konzervace objemných krmiv - 16th International Symposium

Transkript

14. Mezinárodní symposium
KONZERVACE OBJEMNÝCH
KRMIV
Brno, Czech Republic, 17. - 19. březen 2010
Sborník symposia
NutriVet s.r.o., Pohořelice
Veterinární a farmaceutická univerzita, Brno
Mendelova univerzita v Brně
Slovenské centrum polnohospodárského výskumu, Nitra
Výzkumný ústav živočišné výroby v.v.i., Praha - Uhřiněves
14. MEZINÁRODNÍ SYMPOSIUM
KONZERVACE
OBJEMNÝCH KRMIV
17 – 19. BŘEZNA, 2010
Brno, Czech Republic
2010
Organizační komise:
Ing. Václav JAMBOR, CSc.
Prof. Dipl. Ing. Ladislav ZEMAN, Csc.
Prof. Doc. MVDr. Ing. Petr DOLEŽAL, CSc.
Prof. Ing. František HRABĚ, CSc.
Doc.Ing. Jiří SKLÁDANKA, PhD.
Ing. Lubica RAJČAKOVÁ, Ph.D.
Ing. Mária CHRENKOVÁ, Ph.D.
Ing. Milan GALLO, Ph.D.
Ing. Radko LOUČKA, CSc.
Doc. MVDr. Josef ILLEK, DrSc.
Kopie lze objednat na:
NutriVet Ltd.
Vídeňská 1023
691 23 Pohořelice
Czech Republic
E-mail: [email protected]
Tel./fax.: +420-519-424247, mobil: + 420-606-764260
ISBN 978-80-7375-386-3
© Mendlova univerzita v Brně, 2010
Publikováno pro 14. Mezinárodní symposium konzervace objemných krmiv,
17. - 19. březen, 2010 Brno Mendelovou Universitou Brno, CZ
Editoři: V. Jambor, S. Jamborová, B. Vosynková, P. Procházka, D. Vosynková, D. Kumprechtová,
Generální sponzoři
WWW.LIMAGRAINCENTRALEEUROPE.COM
WWW.BIOFERM.COM
Sponzoři jednotlivých sekcí
Sekce 1: Produkce pícnin – hnojení, kvalita a výnos
WWW.PIONEER.COM
Sekce 2: Fermentační proces konzervovaných pícnin - sklizeň,
konzervace, stabilita a skladování
WWW.ADDCON.DE
Sekce 3: Výživná hodnota a hygienické aspeky konzervovaných krmiv
a jejich vliv na produkci a zdraví zvířat
WWW.ALLTECH.COM
Sekce 4: Produkce bioplynu pomocí konzervovaných krmiv,
skleníkové plyny a živočišná výroba
WWW.SCHAUMANN.CZ
Sponzoři
WWW.CHR-HANSEN.COM
WWW.MIKROP.CZ
WWW.BIOMIN.NET
WWW.OSEVABZENEC.CZ
Obsah
PRODUKCE A REALIZACE MLÉKA V EU
KUČERA J. .............................................................................................................................................................1
KONZERVACE PÍCE V HORSKÝCH OBLASTECH – VÝSLEDKY RAKOUSKÉHO PROJEKTU MONITOROVÁNÍ SILÁŽÍ
PÖTSCH E.M., RESCH R., BUCHGRABER R...................................................................................................3
SILÁŽNÍ INOKULANTY – CO BUDE DÁL?
DAVIES D. R. .......................................................................................................................................................14
SYSTÉM HODNOCENÍ N-LÁTEK SILÁŽÍ
HUHTANEN P. ..................................................................................................................................................24
VLIV T2 TOXINU A ZEARALENONU NA ZDRAVÍ A METABOLICKÉ UKAZATELE DOJNIC
ILLEK J., KUDRNA V., KUMPRECHTOVÁ D. .................................................................................................46
SKLENÍKOVÉ PLYNY A UDRŽITELNÁ ŽIVOČIŠNÁ VÝROBA
TAKAHASHI J........................................................................................................................................................49
NETRADIČNÍ PLODINY PRO BIOPLYN
USŤAK S., JAMBOR V............................................................................................................................................58
Produkce a realizace mléka v EU
KUČERA J. 1,2
1
Svaz chovatelů českého strakatého skotu, U Topíren2, Praha 7,
[email protected]
2
Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno
Celosvětová produkce kravského mléka neustále roste a podle odhadů dosáhne v roce 2009
rekordních 580 miliónů tun. Nárůst se však od roku 2005 zpomaluje. V roce 2008 dosáhl meziročně
jen 1,6% a v roce 2009 se očekává pouze 0,8%.
Globální produkce mléka letos poroste pomaleji. V Oceánii a především Austrálii zůstane
letošní produkce výrazně pod očekávanou hranicí. V USA byl v průběhu podzimu 2009 přerušen
dlouhodobý trend růstu produkce mléka a prognózy roku 2010 počítají s dlouhodobějším
přerušením růstu produkce. V nejdůležitějších státech latinské Ameriky (Argentina, Brazílie,
Mexiko) je rovněž vykázána stagnace produkce až její pokles.
Indie meziročně vyprodukovala větší množství mléka, které však používá k domácí spotřebě
pro stále se zvyšující počet obyvatel tohoto státu. Rozporuplné informace jsou k dispozici z Číny,
kde ale podle rostoucích objemů dovozů sušeného mléka do Číny lze usuzovat na pokles domácí
produkce. Rusko počítá díky silné dotační politice státu se zvyšováním soběstačnosti u mléka.
Evropská unie je největší producent mléka s cca 149 miliony tun mléka, následuje Indie,
USA a Čína.
V roce 2008 se zastavil pokles krav v EU a Ruské federaci. Stavy skotu v EU k prosinci
2008: 86 301 tis, kusů skotu celkem, z toho 23 731 tis dojené krávy a 11 738 tis krav bez tržní
produkce mléka.
Vývoj produkce mléka ve světě
700
Kravské mléko
Bůvolí mléko
Ostatní mléko
600
Mil. tun
500
67
69
71
73
76
79
82
87
88
89
60
62
64
557
567
577
580
467
498
510
544
491
528
481
518
473
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
400
300
200
100
0
V důsledku navýšení kvót se v EU v roce 2009 vyprodukovalo více mléka než v letech
předchozích. V červnu 2009 to bylo o 2,5% více než v červnu 2008. Největší meziroční nárůst
zaznamenalo Německo (+ 12%), Lucembursko (+7%) a Rakousko (+5,5%). Mezinárodní obchod
-1Konzervace objemných krmiv, 2010
v roce 2008 poklesl, výjimkou byly USA. Obchodovalo se více sušeného mléka, méně sýrů a másla.
EU si zachovalo pozici největšího exportéra (12,5 milionu tun mléčného ekvivalentu), následované
těsně Novým Zélandem (11,8 mil. T MEQ) a s větším odstupem USA (6 mil. T MEQ).
V létě roku 2009 se mezinárodní obchod znovu oživil, především poptávka po sušeném
mléce a másle. Nový Zéland získává znovu trh, EU ztrácí, USA se silně rozvíjí.
V Evropské unii byly opět naplněny intervenční zásoby másla (83 000 t v intervenčních
skladech a 135 000 t v soukromém skladování s dotací EU) a nejvíce sušeného mléka od roku 1990
(282 000 tun k 17.9.2009).
Spotřeba a obchod s mléčnými výrobky jsou stále více závislé na hospodářské situaci
a podléhají větším cenovým výkyvům. Spotřeba je více citlivá na změny spotřebitelských cen a je
velmi rozdílná v jednotlivých státech Evropské unie, ale i světa. Celková spotřeba mléčných
výrobků celosvětově klesla a dosahovala v roce 2008 hodnoty 101,6 kg na hlavu a rok. Spotřeba
sýrů v EU na osobu a rok činí 17,9 kg, v USA 15.0 kg, v Austrálii 11,8 kg (rok 2008),
Vývoj spotřeby mléka v EU
400
1995
350
2000
2001
300
2002
kg
2003
250
200
150
100
SW FI IRL NL AT FR GR BE DE IT UK DK SI RO HU PT ET LT LT CZ CY ES PL HU BU SK
stát
Pro producenty mléka v EU je důležité nastavení systému společné zemědělské politiky po
roce 2014, pro nové členské státy především odstranění diskriminační dvojkolejné politiky EU.
Konzervace píce v horských oblastech – Výsledky rakouského projektu
monitorování siláží
PÖTSCH E.M., RESCH R., BUCHGRABER R.
Agricultural Research and Education Centre (AREC)
Raumberg-Gumpenstein, Altirdning 11, 8952 Irdning, Rakousko
Tel.: ++43 3682 22451 315, e-mail: [email protected]
Úvod do problematiky
Travní porosty jsou nejvýznamnější polní kulturou v Rakousku. Tvoří téměř 95% zemědělsky
využívané plochy v horských oblastech. V těchto znevýhodněných oblastech, pro které jsou
charakteristické drsné klimatické a topografické podmínky a nedo-statečná infrastruktura,
představují trvalé travní porosty a chov dojeného skotu hlavní složku zemědělské produkce. V EU27 je Rakousko jedničkou v ekologickém zemědělství (20 100 farem, 13% AA), většinu tvoří
pastviny. Dalších 40 000 farem s pastvinami je zahrnuto ve zvláštních opatřeních rakouského agrienvironmentálního programu “ÖPUL”. Tyto farmy nepoužívají umělá hnojiva ani herbicidy
(PÖTSCH 2009). Většina farem hospodařících na travních porostech pastvinami a s chovem
dojeného skotu tedy uplatňuje strategii nízkého objemu vstupů a zaměřuje se na efektivní využití
svých vlastních zdrojů, zejména statkových hnojiv a objemných krmiv z luk a pastvin (PÖTSCH
2007).
I když znevýhodněné oblasti jsou podporovány v rámci Programu pro rozvoj venkova, jsou
vystaveny stále větším ekonomickým tlakům, směřujícím ke snižování nákladů. Je zřejmé, že asi
dvě třetiny celkových nákladů v živočišné výrobě představují náklady na krmivo (GREIMEL 2002,
PÖTSCH et al. 2007, STOCKINGER 2009). Pastva je dnes nejlevnějším zdrojem píce, ale její
využití je velmi omezeno krátkým vegetačním obdobím a dlouho zimou (až 7 měsíců) v horských
oblastech. Proto je nezbytné vyrobit dostatečné množství konzervované píce pro krmení v zimním
období. Celkový výnos z travních porostů v Rakousku byl 8,9 milionů tun sušiny v roce 2008,
z čehož asi 4,7 milionů tun bylo uchováno jako seno, senáže a siláže. Podíl siláží se zvýšil ze 12%
v sedmdesátých letech na 72% dnes. Musíme brát v úvahu, že v určitých regionech Rakouska není
výroba siláže dovolena kvůli produkci tvrdých sýrů (10 235 farem s celkovou plochou 115 400 ha
travních porostů). Vyšší náklady na těchto farmách jsou kompenzovány pomocí zvláštních opatření
v rámci programu ÖPUL.
Protože náklady na konzervaci píce jsou vysoké, je velmi důležité, aby vyrobené seno a siláže
byly kvalitní. Centrum pro zemědělský výzkum a vzdělávání AREC Raumberg-Gumpenstein proto
provedlo velký počet studií a experimentů v oblasti kvality siláží, které se zabývaly širokou škálou
různých faktorů (např. vliv vegetační fáze, zavadání, sklízecí techniky a silážních aditiv na
fermentační proces a kvalitu siláže). Mnoho pozornosti bylo věnováno zavádění výsledků výzkumů
do zemědělské praxe prostřednictvím poradenských služeb (BUCHGRABER et al. 2003; 2008).
V roce 2003 zahájil AREC Raumberg-Gumpenstein ve spolupráci se zemědělskými komorami
projekt monitorování siláží (STEINWIDDER 2003; RESCH a STEINWIDDER 2005, RESCH
2008a, RESCH 2008b). Cílem tohoto projektu je provést průzkum a analýzu kvality siláží v praxi,
identifikovat problémy a nabídnout nejvhodnější řešení. Tento referát prezentuje výsledky tohoto
projektu a poukazuje na nedostatky, které je potřeba řešit.
Materiál a Metodika
Rakouský projekt monitorování siláží byl zahájen nejprve v roce 2003 a byl opakován
v letech 2005, 2007 a 2009. Tohoto projektu se účastnilo sedm z devíti spolkových zemí Rakouska,
celkový počet vzorků siláží byl 3670. Kromě shromáždění vzorků siláží byly pomocí dotazníků
získány komplexní údaje týkající se farmy (např. typ farmy, typ travního porostu, doba sklizně,
systém silážování, technologie sklizně, délka řezanky, plnění silážního prostoru, použití silážních
aditiv). Vzorky siláží byly analyzovány na obsah sušiny, živin (WEENDESKÁ analýza),
minerálních látek, energie (GRUBER et al. 1997, podle DLG 1997) a kvalitu fermentačního
procesu. Vzorkovací trubicí byly odebrány vzorky z různých druhů silážních prostorů pro stanovení
tupně zhutnění siláží. Statistické analýzy byly provedeny pomocí programu Statgraphics-Plus verze
5.1), General Linear Model –SPSS (verze 12.0), deskriptivní analýzou. Pro GLM proceduru byly
použity fixní vlivy na různých úrovních a kvantitativní faktory (tabulka 1).
Tabulka 1: Popis fixních vlivů použitých v rakouském projektu monitorování siláží
fixed effects
farming system
year
growth
grassland type
mowing system
cutting height
tedding frequency
cutting time
harvesting time (hours)
weather conditions
silo system
harvesting technique
chopping length (cm)
compaction level (kg DM/m³)
silage additives
sample packaging
Fixní vlivy
Systém zemědělství
Rok
Seč
Typ travního porostu
Systém sklizně
Výška strniště
Počet obracení
Doba sklizně
Délka sklizně (hodiny)
Podmínky počasí
Silážní prostor
Sklízecí mechanizace
Délka řezanky (cm)
Udusání (kg suš./m3)
Silážní aditiva
Balení vzorku
variation/groups
abdication of yield
organic
ecopoint-system
increasing products
2003
2005
2007
st
nd
rd
2 growth
3 growth
1 growth
permanent, red clover, clover-grass mixture, lucerne-grass, lucerne
cutter bar, drum mower, disk mower, mowing conditioner
< 5cm
5-7 cm
> 7cm
0
1
2
morning
midday
afternoon
< 6, 6-12, 12-24, 24-36, > 36
no rain
rain
bunker silo
silo heap
tower silo
cutter forage harvester (2), self loading wagon (2), silo press (2)
< 3, 3-6, 6-10, 10-20, > 20
< 100, 100-150, 150-200, 200-250, >250
no additives, acids and salts, bacteria additives, others
vacuum package, non vacuum package
non-participation in
ÖPUL
2009
other
>2
evening
silo bales
Variabilita/skupiny
Organické Eco-point systém Bez použití přípravků zvyš. produkci Neúčast
v OPUL
2003
2005
2007
2009
1. seč
2. seč
3. seč
jiné
Trvalý, jetel luční, jetelotravní směska, vojtěškotravní, vojtěška
Cutter bar, drum mower, disk mower, mowing conditioner
< 5 cm
5-7 cm
> 7 cm
0
1
2
>2
Ráno
poledne
odpoledne
večer
<6, 6 – 12, 12 – 24, 24 – 36, >36
Bez deště
déšť
Silážní žlab
silážní hromada
věžové silo
silážní
balíky
Cutter forage harvester (2), self loading wagon (2), silo press (2)
<3, 3-6, 6-10, 10-20, > 20
<100, 100-150, 150-200, 200-250, <250
Bez aditiv, kyseliny a soli, bakterie, jiné
Vakuvové balení, nevakuové balení
Výsledky a diskuse
Kvalita siláže je charakterizována především živinovou hodnotou, parametry fermentace
a senzorickými vlastnostmi, které mohou poskytnout další informace o hygienických vlastnostech
a příjmu zvířaty. Tabulka 2 ukazuje cílové hodnoty pro kvalitní travní siláže, kterých by mělo
v praxi být dosahováno. Obsah hrubé vlákniny odráží vegetační stadium (fenofázi) porostu a obecně
má významný vliv na kvalitu píce. Na rozdíl od jiných evropských oblastí s intenzívním využitím
travních porostů sestává většina rakouských trvalých travních porostů z mnoha různých druhů trav,
jetelovin a bylin. Obsah dusíkatých látek v silážích se běžně pohybuje v rozmezí 130 až 160 g/kg
sušiny. Předchozí studie ukázaly, že kontaminace píce a siláží zeminou je velmi kritickým aspektem
v praxi. Vysoký obsah popela nejenže snižuje stravitelnost a koncentraci energie, ale také velmi
často způsobuje nesprávný průběh fermentace a vysoký obsah kyseliny máselné v siláži. V roce
2009 byly všechny vzorky siláží zahrnuté v rakouském projektu vyhodnoceny pomocí zmíněných
cílových hodnot a dále klasifikovány podle barvy, textury a senzorických vlastností (výsledky
senzorického hodnocení nejsou součástí tohoto referátu).
Tabulka 2: Cílové hodnoty siláže a parametry fermentace
param eter/unit
target value
pre-wilting level (g DM/kg FM)
300-400
< 270
> 120
< 100
> 70
> 5.8
crude fibre (g/kg DM)
crude protein (g/kg DM)
ash (g/kg DM)
digestibility of organic matter (%)
energy concentration (MJ NEL/kg DM)
lactic acid (g/kg DM)
acetic acid (g/kg DM)
butyric acid (g/kg DM)
protein degratation (% NH4-N of total N)
DLG (silage quality points)
20 - 60
max. 30
max. 3
< 10
> 70
Parametr/jednotka
Sušina před zavadnutím (g suš./kg čerstvé hmoty)
Hrubá vláknina (g/kg suš.)
Dusíkaté látky (g/kg suš.)
Popel (g/kg suš.)
Stravitelsnot organické hmoty (%)
Koncentrace energie (MJ NEL/kg suš.)
Cílová hodnota
300 – 400
< 270
> 120
< 100
> 70
> 5,8
Kyselina mléčná (g/kg suš.)
Kyselina octová (g/kg suš.)
Kyselina máselná (g/kg suš.)
Degradace bílkovin (% NH4-N z celkového N)
DLG (body kvality siláže)
20 – 60
Max. 30
Max. 3
< 10
> 70
Koncentrace živin a energie v travních silážích
Analýzy dat uvedené v tabulce 3 ukazují, že vysoký podíl siláží tvoří siláže dostatečně
zavadlé, s průměrným obsahem sušiny 374g/kg čerstvé hmoty. Téměř 60% vzorků splňovalo cílové
rozmezí 300 až 400 g sušiny na kg čerstvé hmoty, 13% vzorků bylo pod spodní hranicí. Zatímco
před dvaceti lety byla produkce vlhkých travních siláží standardem, dnes se projevuje tendence
k zavadání na vyšší sušinu a výroba senáží (tj. siláží ze zavadlé píce) (BUCHGRABER et al. 2003).
Stále více farmářů využívá pro silážování (zejména výrobu balíků) firmy, které poskytují tyto
služby. Protože poptávka po mechanizaci je v období sklizně vysoká, může docházet k prodlevám
a důsledkem je zavadání na vyšší sušinu, než bylo plánováno. Třemi prioritními faktory
multifaktoriálních analýz pro obsah sušiny byly podmínky počasí (1), rok (2) a seč (3). Průměrný
obsah 262 g hrubé vlákniny a 148 g dusíkatých látek ukazují, že většina píce byla sklizena včas,
v době metání hlavních druhů trav. Je zde ale stále ještě značný podíl vzorků (38%) s vysokým
obsahem hrubé vlákniny, který způsobuje problémy při fermentaci a vede k nižší stravitelnosti
a koncentraci energie v objemném krmivu. Někteří farmáři stále ještě otálejí s první sečí, aby získali
vyšší výnosy, a pak mnohdy musejí čekat další dva nebo tři týdny na vhodné počasí.
Byl zjištěn významný vliv výšky strniště na obsah popela v silážích, který byl v průměru 104
g/kg sušiny, se směrodatnou odchylkou 22g. Tyto výsledek jasně ukazují, že obsah popela je
v praktických podmínkách stále ještě příliš vysoký a někteří farmáři si zřejmě neuvědomují, že se
při sklizni dopouštějí chyb.
Dvě třetiny vzorků siláže vykazovaly koncentraci energie mezi 5,6 a 6,3 MJ NEL na kg
sušiny. Téměř 70% splňovalo požadavky > 5,8 MJ NEL na kg sušiny, což je vhodný základ pro
dostatečnou produkci mléka nebo masa z objemného krmiva. Koncentrace energie byla dána
především obsahem hrubé vlákniny a popela, ale také závisela na seči, přičemž v první seči bylo
dosahováno v průměru více než 6 MJ NEL/kg sušiny. Musíme vzít v úvahu, že použití koeficientu
determinace GLM pouze vysvětlilo asi 40% variability různých parametrů (RESCH 2008). I když
bylo zohledněno mnoho vlivů, stále ještě nemáme dostatečné vysvětlení pro mnohé otázky. Jedním
z problémů může být kvalita a relevantnost informací, které poskytují dotazníky, v nichž se někdy
objevují rozdíly mezi subjektivním vnímáním farmáře a skutečnou situací na farmě (PÖTSCH
a GROIER 2005). Dalším bílým místem je botanické složení porostů, které není tak přesně
zmapováno jako u exaktních polních pokusů. Je dobře známo, že botanické složení travních porostů
má značný vliv na obsah minerálních látek, tedy na obsah popela, ale je zde také rozsáhlý, avšak
většinou neznámý vliv sekundárních rostlinných metabolitů (GIERUS et al. 2007). Další slabou
stránkou je skutečnost, že kontaminace hlínou není tvořena pouze minerálními látkami, ale také
organickým materiálem – humusem nebo hnojem, o čemž hodnota obsahu popela nevypovídá
(RESCH 2007). V travních porostech na zamokřených půdách, které jsou časté v horských údolích,
je také vysoká aktivita krtků a hrabošů. Důsledkem je vyšší kontaminace hlínou, organickým
materiálem a klostridiemi.
Tabulka 3: Vliv fixních vlivů a kvantitativních faktorů na koncentraci živin a energie v silážích
(GLM-analýzy dat z projektu monitorování siláží v Rakousku, 2003/2005/2007/2009)
parameter
dry matter
crude protein
crude fibre
ash
energy
unit
[g/kg FM]
[g/kg DM]
[g/kg DM]
[g/kg DM]
[MJ NEL/kg DM]
mean value
standard deviation
374.3
74.1
148.3
19.6
262.2
26.7
103.6
21.6
5.96
0.34
R² in %
16.8
37.4
39.1
19.3
85.9
P-value (significance if < 0.05)
fixed effects (level)
farming system (4)
year (4)
growth (4)
0.227
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.327
0.099
0.000
grassland type (5)
mowing system (4)
0.006
0.014
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
cutting height (3)
tedding frequency (4)
harvesting time (5)
0.159
0.339
0.025
0.000
0.008
0.003
0.028
0.000
weather conditions (2)
silo system (4)
harvesting technique (6)
0.000
0.248
0.345
0.004
0.014
0.137
0.891
0.068
0.819
0.778
chopping length (5)
compaction level (5)
0.535
0.732
0.645
0.246
0.036
0.000
silage additives (4)
0.329
Quantitative factors
dry matter (p-value)
mean value[g/kg FM]
regressions coefficient [g/kg resp. MJ NEL]
0.000
0.000
0.000
0.000
377.3
-0.0024
377.2
-0.024
377.4
-0.028
377.2
-0.0002
crude protein (p-value)
0.000
148.7
-0.705
mean value [g/kg DM]
crude fibre (p-value)
mean value [g/kg DM]
0.543
263.8
0.033
ash (p-value)
0.000
264.1
-0.397
0.000
148.9
0.001
0.000
263.8
-0.251
0.000
263.7
-0.01
mean value[g/kg DM]
0.000
103.0
0.000
103.0
0.000
103.3
-0.149
-0.385
-0.0093
prior-ranking factors
Parametr
Sušina
Dusíkaté
látky
(g/kg suš.)
148,3
19,6
37,4
Hrubá
vláknina
(g/kg suš.)
262,2
26,7
39,1
Popel
Energie
Jednotka
Průměrná hodnota
Směrodatná odchylka
R2 v %
(g/kg suš.)
374,3
74,1
16,8
(g/kg suš.)
103,6
21,6
19,3
(MJ NEL/kg suš.)
5,06
0,34
85,9
Fixní vlivy (úroveň)
Systém zemědělství (4)
Rok (4)
Seč (4)
Typ travního porostu (5)
Systém sklizně (4)
Výška strniště (3)
Počet obracení (4)
Doba sklizně (5)
Podmínky počasí (2)
Systém silážování (4)
Sklízecí mechanizace (6)
Délka řezanky (5)
Úroveň udusání (5)
Silážní aditiva (4)
Kvantitativní faktory
Sušina (hodnota P)
Průměrná hodnota (g/kg
čerstvé hmoty)
Regresní koeficient (g/kg resp.
MJ NEL)
Dusíkaté látky (hodnota P)
Průměrná hodnota (g/kg suš.)
MJ NEL)
Hrubá vláknina (hodnota P)
MJ NEL)
Popel (hodnota P)
MJ NEL)
Hodnota P (statistická významnost, pokud < 0,05)
0,227
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,006
0,000
0,000
0,000
0,014
0,000
0,000
0,000
0,339
0,000
0,028
0,159
0,025
0,008
0,000
0,000
0,248
0,004
0,137
0,345
0,014
0,891
0,000
0,068
0,535
0,732
0,645
0,003
0,819
0,778
0,246
0,036
0,329
0,000
377,3
0,000
377,2
0,000
377,4
0,000
377,2
-0,0024
-0,024
-0,028
-0,0002
0,000
148,7
-0,705
0,543
263,8
0,033
0,327
0,099
0,000
0,000
0,000
264,1
-0,397
0,000
103,0
-0,149
0,000
148,9
0,001
0,000
263,8
-0,251
0,000
103,0
-0,385
0,000
263,7
-0,01
0,000
103,3
-0,0093
Fermentační vlastnosti travních siláží
Kromě obsahů živin a energie v siláži jsou velmi důležité také parametry fermentace.
Výsledky analýz těchto dat udává tabulka 4. Rychlý pokles hodnoty pH na stabilní úroveň je
považován za základní kritérium laktacidogenní fermentace a mikrobiologické stability siláže
(ADLER 2002; PÖTSCH a RESCH, 2002). Celková průměrná hodnota pH 4,48 koresponduje
s kritickou hodnotou pH pro siláže ze zavadlé píce 30 – 40% sušiny (WEISSBACH a HONIG
1992; WEISSBACH 2002). U analyzovaných vzorků byly kromě kvality procesu silážování
rozhodujícími faktory obsah hrubé vlákniny (fenofáze) a popel (kontaminace), které ovlivňovaly
hodnotu pH. Obsah sušiny měl nečekaně malý vliv na hodnotu pH siláží, kdežto prodleva mezi
stočením do balíků a obalením fólií měla velmi významný dopad.
Dvě třetiny všech vzorků splňovaly doporučené rozmezí koncentrací kyseliny mléčné
a kyseliny octové, které byly silně ovlivněny mírou zavadnutí a také rokem. Analýzy obsahu
kyseliny máselné ukázaly, že pouze 25% vzorků bylo pod daný limit 3g na kg sušiny! Byl zjištěn
statisticky vysoce významný vztah mezi koncentrací kyseliny máselné a stupněm zavadnutí, stejně
tak i mezi stupněm zavadnutí a hrubou vlákninou či obsahem popela. Prostřednictvím procedury
GLM lze vysvětlit alespoň 38% variability v koncentraci kyseliny máselné. Protože většina
analyzovaných siláží vykázala nadměrné koncentrace kyseliny máselné, musely být farmářům
opakovaně vytýkány chyby, kterých se dopouštěli při výrobě siláže (RESCH 2009).
Rychlost degradace dusíkatých látek na amoniak může být také považována za indikátor
kvality fermentačního procesu (WEISSBACH a HONIG 1992). Podíl amoniaku z celkových
dusíkatých látek by neměl překročit 10% a analýzy ukázaly, že tento požadavek byl splněn u 75%
všech vzorků siláží. Nicméně degradaci bílkovin lze dále snížit zkrácením řezanky (technologie
výroby siláže), ale také optimálními podmínkami počasí. Prozatím není degradace bílkovin již
používána jako kritérium klasifikace siláží DLG.
U přibližně 20% vyšetřovaných siláží byla použita silážní aditiva pro zlepšení fermentačního
procesu a zvýšení kvality siláže. V ekologickém zemědělství nejsou povoleny určité skupiny
silážních aditiv, konkrétně se jedná o soli a většinu kombinovaných přípravků, které se obecně
doporučují pro nepříznivé podmínky (špatné počasí, kontaminovaný a přestárlý rostlinný materiál).
Silážní aditiva obsahující homofermentativní a heterofermentativní bakterie mohou být používána
i na ekologických farmách. V Rakousku podléhá použití silážních aditiv nařízením DLG-quality
label, příležitostně vlastním národním normám (RESCH 2008c). Výsledky silážních experimentů
provedených v AREC Raumberg-Gumpenstein ukázaly, že za optimálních podmínek lze dosáhnout
úspěšného fermentačního procesu a vyrobit siláž o vysoké kvalitě bez použití silážních aditiv. Další
terénní studie také ukazují, že farmáři často nevhodně používají silážní aditiva a někdy jsou
přesvědčeni, že použití silážních aditiv může kompenzovat chyby v managementu.
V rakouském projektu nebyl zjištěn žádný průkazný vliv silážních aditiv na koncentraci
energie, ale byl zjištěn signifikantní vliv na obsah produktů fermentace. Siláže ošetřené
bakteriálními aditivy měly vyšší obsah kyseliny mléčné (+ 6,2 g/kg sušiny) a průkazně nižší obsah
kyseliny máselné.
Tabulka 4: Dopad fixních vlivů a kvantitativních faktorů na parametry fermentace a krmnou kvalitu
siláží (GLM analýzy dat z projektu monitorování siláží v Rakousku, 2003/2005/2007/2009)
param eter
pH value
unit
mean value
standard deviation
R² in %
lactic acid
acetic acid
butyric acid
ammonia
DLG-value
[g/kg DM]
[g/kg DM]
[g/kg DM]
[% of total N]
(0-100)
43.8
24.4
14.3
11.6
7.1
14.6
10.9
9.6
38.5
8.4
4.8
20.2
75.8
19.9
40.1
4.48
0.35
23.1
p-value (significance if < 0.05)
fixed effects (level)
farming system (4)
year (4)
0.070
0.000
0.013
0.000
0.012
0.000
0.019
0.033
0.216
0.000
0.024
0.000
growth (4)
grassland type (5)
cutting height (3)
0.001
0.006
0.094
0.168
0.001
0.007
0.101
0.000
0.912
0.000
0.001
0.043
0.067
0.024
0.539
0.000
0.021
0.006
weather conditions (2)
silo system (4)
chopping length (5)
0.369
0.000
0.001
0.596
0.000
0.046
0.043
0.269
0.000
0.044
0.000
0.000
0.000
0.051
0.000
0.008
0.000
0.000
compaction level (5)
silage additives (4)
sample packaging (2)
0.006
0.000
0.000
0.004
0.004
0.410
0.532
0.000
0.634
0.027
0.000
0.024
0.457
0.083
0.410
0.003
0.000
0.347
0.000
378.2
0.001
0.000
374.6
-0.039
0.000
374.6
-0.018
0.000
374.6
-0.051
0.000
374.6
-0.015
0.000
374.6
0.073
0.000
265.5
0.003
0.000
265.6
-0.132
0.165
265.6
-0.009
0.000
265.6
0.089
0.000
265.6
0.048
0.000
265.6
-0.189
mean value[g/kg D M]
0.000
103.2
0.000
103.7
0.516
103.7
0.000
103.7
0.000
103.7
0.000
103.6
regressions coefficient [pH value, g/kg resp. MJ NEL]
0.004
-0.130
0.005
0.070
0.032
-0.136
quantitative factors
dry matter (p-value)
mean value[g/kg FM]
crude fibre (p-value)
mean value [g/kg D M]
ash (p-value)
prior-ranking factors
Klasifikace travních siláží
Fermentační vlastnosti lze také použít k hodnocení kvality siláží pomocí DLG bodů
(WEISSBACH a HONIG 1992). Výsledkem je klasifikace od 1 = vynikající do 5 = velmi špatná).
58% vzorků siláží dosáhlo > 70 DLG bodů a lze je klasifikovat jako dobré až vynikající. Dále byly
testované siláže klasifikovány pomocí vybraných cílových hodnot a fermentačních parametrů, jak
ukazuje tabulka 2.
Obrázek 1: Distribuce travních siláží podle stupně zavadnutí a obsahu hrubé vlákniny, v závislosti
na vegetačním stádiu (data z rakouského projektu monitorování siláží, 2003/2005/2007/2009)
750
700
dry matter (g/kg FM)
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
180
200
220
Dry matter = sušina
240
260
280
300
320
crude fibre (g/kg DM)
340
360
380
Crude fiber = hrubá vláknina
35% analyzovaných vzorků píce (n= 3 679) bylo sklizeno ve vhodné době a zavadnuto na
sušinu v doporučeném rozmezí 30-40%. Když se však zohlední velmi významné kritérium
kontaminace píce (obsah popela > 100 g), podíl optimálních travních siláží se sníží na 14%!
Samozřejmě bychom mohli diskutovat o tom, zda tato klasifikace není příliš přísná, ale nesmíme
zapomínat, že siláže v zahrnuté v tomto projektu patří pravděpodobně do třetiny nejlepších. Žádný
farmář by nezasílal siláž špatné kvality do projektu, který je zároveň soutěží o nejlepší siláž. Tyto
výsledky proto velmi jasně ukazují, že v praxi je nedostatek zkušeností a odborného poradenství a
velký potenciál ke zlepšování kvality objemných krmiv a siláží.
Závěry
Pro farmy hospodařící na travních porostech a farmy s chovem mléčného skotu, které se
snaží hospodařit s nízkými vstupy je nezbytné omezit podíl krmiv, která nepocházejí z vlastní
produkce a optimalizovat kvalitu vlastních pícnin z luk a pastvin. Výsledky rozsáhlého projektu
monitorování siláží, který zorganizoval a uskutečnil AREC Raumberg-Gumpenstein ukazují, že
v Rakousku existuje značný potenciál ke zlepšení kvality siláží v praxi. V horských oblastech jsou
kromě nepříznivých podmínek počasí hlavními důvody pro neuspokojivou kvalitu siláží zjevné
chyby v postupu jejich výroby. Důsledky pozdní sklizně, se kterými se farmáři potýkají, zahrnují
vysoký obsah hrubé vlákniny, nízkou koncentraci snadno fermentovatelných sacharidů a problémy
s udusáním takového materiálu. Kontaminace píce vede ke zvýšenému riziku pomnožení klostridií,
respektive zvýšené produkci kyseliny máselné ve fermentačním procesu, a je dalším vážným
problémem, kterému je třeba čelit.
V posledních letech se mechanizace používaná pro výrobu siláže výrazně zlepšila a rostoucí
podíl farmářů využívá firmy poskytující kompletní mechanizací pro silážování. V mnoha případech
se kritickým bodem stává plnění silážních prostorů. Jeho rychlost je často příliš vysoká a nedochází
k dostatečnému udusání silážovaného materiálu.
Je třeba věnovat zvýšené úsilí poradenské činnosti a informovat chovatele o tom, jak zlepšit
proces silážování a zvýšit kvalitu prostřednictvím praktických seminářů, pracovních skupin, letáků
a článků. Změny v procesu výroby siláže a vyvarování se chyb neznamenají náklady navíc, což je
jasný a pochopitelný argument pro farmáře.
Jako mohou vědci a výzkumné instituce prospět v této problematice? Exaktní silážovací
experimenty zaměřené na konkrétní otázky, které mohou být provedeny v kontrolovaných
podmínkách prostředí, jsou stále nezbytné. Dále také terénní studie, jako je tento monitorovací
projekt, poskytují důležité údaje a zjištění, které odrážejí situaci v praxi. Takové projekty pomohou
identifikovat slabé stránky, ukázat negativní i pozitivní trendy a poskytnout vhodný základ pro
přesné zaměření na aktuální problémy.
Kromě chemických a mikrobiologických analýz, které se běžně používají pro hodnocení
kvality objemných krmiv a siláží, může i hodnocení senzorických vlastností, jako je barva, textura
a olfaktorické vlastnosti, poskytnout další cenné informace ohledně příjmu a chutnosti krmiva.
Doposud v systému hodnocení objemných krmiv chybí vyhovující smyslové posouzení. To by
mohlo znamenat zajímavou výzvu.
Seznam literatury
[1] Adler A., 2002: Qualität von Futterkonserven und mikrobielle Kontamination. Bericht zum 8.
Alpenländischen Expertenforum „Zeitgemäße Futterkonservierung“, HBLFA RaumbergGumpenstein, 17-25
[2] Buchgraber K., E.M. Pötsch, R. Resch und A. Pöllinger, 2003: Erfolgreich silieren –
Spitzenqualitäten bei Grassilagen! Der fortschrittliche Landwirt (9), 2003, 29-37.
[3] Buchgraber K., L. Gruber, A. Pöllinger, E.M. Pötsch, R. Resch, W. Starz und A. Steinwidder,
2003: Futterqualität aus dem Grünland ist wieder mehr wert. Der fortschrittliche Landwirt (6),
2008, 16-19.
[4] DLG (Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft), 1997: DLG-Futterwerttabellen für Wiederkäuer.
7. erweiterte und überarbeitete Auflage. Herausgeber: Universität HohenheimDokumentationsstelle, DLG-Verlag, Frankfurt/Main.
[5] DLG (Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft), 2006: Praxishandbuch Futterkonservierung.
Silagebereitung, Siliermittel, Dosiergeräte, Silofolien. DLG-Verlags-GmbH, 7. Auflage, ISBN
3-7690-0677-1.
[6] Greimel M., 2002: Einsparungspotentiale in der Futterkonservierung. Bericht zum 8.
Alpenländischen Expertenforum „Zeitgemäße Futterkonservierung“, HBLFA RaumbergGumpenstein, 77-80.
[7] Gierus, M., A. van Dorland, A. Elgersma, M. Kreuzer, R. Loges, E.M. Poetsch, H. Smit, H.
Steinsham, F. Taube and M. Wachendorf, 2007: Influence of contrasting environments on
forage quality of ryegrass and four legumes growing in binary swards. Grassland Science in
Europe “Permanent and temporary grassland – plant, environment and economy”, Volume 12,
162-165.
[8] Gruber L., A. Steinwidder, T. Guggenberger und G. Wiedner, 1997: Interpolation der
Verdauungskoeffizienten von Grundfuttermitteln der DLG-Futterwerttabellen für
Wiederkäuer. Aktualisiertes Arbeitspapier der ÖAG-Fachgruppe Fütterung über die
Grundlagen zur Berechnung der Verdaulichkeit und des UDP-Gehaltes auf der Basis der DLGFutterwerttabellen für Wiederkäuer (7. Auflage 1997).
[9] Pötsch E.M. 2007: Low Input Farming Systems and livestock production - grassland and dairy
farming in Austria. Proceedings of the Summer University at Ranco, Italy, JRC Scientific and
Technical Reports, ISBN 978-92-79-08007-4, 33-38.
[10] Pötsch E.M. 2009: Grundfutterqualität im Konnex mit dem österreichischen
Agrarumweltprogramm. Bericht zum 15. Alpenländischen Expertenforum zum Thema
"Grundfutterqualität - aktuelle Ergebnisse und zukünftige Entwicklungen", 29-38.
[11] Pötsch, E.M. and M. Groier, 2005: Attitude of Austrian farmers towards agro-environmental
programs and aspects of nature conservation. In: Proceedings of the 13th International
Occasional Symposium of the European Grassland Federation (EGF), Volume 10: “Integrating
Efficient Grassland Farming and Biodiversity”. Tartu, Estonia 29-31 August 2005, 120-12.3
[12] Pötsch E.M. und R. Resch, 2002: Einfluss von Futteraufbereitung und Erntetechnik auf den
Gärverlauf und die Silagequalität von Grünlandfutter. Bericht zum 8. Alpenländischen
Expertenforum „Zeitgemäße Futterkonservierung“, HBLFA Raumberg-Gumpenstein, 11-15
[13] Pötsch E.M., A. Adler and R. Resch, 2007: Stock conservation of total mixed feed rations on
dairy farms. EGF-Symposium “, Gent, Belgien,
[14] Resch R. und A. Steinwidder, 2005: Silageprojekt 2003/05. Sonderdruck, HBLFA RaumbergGumpenstein.
[15] Resch R, 2007: Futterverschmutzung – Auswirkungen auf die Qualität von Grassilagen.
Der Fortschrittliche Landwirt, Heft 7, 16-17.
[16] Resch R., 2008a: Ergebnisse Silageprojekt 2003/2005/2007. Bericht über die 35.
Viehwirtschaftliche Fachtagung, LFZ Raumberg-Gumpenstein, 33-46.
[17] Resch R.,
2008b: Abschlussbericht
zur
wissenschaftlichen Tätigkeit
LFZ
073523 "Praxisorientierte Strategien zur Verbesserung der Qualität von Grassilagen in
Österreich". Sonderdruck, LFZ Raumberg-Gumpenstein, 51 S.
[18] Resch, R., 2008c: Welches Siliermittel passt auf meinen Betrieb? Der Fortschrittliche
Landwirt, (8) 2008, 18-21.
[19] Resch R., 2009: Description of significant influencing factors on butyric acid content of grass
silage by means of a multi-factorial linear model. Proceedings of the 13th International
Conference "Forage Conservation", Nitra, Slovakia Republic
[20] Steinwidder A., 2003: Silageprojekt 2003. Sonderdruck, HBLFA Raumberg-Gumpenstein.
[21] Stockinger C, 2009: Michproduktion in Zukunft – gewinnen wir den Wettbewerb? Bericht
über die 36. Viehwirtschaftliche Fachtagung, LFZ Raumberg-Gumpenstein, 11-18
[22] Weissbach F. and H. Honig, 1992: Ein neuer Schlüssel zur Beurteilung der Gärqualität von
Silagen auf Basis der chemischen Analyse. 104. VDLUFA-Kongress Göttingen, VDLUFASchriftenreihe 35, 489-494
[23] Weissbach F., 2002: Grundlagen und Praxis der Produktion guter Grassilagen. Bericht zum 8.
Alpenländischen Expertenforum „Zeitgemäße Futterkonservierung“, HBLFA RaumbergGumpenstein, 1-5
Silážní inokulanty – Co bude dál?
DAVIES D. R.
Institute of Biological, Environmental and Rural Sciences, Gogerddan
Campus, Aberystwyth University, Ceredigion, SY23 3EB, UK.
Úvod
V přehledu o budoucnosti silážních inokulantů je třeba se krátce zamyslet nad tím, jaká je
současná situace v této oblasti a jaký je jejich původ. Princip očkování siláží kulturami
mikroorganismů produkujících kyselinu mléčnou je rozsáhle využíván již více než sto let; tento
proces byl poprvé použit při konzervaci řepných skrojků (Watson and Nash, 1960). Použití kultur
umožňujících očkování a konzervaci řízků (lacto-pulp) je běžné ve Francii a již Crolbois (1909)
úspěšně vyvinul metody pěstování čistých kultur vybraných bakterií produkujících kyselinu
mléčnou. Tyto práce také prokázaly prospěšnost používání těchto očkovacích látek při konzervaci
řízkových siláží oproti jejich uchovávání bez jakéhokoli zásahu. Další výzkumy pokračoval
a Völtz, 1918 (citován Watsonem a Nashem, 1960) naočkoval zelenou hmotu jílku mnohokvětého
(italského) bakteriemi druhu Bacillus cucumeris fermentati a vyrobil siláž, v níž byl poměr kyseliny
mléčné k ostatním těkavým mastným kyselinám téměř 3,5:1. I dnes ale mnohé siláže
v zemědělských podnicích nedosahují tohoto poměru, který je – jak dobře víme – vynikajícím
indikátorem kvality fermentačního procesu. I přesto, že již práce těchto průkopníků prokázaly
potenciální prospěšnost inokulace při výrobě siláží, byli mnozí farmáři tohoto názoru, že inokulanty
jsou pro ně nepotřebné a málo hodnotné; tento názor převládal až do 80, let minulého století.
Důvodem tohoto stavu byla převážně sporná účinnost těch komerčních očkovacích látek, které byly
v té době nabízeny na trhu. V posledních 25 letech se však tímto problémem začali zabývat
mikrobiologové a vyvinuli velké množství komerčních silážních inokulantů a tak ve většině
evropských zemí tyto očkovací látky nahradily u farmářů, kteří aditiva používali, dříve běžné
preparáty obsahující nejrůznější kyseliny.
V polovině 90. let byl vývoj očkovacích látek zaměřen na homofementativní druhy bakterií
mléčného kvašení a většina inokulantů tehdy obsahovala jeden nebo více kmenů bakterií druhů
Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis, Pediococcus pentocaseous, Pediococcus acidilactici
a Enterococcus faecium. V následujícím období začaly být při snahách o zdokonalení
fermentačního procesu využívány i jiné druhy, a to hlavně proto, aby se zvýšila aerobní stabilita
silážní hmoty v období jejího vybírání a zkrmování. Mezi tyto druhy patří např. Propionibacteria
sp, Lactococcus salivarius, Lactobacillus paracasei, Bacillus sp. A také pravděpodobně
I nejkontroverznější heterofermentativní druh bakterií mléčného kvašení zvaný Lactobacillus
buchneri. V tomto referátu nehodlám prezentovat přehled nejnovějších výsledků, a to proto, že již
byly publikovány některé vynikající přehledné studie (Charmley; 2001; Muck, 1993; Spoelstra,
1991; Weinberg a Muck 1996). Používání homofermentativních inokulantů bylo proto velmi
úspěšné v oblasti zvyšování kvality vyráběných siláží, neboť při tom došlo ke snižování koncentrací
těkavých mastných kyselin, amoniakálního dusíku a volných aminokyselin na straně jedné a ke
zvýšení obsahu vodorozpustných polysacharidů a čistých bílkovin (Cussen et al., 1995; Davies et
al. 1998; Jalc et al., 2009; Merry et al., 1995; Winters et al. 2001).
Jaká je tedy budoucnost silážních inokulantů?
Dříve než se pokusíme tuto otázku zodpovědět, je důležité porozumět situaci, která existuje
v odvětví chovu přežvýkavců V celosvětovém měřítku čelí zemědělství (a zejména chov skotu)
největším problémům, jaké se kdy vyskytly. Rostoucí poptávka po mase a mléce, která existuje
v rozvojových zemích, naráží na fakt, že chovaný dobytek je přímým producentem cca 9% všech
antropogenních skleníkových plynů a že celkově se podíl souvisejících emisí těchto plynů zvyšuje
až na 18% (Gill et al. 2009); to tedy znamená, že vzniká naléhavá potřeba produkci těchto emisí
celkově redukovat. Souběžně s tím dochází také ke zvyšování tlaku nu půdní a vodní zdroje, což
vyúsťuje v nárůst ceny bílkovinných a energetických doplňků krmiv pro přežvýkavce. Tato zvířata
se však vyznačují schopností konvertovat některé nekonzumovatelné zbytky lidské stravy na vysoce
hodnotné potraviny; v souvislosti s tím však vystupuje od popředí problém a diskuse o tom, že stále
větší procento světové populace ohrožuje obezita, která je zčásti důsledkem nadměrné konzumace
masných a mléčných výrobků. V některých částech světa se také zvyšuje zájem spotřebitelů
o bezpečnost a zdravotní nezávadnost potravin, a to částečně kvůli nárůstu takových s výživou
souvisejících chorob jako jsou onemocnění způsobená verotoxigenními bakteriemi druhu E.coli.
Problémem a výzvou, před níž odvětví chovu skotu dnes stojí je tedy zvyšování výroby zdravějších
a bezpečnějších masných a mléčných výrobků na straně jedné a omezování celkového objemu emisí
na straně druhé; jinými slovy řečeno, je třeba dále zvyšovat efektivitu výroby.
S ohledem na všechny tyto skutečnosti si tedy položme otázku: jaké jsou vyhlídky pro rozvoj
používání silážních očkovacích látek za této situace a v těchto podmínkách?
Podle mého názoru existuje pro silážní očkovací látky celá řada možností a příležitostí jak
přispět k řešení těchto celosvětových problémů. Ve zbývající části tohoto referátu se tedy zaměříme
na úlohu, kterou tyto látky hrají v následujících oblastech:
a) omezování negativních environmentálních vlivů chovu přežvýkavců, a to jak
s ohledem na produkci škodlivých dusíkatých sloučenin a metanu (jež zvyšování
efektivity výroby nedílně provázejí), tak také s přihlédnutím k obecnému požadavku
snižování systémových ztrát;
b) zvyšování biologické a chemické bezpečnosti potravin a..
c) zlepšování pozitivních zdravotních účinků potravin.
Potenciální možnosti inokulantů v oblasti redukce negativních environmentálních účinků
Prvním z klíčových faktorů, které na negativní environmentální dopady chovu skotu působí,
je celková efektivita výroby, či – jednodušeji řečeno – snižování ztrát. Jak již zde bylo uvedeno,
existuje mnoho dokladů o tom, že homofermentativní silážní inokulanty mohou v rámci
zdokonalování a vylepšování procesu fermentace redukovat produkci takových škodlivých
konečných produktů a odpadů, jako jsou např. amoniakální N a těkavé mastné kyseliny, které
vznikají v důsledku zhoršení účinnosti konverze krmiva a vyšších ztrát sušiny v silážní jámě.
Kromě toho je stále zřejmější, že jedním z důsledků rostoucí kvality siláží je to, že mohou mít
negativní účinek na jejich aerobní stabilitu. Obecně se má zato, že správně konzervované a vysoce
kvalitní siláže (a to zejména ty, které byl očkovány homofermentativními bakteriemi mléčného
kvašení) jsou náchylnější k degradaci než siláže neošetřené (Weinberg et al., 1993), a to jak proto,
že je v silážní jámě zakonzervováno více živin, tak také proto, že v nich je přítomno méně
sekundárních metabolitů, které množení škodlivých mikroorganismů inhibují. Toto vše má
nepochybně vliv zvýšený potenciál produkce odpadních materiálů.
Problém aerobní nestability vede k přechodu od homofermentativních bakterií mléčného
kvašení k bakteriím heterofermentativním, přičemž bakterií první volby je druh Lactobacillus
buchneri (Oude Elferink et al., 1999; Driehuis et al., 2001). Je prokázáno, že tento přístup inhibuje
aerobní rozklad siláží tím, že jsou produkovány jiné metabolity než kyselina mléčná (především
kyselina octová). Je však třeba upozornit na to, že i když tento přístup může aerobní degradaci
siláže inhibovat (Driehuis et al., 2001), nebývá tento účinek vždy zcela konzistentní. Je dostatečně
zdokumentováno (Woolford, 1990; McDonald et al., 1991), že produkce kyseliny octové mívá za
následek zpomalení fermentace a že tedy pravděpodobně má i vliv na kvalitu bílkovin přítomných
v siláži (Davies et al., 1998; Jones, 1998).
Z poznatků týkajících se oblasti biochemických procesů probíhajících při fermentaci siláže
vyplývá, že každé vyprodukované molekule kyseliny octové odpovídá jedna i molekula oxidu
uhličitého (McDonald et al., 1990). To tedy znamená, že na každý gram vyprodukované kyseliny
octové připadá 0,733 g CO2. Údaje získané v provozním pokusu s 75 tunami travní siláže (Winters
et al. 2001) prokazují, že v inokulované siláži (10 g/kg suš.) je koncentrace kyseliny octové
průkazně nižší než v siláži neošetřené (27g/kg suš.). Vezmeme-li v úvahu tyto údaje a použijeme-li
je k propočtu produkce CO2 z vyrobených 250 tun sušiny siláže, dospějeme k závěru, že celkové
množství uvolněného oxidu uhličitého se rovná 3,1 t. Někteří z vás mohou považovat mé porovnání
neošetřené siláže se siláží ošetřenou homofermentativními bakteriem za nesprávné, a to zejména
tehdy, budou-li mít námitky proti používání silážních inokulantů heterofermentativních. Většina
publikovaných výsledků pokusů s očkováním však byla provedena v malém měřítku a použité
množství konzervovaného materiálu obvykle nebylo vyšší než 1 kg. Mnohé z těchto pokusů přitom
prokazují, že při ošetření silážované hmoty heterofermentativními inokulanty se vyprodukuje více
acetátů než v kontrolních silážích neošetřených. V jedné z těchto studií (Danner et al 2003) byl
v siláži ošetřené bakteriemi druhu L. buchneri zjištěn obsah acetátů rovnající se 55.3 g/kg suš., což
bylo více než šestinásobkem jejich obsahu v siláži ošetřené bakteriemi druhu L. plantarum a více
než dvojnásobkem v jejich hladiny v neošetřené siláži kontrolní; přitom byl tento pokus proveden
v laboratorních podmínkách! Přitom je při vstupu do bachoru acetát konečným produktem
bachorové fermentace zatímco laktát je dále konvertována na propionát, který taktéž vyžaduje
2H+ ionty. Jediným důvodem bachorové produkce metanu je odstranění vodíkových iontů z tohoto
předžaludku. Konečným výsledkem tohoto procesu je teoretické snížení emisí metanu ze siláží
s vyšším vzájemným poměrem laktátů k acetátům.
Z výše uvedených důvodů však lze úlohu heterofermentativních inokulantů a jejich
preventivní účinky na aerobní rozklad siláží zpochybnit; mimo diskusi však je fakt, že aerobní
rozklad siláže je hlavní příčinou ztrát v tomto výrobním odvětví a že současně používané
homofermentativní inokulanty na zajištění aerobní stability siláží v provozu nestačí. Většího
pokroku byl dosaženo při použití těch aditiv, která kombinují potravinářské konzervační látky
s homofermentativní inokulanty; v těchto případech byla kontrola aerobní degradace siláží úspěšná
(Owen, 2002; Rammer et al., 1999; White et al., 2002). Abychom však dosáhli ještě lepších
výsledků, je podle mého názoru zapotřebí věnovat ještě větší pozornost možnostem plně
mikrobiologického řešení tohoto problému. Nejedná se však o pouhý puritánský sen, neboť existuje
celá řada klíčů k řešení tohoto problému a právě jejich řešení si zasluhuje další zkoumání.
Ověřováno bylo zatím jen málo mikrobiálních postupů, např. s použitím přirozených
metabolitů mikrobiální fermentace (Grinstead and Barefoot, 1992) anebo s toxiny hubícími
kvasinky (Lowes et al., 2000). Metabolity mikrobiální fermentace si další výzkum zaslouží.
Vzpomeňme si jen na zprávu o výzkumu, která byla přednesena na předchozím symposiu konaném
v Brně (Merry et al. 1997); tito autoři publikovali výsledky svědčící o pozitivních účincích přidání
čistého diacetylu na omezení aerobního rozkladu. Diacetyl je produkován celou řadou bakterií
mléčného kvašení, a to především těch, které se používají v potravinářství při výrobě mléčných
produktů. Další výsledky tohoto vědeckého týmu však byl neúspěšné (Merry, osobní sdělení.), a to
při snaze využít tohoto potenciálního přístupu k přípravě bakteriálních silážních inokulantů. I přes
dosažený pokrok však je třeba věnovat pozornost vývoji technologií rychlého screeningu a DNA
metodik (viz např. Ennahar et al., 2003) a zabývat se i možnostmi izolace těch bakterií mléčného
kvašení, které se vyznačují schopností produkovat takové metabolity, které by jednak byly schopny
inhibovat rozmnožování těch kvasinek a plísní, jež způsobují aerobní rozklad a jednak si zachovaly
své fermentační schopnosti. Při úvahách o úloze fermentačních metabolitů se naskytla zajímavá
otázka, neboť se ukázalo, že vojtěšková siláž byla stabilnější než siláž kukuřičná (Muck & O’Kiely,
1992; O’Kiely & Muck, 1992); tito autoři však později dospěli k závěru, že faktor způsobující
stabilitu vznikal až v průběhu silážování, a to proto, že čerstvě sklizená plodina stabilní nebyla.
Výzkum zaměřený na ty méně významné chemické složky vojtěšky, které by se mléčného kvašení
mohly účastnit, by mohly otevřít jinou možnost přístupu ke snižován ztrát silážované hmoty.
Předtím, než důležitý problém aerobního rozkladu siláží opustíme, je třeba poznamenat, že i když se
mnozí domnívají, že příčinou této degradace jsou nižší houby, jsou v rámci tohoto procesu dalším
důležitým faktorem i bakterie octového kvašení (Spoelstra et al. 1988); tyto bakterie využívají pro
produkci kyseliny octové a CO2 jako fermentační substrát buď kyselinu mléčnou anebo etanol.
Nedávno však Nishino a j.( 2009) zjistili, že v siláži, která obsahovala stokrát nižší počty kvasinek
než siláž neošetřená, se v aerobně stabilním materiálu vyskytly bakterie druhu Acetobacter
pasteurianus. Tato skutečnost
označuje jinou možnou cestu ke kontrole procesu aerobního rozkladu, a to pouze pomocí
mikroorganismů.
Pečlivá selekce budoucích silážních inokulantů se taktéž vyznačuje potenciální schopností
snižovat celkovou produkci metanu u přežvýkavců krmených siláží. Tento potenciál vyplývá
z jejich přirozené schopnosti produkovat bakteriociny a lantibiotika (speciální skupinu antibiotik
produkovaných bakteriemi mléčného kvašení). Jedním z příkladů v tomto směru je nisin –
lantibiotikum produkované některými kmeny bakterií druhu Lactococcus lactis (Matsusaki et al.,
1996). Tyto kmeny jsou v mlékařství používány kvůli jejich účinkům proti takovým patogenům
a rozkladným mikroorganismům jako jsou příslušníci rodu Bacillus sp a druhu Listeria
monocytogenes. In vitro studie provedené s purifikovaným nisinem (Callaway et al., 1997)
v simulovaném bachorovém prostředí však ukázaly, že již 1µM bachorové šťávy se vyznačuje
potenciálem produkci metanu inhibovat. Zřejmým dalším krokem bude zkoumat možnost používat
bakterie mléčného kvašení jako takový silážní inokulant, který napomůže jak udržet kvalitativní
znaky siláže, tak také inhibovat metanogenezi u přežvýkavců, kteří jsou takto vyrobenou siláží
krmeni. Konečným důsledkem tohoto procesu by také mohlo být snížení výskytu listerióz jak
u hospodářských zvířat, tak také u lidi. Jestliže se ukáže, že nisin není tím správným krokem na
cestě vpřed, nesmíme ztratit důvěru ve schopnost bakterií mléčného kvašení produkovat takové
bakteriociny či lantibiotika, která budou mít na bachor pozitivní vliv. Russell and Mantovani (2002)
již navrhli, že by bakteriální bakteriociny přirozeně se vyskytující v bachoru mohly být používány
jako krmná aditiva, takže si lze položit otázku, proč by se tedy i bakterie produkující bakteriocin
nemohly v inokulantech používat jako to aditivum, které se vyznačuje schopností modifikovat
bachorové prostředí.
Nyní bych se chtěl zaměřit na efektivitu využívání dusíku (NUE - nitrogen use efficiency).
Zlepšení tohoto ukazatele by v celopodnikovém měřítku mohlo mít výrazně pozitivní vliv
a ekonomiku chovu skotu. Je již dostatečně zdokumentováno, že silážní inokulanty mohou
bílkoviny chránit před rozkladem a že tudíž mohou zvyšovat celkové množství proteinu, který
v siláži zůstane; na druhé straně mohou také zvyšovat užitkovost zvířat a v konečném efektu
I celkově využití/retenci dusíku ve zvířecím organismu (Davies et al., 1998; Jones, 1998; Winters et
al., 2001). Celkové využití dusíku organismem zvířete nemá význam jen v souvislosti
s ekonomickými výsledky hospodaření, ale také ve vztahu k redukci celkové produkce odpadního
dusíku. Existují dva názory které se dusíku a vlivu klimatických změn na plynné emise týkají.
Za prvé lze říci, že lepší využití bílkovin obsažených v píci bude mít za následek pokles těch emisí
CO2, které mají souvislost s produkcí umělých hnojiv a se spotřebou pohonných hmot při přepravě
dusíkových koncentrátů na farmy. Za druhé je jasné, že exkrece dusíku z těla hospodářských zvířat
má za následek emise N2O, takže její snížení bude mít pozitivní vliv i na snahy o snižování emisí
skleníkových plynů. Přesný podíl N2O na celkových emisích není jistý, a to proto, že existují
výrazné klimatické faktory, které tuto variabilitu způsobují, (Gill et al. 2009); N2O má na globální
oteplování zhruba 300krát větší účinek než CO2. Jak již bylo řečeno, existují rozsáhlé doklady
o pozitivních účincích NUE, pozitivním účinkům přísunu aminokyselin zatím bylo věnováno
mnohem méně pozornosti. Winters et al., (1999; 2001) prokázali výrazné zvýšené účinky inokulace
na celkový aminokyselinový profil siláže s průkazným zvýšením hladiny některých esenciálních
aminokyselin u celé řady pícnin, např. u červeného jetele došlo v inokulované siláži oproti
neošetřené kontrole ke zvýšení obsahu lyzinu o 30% a histidinu o 9,5%. Obě tyto sloučeniny patří
mezi kyseliny, které užitkovost ovlivňují v první řadě a proto jsou hlavním důvodem toho, že
u zvířat přikrmovaných bílkovinným doplňkem dochází často k nedostatečnému využití tohoto
doplňkového proteinu; z tohoto důvodu pak je přísun vyšší než spotřeba a proto dochází ke zvýšené
exkreci dusíku. Je známo, že aminokyselinové profily bílkovin masa a mléčka se značně liší od
profilu bílkovin rostlinného původu, přičemž aminokyselinový profil mikrobiální bílkoviny se
podobá profilu bílkoviny živočišné. Bach et al. (2000) spekulují, že kdyby byl aminokyselinový
profil krve přitékající do mléčné žlázy stejný jako u mléka, bylo by možno snížit obsah veškerých
N-látek v krmné dávce na 15%. Až dosud bylo jen málo pozornosti věnováno aminokyselinovým
profilům různých kmenů a druhů inokulačních bakterií mléčného kvašení. Značná různorodost byla
identifikována u bakterií mléčného kvašení již v roce 1977 (Erdman et al., 1977). V současnosti je
třeba zaměřit pozornost jak na posouzení značné diverzity, která se vyskytuje u aminokyselinových
profilů siláží, tak také na stanovení a odhad vlivu siláží ošetřených zdokonalenými inokulanty na
snižování dávek jadrných krmiv. Všechna tato stanovení je třeba provést v rámci pokusů se zvířaty.
Nakonec je třeba říci, že dříve než přejdeme od tématu omezování negativních
environmentálních účinků jinam, měli bychom se zamyslet nad těmi emisemi CO2, k nimž dochází
v souvislosti s procesem sklizně pícnin. Při používání mechanizačních prostředků dochází ke
spalování značných kvant fosilních paliv a proto každý krok směrem k redukci této spotřeby bude
mít pozitivní vliv na emise skleníkových plynů. Při silážování luštěnino-travních siláží se v mírném
pásmu všude ve světě běžně používají tři seče za vegetativní období, a to z velmi dobrých důvodů.
Vztah mezi kvalitou píce (vyjádřenou buď pomocí její stravitelnosti nebo obsahu metabolizovatelné
energie) na straně jedné a užitkovostí zvířat na straně druhé je dostatečně zdokumentován.
Je-li zkrmována poue nekvalitní píce, dochází nejenže k poklesu užitkovosti ale také ke značnému
zvýšení emisí metanu na kg vyrobeného masa a mléka. Časté seče víceletých silážních plodin
umožňují trvale dosahovat maximální kvalitu sklízené píce a kromě toho také snižovat provozní
potřebu pohonných hmot. Jedním z možných přístupů k užívání silážních aditiv je snaha
o zvyšování stravitelnosti rostlinných buněčných stěn a tím i k možnému prodloužení intervalů
mezi jednotlivými sečemi, což má navíc pozitivní vliv na celkovou spotřebu paliv. V poslední době
byla ze strany výrobců silážních aditiv věnována zvýšená pozornost používání enzymů. Až dosud
dosažené vědecké výsledky však byly velmi sporé. Důvody tohoto stavu stručně popsali Stark
a Wilkinson (1986), kteří napsali: „jedním z hlavních problémů, které brání použití účinných kvant
enzymů v silážích aditivech je vztah mezi jejich cenou a účinností“. Následovně citovali
Hendersona a Mcdonalda (1977), podle kterých je k dosažení smysluplného zvýšení kvality siláže
při použití cca 4 kg celulózy na tunu siláže. I když akceptuji, že během posledních 30 let došlo ke
značnému zlepšení, považuji i dnes vztah mezi jejich cenou a účinností za trvale platný. Takže
pokud se týká jednotlivých možností, já osobně se i nadále vracím ke svým věrným přátelům, jimiž
jsou bakterie mléčného kvašení. Inokulanty, které se v silážní jámě rozmnožují, produkují všechny
potřebné enzymy, takže vše, co je zatím zapotřebí, je objevit a nalézt takové inokulační bakterie,
které se budou vyznačovat schopností rozkládat buněčné stěny. V průběhu dozrávání rostlin se
rozhodujícím faktorem, který snižuje stravitelnost buněčných stěn stává proces lignifikace. Lignin
se dostává do úzkého vztahu s frakcemi stravitelné celulózy a hemicelulózy, přičemž zaručuje to, že
pro bachovovou mikroflóru stávají hůře degradovatelnými. Donaghy et al. (1998) před časem
identifikovali ty druhy bakterií mléčného kvašení, které produkovaly esterázu kyseliny ferulové, což
by mohlo vést k rozpustnosti ligninu a tím také ke potenciálnímu zvýšení stravitelnosti buněčných
stěn. Další výzkumy provedli Nsereko et al. (2007), kteří použili jeden z těch kmenů druhu
L. buchneri, které produkovaly esterázu kyseliny ferulové. V této práci (Nsereko et al., 2007) byl
zmíněný kmen druhu L. buchneri použit jako jedna z komponent silážního inokulantu a bylo
prokázáno,že se in situ stravitelnost neutrální detergentní vlákniny zvýšila z 0,362 u neošetřené
kontrolní siláže na 0,422 u siláže inokulované. Tento výsledek naznačuje slibný potenciál
takovéhoto přístupu, i tak ale je třeba postupovat velmi obezřetně z následujících dvou důvodů:
Je třeba zajistit, že budou použity správné siláž produkující mikroorganismy a jak bylo
uvedeno v předchozích částech tohoto referátu, nezdá se mně osobně být druh L. buchneri pro tento
účel nejvhodnější.
Musí existovat záruka, že buněčné stěny, které jsou v silu rozkládány, v něm nebudou také
fermentovány, což by mělo za následek nižší přísun dostupné energie pro zvířata.
Potenciální schopnost očkovacích preparátů zvyšovat bezpečnost potravin
Siláže se vyznačují potenciálem působit jako rezervoáry jak patogenních mikroorganismů
(např. příslušníků rodu Listeria anebo druhu E. coli), tak také některých biochemických látek
(např. mykotoxinů). Tyto nežádoucí složky silážní hmoty mohou v provozu zemědělských podniků
nejen snižovat užitkovost zvířat a vyvolávat nejrůznější onemocnění, ale také pronikat z farem přes
potravní řetězec až do lidského organismu a v něm vyvolávat různé choroby. Silážní inokulanty se
vyznačují schopností tato rizika snižovat a omezovat. V tomto referátu jsem již nastínil úlohu
budoucích inokulantů při omezování anaerobního rozkladu silážní hmoty a snižování produkce
metanu přežvýkavci, kteří jsou siláží krmeni. Tyto a podobné přístupy lze směrovat jak na kontrolu
patogenů, tak také na snižování obsahu takových škodlivin jako jsou mykotoxiny (metabolity
plísní) v silážních prostorách. Než bych tedy zdůrazňoval tyto důležité problémy a objasňoval
možnosti, kterými se inokulanty při kontrole těchto procesů vyznačují, hodlám teď věnovat více
času diskusi o nich.
Existuje ještě jedna oblast, v níž inokulanty mohou plnit funkci zvyšování bezpečnosti krmiv
a potravin pro zvířata a lidi. Přihlédneme-li k situaci v potravinářském průmyslu, kdy dnes a denně
slyšíme o přednostech konzumace tohoto fermentovaného mléčného výrobku anebo probiotického
nápoje, je zcela jistě čas pro ty z nás, kdož působíme v oblasti vývoje silážních inokulantů,
abychom věnovali více pozornosti objasňování zdraví prospěšných atributů těchto preparátů. Konec
konců my všichni se spoléháme na účinnost fermentace složek krmiv a potravin pomocí
vyselektovaných druhů bakterií mléčného kvašení. Zaměříme-li se na jednu z těchto oblastí,
představují zvířat (a zejména hospodářská zvířata) hlavní rezervoár pro množení a rozvoj takových
patogenů jako jsou verotoxinogenní bakterie druhu E. coli (Whipp et al. 1994). Tyto patogeny jsou
usídleny ve střevech přežvýkavců a hlavním místem jejich výskytu je jak tlusté střevo, tak také
(a především) rektum (Naylor et al. 2003). Výzkumy však prokázaly, že výskyt této skupiny
patogenů ve střevech a množení jejich množení lze omezit zkrmováním probiotik (Zhao et al.,
1998). Jednotlivé druhy bakterií mléčného kvašení se běžně vyskytují v zadní části tlustého střeva
mnoha druhů zvířat včetně člověka a přežvýkavců. Jakmile se zde uchytí, začnou konkurovat
ostatním mikroorganismů o místa pro uchycení ve stěně střevní a tak začnou z těchto míst
konkurenčně eliminovat jiné bakterie a brání jejich proliferaci. Je prokázáno, že jednotlivé druhy
bakterií mléčného kvašení jsou pro hospodářská zvířata prospěšné a že také kompetitivně eliminují
patogeny ze střev monogastrů (La Ragione et al., 2004). Jsou silážní inokulanty schopny plnit
stejnou funkci? Před tím než budeme schopni učinit spolehlivé závěry v této oblasti, bude sice ještě
třeba provést rozsáhlé výzkumy, ale to vše nepřesahuje naše stávající možnosti. Prvním úkolem
v tomto směru je zajištění toho, aby inokulanty dobře přežily průchod bachorem. Weinberg et al.
(2003; 2004) předpokládali, že by se inokulanty mohly vyznačovat probiotickými aktivitami a proto
začali studovat možnosti jejich přežití při průchodu bachorem; výsledky, jichž v tomto směru
dosáhli, jsou slibné. I tak je dnes ale jasné, že na vyřešení tohoto problému bude zapotřebí provést
další pokusy. Dosažení tohoto cíle však nicméně stojí za to.
Potenciál inokulantů zlepšovat pozitivní zdravotní účinky potravy
Vládní orgány a zdravotničtí pracovníci se snaží populaci jako celek upozorňovat na
důležitost a význam zdravé výživy. V tomto kontextu proto potřebujeme k pojmu zdraví zaujmout
holistický postoj a nezaměřovat se pouze na běžně hodnocené makroživiny, jimiž jsou bílkoviny,
polysacharidy a tuky, nýbrž také studovat i jejich jednotlivé komponenty (především tuků) a také
některé esenciální mikroživiny (např. vitamíny a minerály). V této souvislosti se proto domnívám,
že inokulalnty se vyznačují schopností ovlivňovat kvalitu siláže a zvyšovat v ní koncentraci
některých mastných kyselin, což v konečném důsledku znamená, že tyto sloučeniny budou pro
zvířata dostupnější a že se zvýší i možnosti jejich průniku do potravního řetězce lidí.
V současnosti je značná pozornost věnována konjugované kyselině linoleová (CLA), a to
proto, že má mnohé zdraví stimulující vlastnosti, např. to, že působí antikarcinogenně
a antioxidačně a že také snižuje hladinu cholesterolu. O fermentovaných mléčných výrobcích je
známo, že obsahují vyšší hladiny CLA než stejné výrobky nefermentované. (Lin, 2000), což opět
naznačuje, že se bakterie mléčného kvašení vyznačují schopností ovlivňovat kvalitu potravin.
Ze studií, které publikovali Kishino et al.,(2002) a Lin (2000) vyplývá, že schopností produkovat
značná kvanta CLA se vyznačuje celá řada druhů bakterií mléčného kvašení (L. plantarum,
L. acidophilus a L. lactis) a že tyto druhy jsou při výrobě mléčných výrobků používány. Vzhledem
k tomu, že krmiva pro přežvýkavce jsou považována za dobrý zdroj CLA pro výrobu potravin pro
lidi, mohlo by zvýšení jejich hladiny v krmivech mít pozitivní vliv i na celkovou dietu lidí.
V krmivářském průmyslu je proto věnována pozornost rozvoji technologií tohoto druhu. I tak ale by
měl být budoucí výzkum a rozvoj inokulantů zaměřen na studium možností selekce těch bakterií,
které budou schopny zvyšovat koncentrace této zdraví prospěšné mastné kyseliny, a to proto, že by
zvýšení příjmu CLA u přežvýkavců mělo v konečném efektu vést ke zvýšení její hladiny
v potravinách. Mikrobiologové, kteří se zabývají studiem silážních inokulantů by v budoucnosti
měli zkoumat potenciální schopnosti bakterií mléčného kvašení zvyšovat v krmivech i obsah
dalších zdraví prospěšných živin, takže bychom se jednoho dne mohli dočkat toho, že budeme mít
k dispozici inokulanty obsahující vysoké hladiny vitamínů a minerálů.
Závěr
V tomto referátu jsem se zaměřil na ty oblasti, v nichž by budoucí silážní inokulanty mohly
zvyšovat kvalitu vyráběných siláží lepším způsobem než dosud. V dnešním neustále narůstajícím
a zostřujícím se konkurenčním prostředí potřebují mít zemědělci pro všechny své výdaje a investice
dobré důvody. Naším úkolem je přispívat ke splnění tohoto úkolu a proto musíme své poznatky
o silážních inokulantech dále rozvíjet, neboť jedině tak uspokojíme nejen požadavky zemědělců,
ale i spotřebitelů. Abychom toho dosáhli, musíme se snažit držet krok se současným tempem
rozvoje ostatních oblastí vědy a výzkumu, as to zejména pokud se týká mlékařské a potravinářské
mikrobiologie.
Seznam literatury
[1] Bach, A., Huntington,G.B., Calsamiglia, S. and Stern. M.D. (2000). Nitrogen metabolism of
early lactation cows fed diets with two different levels of protein and different amino acid
profiles. Journal of Dairy Science. 83:2585-2595.
[2] Callaway, T.R., Carneiro, A.M.S., De Melo, C. and Russell, J.B. (1997). The effect of nisin
and monensin on ruminal fermentations in vitro. Current Microbiology 35:90 – 96.
[3] Charmley, E. (2001). Towards improved silage quality - a review. Canadian Journal of Animal
Science, 81, 157-168.
[4] Crolbois, J.(1909) Academy of Science 149:411 – 414.
[5] Cussen, R.F., R.J. Merry, A.P. Williams & J.K.S. Tweed (1995). The effect of additives on the
ensilage of forage of differing perennial ryegrass and white clover content. Grass and Forage
Science, 50, 249-258.
[6] Danner, H., Holzer, M., Mayrhuber, E. And Braun, R. (2003). Acetic acid increases stability
of silage under aerobic conditions. Applied and Environmental Microbiology 69:562 – 567.
[7] Davies, D.R., R. J. Merry, A.P. Williams, E.L. Bakewell, D.K. Leemans & J.K.S. Tweed
(1998). Proteolysis during ensilage of forages varying in soluble sugar content. Journal of
Dairy Science, 81, 444-453.
[8] Donaghy, J., Kelly, P.F. and McKay, A.M. (1998). Detection of ferulic acid esterase
production by Bacillus spp. And Lactobailli. Applied Microbiology and Biotechnology
50:257 – 260.
[9] Driehuis F., S.J.W.H. Oude Elferink, & P.G. Van Wikselaar (2001). Fermentation
characteristics and aerobic stability of grass silage inoculated with Lactobacillus buchneri,
with or without homofermentative lactic acid bacteria. Grass and Forage Science, 56, 330-343.
[10] Ennahar, S., Cai, Y. and Fujita, Y.(2003). Phylogenetic diversity of lactic acid bacteria
associated with paddy rice silage as determined by 16s ribosomal DNA analysis. Applied and
Environmental Microbiology 69:444 – 451.
[11] Erdman, M.D., Bergen, W.G. and Reddy, C.A. (1977) Amino acid profiles and presumptive
nutritional assessment of single-cell protein from certain lactobacilli.
Applied and
Environmental Microbiology 33:901 – 905.
[12] Gill, M., Smith, P. and Wilkinson, J.M. (2009). Mitigating climate change: the role of
domestic livestock. The Animal Consortium published on line by Cambridge University Press
doi:10.1017/S1751731109004662.
[13] Grinstead, D.A. and S.F. Barefoot. 1992. Jenseniin G, a heat-stable bacteriocin produced by
Propionibacterium jensenii P126. Appl. and Env. Micro. 58:215-220.
[14] Henderson, A.R. and McDonald, P. (1977). The effect of cellulose preparations on the
chemical changes during ensilage of grass in laboratory silos. Journal of the Science of Food
and Agriculture 28: 486 – 492.
[15] Jalč, D., Lauková, Simonová, M., Váradyová, Z. and Homolka, P.(2009). The use of bacterial
inoculants for grass silage:their effects on nutrient composition and fermentation parameters in
grass silage. Czech Journal of Animal Science 54:84 – 91.
[16] Jones, R., 1998. Bridging the protein gap: Potential of forage crops for UK livestock
production. In Biotechnology in the Feed Industry, Proceedings of Alltech’s 14th Annual
Symposium p 119-133.
[17] Kleinschmit, D.H., and L. Kung. 2006. The effects of Lactobacillus buchneri 40788 and
Pediococcus pentocaseous R1094 on the fermentation of corn silage. J. Dairy Sci. 89:39994004.
[18] La Ragione, R.M., Narbad, A., Gasson, M.J. and Woodward, M.J. (2004). In vivo
characterization of Lactobacillus johnsonii FI9785 for use as a defined competitive exclusion
agent against bacterial pathogens in poultry. Letters in Applied Microbiology 38:197 – 205.
[19] Lin, T.Y. (2000). Conjugated linoleic acid concentration as affected by lactic cultures and
additives. Food Chemistry 69:27 – 31.
[20] Lowes, K.F., C.,A. Shearman, J. Payne, D. Mackenzie, D.B. Archer, R.J. Merry and
M.J. Gasson. 2000. Preventioan of spoilage in feed and food by the yeast mycocin HMK.
Appl. Env. Micro 66:1066-1076.
[21] McDonald, P., A.R. Henderson & S.J.E. Heron (1991). The Biochemistry of Silage. 2nd
Edition Chalcombe publications, Marlow Bucks, UK, 340.
[22] Matsusaki, H., Endo, N., Sonomoto, K. and Ishizaki, A. (1996). Lantibiotic nisin
Z fermentative production by Lactococcus lactis IO-1; relationship between production of the
lantibiotic and lactate and cell growth. Journal of Applied Microbiology and Biotechnology
45:36 -40.
[23] Merry, R.J., M.S. Dhanoa & M.K. Theodorou (1995a). Use of freshly cultured lactic acid
bacteria as silage inoculants. Grass and Forage Science, 50, 112-123.
[24] Merry, R.J., K.F. Lowes & A.L. Winters (1997). Current and future approaches to biocontrol
in silage. In: V. Jambor, L, Klapil, P.Chromec & P. Prochazka (eds.) Proceedings of the 8th
International Symposium on Forage Conservation, Brno. Research Institute of Animal
Nutrition Ltd., Pohorelice, Czech Republic, 17-27.
[25] Muck (1993). The role of silage additives in making high quality silage. In: NRAES-67 Silage
Production - from seed to animal. Proceedings from the national silage production conference.
New York, 106-114.
[26] Muck, R.E. & P. O’Kiely (1992). Aerobic deterioration of Lucerne (Medicago sativa) and
Maize (Zea mais) silages - Effects of fermentation products. Journal of Science and Food
Agriculture, 59, 145-149.
[27] Naylor, S.W., Low, J.C., Besser, T.E., Mahajan, A., Gunn, G.J., Pearce, M.C., McKendrick,
I.J., Smith, D.G., Gally, D.L. (2003) Lymphoid follicle-dense mucosa at the terminal rectum is
the principal site of colonization of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in the
bovine host. Infection and Immunity 71, 1505-12.
[28] Nishino, N., Wang, C., Li, Y., Parvin, S. and Kan, K. (2009). Occurrence and survival in
whole crop corn silage of Acetobacter pasteurianus. Pages 165 - 166 in Proc. XV Int. Silage
Conf., 27 – 29 July. Madison, USA.eds G.A. Broderick et al.
[29] Nsereko, V.L., Smiley, B.K., Rutherford, W.M., Spielbauer, A., Forrester, K.J., Hettinger,
G.H., Harman, E.K. and Harman B.R. (2008). Influence of inoculating forage with lactic acid
bacterial strains that produce ferulate esterase on ensilage and ruminal degradation of fiber.
Animal Feed Science and Technology 145: 122 – 135.
[30] O’Kiely, P, & R.E. Muck (1992). Aerobic deterioration of Lucerne (Medicago sativa) and
Maize (Zea mais) silages - Effects of Yeasts. Journal of Science and Food Agriculture, 59,
139-144.
[31] Oude Elferink, S.J.W.H., F. Driehuis, J. Krooneman, J. C. Gottschal, and S. F. Spoelstra. 1999.
Lactobacillus buchneri can improve the aerobic stability of silage via a novel fermentation
pathway: the anaerobic degradation of lactic acid to acetic acid and 1,2-propanediol. Pages
266-267 in XII Int. Silage Conf., Uppsala, Sweden. T Pauly, ed.
[32] Owen, T. R. 2002. The effects of a combination of a silage inoculant and a chemical
preservative on the fermentation and aerobic stability of whole crop cereal and maize silage.
Pages 196-197 in Proc. XIII Int. Silage Conf., 11 – 13 September 2002, Auchincruive,
Scotland. L. M. Mechie and C. Thomas, eds.
[33] Rammer, C., P. Lingvall, and I. Thylin. 1999. Combinations of biological and chemical silage
additives. Pages 327-328 in XII Int. Silage Conf., Uppsala, Sweden. T Pauly, ed.
[34] Russell, J.B. and Mantovani, H.C. (2002). The bacteriocins of ruminal bacteria and their
potential as an alternative to antibiotics. Journal of Molecular Microbial Biotechnology 4:347
– 355.
[35] Spoelstra, S.F., Courtin, M.G. and Van Beers, J.A.C. (1988). Acetic acid bacteria can initiate
aerobic deterioration of whole crop maize silage.
Journal of Agricultural Science
Camb.111:127 – 132.
[36] Spoelstra, S.F. (1991).
Chemical and biological additives in forage conservation.
Landbauforschung Völkenrode 123:48 – 70.
[37] Stark, B. and Wilkinson, J.M. (1986). Developments in silage. Pp 90. Chalcombe Publications,
Marlow Buckinghamshire, UK.
[38] Watson, S.J. and Nash, M.J. (1960). The conservation of grass and forage crops. Pp 758.
Publ. Oliver and Boyd, Edinburgh. UK.
[39] Weinberg, Z.G., G. Asbell, Y. Hen & Azriela (1993). The effect of applying lactic acid
bacteria at ensiling on the aerobic stability of silage. Journal of Applied Bacteriology, 75, 512518.
[40] Weinberg, Z.G. & R.E. Muck (1996). New trends and opportunities in the development and
use of inoculants for silage. FEMS Microbiology Reviews, 19, 53-68.
[41] Weinberg, Z.G., Chen, Y. And Gamburg, M. (2004). The passage of lactic acid bacteria from
silage into rumen fluid, in vitro studies. Journal of Dairy Science 87: 3386 – 3397.
[42] Weinberg, Z.G., Muck, R.E. and Weimer, P.J. (2003). The survival of inoculant bacteria in
rumen fluid. Journal of Applied Microbiology 94:1066 – 1071.
[43] White, J. S., C. J. Lin, M. K. Woolford, and K. K. Bolsen. 2002. a new solution to the old
problem of cereal and maize silage stability. Pages 78-79 in Proc. XIII Silage Conf.,
Auchincruive, Scotland.
[44] Winters, A.L., Fychan, R., Davies, D.R., Lloyd, J., Merry, R.J. and Jones, R.(1999). Protein
content of a range of ensiled legumes.P 170 – 171. in Proc. XII Silage Conf., Uppsala,
Sweden.
[45] Winters, A.L., R. Fychan & R. Jones (2001). Effect of formic acid and a bacterial inoculant on
the amino acid composition of grass silage and on animal performance. Grass and Forage
Science, 56, 181-192.
[46] Whipp, S.C., Rasmussen, M.A. and Cray, W.C. (1994). Animals as a source of Escherichia
coli pathogenic for human beings. Journal of the American Veterinary Medical Association
204, 1168-1175.
[47] Woolford, M.K. (1990). The detrimental effects of air on silage. Journal of Applied
Bacteriology, 68,101-116
[48] Zhao, T., Doyle, M.P., Harmon, B.G., Brown, C.A., Mueller, P.O.E., Parks, A.H. (1998)
Reduction of carriage of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in cattle by inoculation
with probiotic bacteria. Journal of Clinical Microbiology 36, 641-647.
Systém hodnocení N-látek siláží
HUHTANEN P.
Swedish Universitykf Agricultural Sciences, Agricultural Research for
Northern Sweden
Umeå, SE-90 183 Sweden
Úvod
Primární funkcí bílkovin obsažených v krmivu je poskytnout přežvýkavcům absorbované
aminokyseliny (AA) ve formě α-amino N; AA bývají jsou často definovány i jako
metabolizovatelný protein (MP). I přežvýkavců je potřeba MP uspokojována ze dvou zdrojů, a to ve
formě mikrobiální bílkoviny syntesizované v bachoru a krmného proteinu, který vzniká při rozkladu
bachorových mikroorganismů. V některých systémech hodnocení bilance MP zahrnován
i endogenní protein (např. v systému NRC; 2001).
U přežvýkavců je bílkovinná výživa poměrně složitá, neboť dietetický přísun AA bývá před
trávením v tenkém střevě kvantitativně i kvalitativně modifikován v předžaludcích. Celkový
a stravitelný CP (veškeré N-látky) má při hodnocení bílkovinné výživy přežvýkavců jen nepatrný
význam, a to proto, že dietetický CP je ve formě AA absorbován jen částečně. Metaanalýza
produkce mléka provedená v našich pokusech (Huhtanen, 2005) ukázala, že příjem
metabolizovatelné energie (ME) a dokonce i sušiny (DM) umožňuje lepší predikci výnosu mléčné
bílkoviny než N-látky anebo stravitelné N-látky, přičemž příjem MP byl lepším prediktorem
produkce mléčné bílkoviny než příjem ME. Jsou-li zvířatům podávány krmné dávky s vysokým
obsahem N-látek, bývá velká část zdánlivé digesce N-látek výsledkem bachorové produkce
a absorpce amoniaku, která není hostitelskému organismu poskytována ve formě absorbovaných
AA. V nedávné metaanalýze (Broderick et al., 2010) bylo nulová bilance bachorových N-látek
(= příjem N-látek – omasální N-látky = 0) dosaženo při dietetické koncentraci N-látek 147 g/kg
DM; koncentrace bílkovin rozložitelných v bachoru (rumen degradable protein – RDP) přitom
činila 106 g/kg DM a odpovídající koncentrace bachorového amoniakálního N a mléčné močoviny
činily 71 a 17,7 mg/100 ml. Při vyšších koncentracích se převážná část CP ztrácí prostřednictvím
netto absorpce amoniaku, který se poté mění na dusík obsažený v moči..
Nejdražší složkou krmné dávky dojnic bývají právě bílkoviny. V průběhu posledních
desetiletí se zájem o emise N z mléčných farem podstatně zvýšil, a to jako o jejich únik ve formě
odparu amoniakálního N, tak také průniku nitrátů do spodních vod. Zkrmování velkých kvant
doplňkových bílkovin bývá také spojeno se zvýšeným příjmem a vylučováním fosforu (P), neboť
tyto proteinové doplňky obsahují více P než zelená píce či obilniny. Optimalizace bílkovinné
výživy zvířat je proto důležitá a žádoucí jak z hlediska ekonomického, tak také environmentálního.
Přesné a dokonalé hodnocení hodnoty krmného proteinu je základním předpokladem
optimalizace výroby mléka a minimalizace environmentálních emisí dusíku. Ideální systém
hodnocení bílkovin by měl přesně kvantifikovat přísun MP ve formě mikrobiální bílkoviny
a nerozložitelného proteinu krmiva (undegraded feed protein – RUP); kromě toho by měl umožnit
i stanovení potřeby RDP a MP (aminokyselin) u hostitelského zvířecího organismu. Přesné
stanovení podílu N obsaženého v exkrementech a v moči by bylo pro predikci environmentální
zátěže a emisí N velmi užitečné. Podstatného zlepšení systémů hodnocení N-látek krmiva bylo
dosaženo poté, co byly systémy stanovení N-látek (anebo stravitelných N-látek) nahrazeny
hodnocením mikrobiálních N-látek (MP) na základě diferenciace potřeby RDP pro bachorové
mikroorganismy a potřeby AA pro hostitelský zvířecí organismus. Koncepce hodnocení N-látek
obsažených v krmivu na RDP a RUP je teoreticky správné; stanovení těchto frakcí N-látek však je
značně problematické. Při analýze velkých souborů severoamerických (739) a severoevropských
(998) krmných dávek použitých v pokusech s dojnicemi, se predikce chybného stanovení výnosu
mléčné bílkoviny zlepšila jen nepatrně poté, co do tohoto modelu byla zařazena také efektivní
rozložitelnost N-látek (effective protein degradability – EPD) a celkový příjem stravitelných
bílkovin (total digestible nutrients –TDN) a CP (Huhtanen and Hristov, 2009). Model predikce
produkce mléčné bílkoviny založený jen na dvou proměnných (mikrobiálním MP + MP krmiva)
dává podstatně lepší výsledky než stanovení veškerého MP; zajímavé přitom je, že v porovnání
s MP krmiva byl regresní koeficient mikrobiálního MP pětkrát vyšší. Přísun bílkovin byl stanoven
na základě NRC (2001) systému hodnocení bílkovin. Nižší koeficient pro RUP naznačuje, že buď je
jeho využití mnohem menší než v případě mikrobiálního proteinu anebo že jsou rozdíly v přísunu
RUP nadhodnoceny. Tato a další analýzy získaných produkčních údajů prokazují, že je velmi
důležité hodnotit systémy stanovení krmných bílkovin na základě dat získaných v provozních
pokusech. Konečným cílem systémů hodnocení krmiv je správně stanovit pořadí nutriční hodnoty
jednotlivých krmiv, a to ne pouze kvalitativně, ale také kvantitativně.
U typických krmných dávek pro dojnice je podíl zelené píce na celkovém příjmu N-látek
vysoký; tak např. v data souboru výsledků severoevropských krmivářských pokusů s dojnicemi
činil průměrný podíl CP píce 56% (s.d. 11,9) celkového příjmu CP. Pochopení a objasnění faktorů,
které ovlivňují proteinovou hodnotu zelené píce je proto důležité pro optimalizaci doplňkového
přísunu bílkovin, a to zejména s ohledem na úniky a emise N z mléčných farem. Cílem této práce je
prodiskutovat faktory, které ovlivňuje bílkovinnou hodnotu zelené píce a stanovit silné a slabé
stránky metodologických postupů, jež jsou používány při stanovení hodnoty krmných bílkovin pro
dojnice. Hodnocení různých postupů bude provedeno na základě metaanalýzy dat získaných
v pokusech s dojnicemi.
Syntéza mikrobiálních N-látek
Z kvantitativního hlediska představuje v systémech hodnocení krmných bílkovin mikrobiální
protein hlavní zdroj aminokyselin absorbovaných v tenkém střevě (obecně označováno jako MP).
Hlavní podíl mikrobiálního N na celkovém toku neamoniakálním N (NAN) z knihy (omasum) činil
v průměru 96 hodnocených diet 71% (Broderick et al., 2010). Vzhledem k tomu, že mikrobiální
protein je hlavní komponentou celkového přísunu MP, je zcela nezbytné zcela přesně stanovit
výsledek syntézy mikrobiálního proteinu. Toto stanovení je technicky náročné, a to proto, že je
jednak pracné a jednak musí být prováděno se zvířaty, která mají voperovány kanyly; kromě toho je
také třeba používat markery, které umožňují hodnocení průchodu tráveniny zažívacím traktem
a sledování toku mikrobiální bílkoviny. Měření toku živin jednotlivými částmi zažívacího traktu
a hodnocení syntézy bachorových bílkovin je tradičně založeno na odběru vzorků pomocí
jednouchých T-kanyl, jež jsou voperovány buď do slezu nebo do proximální části dvanácterníku
(Harmon and Richards, 1997; Titgemeyer, 1997). Huhtanen et al. (1997) vyvinuli techniku odběru
vzorků z knihy; tuto techniku pak modifikovali Ahvenjärvi et al. (2000), což umožnilo odběr
tráveniny z omasálního kanálu (omasal canal). V porovnání s odběrem vzorků tráveniny
z dvanácterníku má metoda odběru těchto vzorků z knihy určité přednosti: (1) je méně invazívní
a vyžaduje si použití pouze bachorové kanyly, (2) v porovnání s odběrem vzroků z dvanácterníku
stačí odběr menšího množství tráveniny (zejména N-látek) a (3) vzorky jsou odebírány před tím,
než ve slezu proběhne hydrolýza tráveniny. Tato metoda byla hodnocena pomocí metaanalýzy dat
(Broderick et al., 2010; Huhtanen et al., 2010). Výsledky tohoto hodnocení ukazují, že predikční
chyba stanovení mikrobiální bílkoviny je výrazně menší než při odběru z dvanácterníku anebo při
použití metody jediného markeru, jímž obvykle bývá Cr2O3. Těsné závislosti, které existují mezi
bachorovou a celkovou NDF a OM digescí a mezi omasálním tokem NAN a produkcí mléčné
bílkoviny rovněž potvrzují spolehlivost této techniky hodnocení průběhu trávení krmiva v bachoru.
Tito autoři však přičítají přesnost této techniky tomu, že při stanovení toku tráveniny byla použita
metoda trojnásobného markeru; podle jejich je tento postup vhodnější než samotný přímý odběr
vzorků.
Analýza toku tráveniny knihou (Broderick et al., 2010) naznačila, že syntéza mikrobiální
bílkoviny v bachoru se těsně vztahovala ke skutečněmu trávení organické hmoty v bachoru
(OMTDR). V praxi OMTDR nelze měřit a proto je třeba použít při výpočtu koncentrace MP
v krmivu nebo v krmné dávce použít takový ukazatel, který by vyjadřoval velikost přísunu
fermentovatelné energie bachorovým mikroorganismům. V modelech hodnocení bílkovin krmiva
bývá mikrobiální syntéza N obvykle vyjádřena v přepočtu na kg stravitelné OM (DOM), kterou lze
upravit podle obsahu látek, které bachorovým mikroorganismům buď nedodávají žádnou energii
(ATP), anebo je toto množství menší při přísunu stravitelných polysacharidů. Tak např. fermentační
silážní kyseliny (kyselina mléčná) bachorovým mikroorganismům dodávají jen málo nebo dokonce
žádnou energii (VFA) (Chamberlain, 1987). Při omezování fermentace v silážní jámě pomocí
postupného zvyšování dávek kyseliny mravenčí (od 0 do 6 l/t) došlo ke zvýšení koncentrace
reziduálních vodorozpustných polysacharidů a k poklesu obsahu fermentačních kyselin (Jaakkola et
al., 2006). Tyto změny byly spojeny se zvýšenou mikrobiální syntézou bílkovin a také s rychlejší
pasáží NAN dvanácterníkem. Naproti tomu krmné dávky založené na použití siláže
ošetřené/konzervované kyselinou mravenčí podporovaly syntézu mikrobiální bílkoviny více než
krmné dávky obsahující seno sklizené ze stejných pokosů (Jaakkola and Huhtanen, 1993). Lze tedy
předpokládat, že by absence fermentačních produktů v seně mohla oproti siláži mikrobiální syntézu
podporovat a zvyšovat. Je také možné, že při zkrmování čerstvé píce mají mikroorganismy
k substrátu lepší (snadnější) přístup než při zkrmování sena. Kromě toho může být syntéza
mikrobiální bílkoviny stimulována i vysokým podílem rozpustného N (přítomného ve formě
peptidů; Nsereko and Rooke, 2000) v silážích ošetřených kyselinou mravenčí.
Podobně ani silážní fermentační kyseliny, mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, RUP a DF
i škrob trávený v postruminalních částech zažívacího traktu mikroorganismům nedodávají energii,
která by umožňovala jejich růst. Odečtení DOM od těchto látek by tedy mělo umožnit přesnější
stanovení koncentrace MP. K otestování této hypotézy byla provedena regresivní analýza
smíšeného modelu (St-Pierre, 2001), jejímž cílem bylo porovnat modely predikce výtěžku mléčné
bílkoviny (milk protein yield – MPY), v nichž byly použity lineární a kvadratické výrazy
vyjadřující MP jako nezávislé proměnné (MPY = a + bMP + cMP2). Kvadratický výraz byl zahrnut
do modelu proto, aby byl vyjádřen vztah mezi poklesem výnosů a nárůstem příjmu MP. Tyto údaje
se týkaly 832 krmných dávek, jež byly použity ve 171 pokusech se stanovením mléčné užitkovosti
dojnic. Syntéza mikrobiálního N byla vypočtena tak, že DOM propočtená pro záchovnou krmnou
dávku (DOMm) byla použita jako základ. Na základě odběru vzorku z knihy byla stanovena hodnota
145 g mikrobiální CP na kg DOMm (Broderick et al., 2010). Jestliže byly od DOMm odečteny
celkové kyseliny (TA) a byli-li tuk vyjádřen buď jako éterový extrakt (EE) a RUP nebo jako
kombinace těchto faktorů, byla efektivní hodnota modifikována, a to proto, aby průměrný
mikrobiální přísun zůstal ve všech modelech konstantní. Tyto modely pak byly porovnány se
stávajícím systémem hodnocení (MTT, 2006), v němž jsou jako základ pro výpočet mikrobiální
bílkoviny použity stravitelné glycidy (digestible carbohydrates – DCHO) + RDP. Příjem RUP byl
stanoven pomocí Finského systému hodnocení bílkovin (MTT, 2006), který je modifikací
obdobného systému skandinávského (Scandinavian AAT-PBV systém; Madsen et al., 1995).
Správnost tohoto modelu byla ověřována pomocí metody RMSE (residual mean squared error),
která byla upravena pro náhodné vlivy (random study effects) a Akaikeho informační kritérium
(AIC).
Rozdíly mezi modely predikce výtěžku mléčné bílkoviny (MPY) byly poměrně malé (Tab. 1)
a také predikční chyby byly malé (cca 18 g/d). Kvadratické efekty byly vysoce průkazné
(P < 0.001), což indikuje klesající míru odezvy na zvyšující se přísun MP. Podle RMSE a AIC byl
výtěžek mléčné bílkoviny nejpřesněji stanoven tehdy, byla-li syntéza mikrobiálního proteinu
vypočtena na základě použití DOMm – RUP jako substrátu. Odečtením DOMm od TA (DOMm for
TA) se tento model nezlepšil. Teoreticky by ale tento model měl být zdokonalen, neboť tyto
fermentační kyseliny dodávají bachorovým mikroorganismům energie jen velmi málo anebo
dokonce vůbec žádnou Toto zjištění je v rozporu s výsledky in vivo pozorování, která ukázala, že
pokles MPS byl provázen intenzivnější fermentací siláže (Harrison et al., 2003). Tento účinek se
může vztahovat ke zvýšené produkci propionátů pocházejících z mléčné kyseliny siláže, která byla
prokázána v rámci analýzy dat o průběhu fermentace v bachoru u skotu krmeného krmnými
dávkami založenými na použití travní siláže (Sveinbjörnsson et al., 2006) a při použití
intraruminální infuze laktátů (Jaakkola a Huhtanen, 1992). Zvýšená glukogeneze z propionátu může
přispět ke zlepšení využití absorbovaných AA pro syntézu mléčné bílkoviny; tím je také umožněna
kompenzace poklesu MPS v extenzivně fermentovaných silážích. Snížení koncentrace plazmatické
glukózy, kterou lze pozorovat u dojnic krmených restriktivně fermentovanou siláží (oproti zvířatům
krmeným siláží s vysokým obsahem laktátů – Miettinen ad Huhtanen, 1997; Shingfield et al., 2002)
podporuje hypotézu, že u restriktivně fermentovaných siláží může být přívod glukózy faktorem,
který má limitující účinky.
I když už bylo přesvědčivě prokázáno, že restrinkce fermentace v silážní jámě syntézu
mikrobiální bílkoviny, lze odezvu MPY na tyto siláže přičítat téměř zcela sníženému příjmu krmiva
(Huhtanen et al, 2003). Kromě poklesu příjmu glukózy nemusí být ani aminokyselinový profil
mikrobiální bílkoviny zcela ideální pro dojnice, které dostávají krmnou dávku založenou na travní
siláži. Histidin je u krmných dávek obsahujících travní siláž a jádro první limitující kyselinou
(Vanhatalo et al., 1999; Kim et al. 2001). Vzhledem k tomu, že koncentrace histidinu v mikrobiální
bílkovině je zřetelně nižší než v bílkovině mléčné (20-21 vs. 26-27 g/kg AA), může být využití
doplňkové bílkoviny (MP) pocházející z bílkoviny mikrobiální dále zhoršeno případným
suboptimálním aminokyselinovým profilem. Změny v koncentraci plasmatických aminokyselin,
které jsou popsány v práci Miettinena a Huhtanena (1997), tuto domněnku podporují. V porovnání
s dobře konzervovanou siláží s vysokým obsahem laktátů zvýšilo zkrmování siláže fermentované
restriktivně a podávané zvířatům spolu s postruminálními infúzemi kaseinu jak plasmatickou
koncentraci lyzinu, tak také kyselin s větveným řetězcem a rovněž i veškerých esenciálních kyselin;
pouhé infúze kaseinu naproti tomu hladinu plasmatického histidinu zvyšovaly a vyvolávaly
mnohem vyšší odezvu MPY (38 vs. 102 g/d).
Tabulka 1: Predikce množství mléčné bílkoviny na základě přísunu MP (MPY = a + bMP + cMP2)
vypočtená pomocí různých modelů hodnocení úrovně syntézy mikrobiální bílkoviny
A
-131
-119
-42
-107
-128
-35
-60
-120
SE
50.6
47.6
44.5
47.1
49.7
44.3
47.2
49.6
Pvalue
0.01
0.01
0.35
0.02
0.01
0.43
0.21
0.02
B
SE
C
DCHO + RDP
771 63.0 -106
DOMm
774 59.2 -112
DOMm - TA
704 55.0 -100
DOMm - EE
761 58.4 -109
DOMm - RUP
767 61.9 -104
699 54.5 -100
DOMm - TA -EE
DOMm - TA -RUP
712 58.4 -98
DOMm - EE - RUP
759 61.6 -103
DOMm - TA -EE –
RUP
-55
47.3
0.25
713 58.3 -100
P-hodnoty pro B a C jsou vysoce statisticky průkazné (P < 0.001)
SE = směrodatná odchylka
RMSE = Residual mean squared error, adjusted for random study effect.
AIC = Akaikeho informační kritérium (nižší hodnoty jsou lepší)
DCHO = stravitelné glycidy
SE
19.8
18.5
17.3
18.3
19.4
17.1
18.4
19.4
RMSE
18.4
18.3
18.0
18.3
17.9
18.2
17.9
18.1
AIC
8145.5
8137.8
8150.3
8150.0
8107.6
8178.3
8143.7
8132.2
18.3
18.3
8189.7
RDP = N-látky degradované v bachoru
DOMm= stravitelná organická hmota (OM) při záchovné krmné dávce
TA = veškeré fermentační kyseliny
EE = tuk (éterový extrakt)
RUP = N-látky nedegradované v bachoru
I když tuk není pro bachorové mikroorganismy zdrojem energie, nedochází po odečtení EE
od DOMm ke zlepšení predikce MPY. V mnohých systémech hodnocení bílkovin (Vérite a Peyrand,
1989; AFRC, 1992; Tamminga et al., 1994; Madsen et al., 1995) se však tuk při výpočtu
mikrobiální bílkoviny odečítá. Naproti tomu systém NRC (2001) přičítá tuku velmi výrazný podíl
na syntéze mikrobiální bílkoviny, neboť při výpočtu veškerých stravitelných živin (total digestible
nutrients – TDN) je pro mastné kyseliny použit faktor 2,25 [(éterový extract – 10 (g/kg suš.)].
I přesto, že to je teoreticky nesprávné, nebyla střední chyba predikce pro TDN vyšší než u celkové
DOM (NRC, 2001). V jedné z předchozích analýz (Huhtanen a Hristov, 2008) byla v případě
stanovení podílu mikrobiální bílkoviny na celkové MP predikce MPY jen marginálně horší než při
použití TDN při záchovné dávceat maintenance jen marginálně horší než při použití DOMm.
V rámci NRC (2001) proběhla diskuse, že zlepšená efektivita syntézy mikrobiální bílkoviny může
být kompenzací zhoršené bachorové zkvasitelnosti, která se vyskytuje v souvislosti se zvýšeným
příjmeme krmiva. V podmínkách in vivo, přídavky tuku počty prvoků vždy snižovaly (Sutton et al.,
1983; Hristov et al., 2004). Zmenšené bachorové populace prvoků bývají obvykle spojeny
s omezením vnitrobachorové recyklace N; tato skutečnost je indikována sníženými koncentracemi
amoniaku (Williams and Coleman, 1992); primární příčinou tohoto fenoménu je pokles proteolýzy
bakteriální bílkoviny bachorovými prvoky (Broderick et al., 1991). Na základě relativně nízké
variability obsahu dietetického tuku a možného nárůstu účinnosti MPS při zvýšeném obsahu tuku
nemusí odečtení tuku od DOM ovlivnit přesnost predikce syntézy mikrobiální bílkoviny. Toto
konstatování platí především pro píce, které se vyznačují nízkou proměnlivostí koncentrace tuku.
Teoreticky by postruminálně trávený škrob neměl být při výpočtu mikrobiální bílkoviny od
DOMm odečítán, a to proto, že pro bachorové mikroorganismy nepředstavuje žádná zdroj energie.
Současné metody stanovení bachorové stravitelnosti škrobu jsou nepřesné (diskusi na toto téma lze
nalézt v práci Huhtanena a Sveinbjörssona, 2006). Je tedy možné, že by úprava množství
fermentovatelného substrátu jsoucího k dispozici pro postruminální trávení škrobu mohla spíše
zvyšovat než snižovat velikost predikčních chyb učiněných při stanovování MP. Škrob trávený
v tenkém střevě je absrován ve formě glukózy, což může způsobit pokles využití aminokyselin při
glukogenezi. Zvýšený přísun glukózy by tedy mohl využití aminokyselin pro syntézu mléčné
kyseliny zlepšit a tak kompenzovat snížený přísun energie pro MPS. Podobně také trávení NDF
v tlustém střevě syntézu mikrobiální bílkoviny (MPS) podporuje a přispívá k přísunu MP pro
hostitelský zvířecí organismus. Analýza dat získaných omasálním odběrem vzorků naznačuje, že
podíl tlustého střeva na celkovém trávení NDF je malý (Huhtanen et al., 2010) a že i jeho skutečná
proměnlivost je pravděpodobně nízká.
Při výpočtu syntézy mikrobiální bílkoviny zlepšilo odečtení RUP od DOMm
fermentovatelného substrátu přesnost odhadu tvorby MPY z MP. Toto konstatování je logické, a to
proto, že RUP fermentaci v bachoru uniká. Bez odpočtu RUP od DOMm by tato hodnota byla
započtena dvakrát – jednou jako energie dodaná pro mikrobiální růst a jednou jako ztráta (escape)
bílkovin krmiva. Existují také doklady o negativních účincích zvýšené nerozložitelnosti
dietetického CP na odtok mikrobiálního proteinu z bachoru (Voigt a Piatkowski, 1987;
Ipharraguerre a Clark, 2005). Později zmiňovaní autoři uvádějí, že při zvýšeném příjmu RUP došlo
k sedmiprocentnímu snížení odtoku mikrobiálního proteinu z bachoru. Metaanalýza údajů o odběru
vzorků z knihy (Broderick et al., 2010) však neposkytla doklady o tom, že by při zhoršené
degradovatelnosti bachorové bílkoviny docházelo ke snížení účinnosti mikrobiální syntézy.
Zvýšená úroveň krmení může přísun mikrobiální bílkoviny ovlivnit dvěma různými způsoby:
poklesem stravitelnosti krmné dávky (NRC, 2001) a zvýšením účinnosti syntézy mikrobiální
bílkoviny (Volden, 1999; Broderick et al. 2010). Stravitelnost klesá s rostoucím příjmem krmiva
proto, že dochází k rychlejší pasáži částic krmiva bachorem. Pokles stravitelnosti v důsledku vyšší
úrovně krmení bývá větší u krmných dávek vyznačujících se vysokou stravitelností při záchově. U
krmných dávek s nízkou stravitelností však tomu bývá naopak (NRC, 2001; Huhtanen et al., 2009).
Účinky úrovně krmení mají klesající tendenci. Zvýšená efektivita syntézy mikrobiální bílkoviny,
která provází zvýšenou úroveň krmení, je také důsledkem rychlejší pasáže bachorové tekutiny
a částic krmiva. To má za následek, že se doba mikrobiálního koloběhu zkracuje, což umožňuje,
aby byla větší část fermentovatelné energie (ATP) využita pro růst a množení mikroorganismů a ne
pro záchovu buněk. Pozitivní vztah mezi příjmem sušiny a efektivitou mikrobiální syntézy zjištěný
pomocí odběru vzorků z knihy je zachycen na obr. 1. Tato efektivita se výrazně zvyšuje se
zvýšením příjmu krmiva a tento efekt má tendenci být spíše kvadratický než lineární. Zlepšuje
úprava efektivnosti syntézy mikrobiální bílkoviny a DOMm podle skutečné úrovně příjmu krmiva
přesnost systému hodnocení bílkovin? Je-li DOMm upravena s ohledem na účinky úrovně krmení
v souladu s modelem, který vypracovali Huhtanen et al. (2009) a je-li efektivita mikrobiální syntézy
upravena podle lineárního vztahu uvedeného na obr. 1, dochází k mírnému zhoršení chyby predikce
MPY podle kvadratického MP modelu (18.6) oproti modelům DOMm a DOM – RUP, které jsou
zachyceny v tab. 1. Na základě této analýzy nezlepšuje složitější systém přesnost predikce výtěžku
mléčné bílkoviny. Je tomu tak pravděpodobně proto, že tyto protikladné účinky se v průměru
navzájem téměř kompenzují; pozitivní účinek úrovně krmen í na mikrobiální efektivitu je mírně
větší než její negativní účinek na stravitelnost. Je také možné, že zdrojem chyb jsou doplňující
faktory použité v modelu hodnocení bílkovin. Norma NRC (2001) odečítá TDN podle úrovně
krmení, avšak nebere do úvahy zvýšenou účinnost mikrobiální syntézy bílkovin spojenou s vyšším
příjmem krmiva. To pak má za následek větší potřebu doplňkových bílkovin, která nastává při
vysokém příjmu krmiva a vysoké užitkovosti; to by také mohlo částečně vysvětlovat nižší efektivitu
produkce N-látek mléka zjištěnou v severoamerických pokusech s dojnicemi oproti hodnotám
zjištěným v pokusech severoevropských (Huhtanen and Hristov, 2009).
Obrázek 1: Vztah mezi příjmem sušiny (DMI) a efiktivitou mikrobiální syntézy N v bachoru (n = 96
krmných dávek) stanovený pomocí smíšeného regresního modelu. Hodnoty byly upraveny
s ohledem na náhodné efekty (upraveno podle Brodericka et al., 2010).
y (Lin) = 0.338 * DMI + 17.3
R2 = 0.562
Microbial N, g/kg OMTDR
30
26
22
y (Quadr) = -0.0204 DMI2 + 1.145 DMI + 9.84
R2 = 0.718
18
14
0
5
10
15
20
DMI (kg/d)
Nerozložené N-látky krmiv
25
30
Dalším zdrojem metabolizovatelného proteinu jsou N-látky nerozložené v bachoru. Jakmile
je mikrobiální potřeba RDP uspokojena, lze přísun MP hostitelskému zvířecímu organismu zvýšit
na potřebnou úroveň pouze zkrmováním bílkovinných doplňků s vysokým obsahem RUP.
Bachorová degradovatelnost proteinu nejběžnějších doplňkových bílkovinných krmiv však je
relativně vysoká, zatímco marginální odezva MPY na přísun těchto doplňkových bílkovin je dost
nízká (obr. 2). Při použití krmné dávky založené na vojtěšce a kukuřičné siláži bylo dosaženo
maximálního výtěžku bílkovin ve výši 165 g/CP kg suš., zatímco při zkrmování diet obsahujících
travní siláž bylo pozitivní odezvy dosaženo při vyšší úrovni přísunu CP. Lepší odezva pozorovaná
u krmných dávek založených na siláží by se mohla vztahovat ke zvýšenému příjmu sušiny této
siláže, zatímco u vojtěško-kukuřičné siláže začal celkový příjem sušiny klesat při hodnotách nad
165 g CP/kg suš. U přídavků sójového šrotu se marginální odezva MPY pohybovala od 0,10 do
0,11 g na g nárůstu příjmu CP; u řepkových pokrutin to bylo 0,15 g/g. Vzhledem k tomu, že
skutečná stravitelnost CP je u bílkovinných doplňků vysoká (u sóji se blíží hranici 100 %), mohlo
by být 85-90 % zvýšení příjmu CP vyloučeno močí.
Obrázek 2: Vliv rostoucí koncentrace dietárních N-látek na množství mléčné bílkoviny: A = sójový
šrot (Olmos Colmonero and Broderick, 2006); B = řepkové pokrutiny (Shingfield et al., 2003);
C = sójový šrot (Shingfield et al., 2003)
1300
Milk protein yield (g/d)
1200
1100
1000
A
900
B
C
800
700
600
130
140
150
160
170
180
190
200
Dietary CP concentration (g/kg DM)
Hodnotu doplňkového proteinu zelené píce lze stanovit jen s obtížemi (zkreslující vliv rozdílů
ve stravitelnosti, typu zelené píce atd.). Při nárůstu koncentrace CP v travní siláži sklízené ve
čtyřech rozdílných stádiích zralosti činila marginální odezva MPY 0,16 a zvyšovala se (Rinne et al.,
1999). Naproti tomu snaha o vyvolání změn v koncentraci CP v píci pomocí rozdílných dávek
dusíkatých hnojiv se minula účinkem a na výtěžek mléčné bílkoviny vliv neměla (Shingfield et al.,
2001; Arvidson, et al., 2009). V práci, kterou publikovali Shingfield et al. (2001) vyvolaly řepkové
pokrutiny výraznější produkční odezvu jak při zkrmování v kombinaci se siláží s nízkým obsahem
CP, tak také s obsahem vysokým. Rozdíly v odezvě MPY na zvýšený příjem CP zjištěné při různém
stádiu zralosti porostu a při různé intenzitě hnojení naznačují, mechanismem vyvolávajícím tyto
změny byl spíše zvýšený příjem energie (a mikrobiální bílkoviny) a ne nárůst nabídky/přísunu
bílkovin obsažených v krmivu.
Zvýšení koncentrace dietárních N-látek, jehož bylo dosaženo náhradou travní siláže siláží
vyrobenou z jetele lučního (red-clover silage), došlo ke zřetelnému urychlení pasáže bílkovin
bachorem (Dewhurst et al., 2003; Vanhatalo et al., 2009); marginální odezva mléčné bílkoviny na
zvýšený přísun N-látek do střev však byla minimální. Snížená degradovatelnost N-látek v bachoru
je přičítána aktivitě systému polyfenol oxidázy, který inhibuje proteolýzu. Absence MPY odezvy na
zkrmování jetele lučního naznačuje (a to i přes zvýšený přísun bílkovin), že buď má RUP píce jen
malou hodnotu anebo že zde na pokles produkce působí i jiné faktory (např. energie).
Stanovení degradovatelnosti N-látek
V praxi je degradovatelnost bachorových N-látek vyhodnocováno pomocí různě dlouhé
inkubace krmiv v bachoru, která jsou uložena do nylonových sáčku a vpravena v těchto sáčcích do
bachoru. Také metoda in situ se hodně používá ke stanovení kinetiky trávení NDF. Publikováno již
bylo několik vynikajících přehledných studií (např. Nocek, 1988; Stern et al., 1997; Nozière
a Michalet-Doreau, 2000; Hvelplund a Weisbjerg, 2000), které umožňují detailní posouzení zdrojů
variability i metodologických aspektů této procedury. Místo diskuse o metodologických
podrobnostech týkajících se stanovení degradadovatelnosti bílkovin se tato práce zaměřuje na vlivy
této degradovatelnosti na výtěžek mléčné bílkoviny; tyto údaje byly získány v provozních
pokusech s dojnicemi a slouží jako podklad k diskusi o možných omezeních modelů stanovení této
degradovatelnosti.
Kinetické modely jsou pak použity ke stanovení degradačních parametrů a ty jsou poté
použity k výpočtu efektivní degradovatelnosti bílkovin (effective protein degradability – EPD)
v bachoru. Ztráty CP jsou nejčastěji vyjadřovány pomocí následujícího modelu (Ørskov
a McDonald,(1979):
P = A + B × (1 - ekd × t)
[1]
kde P = ztráta CP v čase = t, A = okamžitě rozložená frakce, B = frakce rozložitelná v čase
(později), kd = frakční rychlost degradace frakce B. Frakce, která je v bachoru zcela nestravitelná
(C) se vypočte jako 1 - A - B, tj. suma A, B C = 1. Efektivně degradovaný protein se vypočte jako
EPD = A + B× kd / (kd + kp),
[2]
kde A, B a kd jsou definovány již výše a kp je rychlost pasáže této frakce. Podíl nerozloženého
(neboli ztraceného) proteinu je vyjádřen rovnicí:
Ztráta = C + B× kp / (kd + kp) = 1 – EPD
[3]
V ideálním případě je frakce A ekvivalentem rozpustného N píce a lze ji kvantifikovat jako N
rozpustný v pufru. V případě siláží lze rozpustný N definovat také jako N rozpustný ve vodě, a to
proto, že je silně korelován s N rozpustným v pufru (R2 = 0.82; n = 24; nepublikovaná data získaná
z MTT, Finsko). Tato frakce sestává hlavně z nebílkovinného N N (NAN) a z malého množství
čisté bílkoviny. Základním východiskem kinetického modelu (Ørskov a McDonald, 1979) je
předpoklad, že frakce A je degradována neurčitým (infinite) tempem, tj. že ztráty jsou nulové. Totéž
platí také pro systém Cornell Net Carbohydrate and Protein System (Sniffen et al., 1992), který pro
frakci A (NPN) používá velmi vysoké výchozí (default) hodnoty. Existuje však hodně dokladů
o tom, že tento předpoklad není správný.
Měření omasálního toku tráveného krmiva prokázalo existenci významného toku rozpustného
NAN krmiva (SNAN = rozpustný N – amoniakální N), v němý jsou peptidy kvantitativně
nejdůležitější komponentou (Choi et al., 2002; Reynal et al., 2007). Volden et al. (2002) podali
dojnicím jednorázovou dávku rozpustného N siláže a zjistili, že přibližně 10% rozpustného
neamoniakálního N uniklo bachorové degradaci v tekuté fázi. Podobnou hodnotu lze vypočíst z dat,
která publikovali Choi et al. (2002).
Hristov and Broderick (1996) studovali tok jednotlivých frakcí celkového množství (pool) N
přítomného v bachoru a snažili se zjistit rychlost pasáže pevné a tekuté fáze bachorového obsahu
(tráveniny). U vojtěškové a kukuřičné siláže představoval odtok SNAN v tekuté fázi přibližně 24 %
dietetického příjmu. Peltekova a Broderick (1996) zjistili pomocí in vitro inhibitorové metody, že
20 % SNAN siláže bachorové fermentaci uniká. Hedqvist a Udén (2006) stanovili metodou in vitro,
že u jílku cca 25 % rozpustných bílkovin nebylo v bachoru rozloženo. V jedné z posledních prací,
která byla zaměřena na sledování kinetiky 15N v bachoru, celkem 13 % rozpustného
neamoniakálního dusíku (SNAN) přítomného v izotopově značené siláži ošetřené 15N kyselinou
mravenčí fermentaci v bachoru uniklo a nebylo v něm rozloženo (Ahvenjärvi et al., 2007). Tito
autoři značili rostlinný materiál izotopem 15N a izolovali v pufru rozpustný N poté, co byl do
bachoru dávkován pulzně. Variabilita výsledků stanovení rychlosti toku SNAN pravděpodobně
vyjadřuje metodologické a dietetické rozdíly existující mezi těmi experimentálními pracemi, které
se zabývaly studiem toku mikrobiálního SNAN (Choi et al., 2002; Reynal et al., 2007).
Na základě dat získaných v 80 pokusech zaměřených na stanovení faktorů ovlivňujících
kvalitu zelené píce (např. stravitelnosti fermentační kvality a druhu pícniny) a zahrnujících celkem
257 různých krmných dávek, hodnotili Huhtanen et al. (2008) vliv vodorozpustného N siláže na
výtěžek mléčné bílkoviny (MPY) a na efektivitu využívání dusíku (MNE). MP siláže bylo
vypočteno na základě konstantní hodnoty EPD a na základě předpokladu, že rozpustný N nemá na
rozložitelnost (degradovatelnost) krmiva žádný vliv (tj. bez ohledu na podíl rozpustného N)..
V regresním modelu byly kromě posouzení vztahu mezi celkovým přísunem MP a MPY použity
i některé jiné parametry.
Byl-li v modelech MPY a MNE zaměřených na posouzení příjmu MP anebo koncentrace CP
v krmné dávce použit regresní koeficient rozpustného N jako druhá nezávislá proměnná, byl tento
koeficient průkazně negativní (tab. 2). To naznačuje, že rozpustný N siláže má menší produkční
hodnotu než nerozpustný protein; z kvantitativního hlediska byl tento efekt malý, neboť ve 100 g/kg
celkového N odpovídal rozdíl v rozpustném N změně MPY o 7 g/d. Negativní účinek rozpustného
N na MPY lze téměř zcela spojovat s dusíkem amoniakálním, a to proto, že koeficient pro SNAN
byl neprůkazný a kvantitativně minimální. Jedna jednotka SD (88 g/kg N) odpovídala jen 1.7 g
rozdílu v MPY. Marginální účinky frakce SNAN (volné aminokyseliny, peptidy a rozpustné
bílkoviny) na MPY a MNE odpovídají zjištění, že velká část této frakce z bachoru uniká. Naproti
tomu amoniakální N má na hodnotu bílkovin siláže vliv negativní. Pokračuje-li proteolýza v silu až
po tvorbu amoniakálního N, nedodává tato frakce bachorovým mikroorganismům energii či
předformované aminokyseliny a k úniku aminového N v tekuté fázi nedochází.
Tabulka 2: Vliv jednotlivých dusíkatých složek siláže na výtěžek mléčné bílkoviny (g/d) a na
účinnost využití N pro tvorbu mléka (N mléka/příjem N; g/kg) při zahrnutí do smíšených regresních
modelů hodnocení celkového příjmu MP anebo koncentrace dietetického CP (podle Huhtanena et
al., 2008).
Hodnota
P
RMSEa
R2
15,7
0,982
<0,01
15,2
0,984
0,004
0,25
14,5
15,1
0,985
0,984
0,46
14,6
0,985
0,01
6,2
0,932
Sklon1
0,428
-0,070
MP
MP
NH3-N
SNAN
138
111
0,414
0,432
-0,190
-0,031
MP
NH3-N
143
0,416
-0,182
0,01
SNAN
Sklon2
Hodnota
P
X1
X2
X3
Intercept
Výtěžek mléčné bílkoviny (MPY)
MP
111
Rozpustný
MP N
143
Sklon3
0,424
-0,019
Efektivita využití mléčné bílkoviny (MNE)
CP
524
-1,51
Rozpustný
CP
N
533
-1,51
-0,020
0,02
0,46
6,1
0,933
CP
CP
NH3-N
SNAN
0,14
<0,01
6,0
6,1
0,937
0,933
CP
NH3-N
0,98
6,0
0,936
SNAN
525
523
-1,49
-1,50
-0,070
-0,003
<0,01
0,81
525
-1,49
-0,070
<0,01
0,000
a
RMSE a hodnoty R2 byly upraveny s ohledem na náhodné pokusné vlivy
MP = metabolizovatelný protein (g/d)
Rozpustný N, NH3-N a SNAN = koncentrace rozpustného N, amoniakálního N a rozpustného NAN
(g/kg N)
CP = koncentrace CP v krmné dávce (g/kg DM).
Nízký účinek rozpustného N (a zejména SNAN) naznačuje, že rozpustnost N příliš
neovlivňuje čistou bílkovinnou hodnotu travních anebo jetelotravních (jetel luční) siláží. I když
rozložitelnost SNAN siláží je nejpravděpodobnějí vyšší než rozložitelnost nerozpustného N, je tento
rozdíl kompenzován nižší stravitelností nerozpustného N ve střevech. Skutečná stravitelnost frakce
SNAN je úplná, kdežto nestravitelné frakce včetně N přítomného v ADF jsou všechny asociovány
s frakcí nerozpustnou (Sniffen et al., 1992).
Broderick (1994) navrhl dvoufaktorový kinetický model, v němž použil různé rychlosti
průběhu odbourávání a pasáže rozpustné a nerozpustné frakce N. Teoreticky je tento model
vhodnější než model používaný ve většině systémů hodnocení bílkovin k výpočtu EPD hodnot na
základě kinetických dat o průběhu degradace (Ørskov a McDonald (1979). Rovnice použité pro
dvoufaktorový model stanovení EPD a vypočtený ztrát jsou následující:
EPD = A × kds / (kds + kps), + B× kdi / (kdi + kpi)
Ztráty = A × kps / (kds + kps), + B× kpi / (kdi + kpi) + C
[4]
[5]
kde A, B a C jsou hodnoty, které již byly definovány výše, kds a kdi jsou rychlosti degradace
frakcí rozpustného N (A) a nerozpustného rozložitelného N (B) a kps a kpi jsou odpovídající rychlosti
pasáže těchto frakcí. Zde je třeba poznamenat, že i když je rychlost degradace frakce A mnohem
vyšší než rychlost degradace frakce B, je u dojnic při vysokém příjmu krmiva rychlost pasáže tekuté
frakce mnohem vyšší než rychlost pasáže pevných částic krmiva. Z toho vyplývá, že rozdíly
v rozložitelnosti těchto frakcí jsou mnohem nižší než by se dalo předpokládat s ohledem na velké
rozdíly v rychlosti degradace. Rovnice [4] a [5] jsou modifikacemi rovnic publikovaných
Broderickem (1994). Tento autor předpokládal, unikat může jen čistá bílkovina a proto všechny
ostatní frakce SNAN (volné aminokyseliny a peptidy) zahrnul do plně rozložitelné frakce A.
Pozdější výsledky získané při studiu vzorků odebíraných z knihy (Choi et al., 2002; Reynal et al.,
2007) však naznačují, že i volné aminokyseliny a peptidy mohou bachorové fermentaci unikat. Při
použití této techniky jsou vzorky odebírány ještě před tím, že začne hydrolýza tráveniny ve slezu,
což umožňuje detailnější studium bachorového metabolismu N. Tento model [4] lze modifikovat
tak, aby byl z A-frakce eliminován amoniak.
I když se zdá, že použití dvousložkového modelu je zcela vyhovující, zůstává praktickým
problémem stanovení rychlosti rozkladu (degradace) frakce A. Chceme-li, aby v modelech
hodnocení bílkovin byly použity hodnoty specifických parametrů krmiva, měla by tato metoda být
přesná a dokonalá.
Jedním z hlavních problémů, na které narážíme při použití techniky in situ, je její špatná
a nedostatečná reprodukovatelnost (Madsen and Hvelplund, 1994). Toto bylo také prokázáno
Tuorim et al. (1998) při posuzování systémů hodnocení krmných bílkovin. Byl-li přísun MP
propočítáván s použitím konstantní hodnoty EPD pro všechna krmiva, byly reziduální chyby
predikce produkčních parametrů menší tehdy, byl-li přísun MP vypočítáván na základě hodnot
zjištěných in situ. Tato data zahrnují údaje o 157 krmných dávkách hodnocených ve dvou
laboratořích používajících standardizované postupy hodnocení in situ. Ke stejným závěrům lze
dospět na základě metaanalýzy velkých datových souborů pocházejících z provozních pokusů
provedených v Severní Americe a v severní Evropě (Huhtanen a Hristov, 2009). Predikce vlivu
bakteriální metabolizovatelné bílkoviny (MP) a také veškeré metabolizovatelné bílkoviny (total
MP) na výtěžek MPY nebyl zjištěn; znamená to, že zahrnutím MP krmiva do celkového MP se
přesnost predikce nezvýšila. Obsah MP v krmivu byl vypočten podle metodiky NRC (2001), v níž
jsou použité degradační parametry založeny na údajích z velkého souboru dat získaných metodou in
situ. Tato zjištění však neznamenají, že by mezi jednotlivými druhy krmiv neexistovaly rozdíly
v rychlosti odbourávání bílkovin; údaje získané v podmínkách in situ však nejsou přesnější než
hodnoty konstantní. To je naznačeno v hypothetickém příkladu, který je uveden na obr. 3. In situ
hodnoty EPD pěti různých krmiv byly 50, 60, 70, 80 a 90 %, zatímco odpovídající “skutečné“ (true)
hodnoty činily 60, 65, 70, 75 a 80 %. V tomto případě byly střední kvadratické odchylky naprosto
stejné (7.1 %). Tak např. při porovnání se skutečnou hodnotou byla u krmiva 1 hodnota stanovená
in situ EPD podhodnocena o 10 % a u krmiva 5 o 10 % nadhodnocena, zatímco při použití
konstantní hodnoty EPD byly výsledky srovnání se skutečnou hodnotou právě opačné.
Obrázek 3: Hypotetický příklad chyb vzniklých při porovnávání hodnot in situ s konstantními EPD
hodnotami.
100
In situ
TRUE
90
Constrant
EPD (%)
80
70
60
50
40
30
1
2
3
4
5
Feed
Vzhledem ke špatné reprodukovatelnosti metody in situ, je použití hodnot EP píce pomocí
empirických rovnic odvozených od ostatních parametrů siláže poněkud problematické. Yan
a Agnew (2004) publikovali modely, které umožňovaly přesnou predikci EPD in situ (R2 ~ 0.80).
Nejsložitější kompletní model, který je založen na koncentracích DM, CP, NDF a podílech
rozpustného N v celkovém N (vyjádřeno v g/g) a na poměru mléčné kyseliny k těkavým mastným
kyselinám je uveden níže:
EPD (g/g) = 0.758 + 0.701 × CP – 0.167 × DM – 0.191 × NDF + 0.251 × SN/N + 0.002 ×
LA/VFA
[6]
Podle tohoto modelu se EPD siláže bude zvyšovat s rostoucí koncentrací CP, rozpustností N
a poměrem kyseliny mléčné k těkavým mastným kyselinám (VFA) a bude se snižovat s rostoucími
koncentracemi sušiny (DM) a NDF. Rinne et al. (2009) vypočetli MP siláže buď na základě EPD
hodnot vypočtených pomocí rovnice [6] anebo na základě finského systému hodnocení bílkovin
(MTT, 2006), který pro siláže používá konstantní EPD. Koncentrát MP byl v obou případech
vypočten pomocí MTT (2006) systému. V porovnání s použitím hodnot EPD, vypočtených pomocí
rovnic Yana a Agnewa (2004) určuje tento systém (MTT 2006) lépe a výstižněji (tab. 3). Reziduální
analýza také prokázala, že produkční hodnota siláží s nízkým EPD, stanovená podle modelu Yana
a Agnewa (2004) byla nadhodnocena, zatímco u siláží s vysokým EPD byla podhodnocena.
V porovnání se silážemi s nízkým obsahem CP a vysokým obsahem NDF předpovídá Yanův
a Agnewův (2006) model vyšší hodnoty EPD u siláží s vysokým obsahem CP a nízkým obsahem
NDF. Tyto rozdíly mohou být přinejmenším částečně způsobeny relativními rozdíly v podílu
mikrobiální kontaminace reziduí nerozloženého krmiva. Inkubace krmiv záměrně značených 15N
prokázala, že velká část tohoto reziduálního N byla mikrobiálního původu (Varvikko a Lindberg,
1985), a to především u krmiv s nízkým obsahem CP a s vysokou koncentrací NDF. Vzhledem
k tomu, že pro siláže je typické, že obsahují poměrně málo CP a hodně NDF, může tato mikrobiální
kontaminace výsledek stanovení EPD píce výrazně ovlivnit či pozměnit. Michalet-Doreau a OuldBah (1989) vypracovali dvě rovnice, které umožňují korekci hodnot EPD s ohledem na mikrobiální
kontaminaci; jedna z nich se vztahuje jen k CP a druhá jak k CP, tak také NDF. Zajímavé je, že
jejich koeficient pro úpravu hodnot EPD při rozdílných koncentracích NDF byl menší než u rovnic,
které stanovují hodnotu EPD na základě výsledků laboratorních měření (Yan a Agnew, 2004). To
naznačuje, že proměnlivost EPD hodnot siláže se vztahuje k CP, zatímco koncentrace NDF může
naznačovat rozdíly v míře mikrobiální kontaminace nerozložených reziduí.
Tabulka 3: Vliv různých rovnic pro stanovení efektivní rozložitelnosti bílkovin (EPD) na predikci
výtěžku mléčné bílkoviny na základě stanovené nabídky metabolizovatelných N-látek (Y = A + BX)
N
A
s.e.
Všechny údaje
Základní model
397
92
19.4
Yan & Agnew
397
76
20.7
Údaje o rozpustném N
Základní model
248
103
22.1
Yan & Agnew
248
95
24.2
1
Průměrná čtvercová odchylka (Root Mean Squared Error)
B
s.e.
RSME1
0.437
0.456
0.011
0.012
16.16
17.55
0.442
0.454
0.012
0.014
14.53
16.40
Nižší degradovatelnost siláží s vysokým obsahem NDF a nízkou koncentrací CP lze spojovat
s nižší stravitelnosti RUP ve střevech. Obsah dusíku nerozpustného v kyselém detergentu (ADIN)
se zvyšuje s postupující zralostí porostu (viz např. Rinne et al., 1997; Elizalde et al., 1999) a to pak
vede k poklesu stravitelnosti. I když je možno koncentraci ADIN analyzovat chemicky, lze ji ale
také poměrně přesně odhadnout na základě koncentrace iNDF (obr. 4). Koncentrace iNDF se ke
stravitelnosti píce úzce vztahuje (Huhtanen et al., 2006), a lze říci, že je základním parametrem
mechanistických modelů predikce přísunu živin.
V porovnání s použitím konstantní (0,82) stravitelnosti RUP siláže zůstala predikční chyba
kvadratického modelu MP nezměněna (18.7) v tom případě, kdy byla stravitelnost RUP siláže
vypočtena podle vzorce (RUP – ADIN) / RUP a EDP siláže bylo vypočteno pomocí rovnic, které
vypracovali Yan a Agnew (2004). Také při použití konstantních hodnot při stravitelnosti EPD
a RUP podle finského systému hodnocení bílkovin (MTT, 2006) byla predikční chyba menší (17.8).
Tato analýza vycházela s výsledků 170 studií, které zahrnovaly celkem 822 různých krmných
dávek. Tyto výsledky naznačují, že neexistuje taková proměnlivost bachorové stravitelnosti či
stravitelnosti RUP ve střevech, která by byla předpověditelná na základě jiných komponent siláže
a která by produkční hodnotu bílkovin siláže mohla ovlivňovat. Uvážíme-li metodologické
problémy a nízkou reprodukovatelnost technik stanovení bachorové stravitelnosti in situ či pomocí
intestinálních mobilních pytlíků, je dokonce ještě méně pravděpodobné, že by tyto rozdíly bylo
možno zjistit pomocí přímého stanovení EDP a stravitelnosti bílkovin ve střevech.
Model pasáže nerozpustného proteinu (B-frakce)
U většiny systémů hodnocení bílkovin krmiv je používán model, který Ørskov a McDonald
(1979) vypracovali pro výpočet EDP na základě kinetických parametrů získaných metodou in situ.
Tento model předpokládá, že částice krmiva odtékají z bachoru současně a že mechanismus
selektivní retence těchto částic není brán v úvahu. Údaje o sledování kinetiky markerů, získané na
základě odběru vzorků z dvanácterníku, však naznačují, že pasáž částic krmiva nelze popsat na
základě předpokladu, že bachor je kinetickým systémem prvního řádu (Ellis et al., 1994; Huhtanen
et al., 2006). Vzorky zelené píce značené buď vnitřně (intrinsically) (ADF-15N) (Huhtanen and
Hristov, 2001) nebo vnějšně (extrinsically (Lund et al., 2006) vykazovaly u křivek exkrece markerů
vzestupnou fázi. Metoda stanovení rychlosti pasáže pomocí sestupné fáze markerových křivek jasně
podhodnocovala dobu setrvávání krmiva v bachoru (tj. časový interval, během něhož je krmivo
rozkládáno a odbouráváno.
Obrázek 4. Vztah mezi koncentracemi iNDF a ADIN (nepublikované údaje MTT, Finsko)
70
y = 0.256x + 6.7
R2 = 0.76
Res. Sd = 5.0
ADIN (g/kg N)
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
iNDF (g/kg DM)
Allen a Mertens (1988) publikovali model výpočtu stravitelnosti NDF pomocí dvoufázového
(two-compartment) systému, který zahrnuje i selektivní retenci částic krmiva. Tentýž model lze
použít i pro hodnocení bílkovin B-frakce, neboť je nanejvýš pravděpodobné, že kinetika pasáže
nerozpustných bílkovin bude stejná jako u NDF. Selektivní retence byla prokázána dokonce
i u částic jadrného krmiva (concentrate particles) anebo u značených částic exkrementů (reference
byly publikovány v práci Huhtanen et al., 2006). Rovnici [4] lze rozšířit tak, aby zahrnovala
selektivní retenci částic krmiva v bachoru následujícím způsobem:
EPD = A × kds / (kds + kps) + B× [kdi / (kdi + kri) × (1 + kri / (kdi + kpi)]
[7]
kri je rychlost uvolňování (release) částic těch frakcí bachorového obsahu, které z něj
uniknout nemohou (velké částice) až po ty, které z něj unikat mohou (malé částice); ostatní
parametry již byly charakterizovány výše. Tento model je graficky zachycen na obr. 5.
Obrázek 5: Schématický model odbourávání bílkovin v bachoru zahrnující únik rozpustného NAN
a selektivní retenci nerozpustných částic krmiva. Písmena A a B označují bílkovinné frakce podle
Ørskovova a McDonaldova (1979) modelu.
Feed Protein
Bílkovina krmiva
kds
Soluble
CP (A)
Kps
kdi
Insoluble CP (B)
NE-pool
Rozpustné
bílkoviny
frakce (A)
Nerozpustné
bílkoviny
frakce (B)
NE hotovost
Nerozpustné
bílkoviny
E hotovost
kri
Insoluble CP
E-pool
kdi
kpi
Předpoklady v tomto modelu obsažené mají velký vliv na kalkulaci přísunu stravitelného
RUP. U dvou modelových druhů píce činily koncentrace frakcí A, B a C v prvním případě 400, 550,
a 50 g/kg a ve druhém případě 600, 350, a 50 g/kg. Ve dvousložkovém (two compartment) modelu
se předpokládalo, že frakce bude v bachoru setrvávat po dobu 35 h [15 + 20 h; kri = 1/15 = 0,067/h
a kpi = 1/20 = 0,05/h] a že pro frakci A budou hodnoty kds a kps činit 1,50 a 0,15/h. U B frakce činila
předpokládaná hodnota kdi 0,08/h. Při porovnání Ørskovova a McDonaldova (1979) modelu
s propočtem zahrnujícím únik frakce A a selektivní retenci frakce B byly zjištěny výrazně rozdílné
hodnoty: v prvním případě to bylo 79 g/kg, zatímco v případě druhém pouhých 19 g/kg. Toto
zjištění se shoduje s výsledky analýzy produkčních dat, jež jednoznačně naznačují, že proměnlivost
přísunu RUP je nadhodnocena. Analýza vzorků odebíraných z knihy (Broderick et al., 2010) také
naznačila, že rozdíly v toku dusíku krmiva byly menší než se předpokládalo v modelu NRC (2001)
(obr. 6). Sklon reziduální analýzy byl signifikantně negativní, což naznačuje, že rozdíly v toku
N krmiva byly nižší, než se předpokládalo. Při statistické analýze údajů o toku N byla část RDP
regenerována (recovered) jako RUP a část RUP zase byla regenerována jako RDP. Regenerace
RDP ve formě RUP se může vztahovat k úniku SNAN v bachorové tekutině, zatímco regenerace
RUP ve formě RDP může vyplývat z podhodnocení doby setrvávání této formy bílkoviny krmiva
v bachorui při použití jednosložkového model pasáže krmiva trávicím traktem. Pro pasáž krmiva
knihou (omasal flow data) odpovídala při použití dvousložkového modelu predikce výtěžku tuku
představovala relativní hodnota N krmiva 0,68 hodnoty dusíku mikrobiálního. Tato hodnota je
mnohem vyšší než odpovídající poměr (0,2) stanovený na základě metaanalýzy údajů o mléčné
užitkovosti (Huhtanen a Hristov, 2009) a za předpokladu, že byl přísun bílkovin stanovován podle
systému NRC (2001). Mnohem menší koeficient u produkčních dat naznačuje, že kolísání hodnot
RUP bylo nadhodnoceno, tj. že skutečné rozdíly v přísunu RUP byly menší než se očekávalo.
Obrázek 6: Vztah mezi předpovězenou (NRC, 2001) a zjištěnou rychlostí pasáže dusíku obsaženého
v krmivu (Brodrick et al., 2010).
350
Observed Feed N, g/d
300
y = 0.78x + 43.3
R2 = 0.921
Adj. RMSE = 15.4
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Predicted Feed N, g/d
Analýza siláže
Při formulaci produkčních krmných dávek je důležité vědět, které chemické a biologické
parametry jsou pro stanovení produkční hodnoty bílkovin krmiva významné. Ke stanovení stupně
důležitosti jednotlivých parametrů zeleného krmení pro predikci výtěžku mléčné bílkoviny byla
provedena regresní analýza smíšeného modelu (mixed model regression analysis). Do tohoto
modelu byly zahrnuty parametry zelené píce společně s údaji o přísunu MP ve formě jadrných
krmiv. Tyto údaje sestávaly z 527 průměrných hodnot získaných v rámci 98 pokusů zaměřených na
stanovení mléčné užitkovosti. V případě, že byly vyjádřeny v přepočtu na jednotku směrodatné
odchylky (SD) příslušného ukazatele, představovaly údaje o příjmu sušiny siláže
a hodnota D (koncentrace stravitelné organické hmoty v sušině) zcela jednoznačně ty nejdůležitější
parametry stanovení výtěžku mléčného tuku (tab. 4). Relativní potenciál příjmu sušiny siláže lze na
základě parametrů siláže přesně předpovědět, přičemž hodnota D a kvalita procesu fermentace jsou
ze všech ukazatelů ty nejdůležitější (Huhtanen et al., 2007). D-hodnotu siláže lze spolehlivě stanovit
pomocí laboratorních metod a metody NIRS, ovšem za předpokladu, že jsou správně kalibrovány
a ověřeny na základě in vivo údajů o stravitelnosti (Huhtanen et al., 2006). Silný vliv příjmu sušiny
siláže a hodnoty D na predikci MPY naznačuje, že hlavní složkou MP je mikrobiální bílkovina.
Toto je zcela zřejmé, neboť přísun zkvasitelné energie siláže pro potřeby mikrobiální syntézy je
funkcí těchto dvou proměnných. Podíl koncentrace CP v siláži a její vliv na MPY byl překvapivě
nízký a statistické významnosti se pouze přibližoval. Při průměrné úrovni příjmu sušiny siláže
(11,1 kg/d) byla marginální odezva zvířat na zvýšení koncentrace CP v siláži rovna pouze
0,018 (= 0,21 g per g CP/kg suš.) / (11,1 kg/d × 1 g/kg suš.). Tato nízká hodnota může být
důsledkem (1) buď nižšího přísunu energie z CP v porovnání s přísunem glycidů bachorovým
mikroorganismům, (2) nebo zvýšené odbouratelnosti při narůstající koncentraci CP anebo (3)
špatným složením aminokyselin v RUP píce. Nízký koeficient koncentrace CP v siláži naznačuje,
že CP zelené píce má jako zdroj využitelných bílkovin za hranicí mikrobiální potřeby RDP hodnotu
nižší. Lze proto konstatovat, že ideální píce, která si uchová vysokou efektivitu využití N pro
produkci mléka by se mohla vyznačovat vysokou stravitelností a nízkou koncentrací CP.
Účinky amoniakálního N siláže a SNAN nalezené v tomto souboru dat se shodovaly
s výsledky, publikovanými v jedné dřívější studii (Huhtanen et al., 2008), která zahrnovala data
pocházející pouze z těch prací, v nichž byly hodnoceny různé faktory a ukazatele kvality zelené
píce. Jak již bylo uvedeno dříve, negativní účinky amoniaku se vztahují ke ztrátě zkvasitelné
energie a k ostatním růstovým faktorům (např. k obsahu volných aminokyselin a peptidů)
působících v průběhu fermentace silážní hmoty. Naproti tomu SNAN siláže nemá na produkci
mléčné bílkoviny žádný vliv. Jak bylo uvedeno dříve, neměla by tato frakce podle předpokladů
a podmínek velmi často používaného modelu Ørskova a McDonalda z bachoru unikat;
experimentální data získaná při použití různých metodik však tento předpoklad zpochybňují
a vyvracejí. Zpětný výtěžek pulzně aplikovaného SNAN siláže značené 15N byl u dojnic krmených
travní siláží vyšší než u zvířat, která dostávala amoniakální N (51 vs. 44 %), což indikuje lepší
mikrobiální využití NAN než při přísunu amoniakálního N (Ahvenjärvi et al., 2007).
Tabulka 4: Model predikce výtěžku mléčné bílkoviny (g/d) na základě příjmu MP jadrného krmiva
a parametrů siláže (n = 527; RMSE upravená pro náhodné vlivy = 15.7)
Efekt
Jednotka
Intercepce
Odhad
SE
P-Value
-270
42,2
<0,0001
Průměr
SD
Odezva
v přepočtu na
jednotku SD
Koncentrate MP
Příjem sušiny
siláže
kg/d
492
19,4
<0,0001
kg/d
28,6
1,39
<0,0001
11,1
1,54
44,0
D-hodnota siláže
g/kg DM
0,64
0,075
<0,0001
675
41,1
26,3
CP siláže
Amoniakální- N
siláže
g/kg DM
0,21
0,118
0,08
157
22,4
4,7
g/kg N
-0,23
0,069
0,001
50
21,5
5,0
g/kg N
-0,029
0,0239
0,23
517
87,6
2,5
1
SNAN siláže
1
SNAN = vodorozpustný N – amoniakální N
Dodatečné parametry [koncentrace sušiny a NDF v siláži, dietetická koncentrace kyseliny
mléčné, těkavé mastné kyseliny, celkové kyseliny a iNDF, podíl leguminóz (hlavně jetele lučního)
v siláži a doba sklizně (první seč vs. seče následující)] nebyly statisticky průkazné a ani
nezlepšovaly predikci MPY, v případě, že byly do tohoto modelu zařazeny samostatně jako
dodatečný parametr do modelu uvedeného v tab. 4). Vzhledem k tomu, že se koncentrace sušiny
a NDF vztahují k rozložitelnosti siláže negativně (Yan a Agnew, 2004), že je rozložitelnost siláže
vyrobené z jetele lučního nižší než degradovatelnost siláže travní (Dewhurst et al., 2003; Vanhatalo
et al., 2009), že vztah iNDF ke koncentraci ADIN je pozitivní (obr. 4) a že silážní kyseliny
bachorovým mikrorganismům energii nedodávají (Chamberlain, 1987), lze předpokládat, že
přinejmenším některé z těchto teoreticky oprávněných (justified) parametrů tento model vylepšují.
Uvádí se několik důvodů této proměnlivosti: 1) očekávané účinky jsou malé; 2) tyto účinky mohou
být kompenzovány jinými faktory, 3) v metabolismu existují určité kompenzační mechanismy a 4)
tyto parametry nelze přesně analyzovat.
Závěr
Převážnou část proměnlivosti přísunu MP v zelené píci lze vztahovat k mikrobiální bílkovině
a proto má přesné a důkladné stanovení její stravitelnosti zásadní význam i pro správnou predikci
hodnoty bílkovin. Proměnlivost přísunu nerozložených bílkovin krmiva v píci je zřejmě nízká a to
přinejmenším tehdy, vztahuje-li se k produkci mléčné bílkoviny. Zdá se také, že pokud se týká
rozdílů v degradovatelnosti krmiv v bachoru, nadhodnocuje současná experimentální metoda
inkubace nylonových sáčků v bachoru rozdíly mezi jednotlivými druhy krmiv. Je tomu taak z části
proto, že tato technika má inherentní problémy a zčásti proto, že některé předpoklady použité při
propočtu množství rozložených bílkovin nejsou správné. Je proto nepravděpodobně, že by ty údaje
o bílkovinách, které založeny na zjištěné degradovatelnosti, umožnily předpovědět produkční
hodnotu bílkovin zelené píce lepším způsobem než hodnoty vypočtené na základě údajů
o konstantní odbouratelnosti. To však neznamená, že by rozdíly v bachorové degradovatelnosti
neexistovaly, současně používané metody a techniky však nejsou dostatečně přesné na to, aby
poskytly lepší odhady než při použití údajů o konstatní degradovatelnosti. Kromě to je také možné,
že snížená degradovatelnost zelené píce je spojena i se sníženou (omezenou) intestinální
degradovatelností RUP. Podíl rozpustného N v celkovém obsahu N (a to především SNAN) má
poměrně malý vliv na produkční hodnotu bílkovin píce. Je však třeba poznamenat, že v případech
kdy se vysoká rozpustnost vztahuje k extenzivní anebo nízké zkvasitelnosti, bude produkce
(výtěžek) mléčné bílkoviny nižší. Sníženou užitkovost lze také téměř zcela přičítat sníženému
potenciálu příjmu krmiva. Pro vývoj modelů hodnocení N-látek a vypracování experimentálních
metod stanovení parametrů potřebných pro jejich použití v těchto modelech je zcela nezbytné, aby
tyto modely a metody byly hodnoceny a posuzovány na základě údajů získaných v terénních
(produkčních) pokusech. Komplikace anebo použití nových parametrů použitelných pro praktické
modely hodnocení bílkovin mají oprávnění jen v tom případě, budou-li zdokonaleny metody
predikce produkční odezvy na nabídku těchto látek. Vzhledem ke složitým interakcím, které existují
jak v oblasti trávení, tak také metabolismu zvířecího organismu, může přidání nových faktorů
a parametrů do faktoriálních nebo semi-mechanistických modelů hodnocení bílkovin zlepšit
možnosti predikce chyb při stanovení užitkové odezvy například v takových případech, kdy
nebudou brány v úvahu interakce mezi absorbovaným živinami a tkáňovým metabolismem.
Mechanistické dynamické modely – např. skandinávský model dojnice Karoliny (Danfaer et al.,
2006) – mohou představovat nástroj, který bude vhodný pro řešení těchto komplikovaných vztahů
a interakcí a který bude lepší než modely stávající.
Seznam literatury
[1] AFRC, 1992. Agricultural and Food Research Council. Energy and Protein Requirements of
Ruminants. CAB International. Wallingford, UK, pp. 159.
[2] Ahvenjärvi, S., Vanhatalo, A. Huhtanen, P. and Hristov, A.2007. Ruminal metabolism of 15N
labelled ammonium-N and grass silage soluble non-ammonia-N. J. Dairy Sci. 90 (Suppl.
1.):232. (Abstr.).
[3] Allen, M.S. and Mertens, D.R. 1988. Evaluation constraints of fibre digestion by rumen
microbes. Journal of Nutrition, 118, 261-270.
[4] Arvidson, K., Gustavsson, A-M. and Martinsson, K. 2009. The effect of crude protein level
and fatty acid concentration in silage and on fatty acid composition of dairy cow milk.
Manuscript.
[5] Ahvenjärvi, S., Vanhatalo, A., Huhtanen, P., and Hristov, A. 2007. Ruminal metabolism of 15N
labeled ammonium-N and grass silage soluble non-ammonia N. J. Dairy Sci., 90, Suppl. 1:
232.
[6] Ahvenjärvi, S., Vanhatalo, A., Huhtanen, P., and Varvikko, T.. 2000. Determination of
forestomach digestion in lactating dairy cows by omasal or duodenal sampling. Br. J. Nutr.
83: 67-77.
[7] Broderick, G. A. 1994. Quantifying forage protein quality. Pages 200-228 in Forage Quality,
Evaluation, and Utilization. G. C. Fahey Jr., D. R. Collins, D. R. Mertens and L. E. Moser eds.
American Society of Agronomy, Inc., Crop Science Society of America, Inc., and Soil Science
Society of America, Inc., Madison, Wisconsin, USA.
[8] Broderick, G.A., Huhtanen, P., Ahvenjärvi, S. Reynal, S.M., and Shingfield, K.J. 2010.
Quantifying ruminal nitrogen metabolism using the omasal sampling technique in cattle a meta-analysis. Accepted for publication in J. Dairy Sci.
[9] Broderick, G. A., Wallace, R. J., and Ørskov, E. R. 1991. Control of rate and extent of protein
degradation. Pages 541–592 in Physiological Aspects of Digestion and Metabolism in
Ruminants, T. Tsuda, Y. Sasaki, and R. Kawashima, ed. Academic Press, Inc., San Diego, CA,
USA. .
[10] Chamberlain D.G. 1987. The silage fermentation in relation to the utilization of nutrients in the
rumen. Process Biochem. 22:60-63.
[11] Choi, C.W., Ahvenjärvi, S. Vanhatalo, A. Toivonen, V. and Huhtanen, P. 2002. Quantitation
of the flow of soluble non-ammonia nitrogen entering the omasal canal of dairy cows fed grass
silage based diets. Anim. Feed Sci. Technol. 96:203-220.
[12] Danfær, A., Huhtanen, P., Udén, P., Sveinbjörnsson, J., Volden, H. 2006. The Nordic Dairy
Cow Model, Karoline - Description. In: Kebreab, E. et al. (eds) Nutrient Digestion and
Utilization in Farm Animals: Modelling approaches. CAB International, pp. 383-406.
[13] Dewhurst, R.J., Evans, R.T., Scollan, N.D., Moorby, J.M., Merry, R.J.and R. J. Wilkins, R.J.
2003. Comparison of grass and legume silages for milk production. 2. In vivo and in sacco
evaluations ofrumen function. J. Dairy Sci. 86:2612–2621.
[14] Elizalde, J.C., Merchen, N.R. and Faulkner, D.B.. 1999. In situ dry matter and crude protein
degradation of fresh forages during the spring growth. J. Dairy Sci. 82:1978-1990.
[15] Ellis, W. C., Matis, J. H. Hill, T. M. and Murphy, M. R. 1994. Methodology for estimation
digestion and passage kinetics of forages. Pages 682-756 in Forage Quality, Evaluation and
Utilization G. C. Fahey, Jr., M. Collins, D. R. Mertens, and L. E. Moser, ed. American Society
of Agronomy, Madison, WI.
[16] Harmon, D. L. and Richards, C. J. 1997. Considerations for gastrointestinal cannulation in
ruminants. J. Anim. Sci. 75:2248–2255.
[17] Harrison, J., Huhtanen, P and Collins, M. 2003. Perennial grasses. Pages 665-747 in Silage
Science and Technology. D.R. Buxton, R.E. Muck, J.H. Harrison, ed. American Society of
Agronomy, Madison, WI.
[18] Hedqvist, H. and Udén, P. 2006. Measurement of soluble protein degradation in the rumen.
Anim. Feed Sci. Technol. 126:1-21.
[19] Hvelplund, T. and M. R. Weisbjerg. 2000. In situ techniques for the estimation of protein
degradability and postrumen availability. Pages 233-258 in Forage Evaluation in Ruminant
Nutrition. D. I. Givens, E. Owen, R. F. E. Axford and H. M. Omed eds. CABI Publishing,
Wallingford, UK.
[20] Hristov, A.N., and Broderick, G.A. 1996. Synthesis of microbial protein in ruminally
cannulated cows fed alfalfa silage, alfalfa hay, or corn silage. J. Dairy Sci. 79:1627-1637.
[21] Hristov, A. N., Ivan, M., and McAllister, T. A.. 2004. In vitro effects of individual fatty acids
on protozoal numbers and on fermentation products in ruminal fluid from cattle fed a high
concentrate, barley-based diet. J. Anim. Sci. 82:2693–2704.
[22] Huhtanen, P. 2005. Critical aspects of feed protein evaluation systems for ruminants. J. Anim.
Feed Sci. 14, Suppl. 1: 145-170.
[23] Huhtanen, P., Ahvenjärvi, S., Broderick, G.A., Reynal, S.M., and Shingfield, K.J. 2010.
Quantifying ruminal digestion of organic matter and neutral detergent fiber using omasal
sampling in cattle - a meta-analysis.
[24] Huhtanen, P., Ahvenjärvi, S., Weisbjerg, M.R. and Nørgaard, P. 2006. Digestion and passage
of carbohydrates. In: K. Sejrsen, T. Hvelplund, M.O. Nielsen (eds). Ruminant physiology:
Digestion, metabolism and impact of nutrition in gene impression, immunology and stress.
‘Proceedings of the X International Symposium on Ruminant Physiology’, Copenhagen,
Denmark. Wageningen Academic
[25] Huhtanen, P., Brotz, P.G., and Satter, L.D.. 1997. Omasal sampling technique for assessing
fermentative digestion in the forestomach of dairy cows. J. Anim. Sci. 75:1380-1392.
[26] Huhtanen, P. and Hristov, A.N.. 2001. Estimating passage kinetics using fibre-bound 15N as an
internal marker. Anim. Feed Sci. Technol. 94: 29-41.
[27] Huhtanen, P, and Hristov, A. 2008. Evaluation of protein value of dairy cow diets. Proceedings
of the Pacific Northwest Animal Nutrition Conference, Tacoma, WA, pp. 121-134.
[28] Huhtanen, P., Nousiainen, J.I., Khalili, H., Jaakkola, S., Heikkilä, T. 2003. Relationships
between silage fermentation characteristics and milk production parameters: analyses of
literature data. Livest. Prod. Sci. 81: 57-73.
[29] Huhtanen, P., Nousiainen, J., Rinne, M. 2006. Recent developments in forage evaluation with
special reference to practical applications. Agric. Food Sci. 3: 293-323.
[30] Huhtanen, P., Rinne, M., and Nousiainen, J. 2007. Evaluation of the factors affecting silage
intake of dairy cows; a revision of the relative silage dry matter intake index. Animal, 1, 758770.
[31] Huhtanen, P., Rinne, M., Nousiainen, J. 2009. a meta-analysis of feed digestion in dairy cows.
2. The effects of feeding level and diet composition on digestibility. J. Dairy Sci. 92: 5031–
5042.
[32] Huhtanen, P., Rinne, M., and Nousiainen, J. 2008. Effects of silage soluble N components on
metabolizable protein concentration: a meta-analysis of dairy cow production experiments J.
Dairy Sci. 91:1150-1158
[33] Huhtanen, P., Sveinbjörnsson, J. 2006. Evaluation of methods for estimating starch
digestibility and digestion kinetics. Anim. Feed Sci. Technol. 130: 95-113.
[34] Ipharraguerre, I. R., and J. H. Clark. 2005. Impacts of the source and amount of crude protein
on the intestinal supply of nitrogen fractions and performance of dairy cows. J.Dairy Sci.
88(ESuppl.):E22–E37.
[35] Jaakkola, S., and Huhtanen, P. 1992. Rumen fermentation and microbial protein synthesis in
cattle given intraruminal infusions of lactic acid with grass silage based diet. J. Agric. Sci.
119:411-419.
[36] Jaakkola, S., and Huhtanen, P. 1993. The effects of the forage preservation method and the
proportion of concentrate on nitrogen digestion and rumen fermentation in cattle. Grass Forage
Sci. 48: 146-154.
[37] Jaakkola, S., Kaunisto, V., and Huhtanen, P. 2006. Volatile fatty acid proportions and
microbial protein synthesis in the rumen of cattle receiving grass silage ensiled with different
rates of formic acid. Grass Forage Sci. 61:282-292.
[38] Kim, C.-H., J.-J. Choung, and D.G. Chamberlain. 2001. Responses of milk production to the
intravenous infusion of amino acids in dairy cows fed grass silage and cereal-based
supplements. J. Anim. Physiol. Nutr. 85:293-300
[39] Lund, P., Weisbjerg, M.R. and Hvelplund, T. 2006. Passage kinetics of fibre in dairy cows
obtained from duodenal and faecal ytterbium excretion. Effect of forage type. Anim. Feed Sci.
Technol. 128: 229–252.
[40] Madsen, J. and T. Hvelplund. 1994. Prediction of in situ protein degradability in the rumen.
Results of a European ringtest. Livest. Prod. Sci. 39:201-212.
[41] Madsen J., Hvelplund, T., Weisbjerg, M.R., Bertilsson, J., Olsson, I., Spörndly, R., Harstad,
O.M., Volden, H., Tuori, M., Varvikko, T., Huhtanen, P., and Olafsson, B.L. 1995. The
AAT/PBV protein evaluation system for ruminants. a revision. Norw. J. Agr. Sci. (Suppl. 19).
[42] Michalet-Doreau, B. and Ould-Bah, M.Y.. 1989. Estimation of extent of bacterial
contamination in bag residues and its influence on in sacco measurements of forage nitrogen
degradation in the rumen. Pages 909-910 in XVI International Grassland Congress, Nice,
France.
[43] Miettinen, H.O., and Huhtanen, P. 1997. Effects of silage fermentation and post-ruminal
casein supplementation in lactating dairy cows. 2. Energy metabolites and amino acids. J.Sci.
Food Agric. 74:459-468.
[44] MTT. 2006. Rehutaulukot ja ruokintasuositukset (Feed tables and feeding recommendations,
in Finnish). http://www.mtt.fi/rehutaulukot. Accessed Feb 1, 2008.
[45] National Research Counci (NRC). 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 7th rev. ed.
Natl. Acad. Sci., Washington, DC.
[46] Nocek, J. E. (1988). In situ and other methods to estimate ruminal protein and energy
digestibility: a review. J. Dairy Sci. 71: 2051–2069.
[47] Nozière, P. & B. Michalet-Doreau (2000). In sacco methods. In: J.P.F. D´Mello (ed.) Farm
Animal Metabolism and Nutrition. CAB International, Oxon, pp. 233-253.
[48] Nsereko, V.L., and Rooke, J.A. 2000. Characterisation of peptides in silages made from
perennial ryegrass with different silage additives. J. Sci. Food Agric. 80:725-731.
[49] Olmos Colmenero, J.J. and Broderick, G. A. 2006. Effect of dietary crude protein
concentration on milk production and nitrogen utilization in lactating dairy cows. J. Dairy Sci.
89:1704–1712.
[50] Ørskov E.R. and McDonald I., 1979. The estimation of protein degradability in the rumen
from incubation measurements weighted according to rate of passage. J. Agric. Sci., Camb. 92:
499-503.
[51] Peltekova, V.D. and Broderick, G.A.. 1996. In vitro ruminal degradation and synthesis of
protein on fractions extracted from alfalfa hay and silage. J. Dairy Sci. 79:612-619.
[52] Reynal, S.M, Ipharraguerre, I.R. Liñeiro, M., Brito, A.F., Broderick, G.A. and Clark,
J.H. 2007. Omasal flow of soluble proteins, peptides, and free amino acids in dairy cows fed
diets supplemented with proteins of varying ruminal degradabilities. J. Dairy Sci. 90: 18871903.
[53] Rinne, M., Jaakkola, S. and Huhtanen, P. 1997. Grass maturity effects on cattle fed silagebased diets. 1. Organic matter digestion, rumen fermentation and nitrogen utilization. Anim.
Feed Sci. Technol. 67:1-17.
[54] Rinne, M., Jaakkola, S., Kaustell, K., Heikkilä, T. and Huhtanen, P. 1999. Silage harvested at
different stages of grass growth versus concentrate foods as energy and protein sources in milk
production. Anim. Sci. 69:251-263.
[55] Rinne, M., Huhtanen, P. and J. Nousiainen, 2009. Effects of silage effective protein
degradability and fermentation acids on metabolizable protein concentration: a meta-analysis
of dairy cow production experiments. J. Dairy Sci. 92:1633–1642.
[56] Shingfield, K., Jaakkola, S., and Huhtanen, P. 2002. Effect of forage conservation method,
concentrate level and propylene glycol on diet digestibility, rumen fermentation, blood
metabolite concentrations and nutrient utilisation of dairy cows. Anim. Feed Sci. Technol.
97:1-21.
[57] Shingfield, K.J., Jaakkola, S. & Huhtanen, P. 2001. Effects of level of nitrogen fertilizer
application and various nitrogenous supplements on milk production and nitrogen utilization
of dairy cows given grass silage-based diets. Anim. Sci. 73: 541-554.
[58] Shingfield, K., Vanhatalo, A., Huhtanen, P. 2003. Comparison of heat-treated rapeseed
expeller and solvent-extracted soya-bean meal protein supplements for dairy cows given grass
silage-based diets. Anim. Sci. 77: 305-317.
[59] Sniffen, C. J., O'Connor, J. D., Van Soest, P. J., Fox, D. G. and Russell, J. B.. 1992. a net
carbohydrate and protein system for evaluating cattle diets. 2. Carbohydrate and protein
availability. J. Anim. Sci. 70:3562-3577.
[60] Stern, M. D., Bach, a and Calsamiglia, S. 1997. Alternative techniques for measuring nutrient
digestion in ruminants. J. Anim. Sci. 75, 2256–2276.
[61] St-Pierre, N.R. 2001. Integrating quantitative findings from multiple studies using mixed
model methodology. J. Dairy Sci. 84:741-755.
[62] Sveinbjörnsson, J., Huhtanen, P., and Udén, P.. 2005. The Nordic dairy cow model, Karoline –
Development of volatile fatty acid sub-model. Pages 1-14 in Nutrient Digestion and Utilization
in Farm Animals: Modelling approaches. E. Kebreab, J. Dijkstra, A. Bannink, J. Gerrits and J.
France. ed. CAB International, Wallingford, UK
[63] Tamminga S., Van Straalen W.M., Subnel A.P.J., Meijer R.G.M., Steg A., Wever C.J.G., Blok
M.C., 1994. The Dutch protein evaluation system: the DVE/OEB-system. Livest. Prod. Sci.
40, 139-155
[64] Titgemeyer, E. C. 1997. Design and interpretation of nutrient digestion studies. J. Anim. Sci.
75:2235–2247.
[65] Tuori, M., Kaustell, K.V. and Huhtanen, P.1998. Comparison of the protein evaluation
systems of feeds for dairy cows. Livest. Prod. Sci. 55:33-46.
[66] Vanhatalo A., Kuoppala, K., Ahvenjärvi, S. and Rinne, M. 2009. Effects of feeding grass or
red clover silage cut at two maturity stages in dairy cows. 1. Nitrogen metabolism and supply
of amino acids. J. Dairy Sci. 92: 5620-5633
[67] Varvikko, T. and Lindberg, J.E.. 1985. Estimation of microbial nitrogen in nylon-bag residues
by feed 15N dilution. Br. J. Nutr. 54:473-481.
[68] Vérité R., Peyraud J.-L., 1989. Protein: the PDI system. In: R. Jarrige (Editor). Ruminant
Nutrition. Recommended Allowances and Feed Tables. INRA, pp. 33-48.
[69] Voigt, J. and B. Piatkowski. 1987. Ruminal protein degradation and protein value of feeds.
Arch. Anim. Nutr. 37:63–68.
[70] Volden, H. 1999. Effects of level of feeding and ruminally undegraded protein on ruminal
bacterial protein synthesis, escape of dietary protein, intestinal amino acid profile, and
performance of dairy cows. J. Anim. Sci. 77:1905-1918.
[71] Volden H., Mydland, L.T. and Olaisen, V. 2002. Apparent ruminal degradation and rumen
escape of soluble nitrogen fractions in grass and grass silage administered intraruminally to
lactating dairy cows. J. Anim. Sci. 80:2704-2716.
[72] Williams, A. G., and G. S. Coleman. 1992. The Rumen Protozoa. Springer-Verlag Inc., New
York, NY
[73] Yan, T., and R.E. Agnew. 2004. Prediction of nutritive value of grass silages: II. Degradability
of nitrogen and dry matter using digestibility, chemical composition and fermentation data. J.
Anim. Sci. 82:1380-1391.
Vliv T2 toxinu a zearalenonu na zdraví a metabolické ukazatele dojnic
ILLEK J., KUDRNA V., KUMPRECHTOVÁ D.
FVL VFU Brno; VÚŽV Praha – Uhříněves; ČZU Praha
Mykotoxiny jsou sekundární toxické metabolity vláknitých hub ( plísní), které mají
negativní vliv na zdraví zvířat i člověka. Jejich počet se odhaduje na více než 400. Jsou
produkovány širokým spektrem plísní a jsou obsaženy v různých potravinách a krmivech po celém
světě. Vytváří tak závažný celosvětový hygienický a zdravotní problém.
Vysoká prevalence mykotoxinů je v objemných krmivech a proto se setkáváme i naších
podmínkách s řadou zdravotních problémů u skotu. Převážně se jedná o mykotoxiny produkované
druhy rodu Fusarium. ( Illek 2007, Moravcová a Nedělník 2007)
Cílem práce je zhodnotit vliv dlouhodobého zvýšeného příjmu T2 toxinu a zearalenonu na
produkci, zdravotní stav a metabolický profil dojnic.
Materiál a metody
Sledování bylo provedeno v podzimním a zimním období v chovu dojnic plemene
c s průměrnou užitkovostí 5 620 kg mléka za normovanou laktaci. Krmná dávka byla diferencovaná
podle fáze mezidobí a její základ tvořila kukuřičná siláž, jetelotravní senáž, luční seno, krmná
sláma, jadrná směs a minerální směs. Krmení bylo prováděno 2x denně krmným vozem a směsné
krmné dávky po stránce živinového zastoupení odpovídaly normě potřeby. V chovu se však
vyskytoval problém zvýšeného počtu somatických buněk v mléce a špatné zabřezávání
dojnic.(SCC 380 000 až 520 000 v bazénových vzorcích, %ˇbřezosti p 1. inseminaci 30 až 34 ) Na
žádost chovatele bylo provedeno zhodnocení výživy a zdravotního stavu krav s cílem odhalit
příčiny vysokého počtu somatických buněk v mléce a poruch reprodukce.
V chovu byly posouzeny anamnestické údaje, zhodnocena krmná dávka a posouzena kvalita
jednotlivých krmiv. V kukuřičné siláži a jetelotravní senáži byla stanovena koncentrace T2 toxinu
a zearalenonu metodou ELISA v laboratoři SVÚ. Dále bylo provedeno skupinové klinické
vyšetření krav a opakovaně byl proveden odběr krve od 10 dojnic pro hematologické
a biochemické vyšetření. První vyšetření (A) bylo provedeno u dojnic v období 20. až 60 dne
laktace to na konci listopadu. Další vyšetření bylo provedeno u stejných dojnic v polovině prosince
(B) a v lednu (C). Po prvním odběru bylo ukončeno zkrmování kukuřičné siláže, která obsahovala
vysokou koncentraci mykotoxinů, zvlště T2 toxinu a bylo započato se zkrmováním siláže nové,
která byla po stránce obsahu myotoxinů vyhovující. Hematologické vyšetření bylo provedeno na
analyzátoru abc, biochemické vyšetření na analyzátoru Hitachi 902 za použití standardních setů fy.
Roche a Randox. Hormony T3 a T4 byly stanoveny chemiluminiscenční metodu na přístroji
Immulite.
Výsledky a diskuze
Klinický stav – dojnice jevily menší chuť k příjmu krmiva, byly v optimální kondici, a jejich
srst neměla patřičný lesk.Ojediněle se u dojnic vyskytoval průjem. Další klinické příznaky nebyly
pozorovány.
Směsná krmná dávka měla vyhovující strukturu a nejevila žádné smyslové změny.
Laboratorním vyšetřením bylo zjištěno, že kukuřičná siláž, která byly dojicím zkrmována obsahuje
486ug/kg T2 toxinu a 2 452 ug/kg zearalenonu. Jetelotravní senáž obsahovala pouze 32ug/kg T2
toxin a 26ug/kg zearalenonu Kukuřičná siláž z nové sklizně obsahovala pouze stopy T2 toxinu,
zearalenon nebyl prokázán.
Tabulka 1: Vybrané parametry krve a mléka
Vyšetření
A
B
Parametr
Jednotka
Hb
g/l
82,6
84,3
HMT
1/1.
0,31
0,33
E
T/l
5,12
5,38
Le
G/l
5,83
6,62
Cb
gl/l
70,6
74,1
Al
g/l
30,8
32,6
Gl
mmol/l
3,34
3,28
Urea
mmol/l
4,86
5,12
Bil
umol/l
6,32
5,14
BHB
mmol/l
0,81
0,62
AST
ukat/l
1,74
1,52
GMT
ukat/l
0,53
0,55
CK
ukat/l
1,86
1,92
GSH-Px
ukat/l
722
834
B karoten
umol/l
3,24
3,68
Vit. E
umol/l
4,12
4,52
T3
nmol/l
1,83
1,78
T4
nmol/l
58,62
61,35
Mléko
Nádoj
l/kus/den
16,2
16,8
SCC A
t/ml
476
422
SCC B
t/ml
420
380
SCC A = prumerny pocet 30 dojnic
SCC B = bazénový vzorek stáda
C
90,5
0,35
6,32
7,24
72,8
34,1
3,36
5,34
4,26
0,51
1,44
0,42
1,74
886
4,86
5,33
1,82
80,21
18,2
296
280
Jak je patrné z uvedených výsledků vysoký příjem mykotoxinů dojnicemi prostřednictvím
zkrmované kukuřičné siláže negativně ovlivnil produkci mléka, jeho jakost (SCC) i některé
parametry vnitřního prostředí. Snížená hodnota hemoglobinu a hraniční hodnoty hematokritu
a početu erytrocytů svědčí o naručené erytropoeze a ztrátách krve při krvácení v trávicím traktu, či
v parenchymu mléčné žlázy. Snížený počet leukocytů je rovněž důsledkem působení uvedených
mykotoxinů jak uvádí řada autorů ( Roter et al.,1994, Gremmels 2005, Jouany and Diaz 2005).
Dlouhodobý příjem mytotoxinů a jejich synergické působení narušilo jaterní parenchym o čemž
svědčí vysoká aktivita jaterních enzymů a zvýšená koncentrace bilirubinu. Podobné výsledky byly
prokázány i u laboratorních zvířat, ( Rajmon et al. 2001), u drůbeže i prasat.(Smith et al. 2005,
Wyatt, 2005) Zajímavým zjištěním se jeví i nízká koncentrace antioxidantů jako je beta- karoten,
vitamin E a GSH-Px i snížená koncentrace T4. Lze předpokládat, že uvedené mykotoxiny zvyšují
nárok organizmu na tyto antioxidanty, nebo dochází k rychlému rozkladu beta-karotenu a vitaminu
E již v siláži. Změna krmné dávky, která spočívala pouze ve vyřazení závadné kukuřičné siláže
a v zařazení kukuřičné siláže zdravotně nezávadné vedla k postupném zvýšení užitkovosti,
významnému poklesu somatických buněk i k zlepšení hodnot sledovaných parametrů metabolizmu.
Přibližně za dva měsíce po vyřazení závadné kukuřičné siláže z krmné dávky se upravil krevní
obraz dojnic, snížila se aktivita AST i GMT na fyziologické hodnoty, významně se snížila
koncentrace celkového bilirubinu a zvýšily se hodnoty beta- karotenu, vitaminu E, GSH-Px i T4
na fyziologické hodnoty. S odstupem 3 měsíců byla vyhodnocena i plodnost krav. Z původních
hodnot zabřezávání po 1. inseminaci (30 – 34%) se zabřezávání zvýšilo na 46%.
Závěr
Sledování zvýšeného příjmu T2 toxinu a zearalenonu u dojnic v provozních podmínkách
prokázalo jejich negativní vliv na produkci, jakost mléka, zdravotní stav i plodnost. Dlouhodobý
příjem mykotoxinů narušil jaterní parenchym, snížil produkci mléka, zvýšil počet somatických
buněk v mléce a narušil plodnost krav. Vyřazení závadné kukuřičné siláže z krmné dávky vedlo
postupně ke zlepšení zdravotního stavu dojnic, plodnosti i k úpravě metabolického profilu.
Práce vznikla v rámci řešení výzkumného projektu NAZV QH81309
Literatura u autorů.
Skleníkové plyny a udržitelná živočišná výroba
TAKAHASHI J.
Graduate School of Animal Science, Obihiro University of Agriculture and
Veterinary Medicine, Obihiro, Japan 080-8555
Souhrn
Hlavními skleníkovými plyny (SP), které se uvolňují do ovzduší jako následek chovu
hospodářských zvířat, jsou metan (CH4) a oxid dusný (N2O), a to i přesto, že oxid uhličitý (CO2)
se podílí na celkovém skleníkovém efektu téměř z 50 %. Emise CH4 vznikající enterickou
fermentací v bachoru přežvýkavců se považují za hlavní antropogenní zdroj. Omezení tvorby
metanu v bachoru lze docílit dvěma způsoby, a to přímým a nepřímým potlačením metanogeneze.
Nejvýznamnější strategií snížení produkce CH4 nepřímou cestou je podpora alternativních
metabolických procesů spotřebovávajících vodík a soutěžících s producenty CH4 o volný H2.
Místo původně používaných ionoforů, nepřijatelných z důvodů bezpečnosti potravin, se dnes
používají k omezení emisí bachorového CH4 účinná prebiotika a probiotika. Jejich účinnost se
vysvětluje podporou produkce propionátu, která spotřebovává metabolický vodík (H2) a snižuje tak
jeho dostupnost pro producenty metanu a nepřímo tak omezuje metanogenezi. Účinně lze potlačit
tvorbu CH4 pomocí dusičnanů, vyznačujících se silným redox potenciálem, jestliže se současně
podá L-cystein a zabrání se akumulaci toxických dusitanů. Rovněž byl vyvinut geneticky
modifikovaný kmen Escherichia coli, který podporuje redukci dusitanů a omezuje tvorbu metanu
v bachoru. Z mikroorganismu Lactobacillus plantarum byla izolována anitbakteriální substance
rezistentní vůči proteázám která přímo potlačuje metanogenezi. Tento její efekt byl zkoumán in
vitro s použitím kontinuálního kvantitativního systému produkce metanu.
Jako obnovitelný zdroj energie a dusíku může sloužit biomasa částí plodin nevhodných ke
konzumu jako je celulóza, hemicelulózy a živočišné odpady. Amoniak získaný ze zbytků po výrobě
bioplynu metodou "ammonia stripping" se může využít při recyklaci dusíku a omezení emisí N2O
třemi způsoby: (1) Jeho působením na celulózové materiály se může zvýšit jejich stravitelnost,
energetická hodnota a využití bílkovin; (2) zcukřením celulózové biomasy ošetřené amoniakem
a následnou anaerobní fermentací
bachorovými celulolytickými bakteriemi (Ruminoccous
flavefaciens) je možno produkovat bioetanol; (3) v palivovém článku s protonovou membránou může
vodík amoniaku získaného z 20 litrů odpadu po výrobě bioetanolu vytvořit 0,12 W elektrické energie.
Klíčová slova: Skleníkové plyny, metan, bachor, probiotika, stripping, biomasa
Jedním z právně závazných závěrů Kjótského protokolu (IPCC, 1996) byl závazek omezit
produkci čtyř antropogenních skleníkových plynů (SP), a to oxidu uhličitého (CO2), metanu (CH4),
oxidu dusného (N2O) a hexafluoridu síry (SF6) a dále hydrofluorouhlovodíků a kompletně
fluorovaných uhlovodíků. Nejdůležitější SP produkované hospodářskými zvířaty jsou CH4 a N2O.
Hlavními antropogenními zdroji emisí CH4 je bachorová fermentace přežvýkavců a anaerobní
fermentace organických zemědělských odpadů včetně hnoje a kejdy (Moss, 1993).
Nejvýznamnější cestou, jak snížit celosvětovou produkci SP u domácích přežvýkavců, je
vývoj metod omezujících produkci CH4 v bachoru (Van Nevel and Demeyer, 1996). Rychlý vzestup
obsahu N2O v astmosféře v průběhu minulého století je těsně spjat s náhlou expanzí lidské populace
a stavů hospodářských zvířat po vynálezu Haber-Boschovy metody výroby dusíkatých hnojiv.
V důsledku toho došlo k závažnému narušení životního prostředí, i když na druhé straně reaktivní
dusík odčerpaný z atmosféry a zabudovaný jako stabilní N do rostlin přispěl významně ke zvýšení
produkce potravin. Aby byla zajištěna dostatečná produkce potravin bez negativního vlivu na životní
prostředí a bylo zabráněno globálnímu oteplování, je třeba hledat alternativní cesty udržitelného
rozvoje živočišné výroby nejen ve vyspělých, ale i rozvojových zemích. Kjótský protokol podává
přesný soupis zdrojů SP a možností jejich omezení s cílem dosáhnout "mechanismu čistého rozvoje".
Zavedení tohoto mechanismu může být pro rozvojové země cenným přínosem jak z ekonomického,
tak environmentálního hlediska. Klíčovým prvkem pro dosažení udržitelného rozvoje živočišné
výroby v rozvojových zemích musí být minimalizace vstupů a jejich recyklace. Proces recyklace
uhlíku a dusíku zemědělské biomasy jako obnovitelných zdrojů energie a N může také přispět
k omezení emisí CH4 a N2O (Takahashi, et al., 2003, 2004, 2007; Takahashi and Uemura, 2009).
Tento článek se zabývá perspektivními metodami snižování produkce SP a možnostmi využití
biomasy s cílem dosáhnout udržitelného rozvoje živočišné výroby.
Omezení emisí metanu produkovaného v bachoru pomocí prebiotik a probiotik
V průběhu anaerobní fermentace glukózy se v bachoru tvoří metabolický H2. Tento H2 může
být využit pro syntézu těkavých mastných kyselin a organické hmoty mikroorganismů. Přebytek H2
z NADH se vylučuje jako CH4, vznikající činností metanogenů, což jsou mikroorganismy skupiny
Archea, běžně se vyskytující v bachorovém ekosystému (Baker, 1999). Stechiometrická bilance
TMK, CO2 a CH4 ukazuje, že acetát a butyrát podporuje syntézu CH4, kdežto tvorba propionátu
spotřebovává H2 a tak omezuje produkci CH4 (Wolin, a Miller, 1960). Z toho vyplývá, že vhodnou
strategií, jak omezit tvorbu a emise metanu, je podpora alternativních metabolických drah
spotřebovávajících vodík a snižujících tak metanogenezi. Významným způsobem lze metanogenezi
v bachoru potlačit také přídavkem dusičnanů, protože dusičnany, v důsledku svého silného redox
potenciálu, mají relativně větší afinitu k H2 než hydrogenotrofní metanogeneze (Takahashi
a Young, 1991, 1992).
25
2.50
20
2.00
15
1.50
10
1.00
5
0.50
0
0.00
CO NTRO L
NO 3
NO 3+CYS
CYS
Fig.1. The suppressing effect of nitrate (1.3 g NaNO3 kg-0.75 body weight ) on
methane emission and prophylactic effect of L-cysteine (0.21 g S kg-0.75
body weight) on nitrate-induced methemoglobinemia in sheep
Z obr. 1 je patrné, že tvorbě toxických dusitanů, vznikajících redukcí dusičnanů, je možno
úspěšně zabránit podáním L-cysteinu (Takahashi a Young, 1991, 1992; Takahashi et al., 1989,
1998, 2000, 2002). Z toho plyne, že současným podáním dusičnanů a L-cysteinu lze úspěšně omezit
emise CH4, aniž by došlo k intoxikaci dusitany (Takahashi, 2001). Rovněž byl vyvinut genově
modifikovaný kmen Escherichia coli, který snižuje obsah dusitanů a omezuje tak metanogenezi
(Sar et al., 2004a; 2005a; 2005b; 2005c;) (Obr. 2).
Obrázek 2: Divoký kmen E. coli W3110 a konstrukce E. coli nir-Ptac
1. Wild-type E. coli W3110
Nitrate reductase (NRA)
2H+
NarI
Q
2eNarH
periplasm
QH2
2.
+ 2H+ NO2-
NO2
3NADH
2eNO3-
cytoplasm
Nitrite reductase (Nir)
NarG
NirB
+H2O
-
NH4+
3NAD+
+
8H+
+ 2H2O
Construction of E. coli nir-Ptac by replacement of self-promoter (nir) in
E. coli W3110 by tac promoter (Ptac) (Ajinomoto Co. Inc., Kawasaki, Japan)
E. coli W3110
(Self promoter: Nir)
Ptac
nirB
nirD
nirC
cysG
E. coli nir-Ptac
V literatuře jsou popsány metody potlačení bachorové metanogeneze pomocí ionoforních
antibiotik jako je např. monensin (Mwenya, et al., 2005). V poslední době se však při řešení
problémů v živočišné výrobě zvyšuje zájem o využití prebiotik a a probiotik jako přirozených
krmných aditiv, které mohou antibiotika nahradit. Důvodem je vznik bakterií rezistentních vůči
antibiotikům a zátěž životního prostředí vylučovanými aktivními antibakteriálními substancemi
(Mwenya, et al., 2006). Extrakty rostlin Yucca schidigera a Quillaja saponaria obsahující nisin
a saponiny byly americkým úřadem pro potraviny a léčiva (FDA) zařazeny do kategorie z hlediska
lidské výživy "všeobecně považované za bezpečné" (GRAS). Nisin, který produkuje Lactococcus
lactis subsp. lactis, vykazuje antibakteriální aktivitu proti gram-pozitivním bakteriím a je proto
charakterizován jako bakteriocin, snižuje tvorbu a emise metanu (Mwenya et al., 2004a; Santoso et
al., 2004b; Sar et al., 2006). Saponiny jsou přirozené detergenty, které se vyskytují v mnoha
rostlinách. Saponiny juky mají steroidní jádro, kdežto saponiny rostliny Quillaja mají triterpenoidní
strukturu (Obr. 3). V pokusech in vitro i in vivo snížilo podání extraktů rostlin bohatých na
saponiny počet protozoí v bachorové tekutině a omezilo metanogenezi. Současně se snížil poměr
mezi obsahem acetátu a propionátu (Wallace et al., 1994; Wang et al., 2000, Takahashi et al., 2000;
Santoso et al., 2004a; Mwenya et al., 2004a; Pen, et al., 2006). Naproti tomu Pen et al. (2007; 2008)
zjistili v detailních pokusech, že extrakt Q. saponaria neměl žádný vliv na metanogenezi nebo
poměr acetát : propionát, ale snížil počet protozoí.
Obrázek 3: Chemická struktura saponinů rostlin Yucca schidigera a Quillaja saponaria
Yucca schidigera
Quillaja saponaria
(Steroidní saponiny)
(triterpenoidní saponiny)
Galaktooligosacharidy (GOS) jsou sacharidy pro nepřežvýkavce nestravitelné. Historie jejich
výzkumu jako prebiotických krmných doplňků je poměrně dlouhá. GOS jsou rezistentní vůči
gastrointestinálním enzymům, ale jsou selektivně využívány bifidobakteriemi (Sako et al., 1999).
Bakterie rodů Bifidobacterium a Lactobacillus přítomné v bachoru využívají fruktózu, galaktózu,
glukózu a škrob jako substráty pro tvorbu laktátu a acetátu. Syntéza propionátu nepřímo omezuje
metanogenezi. Protože bachorové bifidobakterie a laktobacily mohou využívat GOS a produkovat
více laktátu,
Obrázek 4: Chemická struktura β1-4 galakto-oligosacharidů
přítomnost β1-4 galaktooligosacharidů potlačuje metanogenezi bez ohledu na to, zda krmná
dávka obsahuje či neobsahuje doplňky kvasinek a bakterií mléčného kvašení (Gamo, 2001;
Mwenya et al., 2004b; 2004c; 2004d: 2005; Santoso, 2004a; Sar et al., 2002; 2004b; 2004c;
Takahashi et al., 2002; 2003). Účinnost β1-4 galaktooligosacharidů v kombinaci s probiotiky při
zkrmování různých krmiv a u různých druhů zvířat však musí být ještě ověřena.
Obrázek 5: Vliv PRA na potenciální tvorbu metanu. Kontrola: Lactococcus lactis ATCC19435
(neantibakteriální substance), Nisin-A: Lactococcus lactis NCIMB702054, PRA-1: Lactobacillus plantarum TUA1490L ,
PRA-2: Leuconostoc citreum JCM9698. Vertikální úsečky představují směrodatnou odchylku (n = 4).
Průměry označené různými písmeny se průkazně liší (p<0.01).
Potential methane
production (ml)
300
250
(SEM = 20.802)
a
a
a
200
150
100
50
b
0
Control
Nisin Z
PRA-1
PRA-2
Na obr. 5 jsou znázorněny výsledky studie vlivu antibakteriálních látek rezistentních vůči
proteázám (PRA) produkovaných mikroorganismy Lactobacillus plantarum a Leuconostoc citreum
na tvorbu metanu v bachoru s použitím kontinuální techniky in vitro (Asa, 2010). Ve studii byly
použity čtyři kmeny laktogenních bakterií, a to v kontrole Lactococcus lactis ATCC19435,
produkující neantibakteriální látky a dále tři kmeny produkující PRA: Lactococcus lactis
NCIMB702054 (Nisin-Z), Lactobacillus plantarum TUA1490L (PRA-1) a Leuconostoc citreum
JCM9698 (PRA-2). Mikroorganismy byly individuálně kultivovány v mediu GYEKP. Alikvoty
každého supernatantu o objemu 80 ml byly přidány do bachorové tekutiny obsahující fosfátový
pufr. PRA-1 výrazně snížil kumulativní produkci metanu, kdežto PRA-2 neovlivnil tvorbu CH4,
CO2, ani fermentační charakteristiku směsné bachorové kultury. Výsledky tohoto pokusu naznačily,
že doplněk PRA - 1 buď snížil počet metanogenních mikroorganismů nebo inhiboval využití
vodíku.
Tvorba obnovitelné energie (bioplynu) pomocí anaerobní fermentace hnoje a inovativní
využití odpadů po výrobě bioplynu k omezení produkce N2O
Zvyšující se emise CH4 a N2O vznikajících rozkladem nezpracovaných organických odpadů
spolu s rozvojem průmyslu a dopravy se podílejí na vzniku SP a klimatických změnách. Výrobny
bioplynu, jehož hlavní složkou je metan, jsou zdrojem obnovitelné energie získávané z nevyužitých
zdrojů jako je např. hnůj, ve formě paliva, tepla nebo elektřiny (Takahashi et al., 2004;Umetsu et
al., 2005, 2006; Komiyama et al., 2006). Snižováním množství nevyužitých odpadů se omezuje
znečištění životního prostředi. Systém výroby bioplynu a jeho aplikace se rozšiřuje v členských
zemích Asijsko-pacifického hospodářského společenství jako ekonomicky výhodná strategie
omezující produkci SP (Takahashi, 2009).
Obrázek 4. Zařízení na odstraňování amoniaku (stripping)
Biogas plant
Desulfurization
Filtration system
Screen
1m
NH3 monitoring
Ventilation
fan
Recycling
pump
Pump
Washing
blower
Drawing pump
digested slurry
Konvenční systém výroby bioplynu, založený na anaerobní fermentaci organických odpadů,
není systémem recyklujícím dusík, nýbrž energii. Použití zbytků fermentačního média po výrobě
bioplynu jako hnojiva neřeší problém znečištění životního prostředí oxidy dusíku, i když emise N2O
během anaerobní fermentace je zanedbatelná (nepublikované údaje). Po zapravení zbytků po výrobě
bioplynu do půdy dochází jak k tvorbě metanu, tak k vyplavování dusičnanů a úniku N2O do
ovzduší (Takahashi, 2006). Řešením problému nadbytku dusíku v odpadech po fermentaci může
být tzv. stripping, tj. převedení amoniaku do plynné fáze po předchozí úpravě pH fermentačního
media do silně alkalické oblasti a jeho následné zachycení ve formě roztoku. Takto zachycený
amoniak slouží jako kapalné hnojivo obsahující dusík ve vhodné formě. Tento postup může přispět
k omezení emisí N2O a může se uplatnit jako nová koncepce systému výroby bioplynu (Obr. 4).
Zachycený amoniak se může rovněž využít jako nízkonákladový a obnovitelný zdroj dusíku bez
nároků na přísun energie, protože vzhledem k velkému množství organických odpadů
v rozvojových zemích může být pro zachycování amoniaku využita energie z výrobny bioplynu.
Problém recyklace dusíku lze perpektivně řešit třemi způsoby:
1. Produkcí vysoce kvalitních krmiv z biomasy zemědělských zbytků obsahujících celulózu
ve spojeni s metodou "strippingu" a výrobou bioplynu (Takahashi, 2006; 2007).
2. Zcukřením celulózové biomasy ošetřené zachyceným amoniakem a následnou výrobou
bioetanolu a vodíku pomocí bachorových bakterií (nepublikováno).
3. Konstrukcí palivových článků na bázi amoniaku s využitím amoniaku získaného po
výrobě biolynu metodou "strippingu" (Takahashi and Uemura, 2009; FOCUS, April 14,
2009).
Seznam literatury
[1] Asa, R., A. Tanaka, A. Uehara, I. Shinzato, Y. Toride, N. Usui, K. Hirakawa and J. Takahashi.
2010. Effects of protease-resistant antimicrobial substances produced by lactic acid bacteria on
rumen methanogenesis. Asian-Aust. J. Anim. Sci., (in the press).
[2] Baker, S.K., 1999. Rumen methanogens, and inhibition of methanogenesis. Aust. J. Agric.
Res., 50: 1293-1298.
[3] IPCC, 1996. Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. IPCCNGGIP.
[4] Gamo, Y., M. Mii, X.G. Zhou, C. Sar, B. Santoso, I. Arai, K. Kimura and J. Takahashi, 2001.
Effects of lactic acid bacteria, yeasts and galactooligosaccha-ride supplementation on in vitro
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
rumen methane production. In: Proceedings of the 1st International Conference on Greenhouse
Gases and Animal Agriculture (GGAA), J. Takahashi and B.A Young (eds.) Obihiro, Japan,
7-11 Nov. 2001, Obihiro, Hokkaido, Japan. pp371-374.
Komiyama, M., K. Umetsu and J. Takahashi, 2006. Biogas as a reproducible energy source:Its
steam reforming for electricity generation and for farm machine fuel. R. C. Soliva,
J. Takahashi and M. Kreuzer (eds.), In: Greenhouse Gases and Animal Agriculture: An
Update, Elsevier Science, 234-237.
Moss, A. R., 1993. Methane: Global Warming and Production by Animals. Cantebury.
Chalcombe Publications.
Mwenya, B., C. Sar, Y. Gamo, T. Kobayashi, R. Morikawa, K. Kimura, H. Mizukoshi, and
J. Takahashi. 2004a. Effects of Yucca schidigera with or without nisin on ruminal fermentation
and microbial protein synthesis in sheep fed silage- and hay- based diets. Anim. Sci. J., 75:
525 - 531.
Mwenya, B., X., Zhou, B. Santoso, C. Sar, Y. Gamo, T. Kobayashi and J. Takahashi, 2004b.
Effects of probiotic-vitacogen and β1-4 galacto-oligosaccharides supplementation on
methanogenesis and energy and nitrogen utilization in dairy cows. Asian-Aust. J. Anim. Sci.,
17: 349-354.
Mwenya, B., B. Santoso, C. Sar, B. Pen, R. Morikawa, K. Takaura, K. Umetsu, K. Kimura and
J. Takahashi. 2004c. Effects of yeast culture and galacto-oligosaccharides on ruminal
fermentation in Holstein cows. J. Dairy Sci., 88: 1404-1412.
Mwenya, B., B. Satonso, C. Sar, Y. Gamo, T. Kobayashi, I. Arai, and J. Takahashi, 2004d.
Effects of including β1-4 galacto-oligosaccharides, lactic acid bacteria or yeast culture on
methanogenesis as well as energy and nitrogen metabolism in sheep. Anim. Feed. Sci.
Technol., 115: 313 – 326.
Mwenya, B. C. Sar, B. Santoso, T. Kobayashi, R. Morikawa, K. Takaura, K. Umetsu,
S.Kogawa, K. Kimura, H. Mizukoshi and J. Takahashi. 2005. Comparing the effects of β1-4
galacto-oligosaccharides and L-cysteine to monensin on energy and nitrogen utilization in
steers fed a very high concentrate diet. Anim. Feed Sci. Technol. 118: 19 – 30.
Mwenya, B. C. Sar, B. Pen, R. Morikawa, K. Takaura, S. Kogawa, K. Kimura, K. Umetsu and
J. Takahashi. 2006. Effects of feed additives on ruminal methanogenesis and anaerobic
fermentation of manure in cows and steers. In: C. Soliva, J. Takahashi and M. Kreutzer (eds),
Greenhouse Gases on Animal Agriculture update. International Congress Series. Elsevier,
Amsterdam. 1293: 209-212.
Pen, B., C. Sar, B. Mwenya, K. Kuwaki, R. Morikawa and J. Takahashi, 2006. Effects of
Yucca schidigera and Quillaja saponaria extracts on in vitro ruminal fermentation and methane
emission. Anim. Feed Sci. Technol., 129: 175-186.
Pen, B., K. Takaura, S. Yamaguchi, R. Asa and J. Takahashi, 2007. Effects of Yucca
schidigera and Quillaja saponaria with or without β 1-4 galacto-oligosaccharides on ruminal
fermentation, methane production and nitrogen utilization in sheep. Anim. Feed Sci. Technol.,
138: 75-88.
Pen, B., C. Sar, B. Mwenya, K. Kuwaki and J. Takahashi, 2008. Effects of Quillaja saponaria
extract alone or in combination with Yucca schidigera extract on ruminal fermentation and
methanogenesis in vitro. Anim. Sci. J., 79: 193-199.
Sako, T., K. Matsumoto and R. Tanaka, 1999. Recent progress on research and application of
non-digestible galacto-oligosaccharides. Int. Dairy J. 9: 69-80.
Santoso, B., B. Mwenya, C. Sar, Y. Gamo, T. Kobayashi, R. Morikawa, K. Kimura,
H.Mizukoshi, and J. Takahashi. 2004a. Effects of supplementing galacto-oligosaccharides,
Yucca schidigera or nisin on rumen methanogenesis, nitrogen and energy metabolism in sheep.
Livest. Prod. Sci. 91: 209 – 217.
[18] Santoso, B., B. Mwenya, C. Sar, Y. Gamo, T. Kobayashi, R. Morikawa and J. Takahashi.
2004b. Effect of Yucca schidigera with or without nisis on ruminal fermentation and microbial
protein synthesis in sheep fed silage- and hay-based diets. Anim. Sci. J. 75:525-531.
[19] Sar, C., B. Santoso, X.G. Zhou, Y. Gamo, A. Koyama, T. Kobayashi, S. Shiozaki and
J.Takahashi. 2002. Effects of ß1-4 galacto-oligosaccharide (GOS) and Candida kefyr on
nitrate-induced methaemoglobinemia and methane emission in sheep. In: Takahashi, J., and
B.A. Young (Eds), Greenhouse Gases on Animal Agriculture. Elsevier, Amsterdam.
[20] Sar, C., B. Santoso, B. Mwenya, R. Morikawa, N.Isogai, Y. Asakura, Y. Toride and
J.Takahashi, 2004a. Effect of Escherichia coli W3110 or Escherichia coli nir-Ptac on in vitro
ruminal methanogenesis and nitrate/nitrite reduction. Proceeding of 11th Asian-Australasian
Association of Animal Production Societies (AAAP) Congress, 5-9th September 2004, Kuala
Lumpur, Malaysia. pp316-318.
[21] Sar C., B. Santoso, Y. Gamo, T. Kobayashi, S. Shiozaki, K. Kimura, H. Mizukoshi, I. Arai and
J. Takahashi, 2004b. Effects of combination of nitrate with ß1-4 galacto-oligosaccharides and
yeast (Candida kefyr) on methane emission from sheep. Asian-Aust. J. Anim. Sci., 17: 73-79.
[22] Sar C., B. Santoso, B. Mwenya, Y. Gamo, T. Kobayashi, R. Morikawa,K. Kimura,
H.Mizukoshi and J. Takahashi, 2004c. Manipulation of rumen methanogenesis by the
combination of nitrate with ß1-4 galacto-oligosaccharides or nisin in sheep. Anim. Feed Sci.
Technol., 115: 129-142.
[23] Sar, C., B. Mwenya, B. Pen, K. Takaura, R. Morikawa, A. Tsujimoto, K. Kuwaki, N.Isogai,
I. Shinzato, Y. Asakura, Y. Toride and J. Takahashi. 2005a. Effect of rumianl administration
of Escherichia coli wild type or a genetically modified strain with enhanced high nitrite
reductase activity on methane emission and nitrate toxicity in nitrate-infused sheep.
Br. J. Nutr., 94: 691-697.
[24] Sar, C., Mwenya, B., Santoso, B., Takaura, K., Morikawa, R., Isogai, N., Asakura, Y., Toride
and Takahashi, J., 2005b. The effect of Escherichia coli W3110 on ruminal methanogenesis
and nitrate/nitrite reduction in vitro. Anim. Feed Sci. Technol., 118: 295-306.
[25] Sar, C., B. Mwenya, B.Santoso, K. Takaura, R. Morikawa, N. Isogai, Y. Asakura, Y.Toride
and J. Takahashi. 2005c. Effect of Escherichia coli wild type or its derivative with high nitrite
reductase activity on ruminal methanogenesis and nitrate/nitrite reduction in vitro. J. Anim.
Sci., 83:644-652.
[26] Sar, C., B. Mwenya, B. Pen, R. Morikawa, K. Takaura, T. Kobayashi and J. Takahashi. 2006.
Effect of nisin on ruminal methane production and nitrate/nitrite reduction in vitro. Aust.
J. Agric. Res., 56: 803-810.
[27] Takahashi, J., N. Johchi and H. Fujita, 1989. Inhibitory effects if sulphur compounds, copper
and tungsten on nitrate reduction by mixed rumen micro-organisms. Br. J. Nutr., 61:742-748.
[28] Takahashi, J. and B. A. Young.1991. Prophylacticeffect of L-cysteine on nitrate-induced
alteration in respiratory exchange and metabolic rate in sheep. Anim. Feed Sci. Technol.,
35:105-113.
[29] Takahashi, J. and B. A. Young.1992. The modulation of nitrate-enhanced hypothermia by
sulphur compounds in cold-exposed sheep. Anim. Feed Sci. Technol., 39:347-355.
[30] Takahashi, J., M. Ikeda, S. Matsuoka and H. Fujita, 1998. Prophylactic effect of L-cysteine to
acute and subclinical nitrate toxicity in sheep. Anim. Feed Sci. Technol., 74:273-280.
[31] Takahashi, J., Y. Miyagawa, Y. Kojima, and K. Umetsu. 2000. Effects of Yucca schidigera
extract, probiotics, monensin and L-cysteine on rumen methanogenesis. Asian-Aust. J.Anim.
Sci., 13:499–501.
[32] Takahashi, J. 2001. Nutritional manipulation of methanogenesis in ruminants. Asian-Aust.
J. Anim. Sci., 14:131–135.
[33] Takahashi, J., C. Sar, Y. Gamo, K. Kimura, H. Mizukoshi and I. Arai. 2002. Suppression of
rumen methanogenesis by alternative reductions. Proceeding of 10th International Congress,
23-27th September, 2002, New Delhi, India. p55.
[34] Takahashi J., Y. Gamo, B. Mwenya, B.Santoso, C. Sar, H. Umetsu, H. Mizukoshi, K.Kimura,
O. Hamamoto. 2003. Control and energetic recycling of methane emitted from ruminants. In:
Proceeding of Progress in research on energy and protein metabolism, W.B. Souffrant and
C.C. Metges (eds.), EAAP publication, No. 109, 13-18th September 2003, RostockWarnemünde, Germany. pp371-374.
[35] Takahashi, J., B. Mwenya, B. Santoso, C. Sar, K. Umetsu, T. Kishimoto, K.Nishizaki,
K.Kimura, O. Hamamoto. 2004. Mitigation of methane emission and energy recyclying in
animal agricultural system. In: Proceeding of 2004 International Symposium on Recent
Advances in Animal Nutrition, 7th September 2004, Kuala Lumpur, Malaysia. Page: 97-103.
[36] Takahashi, J. 2006. Sustainable manure management in the nitrogen recycling system
FLRC/NZFMRA Conference on IMPLEMENTING SUSTAINABLE NUTRIENT
MANAGEMENT STRATEGIES IN AGRICULTURE, Massey University, Palmerston North,
New Zealand .
[37] Takahashi, J., 2007. Feed production from unused resources applied ammonia stripping from
digested slurry of biogas plant. J. Agric. Food Technol., 3:3-5.
[38] Takahashi, J. and M. Uemura, 2009. Ammonia fuel cell modulated ammonia stripping from
animal agricultural biomass. J. Fuel Cell Technol., 8: 93-96.
[39] Takahashi, J., 2009. Perspective on GHG control and agricultural biomass for sustainable
animal agriculture. Proceedings of International workshop on sustainable green livestock
agriculture confronting climate change in APEC member economies. RDA, Korea. pp1-265.
[40] Umetsu, K., Y. Kimura, J. Takahashi, 2005. Methane emission from stored dairy manure
slurry and slurry after digestion by methane digester. Anim. Sci J. 76: 73-79.
[41] Umetsu,K., S. Yasmazaki, J. Takahashi, 2006. Anaerobic co-digestion of dairy manure and
sugar beets. R. C. Soliva, J. Takahashi. And M. Kreuzer (eds.), In: Greenhouse Gases and
Animal Agriculture: An Update, Elsevier Science, 307-310.
[42] Van Nevel C. J. and D. I. Demeyer, 1996. Control of rumen methanogenesis. Environ. Monit.
Assess., 42:73-97.
[43] Walles, R.J., L. Arthaud, C. J. Newbold. 1994. Influence of Yucca schidigera extract in
ruminal ammonia concentrations and ruminal microorganisms. Appl. Environ. Microbiol., 60:
1762-1767.
[44] Wang, Y., T.A. McAllister. L.J. Yanke, Z. J. Xu, Cheeke P.R. and K.J.Cheng, 2000. In vitro
effects of steroidal saponins from Yucca schidigera extract on rumen microbial protein
sysnthesis and ruminal fermentation. J. Sci. Food Agric., 80:2114-2122.
[45] Wolin, M.J. and T.L. Miller, 1988. Microbe-microbe interactions. In: The rumen microbial
ecosystem. Elsevier Applied Science, London, UK, pp. 343-359.
Netradiční plodiny pro bioplyn
USŤAK S.1, JAMBOR V.2
1
-Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, 161 06 Praha 6
Ruzyně, Česká republika, [email protected];
2
– NutriVet, s.r.o., Vídeňská1023, 69123 Pohořelice, Česká republika,
[email protected]
Úvod do problematiky a zdůvodnění řešení
Porevoluční transformační změny českého zemědělství vyvolaly radikální snížení živočišné
výroby doprovázené významným snížením stavu hospodářských zvířat. Např. stavy skotu se snížily
z 3480 tisíc kusů v roce 1989 na 1402 tisíc kusů v roce 2008, tj. více než 2-násobně. Odpovídajícím
způsobem poklesla i rostlinná produkce pícnin a krmiv. Rozloha na pěstování kukuřice na zeleno
a na siláž se tedy za stejné období snížila z 384.867 ha v roce 1989 na 173.899 ha v roce 2008,
rozloha víceletých pícnin na orné půdě - ze 414.773 ha v roce 2000 na 188.246 ha v roce 2008, tzn.,
že pokles ploch je rovněž zhruba 2-násobný. Podobné trendy vykazují i ostatní krmiva a pícniny.
Pokles pěstitelských ploch pícnin a krmiv dosahuje desítek až stovek tisíc ha. S takovou změnou se
mnozí zemědělci nedokáží vyrovnat – jednoduše nevědí, co by měli pěstovat místo pícnin a krmiv.
Na druhou stranu, snížení zastoupení víceletých pícnin v osevním sledu nepříznivě ovlivňuje
kvalitu zemědělské půdy – zvyšuje erozi, vyvolává degradaci organické hmoty v půdě a snížení
půdní úrodnosti. Proto aktuálním tématem pro české zemědělství je uplatnění nových technologií za
účelem produkce a využití rostlinné biomasy pro nepotravinářské účely, zejména rozšíření
pěstování víceletých pícnin, a to jak konvenčních, tak i nových netradičních plodin.
Schválení zákona č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie
otvírá pro české zemědělce nové příležitosti v oblasti produkce rostlinné biomasy, neboť
v podmínkách ČR a většiny států EU je biomasa nejdůležitějším zdrojem obnovitelné energie
a zaujímá cca 80 % podílu na celkové energii z obnovitelných zdrojů. Dlouhodobá garance výkupní
ceny elektřiny vyprodukované z obnovitelných zdrojů vyvolala v ČR nebývalý zájem o výstavbu
zemědělských bioplynových stanic, orientovaných po vzoru sousedních států (Německa
a Rakouska) na zpracování cíleně pěstované rostlinné biomasy, zejména kukuřice. Jenom v průběhu
třech posledních let (2006-2009) bylo v ČR postavěno desítky nových zemědělských
a komunálních bioplynových stanic (BPS). Projektování a výstavba bioplynových stanic pokračuje v současné době je evidováno okolo 600 nových projektů na výstavbu BPS. Například, největší
tuzemský výrobce elektřiny ČEZ plánuje výstavbu několika BPS se souhrnným výkonem 20 MWh
elektřiny, což odpovídá roční spotřebě 120-150 tisíc tun rostlinné biomasy. V případě kukuřice,
která v našich podmínkách má průměrný výnos zelené hmoty kolem 30 t/ha, by to vyžadovalo osetí
cca 4-5 tisíc ha.
Největší produkce bioplynu je dosahována z čerstvé biomasy rostlin. Celoroční charakter
provozu BPS je však v protiváze k sezónní možnosti sklizně čerstvé zelené hmoty, což poskytuje
v letním období cca 2-3 měsíce vhodné pro tzv. zelený kontejner u víceletých pícnin a cca 1 měsíc –
u jednoletých plodin jako kukuřice. Proto nezbytným požadavkem při produkci rostlinné biomasy
jako suroviny pro produkci bioplynu je její konzervace. Nejvhodnějším známým způsobem
konzervace biomasy rostlin za účelem produkce bioplynu je silážování. Využitelnost pro účely
bioplynu druhého způsobu konzervování rostlin – senážování, není dostatečně prozkoumaná.
Ideální konvenční plodinou pro silážování je kukuřice, a právě proto tato plodina dosáhla nejširšího
uplatnění pro výrobu bioplynu zejména v Německu a pak v Rakousku.
Po vzoru blízkého zahraničí se i čeští projektanti BPS orientují na využití pro produkci
bioplynu kukuřičné siláže. Kukuřičná siláž má však pro zemědělce jednu velkou nevýhodu, a to
vysokou cenu za produkci. Režijní cena výroby kukuřičné siláže při 32% sušině se v podmínkách
ČR rovná cca 1650-1850 Kč/t, práh zisku – 2100-2300 Kč/t sušiny. Hrozí tedy nebezpečí, že pokud
zemědělec nebude vlastníkem nebo podílníkem BPS, tak může očekávat tlak odběratelů rostlinné
biomasy na co nejnižší cenu. Proto musí zemědělec pro hospodaření se ziskem dokázat
vyprodukovat a zakonzervovat levnou rostlinnou biomasu s kukuřici podobnými vlastnostmi,
týkajících se výtěžnosti bioplynu. Proto jako hlavní úkol našeho projektu vidíme vypracování
technologií pro produkci rostlinné biomasy vhodné pro produkci bioplynu, která bude významně
levnější (1,5-2násobně), než kukuřičná siláž. Pouze v tomto případě můžeme předpokládat rychlé
rozšíření produkce rostlinné biomasy jako suroviny pro výrobu bioplynu v ČR, jejíž potenciál
odhadujeme na desítky tisíc ha. Předpokládáme, že tohoto lze dosáhnout pouze vypracováním
nových nízkonákladových technologií pro produkci a konzervaci rostlinné biomasy, a to především
s využitím víceletých konvenčních a netradičních pícnin.
Popis dosavadního řešení
Projekt je podporován Ministerstvem zemědělství České republiky a je registrován pod
číslem QH91170. Bohužel, s ohledem na nedostatek poskytovaných prostředků doba projektu je
zkracena na minimum, a to na 3 roky (2009-2011). Pro účely projektu bylo zvoleno 6 netradičních
pícnin - topinambur, topislunečnice, mužák, svatojánské žito, sléz lavatera a schavnat neboli šťovík
Uteuša a pro srovnání 2 tradiční pícniny – kukuřice a víceletý travní porost, tj. celkem 8 plodin.
Všechny plodiny s výjimkou referenční kukuřice jsou plodiny víceleté. S ohledem na krátkou dobu
řešení (pouhé 3 roky) je metodika projektu založena na použití již existujících víceletých
provozních a pokusných porostů zvolených tradičních a netradičních pícnin. Pokusy jsou prováděny
vždy minimálně ve 3 variantách hnojení dusíkem (obvykle 60, 120 a 180 kg N na 1ha)
a 3 opakováních, především na Chomutovsku a u zemědělské bioplynové stanice v Prosečném.
První jarní hnojení na existujících nebo nově založených pokusech a poslední odběr vzorků rostlin
byl doprovázen odběrem vzorků půd. Výnosové zkoušky, vzorkování a sklizeň nadzemní hmoty
rostlin za účelem analytických rozborů a fermentačních testů byly u většiny plodin s výjimkou žita
uskutečněny ve 3 stádiích růstu: 1) před květem; 2) v květu; 3) při dozrávaní plodů. Výnosové
zkoušky a chemické rozbory rostlin byly uskutečněny dle jednotlivých variant hnojení, kdežto za
účelem fermentačních zkoušek byly vždy připraveny směsné vzorky rozličných variant ve stejném
váhovém poměru. Všechny rozbory a experimenty probíhaly minimálně ve 3 opakováních. Rovněž
tak byly vzorkovány a analyzovány veškeré výstupy z fermentačních pokusů.
Jelikož se jedná o první rok řešení, pro který nebyly plánované žádné výstupy, byly
realizované aktivity přednostně zaměřeny na získání prvotních dat, použitelných pro další
syntetické hodnocení a přípravu podkladů pro publikace a aplikační výstupy. Přesto bylo
prokázáno, že ze všech sledovaných plodin lze i přes nepříznivě nízkou sušinu (většinou pod 28 %
a v některých případech pod 20 %) vyprodukovat dostatečně kvalitní siláž. Zavadnutí obvykle
zvyšovalo sušinu silážované fytomasy a zkvalitňovalo proces silážování. Naměřené hodnoty pH
siláže jednotlivých plodin se pohybovaly v rozmezí 3,92 až 4,25, což odpovídá požadavkům na
stabilní siláž a vyhovující průběh fermentačního procesu. U všech zavadlých siláží byly zjištěny
díky vyšší sušině zlepšené ukazatelé fermentačního procesu.
Zkoušky biozplynovatelnosti jsou prováděny na unikátním 48-hnízdním laboratorním
zařízení VÚRV s nastavitelným přesným ohřevem a automatickým časovaným promícháváním.
Zkoušky probíhají v mezofilním režimu 38-40 °C. V průběhu experimentů intenzivní stádium
vývinu bioplynu při odpočtu od doby ukončení náběhového období (tzv. lag-fáze) většinou trvá cca
2-4 týdny, náběhová fáze trvá cca 1-3 týdny. V současné době probíhá realizace S ohledem na
časovou náročnost fermentačních pokusů nejsou zatím plánované zkoušky kompletně dokončeny
a vyhodnoceny. Nicméně doposud obdržené výsledky jsou velmi slibné a naznačují, že většina ze
zvolených plodin mají velmi uspokojivé výsledky produkce bioplynu a některé ze zvolených plodin
(např. mužák, lavatera, schavnat) vykazují srovnatelnou nebo i lepší biozplynovatelnost
a srovnatelnou nebo dokonce i vyšší celkovou produkci bioplynu z 1 ha nežli referenční kukuřice.

konzervace objemných krmiv - 16th International Symposium

Transkript

Podobné dokumenty

PDF - CZ

Sonet W. Shakespeara 121 Předslov Benno Barnard

0b. ISLAND Čas ke studiu: 2 hodiny Výklad

metodika

metodika

Blazkova_Comparison of in vivo and in vitro digestibility in horses

Problematika přímé demokracie v Kalifornii

Verifikovaný metodický postup získávání a zpracování hodnot v