Chráněné bílkoviny ve výživě dojnic

S růstem užitkovosti dojnic, který zaznamenáváme v posledních letech, značně stoupají nároky na výživu a krmení. To se týká především první fáze laktace, kdy je velmi obtížné uhradit běžnými krmivy potřebu základních živin - energie a dusíkatých látek.

Hledají se proto nové krmné komponenty, které by umožnily zvýšit koncentraci živin v denní krmné dávce a současně je poskytly ve formě odpovídající fyziologické potřebě zvířete. K těmto komponentám náleží také chráněné bílkoviny a chráněné tuky. Jedná se o produkty získané technologickou úpravou naturálních bílkovin, resp. tuků, která zvyšuje jejich nutriční hodnotu. V tomto příspěvku jsem se zaměřil na bílkoviny.

Základní metabolické přeměny dusíkatých látek v bachoru
Dusíkaté látky (NL) vstupující po příjmu krmné dávky do bachoru prodělávají v tomto úseku trávicího traktu složité přeměny. Část z nich je rozložena bachorovými mikroorganismy a je dále využita k výstavbě mikrobiálních bílkovin. Tuto část označujeme jako degradovatelné NL (RDP). RDP krmiv je na mikrobiální NL konvertován s 90 % účinností, u nebílkovinných NL (NPN sloučeniny) probíhá konverze s účinností 80 %.

Pokud je přívod RDP pro účely mikrobiální proteosyntézy dostatečný, závisí její intenzita na množství dostupné energie. Jejím měřítkem je množství fermentovatelné organické hmoty (FOH). Předpokládá se, že se z 1 kg FOH vytvoří 145 g mikrobiálních NL. Je-li degradovatelnost NL příliš vysoká, zvyšuje se v bachoru koncentrace čpavku. Nadbytku tohoto prvku se musí organismus zbavovat energeticky náročným procesem, jehož výsledkem je exkrece močoviny. Trvalá zátěž organismu v tomto směru může vyvolat poškození jater.

Druhá část přijatých NL, která unikne fermentačnímu procesu a není rozložena mikrobiální činností v bachoru, přechází do slezu a tenkého střeva, kde je trávena enzymaticky. Tuto část označujeme jako nedegradovatelné NL (RUP), nebo také by-pass protein. Mikrobiální NL a RUP krmiva jsou dva hlavní zdroje NL, které má dojnice k dispozici pro krytí záchovné potřeby a pro produkci. Třetím, z kvantitativního hlediska méně významným zdrojem, jsou endogenní, čili z vnitřního prostředí organismu pocházející dusíkaté látky.

Potřeba RUP a absorbovatelných aminokyselin v 1. fázi laktace a možnosti její úhrady naturálními krmivy

Většina nových systémů hodnocení NL u přežvýkavců, zejména systémů evropských, má požadavek na obsah RUP v krmné dávce zahrnut ve výsledných jednotkách. Tak je tomu i u systému PDI, který je zaveden u nás. Pokud bychom uvažovali potřebu RUP samostatně, existuje mezi její úrovní a výší užitkovosti v určitém rozsahu přímá úměra. Doporučované hodnoty se však mohou dosti lišit. Americké prameny většinou doporučují pro I. fázi laktace 37 až 38% zastoupení RUP v celkových dusíkatých látkách krmné dávky. Podle německých údajů by degradovatelnost NL (podíl RDP) neměla přesáhnout následující hodnoty: při 15 kg FCM 88 %, při 20 kg FCM 84 %, při 25 kg FCM 81 %, při 30 kg FCM 79 % a při 35 kg FCM 76 %. K rozdílům v doporučovaných hodnotách RUP je nutno poznamenat, že se na nich mohou podílet odlišnosti v metodách stanovení degradovatelnosti NL a také ve způsobu výpočtu RUP (metoda in situ, metody vycházející z podílů jednotlivých frakcí NL).

Z naturálních krmiv vykazují nejvyšší obsah RUP krmiva živočišného původu. Již zmíněnou novelou vyhlášky Ministerstva zemědělství se však jejich použití ke krmení přežvýkavců zakazuje. Tento zákaz se vztahuje i na rybí moučku, která vyniká nejen vysokým obsahem RUP, ale také jeho vhodnou aminokyselinovou skladbou. Z koncentrovaných krmiv rostlinného původu mají relativně vysoký podíl RUP extrahované šroty – sojový a bavlníkový, dále kukuřičný gluten, sušené pivovarské mláto a kukuřice. Značně rozdílná je střevní stravitelnost RUP různých krmiv (tab. 2) a pouze u některých dosahuje relativně vysoké hodnoty mikrobiálního proteinu (cca 85 %).

Tab. 2 Střevní stravitelnost nedegradovaných N-látek (RUP) různých bílkovinných krmiv

Krmivo n Rozsah Průměr
Vysoká stravitelnost
Sojové pokrutiny 3 98-100 99
Sojový extrahovaný šrot 5 86-93 90
Kukuřičný gluten 2 86-91 89
Soy-Pass 6 82-92 88
Střední stravitelnost
Krevní moučka 10 72-90 81
Sušené lihovarské výpalky 5 72-85 81
Rybí moučka 13 73-88 80
Bavlníkový šrot 1 - 80
Sušené pivovarské mláto 5 73-79 77
Bavlníkový extrahovaný šrot 1 - 71
Nízká stravitelnost
Hydrolyzovaná péřová moučka 12 58-75 67
Krevní moučka 12 29-86 63
Masokostní moučka 11 41-70 55
Upraveno podle Sterna a kol. (1994)

Vzhledem k tomu, že i u přežvýkavců, stejně jako u monogastrických zvířat, jsou tkáňové bílkoviny syntetizovány z absorbovaných aminokyselin a nikoliv z přijatých N-látek, definuje dusíkatou složku krmné dávky nejen podíl RUP, ale také obsah aminokyselin v RUP a jejich střevní stravitelnosti. Spolu s aminokyselinami mikrobiálního proteinu vytváří aminokyseliny RUP ve střevě směs, jejíž využití pro účely proteosyntézy je tím vyšší, čím více se svojí skladbou blíží potřebám dojnice. Na rozdíl od mikrobiálního proteinu, který je i u vysokoprodukčních dojnic hlavním zdrojem aminokyselin (krytí potřeby z více než 60 %) a vyznačuje se standardní aminokyselinovou skladbou, je aminokyselinové složení RUP jednotlivých krmiv značně rozdílné.

Ve směsi aminokyselin střevní tráveniny limitují na prvních dvou místech aminokyseliny methionin (nejčastější limitace v tuzemských krmných dávkách) a lysin. Pořadí limitace těchto dvou aminokyselin se pravděpodobně mění v závislosti na zdroji RUP. Potřebné aminokyselinové balance ve střevě lze tudíž dosáhnout zařazením takového krmiva, v jehož RUP jsou zastoupeny aminokyseliny vhodně doplňující aminokyselinové složení mikrobiálního proteinu, vykazujícího mírnou deficienci methioninu. Tomuto požadavku z dostupných rostlinných bílkovinných krmiv vyhovuje např. sojový extrahovaný šrot, který má sice jen průměrný obsah lysinu a methioninu, avšak ve vhodném poměru. Kukuřičný krmný gluten je vynikajícím zdrojem methioninu, ale obsahuje málo lysinu. Sušené lihovarské výpalky, stejně jako sušené pivovarské mláto mají nízký obsah lysinu a pouze průměrný obsah methioninu. U většiny zakázaných živočišných krmiv bylo prokázáno, že sice zvyšovala příjem RUP, na rozdíl od sojového extrahovaného šrotu však snižovala přívod mikrobiálního proteinu do tenkého střeva a často se podílela na imbalanci aminokyselin v tenkém střevě. Výjimkou v tomto směru byla rybí moučka, která zlepšovala balanci aminokyselin ve střevě a ve většině případů umožňovala dosáhnout vyšší produkce mléka než sojový extrahovaný šrot.
Význam balance aminokyselin absorbovaných ve střevě pro dosažení maximální užitkovosti, vyústil v zakotvení tohoto ukazatele do některých nových systémů hodnocení N-látek. Zřejmě nejdále pokročila tato inovace u francouzského systému PDI, který normování potřeby NL rozšířil o hodnoty prvních dvou limitujících aminokyselin methioninu a lysinu stravitelných v tenkém střevě (MetDI a LysDI). Na rozdíl od doposud praktikovaného faktoriálního postupu byla u inovovaného systému potřeba obou aminokyselin stanovena na základě odezvy denní produkce mléčné bílkoviny na odstupňované hladiny Met DI, resp. LysDI. Potřeba je vyjadřována v procentech proteinu stravitelného ve střevě PDI (resp. PDIE) a činí 7 % PDIE u LysDI a 2,2 % PDIE u MetDI.

Chráněné bílkoviny a aminokyseliny jako zdroj RUP a absorbovatelných aminokyselin
Vedle naturálních krmiv mohou být zdrojem aminokyselin, pomocí kterého lze zlepšit aminokyselinovou skladbu střevní tráveniny také tzv. „chráněné“ bílkoviny. Jedná se o bílkovinná krmiva, u nichž byl určitým technologickým postupem zvýšen podíl RUP. Odstranit deficienci nejčastěji limitujících aminokyselin je možné také zkrmováním samotných „chráněných“ aminokyselin.
Pojem „chráněný“ u bílkovin a aminokyselin má upozornit na skutečnost, že se jedná o suroviny, které odolávají působení bachorových mikroorganismů a jejichž složení se fermentačním procesem nemění. Technologické postupy, jimiž se dosahuje tohoto chránění výchozí suroviny, resp. účinné látky, jsou ve většině případů patentovány.
Obecně je však lze rozdělit do čtyř skupin:
- postupy založené na tepelném ošetření
- postupy založené na chemickém ošetření
- postupy založené na kombinaci tepelného a chemického ošetření
- postupy založené na obdukci účinné látky
Tepelné ošetření je nejčastěji používaným způsobem chránění bílkovin a v určité míře se uplatňuje při všech známých tepelných úpravách krmiv (roustování, extruze, toustování, mikronizace, expandace). K poklesu degradovatelnosti NL po zahřátí krmiva dochází následkem denaturace bílkovin a tvorby chemických vazeb jednak uvnitř bílkovin, jednak mezi bílkovinami a sacharidy (Maillardova reakce). Optimálního zvýšení obsahu RUP při současném zachování jeho vysoké střevní stravitelnosti lze tepelným ošetřením dosáhnout pouze tehdy, jsou-li podmínky celého procesu pečlivě řízeny a kontrolovány. Při nedostatečném ohřevu dojde jen k malému zvýšení podílu RUP, naopak přehřátím ošetřované suroviny se snižuje střevní stravitelnost RUP v důsledku vzniku velkého množství produktů Maillardovy reakce a proteinových komplexů. Za optimální jsou považovány takové podmínky tepelného ošetření, při kterých se signifikantně sníží bachorová degradovatelnost proteinu, aniž by došlo k výraznému poklesu střevní stravitelnosti aminokyselin nebo jejich ztrátám. Z esenciálních aminokyselin reaguje na působení tepla nejcitlivěji lysin, u kterého může dojít při přehřátí suroviny k výraznému rozkladu a poklesu využitelnosti.
Chemické ošetření zahrnuje celou řadu postupů, lišících se použitou chemickou sloučeninou a typem reakce, který tato sloučenina vyvolá. Velmi dobře známé je ošetření krmiv formaldehydem, při kterém se vytváří vazby uvnitř bílkovin. Při ošetření krmiv kyselinami, louhy nebo etanolem dochází ke změně struktury a denaturaci bílkovin. Působením taninů dochází k vyvázání bílkovin, aniž by se výrazně změnila jejich struktura. Přestože lze některými chemickými postupy dosáhnout významného zvýšení podílu RUP, nenalezla jejich samotná aplikace, zejména ze zdravotně-hygienických důvodů, praktické uplatnění.
Kombinace tepelného a chemického ošetření v sobě spojuje dílčí reakce vyvolané oběma působícími faktory, tj. tepla a chemické sloučeniny. Příkladem tohoto způsobu ošetření je nástřik lignosulfonátů obsahujících různé cukry (hlavně xylózu) na šroty olejnatých semen před jejich tepelnou úpravou. Úpravou se zvýší podíl RUP následkem neenzymatického hnědnutí (Maillardova reakce).
Obdukce účinné látky je zatím prakticky využívána k ochraně krystalických aminokyselin, především methioninu, který, jak již bylo zmíněno, nejčastěji limituje ve střevní trávenině na prvním místě. Podstata chránění obdukcí spočívá v obalení účinné látky speciální vrstvou, která nepodléhá rozkladu při průchodu bachorem. Odolnost této vrstvy závisí ve většině případů na hodnotě pH prostředí. V bachorové tekutině, jejíž pH se za normálních podmínek blíží hodnotě 7, zůstává tato vrstva neporušená a k jejímu rozpuštění a tím i uvolnění účinné látky dochází až při výrazném poklesu pH v kyselém prostředí slezu. Přesné složení obdukčních vrstev je u různých preparátů chráněných aminokyselin patentováno. Jejich základ nejčastěji tvoří různé polymery, proteiny ošetřené formaldehydem, tuky, směsi tuků a proteinů a Ca sole mastných kyselin s dlouhým řetězcem.

Níže je uveden přehled vybraných preparátů chráněných bílkovin, resp. aminokyselin a jejich stručná charakteristika.
Bypass protein – bílkovinný koncentrát obsahující krmiva s vysokým podílem RUP (rybí moučka, kukuřičný gluten, drůbeží krev)
Soy-Pass – bílkovinný koncentrát, u něhož je zvýšení podílu RUP dosaženo řízenou Maillardovou reakcí mezi sacharidy lignosulfonátů a bílkovinami sóji
Protek – technologický postup úpravy různých rostlinných zdrojů bílkovin, při kterém se podíl RUP zvyšuje následkem tvorby chemických vazeb uvnitř bílkovin; nejvyšší odezva byla dosažena u slunečnicového, řepkového a sojového šrotu
Megapro – přípravek, obsahující chráněnou bílkovinu i chráněný tuk; do výrobního procesu vstupují společně Ca sole mastných kyselin palmového oleje a řepkový extrahovaný šrot typu 00
SmartamineTM M – chráněný methionin (ochranná vrstva - kyselina stearová a specifický kopolymer – 2-vinylpyridin-co-styren)
SmartamineTM ML – směsný preparát chráněného methioninu a lysinu (ochranná vrstva stejná jako u SmartaminuTM M)
MepronR M85 – chráněný methionin (ochranná vrstva - kyselina stearová a ethylcelulosa)
Met-PlusTM – chráněný methionin (ochranná vrstva - Ca sole mastných kyselin s dlouhým řetězcem a kyselinu laurová)
Loprotin – chráněný methionin (ochranná vrstva - tuková matrix tvořená mono-, di- a triglyceridy)

Mezi chráněné preparáty methioninu zahrnují někteří autoři také tekuté formy hydroxyanalogu methioninu. U tohoto preparátu má ochrannou funkci plnit jeho samotná chemická stavba (v molekule methioninu je NH2 skupina nahrazena OH skupinou). Nutno však říci, že pozitivní odezva, spočívající ve zvýšení obsahu mléčného tuku, která je po aplikaci hydroxyanalogu methioninu, ale také nechráněného krystalického methioninu pozorována, je dávána spíše do souvislosti s jejich uplatněním v metabolismu bachorových mikroorganismů a nikoliv s jejich vlivem na balanci aminokyselin střevní tráveniny. Obě látky mohou také plnit funkci donora methylových skupin. Změnu funkce hydroxyanalogu methioninu lze očekávat při jeho aplikaci prostřednictvím výše zmíněného preparátu Megalac-PlusR, u kterého poskytují této látce dodatečné chránění Ca sole mastných kyselin s dlouhým řetězcem.

Vliv balance aminokyselin ve střevě na užitkovost dojnic
Primární odezvou na balanci absorbovaných aminokyselin je zvýšení obsahu mléčného proteinu díky růstu podílu kaseinu. Dosahované zvýšení (1 – 2 g/kg) je ve velké míře nezávislé na úrovni a zdroji energie a lze je pozorovat v kterémkoliv stádiu laktace. V první fázi laktace (do 100. dne) lze vybalancováním směsi absorbovaných aminokyselin dosáhnout rovněž zvýšení celkové produkce mléka až o 2,5 kg za den. Výsledkem růstu obsahu mléčného proteinu při zvýšené produkci mléka je růst celkové produkce mléčného proteinu za laktaci (ze 60 g/den na 100 g/den). Na výše popsané odezvě se podílí především první dvě limitující aminokyseliny střevní tráveniny – methionin a lysin. Zřetelný pozitivní efekt poskytují zdroje těchto aminokyselin především u krmných dávek na bázi kukuřičné siláže.

Kromě parametrů souvisejících přímo s mléčnou produkcí ovlivňuje vybalancovaná skladba absorbovaných aminokyselin positivně také využití krmiva a energetický metabolismus dojnic v počáteční fázi laktace. Posledně jmenovanou funkci plní především methionin, který kromě toho, že se jako ostatní esenciální aminokyseliny účastní výstavby bílkovin, zasahuje do dalších metabolických přeměn. Zřetelný je tento efekt po zkrmování chráněného methioninu, kdy lze zaznamenat pokles koncentrace neesterifikovaných MK v plasmě (NEFA) a celkové hepatoprotektivní působení, projevující se snížením výskytu hepatopatií a subklinických ketóz. Zásah methioninu do energetického metabolismu se zprostředkovaně odráží v parametrech reprodukce. Vnějším projevem je zkrácení service periody, zlepšení involuce dělohy a snížení počtu inseminací na zabřeznutí.

Použitá literatura k dispozici u autora

Doc. Ing. Zdeněk Frydrych, CSc.
Biofaktory Praha s.r.o.