A keményítő koncentrációjának optimalizálása a tejelő adagokban

Tartalom

Jelenleg sok táplálkozási szakember csak a teljes nemszálas szénhidrát (NFC) frakciót veszi figyelembe a tejelő tehenek adagjának kialakításakor. Egyre inkább meg kell mérnünk azokat a komponenseket, amelyek tartalmazzák az NFC-t (keményítő, cukrok, oldható rostok és β-glükánok), és olyan adagokat kell megfogalmaznunk, amelyek optimalizálják az egyes komponensek koncentrációját az étrendben. A tejelő szarvasmarha-étrendben a keményítő a fő NFC-frakció, és néhány kutatás megkísérelte meghatározni az NFC vagy a keményítő optimális étrendi koncentrációját. Az étrendi keményítő optimális mennyisége azonban számos tényező függvénye lesz, beleértve a keményítőforrás eredendő lebonthatóságát, a feldolgozási módszert, az oldható fehérje mennyiségét, a semleges detergensrost (NDF) tartalmát, az etetési módszert és a környezetet. Az étrendi keményítő ajánlások általában az adag szárazanyagának (DM) 23–30% -a között mozognak, az étrend takarmánytartalmától függően. Az ajánlások ezen tartományának alapja néhány kutatás, de többnyire anekdotikus és tapasztalaton alapuló megfigyelések kombinációja a területen. A cikk célja néhány kulcsfontosságú tényező feltárása, amelyek befolyásolják az étrendi keményítő optimális tartalmát, különös tekintettel a magas rostos melléktermékekben lévő étrendekre.

A keményítő optimális étrendi koncentrációját nem tudjuk meghatározni anélkül, hogy figyelembe vennénk az étrend egyéb tápanyagfrakcióit. Meg kell határoznunk az optimális keményítõkoncentrációt a többi szénhidrát- és fehérjefrakció koncentrációjával kapcsolatban. Ezenkívül figyelembe kell vennünk a keményítő és más étkezési szénhidrátfrakciók kérődző lebonthatóságát. Más szavakkal, optimalizálnunk kell a teljes szénhidrátprofilt, a medence méretét és az emésztési sebességet, hogy optimálisan megfogalmazzuk az adagot. Azoknál az étrendeknél, amelyek jelentős mennyiségű rostos melléktermék-takarmányt tartalmaznak, alacsonyabb lesz a keményítőtartalom és magasabb az emészthető NDF-tartalom, mint a laktató tejelő tehenek esetében alkalmazott tipikus étrendeknél. Mivel ezeket az étrendeket egyre gyakrabban táplálják, különösen az Egyesült Államok középnyugati részén, meg kell határoznunk az optimális szénhidrát- és fehérje-frakciót és arányprofilt az ilyen típusú étrendekhez. A keményítő és a rost kulcsfontosságú szerepet játszik majd a nem takarmányozásra alkalmas rostforrásokban, például szójababhéjban, kukoricaglutén takarmányban, lepárlószemekben, répapépben és másokban fogyasztott étrend sikerességének meghatározásában.

Figyelembe kell vennünk az etetési környezetet és annak esetleges hatását a tehén reakciójára az étrendi keményítő bármely mennyiségére vonatkozóan. A rendellenes táplálkozási magatartást ösztönző kezelési és elhelyezési tényezők, például a meztelen etetés vagy a válogatás, növelik a kérődző acidózis és a kapcsolódó problémák kockázatát az étrendi keményítő bármilyen koncentrációja esetén.

Ez a cikk a keményítő és más szénhidrátfrakciók, különösen az NDF kölcsönhatásaira összpontosít, bár más tényezők minden bizonnyal fontosak a tehén keményítőre adott reakciójának meghatározásában, például a fehérjeoldékonyság (Hoover és Stokes, 1991).

A keményítő a tejelő szarvasmarha-étrend jelentős részét képviseli, a laktációs tehenek kevesebb mint 20% -ától (száraz tehén-étrend) és a 35% -ot meghaladó mértékben. Az étkezési keményítő nagy részét gabonafélék szolgáltatják. A gabonamagvak keményítőtartalma a zab 45% -ától a kukorica 72% -áig terjed (DM alapon). A takarmányok keményítőtartalma a lucerna és az évelő fűtakarmányok DM-jének kevesebb mint 15% -ától a kukoricaszilázs 35% -áig terjed. A keményítő kérge-fermentációja rendkívül változó, 50% -tól kevesebb mint 90% -ig, és a bendőben a takarmányrészecskék erjedési sebességének és retenciós idejének függvénye.

A tejelő szarvasmarhák energiafogyasztásának növelése érdekében a magas keményítőtartalmú takarmányokat általában a rostos takarmányok és más takarmányok helyettesítik. Ezenkívül, ha a keményítőtartalmú gabonákban magasabb, és ennélfogva az NDF-ben alacsonyabb étrendet táplálják a szoptató teheneknek, a DM bevitel (DMI) általában megnő (Allen, 2000).

A keményítő látszólagos emészthetősége megközelítőleg kétszerese az NDF-nek, ha tejelő teheneknek adják, és növelnie kell az étrend energiatartalmát (Firkins et al., 2001). Az étrend energiatartalmának tényleges növekedése azonban kevesebb lehet, mint azt előre jelezték, amikor keményítőtartalmú koncentrátumok pótolják a takarmányokat (Weiss és Shockey, 1991). Miért figyelhető meg ez a válasz? Amikor a keményítő helyettesíti az étkezési takarmány rostokat, az NDF teljes emésztőrendszeri emésztése gyakran csökken (Beckman és Weiss, 2005). Hasonló reakciót figyeltek meg, amikor kukoricaszilázst hengereltek a kérő keményítő emészthetőségének növelése érdekében, és ezzel egyidejűleg csökkentették a kérő NDF emésztését (Fanning et al., 2002). Sok táplálkozási helyzetben az étkezési keményítő mennyiségének növelése csökkenti az NDF-tartalmat, és ezáltal növeli a keményítő negatív asszociatív hatásának valószínűségét az NDF emésztésre (Firkins et al., 2001).

Az NFC-frakciók rutinvizsgálata új a kereskedelmi laboratóriumok számára. De fontos, hogy rutinanalíziseket dolgozzunk ki ezekre a frakciókra, mivel azok rutinszerűen alkalmazhatóbbak a racionálási készítményekben. Érdekes módon egy nemrégiben végzett táplálkozási szakemberek és tanácsadók felmérése az Egyesült Államokban feltárta, hogy körülbelül 54% -uk úgy gondolta, hogy az NFC vagy a nem strukturális szénhidrát (NSC) értéke ugyanolyan jó, mint az egyes keményítő- vagy cukorelemzések a adag adagolásához (L. Chase, Cornell University, 2005, személyes kommunikáció). Ez a válasz a tanácsadók között valószínűleg megváltozik, ha többet megtudunk a keményítő és más NFC-frakciók marhahasznosításáról, és összetettebb modelleket szoktak használni az étrendek összeállításához és az állatok reakciójának előrejelzéséhez.

Annak ellenére, hogy az 1. táblázatban bemutatott szénhidrát-ajánlások a kutatás és a terepi tapasztalatok kombinációján alapulnak, ezen ajánlások felhasználása lehetővé teszi számunkra, hogy jobban kontrollálhassuk a szarvasmarha bendőjében az erjedést magas takarmányfelvétel mellett, ami valóban az egyik legfontosabb tejes táplálkozási szakértőként. Az 1. táblázatban szereplő szénhidrátfrakciók megfelelő kiegyensúlyozásával minimalizálni kell a kérődző acidózisának előfordulását, maximalizálni kell a mikrobiális hozamot és minimalizálni kell a viszonylag drága kiegészítő kérődzők számára lebonthatatlan fehérjék szükségességét. Figyelembe kell vennünk a keményítőtartalmat és a lebonthatóságot, valamint a cukortartalmat, valamint azt, hogy vannak-e különbségek a cukrok között a kérő fermentációs sebességében, az oldható rostok (pektin és β-glükánok) tartalmában, az NDF emésztési sebességében, az NDF elérhetőségében és a fizikailag hatékony NDF-ben ( peNDF).

1. táblázat: Szénhidrát-ajánlások tejelő tehenekre. 1
Töredékmennyiség

Összes NDF, a DM% -a	28-32
PeNDF 2, az NDF% -a	20–24
Takarmány NDF, a DM% -a	18–23
Fermentálható NDF, az NDF% -a	> 35,0
NFC 3, a DM% -a	30–43
Oldható rost, a DM% -a	4-10
Keményítő, a DM% -a	23-30
Fermentálható keményítő, a keményítő% -a	83-86
Cukrok, a DM% -a	4-8
Cukor: oldható fehérje arány	1,5: 1
Fermentálható összes szénhidrát, a DM% -a	42-44
Összes VFA 4, a DM% -a	0-5
1 Átadva Sniffen-től (2004). 2 Fizikailag hatékony semleges detergens rost. 3 Rost nélküli szénhidrát. 4 Illékony zsírsavak.

A keményítő az NFC-frakció egyetlen olyan alkotóeleme, amely jelentős mennyiségben távozik a bendőből. Az a mennyiség, amely elkerüli a kérőerjedést, a keményítő típusától, a feldolgozástól, a takarmánybevitel szintjétől, az étrend peNDF-tartalmától és a napi étkezés fogyasztásának szokásaitól függ (ezt nagyban befolyásolja az etetési környezet és a kezelési rutinok). Az étkezési szokások hatása a keményítő felhasználására sokkal több kutatást igényel. A keményítő a legtöbb takarmányban a nem strukturális szénhidrátok körülbelül 50-100% -át tartalmazza. A teljes keményítőkoncentráció mellett a kérődző keményítő emésztésének sebessége és mértéke befolyásolja bármely olyan keményítőforrás mennyiségét, amelyet étrendben biztonságosan lehet táplálni (NRC, 2001). A keményítő erjedési sebessége szemcseméretenként és szemcseszerkezetenként jelentősen változik. A teljes traktus keményítő emésztése jellemzően 85 és 99% között mozog (Firkins et al., 2001). A tejelő szarvasmarhák mért keményítőemésztését befolyásoló fő tényezők közé tartozik a gabona genetikája, a gabona feldolgozása, a keményítő meghatározására használt analitikai módszer, a változó DMI és az étrend NDF-tartalma (Firkins et al., 2001).

A keményítő a vékonybél és a hátsó bél emészthetőségében változó (Knowlton et al., 1999). Például Knowlton és mtsai. (1999) szerint a vékonybélben megjelenő kukoricakeményítőnek csak 55% -át és 85% -át emésztették; a legkevésbé az emésztést szárított kukoricán figyelték meg, akár őrölt, akár hengerelt, magas nedvességtartalmú kukorica volt a legmagasabb. Valószínű magyarázat a zselatinizáció mértéke és a keményítőt körülvevő fehérjemátrix megszakadása volt. A gőzzel pelyhesített kukoricának nagyobb az erjedése a bendőben és nagyobb az emésztése a vékonybélben, mint a gőzzel hengerelt kukoricánál (Knowlton et al., 1999). A feldolgozás mértéke meghatározza az emésztés mértékét a bendőben és a hátsó bélben egyaránt.

Az NFC vagy az NSC optimális koncentrációja a tejelő tehenek étrendjében nincs pontosan meghatározva, amint azt a legutóbbi NRC publikáció összefoglalja (NRC, 2001). A kérődző acidózis és más anyagcsere-problémák elkerülése érdekében az NFC maximális koncentrációjának a DM adag 33–43% -ának kell lennie (Nocek, 1997). Az optimális NFC-koncentráció az étrendben a magas szaporulatú tehenek esetében az alábbiak függvénye: 1) a gyorsan lebomló keményítő hatása a kérő NDF-emésztésére, 2) az NDF-et helyettesítő NFC-mennyiség az étrendben, 3) a keményítő-emésztés helye, 4) DMI és 5) az NFC emésztésének sebességét és mértékét megváltoztató feldolgozási és tárolási módszerek (NRC, 2001). Nyilvánvaló, hogy ugyanez állítható a keményítő esetében is, mivel ez jellemzően az NFC-készlet legnagyobb hányada.

Egyes kutatások megkísérelték meghatározni az étrendi NFC optimális tartományait. E tanulmányok többsége azt találta, hogy 25-30% -nál kevesebb vagy 45% -nál kevesebb NFC-t tartalmazó étrend csökkent tejhozamot eredményezett (Nocek és Russell, 1988; Hoover és Stokes, 1991; Batajoo és Shaver, 1994). A diéták ezekben a vizsgálatokban lucerna és kukoricaszilázs kombinációin és többnyire hagyományos koncentrátum takarmányokon alapultak. A legújabb kutatások (például Boddugari et al., 2001, valamint Ipharraguerre és Clark, 2003) nem táplálkozó rostforrásokkal egyértelműen bizonyítják, hogy az étrendi keményítő kevesebb, mint 25%, az NFC pedig kevesebb, mint 30%, negatív hatás nélkül a laktációs teljesítményről. Kevés különbség volt a tehén válaszában a 36 és 42% NFC-t tartalmazó étrendek esetében (Batajoo és Shaver, 1994). Varga és Kononoff (1999) 16 tanulmányt értékelt és arra a következtetésre jutott, hogy az NFC bevitel 1 lb-os növekedése 2,4 lb-os tejhozam növekedést eredményezett.

Haddad és Grant (2000) 30, 35, 40 vagy 45% NFC-t (kukoricakeményítő étrendhez adásával) értékeltek a in vitro lucernából vagy kukoricaszilázsból származó NDF emésztési kinetikája. Az emésztést alacsony pH-n (5,8) vagy magasabb pH-n (6,8) mértük, hogy utánozzuk azokat az erjedési körülményeket, amelyek a peNDF-ben hiányos vagy megfelelő táplálékot fogyasztó tehenekre jellemzőek. A kérődző NDF emésztésének maximális mértékéig az optimális NFC/NDF arány eltér a két takarmány között. A 6,8 pH-értéken erjesztett lucerna esetében az NDF emésztés mértéke 30 és 40% NFC között volt a legnagyobb, de 5,8 pH mellett az NDF emésztés 35% NFC mellett volt a legnagyobb. Az alacsony vagy magas pH-n erjesztett kukoricaszilázs esetében az NDF emésztés 30% NFC mellett volt a legnagyobb. Az NFC/NDF arány 0,70–1,20 maximalizálja a lucerna NDF-emésztését, ha a pH-t 6,8-on tartják. Ez a tanulmány kimutatta, hogy az optimális étrendi NFC-tartalom a takarmány NDF maximális emésztéséhez egy adott takarmány esetében a fermentáció pH-jának függvénye, amely tükrözi az étrend peNDF-tartalmát.

Beckman és Weiss (2005) publikált egy cikket, amely azt értékelte, hogy az étrendi NDF: keményítő arány növekedése befolyásolja-e az NDF emészthetőségét, amikor az étrendeket hasonló NDF emészthetőséggel állítják össze. Minden étrend 41,5% kukoricaszilózt tartalmazott (DM alapon), de a kukorica tartalma 23,3 és 34,8% között változott NDF: keményítő arány mellett 0,74, 0,95 és 1,27. Szójababhéj: gyapotmaghéj-keverék (54% szójahéj és 46% pamutmaghéj), amelynek ugyanolyan NDF emészthetősége volt, mint a takarmány NDF-nek, a kukorica szemét változó arányban helyettesítették a kívánt NDF: keményítő arány eléréséhez. Ezen étrendek keményítőtartalma 25,4 és 33,3%, az NDF pedig 24,7 és 32,2% között változott.

A bevitel általában nőtt, mivel az NDF: keményítő arány nőtt, a teljes traktus DM és az energia emészthetősége csökkent. Az NDF emészthetőségét azonban nem befolyásolta az NDF: keményítő arány. Úgy tűnt, hogy a nagyobb DMI kompenzálja a csökkent emészthető energiatartalmat, így az energiafogyasztás hasonló volt a diéták között. Ez a tanulmány kimutatta, hogy az NDF emészthetősége kevésbé érzékeny az NDF: keményítő arány növekedésére gondosan ellenőrzött kísérleti körülmények között. Gyakorlatilag az NDF és a keményítőtartalom szinte mindig teljesen összezavarodik, és az állati válasz az összes szénhidrátfrakcióra adott összetett válasz. Az olyan étrendi formulázási megközelítések, amelyek lehetővé teszik a melléktermék-takarmányokból származó magas emészthetőségű NDF nagyobb mértékű felhasználását (akár a takarmány, akár a koncentrátum helyettesítését), stratégiát jelentenek a magas vagy alacsony keményítőtartalmú étrend táplálásához és a kívánt tejelő teljesítmény eléréséhez.

A legújabb kutatások azt mutatják, hogy az étrendi NFC- és keményítőtartalom alacsony koncentrációra csökkenhet, ha nagy mennyiségű nem táplálkozó rostforrást táplálnak. Ipharraguerre és mtsai. (2002) olyan étrendeket tápláltak, amelyekben a szójababhéjak az őrölt kukoricát helyettesítették az étrendi DM 0–40% -ára. A kukoricát az étrendi DM 40,3-ról 1% -ára csökkentették. Az étrendi NSC (keményítő és cukrok) a DM 35,9 és csak 15,6% -a, míg az NDF 26,6 és 45,4% között mozgott. A zsírokkal korrigált tejtermelésben vagy a DMI-ben nem volt különbség a diéták között, a magastól az alacsony NSC-ig.

Boddugari és mtsai. (2001) olyan étrendeket értékelt, amelyekben a nedves kukoricaglutén takarmánytermék az adag DM legfeljebb 70% -át tette ki (az összes kukoricaszem és a takarmány 50% -a helyettesítette). Az NFC-tartalom két vizsgálatban a DM 43,2 és 27,0% -a között mozgott. A zsírral korrigált tejtermelés (FCM/DMI) hatékonysága minden étrend esetében hasonló volt, még akkor is, ha az NFC tartalma jóval alacsonyabb volt, mint általában ajánlott. Ezek a tanulmányok rövid távúak voltak (4 hetes periódusok), és egy ezt követő vizsgálatban 40% nedves kukoricaglutén takarmányalapú étrendre adott választ értékeltek az első 63 napban a tejben (Boddugari et al., 2001). A két étrend vagy 43,6, vagy 35,1% NFC-t tartalmazott (0 versus 40% nedves kukoricaglutén takarmánytermék), és a zsírral korrigált tejtermelés hatékonysága 1,47-ről 1,79-re javult az alacsony NFC-tartalmú, alacsony keményítőtartalmú étrenddel rendelkező tehenek esetében.

Biológiailag jelentős különbségek vannak a gyakran használt melléktermékek takarmányai között szénhidrátfrakcióikban. Például Mills és Grant (2002) eltérő laktációs reakciókat figyeltek meg, amikor akár a szójababhéj, akár a nedves kukoricaglutén takarmány váltotta fel a kukorica gabonáját ugyanazon étrendi NDF szinten. Ezt szem előtt kell tartanunk, mivel a különféle melléktermékeket adagokba építjük. Csökkentjük a keményítőtartalmat, de a mellékterméktől függően változó (és potenciálisan fontos) hatással leszünk más étrendi szénhidrátfrakciókra is, például cukrokra, oldható rostokra és szerves savakra. De az itt idézett két cikk egyértelműen bizonyítja az alacsony keményítőtartalmú, alacsony NFC-tartalmú étrend hatékonyságát két melléktermékkel (szójababhéj és kukoricaglutén takarmány), amelyek szénhidrát-összetételében drámaian változnak.

A rostos részecskék kis részecskeméretük és nagy fajsúlyuk miatt nagy valószínűséggel szöknek ki a bendőből. Gyorsan erjednek, és kevésbé felhajtanak. Mivel a legtöbb nem takarmányos rostforrás nem stimulálja a kérődzést olyan hatékonyan, mint a durva takarmányok, az étkezési takarmányoknak megfelelő részecskehosszúsággal kell rendelkezniük a normál kérődzéshez, ha jelentős mennyiségű takarmányrostot nem takarmányos rostokkal helyettesítenek. Ezenkívül a nagyobb részecskehosszúságú takarmányok olyan digesta szőnyeget alkotnak, amely hatékonyabban szűri és összefonja a kisebb részecskéket (például melléktermékeket és finom takarmányrészecskéket), hosszabb időt biztosítva a bendőben való erjedéshez.

Nebraska kutatói értékelték a kérődző szőnyeg konzisztenciájának hatását a nedves kukoricaglutén takarmány áthaladására és emésztésére tejelő teheneknél (Allen és Grant, 2000). Az étrendeket úgy állítottuk össze, hogy körülbelül 40% lucernát, 24% nedves kukoricaglutén takarmányt, valamint kukorica- és szójaliszt-alapú koncentrátumot tartalmazzanak. Az egyik étrend lucerna-szilázst tartalmazott, a másik pedig lucerna-szilázs és hasonló minőségű durvára vágott lucernaszéna 1: 1 arányú keverékét tartalmazta a szemcseméret növelése érdekében. A táplálékot hozzáadott szénával és nedves kukoricaglutén takarmánnyal táplált teheneknél nagyobb volt a kérődzés aktivitása és a kérődző szőnyeg konzisztenciája, a kukorica glutén takarmányának átjutási aránya 35% -kal csökkent, a kérő NDF emésztése 40% -kal nagyobb és a tejtermelése 6% -kal nőtt. Korábbi kutatások ugyanazt a pozitív hatást igazolták a szójahéjak esetében (Weidner és Grant, 1994). A lényeg az, hogy a megfelelő takarmányrészecske-hosszúság és a jól formázott tőgyi digesta szőnyeg nemcsak elősegíti a tehén egészségét, hanem lassítja a melléktermékek átjutását, és teljesebb tőgyi NDF emésztést és nagyobb termelékenységet tesz lehetővé.

Az étrendi keményítőre vonatkozó irányadó ajánlások a DM 25-30% -a között mozognak. Számos tényező befolyásolja a keményítő optimális mennyiségét, ideértve a keményítőforrás belső tulajdonságait, a feldolgozást, az állati tényezőket (nevezetesen a DMI-szintet), az egyéb étrendi frakciókat és a tehénkezelést. A keményítő étrendi tartalmának megváltoztatása szükségessé teszi a többi szénhidrátfrakció megváltoztatását is, ezért a keményítő és az NDF (vagy a keményítő és a peNDF) arányára kell összpontosítanunk. Ha a takarmány NDF-et és (vagy) keményítőtartalmú koncentrátumokat nem táplálkozó rostforrásokkal helyettesítjük, jellemzően növeljük az emészthető NDF-et és csökkentjük a keményítő mennyiségét. Kutatások kimutatták, hogy a melléktermék-alapú étrendek támogathatják a tejtermelés kiváló hatékonyságát az általánosan ajánlottnál kevesebb keményítő- és NFC-mennyiség mellett.

Rick Grant
W. H. Bányász Agrárkutató Intézet