Alternatywne źródła białka w żywieniu drobiu

Dr inż. Ryszard Gilewski
Prof. dr hab. Stanisław Wężyk

Wstęp

Rozwój w Europie, ekologicznej produkcji drobiu, zwiększy wykorzystanie lokalnych zasobów paszowych i ograniczy import białkowej paszy z krajów pozaeuropejskich. Obecnie ok. 20% surowca, wykorzystywanego do produkcji ekologicznej paszy, jest wytwarzana w gospodarstwie lub w jego okolicy we współpracy z rolnikami, uprawiającymi ekologiczne rośliny paszowe (Magdelaine i in., 2010). W związku z niedostatkiem w UE organicznych źródeł białka, ekologiczne żywienie drobiu na większą skalę jest ciągle nierealne.

W ekologicznej produkcji, zwierzęta żywione są paszą wysokobiałkową opartą na nasionach oleistych, przy zakazie stosowania śruty sojowej, ze względu na chemiczną metodę pozyskiwania z niej oleju. Ograniczenie to dotyczy również syntetycznych aminokwasów. Brak zbilansowanych aminokwasów w paszy dla niosek obniża ich nieśność i działa stresogennie, powodując wydziobanie piór (Ambrosen i Petersen, 1997) oraz obniża jakość jaj.

Z zapisów Luciusa Janiusa Moderatusa Columelli (4-70 r. n.e.) wynika, że już 2000 lat temu wykorzystywano w żywieniu drobiu nasiona grochu (Pisum sp.) i wyki (Vivia sp.), natomiast łubiny wprowadzono do żywienia zwierząt gospodarskich dopiero w drugiej dekadzie XX w. (Jeroch i Lipiec, 2018).
W Europie, w ekologicznej produkcji drobiu, żywi się drób paszą zawierającą pszenicę, jęczmień, kukurydzę, owies, nasiona wysoko białkowych roślin tj. soi, słonecznika i rzepaku oraz makuchy tych trzech gatunków roślin, a także odmiany łubinu, grochu i bobiku. W skład organicznych pasz drobiowych często wchodzi też mączka rybia, o cennych aminokwasach siarkowych, stanowiąc źródło zrównoważonego białka. Skład dawki zależy od dostępności surowych składników i ich ceny (Sundrum i in., 2005). Chociaż w Europie produkcja soi/1 mieszkańca wzrosła ponad dwukrotnie w ciągu kilku lat (od 1,2 do 2,5 mln t w latach 2013-2017), ekologiczna produkcja zwierzęca, zależy nadal w dużej mierze od jej importu z zamorskich krajów, tj. USA, Brazylii, Argentyny i Chin.

W wielu krajach europejskich badania koncentrują się nad wykorzystaniem w ekologicznej produkcji zwierzęcej, alternatywnych źródeł białka, przy rosnącym zapotrzebowaniu konsumentów – na organiczne produkty. W tabeli 1 przedstawiono dostępne źródła białek i udział w nich wybranych aminokwasów.

Roślinne źródła białka

Wiążące azot rośliny strączkowe, są bardzo przydatne w rolnictwie ekologicznym. Ziarna soi, której odmiany są odporne na europejski klimat, o pożądanym dla drobiu aminokwasowym profilu, mogą uzupełniać rodzime, rośliny strączkowe, o niższym udziale aminokwasów siarkowych (Van der Pol i in. (2013)).

W Danii badano fasolę odmiany Merlin, w której białko osiągało >45% s.m., tj. więcej niż soja, uprawiana w USA, Brazylii i Chinach (40-43% s.m.). By uzyskać wysoki i stabilny plon, potrzebne są nowe odmiany i metody uprawy, które pokryją zapotrzebowania na białko.
Bobik, groch i łubin dobrze rosną w umiarkowanym klimacie. Średnia zawartość białka w grochu wynosi ok. 23% s.m., a w bobowych 30% s.m., przy znacznie niższym niż w soi udziale metioniny i cysteiny (Sauvant i in., 2004). Badania na brojlerach wykazały, że wytłaczanie grochu, poprawia strawność jego suchej masy (s.m.), surowego białka oraz aminokwasów i zmniejsza udział fitynowego fosforu (P), obniża aktywność inhibitorów trypsyny i ilość skrobi, poprawiając strawność składników odżywczych (Hejdysz i in., 2016).
W łubinie jest więcej białka niż w grochu i bobiku (30-45% s.m.), ale zawartość metioniny i cysteiny jest bardzo niska (Petterson, 2000). Udział skrobi jest również niski w łubinie, a udział nieskrobiowych polisacharydów (NSP), jest na ogół dwa razy wyższy od innych, bogatych w białko roślinach, które mogą ograniczać wykorzystanie łubinu w żywieniu drobiu. Wg Kubiś i in. (2018), stopniowe dodawanie śruty z białego łubinu (<300g/kg) do paszy dla niosek, obniżało nieśność i jakość skorupy jaj. Dodanie do paszy 25% nasion łubinu żółtego, znacznie obniżyło średnią nieśność i masę jaj (Rutkowski i in., 2017).

Nasiona i makuchy rzepaku mają wysoki poziom aminokwasów siarkowych (Sauvant i in., 2004) i można je w niewielkich ilościach stosować w ekologicznych paszach, ze względu wysoką zawartość oleju w całych nasionach.
Ziarno słonecznika zawiera dużo tłuszczu (<50% s.m.) i ok. 17-18% białka w s.m. (Sauvant, 2004). Po mechanicznym usunięciu oleju zawartość białka w słonecznikowych makuchach zwiększa się do 25-38% s.m., w zależności od stopnia obłuskania ziaren.
Słonecznikowe makuchy mają stosunkowo wysoki udział siarkowych aminokwasów i wg Van Krimpen i in. (2016), są dobrym źródłem białka dla drobiu.

Dla ekologicznego rolnictwa mają również znaczenie: komosa ryżowa, konopie i esparceta. Zawartość białka w nasionach komosy ryżowej wynosi 14-16% s.m., a ilość metioniny w nasionach konopi nie przekracza 2-3 g/kg s.m., osiągając wyższy poziom niż w większości innych ziarnach zbóż (Steenfeldt i Hammershøj, 2015). Komosa ryżowa jest głównie wykorzystywana jako pasza objętościowa dla przeżuwaczy i koni, ale jej nasionami, bogatymi w białko, można żywić drób. Wg Baldinger i in., (2014), udział 30% białka w całych nasionach komosy ryżowej wzrósł do 42%, po ich obłuskaniu. Poziom metioniny i cysteiny w całych nasionach wynosił ok. 10 g/kg, a białka i aminokwasów w nasionach konopi (Cannabis genus) jest również wysoki, a metioniny – można porównać do jej zawartości w soi (Callaway, 2004).

Suszony wywar gorzelniany z substancjami rozpuszczalnymi (DDGS)

DDGS jest produktem ubocznym fermentacji alkoholowej oraz dobrą białkową i energetyczną paszą, zawierającą ok. 31% białka (Pottguter, 2015). DDGS kukurydzy ma znacznie niższy udział białka (27-30%) niż DDGS pszenicy (36%). Poziom białka w produkcie różni się między zakładami oraz partiami i dlatego należy analizować odżywcze składniki zestawiając mieszankę. Salim i in. (2010) sugerują, że wysokiej jakości DDGS kukurydzy, można żywić brojlery i kury nieśne bez ujemnego wpływu na wzrost i wydajność. DDGS ma pozytywny wpływ na środowisko, zmniejszając emisję amoniaku z obornika i lepsze wykorzystanie organicznego fosforu. Doświadczenia na nioskach wykazały, że zastępując w paszy 0%, 25%, 50% lub 75% śruty sojowej – tymi samymi udziałami DDGS, zwiększano nieśność (Ghazalah i in., 2011). W ekologicznej produkcji drobiu stosowanie DDGS pozyskiwanego przy produkcji bioetanolu, nie jest wskazane, ale można rozważyć włączenie DDGS z gorzelni i browarów, co jednak wiąże się z energochłonnym, kosztownym procesem suszenia produktu.

Białko z zielonej biomasy

Produkcją białka z degradowanej zielonej biomasy, zajmowano się w Austrii, Danii, Niemczech, Irlandii i Holandii (Mandl, 2010). Biodegradacja polega na wstępnej, mechanicznej obróbce, świeżej, zielonej biomasy, by uzyskać dwie frakcje tj.: zielonego soku i wyciśniętej masy, którą można wykorzystać w żywieniu bydła lub jako surowiec do produkcji biogazu, a białko z zielonego soku, może być wytrącane poprzez fermentację, zakwaszenie lub obróbkę cieplną. Po odwirowaniu, z zielonego soku, oddziela się brunatny sok i koncentrat białkowy, stosowany w żywieniu zwierząt monogastrycznych.

Zagęszczanie tą metodą frakcji białkowej z zielonej biomasy, z koniczyny czerwonej, trawy koniczynowej, lucerny, rzodkwi oleistej, umożliwia uzyskanie białka roślinnego i aminokwasów, które poprawią skład ekologicznych pasz drobiarskich. Dodatek białka o wyższej dla drobiu zawartości niezbędnych aminokwasów poprawi wykorzystanie lokalnych upraw roślin, zmniejszając konieczność importu do Europy nasion soi. Wg Santamaria-Frnands i in. (2017), zawartość białek i aminokwasów siarkowych w zielonkach, jest porównywalna z soją. Zawartość białka w koncentracie różni się w zależności od procedury ekstrakcji, gatunków roślin i etapu ich rozwoju. Santamaria-Fernandez i in. (2017), stosując nową technikę rafinacji, z zastosowaniem fermentacji kwasu mlekowego do ekstrahowania białka z koniczyny czerwonej, lucerny
i rzodkwi, stwierdzili, że jego udział w przedziale 38-48% s.m., a metioniny 7,8-9,1g/kg s.m.

Prace Ameenuddin i in. (1983) nad żywieniem brojlerów paszą, zawierającą białko z koniczyny czerwonej i Fasuyi i in. (2007 lub liści amarantusa (±10%) – w paszy dla nieśnych kur, nie wykazały ujemnego wpływu tych dodatków na wydajność ptaków. Amarantus – nazywany zbożem XXI w., należy do najstarszych roślin uprawnych świata i ma duże wartości odżywcze i zdrowotne. Przed odkryciem Ameryki, wraz z kukurydzą, fasolą i ziemniakami, stanowił podstawę pożywienia Inków, Majów i Azteków.

W Danii, przez 12 tygodni do paszy dla kur nieśnych (30-42 tygodnia życia), dodawano 0, 4, 8 i 12% koncentratu białka z trawy krokoszowej, zastępując nim białko soi. Udział białka wynosił 35% s.m., a metioniny 6,3 g/kg s.m. Dodatek zielonego, koncentratu białkowego nie wpływał na produkcję jaj (=93%), masę jaja (=62 g), pobranie paszy (=102 g/h/d) lub jej wykorzystanie (=2,25 g/g), a znacząco oddziaływał na barwę żółtka.

Mikro- i makroalgi

Spirulina (Arthrospira platensis) należy do jednokomórkowych mikroalg, żyjących w naturalnych lub w sztucznych zbiornikach wodnych. Wg Gerrard i in., (2015), algi mogą zastąpić soję w żywieniu drobiu, nie obniżając jego dobrostanu. Udział popiołu jest wysoki i zawiera dużo siarki, potasu, sodu i chloru (van der Poel i in., 2013). Gaillard i in., stwierdzili w brązowych algach niski poziom białka (7-16% s.m.), a wysoki w (12-39%) w czerwonych i zielonych. Pora zbioru (wiosna lub jesień) miała istotny wpływ na jakość alg. Ograniczenia w stosowaniu mikro-
i makroalg w żywieniu drobiu, wynikają z trudności w ich pozyskania, opłacalności i problemów związanych z certyfikacją.

Poprawa odżywczej wartości składników paszowych

Fermentowanie pasz lub jej składników

Rośnie zainteresowanie poprawą wartości, dostępnych źródeł białka, w wyniku fermentacji, jako atrakcyjnej opcji organicznych procesów. Wg Engberg i in., (2009), możliwe jest uzyskanie przydatnych dla kur nieśnych, sfermentowanych mieszanek paszowych, o konsystencji owsianki (zawartość s.m. ok. 400 g/kg). Związany z rozwojem bakterii udział białka w pokarmie wzrasta o ok. 7%. Ponadto, roślinne enzymy fitazy, aktywowane moczeniem, wiążą się z fosfatem i są dostępne dla drobiu. Dodawane do paszy egzogenne enzymy mają szczególne znaczenie dla organicznej produkcji, w której nie można stosować fitazy.

Pozytywną stroną stosowania dodatków paszowych jest niskie pH 4-5 fermentowanej paszy, aktywującej wrażliwe na zakwaszone środowisko bakterie np. E. coli, Salmonella i Campylobacter, zasiedlające przewód pokarmowy Wg Xu i in., (2012), dodanie do paszy 10% sfermentowanej śruty rzepakowej – w miejsce niesfermentowanej – pokrywa potrzeby żywieniowe brojlerów. Zakiszanie całych ziaren kukurydzy i pszenicy, podnosi ich wartość pokarmową i poprawia stan zdrowotny jelit ptaków.

Wartość odżywcza pasz objętościowych

W ekologicznej produkcji drobiu, należy zwierzętom dostarczyć błonnik w postaci świeżego siana, kiszonki (z trawy/ziół, kukurydzy, grochu/jęczmienia, lucerny, konopi, słonecznika), topinamburu i innych warzyw (buraki, marchew i kapusta). Pasze objętościowe odgrywają ważną rolę w płodozmianie, wspierając zrównoważony, ekologiczny system upraw. Dzięki ich wysokiej jakości, tj. dużej zawartości białka, a niskiej – błonnika, mogą uzupełniać paszę podstawową, zawierającą tylko pewne składniki odżywcze (Afrose i in., 2015).
W zależności od rodzaju paszy objętościowej, spożycie błonnika może osiągnąć ≤30% całkowitego pobrania paszy. Kiszonka z kukurydzy i jej kolb, lucerny, trawy i konopi, a także marchwi i jarmużu są atrakcyjne dla kur nieśnych ze względu na udział w nich błonnika. Duże spożycie paszy objętościowej, o niskim udziale błonnika, może zmniejszyć spożycie paszy treściwej, obniżając w ten sposób koszty żywienia.

Źródła zwierzęcego białka

Małże i rozgwiazdy

Białko pochodzenia zwierzęcego, a szczególnie mączka rybia, ma lepiej zbilansowany skład aminokwasów, od surowców roślinnych (Sauvant i in., 2004). Morskie bezkręgowce, takie jak małże, są bogate w białko i niezbędne aminokwasy, które pod względem jakości, odpowiadają mączce rybiej (Johnsson i Elwinger, 2009). Małże żywią się glonami i fitoplanktonem, a odławiane w fiordach i przy brzegach mogą dostarczyć surowca wysokiej jakości, poprawiając jednocześnie jakość wody, usuwając z niej azot i fosfor (Lindah i in., 2005). Wg Steenfeldt i in. (2018), mączka z małży zawiera w suchej masie 15% surowego tłuszczu i 60% białka, a skład aminokwasów jest taki jak w mączce rybiej. Kury nieśne otrzymujące 4-12% takiej mączki zamiast mączki rybiej, wykazały taką samą nieśność (=93%). Pobierały średnio 114 g/h/d, wykorzystując 2,33 g/g. Nie zaobserwowano różnic w jakości skorupy, ale nastąpiła znaczna poprawa koloru żółtka. Ze wzrostem
w paszy udziału mączki z małży, zwiększyła się strawność wszystkich aminokwasów, potwierdzając, że jest ona cennym źródłem białka dla kur nieśnych (Afrose i in., 2016). Wadą małży są ich muszle, które należy oddzielić od reszty ciała, przed procesem przetwarzania. Wykorzystanie mączki z rozgwiazd jako źródła białka dla kur niosek (4-8% paszy), wykazało pozytywne wyniki (70% s.m. i 17 g metioniny/kg s.m.). Udział białka i metioniny w mączce z rozgwiazd, może być wyższy niż w mączce z małży.

Owady

W 2017 r., poproszono Europejską Komisję o zgodę na wykorzystanie w żywieniu drobiu białek pochodzących od owadów żyjących w wodzie oraz 7 gatunków żyjących na lądzie, w tym muchy domowej, muchy czarnych żołnierzy, żółtego robaka mącznego, mniejszego mącznika, prusaka pasiastego i polnego. Wg Makkara i in., (2014) i Józefiaka i in., (2016), owady zawierają znaczne ilości białka (>42%-63% s.m.). Większość badań dotyczących wartości odżywczej owadów stosowanych żywieniu drobiu, obejmowało larwy żółtego mącznika i latających czarnych żołnierzy (Makkar i in., 2014). Całkowita wymiana w paszy dla brojlerów, śruty sojowej na mączkę żółtego mącznika (51,9% surowego białka i 21.6% eterowych ekstraktów), nie obniżyła wydajności kurcząt i jakości tuszek.
Czynnikiem ograniczającym stosowanie w paszach drobiowych mączek z owadów, jest zawartość w nich chityny, której udział jest różny w zależności od gatunku i wieku larw (Bovera i in., 2016). Dodatek chitynazy może ten problem złagodzić, a wg Gasco i in., (2018), może nawet działać prozdrowotnie. By owady stały się tanim źródłem białka paszowego, należy zintensyfikować ich produkcję, ulepszając sprzęt, automatyzację obsługi oraz dostępność tanich podłoży, niezbędnych dla ich rozwoju.

Dziś i jutro

Obecnie w Europie, w ekologicznym żywieniu drobiu, dostępnych jest wiele źródeł białka, będących zamiennikiem śruty sojowej i mączki rybiej. Coraz więcej wysokobiałkowych roślin, może być uprawiana w lokalnym płodozmianie, zwiększając ekologiczną produkcję. Różnymi technologiami można poprawić wartość odżywczą, łatwo dostępnych składników paszy i zwiększyć zawartość białka o optymalnym dla drobiu profilu aminokwasów. Umożliwi to zrównoważone pokrycie zapotrzebowania drobiu na aminokwasy.
Konieczny jest postęp technologiczny, by zwiększyć konkurencyjność alternatywnych źródeł białka, w porównaniu z importowaną spoza Europy soją Należy rozwijać nowe energooszczędne technologie suszenia składników paszy, przyczyniając się nie tylko do obniżenia kosztów energii, ale i śladu węglowego.

Z rosnącymi kosztami produkcji, zmagają się na całym świecie producenci jaj i mięsa drobiowego. Prezes stowarzyszenia irlandzkich producentów drobiu zaapelował do wszystkich podmiotów działających w łańcuchu żywnościowym, o zaakceptowanie podwyżki kosztów żywienia drobiu, energii, pracy i ogólnych kosztów operacyjnych oraz kosztów związanych z wprowadzanymi ekologicznymi metodami chowu drobiu. Polska popiera działania Komisji Europejskiej na rzecz zwiększenia produkcji roślin białkowych, by uniezależnić się od importu pasz opartych na GMO. Plan rozwoju produkcji białka paszowego w UE był między innymi niedawno tematem posiedzenie w Brukseli, unijnych ministrów rolnictwa. Minister Ardanowski zaapelował do KE o utrzymanie na obecnym poziomie, wsparcia finansowego produkcji pasz białkowych i poparł rozwój uprawy soi w UE, w ramach Naddunajskiej Inicjatywy, w której Polska uczestniczy. Zwrócił się także do Komisji o opracowanie planu działań na rzecz rozwoju produkcji paszowych białek w UE.
W Polsce pod kierunkiem prof. A. Rutkowskiego (UP Poznań), realizowano w latach 2011-2015, program badaczy pt. „Ulepszenie źródeł białka roślinnego” w wyniku którego opracowano: „Zalecenia żywieniowe dotyczące stosowania krajowych pasz wysokobiałkowych pochodzenia roślinnego dla drobiu i świń” (Bydgoszcz, 2017).