Archiwum

Halina Skórko-Sajko, Dariusz S. Minakowski
UWM Olsztyn

Wprowadzenie dodatków paszowych nowej generacji pozyskanych drogą biotechnologiczną, stanowi jeden z wyznaczników postępu w żywieniu bydła mlecznego. Zastosowanie tych produktów w żywieniu bydła mlecznego przyczyniło się m.in. do stymulacji wydajności mlecznej krów, zwiększenia pobrania suchej masy, korzystnego wpływu na przemiany w żwaczu i stan zdrowotny oraz poprawę wskaźników rozrodu. Produkty biotechnologii, do których zalicza się aktywne kultury drożdży, probiotyki, prebiotyki i synbiotyki, biopleksy składników mineralnych, enzymy paszowe, prekursory glukozy, konserwanty i detoksykanty a także organizmy genetycznie modyfikowane (GMO), wpłynęły na unowocześnienie żywienia intensywnie użytkowanego bydła mlecznego.

Inne produkty biotechnologii w postaci inokulantów bakteryjnych (bioinokulanty), często w kompozycji z enzymami paszowymi (hemicelulaza, celulaza, amylaza), wykorzystywane są do produkcji pasz fermentowanych (kiszonek). W ich skład wchodzą głównie szczepy bakterii homofermentatywnych np. Lactobacillus sp., a także często kultury bakterii heterofermentatywnych np. Lactobacillus buchneri oraz Propionibacterium sp., które zwiększają efektywność procesów fermentacyjnych w zakiszanych surowcach m.in. poprzez wytwarzanie glikolu propylenowego oraz zwiększenie udziału kwasu propionowego.

Innym osiągnięciem biotechnologii jest opracowanie zabiegów związanych z osłoną składników pokarmowych przed ich przemianami i rozkładem w żwaczu. Dotyczy to m.in., części białka oraz niektórych aminokwasów (AA), w tym głównie metioniny i lizyny, choliny i innych. Osłonie poddaje się również niezbędne wielonienasycone kwasy tłuszczowe, a przede wszystkim skoniugowany kwas linolowy (CLA) oraz niektóre witaminy lub ich prekursory. Głównym celem tych zabiegów jest ochrona przed rozkładem w żwaczu i zwiększenie pasażu tych składników do dalszych odcinków przewodu pokarmowego (głównie jelit) oraz wzrost stopnia ich dostępności, co sprzyja bilansowaniu potrzeb pokarmowych wysokowydajnych krów.
Białko mikrobiologiczne, trawione w jelitach (BTJ) nie jest wystarczającym źródłem AA do syntezy białka mleka w warunkach intensywnej produkcji mleka. W wyniku niedoborów (niezadawalającej podaży) określonych aminokwasów, występuje spadek zawartości białka w mleku, szczególnie jego frakcji kazeinowej a także zmniejszenie wydajności mlecznej krów. Współczesne normy żywienia przeżuwaczy precyzują zapotrzebowanie krów na aminokwasy wchodzące w skład BTJ. Bilans aminokwasowy można również poprawić włączając do składu dawki białko o niskiej podatności na mikrobiologiczny rozkład w żwaczu (naturalne frakcje białka paszowego) oraz preparaty białka chronionego, najczęściej białka soi lub rzepaku oraz niskotłuszczowej mączki rybnej. Wzrost wykorzystania azotu do syntezy białka mleka można uzyskać w wyniku stosowania chronionych aminokwasów przed rozkładem w żwaczu (m.in. w otoczce poliwinylowej lub poprzez mikrokapsułkowanie). Dzięki temu ich udostępnienie następuje w pozażwaczowych odcinkach przewodu pokarmowego, w niższym pH trawieńca i w jelicie cienkim, powodując zwiększenie podaży niedoborowych AA w BTJ (najczęściej dotyczy DL-metiony, L-lizyny oraz choliny).
Istotnym zagadnieniem może być możliwość modulowania tempa i kierunku przemian zachodzących w żwaczu oraz środowisku jelit w wyniku zastosowania różnych dodatków mikrobiologicznych. Efektem ich zastosowania jest wzrost rozmiarów degradacji składników strukturalnych dawki, optymalizacja syntezy białka pochodzenia mikrobiologicznego i puli lotnych kwasów tłuszczowych w żwaczu. Spośród nich na uwagę zasługują aktywne kultury drożdży głównie Saccharomyces cerevisiae oraz ich metabolity. Poznanie struktury genomu drożdży Saccharomyces cerevisiae pozwoliło na identyfikację i wyselekcjonowanie m.in. szczepów 1026 oraz 8417.
Szczególne zainteresowanie skierowano na wykorzystanie w żywieniu krów aktywnych kultur drożdży, zaliczanych do Saccharomyces cerevisiae. Mają one nie tylko korzystny wpływ na przemiany w żwaczu, ale również przypisuje się im prozdrowotne działanie na organizm, co w konsekwencji pozytywnie wpływa na produkcyjność bydła mlecznego.

Struktura ścian komórkowych drożdży zbliżona do struktury komórek roślinnych wskazuje m.in. na złożoność organizmu eukariotycznego. Ściana komórkowa drożdży zbudowana jest głównie z b-1,3/1,6-D-glukanu oraz mannanu (Fot. 1.) i chityny. Glukany są głównym składnikiem ścian komórkowych drożdży. Ściana komórkowa drożdży stanowi około 20% masy komórki; pozostała część przypada na wnętrze komórki, czyli ekstrakt o bogatym składzie aminokwasowym. W jego składzie znajduje się około 30% wolnych aminokwasów, około 30% di- i tri peptydów. Część azotu w niebiałkowej frakcji związków azotowych występuje w formie N-aminowego. Należy zaznaczyć, że obecne w ekstrakcie pierwiastki śladowe odznaczają się znaczną dostępnością w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy. Sugeruje się również możliwości korzystnego oddziaływania nukleotydów zawartych w ekstrakcie na morfologię odcinka żołądkowo-jelitowego młodych zwierząt. Białko komórek drożdży charakteryzuje się niskim stopniem degradacji w żwaczu, co jest nie bez znaczenia w żywieniu wysokowydajnych krów, szczególnie w początkowym okresie laktacji. Wysoka wartość odżywcza białka ekstraktu powoduje, że produkt ten może być konkurencyjny vs do tradycyjnych białkowych komponentów roślinnych, takich jak np. przetworzona soja czy preparaty białkowe pochodzące z ziemniaków.
W obrocie handlowym występuje szeroki wachlarz dodatków paszowych z udziałem aktywnych kultur drożdży, które są metabolicznie aktywne (Rys. 1.) w przewodzie pokarmowym zwierząt. Wyróżnia się następujące rodzaje preparatów drożdżowych:

1.    Drożdże probiotyczne (żywe kultury) – najczęściej są to liofilizowane komórki dożdży Saccharomyces cerevisiae. Wchodzą one w skład niektórych premiksów oraz mieszanek paszowych uzupełniających mineralno-witaminowych. Spotkać je można również w biopreparatach, w skład których wchodzą wyłącznie drożdże probiotyczne – czyli komórki drożdży, które po liofilizacji pozostają żywe wraz z podłożem w postaci cukrów, witamin, składników mineralnych i źródeł azotu, na którym kultura drożdży została hodowana. W ścianie komórek drożdży obecne są składniki aktywne (Fot. 1.). Należą do nich mannany o właściwościach prebiotycznych, które są złożonymi cukrami (oligosacharydami) nie trawionymi przez enzymy przewodu pokarmowego zwierzęcia. Łączą się one z lektynami bakterii patogennych z rodzaju E. coli, Salmonella, Clostridium, uniemożliwiając adhezję (przyleganie) patogenów do błony śluzowej jelita. Obecne w ścianie komórek drożdży β-glukany, utrudniają wchłanianie mikotoksyn z przewodu pokarmowego do krwi, w przypadku pobrania ich z paszą.
Hodowla drożdży na podłożu wzbogaconym w selen lub chrom prowadzi do uzyskania organicznych struktur tych mikroelementów (Yeast – Se i Yeast – Cr tj. drożdże selenowe i drożdże chromowe).

2.    Blendy czyli mieszaniny aktywnych drożdży na różnych nośnikach.

3.    Kultury drożdży poddane fermentacji w warunkach beztlenowych (w obecności pary wodnej), w celu wytworzenia pożądanych metabolitów.
Modyfikacja przebiegu metabolizmu w żwaczu w wyniku suplementacji dawki pokarmowej żywą kulturą Saccharomyces cerevisiae 1026, jak również metabolitami drożdży jest podobna i wpływa przede wszystkim na tempo i zakres fermentacji żwaczowej oraz wzrost korzystnej populacji bakterii (w tym celulolitycznych) w wyniku czego podwyższa się stopień rozkładu celulozy i hemicelulozy. Towarzyszy temu wzrost c.f.u. (colony forming units) bakterii celulolitycznych, proteolitycznych i ogólnej populacji bakterii beztlenowych oraz bakterii wykorzystujących kwas mlekowy. W konsekwencji ma to wpływ na zwiększenie puli dostępnej energii do mikrobiologicznej syntezy białka w żwaczu. Występuje wówczas wzrost syntezy białka mikrobiologicznego i tempa przepływu różnych form azotu (właściwego, bakteryjnego oraz pokarmowego) do dwunastnicy i dalszych odcinków jelit oraz stabilizacja metabolizmu łatwo rozpuszczalnych węglowodanów, co zapobiega kwasicy żwacza (stabilizacja pH). Obserwuje się przy tym podwyższenie retencji azotu w organizmie i jego wykorzystanie oraz wzrost dopływu aminokwasów do jelit. Zazwyczaj powoduje to wyższe pobranie suchej masy dawki pokarmowej oraz stymulację produkcji mleka i wydajności jego składników. Działanie drożdży probiotycznych w organizmie przeżuwacza przedstawia rysunek 1.
Sugeruje się, że inne metabolity (np. aminokwasy, witaminy z grupy B), wytwarzane przez komórki drożdży mogą brać udział w stabilizacji warunków fizykochemicznych w żwaczu. Powodują one również wzrost namnażania się nie tylko bakterii, ale też i beztlenowych grzybów, których obecność przyczynia się do wzrostu degradacji włókna zlignifikowanych ścian komórek roślinnych.
Zwiększenie dostępności węglowodanów strukturalnych, dostarczanych w dawkach pokarmowych stosowanych w początkowym okresie laktacji, skłania do wykorzystania enzymów fibrolitycznych.
Egzogenne enzymy stanowiące najczęściej kompozycję aktywnej celulazy, ksylanazy, hemicelulozy, b-glukanazy, będące mieszaniną ekstraktów fermentacyjnych z m.in. Aspergillus niger mogą stymulować proliferację bakterii rozkładających hemicelulozę skutkiem czego jest wzrost degradacji włókna NDF i innych składników strukturalnych ścian komórek roślinnych. Obniżona zdolność pobrania suchej masy dawki pokarmowej przez krowy w okresie okołoporodowym i wczesnej laktacji może być m.in. dzięki temu kompensowana wzrostem strawności substancji organicznej w żwaczu i zwiększoną w wyniku tego ilością dostępnej energii. W licznych badaniach wykazano bowiem poprawę rozkładu suchej masy, NDF, skrobi, a także białka ogólnego. Występował przy tym na ogół, wzrost sumy LKT (lotnych kwasów tłuszczowych) w treści żwacza pod wpływem enzymów fibrolitycznych.
Stosowanie w żywieniu bydła mlecznego produktów biotechnologii umożliwia przede wszystkim wzrost efektywności produkcji mleka i poprawę jego walorów prozdrowotnych. Nie bez znaczenia jest również korzystne i wszechstronne oddziaływanie tych produktów w aspekcie poprawy stanu zdrowotnego i odporności zwierząt oraz utrzymania stabilnej produkcji mleka. Należy podkreślić, że efekt stosowania w żywieniu bydła mlecznego, określonych preparatów lub produktów pozyskanych na drodze biotechnologicznej i ich wpływ na modyfikację metabolizmu żwaczowego oraz produkcyjność krów ma złożony charakter. Zależy on także w dużej mierze także od rodzaju i jakości pasz stosowanych w dawce pokarmowej oraz intensywności żywienia, fazy laktacji i wydajności, oraz warunków utrzymania zwierząt.