujících bachorovou fermentaci krav Zásady pro vypracování: 1. Zpracujte osnovu tematicky zaměřenou na Vaši práci 2. V přehledu literatury shrňte faktory ovlivňující bachorovou fermentaci krav, pozornost věnujte nejen složení krmné dávky, kvalitě krmiv, ale také struktuře krmné dávky. 3. Posuďte současně nutriční faktory (obsah a poměr NL k energii, obsah vlákniny, obsah škrobu, atd.) podmiňující složení bachorové tekutiny a stálost bachorového prostředí. 4. Popište nutriční faktory podmiňující výskyt produkčních chorob 5. Navrhněte zásady pro metodické provedení experimentu

Rozsah práce: 30 stran Seznam odborné literatury: 1. BARTOŠ, S. Mikrobiologie a biochemie trávení v bachoru přežvýkavců. 1. vyd. Praha: Academia, 1987. 183 s. Studie ČSAV. 2. JAGOŠ, P. Diagnostika,terapie a prevence nemocí skotu 3. JELÍNEK, P. -- KOUDELA, K. Fyziologie hospodářských zvířat. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 409 s. ISBN 80-7157-644-1. 4. BARAN, M. Ovplyvňovanie bachorovej fermentácie prežúvavcov. 1. vyd. Košice: Harlequin quality, 2002. 5. Bergner, H., Ketz, H. A.: Trávenie, resorpcia a intermediárna látková premena u hospodárskych zvierat. Príroda Bratislava, 1976. 6. Prins, R.A., Stewart, C.S. Micro-organisms in ruminant nutrition. Nottingham university press, 1994. 249 s. 7. Vědecké a odborné časopisy zabývající se uvedenou problematikou (Czech Journal of Animal Science, Veterinářství, Krmivářství apod.), sborníky z vědeckých konferencí. Datum zadání bakalářské práce: prosinec 2005 Datum odevzdání bakalářské práce: duben 2007 Jiří Hájek Zpracovatel bakalářské práce Prof. MVDr. Ing Petr Doležal, CSc. vedoucí bakalářské práce Prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Vedoucí ústavu Prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Děkan AF MZLU v Brně

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Studium faktorů ovlivňující bachorovou fermentaci krav vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. Podpis bakaláře.

PODĚKOVÁNÍ Děkuji Prof. MVDr. Ing. Petru Doležalovi, CSc. za poskytnutí odborných konzultací a za odborné vedení při tvorbě této bakalářské práce.

ABSTRAKT Účelem této bakalářské práce je posouzení nutričních vlivů, které ovlivňují průběh fermentace krmiva v bachoru. Živiny, které vznikají při této mikrobiologické přeměně, přispívají majoritním podílem k naplnění nutričních požadavků přežvýkavců. Pouze správně sestavená krmná dávka, která respektuje všechny limity a zákonitosti tohoto systému, totiž vede k maximálnímu využití živinového potenciálu krmiv a genetické úrovně daného zvířete. V souhrnu literatury je proto po charakteristice trávícího traktu a fyziologii trávení věnována velká pozornost zejména vlivu množství a poměru jednotlivých živin, struktuře krmné dávky, technice a managementu krmení. Posouzen je také vliv speciálních krmných aditiv, hygieny a jakosti krmiv na bachorovou fermentaci. Pokud nejsou tyto faktory dodrženy, z ohledem na dosahovanou užitkovost se zvyšuje pravděpodobnost incidence produkčních chorob. Na závěr jsou proto připomenuty nejčastější produkční choroby přežvýkavců související s nedostatky ve výživě. Klíčová slova: Bachor, fermentace živin, faktory, struktura krmné dávky, poruchy trávení v bachoru.

ABSTRACT The bachelor work deals with assessing nutrition factors, which determine development of fermentation of feed in rumen. Nutrients, which are produced during this microbial rebuilt, contribute a major part to filling nutritional requirements of ruminants. Only correctly calculated ration respecting all limits and rules of this system leads to maximal use of feed potential and animal genetic disposition. After describing digestive tract and nutritional physiology considerable attention is then paid to effects of amount and proportion of individual nutrients, physical effectivity of ration and feeding management. Impact of special feed aditives, hygiene and quality of feeds on ruminal fermentation is mentioned here too. If these factors aren t implemented, probability of incidence of metabolic disorders increases with regard on animal performance. So in the end the most frequent metabolic diseases of ruminants related to feeding are discussed. Key words: Rumen, nutrient fermentation,factors, physically efectivity of the ration, production diseases.

OBSAH: 1. ÚVOD 11 2. CÍL PRÁCE...11 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED..14 3.1. Základy morfologie trávícího traktu přežvýkavců.14 3.1.1. Dutina ústní..14 3.1.2. Hltan..14 3.1.3. Jícen...15 3.1.4. Předžaludek..15 3.1.4.1. Bachor 15 3.1.4.2. Čepec.16 3.1.4.3. Kniha.16 3.1.5. Vlastní žaludek Slez.16 3.1.6. Střevo 17 3.2. Fyziologie trávení skotu.17 3.2.1. Mechanické zpracování potravy.17 3.2.1.1. Dutina ústní...17 3.2.1.2. Přežvykování.18 3.2.1.3. Sliny 18 3.2.1.4. Bachor a Čepec 19 3.2.2. Mikrobiální zpracování potravy.19 3.2.2.1. Bakterie v bachoru..20 3.2.2.2. Nálevníci v bachoru 22 3.2.2.3. Bachorové houby.23 3.2.3. Metabolismus jednotlivých živin 24 3.2.3.1. Metabolismus sacharidů.24

3.2.3.2. Metabolismus bílkovin 28 3.2.3.3. Metabolismus lipidů 31 3.3. Faktory ovlivňující fermentaci živin.33 3.3.1. Struktura krmné dávky...34 3.3.1.1 Dopad struktury krmné dávky na příjem sušiny..36 3.3.1.2. Dopad struktury krmné dávky na čas strávený přežvykováním..36 3.3.1.3. Dopad struktury krmné dávky na ph bachorového obsahu 37 3.3.1.4. Dopad struktury krmné dávky na mléčnou užitkovost..38 3.3.1.5. Objektivní měření struktury krmné dávky 38 3.3.2. Technika a management krmení 39 3.3.2.1. Směsná krmná dávka...39 3.3.2.2. Četnost podávání směsné krmné dávky 41 3.3.3. Nutriční faktory ovlivňující fermentaci živin...42 3.3.3.1. Poměr mezi sacharidy a dusíkatými látkami..42 3.3.3.2. Vliv ph bachorového prostředí.44 3.3.3.3. Pasáž krmiva bachorem.46 3.3.3.4. Vliv jednotlivých živin na stravitelnost organické hmoty 47 3.3.3.5. Cornelský systém jako efektivní nástroj pro optimalizaci fermentačního procesu 48 3.3.4. Speciální krmná aditiva ovlivňující fermentaci živin...50 3.3.4.1. Vliv zkrmování ionoforů na bachorovou fermentaci 50 3.3.4.2. Probiotika a kvasinkové preparáty ovlivňující fermentaci živin.52 3.3.4.3. Vliv přídavku preparátů s obsahem aditivních enzymů 54 3.3.4.4. Vliv zkrmování pufrů na bachorovou fermentaci..54 3.3.4.5. Vliv zkrmování organických látek a kyselin 55 3.3.4.6. Některé nové přístupy ke zefektivnění bachorové fermentace 56 3.3.5. Hygiena a jakost krmiv...57

3.3.5.1. Mykotoxiny 57 3.3.5.2. Biogenní aminy 58 3.4. Poruchy trávení v bachoru 59 3.4.1. Jednoduchá bachorová dysfunkce (Indigescio simplex)...60 3.4.2. Acidóza bachorového obsahu (Acidosis ingestae ruminis).61 3.4.2.1 Etiologie..62 3.4.2.2. Patogeneze 62 3.4.2.3 Diagnóza, terapie a prevence. 65 3.4.3. Alkalóza bachorového obsahu (Alcalosis ingestae ruminis)...66 3.4.4. Hniloba bachorového obsahu (Putrefactio ingestorum ruminis).. 67 4. ZÁVĚR... 69 5. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.....70 6. GRAFY A TABULKY. 82

1. ÚVOD Bachor skotu, který je evolučním přizpůsobením přežvýkavců na příjem objemných krmiv, umožnil přežvýkavcům jejich unikátní postavení v živočišné říši (DREVJANY, 2004). Vybaveni jedním z nejdokonalejších fermentačních prostorů bachorem jsou schopni efektivně využívat rostlinné produkty lignocelulózového charakteru, které poskytují plochy přirozených pastvin, podhorských luk, zamokřených oblastí, savan a tundry, tedy ploch nevhodných ke kultivaci, ale přitom představující zhruba 40 % zemského povrchu (DREVJANY, 2004). Tím nekonkurují člověku ani jiným monogastrickým zvířatům (KUDRNA a POLÁKOVÁ, 2006). Mikroby, žijící uvnitř bachoru dovolí přežvýkavcům přeměnit krmiva celulózového charakteru (pícniny, odpady potravinářského průmyslu) a neproteinový dusík (amoniak, močovina) na vysoce výživné a chutné potraviny pro lidskou výživu (WATTIAUX a HOWARD, 1998). Kromě zužitkování objemných krmiv bohatých na vlákninu dokáže bachorová mikroflóra syntetizovat vitaminy skupiny B a má význam i při odstraňování reziduí některých chemických látek, uplatňovaných při pěstování pícnin a výrobě krmiv (KUDRNA a POLÁKOVÁ, 2006). Celulózu, tvořící podstatu objemných krmiv a nebílkovinné dusíkaté látky mohou dojnice využít k pokrytí svých potřeb energie a dusíkatých látek. U dojnice s denní produkcí 35 kg mléka mohou těkavé mastné kyseliny, na které mikroflóra vlákninu a jiné energetické substráty převádí, pokrýt až 80 % nároků na energii. Mikrobiální protein, který svou kvalitou předčí všechny známé zdroje rostlinného proteinu, je schopen pokrýt 50 90 % nároků dojnice na tuto živinu (DREVJANY, 2004). 12

2. CÍL PRÁCE Cílem této práce je posoudit všechny nutriční faktory, které ovlivňují fermentaci živin v bachoru skotu. S ohledem na stále vzrůstající užitkovost v chovech dojeného skotu, zde bude náležitá pozornost věnována vlivům a vztahům, které vedou k maximalizaci syntézy mikrobiálního proteinu a tím tak produkční účinnosti krmné dávky. Dalším cílem této práce je stručně shrnout nejčastější poruchy trávení v předžaludcích skotu v závislosti na nedostatky ve výživě. Právě produkční nemoci výraznou měrou ovlivňují užitkovost a tím i ekonomické ukazatele danného chovu. Snahou celého managementu podniku by mělo být předcházet těmto onemocněním, proto jsou na závěr zhrnuty možnosti kontroly fermentačních procesů na základě diagnózy vybraných tělesných tekutin. 13

3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1. Základy morfologie trávícího traktu přežvýkavců Trávicí ústrojí sestává z trávicí trubice, k níž se přidružují velké přídatné žlázy (slinné žlázy, játra, pankreas), které do ní společně s drobnými žlázkami v její stěně vylučují výměšky umožňující mechanické a hlavně chemické trávení přijaté potravy (KUDRNA et al., 1998). Stěna trávicí trubice je tvořena sliznicí, podslizniční tkání, svalovou vrstvou a povrchovou vrstvou, kterou může být seróza nebo adventicie (MARVAN et al., 2003). 3.1.1. Dutina ústní Počátek trávicí trubice tvoří dutina ústní. Horní pysk skotu je srostlý se širokou přepážkou mezinozdrovou v mulec, na jehož povrch ústí mulcové žlázy, které ho udržují vlhký. Vchod do dutiny ústní uzavírá kromě horního i spodní pysk a po stranách ji ohraničují tváře. Strop tvoří tvrdé a měkké patro (KUDRNA et al., 1998).Výstelku celé dutiny ústní tvoří sliznice s vícevrstevným dlaždicovým epitelem rohovatějícím. Na spodině dutiny ústní je uložen jazyk. Podílí se na příjmu a zpracování potravy a v jeho sliznici se nachází chuťový a hmatový orgán (MARVAN et al., 2003). K mechanickému zpracování potravy v dutině ústní slouží hlavně zuby. Zuby jsou vklíněny do řezákové kosti horní a dolní čelisti a dohromady tvoří chrup (MARVAN et al., 2003). Podle tvaru a uložení v čelistech rozlišujeme zuby na řezáky (i, I), špičáky (c, C), třeňáky (p, P) a stoličky (m, M). Skot má řezáky jen ve spodní čelisti. V přední bezzubé čelisti je tzv. žvýkací plotna. Aby nedošlo k jejímu poranění jsou řezáky ve spodní čelisti zaklíněny téměř vodorovně. Špičáky jsou vyvinuty opět pouze ve spodní čelisti a tvarově jsou shodné s řezáky. Třeňáky a stoličky jsou pevně uloženy v zubních lůžkách. Stoličky dosahují délky až 4 cm a směrem dozadu se postupně zvětšují (MARVAN et al., 2003). Trvalý chrup skotu má zubní vzorec 0 I 0 C 3 P 3 M pro horní čelist a 3 I 1 C 3 P 3 M pro dolní čelist (KUDRNA et al., 1998). 3.1.2. Hltan Další část trávicí trubice je hltan. Hltan je dutý orgán tvaru nálevky, jímž při polykání prochází potrava z dutiny ústní do jícnu a dále do předžaludků (KUDRNA et al., 1998). Ve stěně hltanu je celkem sedm otvorů, přičemž se zde kříží cesta trávicí s cestou dýchací. Při dýchání je uzavřen vstup do jícnu a ústní úžina je uzavřena 14

měkkým patrem, zatímco vstup do hrtanu je široce otevřen. Při polykání se rozevírají trávicí cesty a uzavírají se nosní východy a vstup do hrtanu (KUDRNA et al., 1998). 3.1.3. Jícen Jícen, spojující hltan s předžaludky, se před vstupem do předžaludků nálevkovitě rozšiřuje. Stavebně i funkčně je přizpůsobený transportu potravy do žaludku nebo i opačně pro rejekci potravy k přežvykování. Podle uložení rozeznáváme krční, hrudní a břišní část jícnu (MARVAN et al., 2003). Sliznice je při jeho nečinnosti složena ve vysoké podélné řasy, které ho zcela uzavírají. Při průchodu sousta se řasy vyhlazují a vytváří se průchodný prostor, jehož světlost u skotu dosahuje 13 17 cm (KUDRNA et al., 1998). 3.1.4. Předžaludek To co dělá přežvýkavce tak jedinečné je jejich složitý žaludek, skládající se z bachoru, čepce, knihy a vlastního žaludku slezu (ISHLER et al., 1996). Stěny předžaludku jsou pokryté bezžlaznatou sliznicí, skrz kterou jsou ze značné části vstřebávané živiny přímo do krve (MITRÍK, 2002). 3.1.4.1. Bachor Bachor (rumen), představující největší ze tří částí předžaludků skotu, dosahuje celkového objemu 100 až 130 litrů. Obsah zažitiny se pohybuje kolem 60 70 % kapacity a u nakrmených krav činí až 130 kg hmotnosti. Vyplňuje tak téměř celou levou polovinu břišní dutiny zvířete (SKŘIVÁNEK, 2001). Vpředu přiléhá dorzálním okrajem k bránici a vzadu ke stropu břišní dutiny. Pro vlastní funkci bachoru je výhodné rozčlenění bachoru na několik vaků (MARVAN et al., 2003). Jeho pravou (vnitřnostní) i levou (stěnovou) plochu dělí horizontálně probíhající podélné povrchové brázdy, jimž uvnitř bachorové dutiny odpovídají bachorové pilíře. Ty rozdělují bachor na pět propojených částí: dorsální bachorový vak, kraniálně přecházející v bachorovou předsíň a kaudálně zakončený dorsálním slepým bachorovým vakem a ventrální bachorový vak, kaudálně zakončený ventrálním slepým bachorovým vakem. Jícen ústí do bachorové předsíně, která současně tvoří spojku mezi dorsálním bachorovým vakem a čepcem (SKŘIVÁNEK, 2001). Stěna bachoru je tlustá asi 5 mm. Její sliznice má špinavě zelenou barvu a kryje ji vícevrstevný dlaždicový epitel, značně zrohovatělý, který má resorpční i metabolickou funkci. Plochu sliznice zvětšují bachorové bradavky, které mají podobu 1 cm vysokých lístků (papil). Největší jsou na dně vaků, zatímco směrem 15

k pilířům se snižují až zmizí. Rovněž chybí v dorzální části bachoru (MARVAN et al., 2003). 3.1.4.2. Čepec Čepec (reticulum) přiléhá na bránici a ventrální břišní stěnu a vytváří mírně protáhlý vak, mající v uvolněném stavu objem 5 až 8 litrů, při kontrakci se stahující na velikost pěsti. Bachor je s čepcem propojen čepcobachorovým splavem, neuzavíratelným otvorem díky kterému existuje funkční jednota bachoru a čepce (SKŘIVÁNEK, 2001). ISHLER et al., (1996) dokonce považují čepec za největší vak bachoru. Dle WATTIUXE a HOWARDA (1998) čepec a bachor vytváří komplex (reticulorumen), jehož obsah je každou minutu pravidelně promícháván. Stěna čepce má podobnou skladbu jako bachor. Rozdíl je v utváření sliznice, která tvoří 1 cm vysoké čepcové hřebeny, pospojované ve čtyřboké až šestiboké čepcové komůrky (MARVAN et al., 2003). 3.1.4.3. Kniha Kniha (omasum) má tvar koule o objemu 10 až 15 litrů. Je jedinou částí předžaludku ležící napravo od mediánní roviny, v pravé polovině brániční kopule, kde se dotýká jater (SKŘIVÁNEK, 2001). Sliznice knihy vytváří nad knihovým kanálem duplikatury, zvané listy knihy, poseté bradavkami. Listy mají půlměsíčitý tvar a probíhají v podélné ose knihy. Dle výšky rozlišujeme čtyři druhy listů, a to vysoké, střední, nízké a nejnižší. U skotu je je 12 14 vysokých listů a všech listů kolem 100. Listy na sebe nepřiléhají těsně, nýbrž vytváří mezilistové štěrbiny (MARVAN et al., 2003). Se slezem, vlastním žlaznatým žaludkem skotu, je spojena knihoslezovým otvorem (SKŘIVÁNEK, 2001). 3.1.5. Vlastní žaludek Slez Slez (abomasum) je uložen na spodině břišní dutiny tak, že dno slezu se přikládá do brániční kopule a přiléhá na játra. Podobá se hruškovitému vaku, zahnutému dorzálně (MARVAN et al., 2003). Je to první část trávícího traktu, kde sliznice obsahuje vlastní žlázy secernující enzymy a kyseliny. Funkčně je velmi podobný žaludku ostatních nepřežvýkavých hospodářských zvířat (ISHLER et al., 1996). Jeho sliznice vytváří až 7 cm vysoké řasy, které probíhají v závitech do ztracena od knihoslezového otvoru k vrátníku (KUDRNA et al., 1998). Jeho objem je 10 20 litrů (MARVAN et al., 2003). 16

3.1.6. Střevo Střevo (intestinum) má do jisté míry schopnost přizpůsobit se změně druhu výživy během individuálního života. Býložravci vzhledem k příjmu objemné a obtížněji stravitelné potravy mají střevo mnohem delší než masožravci. U skotu je to asi dvacetinásobek délky těla (MARVAN et al., 2003). Střevo se dělí na dva hlavní oddíly a to střevo tenké a tlusté (KUDRNA et al., 1998). Tenké střevo (intestinum tenue) je nejdůležitější úsek pro trávení a vstřebávání. Celková délka dosahuje u skotu 30 50 m. Tvoří pokračování vrátníku slezu a skládá se ze tří úseků (MARVAN et al., 2003). První je dvanácterník (duodenum) do kterého ústí žlučovod a slinivkový vývod. Druhým nejdelším a pro vstřebávání nejdůležitějším úsekem je lačník (jejunum). Tenké střevo je ukončeno poměrně krátkou částí nazývanou kyčelník (ileum) (KUDRNA et al., 1998). Tlusté střevo (intestinum crassum) dosahuje průměrné délky 10 11 m a objemu 40 l. Má tři tvarově a funkčně odlišné části a to slepé střevo (cecum), tračník (colon) a konečník (rectum). Jeho sliznice je na rozdíl od tenkého střeva hladší a nevytváří četné klky (MARVAN et al., 2003). 3.2. Fyziologie trávení skotu Z hlediska fyziologie trávení je skot vybaven unikátním dvojím systémem zpracování přijaté potravy. Po mechanické úpravě potravy následuje její fermentace mikroorganismy bachoru a až poté je obohacená trávenina zpřístupněna vlastním trávicím procesům (MITRÍK, 2002). 3.2.1. Mechanické zpracování potravy 3.2.1.1. Dutina ústní Mechanické zpracování krmiva v dutině ústní je výsledkem koordinované činnosti čelistí, zubů, žvýkacích svalů a jazyka. Potrava se při něm rozmělňuje, obohacuje slinami a připravuje k polknutí. Hrubá píce se rozmělní na částečky o velikosti asi 1,2 1,5 cm. Rozžvýkáním a prosliněním krmiva se vytvoří sousto vhodné k polykání. Polykání je složitý děj, při kterém je sousto dopraveno z ústní dutiny hltanem a jícnem do bachoru (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). 17

3.2.1.2.Přežvykování Přežvýkavci mají schopnost přijmout velké množství potravy v relativně krátké době a teprve později, přežvykováním, dokončit dokonalé zpracování. (ISHLER et al., 1996). Bachorový obsah má tendenci se oddělovat. Horní část bachorového prostoru je tvořena plyny (KUDRNA et al., 1998). Množství vyprodukovaných plynů je odvislé od množství přijatého krmiva a složení krmné dávky. Tvorba plynů se zvyšuje zejména při zvýšeném obsahu lehce stravitelných sacharidů a při zkrmování čerstvé píce vikvovitých rostlin (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Poměr mezi jednotlivými plyny je závislý na mikrobiálním osídlení a doby po nakrmení. Největší koncentrace dosahuje oxid uhličitý - 65,5 %, vznikající fermentací sacharidů a při hydrolýze močoviny a metan - 26,8 % (ISHLER et al., 1996). Kyslík (0,5 %) a dusík (7 %) se dostávají do bachoru při krmení (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Spodní tekutou vrstvu tvoří malé částice krmiva podléhají velmi intenzivní mikrobiální fermentaci. Střední vrstvou jsou velké částice píce, které tvoří tzv. bachorovou matraci (KUDRNA et al., 1998). Delší části rostlinného materiálu mechanicky dráždí stěnu bachoru a umožňují zpětný návrat potravy do ústní dutiny v podobě sousta (MITRÍK, 2002). Každé sousto o průměrné hmotnosti 90 120 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 (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Z fyzikálního hlediska je důležitá skutečnost, že strukturovaná sliznice čepce funguje prakticky jako třídička, která částice krmiva s délkou 1 2 mm a s měrnou hmotností větší než 1,2 g/ml postupně spolu s částmi řídkého bachorového obsahu přesouvá do knihy a dolních partií trávícího traktu (MITRÍK, 2003). V ústní dutině během přežvykování dochází ke zmenšování částic krmiva a ke zpřístupňování živin uložených uvnitř rostlinné hmoty pro mikroorganizmy tím, že se zvětšuje aktivní povrch těchto části a také k promíchávání slin do bachorového obsahu (MITRÍK, 2003). 3.2.1.3. Sliny Tvorba a produkce slin je jedním z klíčových bodů pro udržení rovnováhy prostředí v bachoru (MITRÍK, 2003). Dle WATTIAUXE a HOWARDA (1998) se celková produkce slin za jeden den se odhaduje na 160 180 litrů, přičemž průměrně stráví dospělý skot přežvykováním 6 8 hodin denně. Sliny jsou jedním z hlavních 18

sekretů trávícího traktu a jejich produkce je přímo spjata s množstvím času stráveným příjmem krmiva a přežvykováním (ISHLER et al., 1996). Z celkového množství vylučovaných slin připadá kolem 50 % na příušní žlázy, 8 10 % na podčelistní, 2 3 % na podjazykové a 35 38 % na drobné žlázky dutiny ústní (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Spontánně vylučované sliny příušní žlázy přežvýkavců, na rozdíl od hypotonických slin ostatních slinných žláz a slin monogastrických zvířat, jsou izotonické a neobsahují mucin (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Jsou bohaté na močovinu a minerální ionty, hlavně na sodík, fosfát a bikarbonát, které slouží jako pufry v trávícím traktu. Sliny neutralizují kyseliny vzniklé během fermentace, udržují stálý osmotický potenciál a iontové složení předžaludku. Tímto přispívají k vytvoření optimálních podmínek pro činnost mikroorganismů. Celkovou dobu přežvykování a tím i produkci slin ovlivňují hlavně složení krmné dávky (velikost částic, celkový obsah sušiny, množství jadrných krmiv), dále pak počet krmení za den a pořadí krmiv, které jsou podávány (ISHLER et al., 1996). 3.2.1.4. Bachor a Čepec Bachor díky své silné svalové vrstvě dovoluje promíchávání a homogenizaci svého obsahu (ISHLER et al., 1996). Podstata bachorových pohybů spočívá ve střídavém smršťování dorzálního a ventrálního vaku. Obsah bachoru se při těchto pohybech přemisťuje z jednoho vaku do druhého a důkladně se promíchává. Pohyby čepce a bachoru spolu úzce souvisejí a jsou označovány jako čepcobachorové cykly. Během jednoho cyklu se bachorové vaky smrští zpravidla dvakrát. Doba trvání jednoho cyklu není vždy stejně dlouhá a činí v průměru 1 minutu (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Frekvence čepcobachorových cyklů závisí na více faktorech, především na velikosti náplně předžaludku. V periodě klidu je u skotu v průměru 60 cyklů, v době přežvykování 50 a při přijmu krmiva 100. Frekvenci a trvání bachorových rotací lze hodnotit podle bachorového koeficientu, který udává poměr mezi trváním bachorových kontrakcí a obdobím klidu mezi těmito kontrakcemi (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Změna koeficientu signalizuje některé poruchy například hladovění, nadmutí, laktacidemii či otravu močovinou. 3.2.2. Mikrobiální zpracování potravy Bachor je vlastně veliký fermentační tank, který svým stabilním prostředím (teplota 39 0 C, vlhkost, anaerobní prostředí, ph 5,8 7,2), vytváří specificky příhodné 19

podmínky pro činnost a rozvoj mikroorganismů a tím i pro využití většiny živin krmné dávky (WATTIAUX a HOWARD, 1998). Kompletní ekologický systém bachoru ještě není zcela dopodrobna prozkoumán (HOOVER a STOKES, 1996). Mikrobiální populace v bachoru zahrnuje bakterie, protozoa a houby (DREVJANY, 2004). 3.2.2.1. Bakterie bachoru Hlavní a zcela nepostradatelnou složkou mikrobiální populace jsou bakterie, které určují nejvýznamnější metabolické vlastnosti bachorového obsahu (KUDRNA et al., 1998). JELÍNEK A KOUDELA (2003) uvádí, že v 1 ml obsahu předžaludku je 10 9-10 12 bakterií a to více než 60 druhů, přičemž optimální podmínky zde mají pouze anaerobní druhy. Absence kyslíku upřednostňuje v růstu ty druhy bakterií, které degradují celulosu na jednoduché cukry (WATTIAUX a HOWARD, 1998). Velikost bakterií se pohybuje mezi 0,3 až 0,5 µm (DREVJANY, 2004). Bakterie žijící v předžaludku můžeme klasifikovat z různých hledisek (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Každá skupina bakterií vyžaduje určitý substrát, který je schopna využívat a má specifické požadavky pro svoji správnou funkci. Ve složitém systému bachoru je problém v tom, že každá skupina mikroorganismů si chce vytvořit dominanci. Způsob, jakým si konkurují, závisí na vytvořených podmínkách (MITRÍK, 2002). Z praktického hlediska je nejdůležitější jejich rozdělení podle substrátů, které dovedou fermentovat (DREVJANY, 2004). Většina druhů je však schopna fermentovat více než pouze jeden druh substrátu (ISHLER et al., 1996). Celulolytické bakterie produkují enzymy štěpící celulózu. Jako zdroj energie využívají těkavé mastné kyseliny, uvolňované při hydrolýze celulózy a hemicelulózy. Ke svému životu vyžadují řadu vitamínů skupiny B, mastné kyseliny s rozvětveným řetězcem a amoniak. (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). RUSSEL a WILSON (1996) považují za hlavní druhy bakterií participujících na trávení celulózy Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, Fibrobacter succinogenes a z části také Butyrivibrio fibrisolvens. Ideální ph bachorového prostředí pro celulolytické bakterie je 6,2-6,8. Jakmile poklesne hodnota ph pod 6, aktivita těchto mikrobů klesá, jejich počet se snižuje a navíc jejich enzymy ztrácejí účinnost (KUDRNA a POLÁKOVÁ, 1996). RUSSEL a WILSON (1996) ve svém pokusu prokázali, že veškeré celulolytické druhy bakterií nedokázali tolerovat ph nižší než 5,7. MOURINO et al., (2001) došli k závěru, že maximální míra trávení vlákniny může být dosažena při její odpovídající koncentraci v bachoru a při ph 6,8. Při ph 5,3 bylo trávení vlákniny nižší než 30 % ( MOURINO et al., 2001). 20

Amylolytické a dextrinolytické bakterie tráví kromě škrobu také pentozany, rozpustné sacharidy a proteiny (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Hlavním posláním sacharolytických bakterií je fermentace rozpustných sacharidů na těkavé mastné kyseliny (KUDRNA et al., 1998). Mezi hlavní druhy trávící škrob a rozpustné sacharidy patří Bacteroides amylophillus, Bacteroides ruminocola, Selenomonas ruminantium, Succinimonas amylolytica a Streptococcus bovis (DREVJANY, 2004). Těmto druhům bakterií vyhovuje spíše kyselejší ph. Ideální prostředí pro oba tyto hlavní druhy bakterií může dle podílu jadrných a objemných krmiv kolísat od 5,8 do 6,8 (KUDRNA a POLÁKOVÁ, 2006). Proteolytické bakterie štěpí bílkoviny a jako primární zdroj energie využívají aminokyseliny. Lipolytické bakterie hydrolyzující tuk a jsou schopny využívat glycerol jako zdroj energie (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Mezi další druhy patří bakterie využívající kyseliny, bakterie produkující amoniak a bakterie syntetizující vitaminy. Zvláštním druhem jsou bakterie produkující metan (ISHLER e al., 1996). Jejich hlavním posláním je snižování koncentrace vodíku v bachoru a vytvořením tak fyziologického prostředí pro ostatní druhy (DREVJANY, 2004). Dosahují toho redukcí oxidu uhličitého na metan. Efektivní odstraňování metanu těmito bakteriemi, podněcuje činnost vodíku-produkujících bakterií. Tato zpětná vazba zvyšuje množství syntetizovaného mikrobiálního proteinu dostupného pro přežvýkavce (ISHLER et al., 1996). Podle tvaru bakterií rozlišujeme kulaté koky, podélné tyčinky a spirily (DREVJANY, 2004). JELÍNEK a KOUDELA (2003) člení bakteriální populaci dle prostředí ve kterém bakterie žijí. Část bakteriální populace je polysacharidovými vlákny přichycena na stěnu předžaludku. Tyto bakterie hydrolyzují močovinu, která difunduje do předžaludku z krve a zejména tráví bílkoviny odloupaných keratinizovaných epitelových buňek, čímž tak zachraňují poměrně značné množství cenných bílkovin. Navíc značná část těchto bakterií spotřebovává kyslík difundující z bohatě prokrvené sliznice. Zajišťují tak anaerobní prostředí bachoru (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Cca 25 % mikrobiální masy žije v tekutém prostředí, ve kterém mikroby zpracovávají rozpustné sacharidy a proteiny (MITRÍK, 2002). Posledním typem je povrch pevných částí krmiva, kde bakterie zpracovávají nerozpustné sacharidy, jako škrob, vláknina a nízkorozpustné bílkoviny. Tvoří asi 75 % mikrobiální masy (MITRÍK, 2002). McALLISTER et al., (1994) uvádí, že právě tento 21

typ bakterií je zodpovědný za většinu fermentačních procesů v bachoru. Předpokládá, že se podílí 80 % na endonukleázové aktivitě, 70 % na amylázové aktivitě a 75 % na proteázové aktivitě. Ukazuje se, že k zahájení trávících procesů těchto bakterií je nezbytné přichycení k povrchu částic, díky bakteriálním řasám - glykokalyxům a mechanickému či enzymatickému rozrušení odolné povrchové vrstvy krmiv (McALLISTER et al., 1994). Pícniny a zrniny obsahují kutikulu, která je velmi resistentní mikrobiálnímu přichycení. Některé druhy pícnin navíc obsahují v kutikule 18 až 24 % křemíku, který zvyšuje tuhost a tím přímo brání trávení. Sloučeniny, které zabraňují přichycení či podporují oddělení bakterií od povrchu krmiv (kondenzované taniny, methylcelulóza atd.) mohou kompletne potlačit trávení celulózy (McALLISTER et al., 1994). HOOVER and STOKES (1991) rozdělují bakterie v bachoru dle afinity k substrátu na druhy trávící buněčné stěny, druhy metabolizující buněčný obsah a na druhy, které dokáží metabolizovat obojí. Do posledních dvou druhů také náleží sekundární fermentoři. Jsou to bakterie, které utilizují substráty vytvořené primárními fermentory (HOOVER a STOKES, 1991). 3.2.2.2. Nálevníci bachoru Nálevníci (Protozoa) se dělí do dvou hlavních tříd. Jsou to Flagellata a Ciliata. Flagellata se vyskytují u mladých telat ihned po nakrmení a s rostoucím věkem se jejich populace snižuje (HOOVER a STOKES, 1991). U dospělých kategorií skotu převažují zástupci třídy Ciliata. U skotu se nachází asi 60 druhů těchto nálevníků. Pravidelně se vyskytují třídy Holotrichia s brvami po celém těle a Oligotrichia s brvami soustředěnými do svazečků (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Holotrichia mají jednodužší stavbu a tvoří je dva rody (Isotrychia a Dasytrichia). Oligotrichia jsou komplexnější, mají povrchové výstupky a bičíky. Nejdůležitější jsou rody Entodinia a Diploidia (HOOVER a STOKES, 1991). K osídlení předžaludků mladých zvířat dochází při přechodu z mléčné výživy na zkrmování objemné píce kontaminované nálevníky nebo kontaktním přenosem od sousedních zvířat (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Počet nálevníků v bachoru kolísá od 10 5 do 10 6 /g bachorového obsahu. Vysoké počty nálevníků se nacházejí v bachoru jedinců krmených dietami o vysoké stravitelnosti (ISHLER et al., 1996). Protože jsou mnohem větší než bakterie, mohou tvořit až 50 % mikrobiální biomasy (DREVJANY, 22

2004). Většinou jsou náročnější na příjem živin než bakterie, takže po několikadenním hladovění (3 dny) z bachoru mizí. Jsou také značně citliví na snížení ph pod 5,5 a zvýšení osmotického tlaku nad 0,9 MPa/l (KUDRNA et al., 1996). Nálevníci tedy mohou být využiti jako velmi citlivý indikátor bachorového prostředí (HOFÍREK a DVOŘÁK, 2002). Průměrná doba dělení nálevníků je kolem 15 hodin, jestliže je tedy v bachoru značná fluktuace jeho obsahu (v důsledku velikosti částic atd.) jejich počet opět rapidně klesá (HOOVER a STOKES, 1991). Bachoroví nálevníci mají rozličné, avšak důležité role v metabolismu živin. (WILLIAMS a COLEMAN cit. HRISTOV et al., 2001). Účastní se rozkladu bílkovin, škrobů, lipidů a sacharidů (GIRRARD, 2000). V případě bohatého přísunu škrobu v krmných dávkách s vysokým obsahem jadrného krmiva, mohou tyto mikroorganismy část strávených živin ukládat ve formě skeletálních plátů nebo škrobových zrn. Prvoci tak regulují bachorovou fermentaci tím, že omezují množství sacharidů pro bakterie (GIRARD, 2000). Tuto teorii potvrdili MENDOZA et al. (1993), když u skupiny defaunovaných ovcí (pomocí infuze kyseliny mléčné a krmné dávce s obsahem loje a monensinu) zjistili větší míru bakteriálního trávení škrobu v bachoru na úkor jeho trávení v tenkém a tlustém střevě. Protozoa tak mohou mít přínos v omezení subakutních acidóz v dietách s vyšším zastoupením škrobů (MENDOZA et. al. (1993). V těle nálevníků se tráví i celulóza, nikoliv však vlastní celulázou, nýbrž celulázou pohlcených bakterií. Stravitelnost tohoto polysacharidu také stimulují nepřímo tím, že spotřebovávají rozpustné sacharidy a škrob, nutí tak bakterie k trávení celulózy (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Jako zdroj proteinu pohlcují nálevníci bakterie (ISHLER et al., 1996). Intenzivně také hydrolyzují bílkoviny (GIRARD, 2000). Syntetizují tak velmi hodnotnou bílkovinu svého těla. Biologická hodnota bílkovin nálevníků se pohybuje mezi 86 až 91 % (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). 3.2.2.3. Bachorové houby Teprve v poslední době byly uznány jako součást bachorové mikroflóry i anaerobní houby (DREVJANY, 2004). Patří do třídy Chytridiomycetes (Neocallimastix frontalis, Sphaeromonas communis, Piromonas communis) a jsou trvalými obyvately bachoru. Vývojový cyklus těchto hub trvá přibližně 24 hodin. Neumožní-li složení krmné dávky, aby se krmivo udrželo v bachoru alespoň po tuto dobu počet hub v jeho obsahu výrazně klesá. Počet jejich spor, se obvykle pohybuje v rozmezí 10 2-10 5 v ml bachorové tekutiny (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). V krmných dávkách s vysokým 23

obsahem objemného krmiva mohou anaerobní houby tvořit až 8 % z celkové mikrobiální masy (ISHLER et al., 1996). Produkují všechny enzymy nezbytné pro hydrolýzu a fermentaci polysacharidů buněčných stěn (GIRARD, 2000). Mají tedy nenahraditelnou úlohu při mikrobiálním trávení vlákniny a při rozrušování rostlinných pletiv zevnitř, což umožňuje lepší pronikání bakterií (KUDRNA et al., 1996). Mezi konečné produkty anaerobních hub při trávení celulózy v bachoru patři hlavně kyselina octová, oxid uhličitý a metan (JELÍNEK a KOUDELA, 2003) 3.2.3. Metabolismus jednotlivých živin Bachor zajišťuje optimální prostředí pro mikroorganismy, které tak mohou rozkládat a fermentovat jak jednoduché sacharidy, lipidy a proteiny tak dokonce i vlákninu. Díky těmto trávícím procesům mohou přežvýkavci využívat energii ve formě těkavých mastných kyselin, mikrobiální protein o vysoké biologické hodnotě a také syntetizované vitaminy skupiny B, K a H (ISHLER et al., 1996). 3.2.3.1. Metabolismus sacharidů Sacharidy jsou nejdůležitějším zdrojem energie a také primárními prekurzory mléčného tuku a laktózy (WATTIAUX a ARMENTANO, 1998). Rostlinné sacharidy krmiva mohou být rozděleny dle místa zabudování na: sacharidy buněčného obsahu, sacharidy vyskytující se v mezibuněčném prostoru a sacharidy buněčných stěn (SKŘIVÁNEK, 2000). Sacharidy buněčného obsahu a mezibuněčného prostoru můžeme nazvat nestrukturálními sacharidy a patří sem: jednoduché sacharidy a organické kyseliny, škrob, fruktany, β-glukany a pektiny. Strukturální sacharidy zahrnují hemicelulózu (xylany, glukomanany), celulózu, lignin a jsou součástí buněčných stěn (SKŘIVÁNEK, 2000). Strukturální i nestrukturální sacharidy podléhají mikrobiálnímu trávení a jsou postupně fermentovány až na jednotlivé těkavé mastné kyseliny (ISHLER et al., 1996). Na trávení celulózy participují jak celulolytické bakterie, tak anaerobní houby (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Enzymy schopné degradace celulózy však byly detekovány i u prvoků rodu Entodiniomorpha (dříve Oligotrichia pozn. autora) (HOOVER a STOKES, 1991). Štěpení celulózy probíhá ve třech stupních. Nejprve je celulóza depolymerizována na menší fragmenty (celodextriny). Ty jsou poté štěpeny celobiohydrolázou na celobiózu, které je dále β-glukosidázami degradována na glukózu. Trávení celulózy se však nezastaví u glukózy. Tato je dále mikrobiálně fermentována na 24

těkavé mastné kyseliny (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Ačkoli počátek hydrolýzy se může uskutečnit v extracelulárním prostoru, její dokončení vyžaduje přechod do intracelulárního prostoru (HOOVER a STOKES, 1991). Hydrolýzou hemicelulózy vzniká xylobióza, která je xylosidázou rozštěpena na xylózu a ostatní pentózy dále podléhající mikrobiální fermentaci. Hemicelulózy byly kromě bakterií zjištěny také u protozoí podtřídy Oligotrichia (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Extracelulární amylázy štěpí škrob na maltózu. Ta je v reakci katalyzované maltázou rozložena na dvě molekuly glukózy. Konečným produktem trávení jsou opět těkavé mastné kyseliny (TMK). Za 24 hodin se v předžaludku dojnice vytvoří kolem 4,5 kg TMK a tyto pokryjí 40 až 70 % celkové energetické potřeby (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Mezi nejvýznamnější těkavé mastné kyseliny patří kyselina octová, propionová, máselná, isomáselná, valerová, isovalerová a stopové množství jiných kyselin (DREVJANY, 2004). Kyselina octová se podílí 50 60 % na produkci těkavých mastných kyselin. Dojnice využívá absorbovanou kyselinu octovou k syntéze mléčného či tělesného tuku, pro což je nazývána lipogenním substrátem. Její tvorba se zvyšuje v dietách s vysokým obsahem píce (ISHLER et al., 1996). Tvorba kyseliny octové (i máselné) je však doprovázena značnou produkcí odpadních plynů a to hlavně metanu, které jsou z organismu odstraňovány eruktací a znamenají tak ztrátu energie - kolem 10 % (BARAN 2002). Nedostatek vlákniny či překrmování koncentrovanými krmivy může vézt ke snížení tvorby kyseliny octové. Stejný efekt má také krmení diet s velkým zastoupení tepelně upraveného škrobu či rostlinných olejů (ISHLER et al.,1996). To může mít za následek snížení obsahu mléčného tuku (DREVJANY, 2004). Kyselina propionová se podílí na celkové produkci TMK 18 20 %. Její syntéza je přímo úměrná podílu koncentrovaných krmiv, obsahujících sacharidy a škroby (DREVJANY et al., 2004). Při tvorbě kyseliny propionové nevznikají žádné plyny, ba dokonce se využívá zbytkový vodík, vznikající při tvorbě jiných kyselin (BARAN, 2002). Většina propionátu je absorbována skrz stěnu bachoru a portální žílou se dostává do jater, kde je v procesu glukoneogeneze přeměněna na glukózu (WATTIAUX a ARMENTANO, 1998). Proto je také nazývána glukogenním substrátem (DREVJANY, 2004). Glukóza je poté využita v dalších částech těla (svalová tkáň, nervová soustava) jako zdroj energie. V mléčné žláze je využita pro tvorbu mléčného cukru (WATTIAUX a ARMENTANO, 1998). V tomto smyslu je glukóza považována za hlavního regulátora 25

množství vyprodukovaného mléka (DREVJANY et al., 2004). Zčásti je také glukóza v mléčné žláze přeměněna na glycerol, který slouží jako páteř při syntéze mléčného tuku (WATTIAUX a ARMENTANO, 1998). Kyselina máselná se na celkovém množství TMK podílí 12 až 18 procenty (ISHLER et al., 1996). Butyrát je v průběhu přechodu skrz stěnu bachoru konvertován na ketolátky acetoacetát a β-hydroxybutyrát (SKŘIVÁNEK, 2000). Ketolátky jsou důležitým zdrojem energie pro většinu tkání těla (WATTIAUX a ARMENTANO, 1998). β-hydroxybutyrát rovněž patří mezi lipogenní faktory a je využíván k syntéze tělního i mléčného tuku (DREVJANY, 2004). Proporce jednotlivých TMK jsou výrazně ovlivněny dietou, stavem metanogenní populace v bachoru a hlavně ph bachoru. Všeobecně se dá říci, že čím je menší poměr mezi pícninami a koncentráty k krmné dávce tím je menší poměr mezi acetátem a propionátem (ISHLER et al., 1996). Energetická účinnost TMK však není stejná. Z energetického hlediska je nejefektivnější tvorba kyseliny propionové, při fermentaci hexózy je její energetická výtěžnost 109 %, u kyseliny máselné je to 78 % a kyseliny octové pouze 62 % (CHALUPA, 1977 cit. BARAN, 2002). Většina TMK je pasivně absorbována skrz stěnu bachoru. Kontinuální odběr TMK je důležitý pro udržení stabilního ph a tak i pro kontinuální růst celulolytických bakterií. Rychlost absorpce TMK je ovlivněna délkou řetězce jednotlivých kyselin a ph v bachoru. Zvyšující se délka řetězce urychluje absorpci (ISHLER et al., 1996). Kyselina máselná s 4 uhlíkovým řetězcem je absorbována rychleji než kyselina propionová se 3 uhlíky v řetězci a ta opět rychleji než dvouuhlíková kyselina octová (DREVJANY, 2004). Nejvíce je však stěnou bachoru utilizována kyselina máselná, nejméně pak kyselina octová. Díky své nízké koncentraci a vysoké míry utilizace se dostane do krve pouze malá část butyrátu na rozdíl od acetátu a propionátu (ISHLER et al., 1996). Ne všechen škrob však podléhá bachorové fermentaci. Míra fermentace škrobu je odvislá od mnoha faktorů jako například zdroj škrobu, složení krmné dávky, rychlost průchodu krmiva, mechanické a chemické úpravě škrobu a míře adaptace mikrobů na krmnou dávku (HUNTINGTON, 1996). Celá zrna s neporušeným perikarpem odolávají mikrobiální fermentaci, protože vlastní zrna škrobu jsou chráněna před přichycením bakterií. Naopak různé formy úprav jako je působení tepla, vlhkosti a mechanické síly (šrotování, mačkání, vločkování v páře atd.) zvyšují bachorovou stravitelnost zpřístupněním škrobových zrn bakteriím (HUNTINGTON, 1996). Chemické ošetření 26

naopak zpomaluje rychlost degradace. Dle TOMÁNKOVÉ (2004) ošetření zrna pšenice a ječmene louhováním zpomaluje průběh degradace v porovnání s neošetřenou variantou. Škrob obsahující větší část amylózy (lineární řetězec molekul glukózy vzájemně spojených 1,4 α glykosidickou vazbou) je tráven z větší části postruminálně (KOUKAL, 2003). Amylóza totiž vytváří krystalickou hydrofóbní strukturu, která způsobuje sníženou degradovatelnost v prostředí bachoru (KOUKAL, 2003). Největší obsah amylózy má zrno kukuřice, proto je kukuřičný škrob tráven v bachoru výrazně pomaleji a většina odchází do zadní části trávícího traktu, kde je trávena enzymaticky (KOUKAL, 2003). Naopak škrob s převahou amylopektinu (řetězce glukózy spojené vazbami v pozici 1 a 6) je více hydrofilní a v důsledku toho i více a rychleji fermentovatelný v bachoru. Vysoký obsah amylopektinu je detekován v obilkách ječmene, pšenice a ovsa (KOUKAL, 2003). Zbytek škrobu, který unikl fermentaci v bachoru je stráven v tenkém střevě. Na trávení se podílí pankreatická α-amyláza, která štěpí amylózu a amylopektin na dextriny a lineární oligosacharidy. Proces je dokončen štěpením oligosacharidů maltázou a izomaltázou na jednotlivé molekuly glukózy, které jsou poté absorbovány (HARMON 1993 cit. HUNTINGTON, 1996). V průměru odchází postruminálně nestráveno 5 až 20 % škrobu krmné dávky. Dojnice ve špičce laktace má zvýšenou potřebu glukózy, která činí asi 1,5 násobku denního množství vyprodukované laktózy (WEISMANN, 2002). Celkové množství produkované kyseliny propionové (asi 3 kg/den) nepokrývá kompletní potřebu glukózy, může být sekundární přísun glukózy dodatečně podpořen škrobem v tenkém střevě (WEISMANN, 2002). Ani v tenkém střevě však nedochází ke 100 % stravitelnosti přijatého škrobu. Je zjištěno, že hranice stráveného škrobu v tenkém střevě za den je 1,5 1,8 kg (WEISMANN, 2002; HRABĚ et al., 2004). To je způsobeno nedostatečnou aktivitou pankreatické α-amylázy (HUNTINGTON, 1996). Dle různých studií (OWENS et al., 1986; KREIKEMEIER et al., 1991 a HILL et al. 1991-cit. HUNTINGTON 1996) stravitelnost škrobu v tenkém střevě kolísá od 55 do 65 %. Dle TANIGUCHI et al., (1995)-cit HUNTINGTON (1996) zvýšení sekrece pankreatických enzymů a tak i stravitelnost škrobu by mohla být dosažena navýšením přísunu proteinu do tenkého střeva. Škrob, který unikl i enzymatickému štěpení v tenkém střevě je mikrobiálně fermentován v tlustém střevě, avšak tyto produkty již nejsou zvířetem využity (TOMÁNKOVÁ, 1996). Výkaly jsou potom kyselé (ph kolem 5) a obsahují až 10 % škrobu v sušině. Přebytek škrobu nevede pouze k jeho prokrmování, ale i ke zhoršené 27

stravitelnosti vlákniny. Obsah sacharidů v krmné dávce zlepšuje stravitelnost škrobu (poměr mezi sacharidy a škrobem by měl být v krmné dávce 1:3-4) (HRABĚ et al., 2004). Protože štěpení škrobu v tenkém střevě zajišťuje přímo absorpci glukózy (na rozdíl od fermentace v bachoru, kde pouze propionát z těkavých mastných kyselin může být v játrech přeměněn na glukózu), se všeobecně tato cesta považuje jako efektivnější (REYNOLDS et al., 2001). Avšak mnoho praktických studií (OWENS et al.,1986; THEURER et al., 1999-cit. REYNOLDS et al., 2001) ukazuje jako výhodnější přídavek v bachoru degradovatelného škrobu. Autoři argumentují zvýšením celkové stravitelnosti škrobu a syntézy mikrobiálního proteinu, čímž stoupá i utilizace amoniaku. Dokazují to NOCEK a TAMMINGA (1991), kteří nenašli jasný důkaz, že by postruminální infuze škrobu vedla ke zvýšení dojivosti. 3.2.3.2. Metabolismus bílkovin Bílkoviny poskytují aminokyseliny potřebné pro zajištění životních funkcí zvířete, pro reprodukci, optimální růst a laktaci. Přežvýkavci, díky své bachorové mikroflóře, navíc dokáží využít mnoho jiných dusíkatých sloučenin k produkci mikrobiálního proteinu (WATTIAUX, 1998). Jde o protein o vysoké biologické hodnotě a velmi příznivém profilu esenciálních aminokyselin, blížícím se svým složením profilu aminokyselin v mase či mléce (DREVJANY, 2004). Biologická hodnota mikrobiálního proteinu se pohybuje od 66 % do 87 % (ISHLER et al., 1996). Za fyziologických podmínek tak vzniknou v bachoru dojnice v průběhu 24 hodin 0,8 až 1,5 kg mikrobiálních bílkovin (ILLEK, 2006). Základní rozdělení dusíkatých látek krmiva pro přežvýkavce zahrnuje nebílkovinné dusíkaté látky (NPN), skutečné bílkoviny a nedostupné dusíkaté látky (VAN SOEST et al., 1981, cit. SNIFFEN et al., 1992). Nedostupné dusíkaté látky zahrnují bílkoviny asociované v ligninu, komplexy tanin-lignin a produkty Maillardovy reakce. Tyto látky jsou vysoce odolné mikrobiálním a savčím enzymům a neposkytují tak žádné aminokyseliny pro vstřebání v duodenu (KRISHNAMOORTHY et al., 1982, cit. SNIFFEN et al., 1992). Bílkoviny živočišného původu jsou biologicky vysoce hodnotné a z větší části jsou hydrolyzovány již v předžaludku. Jen menší část přechází do dalších částí trávícího traktu (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Rostlinné bílkoviny jsou biologicky méně hodnotné a vzhledem k nižší rozpustnosti jich větší část přechází nerozložena do slezu a 28

tenkého střeva. Bílkoviny krmiva jsou tedy degradovány pomocí mikrobiálních a protozoálních enzymů až na jednotlivé aminokyseliny (WATTIAUX, 1998). Část aminokyselin je využita mikroorganismy pro vlastní proteosyntézu, část je dále hydrolyzována na amoniak, těkavé mastné kyseliny a oxid uhličitý. Rychlost hydrolýzy závisí kromě ph bachoru na rozpustnosti bílkovin (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Ta je určována především obsahem nepolárních (nerozpustných) a polárních (rozpustných) aminokyselin. Mezi nepolární aminokyseliny patří například metionin, glycin, prolin, valin a alanin, mezi polární pak treonin, glutamin, tryptofan, serin a asparagin (ZEHNÁLEK, 2003). Tepelným a tlakovým zpracováním krmiva (drcení, mletí, sušení a peletování) poklesne jejich rozpustnost v předžaludku a tím i jejich stravitelnost. Mladé rostliny obsahují nižší procento stavebních a zásobních bílkovin, jejich stravitelnost je tedy větší (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Rostliny z hnojených pozemků obsahují více dobře rozpustných bílkovin a jejich protein je proto stravitelnější. Neproteinové dusíkaté látky (např. dusičnany, močovina atd.) jsou postupně degradovány také až na amoniak (WATTIAUX, 1998). Dusičnany jsou bakteriemi redukovány přes dusitany na amoniak. Přestoupí-li koncentrace dusičnanů 65 mmol.l bachorové tekutiny, bakterie již nestačí dusičnany využít, v předžaludku se začnou hromadit dusitany, které po jejich resorpci vyvolávají methemoglobinémii (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Močovina je ureázou štěpena na amoniak a oxid uhličitý (KUDRNA et al., 1998). Močovina se dostává do bachoru krmivem, difundací z krve skrz stěnu bachoru a z části také slinami (DREVJANY, 2004). Jedná se o tzv. hepatoruminální koloběh močoviny. Zbytek močoviny je vyloučen ledvinami močí (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Amoniak je tedy konečným produktem mikrobiálního štěpení dusíkatých látek krmiva. Za vhodných podmínek je využíván mikroorganismy k syntéze bílkoviny vlastního těla (KUDRNA et al., 1998). Toho lze využít k nahrazení části bílkovinných krmiv krmné dávky, syntetickým zdrojem dusíku. To také dokazují GOLOMBESKI et al. (2006), kteří úspěšně bez velkých rozdílů v mléčné produkci nahradili 4 % upravených sojových bobů ze sušiny krmné dávky 0,65 % v bachoru pomalu-uvolňující se močovinou. Ke stejným závěrům u vykrmovaného skotu došli také CASS et al. (1995, - cit. GOLOMBESKI 2006) a DUFF et al. 2000, - cit. GOLOMBESKI, (2000). Rozsah využití amoniaku k syntéze mikrobiálního proteinu je z velké míry závislý na dostupnosti energie vzniklé fermentací sacharidů (WATTIAUX, 1998). Dostupnost 29

sacharidů tak určuje míru syntézy mikrobiálního proteinu ( HOOVER a STOKES, 1991). Jestliže je v bachoru nedostatek energie, bachorové mikroorganismy rozkládají protein krmiva až na amoniak, čímž je potlačeno jeho využití mikroby (RUSSEL et al., 1983 cit. HRISTOV et al., 2005). Toto tvrzení potvrdili i HRISTOV et al. (2005), kterým se podařilo významně snížit tvorbu amoniaku infůzí kukuřičné dextrosy a zvýšit využití amoniaku k syntéze mikrobiálního proteinu přídavkem kukuřičného škrobu. Přebytek amoniaku je resorbován skrz stěnu bachoru do krve a portální žílou je transportován do jater, kde je amoniak konvertován zpětně na močovinu, která se dostává nazpět do krve, odkud difunduje do bachoru nebo je vyloučena ledvinami močí (WATTIAUX, 1998). Míra absorpce amoniaku je odvislá od ph a od jeho koncentrace v bachoru. Velice rychlá je při ph 6,5 a více. Při ph 4,5 je téměř nulová. Platí, že čím je vyšší jeho koncentrace, tím rychlejší je i jeho absorpce (ISHLER et al., 1996). Nadměrná koncentrace amoniaku zvyšuje ph bachorové tekutiny a zatěžuje detoxikační aparát jater, což při dlouhodobějším působení vyvolá patologické změny tohoto orgánu (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Akutní intoxikace nastává při koncentraci amoniaku v bachoru přes 100 mg/100 ml, při ph přes 8 a při koncentraci 2 mg/100 ml krevní plasmy (ISHLER et al., 1996). Celkové množství proteinu, který se dostane do tenkého střeva, je tedy určováno množstvím proteinu, který unikl mikrobiální degradaci v bachoru, dále mikrobiálním proteinem syntetizováném v bachoru a konečně vlastním secernovaným endogenním proteinem a proteinem tkání a buněk odloupaných z gastrointestinálního traktu (KLUSMEYER et al., 1990). Konečné trávení bílkovin je realizováno v tenkém střevě prostřednictvím pankreatické šťávy. Proteolytickou aktivitu vykazují trypsin, chymotrypsin, karboxypeptidáza, elastáza, a kolagenáza. Rozhodující množství bílkovin se vstřebává rozloženo na volné aminokyseliny a nižší peptidy. Rychlá resorpce aminokyselin probíhá hlavně v duodenu a jejunu, pomalá je v ileu. L-aminokyseliny se vstřebávají sekundárním aktivním transportem společně se sodnými ionty. D-aminokyseliny se resorbují pasivní difůzí. Pro resorpci aminokyselin je nezbytný vitamin B 6, který je součástí transportních systémů (JELÍNEK a KOUDELA, 2003). Mezi jednotlivými aminokyselinami existuje při vstřebávání konkurenční vztah. Aminokyselina s vyšší afinitou brzdí resorpci aminokyseliny s nižší afinitou. Tato skutečnost ovlivňuje rychlost resorpce jednotlivých aminokyselin a za jistých okolností může vyvolat deficit určité aminokyseliny i při jejím dostatečném obsahu v krmné dávce. Například 30