Dodatek kiszonkarski skrojony na miarę

Krowa mleczna generująca dochód to taka, której wiek pierwszego wycielenia przypada na 22.–23. miesiąc życia i która produkuje mleko przez minimum cztery laktacje, uzyskując w szczycie laktacji wydajność na poziomie 60 litrów oraz życiową – 40 tys. kilogramów. Dodatkowo w perspektywie najbliższych 50 lat krowy będą produkować jeszcze więcej (ponad 100 litrów dziennie), a aktualnie rekomendowana życiowa wydajność zostanie osiągnięta po dwóch laktacjach (Britt i in., 2018). Wspólnym mianownikiem zarówno bieżącej sytuacji w hodowli i chowie bydła mlecznego, jak i przedstawionej prognozy produkcji mleka na najbliższych kilkadziesiąt lat jest dynamiczny wzrost zapotrzebowania na składniki pokarmowe (energia i białko), rosnące wraz z wydajnością, oraz coraz większe trudności w ich pokryciu. Należy zatem zadać sobie pytanie, nad czym trzeba pracować, aby sprostać wymaganiom pokarmowym krów już teraz.

tekst: Dr inż. Barbara Stefańska, Katedra Łąkarstwa i Krajobrazu Przyrodniczego, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Krowy mleczne, jako przeżuwacze, ze względu na specyficzną budowę układu pokarmowego (żwacz) w porównaniu ze zwierzętami monogastrycznymi są doskonale przygotowane do pobierania i produkcji energii z pasz objętościowych zawierających najtańszy składnik pokarmowy dawki, jakim jest włókno surowe. Mając na uwadze powyższe zależności, wydaje się, że aby sprostać lawinowo rosnącym wymaganiom pokarmowym bydła mlecznego, ważne jest doskonalenie zarówno genetyki roślin paszowych (wartość pokarmowa), jak i technologii produkcji konserwowanych pasz objętościowych, stanowiących kluczowy i jednocześnie najtańszy element dawki.

Konserwacja pasz objętościowych metodą kiszenia ma na celu jak najszybsze obniżenie wartości pH materiału roślinnego zakiszanego kwasem mlekowym, produkowanym z cukrów rozpuszczalnych w wodzie (WSC) w warunkach beztlenowych, tak by maksymalnie ograniczyć aktywność mikrobiologiczną niepożądanych mikroorganizmów (Clostridium, drożdże, pleśnie, bakterie proteolityczne). Precyzyjna technologia, obejmująca właściwy dobór odmian, ocenę dojrzałości kiszonkowej roślin i dostosowanie na tej podstawie właściwego terminu zbioru, oraz długość sieczki są podstawowymi elementami gwarantującymi produkcję doskonałej pod względem wartości pokarmowej i jakości kiszonki. Jednym z kluczowych czynników wpływających na przebieg fermentacji jest termin zbioru materiału kiszonkarskiego oraz związana z nim zawartość suchej masy (trawa i mieszanki traw z motylkowymi: 28–35%, lucerna: 35–45%, kukurydza: 33–35%), bezpośrednio skorelowana z poziomem węglowodanów niestrukturalnych (cukry rozpuszczalne w wodzie; WSC) i strukturalnych (NDF). Dostosowanie optymalnego terminu zbioru pośrednio wpływa na minimum cukrowe, czyli zawartość WSC w materiale roślinnym – podstawowy substrat wykorzystywany do produkcji kwasu mlekowego oraz pojemność buforowa (liczba gramów kwasu mlekowego, która pozwala na obniżenie wyjściowego pH zakiszanego materiału z 6.5–6.0 do rekomendowanego pH – 4.0).

Podstawowymi czynnikami, które mogą wpływać na destabilizację fermentacji podczas procesu zakiszania oraz ostatecznie na jakość i wartość pokarmową kiszonek, są:

• niedostosowanie terminu zbioru i nieprawidłowa (zarówno zbyt niska, jak i wysoka) zawartość suchej masy;
• niska zawartość cukrów rozpuszczalnych w wodzie (WSC) i duża pojemność buforowa;
• wysoka zawartość węglowodanów strukturalnych (NDF);
• niewłaściwy stopień rozdrobnienia;
• nieefektywne ubicie zakiszanego materiału (wolne przestrzenie między cząstkami zielonki wypełnione powietrzem);
• zanieczyszczenie glebowe;
• rozwój niepożądanych mikroorganizmów (np. drożdży, pleśni, Clostridium).

Aktualna technologia produkcji mleka opiera się na żywieniu wysokowydajnej krowy mlecznej dawką kompletną, zawierającą w laktacji około 50% suchej masy pasz objętościowych. Znaczny udział tego rodzaju materiału paszowego mobilizuje hodowców i producentów mleka do wzmożonego wysiłku związanego z produkcją kiszonki jak najbardziej doskonałej – stabilnej tlenowo, o minimalnych stratach energii i składników pokarmowych, charakteryzującej się bardzo dobrą jakością i wartością pokarmową oraz smakowitością (wartość wypełnieniowa). Ponadto należy podjąć działania mające na celu poprawę rozkładu węglowodanów strukturalnych – NDF, który odpowiedzialny jest za pobranie suchej masy dawki pokarmowej i strawność masy organicznej. Z drugiej strony, w kontekście pokrycia bardzo wysokich potrzeb energetycznych krów, poszukuje się dodatkowej puli glukozy, która powstałaby ze strawnej skrobi w jelicie cienkim (dwunastnica), a nie z kwasu propionowego w wątrobie. W związku z tym poprawa strawności jelitowej składników pokarmowych by-pass jest przyszłością produkcji mleka przekraczającej 100 litrów dziennie. Organizacja bazy paszowej opartej przede wszystkim na kiszonkach znacznie tańszych w porównaniu z paszami treściwymi umożliwia ich skarmianie przez cały rok (stabilizacja fermentacji w żwaczu), co pośrednio determinuje sukces produkcji mleka. Stabilność tlenowa to okres, podczas którego kiszonka, wybrana z silosu bądź innego zbiornika, umieszczona w warunkach tlenowych nie jest podatna m.in. na zmiany mikrobiologiczne, wpływające na jej jakość i wartość pokarmową. Kiszonka niestabilna, podatna na rozkład tlenowy, oznacza straty (między silosem a stołem paszowym) najcenniejszych składników pokarmowych (węglowodanów niestrukturalnych oraz białka), pogorszenie smakowitości oraz, tak bardzo istotne, szczególnie w przypadku kiszonki z lucerny, zagrożenie mykotoksynami, które negatywnie wpływają na wątrobę i płodność krów mlecznych. Należy zatem postawić sobie pytanie, jakimi cechami powinna się charakteryzować doskonała kiszonka. Podstawowym narzędziem umożliwiającym odpowiedź na powyższe pytanie są wyniki analizy chemicznej, obejmującej nie tylko parametry wartości pokarmowej (SM, NDF, ADF, skrobia, białko ogólne, popiół ogólny) rekomendowane dla danego rodzaju paszy objętościowej konserwowanej, ale przede wszystkim jakość (pH, amoniak, alkohol, kwasy organiczne). Wartość pH kiszonki jest związana ze stopniem zakiszenia materiału roślinnego kwasem mlekowym. Dodatkowo jest pozytywnie skorelowana z zawartością amoniaku – im szybciej został zakiszony materiał kiszonkarski, a tym samym niższa jest wartość pH – tym mniej amoniaku. Nadmierna zawartość amoniaku (kiszonka z kukurydzy, traw oraz lucerny odpowiednio nie więcej niż 7%, 12% oraz 15% N-NH₃/N ogólny) w konserwowanym materiale paszowym to tak naprawdę strata energii dla krowy – im więcej amoniaku dostępnego w żwaczu przy jednoczesnym niedoborze węglowodanów, tym większe nakłady energii związane z jego detoksykacją w wątrobie oraz pośrednio pogorszenie dobowej produkcji mleka od krowy. Ważnym kryterium obrazującym jakość kiszonki jest zawartość alkoholu – im mniej (<1%), tym jest ona bardziej stabilna tlenowo. Ostatnim, ale prawdopodobnie najbardziej obiektywnym, wskaźnikiem przebiegu fermentacji oraz jakości zakonserwowanego materiału jest profil kwasów organicznych. Uniwersalną metodą oceny profilu fermentacji jest ocena ilości danego kwasu w sumie kwasów organicznych. Kiszonki chętnie pobierane przez krowy charakteryzują się dominującym udziałem kwasu mlekowego – od 65% do 75%. Z drugiej strony nadmiar tego kwasu stanowi substrat do rozwoju drożdży i może pogarszać stabilność tlenową. Zawartość kwasu octowego, którego niedobór powoduje podatność na zagrzewanie i rozkład tlenowy, a nadmiar wpływa negatywnie na smakowitość, powinna wynosić od 25% do 30%. Z kolei maksymalny udział niepożądanego kwasu masłowego, wpływającego negatywnie na pobranie suchej masy, będącego wskaźnikiem zanieczyszczenia glebowego oraz aktywności mikrobiologicznej bakterii Clostridium, powinien wynosić mniej niż 2%. Dodatkowo najnowsze doniesienia wskazują na jego bezpośredni wpływ na występowanie ketozy typu III, zwłaszcza u krów znajdujących się w zbyt dobrej kondycji ciała, szczególnie w newralgicznym okresie przejściowym.

Produkcja kiszonek generuje potrzebę rozwiązywania szeregu problemów organizacyjnych i technologicznych, których wspólnym mianownikiem jest uzyskanie doskonałych pasz objętościowych. Dlatego w praktyce w procesie technologii produkcji kiszonek można stosować dodatki kiszonkarskie, które wspomogą proces fermentacji. Warto w tym miejscu podkreślić, że preparaty te w żaden sposób nie zastępują procesu fermentacji, a ich stosowanie jest celowe tylko wówczas, gdy spełnione są jej podstawowe warunki. Zgodnie z rozporządzeniem nr 1831/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady UE oraz obowiązującymi w Polsce przepisami prawa (ustawa z dn. 22.07.2006 r. o paszach) dodatki kiszonkarskie (wykres 1) zostały zakwalifikowane jako technologiczne dodatki paszowe, które są wprowadzane do paszy w celu poprawy jej jakości i wartości pokarmowej.

Opinie doradców ds. żywienia bydła na temat stosowania dodatków kiszonkarskich są niejednoznaczne, podobnie jak wyniki najnowszych badań z tego zakresu. W praktyce najczęściej stosuje się trzy rodzaje preparatów kiszonkarskich o znacznie odmiennym działaniu:

• stymulatory – inokulanty homo- oraz heterofermentatywne;
• inhibitory fermentacji – kwasy organiczne, w tym mrówkowy, propionowy, benzoesowy i sorbowy;
• enzymy – celulaza, hemicelulaza i proteaza.

Główne cele stosowania dodatków kiszonkarskich to między innymi minimalizacja strat składników pokarmowych, zarówno w procesie technologicznym podczas konserwacji, jak i skarmiania, oraz polepszenie smakowitości i stabilności tlenowej (tabela 1). Kryteria, którymi powinien kierować się hodowca podczas wyboru właściwego dodatku kiszonkarskiego, można podzielić na dwie grupy, obejmujące cechy paszowe (zawartość suchej masy, WSC, białka ogólnego – pojemność buforowa) oraz technologiczne (m.in. termin zbioru, okres wypełnienia i zamknięcia silosu, zanieczyszczenie glebowe, termin skarmiania kiszonki – lato vs. zima). W obrębie preparatów mikrobiologicznych (inokulanty) można wyróżnić dwie grupy mikroorganizmów. Silnie przyspieszające fermentację i zakwaszenie bakterie homofermentatywne (produkują kwas mlekowy), które mogą ograniczać zawartość kwasów octowego i masłowego oraz azotu amoniakalnego, a przez to zmniejszać straty oraz polepszać smakowitość. Tego rodzaju dodatek kiszonkarski doskonale się sprawdza szczególnie w przypadkach wydłużającego się okresu wypełnienia silosu i ostatecznego zamknięcia go folią kiszonkarską (wykres 2). Z kolei bakterie heterofermentatywne oprócz kwasu mlekowego produkują również inne metabolity, takie jak kwasy octowy i propionowy oraz niewielkie ilości glikolu propylenowego (związek glukogenny). Wytwarzanie kwasów octowego i propionowego ogranicza rozwój drożdży i pleśni, minimalizując tym samym straty energii i składników pokarmowych w wyniku rozkładu tlenowego podczas skarmiania kiszonki po otwarciu silosu – szczególnie istotne w okresie letnim. Najpopularniejszym gatunkiem zaliczanym to tej grupy inokulantów jest Lactobacillus buchneri. Jednakże specyficzne właściwości mikrobiologiczne powyższej bakterii obserwuje się w okresie 45–60 dni od momentu zamknięcia silosu – ważne szczególnie w przypadku deficytu pasz objętościowych konserwowanych w gospodarstwie. Mając na uwadze powyższe zależności, podjęto działania w celu identyfikacji nowych mikroorganizmów wykazujących właściwości heterofermentatywne. W ostatnich badaniach da Silva i in. (2021) wykazano pozytywny wpływ kombinacji Lactobacillus buchneri oraz Lactobacillus hilgardii na skrócenie wymaganego minimalnego czasu zakiszania, a tym samym przyspieszenie otwarcia silosu czy rękawa odpowiednio: w przypadku kiszonki z całej rośliny lub kiszonego ziarna kukurydzy do 10 dni oraz kiszonki z traw do 14 dni. Dodatkowo preparaty heterofermentatywne zawierające bakterie kwasu mlekowego wzbogacane są o mikroorganizmy produkujące kwas propionowy (np. Propionibacterium acidipropionici, Propionibacterium theoni), co pozytywnie wpływa na stabilność tlenową, smakowitość kiszonki, pobranie dawki pokarmowej oraz pośrednio na bilans energii, gdyż w wątrobie jest metabolizowany do, jakże deficytowej z punktu widzenia praktycznego żywienia wysokowydajnej krowy, glukozy. Specyficzne właściwości mikrobiologiczne bakterii heterofermentatywnych są odpowiedzią na często zadawane przez hodowców pytanie dotyczące zasadności stosowania dodatków kiszonkarskich, szczególnie w przypadku konserwacji potencjalnie łatwo kiszącego się materiału roślinnego, takiego jak zielonka z kukurydzy. Uzasadnienie efektywności zastosowania tego rodzaju dodatków kiszonkarskich, wpływających pozytywnie na stabilność tlenową oraz wyniki produkcyjne (0,37 kg mleka/d), zostało również potwierdzone w najnowszych wynikach metaanalizy, opublikowanych w opiniotwórczym czasopiśmie naukowym „Journal of Dairy Science” (Oliveira i in., 2017; Arriola i in., 2021), wskazując równocześnie minimalną rekomendowaną liczbę aplikowanych bakterii na poziomie od 105 do 106 jtk/1 g zakiszanego materiału.

Kwasy organiczne oraz ich sole są związkami wykazującymi silne działanie bakteriobójcze i bakteriostatyczne. Po raz pierwszy zastosował je w procesie konserwacji pasz fiński naukowiec, prof. Artturi Virtanen, który w 1945 roku został laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie chemii za badania i wynalazki w obszarze agrochemii. Stosowanie preparatów chemicznych powoduje z jednej strony ograniczenie aktywności niepożądanych mikroorganizmów, w tym bakterii kwasu masłowego, drożdży i pleśni, a z drugiej poprawia stabilność tlenową kiszonki (obniżenie pH, zmniejszenie zawartości azotu amoniakalnego – wskaźnik tlenowego rozkładu białka). W przypadku tego rodzaju dodatków czynnikiem, który powoduje poprawę smakowitości, jest mniejsza koncentracja produktów fermentacji oraz z reguły większa zawartość WSC. Dodatkowo kwasy organiczne (szczególnie benzoesowy oraz sorbowy) pozytywnie wpływają na stabilizację termiczną, przeciwdziałając zagrzewaniu dawek pokarmowych na stole paszowym, z czym borykają się hodowcy i producenci mleka (skarmianie niestabilnych tlenowo kiszonek) zwłaszcza w okresie letnim.

W praktyce stosowane są również mieszane preparaty mikrobiologiczno-chemiczne zawierające zarówno inokulanty, jak i sole kwasów organicznych, których zastosowanie rekomenduje się przede wszystkim w przypadku zakiszania zielonek wysokobiałkowych (lucerna, koniczyna, mieszanki traw o znacznym udziale roślin motylkowatych) – sole kwasów organicznych ograniczają rozwój niepożądanych bakterii kwasu masłowego, grzybów i pleśni bez negatywnego wpływu na aktywność mikrobiologiczną inokulantów. Dodatkowo preparaty te są wzbogacane o enzymy fibrolityczne, które w tego typu materiale roślinnym (zawartość NDF) mogą zwiększyć pulę WSC, niezbędnych do właściwego przebiegu fermentacji.

Podsumowując, dodatki kiszonkarskie stosowane do zakiszania roślinnych materiałów paszowych umożliwiają:

• przyspieszenie zakwaszenia i sterowanie procesem fermentacji;
• ograniczenie aktywności niepożądanych mikroorganizmów;
• poprawę stabilności tlenowej;
• poprawę strawności składników pokarmowych;
• ograniczenie strat energii i składników pokarmowych w wyniku tlenowego rozkładu podczas zakiszania materiału kiszonkarskiego oraz po rozpoczęciu skarmiania;
• wzrost smakowitości, a dzięki temu zwiększenie pobrania suchej masy, co pośrednio poprawia bilans energii i wyniki produkcyjne krowy mlecznej. 