Значение сырой клетчатки для моногастричных (на примере свиноводства)

Такое понятие, как благополучие животных сейчас обсуждается во всех средствах массовой информации. Нередко содержание сырой клетчатки в рационе свиней тоже связывают с благополучием животных. Но само по себе повышение содержания сырой клетчатки не дает автоматически улучшения здоровья кишечника и не способствует улучшению самочувствия животного.

На практике применение различных носителей клетчатки в рационах для свиней дают различную степень ощущения насыщения животными. Но если разные рационы исследовать в лаборатории, может оказаться, что они имеют одинаковые показатели сырой клетчатки. Именно это и показывает, что анализа корма на сырую клетчатку недостаточно для того, чтобы определить ее кормовую ценность. На качество волокнистых веществ имеет значение то, насколько высока доля веществ, способных быть ферментированными бактериями. Как можно оценить качество сырья, богатого клетчаткой и как составить рационы для свиней, сбалансированные по клетчатке, рассказывается в этом материале.

Влияние клетчатки в желудочно-кишечном тракте

Волокнистые вещества являются самыми объемными питательными веществами, которые набухают в сочетании с водой. Таким образом, с помощью клетчатки можно достичь хорошего наполнения желудка, что приводит к механическому насыщению животного. Сытые животные обычно довольные животные, их периоды отдыха более длительные. Таким образом, активность и агрессивность в свинарнике снижается, что очень важно, особенно для свиноматок в групповом содержании.

Для поросят и свиней на откорме увеличение содержания клетчатки тоже может помочь успокоить животных и предотвратить проблемы каннибализма. Кроме того, давление на стенки кишечника приводит к лучшему транзиту кормовой массы по кишечнику, т.е. пища быстрее транспортируется через желудочно-кишечный тракт и предотвращается возникновение запоров. В частности, у свиноматок, содержащихся в станках в родильном отделении, в кишечнике постоянно должно поддерживаться “движение” с помощью достаточного количества ферментируемой клетчатки, чтобы предотвратить запоры.

Клетчатка не может перевариваться ферментами организма, поэтому ее переработка происходит только в толстой кишке. Подобно рубцу у жвачных, ферментация клетчатки происходит здесь с помощью имеющейся микрофлоры.

При этом образуются короткоцепочечные жирные кислоты ацетат (уксусная кислота), бутират (масляная кислота) и пропионат (пропионовая кислота). Короткоцепочечные жирные кислоты могут абсорбироваться сквозь стенки толстой кишки и, таким образом, способствовать снабжению животного энергией.

У свиней около 15-30% потребности в базальной (основной) энергии может быть получено от сжигания короткоцепочечных жирных кислот из толстой кишки. Таким образом, ферментация клетчатки в толстой кишке и получающиеся в результате короткоцепочечные жирные кислоты могут способствовать энергетическому обмену. Но основное назначение этих жирных кислот состоит в том, чтобы питать стенки кишечника. Бутират является основным источником энергии для клеток слизистой оболочки. Кроме того, бутират и пропионат стимулируют новообразование клеток и поддерживают активность бактериальных ферментов. Ацетат способствует притоку крови к толстой кишке, поэтому продукты ферментации незаменимы для поддержания барьерной функции толстой кишки.

Если толстая кишка питается недостаточно, патогенные микроорганизмы и бактериальные токсины (эндотоксины) могут легче попасть в кровоток.

Состав клеточной стенки

Если посмотреть на рекомендации по нормам потребностей или качественный сертификат кормового сырья, то в них используется не термин «клетчатка», а термин «сырая клетчатка». Согласно анализу Венде, сырая клетчатка содержит нерастворимые в слабом растворе кислоты или слабом растворе щелочи соединения, большинство из которых можно отнести к растительным волокнам. Такое определение для сырой клетчатки использовалось в течение десятилетий; однако оно не позволяет достаточно точно разделить углеводы на волокнистые и неволокнистые вещества. (см. диаграмму «Фракции структурных углеводов»).

Чтобы увидеть, насколько хорошо волокнистая фракция способна к ферментации, стоит взглянуть на различные компоненты клеточной стенки.

Волокнистые вещества, из которых состоит клеточная стенка

Целлюлоза:

• Основной компонент клеточных стенок растений (около 50%)
• Состоит из нескольких сотен-десяти тысяч молекул глюкозы
• Молекулы целлюлозы собираются в более высокие структуры (фибриллы) — устойчивые к разрывам волокна, и играют в растении функцию
• Стабилизации пространственной структуры
• Менее хорошо ферментируются
• Нерастворима

Гемицеллюлоза:

• Полисахариды различного состава (например, пентозаны, гексозаны)
• Прочно связаны с лигнином
• Часть защитных и структурных волокон
• Хорошо ферментируется
• Растворима

Пектин:

• Полисахариды, состоящие в основном из галактуроновой кислоты
• С большей вероятностью встречаются в жестких и твердых частях растений
• Удерживающий и регулирующий воду эффект
• Хорошо ферментируется
• В значительной степени растворимый

Лигнин:

• твердые биополимеры не содержат полисахариды!
• Лигнин приводит к лигнификации благодаря отложениям в клеточной стенке
• Лигнификация увеличивается с возрастом растения
• Не поддается ферментации
• В значительной степени нерастворимый

Соотношение описанных компонентов клеточной стенки варьируется от растения к растению и зависит от возраста и типа растительной ткани. Давайте еще раз посмотрим на определение сырой клетчатки, которое говорит о том, что в ней содержатся только нерастворимые вещества. То есть, по сути, только целлюлоза лигнин.

Компоненты гемицеллюлоза и пектин являются растворимыми и поэтому относятся не к сырой клетчатке, а к безазотистым экстрактивным веществам. При этом речь идет о составляющих волокон, которые особенно легко поддаются ферментации, то есть вносят значительный вклад в питание кишечника.

Таким образом, показатель сырой клетчатки дает недостаточную оценку фракции клетчатки. Более детальную оценку клетчатки дает детергентный анализ, разработанный в 1991 году Ван Соестом. В этом анализе клетчатка разделяется на волокнистые вещества (клеточная стенка) и неволокнистые вещества (клеточная составляющая). Впоследствии волокна делятся на основные компоненты: целлюлозу, гемицеллюлозу, пектин и лигнин. Различают следующие фракции структурных углеводов:

NDF: «Нейтрально детергентная клетчатка»
В этой фракции объединены гемицеллюлоза, пектин, целлюлоза и лигнин, содержащиеся в корме. NDF, по существу, представляет собой клеточные стенки растительных клеток.

ADF: «Кислотно детергентная клетчатка»
Эта фракция включает целлюлозу и лигнин, содержащиеся в корме. Разница между аналитически определенными уровнями NDF и ADF отражает содержание гемицеллюлозы.

ADL: «Кислотно детергентный лигнин»
Эта фракция представляет собой содержание лигнина. Разница между содержанием ADF и ADL определяет содержание целлюлозы в корме.

В таблице 1 приведены фракции клетчатки для различного сырья. Высокое содержание NDF означает, что компонент имеет высокое содержание клетчатки. Оценить способность к ферментации можно по разнице между NDF и ADF. Большая разница означает, что доля растворимой и, следовательно, легко ферментируемой клетчатки высока. Это становится понятным, например, в пшеничных отрубях или жоме сахарной свеклы.

Относительно небольшая разница между NDF и ADF в сочетании с высоким содержанием ADL (лигнина) означает, что хотя мы можем достичь хорошего механического насыщения, но кишечник получит недостаточно питания. Следовательно, плохо ферментируемых кормовых компонентов недостаточно в качестве единственного источника клетчатки, но должны быть дополнены легко ферментируемым сырьем.

Особую проблему составляет обеспечение клетчаткой рационов для супоросных свиноматок. Для достижения законодательно установленного необходимого содержания сырой клетчатки на уровне 7% необходимы высококонцентрированные источники клетчатки. К ним относятся, например, пшеничные отруби. Однако при использовании пшеничных отрубей необходимо учитывать содержание фосфора.

Жом сахарной свеклы можно использовать также только ограниченно, так как высокое содержание остаточного сахара ведет к появлению вязких фекалий у свиноматок. К тому же, нужно принять во внимание высокое содержание кальция особенно в рационах супоросных свиноматок.

Для повышения кормовой ценности клетчатки очень хорошо подходят яблочные выжимки. В них высокая концентрация клетчатки, и, таким образом, небольшая доля в рационе позволяет обеспечить необходимую норму содержания клетчатки. Но яблочные выжимки сложно приобрести на протяжении всего года.

Еще одним высококонцентрированным источником клетчатки являются оболочки сои. Благодаря гидротермической обработке оболочек под давлением полностью дезактивируется уреазная активность, так что экструдация соевой шелухи очень рекомендована. Благодаря этому усвояемость протеина рациона остается на неизменно высоком уровне. Кроме того, экструдация ведет к изменению структуры волокон, в результате чего их способность к набуханию еще больше увеличивается.

В свиноводстве солома редко используется в качестве компонента рациона. Однако у свиней, содержащихся на соломе, потребление соломы может составлять до 14% от общего суточного рациона. Как правило, свиньи на соломе спокойнее. Однако пищевая ценность этого кормового сырья низкая. Чрезмерное потребление может также вызвать запоры из-за относительно низкой способности к набуханию и плохой способности к брожению.

В таблице 2 показаны два примера рациона для супоросных свиноматок. Первый рацион составлен классически с пшеничными отрубями, второй — с экструдированными соевыми оболочками (воздействие влагой, температурой и давлением). Становится очевидным, что использование высококонцентрированных источников клетчатки уменьшает «потребность в пространстве» для носителя клетчатки и позволяет использовать более богатые крахмалом злаки. В результате рацион содержит больше энергии при том же или более высоком содержании клетчатки. Это является преимуществом, особенно в случае сильно истощенных лактирующих свиноматок. Кроме того, по сравнению с пшеничными отрубями здесь более благоприятное соотношение Ca:P , что положительно влияет на отложение кальция в костях. При сбалансированном соотношении клетчатки достигается хорошее насыщение животных, а кишечник достаточно снабжается ферментируемой клетчаткой.

Резюме: В заключение можно констатировать, что клетчатка вносит ценный вклад в здоровье кишечника и, таким образом, способствует благополучию животных. При разработке рациона всегда стоит учитывать фракции клетчатки, а не просто содержание сырой клетчатки. Это дает вам хорошее понимание того, насколько хорошо клетчатка поддается ферментации. Вы можете определить содержание фракций клетчатки с помощью детергентного анализа. Можно опираться на табличные данные или сдать свое сырье для определения содержания NDF, ADF и ADL на анализ в лабораторию в LUFA. Также рекомендуется использование комбинаций сырья с высокой кормовой ценностью клетчатки.