TRAWIENIE WĘGLOWODANÓW w żwaczu
W dawce pokarmowej przeżuwaczy znajdują się cukry proste, dwucukry, oraz wielocukry. Udział poszczególnych węglowodanów w ich sumie zależy od rodzaju paszy. Na przykład pasze objętościowe zawierają dużo węglowodanów strukturalnych budujących ściany komórek roślinnych (celulozy, hemicelulozy), natomiast pasze treściwe dużo węglowodanów zapasowych (skrobi). Z kolei głównymi węglowodanami pasz okopowych są dwucukry (buraki cukrowe czy pastewne).
W zielonkach oprócz węglowodanów strukturalnych znajdują się z kolei duże ilości rozpuszczalnych fruktanów.
Węglowodany są podstawowym źródłem energii u przeżuwaczy. Pokrywają 70- 80% zapotrzebowania na energię. Najważniejszym miejscem trawienia węglowodanów jest żwacz. Przemiany węglowodanów w żwaczu często umownie określa się jako fermentację żwaczową.
Przemiany węglowodanów odbywają się w dwóch etapach:
1-Etap- rozkład węglowodanów złożonych do dwucukrów i dalej do cukrów prostych
2-Etap- proces glikolizy- rozkład cząsteczki heksozy do dwóch cząsteczek kwasu pirogronowego z którego powstają lotne kwasy tłuszczowe- w ciągu dnia jest produkowane ok. 3 kg tych kwasów. Wzajemne proporcje kwasów zależą od składu dawki pokarmowej, od postaci fizycznej dawki, a także od czasu jaki upłynął od pobrania paszy. Za najbardziej fizjologiczne proporcje kwasu octowego do propionowego i masłowego w płynie żwacza uważa się 65:20:15. Pokrywają one około 70- 80% zapotrzebowania przeżuwacza na energię (LKT).
65%- kwasu octowego
20% kwasu propionowego
15% kwasu masłowego
Kwas octowy- w paszach bogatych w włókno
Kwas propionowy i masłowy- pasze treściwe
Kwas octowy bierze udział w syntezie tłuszczu mleka
Laktoza mleka- w gruczole mlekowym
Szacuje się, że ze 100g węglowodanów strawionych w żwaczu powstaje 4,5g metanu. Metan jest związkiem wysokoenergetycznym, stąd nadmierna produkcja metanu jest niekorzystna w bilansie energii u przeżuwacza. Straty energii w wyniku syntezy metanu sięgają 5-10%
Gazy powstałe w żwaczu wydalane są z niego podczas odruchu odbijania, zwłaszcza w czasie przeżuwania. Uważa się, że produkcja gazów może wynosić nawet do 30l/godz., zwłaszcza po pobraniu pasz. Średnio w ciągu doby w żwaczu owiec i bydła powstaje odpowiednio 30 i 150l gazów. Dorosła krowa może wyprodukować nawet ok 1000litrów gazów fermentacyjnych dziennie.
Oprócz LKT oraz gazów dodatkowym efektem fermentacji w żwaczu jest wytwarzanie ciepła. Ilość energii cieplnej uwalnianej w czasie fermentacji w żwaczu stanowi 5-10% energii brutto pobranej przez przeżuwacze, co czyni te zwierzęta odpornymi na stosunkowo niskie temperatury otoczenia.
PRZEMIANY SKŁADNIKÓW AZOTOWYCH W ŻWACZU:
-białko ogólne- białko właściwe oraz związki azotowe niebiałkowe (NPN), do których zalicza się wolne aminokwasy, peptydy krótkołańcuchowe, amidy (asparaginę, glutaminę), sole amonowe, azotany i azotyny. Wzajemne proporcje białka właściwego do NPN zależą od wielu czynników, z których najważniejsze to rodzaj paszy, metoda konserwacji oraz wielkość dawki nawożenia azotowego.
Podobnie jak w przypadku węglowodanów, także i w przypadku składników azotowych żwacz jest głównym miejscem ich przemian. Uważa się, że około 30-40% bakterii żwaczowych syntetyzuje enzymy proteolityczne (aktywność proteolityczną wykazują również pierwotniaki). Pod wpływem enzymów proteolitycznych następuje rozkład (degradacja) białka ogólnego w żwaczu. Związki azotowe niebiałkowe rozkładane są bezpośrednio do amoniaku, natomiast białko właściwe do peptydów i aminokwasów. Przyjmuje się, że związki azotowe niebiałkowe rozkładane są w żwaczu prawie w całości. Z kolei tempo rozkładu białka właściwego uzależnione jest od jego budowy chemicznej oraz rozpuszczalności (właściwości).
Kazeina- białko rozkładane w żwaczu w 90%, jest białkiem o dużej rozpuszczalności
Albuminy- są słabo rozpuszczalne, ich rozkład jest również bardzo mały.
Niektóre białka o znacznej rozpuszczalności mogą być oporne na działanie enzymów mikroorganizmów w żwaczu np. zeina, czyli białko kukurydzy (strawność tego białka zależy od procesów technologicznych np. przy wyższych temperaturach proces rozkładania jest mniejszy).
Białko chronione- podatność białka pasz na rozkład zależy od procesów technologicznych np. temperatura czy dodatek formaldehydu zmniejszają stopień rozkładu białka, co wykorzystuje się w produkcji preparatów tzw. białka chronionego. O ile białko surowej śruty rzepakowej jest rozkładane w żwaczu w 75-80%, o tyle białko tej samej śruty poddanej działaniu temperatury rozkładane jest w 45-50%.
Pasze różnią się między sobą tak podatnością białka na rozkład w żwaczu (wielkością rozkładu), jak i jego dynamiką. Białko niektórych pasz podlega degradacji natychmiast po dostaniu się do żwacza (kiszonka z traw), natomiast rozkład białka innych pasz jest bardziej równomierny w czasie (siano łąkowe).
Do grupy pasz, których białko jest szczególnie podatne na rozkład w żwaczu zalicza się kiszonki z traw i roślin motylkowych, poekstrakcyjną śrutę rzepakową czy śrutę bobikową. Z kolei białko mączki rybnej i młóta browarnianego należy do grupy białek o małej podatności na rozkład w żwaczu.
Dla pełnego pokrycia zapotrzebowania bakterii na amoniak (aminokwasy i peptydy) białko nie ulegające rozkładowi lub wolno rozkładane w żwaczu powinno stanowić nie więcej niż około 35-40% białka ogólnego dawki.
Bakterie w namnażaniu się, a więc w syntezie swojego białka, wykorzystują energię związków wysokoenergetycznych (ATP).
Efektywność energetyczna syntezy białka w żwaczu jest szczególnie niska (poniżej ok. 100g białka/kg MOF).
W przemianach składników azotowych w żwaczu, w treści przepływającej do trawieńca i dalej do dwunastnicy znajdują się:
- białko dawki pokarmowej
- białko mikroorganizmów syntetyzowane w żwaczu
-białko endogenne
Tłuszcze nienasycone są szczególnie szkodliwe dla pierwotniaków.
Powinno być skarmianie pasz energetycznych przed paszami białkowymi, ponieważ energetyczne wolniej się rozkładają.
Mocznik produkowany jest w wątrobie.
W sytuacji gdy ilość amoniaku przekracza możliwość produkcji mocznika może dojść do zatrucia organizmu.
Białko endogenne: enzymy wytworzone w trawieńcu oraz śluz wydzielany przez błonę śluzową
Składniki azotowe stanowiące ok 1,5-2% masy treści dwunastniczej, podlegają następnie trawieniu w jelicie cienkim.
Białko mikroorganizmów- stanowi zwykle 50-90% białka przepływającego do trawieńca. W około 80% składa się z białka właściwego, czyli z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowami. Pozostałe 20% stanowi azot w kwasach nukleinowych. Białko mikroorganizmów syntetyzowane w żwaczu jest trawione w jelitach 80-85% (90). Uważa się, iż to białko nie pokrywa w pełni zapotrzebowania na aminokwasy dla zwierząt.
PRZEMIANY TŁUSZCZOWCÓW W ŻWACZU
1-5%- tłuszczu surowego (ekstraktu eterowego) w zielonkach, kiszonkach, sianie, z czego tylko połowa jest wykorzystywana przez zwierzę.
Z cząsteczek trójglicerolów rozrywane są wiązania z glicerolu szybko powstają lotne kwasy tłuszczowe, które nie mogą być źródłem energii- jedynie źródłem zapasowym.
Udział tłuszczu w dawce pokarmowej nie może być wyższy niż 1-2%.
Tłuszcz i wolne kwasy tłuszczowe nie mogą być źródłem energii dla mikroorganizmów żwacza.
Średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe
Kwasy tłuszczowe mają ujemnie oddziaływanie w żwaczu, szkodliwość tłuszczów nie dotyczy przewodu pokarmowego cieląt czy jagniąt z wykształconym żwaczem. Młode przeżuwacze pojone są mlekiem lub zamiennikami mleka, w których tłuszcz stanowi 30% suchej masy i pokrywa w ponad 50% zapotrzebowanie tych zwierząt na energię.
Lipoliza- proces polegający na enzymatycznej hydrolizie wiązań estrowych glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych. (niskie pH w żwaczu może ja ograniczyć)
Dodatki tłuszczowe w formie tłuszczów chronionych. Bardziej prawidłowa wydaje się jednak nazwa tłuszcze nieszkodliwe (obojętne) dla żwacza lub tłuszcze by-pass. Przykładem takich preparatów są tłuszcze otoczkowane białkiem (kazeiną) zdenaturowanym formaldehydem, mydła (sole) wapniowe kwasów tłuszczowych oraz amidy kwasów tłuszczowych, które nie powinny podlegać procesom hydrolizy w żwaczu.
Tłuszcze w formie chronionej- sprzężone kwasy linolowe, działanie przeciw miażdżycowe i przeciw nowotworowe.
Proces biouwodorowania- następny etap po lipolizie w którym uwolnione kwasy nienasycone podlegają procesom enzymatycznego uwodorowania. Do atomów węgla połączonych wiązaniami podwójnymi dołączany jest wodór pochodzący z fermentacji węglowodanów. Uważa się, że tym sposobem bakterie w żwaczu eliminują ze środowiska żwacza szkodliwe dla nich kwasy nienasycone.
W czasie przemian kwasów tłuszczowych w żwaczu, głównie w trakcie procesów biouwodorowania powstają również sprzężone kwasy tłuszczowe (SKL), a zwłaszcza kwas C18:2 cis-9 trans-11, zwany kwasem żwaczowym. W sprzężonym kwasie linolowym wiązania podwójne znajdują się przy sąsiadujących ze sobą atomach węgla. Żwacz jest jedynym znanym naturalnym miejscem syntezy tego kwasu. Znaczna część SKL unika biouwodorowania i jest wchłaniana w jelicie cienkim przeżuwaczy, i ostatecznie wbudowana do tłuszczu mleka czy tkanek tych zwierząt. Ogromne zainteresowanie nauki tym kwasem wynika z udowodnionych właściwości przeciwmiażdżycowych, przeciwnowotworowych, zapobiegających otyłości i wspomagających odporność u człowieka.
Trawienie jelitowe- nawet 90% więcej kwasów tłuszczowych dociera do jelita cienkiego- odczyn w dwunastnicy lekko kwaśny, za trawienie odpowiadają enzymy trzustkowe.
Niestrawione składniki pokarmowe z azotem podlegają rozkładowi jeszcze w jelicie grubym (mocznik).
Lipaza trzustkowa w jelicie u przeżuwaczy mniejsza niż u monogastrycznych, tylko 20-30% tłuszczów ulega trawieniu w jelicie.
Około 70-80% tłuszczowców wpływających do jelita cienkiego przeżuwaczy to wolne nasycone kwasy tłuszczowe, które powstały w żwaczu w wyniku hydrolizy bakteryjnej oraz biouwodorowania. Pozostałe 20-30% tłuszczu wpływającego do dwunastnicy to tłuszcze zawarte w komórkach mikroorganizmów, głównie fosfolipidy. Trawieniu jelitowemu podlegają również triacyloglicerole tłuszczów chronionych. Do jelita cienkiego przeżuwacza dostarczana jest również znaczna ilość tłuszczowców żółci, które mogą stanowić nawet do 25-30% całej puli tłuszczu w jelicie cienkim.
Strawność jelitowa kwasów tłuszczowych u przeżuwaczy wynosi 80-90%, wchłanianie kwasów w jelicie cienkim zależy od stopnia nasycenia oraz długości łańcucha węglowego.
Kwasy tłuszczowe nasycone wchłaniają się wolniej niż kwasy nienasycone. Tempo wchłaniania maleje wraz ze wydłużeniem się łańcucha węglowego.
Dodatki paszowe:
-takie, których obecność w paszach wpływa stabilizująco na zwierzęta oraz wzrost ich produkcyjności (nie są niezbędne)
*stymulatory wzrostu- antybiotyki, hormony, probiotyki- poprawa przyrostu masy ciała, obniżają zużycie paszy na przyrost, hormony są zabronione jako stymulatory wzrostu w całej unii, preferuje się probiotyki;
antybiotyki- powodują ograniczony rozwój niekorzystnych składników np. amfoparcyna, tyrozyna stosowane zwykle u monogastrycznych 5-12%- wzrost przyrostu, 3-13% zużycie paszy, im warunki są lepsze tym mniej stosujemy antybiotyków;
probiotyki- produkty zawierające żywe i martwe mikroorganizmy oraz dostarczane przez nie substancje, które przyczyniają się do stabilizacji populacji mikroorganizmów i ich aktywności enzymatycznej w przewodzie pokarmowym, do probiotyków należą- bakterie kwasu mlekowego (laktobacylius i streptococus), drożdże i pleśnie, kultury pozyskiwane z przewodu, dodatki paszowe, konserwanty probiotykowe
*enzymy paszowe
*dodatki aromatyczne i paszowe
*barwniki
*kwasy organiczne
*konserwanty
*detoksykanty
*kokcydiostatyki
*przeciw utleniacze
*zioła