Резюме

Въведение

Ечемик (Hordeum Spp.) е зърнена култура, получена от едногодишната трева Hordeum Vulgare. Това многофункционално зърно заслужава първо място във фермата за хранене на добитъка. Той е незаменим от всяко друго зърно в говеждото и млечното хранене за получаване на големи микробни добиви от рубци [1]. Този преглед очертава хранителния и търговския статус на ечемика и критично описва възможностите за оптималното му използване от микробите на търбуха, преживните преживни животни, фермерите и околната среда.

Световно производство и дистрибуция на ечемик

В класирането на зърнените култури, проведено от Организацията за прехрана и земеделие на ООН [2], ечемикът е класиран на четвърто място в света както по произведено количество (136 милиона тона), така и по площ на отглеждане (566 000 km²). През 1994 до 1995 г. световното производство на ечемик се оценява на 166 милиона метрични тона (MMT) или около 30% от царевицата. През 2009 и 2010 г. световното производство на ечемик е съответно 152 и 124 MMT (Таблица 1). Най-големите производители на ечемик са Германия, Франция, Украйна и Русия [3].

През 2004 г. около 2000 kt ечемик и пшеница са били използвани от животновъдството в Австралия, което представлява 60% от всички зърнени храни, хранени [2]. Овесът, соргото и тритикале допринасят само 20%, 10% и 10%. Около 40% от ечемика е захранван за говеда за добитък, 34% за млечни крави, 20% за свине, 6% за паша на преживни животни и Фигура 1

животни

Отгоре: Сортове от двуреден и шестреден ечемик. Отдолу: Цял ечемик (вдясно), гол или без корпус ечемик (в средата) и ечемик от перли (вляво).

Хранителният състав на ечемика в сравнение с други зърнени култури е показан в таблица 2. В сравнение с царевицата ечемикът има повече протеини, метионин и цистеин, лизин и триптофан. Тази информация подчертава потенциалния принос на ечемика за задоволяване на протеиновите нужди на високопродуктивните преживни животни [4, 7]. Освен това, в сравнение с други зърнени култури, ечемикът съдържа най-високите нива на неутрални и киселинни детергенти и най-ниските нишесте и нишесте.

Както е показано в таблица 3, ечемикът е най-богат на калий и витамин А сред обикновените зърнени култури. Ечемичното зърно съдържа пет пъти повече калций от овеса. С два пъти повече мед и молибден и> два пъти повече манган, ечемикът превъзхожда царевицата. Ечемикът обаче е по-беден на цинк в сравнение с царевицата. Хранителните вещества, които липсват на ечемика, включват витамин С и витамин В12. Забележително е, че съществуват малко разлики в състава на хранителните вещества между двуредните и шестредните ечемици (Таблица 4).

Съществуват големи разлики между отделните проби от ечемик по отношение на наличната енергия и производителността на животните [8, 9]. В австралийска оценка [10] прасетата получават по-голяма енергия от ечемика от други животни (Фигура 2), докато говедата използват енергията в ечемика най-малко [10]. Корелациите за използваемата енергия на ечемика между бройлери и други животни са 0.77 за несуха, 0.56 за свине и 0.09 за говеда. Корелацията между свине и говеда е 0.71. Тези коефициенти показват значителни разлики между добитъка в храносмилателната способност на отделните ечемици. Някои проби са по-смилаеми от преживните животни, отколкото прасетата или домашните птици и всъщност обратното. Фигура 2 показва, че проба 1 е лошо усвоена от всички животни. Използваната енергия на проба 4 е ниска за говеда и свине, но средна за птици. Проба 5 обаче осигурява ниска енергия на говедата, висока енергия на птици и средна енергия на свине. Наличната енергия на проба 17 беше по-висока за говедата, по-ниска за свинете и много по-ниска за птиците, докато проба 18 генерира повече енергия за говеда и прасета, ниска енергия за бройлери и средна енергия за слоеве.

Налична енергия за 18 проби ечемик, хранени за добитък ad libitum (Прието от[10]).

Такива гъвкавости в енергийната стойност на ечемика произхождат от различните храносмилателни системи и асимилативния капацитет между животинските видове, както и от различията в химичните и физичните свойства на различните проби от ечемик [10]. Съответно могат да се разработят асортиментни мерки за развъждане на ечемик, най-подходящи за различни животни. Ечемиците с ниско съдържание на корпус и фибри, крехки клетъчни стени и следователно ниско разтворими арабиноксилани и ß-глюкани и бързо достъпни скорбяли са оптимални за свинете. За домашните птици са много необходими проби с по-ниски нишестени полизахариди и по този начин по-нисък вискозитет и ниски кондензирани танини. От друга страна, за преживните животни се предпочитат сортове с по-високо съдържание на фибри и разтворими арабиноксилани, по-специално с по-твърди ядки, за да се получат по-бавни нива на разграждане на нишестето на рубета (т.е. нисък индекс на ацидоза).

Спектроскопията за близка инфрачервена отразяваща способност е разработена за първокласни зърна в програми за животновъдство, за да се предскажат наличните енергопоглъщания за домашни птици, свине, с други зърнени свойства като индекс на ацидоза. Тези калибрирания помагат за наблюдение на зърната в рамките на програмите за развъждане на ечемик и за определяне на най-подходящите зърнени проби към подходящата животновъдна система.

Анти-хранителни фактори при ечемика

Антихранващите фактори се срещат при ечемика. Микотоксин, който расте върху ечемичени растения и ечемик, е дезоксиниваленол, известен също като вомитоксин. Той се генерира от фузариум, който расте върху влажен ечемик и пшеница при влажни условия през ранните етапи на насочване. Независимо от това, данните сочат, че няма ефект на вомитоксин върху приема на фуражи или производството на мляко от крави.

Хранене на преживни животни ечемик заедно с други зърнени култури и ензими

Смесите от зърнени култури предлагат предимства при храненето на говеда и млечни животни [11]. Това се дължи на по-голямата им степен и скорост на ферментация на нишесте от рубец [12, 13]. Такива смеси могат да облекчат ацидозата на търбуха, която обикновено възниква чрез хранене на силно ферментиращи зърна, например ечемик (Фигура 3). Смесването на ечемика и царевицата, преди преработката/лющенето, не нарушава производителността на говедата за фураж [14]. При паша на крави от Джърси, заместването на 50% царевица с ечемик в концентрати увеличава производството на мляко, което предполага положителни асоциативни ефекти на царевица и ечемик [11]. Необходими са повече данни за комбинираните фуражи с различни зърнени култури, преди да могат да се предложат ясни препоръки на световните преживни индустрии. Добавянето на фибролитични ензими на основата на ксиланаза към висок концентрат (напр. 950 g ечемик/kg диетично сухо вещество) диети подобрява ефективността на фуража без ефекти върху дневния прираст и приема на фураж [15].

Динамика на румена на преработен ечемик в сравнение с други зърнени култури. Ечемикът има един от най-бързите темпове на разграждане, предшестван само от сухо валцувана пшеница.

Преработка на ечемик за месо и млечни говеда

Обработката на зърно може да повлияе на скоростта, степента и мястото на усвояване на протеини, фибри и нишесте [16] (Фигура 3, Таблица 5). Поради неспособността им да дъвчат правилно и да разбиват ядките на хъски, целият ечемик не може да се храни с големи преживни животни [17]. В резултат на това ечемикът обикновено се валцува, закалява, с лющене на пара, смлян, печен или гранулиран [1]. Докато смилането е най-често срещаната и предпочитана техника за обработка на ечемик за млечни крави в Иран [1, 18], закаляването, валцуването и валцуването с пара са често срещани в Северна Америка, Австралия и Западна Европа [19, 20]. Темперирането включва добавяне на вода за 24 часа преди валцуването, за да се увеличи съдържанието на влага в ечемика до 180 до 200 g/kg. Темперирането води до по-малко фини частици в сравнение със сухото валцуване [21], което намалява риска от ацидоза на търбуха. Следователно, скоростта на ферментация на нишесте може да намалее, като по този начин намалява рисковете, свързани с рязко намаленото рН на търбуха. Като такъв, закаленият ечемик, в сравнение със сухия валцуван ечемик, подобрява млечността с 5%, ефективността на фуража с 10% и очевидната усвояемост на сухо вещество, неутрални детергентни влакна, кисели детергентни влакна, суров протеин и нишесте с 6%, 15%, Съответно 12%, 10% и 4% [22].

Агресивното излагане на топлина под високо налягане може да намали степента на разграждане на ечемика [23]. Това намаляване е важно in vivo, особено директно след хранене, когато ферментацията на търбуха достигне връх. Такива умерени скорости на разграждане на ечемика могат да подобрят ефективността на фуража, вероятно чрез повишено рН на търбуха и отслабена ацидоза на търбуха по време на пиковете на ферментация, както и увеличено изтичане на тънките черва или асимилация на частично усвоено нишесте [24]. По същия начин печенето на ечемик с пламък намалява сухото вещество и разграждането на суровия протеин в търбуха, въпреки че няма ефект върху общата усвояемост на тракта [25]. Храненето на печен ечемик вместо валцуван ечемик два пъти на ден подобрява млечността с 3 кг [25]. Въпреки това, in vivo действителни данни (спрямо инвитро и на място изчисления) за смилането на протеини и нишесте от преработен ечемик след преработката в тънките черва от високо преработените преживни животни са силно ограничени.

Храненето на едногодишни водени ечемик на пара, вместо царевица с висока влажност при диети с 650 g зърно, 160 g фураж, 50 g добавка и 140 g картофени остатъци на kg диета не повлиява наддаването на тегло, но намалява кубично приема на сухо вещество с повишени нива от ечемик [26]. При довършване на диети с 840 g зърно, 120 g люцерна сенаж и 40 g добавка на kg диета, сухо валцуван ечемик и царевица повлияха подобно на добитъка, свойствата на кланичните трупове и честотата на храносмилателни разстройства по подобен начин [27]. Замяната на сухо валцуваната царевица с закален ечемик при 60 g/kg фуражни диети не доведе до разлики в приема и наддаването на тегло в отговор на различните съотношения на двете зърнени култури [28]. Въпреки това, бичовете, хранени със смес от зърнени култури, са имали по-голямо тегло на кланичните трупове, добивите и мазнината на 12-то ребро, отколкото бичовете, хранени с единични зърна. Тези данни предполагат по-ефективно използване на ечемика при хранене в комбинация с царевица, отколкото при самостоятелно хранене.

Парно валцуваният ечемик е подобен на валцувания с пара, влияещ върху млечността на лактиращите крави [29]. Такъв беше случаят и при пълни смесени диети на кубчета [30], със сухо валцуван ечемик спрямо смляна царевица [30, 31] или с двете зърна в смляна форма [32, 33]. Сухо валцуваният ечемик успешно замества високоенергийното сухо валцувано зърнено сорго по отношение на млечността и има тенденция да подобрява ефективността на фуража [34]. Сухо валцуваният ечемик и смляна царевица със и без говежди соматотропин (bST) повлиява по подобен начин bST реакцията, производството на мляко, броя на соматичните клетки и теглото на кравата [35]. Съобщава се обаче за лек спад в производството на мляко и приема на фураж при ечемик спрямо говеда, хранени с царевица [36]. Това може да се дължи на прекалено намалено рН на рубея и потиснато храносмилане на влакната и доставяне на прекурсори на мляко при неоптимални обстоятелства. С благоразумната и по-умерена употреба в млечните диети смленият ечемик се оказва по-добър от смляната метла и е толкова компетентен, колкото метлицата с парна люспа, за поддържане на приема на фураж и производството на мляко [37] (Таблица 6). Тези открития подчертават научно обоснования опит, че степента на включване на ечемика в диетата изисква по-заслужаващи мисли за оптимална функция на търбуха и производство и благосъстояние на преживните животни [1, 18, 38].

Въз основа на препоръките на NRC [7], млечните диети трябва да съдържат 25% до 28% неутрални детергентни влакна, 75% от които трябва да се доставят от фуражи. Това е необходимо за адекватно дъвчене и здравословна функция на рубците и за предотвратяване на депресия на млечните мазнини и ламинит [24]. Диетите на основата на ечемик обикновено доставят по-големи количества неутрални детергентни влакна, отколкото диетите на основата на царевица. Въпреки това, поради неадекватната ефективност на неутралните детергентни влакна на ечемика при стимулиране на дъвченето и енализацията, както и по-голямата степен на разграждане на ечемика от царевицата, ексцентричните крави се нуждаят от по-ефективни фуражни влакна от кравите, хранени с царевица [29]. Обикновено броят на целулолитичните бактерии в рубца се поддържа достатъчно при pH> 6,0. По този начин, докато храненето с ечемик не понижава рН на рубея под 5,8 до 6,0, то може да замести по-скъпата царевица в млечните диети.

Последните открития убедително предполагат, че фино смления ечемик не отстъпва на по-скъпия ечемик, валцуван с пара, ако степента на включване на ечемик в храната се поддържа умерено умерена при ≤ 300 g/kg диетично сухо вещество [39, 40] (Таблица 6). Дори при 350 g/kg ечемик, с изключение на умерено подобрение на ефективността на фуражите, производството на мляко и приема на сухо вещество са сходни между млените и валцуваните с пара ечемик крави [18].

Прехранването с ечемик е лесен пряк път към ацидозата на рубците и предизвиканите противовъзпалителни реакции на депресирана имунна функция [41, 42]. Храненето> 35% ечемик/кг сухо хранително вещество при никакви обстоятелства не се препоръчва. По този начин, докато ечемикът е несравним източник на бързо освобождаваща се енергия за ефикасен добив на микробна маса и летливи мастни киселини, употребата му с диети трябва да бъде изкуство, за да позволи подобни ползи да станат реалност при едновременното оптимизиране на производството и здравето [1]. Колкото и да е перлата на зърнените култури, необходима за постоянни върхове в производството на говеждо и млечни продукти, неправилното хранене с никое друго зърно може да бъде толкова икономически и екологично опустошително, колкото ечемика [43, 44].

Физиология на румена и здравословни аспекти на храненето с ечемик

Кравите, хранени с прекалено големи количества бързо ферментиращи нишестета като ечемик, са много склонни да преживеят периоди на подостра ацидоза на търбуха, което може да увеличи честотата на ламинит [45, 46]. Смята се също, че високите нива на смлени зърнени култури предразполагат говедата към накуцване в резултат на ацидоза. Тези предизвикателства възникват най-вече защото ечемикът, независимо от техниката на преработка, има много по-голяма степен на ферментация на търбуха и по-висока степен на ферментация в сравнение с други преработени зърна, предшествана само от сухо валцувано пшенично зърно (Таблица 5, Фигура 3). Последните данни сочат, че при оптимална степен на включване на ечемика в млечните дажби смленият ечемик може да бъде толкова вкусен и ефективно използван, колкото ечемикът, обработен с пара [1, 18] (Таблица 6). По този начин, прагматично, не е смилането, което е проблематично, но по-скоро много високите хранителни нива на ечемика създават сериозни предизвикателства пред метаболизма и имунитета на кравето и кравите [1, 41].

Както е илюстрирано на фигури 4 и 5, ферментацията на търбуха има циркадни модели в рН и концентрации на летливи мастни киселини, които зависят от подаването на фуража и поведението на храненето [47, 48]. Като такива, повечето драматични колебания се случват около храненето и малко след като червеят получава значително количество субстрат.

Циркадиан и след хранене рН на червените и общите летливи мастни киселини при 8 крави, хранени на базата на ечемичено зърно с висококонцентрирана смесена дажба веднъж дневно в 0900 ч. Или 2100 ч.[38],[48].