WETERYNARIA

Z uwagi na stale rosnącą profesjonalizację i intensyfikację produkcji zwierzęcej obłożoną coraz większymi ograniczeniami i obostrzeniami, a z drugiej strony powszechny dostęp do wyników badań i opinii na temat odmiennego od powszechnie uznawanego za słuszne negatywnego postrzegania włókna, od pewnego czasu dostrzegalna jest zmiana podejścia hodowców i producentów świń do tego składnika pokarmowego, a jego status w wielu stadach nabiera coraz większego znaczenia, szczególnie w zakresie kształtowania zdrowotności i efektów produkcyjnych zwierząt.

Włókno jest jednym z podstawowych składników pokarmowych występującym wyłącznie w materiałach paszowych pochodzenia roślinnego, w różnym udziale, w zależności od surowca paszowego. Jego rola w organizmie zwierząt jest szeroka i zróżnicowana, co wynika przede wszystkim z różnorodności składników wchodzących w jego skład oraz ich właściwości fizyko-chemicznych, które decydują o zróżnicowanym oddziaływaniu tych substancji na organizm zwierząt monogastrycznych. W praktyce włókno wydaje się być jednocześnie składnikiem pokarmowym najmniej poznanym oraz bardzo ciekawym szczególnie w kontekście:

• wielkości pobrania paszy, ponieważ stwarza możliwość wpływania hodowcy na ilość pobieranej przez zwierzęta paszy, przez co umożliwia sterowanie ich kondycją oraz stanowi jeden z elementów działań interwencyjnych w przypadku występowania kanibalizmu, biegunek czy chorób obrzękowych u świń,
• jej wykorzystania, ponieważ wpływa na strawność paszy oraz zdolność wchłaniania składników pokarmowych,
• równowagi mikrobiologicznej, z uwagi na właściwości prebiotyczne włókna poprzez oddziaływanie na symbiotyczne szczepy mikroorganizmów,
• bezpieczeństwa, ponieważ do włókna zaliczane są również niektóre substancje antyżywieniowe, np. polisacharydy nieskrobiowe, które w negatywny sposób oddziałują na zdrowotność organizmu oraz jego funkcje,
• struktury paszy, ponieważ w znaczący sposób może decydować o objętości paszy i jej gęstości nasypowej, a te z kolei o intensywności procesów fizycznych zachodzących na poziomie mieszalnika pasz, paszociągów oraz karmideł.

Wszystkie te czynniki decydują o możliwości uzyskiwania odpowiednich przyrostów dobowych i zdrowotności zwierząt oraz umożliwiają efektywne kierowanie ich rozwojem.

Pierwsze liczące się prace badawcze na temat roli i wykorzystania włókna w żywieniu poszczególnych gatunków zwierząt gospodarskich prowadzone były już na początku zeszłego stulecia, a więc w podobnym czasie, kiedy rozpoczęto prace badawcze nad innymi składnikami pokarmowymi wchodzącymi w skład pasz i żywności dla ludzi. Biorąc jednak pod uwagę liczbę prowadzonych badań nad włóknem oraz nad pozostałymi składnikami pasz, a także ich wartość naukową i poznawczą, dostrzegalna jest spora dysproporcja, szczególnie w zakresie poznania struktury, procesu trawienia i zasad oddziaływania poszczególnych składników pokarmowych na zwierzęta.

W przypadku białka znana jest struktura fizyczna i chemiczna, funkcje poszczególnych białek, zasady działania, schematy przemian metabolicznych, itp. Podobnie rzecz się przedstawia w kontekście cukrów i tłuszczów. Włókno obecnie charakteryzuje się:

• nie do końca jasną i jednolitą definicją,
• niejasną i zróżnicowaną klasyfikacją,
• szerokimi nieusystematyzowanymi i nie do końca poznanymi zasadami działania,
• najczęściej nieprzychylną opinią,

a jeżeli chodzi o praktyczne bilansowanie mieszanek paszowych:

• totalnie rozstrzelonymi rekomendowanymi poziomami w dawkach pokarmowych i mieszankach paszowych dla poszczególnych grup technologicznych, a nawet totalnie rozbieżnymi zaleceniami wydawanymi przez różnych badaczy dla tych samych grup technologicznych.

Wydaje się, że ten chaos informacyjny może wynikać z trzech rzeczy:

• przede wszystkim z różnorodności składników wchodzących w skład włókna, co jest konsekwencją jego szerokiej definicji,
• dawniej ograniczonego dostępu do sprzętu badawczego i metodyk badań służących do prowadzenia doświadczeń na szeroką skalę, oraz
• przez długi czas braku komercyjnej alternatywy dla włókna zawartego w standardowych materiałach paszowych, czego skutkiem był brak wsparcia prowadzonych badań naukowych przez przemysł.

Od pewnego czasu postrzeganie włókna przez przemysł paszowy oraz samych producentów świń mocno ewoluuje, a włókno zaczyna nabierać znacznie większego znaczenia w kontekście zdrowia i możliwości poprawy efektów produkcyjnych. Wydaje się, że nowe podejście zostało zaczerpnięte z żywienia ludzi i implementowane do żywienia zwierząt monogastrycznych, a czynnikiem, który znacząco ułatwił ten proces było powszechne wykorzystanie odmiennej od klasycznej metody klasyfikacji włókna, która oparta jest na jego rozpuszczalności.

Najtrudniejszy parametr do zdefiniowania

Klasyczny podział składników pokarmowych dostępnych w materiałach paszowych i mieszankach paszowych wynikający z analizy weendeńskiej (analizy podstawowej) uwzględnia oprócz wody podział składników na pięć frakcji: białko surowe, tłuszcz surowy, włókno surowe, popiół surowy oraz związki bezazotowe wyciągowe.

Ze względu na ogromną różnorodność składników wchodzących w skład włókna jego właściwe zdefiniowanie od zawsze stwarzało wiele problemów, czego przykłady do dziś spotkać można w mediach, a nawet literaturze. Jednym z najczęściej popełnianych błędów jest zamienne stosowanie pojęć „włókno pokarmowe” i „włókno surowe”. Przez wiele lat włóknem surowym określano substancje pochodzące ze ścian komórkowych roślin nierozkładane przez enzymy endogenne. Definicja ta nie była właściwa, ponieważ w materiałach paszowych występuje bardzo wiele składników pochodzenia roślinnego, które nie są rozkładane przez enzymy endogenne, kwas solny i zasadę sodową, a nie są włóknem. Fizjologiczną definicję włókna, która funkcjonuje do dziś opublikował Trowell w 1977 r. Zgodnie z tą definicją włóknem określa się substancje pochodzenia roślinnego, które nie ulegają rozkładowi pod wpływem aktywności enzymów endogennych, zawierające składniki błon komórkowych oraz polisacharydy oporne na działanie enzymów trawiennych przewodu pokarmowego, natomiast podatne na całkowitą lub częściową fermentację, szczególnie w końcowym odcinku przewodu pokarmowego.

Biorąc pod uwagę funkcje żywieniowe i technologiczne włókno z uwagi na swoją strukturę chemiczną i właściwości fizyczne posiada zdolność do:

• wiązania i oddawania wody (w różnym stopniu) oraz wiązania składników pokarmowych (w różnym stopniu),
• mechanicznego oddziaływania na przewód pokarmowy, co decyduje o jego stymulacji do rozwoju,
• nadawania lepkości treści pokarmowej,
• kształtowania tekstury i konsystencji paszy.

Ryc. 1. Funkcje żywieniowe i technologiczne włókna

Negatywna rola włókna

Większość negatywnych cech włókna związanych jest z jego niską strawnością, działaniem antyżywieniowym, zdolnością pęcznienia oraz wysoką podatnością materiałów paszowych charakteryzujących się wysoką zawartością włókna na zanieczyszczenia grzybami i ich metabolitami.

Ryc. 2. Negatywna rola włókna w paszy

Wysoki udział włókna surowego, w tym szczególnie polisacharydów nieskrobiowych i ligniny w mieszankach paszowych i dawkach pokarmowych zdecydowanie wpływa na ograniczenie strawności tych pasz. Spadek strawności związany jest głównie z trzema elementami:

• ograniczoną zdolnością zwierząt monogastrycznych do trawienia składników należących do włókna,
• z aktywnością substancji antyżywieniowych, w tym arabinoksylanów i β-glukanów oraz
• z przyspieszeniem pasażu treści pokarmowej przez jelita.

Włókno generalnie nie jest trawione przez enzymy endogenne zwierząt monogastrycznych, co decyduje o tym, że organizm świni wykorzystując enzymy produkowane przez siebie nie jest w stanie pozyskać energii do własnego funkcjonowania z rozkładu składników włókna. Cecha ta z punktu widzenia dostarczania energii dyskwalifikuje włókno jako użyteczny składnik pokarmowy. W praktyce, pomimo braku możliwości rozkładania składników włókna przez enzymy endogenne zwierząt monogastrycznych, u zwierząt tych na skutek aktywności mikroorganizmów bytujących w przewodzie pokarmowym zachodzi jego częściowy rozkład. Intensywność rozkładu mikrobiologicznego uzależniona jest od właściwości fizycznych i chemicznych tych składników oraz poziomu wchłaniania pozostałych składników pokarmowych zawartych w paszy, wieku zwierzęcia, a także czasu, w jakim podawane jest dane włókno w paszy (przyzwyczajenia zwierzęcia do danego źródła włókna). Jest to typowy rozkład enzymatyczny, ale z wykorzystaniem enzymów produkowanych przez mikroorganizmy bytujące w jelitach. Najefektywniejsze trawienie włókna u zwierząt monogastrycznych zaobserwowano u dorosłych długo żyjących osobników, co związane jest z wielkością przewodu pokarmowego tych zwierząt, w tym szczególnie jelita ślepego oraz liczebnością i aktywnością mikroorganizmów bytujących w ich przewodzie pokarmowym.

Wpływ na obniżenie strawności i przyswajalności poszczególnych składników pokarmowych dostarczanych wraz z paszą mają również zaliczane do frakcji rozpuszczalnej włókna surowego polisacharydy nieskrobiowe (NSP), które obejmują grupę węglowodanów strukturalnych budujących m.in. okrywę nasienną ziarniaka zbóż. Za antyżywieniowe działanie w przewodzie pokarmowym odpowiedzialne są rozpuszczalne w wodzie frakcje arabinoksylanów obecne w ziarnie jęczmienia, pszenicy i pszenżyta oraz β-glukanów obecne w ziarnie jęczmienia i żyta. Związki te powodują zwiększenie lepkości treści pokarmowej, oblepianie kosmków jelitowych i tworzenie na nich warstwy śluzu, co w konsekwencji ogranicza trawienie i wchłanianie składników pokarmowych na poziomie jelita oraz powoduje niekorzystne zmiany w składzie mikroflory jelita cienkiego. Najbardziej podatne na aktywność antyżywieniową polisacharydów nieskrobiowych są zwierzęta młode, u których przewód pokarmowy i układ enzymatyczny nie są jeszcze w pełni rozwinięte.

Włókno decyduje również o szybkości pasażu treści pokarmowej przez przewód pokarmowy zwierząt. Przyspieszenie pasażu powoduje ograniczenie strawności składników pokarmowych z uwagi na czas ekspozycji na działanie enzymów endogennych zwierząt. Z kolei spowolnienie pasażu decyduje o lepszym wykorzystaniu składników pokarmowych dostarczanych wraz z paszą.

Negatywnym elementem skarmiania mieszanek paszowych o wysokim udziale komponentów typowo włóknistych jest również obniżenie koncentracji białka i energii w kilogramie paszy, tzw. rozcieńczanie białka i energii. Generalnie koncentracja białka i energii jest wyższa w mieszankach paszowych i dawkach pokarmowych o niższej zawartości włókna.

Kolejnym negatywnym elementem pojawiającym się przy skarmianiu mieszanek paszowych o wysokim udziale materiałów paszowych typowo włóknistych jest znaczącyspadek wielkości pobrania paszy przez świnie. Przyczyną tego zjawiska jest szybkie wypełnienie żołądka świń spowodowane intensywnie pęczniejącym włóknem, co daje sygnał o sytości organizmu oraz negatywny wpływ dużej ilości włókna na smakowitość mieszanki, co związane jest z większą zawartością pektyn, tanin i alkaloidów w paszy, które dla świń nie są smaczne.

Negatywne oddziaływanie włókna na organizm stanowiło przyczynę powstania trendu dążenia do obniżania jego zawartości w mieszankach paszowych i dawkach pokarmowych dla świń. W tym celu wiele firm hodowlanych przyjęło za jeden z głównych celów hodowlanych obniżenie zawartości włókna w nowych odmianach zbóż, a w przemyśle paszowym zaczęto propagować nowoczesne techniki uszlachetniania materiałów paszowych, których celem było ograniczenie zawartości włókna oraz ograniczenie aktywności zaliczanych do włókna substancji antyżywieniowych obecnych w tychże materiałach. Przykładami takich technik są m.in. obłuskiwanie, granulowanie, ekstruzja, ekspandowanie czy mikronizacja. Procesy te z powodzeniem są stosowane do dziś, szczególnie do obróbki materiałów paszowych wykorzystywanych do produkcji mieszanek dla najmłodszych, najbardziej wrażliwych zwierząt. Ważnym elementem ograniczającym negatywne oddziaływanie polisacharydów nieskrobiowych oraz zwiększającym wykorzystanie składników pokarmowych jest również zastosowanie dodatku enzymów NSP, których działanie polega na hydrolizie frakcji polisacharydów nieskrobiowych zbóż i roślin strączkowych.

Pozytywna rola włókna

Podstawową funkcją jaką pełni włókno w przewodzie pokarmowym świń jest funkcja wypełniająca, balastowa, której efektem działania jest wywołanie uczucia sytości. Jak wiadomo jednym z kilku mechanizmów wywołujących uczucie sytości jest wypełnienie przewodu pokarmowego, a ściślej żołądka. Włókno pełniące rolę balastu pęczniejąc wpływa na szybsze wypełnienie żołądka, a to poprzez pobudzenie mechanoreceptorów znajdujących się z błonie śluzowej żołądka, które wysyłają sygnał „sytości”, kończy proces pobierania paszy i zabezpiecza organizm przed pobraniem jej zbyt dużej ilości.

Ryc. 3. Pozytywna rola włókna

Uczucie sytości działa na zwierzę uspokajająco, co przekłada się na ograniczenie skłonności do agresji oraz kanibalizmu. Zjawisko to może być jednocześnie wykorzystywane do kształtowania kondycji zwierząt, np. loch, u których sprawniejsze wypełnienie żołądka paszą o wyższej zawartości włókna zdecyduje o zmniejszeniu wielkości pobrania paszy przy jednoczesnym wywołaniu uczucia sytości. Należy jednak pamiętać o tym, że znaczne przekroczenie zalecanego poziomu włókna w paszy może spowodować wystąpienie niedoborów pozostałych składników pokarmowych, w tym białka i energii, co z kolei upośledza produkcję oraz może prowokować świnie do zachowań agresywnych.

Włókno z uwagi na specyficzną strukturę fizyczną i rozpuszczalność poprzez działanie typowo mechaniczne wpływa na rozwój i aktywność kosmków jelitowych, czego efektem jest pobudzanie wydzielania enzymów trawiennych oraz zwiększenie efektywności wchłaniania składników pokarmowych ze światła przewodu pokarmowego, co jest szczególnie istotne u najmłodszych zwierząt, u których przewód pokarmowy dopiero zaczyna się rozwijać.

Wyższa zawartość włókna w mieszance wpływa również na wydłużenie czasu zalegania paszy w żołądku, czego konsekwencją jest zwiększenie sekrecji kwasu solnego. Wyższa sekrecja kwasu solnego w żołądku powoduje jego wyższą koncentrację w treści pokarmowej, a to z kolei wpływa na większe obniżenie pH treści pokarmowej. Z kolei niższe pH treści pokarmowej wpływa na zwiększenie aktywności enzymatycznej i poprawę wykorzystania składników pokarmowych oraz pozytywne modulowanie składu mikrobiologicznego jelit i poprawę zdrowotności zwierząt.

Fakt, że włókno jest składnikiem pokarmowym, który praktycznie nie jest rozkładany przez enzymy endogenne zwierząt monogastrycznych nie świadczy o tym, że nie jest ono w ogóle rozkładane w organizmie świń. Wraz z rozwojem układu pokarmowego u świń pojawia się zdolność do częściowego rozkładu włókna. Jest to jednak rozkład fermentacyjny, zachodzący dzięki działalności i aktywności enzymów bakterii bytujących głównie w rozwiniętym już jelicie ślepym. Produktem rozkładu bakteryjnego włókna są lotne kwasy tłuszczowe, które zgodnie z danymi zawartymi w Normach żywienia świń (1993) mogą pokryć zapotrzebowanie bytowe świń od 5 do nawet 28%. Należy jednak dodać, że zdolność częściowego rozkładania włókna z paszy występuje wyłącznie u osobników dorosłych i w zasadzie dotyczy tylko zwierząt dużych, długo żyjących.

Poziom i udział poszczególnych frakcji włókna w znacznym stopniu decyduje również o perystaltyce przewodu pokarmowego. Odpowiednia ilość i jakość włókna zawartego w paszy ułatwia przesuwanie się mas pokarmowych, przez co zapobiega zaparciom, które są częstą przypadłością, szczególnie u loch wysokoprośnych i karmiących. Powiększona macica, która naciska na przewód pokarmowy utrudniając właściwy pasaż treści pokarmowej, ograniczony ruch lochy w kojcu porodowym oraz żywienie monodietą sprzyjają powstawaniu zaparć. Zaparcia w połączeniu z wysoką zawartością białka i energii, którymi charakteryzują się mieszanki dla loch karmiących, a takimi właśnie są najczęściej żywione lochy przed porodem mogą stanowić przyczynę powstawania stanów zapalnych w obrębie narządów rodnych i wymienia w wyniku działania szybko namnażających się na zalegającej treści pokarmowej bakterii E. coli. Sytuacja ta w prostej linii prowadzi do wystąpienia syndromu MMA. Stosowanie w paszy dla tych zwierząt właściwego poziomu włókna zapobiega odwodnieniu mas kałowych zalegających w przewodzie pokarmowym, co znacząco zwiększa ich objętość i prowokuje lochę do częstszych wypróżnień oraz ułatwia sam proces wypróżnienia. Dodatkowo większa ilość włókna przyspiesza transfer treści przez przewód pokarmowy i „czyści” jelita z zalegających pozostałości innych składników pokarmowych, przez co utrudnia namnażanie się nadmiernej ilości bakterii uważanych za przyczynę powstawania MMA.

Poza zdolnością „wymiatania” pozostałości składników pokarmowych i niestrawionych produktów przemiany materii włókno posiada również zdolność wiązania i wydalania w formie związanej poza organizm niektórych mykotoksyn i amin.

Włókno jest również składnikiem zdolnym do resorbowania wody. Resorbowania, czyli wiązania, zatrzymywania i oddawania w specyficznych warunkach, co decyduje o jego roli w formowaniu kału oraz zatrzymywaniu wody w organizmie.

Informacje dotyczące odmiennej od klasycznej klasyfikacji włókna oraz korzyści z niej płynące zostaną przedstawione w kolejnym numerze „Trzody Chlewnej”.