Výživa, významný prvok manažmentu odpadov v chove ošípaných
Množstvo a štruktúra vyprodukovaných odpadov závisí od mnohých faktorov. K technologickým, patrí napríklad koncentrácia zvierat, konštrukcia budov, ustajňovacích priestorov, použitá technológia kŕmenia a odstraňovania hnoja. Ich zmeny je ťažko ovplyvňovať bez vynaloženia značných nákladov. Rovnako ďalšie technické opatrenia zamerané na obmedzenie odpadných plynov, ako je napr. filtrácia alebo ionizácia vzduchu, separácia tekutej a pevnej zložky hnojovice, jej oxidácia, chladenie, konštrukcia pohyblivých podláh a ďalšie inovatívne technológie sú príliš nákladné. Z týchto dôvodov sa výskum viac zameriava na priame ovplyvnenie emisií nutričnými zásahmi.
Krmivo má bezpochyby významný vplyv, ako na úžitkovosť, tak na exkréciu pevných a plynných odpadov. Výsledky môžu byť ovplyvnené nielen samotným zložením kŕmnej zmesi, ale aj množstvom, kvalitou a spôsobom podávania krmiva. Napríklad, vysoký obsah bielkovín v kŕmnej zmesi môže viesť k zvýšenej exkrécii dusíka. Dusík pochádzajúci z exkrementov ošípaných sa vo významnej miere podieľa na znečisťovaní životného prostredia. Jeho nadbytok vedie k eutrofizácii pôdnych a vodných ekosystémov, zvyšovaniu koncentrácie dusičnanov a dusitanov v podzemných vodách, okysľovaniu pôdy a odumieraniu vegetácie. Dusík vo forme amoniaku sa podieľa na vzniku kyslých dažďov a vo vyšších koncentráciách ohrozuje zdravie zvierat i človeka a znižuje úžitkovosť. Možnosti znižovania exkrécie dusíka výkalmi a močom krmivárskymi zásahmi sú známe a v praxi sa bežne uplatňujú. Ide predovšetkým o zníženie N-látok v kŕmnej zmesi za súčasného doplnenia zmesi limitujúcimi aminokyselinami, vybilancovaním aminokyselinového zloženia zmesi tak, aby presne zodpovedalo požiadavkám zvierat, normovaniu potreby na základe stráviteľných aminokyselín, použitie fázového kŕmenia atď.
Aj pri skrmovaní dobre vybilancovanej zmesi sa vylučuje výkalmi a močom viac než 30 % prijatého dusíka, z toho zhruba dve tretiny močom. V súčasnej dobe ani v blízkej budúcnosti nemôžeme počítať s tým, že sa tieto straty podarí výraznejšie obmedziť, okrem iného aj preto, že v bežných kŕmnych zmesiach založených na rastlinných krmivách je vždy nadbytok neesenciálnych aminokyselín, ktoré organizmus nemôže využiť. Výskum nutričných stratégií zameraných na znižovanie emisií amoniaku sa preto zaoberá možnosťami, ako tvorbe amoniaku zabrániť, alebo ako ho viazať, aby neunikal do ovzdušia.
Znižovanie pH moču
V roztoku je amoniak v rovnováhe s amónnym iónom (NH4+) a táto rovnováha silne závisí od pH a do istej miery aj od teploty. So znižovaním pH a teploty sa rovnováha posúva na stranu amónneho iónu a do ovzdušia tak uniká menej NH3. Najvýraznejšia je táto závislosť v oblasti pH 6 – 7,5. Napr. keď sa pri teplote 20 ºC zníži pH zo 7 na 6,5, zníži sa pomer NH3/(NH3+NH4) a tak aj emisie amoniaku z 0,7 na 0,4, t.j. o 57 %. To bolo overené aj v praktických pokusoch s okyselovaním hnojovice v poľnohospodárskych podnikoch. Ale priame okyselovanie hnojovice nie je príliš výhodné, pretože moč prichádza do kontaktu s výkalmi už na podlahe koterca, alebo na roštoch a úniku amoniaku tak v tejto fáze nemožno zabrániť. Zdá sa, že výhodnejšie je okyslenie vhodnými látkami pridávanými do kŕmnej zmesi, predovšetkým organickými kyselinami a ich soľami. Pritom musí ísť o netoxické zlúčeniny, ktoré sa v tele nemetabolizujú a pokiaľ možno kompletne sa vylučujú močom.
Tieto podmienky spĺňa kyselina adipová, ochucujúca látka, ktorá sa v tele metabolizuje len z časti a zvyšok sa vylučuje močom. Bolo skutočne dokázané, že prídavok 1 % kys. adipovej do kŕmnej zmesi znížil u odstavčiat pH moču zo 7,5 na 5,5 a obmedzil emisie amoniaku o 25 %.
Najviac však boli študované účinky kyseliny benzoovej a jej solí. Kyselina benzoová sa v tele metabolizuje na kyselinu hipurovú, ktorá sa kompletne vylučuje močom, a tak znižuje jej pH. Podobné vlastnosti si zachovávajú aj soli tejto kyseliny, napr. náhrada vápenca v kŕmnych zmesiach ošípaných benzoanom vápenatým mala za následok rovnako markantný pokles pH moču. V praktických podmienkach závisí uvoľňovanie amoniaku na pH hnojovice ošípaných. Pretože vo výkaloch ošípaných sa nachádza mnoho látok s pufrovacími vlastnosťami, nie je pokles pH v hnojovici tak výrazný ako v samotnom moči.
Účinnými puframi sú okrem iného bielkoviny a preto je aj z tohto hľadiska účinné ich obsah vo výkaloch minimalizovať buď znížením ich obsahu v kŕmnej zmesi alebo zvýšením ich stráviteľnosti.
Redistribúcia dusíka
Močovinový dusík za prítomnosti enzýmu ureázy veľmi ľahko konvertuje na amoniak. Oproti tomu dusík vo výkaloch je tvorený hlavne nestrávenými bielkovinami krmiva a bielkovinami mikrobiálneho pôvodu. Tieto látky sú podstatne stabilnejšie ako močovina a ich rozklad anaeróbnou fermentáciou v hnojovici prebieha pomaly. Existujú možnosti ako diétnymi zásahmi možno zvýšiť dusík vo výkaloch na úkor dusíku v moči. Rast mikroorganizmov v hrubom čreve je závislý na prísune substrátov poskytujúcimi mikroorganizmom energiu a dusík. Keď sa zvýši v kŕmnej zmesi obsah neškrobových polysacharidov (NSP), ktoré sú pre ošípanú z väčšej časti nevyužiteľné, ale sú dobrým zdrojom energie pre mikroorganizmy, zvýši sa súčasne i sekrécia močoviny do hrubého čreva, z močoviny sa mikrobiálnou ureázou uvoľní amoniak a jeho dusík sa zabuduje do syntetizovanej mikrobiálnej bielkoviny, ktorá sa nakoniec vylúči výkalmi. Zvýšená syntéza mikrobiálnych bielkovín má za následok menšiu reabsorpciu amoniaku do portálneho obehu a pokles exkrécie dusíka močom. Pri mikrobiálnej fermentácii naviac vznikajú unikavé mastné kyseliny, ktoré prospievajú k znižovaniu pH hnojovice. Ako zdroje NSP boli s nádejnými výsledkami testované napr. sušené cukrovarské rezky, sójové a iné šupky, inulín a ďalšie látky fermentovateľné mikrobiálnou populáciou hrubého čreva. Napríklad štandardná zmes na báze cereálií, doplnená so zmesami obsahujúcimi netradičné suroviny s vyšším podielom neškrobových polysacharidov (slnečnica, hrach, tapioka), alebo 30 % sušených cukrovarských rezkov, došlo k poklesu vylučovania celkového dusíka a exkrécia N močom sa znížila v porovnaní s kontrolnou skupinou o 30 % (netradičné suroviny) až 45 % (cukrovarské rezky). Súčasne došlo k výraznému poklesu emisií amoniaku. Na druhej strane je nutné počítať s tým, že pri zaradení vysokých dávok NSP sa zníži stráviteľnosť živín.
Acidobázická rovnováha
Ďalším faktorom ktorý ovplyvňuje pH moču, je acidobázická rovnováha (bilancia elektrolytov) kŕmnej zmesi. Krmivá obsahujú látky, ktoré vo vhodnom prostredí disociujú za vzniku kladne a záporne nabitých iónov. Prebytok katiónov má za následok vzostup pH telových tekutín, prebytok aniónov jeho pokles. Aby bolo pH telových tekutín udržané pomerne v úzkych fyziologických medziach, musí byť celkový obsah kyselinotvorných a zásadotvorných iónov v rovnováhe. To je zaisťované regulačnými mechanizmami, ktoré aktivujú produkciu tzv. organických metabolizovateľných iónov, ako je napr. bikarbonát, laktát alebo acetát.
Acidobázická rovnováha je dosiahnutá vtedy, keď sa množstvo prijatých a vyprodukovaných iónov rovná množstvu iónov vylúčených močom. Acidita moču je teda výsledkom regulácií, udržujúcich konštantnú acidobázickú rovnováhu v tele. V zjednodušenej podobe sa bilancia elektrolytov vyjadruje ako rozdiel medzi základnými katiónmi a aniónmi (Na + K – Cl) v miliekvivalentoch na kg krmiva. Optimum pre ošípané sa pohybuje v rozpätí 200 – 300 mEq/kg. Pomer medzi katiónmi a aniónmi v jednotlivých krmivách značne kolíše. Z bežných krmív vykazuje najvyššiu hodnotu sójový extrahovaný šrot, ktorý sa vyznačuje vysokým obsahom draslíka, naopak nízku hodnotu majú obilniny. Výberom vhodných surovín pri zostavovaní kŕmnej zmesi môžeme meniť acidobázickú rovnováhu a tým aj pH moču a výkalov. Keď má byť dosiahnutý výraznejší prebytok aniónov nad katiónmi, je potrebné do zmesi zaradiť vyššie dávky solí minerálnych kyselín (napr. chlorid vápenatý), čo môže mať negatívny vplyv na príjem krmiva a tým i dosiahnutú úžitkovosť.
Absorbujúce látky a inhibítory ureázy
Tieto látky sa používajú k znižovaniu emisií amoniaku už dlhšiu dobu, ale informácie o ich účinnosti nie sú jednoznačné. Ílovité minerály, klinoptilotit, bentonit a podobné minerály sú schopné absorbovať na svojom veľkom povrchu rôzne zlúčeniny vrátane amoniaku, ale preukazný účinok bol dosiahnutý len v niektorých pokusoch, zatiaľ čo v iných nebol žiadny pozitívny účinok zaznamenaný. Zaujímavé výsledky boli získané so sepiolitom, ktorý u ošípaných v dávke 2 % preukazne znížil emisie amoniaku o 6 –7 %. U tohto materiálu bolo preukázané, že takmer celá jeho absorbčná kapacita bola využitá k zachyteniu amoniaku. Nevýhodou absorbujúcich látok je skutočnosť, že môžu viazať aj iné látky vrátane esenciálnych živín a musia byť pridávané do kŕmnej zmesi v pomerne vysokých dávkach, čo má za následok pokles koncentrácie živín a energie v zmesi.
Ďalšie nežiadúce a nebezpečné plyny
Vo výkaloch ošípaných sa počas fermentácie vytvára veľké množstvo unikavých látok, ktoré unikajú do ovzdušia a ktoré môžu byť vo vyšších koncentráciách toxické. Za normálnych podmienok má väčší význam ich zápach, ktorý obťažuje okolie a komplikuje prevádzku a stavbu nových zariadení. Celkový počet identifikovaných unikavých látok sa pohybuje podľa rôznych prameňov od 30 do viac ako 200. Z kvantitatívneho hľadiska sú najdôležitejšie unikavé mastné kyseliny (predovšetkým kys. octová), ale hlavnými zložkami pachu sú sulfidy vrátane sírovodíka, para-krezol, indol, skatol a prchavé amíny. S výnimkou p-krezolu nebola medzi koncentráciou týchto látok a intenzitou pachu zistená preukazná korelácia, čo značne komplikuje objektívne meranie zápachu pomocou prístrojov. Najspoľahlivejšie zatiaľ zostávajú subjektívne pachové skúšky, kedy sa čuchom určuje tzv. pachový prah rôzne nariedených vzoriek vzduchu obsahujúceho testovanú látku alebo ich zmes.
Metódy uplatňované pri znižovaní emisií amoniaku nemožno na unikavé pachové látky použiť, pretože ich produkcia je založená na iných reakciách. Zatiaľ čo amoniak sa uvoľňuje z moču pôsobením ureázy z čerstvých výkaloch veľmi rýchlo, látky spôsobujúce zápach sa tvoria postupne pri anaeróbnej fermentácii organickej hmoty prítomnej vo výkaloch. Výnimkou je len pomerne rýchla redukcia síranov na sulfidy a hydrolýza glukuronidov na fenolické látky. Konečné produkty anaeróbnej fermentácie sú metán a oxid uhličitý. Za bežných podmienok však vo výkaloch skoro dochádza k inhibícii metanogenézy, čo je hlavnou príčinou zápachu. Zdá sa, že jedným z faktorov ovplyvňujúcich intenzitu zápachu je tiež prítomnosť malých prachových častíc. Keď bol pri prachových skúškach zbavený vzduch prachu, intenzita zápachu sa znížila o 65 %. Vo vzduchu z ventilačného systému výkrmne, celkom zbaveného prachových častíc, poklesla intenzita zápachu o 76 %.
Aj keď je mechanizmus tvorby pachových látok vo výkaloch ošípaných dobre objasnený, výskum možností, ako obmedziť zápach nutričnými zásahmi, je len v začiatkoch. Metanogenézu, ako hlavný predpoklad úplného rozkladu organickej hmoty možno podporiť zvýšením teploty, odstránením inhibujúcich metabolitov (vodíku, amoniaku) alebo znížením obsahu ťažkých kovov vo výkaloch. Produkciu sulfidov a sírovodíka možno znížiť obmedzením obsahu síry v kŕmnej zmesi, ktorá je väčšinou prítomná v nadbytku. Zaujímavé výsledky prinieslo štúdium účinku polyfenolov obsiahnutých v zelenom čaji, ktorých doplnok do kŕmnej zmesi znížil obsah p-krezolu, indolu a skatolu vo výkaloch ošípaných. Rovnako sa uvažuje o inhibícii bakteriálnych kmeňov, ktoré produkujú pachové látky. Skrmovanie rôznych typov probiotík, kvasiniek alebo aktívneho uhlia bolo vo všetkých prípadoch neúspešné. Možno však očakávať, že v blízkej budúcnosti budú nájdené cesty, ako tento problém riešiť.
Ekonomická efektívnosť v chove ošípaných je spojená so snahou o maximálnu tvorbu svaloviny tela jatočných ošípaných. Výživa sa preto prioritne zamerala na obsah ideálnej bielkoviny v krmive a v tomto procese, spolu so selekciou unikátnych genetických línií sa dosiahol obdivuhodný výsledok. Sprievodným javom sú však dôsledky, ktoré nemôžu súperiť o svoj význam, ale musia rovnocenne dopĺňať ekonomickú stránku. Ekonomika musí byť v harmónii s kvalitou jatočného produktu, ale aj s ekologickými dopadmi. Procesy, ktoré mnohé zanedbávajú tradície a trvalú udržateľnosť by nemali byť preferované a podporované. Príkladom môže byť výživa s vyšším podielom vedľajších produktov z poľnohospodárskej produkcie s tvorbou vyššej pridanej hodnoty a eliminovanie odpadov akejkoľvek proveniencie v rámci chovu.