Ugrás a tartalomhoz

A takarmányozás alapjai

Bokori József, Gundel János, Herold István, Kakuk Tibor, Kovács Gábor, Mézes Miklós, Schmidt János, Szigeti Gábor, Vincze László

Mezőgazda Kiadó

A nyersrost

A nyersrost

A nyersrost összetétele

A nyersrost alatt a takarmányoknak azt a részét értjük, amely híg (1,25%-os) savval, illetve ugyanilyen koncentrációjú lúggal főzve nem vihető oldatba. A nyersrost a fentiek értelmében egy takarmányanalitikai fogalom, amelybe többféle, eltérő kémiai összetételű anyag tartozik.

A nyersrostban legnagyobb mennyiségben előforduló komponens a cellulóz, amelyet nagyszámú (mintegy 8000), egymáshoz 1–4 ß-glikozid kötéssel kapcsolódó glükóz monomer épít fel. A cellulóz földünkön a legnagyobb mennyiségben képződő szerves anyag, amely a Föld szerves anyagainak több mint felét teszi ki. Nyersrostot csak a növények tartalmaznak, az állati szervezetben nyersrost nem található. A nyersrost a növények vázát, szilárdító anyagát adja. A növényi sejtek jellegzetessége, hogy őket a sejtmembránon kívül egy cellulóz burok is körbeveszi, amely az állati sejtek esetében nem található meg.

A ß-glikozid kötést a cellulóznak tömény savval (33%-os sósavval vagy 70%-os kénsavval) történő főzése útján lehet felbontani. A magasabb rendű állati szervezet nem rendelkezik a cellulóz lebontásához szükséges saját enzimrendszerrel. Található viszont celluláz enzim néhány baktériumban, valamint gombában (pl. Aspergillus oryzae, Trichoderma viride, Aspergillus niger).

A kérődzők bendőjében, továbbá a vakbélben és a remesebélben számos olyan baktériumfaj él (pl. Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibriosolvens, Clostridium fajok, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens), amelyek rendelkeznek celluláz enzimmel és ennek következtében képesek a cellulóz lebontására. A monogasztrikus állatok emésztőcsövében csak a vakbélben és a remesebélben alkalmasak a körülmények a cellulózt bontani képes baktériumok működéséhez, ezért ezek az állatok a kérődzőknél kevesebb nyersrostot tudnak az emésztőtraktusban lebontani, illetve hasznosítani.

A cellulóz mellett a nyersrost másik jelentős mennyiségben előforduló komponense a hemicellulóz. A hemicellulózt legnagyobb részt pentózok (xilóz, arabinóz, illetve ezek polimerjei a xilánok és arabánok) építik fel. Ezzel magyarázható, hogy a hemicellulózt pentozán néven is említi a szakirodalom. A pentózok mellett kevés hexóz, illetve ezek polimerjei (galaktánok, mannánok) is részt vesznek a hemicellulóz felépítésében. A cellulózhoz hasonlóan a magasabb rendű állatok a hemicellulóz lebontásához sem rendelkeznek saját enzimmel, ezért a hemicellulóz lebontása tekintetében is a bendő, a vakbél, illetve a remesebél mikrobáinak segítségére szorulnak.

A nyersrost változó mennyiségben inkrusztáló anyagokat is tartalmaz. Közülük legnagyobb mennyiségben a lignin fordul elő a növényekben. A lignin a cellulóztól és a hemicellulóztól eltérően nem szénhidrát monomerekből épül fel, hanem fenol-propán-származékokból kondenzálódott polimer. A lignin beépül a sejtfalba, kötéseket – lignocellulóz kötéseket – képez a cellulózzal, nehezítve annak baktériumok általi lebontását.

A lignin mennyisége a növények fejlődése (érése) során fokozatosan növekszik a nyersrostban. Így pl. amíg a fiatal zöldtakarmányok szárazanyagában mindössze 1,5–2,0% lignin található, addig a virágzás kezdetén kaszált zöldtakarmányból készült réti széna már 6–7%, a beérett növény szalmája pedig 13–14% lignint tartalmaz. Ezzel párhuzamosan változik a lignin kémiai összetétele, növekszik benne a metoxi-csoportok száma, ami fokozza a ligninnek a nyersrost emészthetőségét csökkentő hatását.

A lignin maga nem emészthető, az emésztőcső említett szakaszaiban zajló mikrobiális emésztés során sem bomlik le, sőt a lignocellulóz kötések folytán akadályozza a nyersrost és ezáltal a nyersrostot tartalmazó sejtfal által körbefogott protoplazma táplálóanyagainak emésztését is.

Az inkrusztáló anyagok közé tartozik a kutin, a szuberin, valamint a kovasav is, ezek azonban a takarmányozás céljára használt növényekben nem fordulnak elő. Kovasavat ugyan némely vízinövény (nád, sás) nagyobb mennyiségben tartalmaz, ezeket azonban normál esetben nem etetjük gazdasági állatokkal.

A takarmányok nyersrosttartalmát legtöbbször még napjainkban is a klasszikus Henneberg–Stohmann-féle módszerrel, azaz a takarmány híg savban és lúgban történő főzése útján állapítják meg, annak ellenére, hogy a módszernek hibái is vannak. Hibát okoz pl., hogy a hemicellulóz egy része a híg savval történő főzés során oldatba vihető, amiből következően a ténylegesnél kisebb nyersrosttartalmat állapítunk meg. Hátránya az eljárásnak az is, hogy a nyersrost említett fő komponenseit (cellulóz hemicellulóz, inkrusztáló anyagok) csak együtt tudjuk segítségével megállapítani, holott a nyersrost takarmányozási értéke nagyban függ attól, hogy az mennyi lignint tartalmaz.

Az említett hibákat küszöböli ki a van Soest-féle nyersrost-meghatározási eljárás, amelynek során a vizsgálandó takarmányt különböző detergensekkel főzve a nyersrost komponensei külön-külön is meghatározhatók.

Neutrális detergenssel (nátrium-laurin-szulfát és kiegészítő anyagok) főzve a takarmányt a sejtfalalkotó anyagok (cellulóz, hemicellulóz, inkrusztáló anyagok) elválaszthatók az oldható sejttartalomtól. A főzés és mosás után visszamaradó rész a neutrális detergens rost (NDF = Neutral Detergent Fiber), amely az említett sejtfalalkotókat tartalmazza. A következő lépés során a neutrális detergens rostot kevés cetil-trimetil-ammónium-bromidot tartalmazó 0,5 mólos kénsavban főzzük, amivel a hemicellulóz oldatba vihető. A visszamaradó savdetergens rostot (ADF = Acid Detergent Fiber), amely a cellulózt és az inkrusztáló anyagokat tartalmazza, az eljárás harmadik lépésében tömény (72%-os) kénsavval főzzük, aminek hatására a cellulóz is lebomlik és a maradék, a tömény savval sem lebontható savdetergens lignin (ADL = Acid Detergent Lignin) már csak a lignint, a takarmányban esetleg előforduló kovasavat, valamint a nyersrostban található ásványi anyagokat tartalmazza. A három különböző detergens rost értékből a nyersrost komponensei a következők szerint állapíthatók meg:

NDF – ADF = hemicellulóz

ADF – ADL = cellulóz

ADL – rosthamu = lignin

A nyersrost szerepe a takarmányozásban

A takarmány rosttartalma többféle módon befolyásolja a gazdasági állatok emésztését és anyagcseréjét, amely hatások között kedvezőek és kedvezőtlenek egyaránt találhatóak.

Amint az az előző fejezetben már említésre került, a nyersrostot csak az emésztőcső egyes szakaszaiban élő mikroorganizmusok tudják lebontani, a gazdasági állatok nem rendelkeznek az ehhez szükséges enzimekkel. A nyersrost legnagyobb részét kitevő cellulóz lebontásához szükséges celluláz enzimmel (1,4 ß-glükozidáz) több mint egy tucat baktérium rendelkezik. Közülük néhányat korábban már név szerint is említettünk. A cellulóz teljes lebontásában azonban ennél jóval több baktérium működik közre, amelyek a cellulóz bontásakor keletkező közbülső termékeket (pl. a cellobiózt) bontják tovább. A baktériumok mellett néhány protozoa faj (entodiniomorphok) is rendelkezik celluláz enzimmel.

A cellulóz glükózig történő lebontása több lépcsőben történik meg. A takarmányrészecskék felületén megtapadó cellulózbontó baktériumok extracelluláris celluláz enzimükkel több részre tördelik a cellulózláncot. A második lépésben ezek a lánctöredékek cellobiózig bomlanak, amelyet a harmadik lépcsőben a baktériumok cellobiáz enzime glükóz monomerekre bont le.

A takarmánynövények tiszta cellulózt nem tartalmaznak, ahhoz a takarmánynövényekben több-kevesebb lignin kapcsolódik. A lignin nagymértékben rontja a cellulóz bakteriális lebonthatóságát. A cellulóz átlagos lebonthatósága 40–60%-ra tehető, amely érték azonban a hozzá kapcsolódó lignin mennyiségétől, annak kémiai felépítésétől (a metoxi-csoportok számától) függően széles határok között (20–80%) változik.

A bendőben számtalan olyan baktérium faj él, amelyek a nyersrost másik lényeges komponensét, a hemicellulózt bontják, de tud hemicellulózt bontani a cellulózbontó baktériumok többsége, továbbá néhány protozoa faj is. A hemicellulóz enzimes hidrolízise során döntően pentózok (pl. xilóz, arabinóz) keletkeznek, továbbá kevés hexóz is található a hidrolízis termékei között.

A bendőben élő mikrobák a szaporodásukhoz szükséges energiát a cellulóz és hemicellulóz lebontása során keletkező szénhidrátok, továbbá a takarmányban található egyéb szénhidrátok (pl. a keményítő) rövid szénláncú zsírsavakká (ecetsav, propionsav, vajsav, valeriánsav, kapronsav) történő alakításával (erjesztésével) nyerik (1.7. ábra). Tekintettel arra, hogy a kérődzők esetében jelentős mennyiségű szerves sav (a tehénnél pl. 3–5 kg) keletkezik a bendőerjedés során, nem közömbös ezeknek sorsa, hasznosulása a szervezetben. Ezzel kapcsolatban a 2.1.1. fejezetben találhatók részletes ismeretek, annyit azonban e helyt is meg kell említeni, hogy a bendőerjedés során képződő szerves savak alapvető fontosságúak a kérődzők energiaellátásában. A kérődzők energiaszükségletének 70–80%-át ugyanis a bendőfermentáció során keletkező, említett illó zsírsavak fedezik. Az illó zsírsavakat az állati szervezet a glükóznál csak kisebb hatékonysággal tudja az ATP-előállításhoz felhasználni. Amennyiben a glükózból történő ATP-előállítás hatékonyságát 100%-nak vesszük, úgy az ecetsavból 84,5%-os, a propionsavból 82%-os, a vajsavból pedig 87,2%-os hatékonysággal tudnak a kérődzők ATP-t nyerni. A kérődzők viszont csak nagyon kis glükózkészlettel rendelkeznek, hiszen a bendőerjedés során a szénhidrátok döntő többsége illó zsírsavakra bomlik le.

1.7. ábra - A szénhidrátok lebontása a bendőfermentáció során

kepek/1.7.png


A sertések a nyersrostot a kérődzőknél lényegesen kisebb mértékben tudják csak emészteni, ezért a vakbélben és a remesében megemésztett rostból képződő kevés illó zsírsav a sertés életfenntartó energiaszükségletének legfeljebb 10%-át tudja fedezni. Az 1.6. táblázat néhány takarmány nyersrostjának kérődzőkkel és sertésekkel megállapított emésztési együtthatóját mutatja be.

1.6. táblázat. A nyersrost emészthetősége kérődzőkben és a sertésben

A baromfifajok emésztőcsövében a takarmány nyersrostjának alig néhány százaléka bomlik csak le, ezért ezeknek az állatoknak az energiaellátásában az illó zsírsavak alárendelt jelentőségűek.

Az energiaellátáson túlmenően a kérődzők a bendőben fermentálódó zsírsavakat a tej egyes táplálóanyagainak előállításához is felhasználják. A tejzsírszintézishez szükséges zsírsavaknak mintegy 65%-át pl. a tehenek a bendőerjedés során keletkező illó zsírsavakból – elsősorban az ecetsavból – állítják elő. A propionsavat döntő részben a tejcukorszintézishez szükséges glükóz előállítása céljára használják fel a kérődzők.

A bendőfermentáció során képződő illó zsírsavak mennyiségét és egymáshoz viszonyított arányát a takarmányadag szénhidráttartalma és szénhidrát-összetétele (keményítő, cukor, cellulóz stb.) határozza meg. Ezt az 1.7. táblázat adatai jól szemléltetik. Amikor az állatok takarmányadagja elegendő nyersrostot tartalmaz, a bendőfolyadékban legalább 3:1 az ecetsav és a propionsav egymáshoz viszonyított aránya, ami kedvező a tejzsírtermelés szempontjából. Amikor a takarmányadagban csökken a sok nyersrostot tartalmazó szálastakarmányok aránya és nő az abrak mennyisége, szűkül (3:1 alá csökken) a bendőfolyadékban az ecetsav-propionsav arány. Ez a folyamat a fehérjeszintézisnek kedvez, ezért a 3:1-nél szűkebb ecetsav-propionsav arány a hízóállatok esetében javasolható. A szűk ecetsav-propionsav arány ugyan a tejcukor szintézis szempontjából is előnyös, ilyenkor azonban a tej zsírtartalmának csökkenésére kell számítani.

1.7. táblázat. A takarmányozás hatása a bendőfermentációra és a tejtermelésre (Kaufmann és Orth, 1961)

Fontos feladata a nyersrostnak, hogy az emésztőcső kitöltésével, teltségi állapotának fenntartásával hozzájáruljon az emésztési és felszívódási folyamatok zavartalanságához. Ez a hatás különösen fontos a nagy térfogatú bendővel rendelkező kérődző állatok esetében. A bendőben zajló mikrobás fermentáció zavartalanságának egyik lényeges feltétele, hogy a bendőfolyadék pH-ja csak szűk határok között ingadozzon. Ehhez az szükséges, hogy a szénhidrátok bendőbeli lebomlása során keletkező több kg-nyi szerves sav pH-csökkentő hatását az állatok ellensúlyozni legyenek képesek. Ezt segíti az illó zsírsavaknak a bendőből történő folyamatos felszívódása, továbbá az állatok nyáltermelése. A nyál ugyanis nagy hidrogén-karbonát- és hidrogén-foszfát-tartalma következtében jelentős pufferkapacitással bír és ennek, valamint lúgos kémhatásának következtében ellensúlyozni képes a bendőben az illó zsírsavak pH-csökkentő hatását. Ismert, hogy a nyáltermelés nagyobb részét adó fültőmirigy ugyan folyamatosan működik, nyáltermelése azonban a rágás és a kérődzés során megtöbbszöröződik. Ebből következően a kielégítő (100–160 liter/nap) nyáltermelés fontos feltétele, hogy a takarmányadag elegendő szálastakarmányt tartalmazzon, mert a sok nyersrostot tartalmazó szálastakarmányok késztetik kiadós rágásra és kérődzésre, következésképpen elegendő nyáltermelésre az állatokat.

A jó bendőemésztés fontos feltétele a megfelelő bendőmotorika, hogy a bendő meghatározott időközönként (5 percenként 8–12-szer) összehúzódjon. Ez egyrészt a bendőtartalomnak a nyállal történő összekeverése, az oltógyomor felé történő továbbítása, másrészt a bendőerjedés során keletkezett gázok eltávolítása miatt fontos. A bendőmozgások kiváltása szempontjából lényeges a bendő teltsége. Az elegendő nyersrostot magában foglaló bendőtartalom növeli a bendő-összehúzódások számát és azok intenzitását.

A nyersrostnak a nyáltermelésre és ezen keresztül a bendőfolyadék pH-jára, illetve a bendőerjedés szabályos lezajlására gyakorolt hatását, továbbá a bendő motoros működésében betöltött szerepét a nyersrost strukturális hatékonysága néven szoktuk összefoglalni. Ezeket a hatásokat ugyanis csak a struktúrával bíró szálas rost tudja kiváltani. A szálastakarmányokat (szénát, szalmát) lisztté őrölve azok nem tudják az említett funkciókat ellátni. A legnagyobb strukturális hatékonysággal a hosszú szálú széna, illetve szalma bírnak, a szecskázás a szecskahosszúság rövidülésével arányosan csökkenti a strukturális hatékonyságot. Az abraktakarmányok nem rendelkeznek strukturális hatékonysággal.

A takarmányok strukturális hatékonyságát a hosszú szálú réti szénához viszonyítva fejezzük ki, azaz ennek a szénának a strukturális hatékonyságát tekintjük 100%-nak. A strukturális hatékonyságot az egységnyi takarmány elfogyasztásához szükséges rágómozgások, illetve az általa kiváltott kérődzőmozgások száma alapján állapítjuk meg. Amennyiben valamely takarmány egységnyi mennyisége fele annyi rágó-, illetve kérődző mozgást vált ki, mint az ugyanolyan mennyiségű réti széna, úgy a vizsgált takarmány strukturális hatékonysága 50%. A különböző takarmányok strukturális hatékonyságáról a Takarmányozási táblázatokban találhatók adatok. Amikor kérődző állatok számára állítunk össze takarmányadagot, arra kell törekednünk, hogy a takarmányadagban található nyersrostnak minimálisan 75%-a strukturális hatékonysággal bíró nyersrost legyen.

A kielégítő mennyiségű, strukturális hatékonysággal rendelkező nyersrosttal történő ellátás nemcsak a kérődzők esetében, hanem a monogasztrikus állatok takarmányozása során is fontos, bár ez utóbbi állatok a kérődzőknél kevesebb strukturális rostot igényelnek, hiszen számukra csak a gyomor és a bélcső normális működésének fenntartásához van szükség ilyen rostra. A nagyobb nyersrosttartalmú takarmány valamivel tovább marad a gyomorban, fokozva ezzel a jóllakottság érzetét. Ezt a hatást használjuk ki pl. a sertéshízlalás során, amikor a túlzott zsírképzés elkerülése érdekében nagy rosttartalmú takarmányokat (korpa, szénaliszt, szalmaliszt stb.) adunk az állatok abrakkeverékéhez. A tenyészjércék túlzott növekedését ugyancsak ilyen módon lehetséges korlátozni.

Ugyanakkor a nagyobb nyersrosttartalom gyorsítja a bélmozgásokat, növeli a passzázst, azaz gyorsítja a béltartalom áthaladását a bélcsövön. A fokozott passzázs elejét veszi a bélsárpangásnak, ami mind a hízósertések, mind az anyakocák esetében káros. A bélsárpangás következtében besűrűsödik a béltartalom, ami teltségérzetet vált ki és rontja az étvágyat. A pangó bélsárban a káros mikrobák működésének eredményeként toxikus aminok keletkeznek és szívódnak fel a bélből. A kocák esetében a rosthiányos takarmányozás hozzájárulhat az MMA-szindróma (mastitis = tejmirigygyulladás, metritis = méhgyulladás, agalactia = tejhiány) kialakulásához. A rosthiányos takarmányozás hajlamosíthat a sertések nyelőcsői gyomorfekélyének kialakulására.

Az említett számtalan takarmányozás-élettani előny mellett, a nyersrostnak azonban hátrányos hatásai is vannak az állati szervezetre. A leglényegesebb ezek közül, hogy a nyersrost rontja a takarmány táplálóanyagainak emészthetőségét. Az emészthetőség csökkenésének egyik oka, hogy az emésztőenzimek a rostos sejtfal következtében nem jutnak hozzá a sejttartalomhoz. Az emészthetőség csökkenésének másik oka, hogy a nagyobb nyersrosttartalom következtében felgyorsul a passzázs, ami az emésztés számára rendelkezésre álló idő rövidülésével jár.

Rontja az emészthetőséget – főleg a fehérje emészthetőségét – hogy a takarmány nagyobb nyersrosttartalma megnöveli az endogén táplálóanyag veszteséget. A nagyobb endogén ürítés egyik oka, a nagyobb nyersrosttartalom fokozza a bélhámsejtek erózióját. Ez a hatás azonban kisebb, mint azt korábban feltételeztük. A nagyobb endogén veszteség a fehérje esetében elsősorban arra vezethető vissza, hogy a takarmány nagyobb rosttartalma következtében több cellulóz és hemicellulóz jut a vakbélbe és a remesebélbe, aminek hatására ott élénkül a mikrobás élet, nő a mikrobás fehérjeszintézis.

A takarmány nyersrosttartalmának növekedése a monogasztrikus állatokban természetesen nagyobb mértékben csökkenti a táplálóanyagok emészthetőségét, mint a kérődzőkben. A takarmány nyersrosttartalmának 1%-kal történő növelése Axelsson szerint a különböző állatfajokban a következő mértékben csökkenti a szerves anyag emészthetőségét:

Szarvasmarha

0,88%-kal

1,26%-kal

Sertés

1,68%-kal

Nyúl

1,45%-kal

Tyúk

2,33%-kal

A nyersrost negatív takarmányozási hatásai között említeni szükséges, hogy a nyersrost emésztésére fordított többletmunka megnöveli az állatok termikus energiaveszteségét. Ennek következtében előfordulhat, hogy amennyiben a nyersrost emészthetősége nem ér el egy meghatározott szintet, a termikus energia növekedése folytán előálló hőveszteség nagyobb, mint a cellulóz, illetve hemicellulóz megemésztéséből származó energianyereség.

A nyersrost említett negatív hatásai ellenére egy meghatározott mennyiségű nyersrostra valamennyi gazdasági állatfaj takarmányozásában szükség van. Ez egyértelműen következik azokból a kedvező – több esetben nélkülözhetetlen – hatásokból, amelyekkel a nyersrost bír. Mindezekre tekintettel az egyes állatfajok és korcsoportok takarmányába a következő mennyiségű nyersrostot javasolható: fiatal baromfi 3–4%, kifejlett baromfi (beleértve a víziszárnyasokat is) 4–6%, malacok 3–4%, hízósertések 4–6%, anyakocák 7–8%, házi nyúl 12–14%, tejelő tehén 18–20%, hízómarha és hízóbárány 10–13%. A kifejlett anyajuhok takarmányadagja döntően szálastakarmányokra alapozott, aminek következtében takarmányadagjuk nyersrosttartalma rendszerint meghaladja a 18–20%-ot. Ugyanez a helyzet a lovak esetében is, ugyanis a jó rosthasznosító lovak takarmányadagja is sok szálastakarmányt tartalmaz.

Megjegyzendő, hogy a tejelő tehenek nagyobb rostszükséglete nemcsak a nyersrost strukturális hatékonyságával áll összefüggésben, hanem az a fontos szerep is indokolja, amit a bendőben a nyersrostból képződő ecetsav a tejzsírszintézisben betölt.