Makroelementy w żywieniu zwierząt: funkcje, zmienność i rzeczywisty wpływ na produkcję pasz

W recepturach nowoczesnych pasz zwracamy zazwyczaj dużą uwagę na energię, białka lub syntetyczne aminokwasy. Jednak fizjologiczne funkcjonowanie zwierzęcia zależy w decydującym stopniu od innej grupy składników odżywczych, które mimo że nie dostarczają energii, są absolutnie niezbędne do prawidłowego funkcjonowania metabolizmu: makroelementów. Ich wpływ nie ogranicza się do struktury kości lub utrzymania równowagi kwasowo-zasadowej; determinują one również wydajność, z jaką zwierzę wykorzystuje pozostałe składniki odżywcze, a co za tym idzie, jego wydajność produkcyjną.

Wśród makroelementów cztery wyróżniają się bezpośrednim wpływem na wzrost, zdrowie i wydajność: wapń (Ca), fosfor (P), magnez (Mg) i sód (Na). Ich znaczenie odżywcze jest potwierdzone od dziesięcioleci, a autorzy tacy jak Ammerman, Baker, Henry czy Hall podkreślają, że nie wystarczy pokryć teoretyczne zapotrzebowanie. Jakość źródeł minerałów, ich rozpuszczalność, czystość, granulometria i stabilność determinują ich rzeczywistą dostępność, a tym samym reakcję zwierzęcia.

Ponadto w nowoczesnej fabryce pasz makroelementy nie powinny być rozpatrywane wyłącznie z punktu widzenia wartości odżywczych. Ich właściwości fizyczne — płynność, higroskopijność, gęstość, granulometria — mają bezpośredni wpływ na procesy przemysłowe, takie jak dozowanie, mieszanie, transport wewnętrzny lub rozładunek do lejek zasypowych. Zrozumienie właściwości każdego minerału pozwala poprawić niezawodność procesu i spójność między partiami.

Artykuł ten przedstawia aktualną wiedzę techniczną na temat roli tych makroelementów, uwzględniając aspekty fizjologiczne i przemysłowe oraz opierając się na klasycznych źródłach dotyczących żywienia i praktycznym doświadczeniu producentów pasz.

Wapń: znacznie więcej niż tylko składnik strukturalny

Wapń jest prawdopodobnie makroelementem najbardziej kojarzonym ze strukturą kostną, ale jego funkcja jest znacznie szersza. Bierze udział w skurczu mięśni, przewodzeniu nerwowym, krzepnięciu krwi i aktywacji wielu enzymów. Niedobór lub brak równowagi w jego dostarczaniu ma bezpośredni wpływ na rozwój szkieletu, dobre samopoczucie zwierząt i wydajność produkcyjną.

Źródła wapnia i zmienność przemysłowa

Najczęstsze źródła wapnia w żywieniu zwierząt to:

• Węglan wapnia
• Fosforany wapnia (dwuwapniowy, monodwuwapniowy, monowapniowy)
• Mączki zwierzęce (coraz rzadziej stosowane)

Węglan wapnia jest dominującym źródłem ze względu na swoją dostępność i koszt, ale jego jakość jest zaskakująco zmienna. Roland i Bryant wykazali już, że dwa podobne wyglądem węglany mogą wykazywać bardzo różne rozpuszczalności w zależności od czystości mineralnej, granulometrii i obróbki cieplnej.

Z przemysłowego punktu widzenia granulometria węglanu wapnia ma bezpośredni wpływ na jego zachowanie w zbiornikach i systemach dozowania. Zbyt drobne cząstki mają tendencję do tworzenia pyłu, zbrylania się i mostków w zbiornikach; grube cząstki mogą oddzielać się od pozostałych składników podczas transportu wewnętrznego. Projekt fabryki — zwłaszcza geometria zbiorników i pojemność mieszalnika — ma znaczący wpływ na obsługę tego minerału.

Rola wielkości cząstek

Rozmiar cząstek ma kluczowe znaczenie zarówno dla absorpcji fizjologicznej, jak i właściwości przemysłowych. W przypadku drobiu gruboziarnisty węglan wapnia pozostaje dłużej w żołądku, zapewniając stały dopływ, który poprawia jakość skorupki. W przypadku trzody chlewnej drobne cząstki są bardziej rozpuszczalne, ale mogą wchodzić w interakcję z fosforem i zmniejszać skuteczność fitazy, jeśli pH żołądka jest nieodpowiednie.

Interakcje wapnia z innymi składnikami odżywczymi

Wapń wchodzi w interakcje z fitynianami, fosforanami i aminokwasami. Jego nadmiar może zmniejszać dostępność fosforu i ograniczać skuteczność fitaz. Ponadto bardzo wysokie poziomy wapnia zaburzają przyswajalność niezbędnych aminokwasów, zwiększają wydalanie z kałem i pogarszają konwersję paszy. Z punktu widzenia środowiska nadmiar wapnia w połączeniu z niewchłoniętym fosforem zwiększa straty minerałów.

Fosfor: najdroższy i najbardziej zmienny minerał

Fosfor bierze udział w podstawowych procesach: tworzeniu kości, metabolizmie energetycznym (ATP), fosforylacji, transporcie składników odżywczych i regulacji komórkowej. Jest to jeden z najdroższych minerałów w diecie, a także jeden z najbardziej podatnych na wahania między partiami.

Zmienność źródeł fosforu

Najczęstsze źródła to:

• Fityniany zbożowe (niska dostępność)
• Fosforany nieorganiczne (DCP, MDCP, MCP)
• Mączki zwierzęce
• Produkty uboczne pochodzenia roślinnego

Prace Hall (1997) i CVB (1997) wykazały, że strawność fosforu może się różnić o ponad 20% nawet w obrębie tego samego rodzaju fosforanu. Ma to bezpośredni wpływ na recepturę i zmusza do pracy z marginesami bezpieczeństwa lub do analitycznej charakterystyki każdej dostawy.

Fitaza: klucze do jej skuteczności

Wprowadzenie fitaz zrewolucjonizowało żywienie mineralne, umożliwiając uwolnienie fosforu związanego z fitynianami i ograniczenie stosowania fosforanów nieorganicznych. Jednak ich skuteczność zależy od takich parametrów, jak:

• pH przewodu pokarmowego
• poziom wapnia
• rodzaj fitanu występującego w żywności
• czas retencji

Z przemysłowego punktu widzenia rzeczywiste działanie fitazy zależy również od równomierności jej rozprowadzenia w paszy. Niewłaściwe wymieszanie, zwłaszcza w instalacjach wyposażonych w mieszalniki o dużej pojemności, może znacznie zmniejszyć jej skuteczność.

Magnez: niezbędny minerał

Chociaż magnez jest mniej znany niż wapń czy fosfor, bierze udział w ponad 300 reakcjach enzymatycznych. Jest niezbędny dla metabolizmu energetycznego, stabilności nerwowo-mięśniowej, rozluźnienia mięśni i integralności szkieletu.

Źródła magnezu i zmienność

Najczęściej stosowane źródła to:

• Tlenek magnezu
• Węglan magnezu
• Siarczan magnezu

Tlenek magnezu wyróżnia się swoją koncentracją, ale jego rzeczywista rozpuszczalność różni się znacznie w zależności od pochodzenia, procesu kalcynacji i temperatury produkcji. Henry (1995) podkreślił, że dwa tlenki o podobnym składzie chemicznym mogą wykazywać radykalnie różną dostępność praktyczną.

W fabrykach pasz tlenki o niskiej rozpuszczalności mogą zachowywać się jak bardzo gęste cząstki, które łatwo się oddzielają podczas mieszania, zwłaszcza w zakładach z długimi trasami transportowymi lub wieloma punktami spadania.

Magnez w sytuacjach stresowych

Magnez moduluje pobudliwość mięśni. W sytuacjach stresu termicznego lub metabolicznego niewielkie niedobory mogą powodować drżenie mięśni, gorszą konwersję, mniejsze spożycie i spowolnienie wzrostu. W gospodarstwach położonych w klimacie ciepłym jego rola nabiera szczególnego znaczenia.

Sód: równowaga wodna i transport aktywny

Sód bierze udział w przekazywaniu impulsów nerwowych, regulacji równowagi kwasowo-zasadowej, równowadze osmotycznej oraz aktywnym transporcie składników odżywczych. Jego spożycie ma bezpośredni wpływ na przyjmowanie wody i fizjologię jelit.

Źródła sodu

• Chlorek sodu (zwykła sól)
• Wodorowęglan sodu

Sól dostarcza sodu i chloru; wodorowęglan ma działanie buforujące, co ma zasadnicze znaczenie w dietach kwasotwórczych lub w warunkach wysokiej temperatury. Baker (1995) podkreślił, że to nie sam sód, ale równowaga elektrolitowa (Na + K – Cl) determinuje wiele procesów metabolicznych.

Jakość przemysłowa minerałów

Rzeczywista jakość minerałów nie zależy wyłącznie od ich składu chemicznego. Ich zachowanie w fabryce ma wpływ na płynność, dozowanie, szybkość opadania, mieszanie i jednorodność. Najważniejsze aspekty to:

• Granulometria
• Gęstość pozorna
• Higroskopijność
• Stabilność fizykochemiczna
• Kompatybilność z witaminami i enzymami

Bardzo drobne minerały powodują powstawanie pyłu, zbrylanie się i ryzyko zatrzymywania się na ściankach lejek. Bardzo gęste minerały mają tendencję do segregacji podczas transportu lub mieszania. Minerały higroskopijne mogą wchłaniać wilgoć w silosach, zbrylać się i tworzyć skorupy utrudniające rozładunek.

W nowoczesnej fabryce wyposażonej w automatyczne systemy dozowania słaba płynność może skutkować błędami ważenia, nieregularnymi spadkami i zmiennością między partiami. Kluczową rolę odgrywają konstrukcja lejek, kąty poślizgu, rodzaj zasuw i mieszalnik.

Granulometria determinuje zarówno rozpuszczalność minerału, jak i jego zachowanie w lejach zasypowych, dozownikach i mieszalnikach. Poniższy wykres podsumowuje tę zależność i wyjaśnia, dlaczego wybór odpowiedniej wielkości cząstek ma zasadnicze znaczenie w żywieniu i procesach przemysłowych.

* Stabilność zależy od rodzaju mieszalnika, czasu mieszania i dalszego transportu w obrębie fabryki.

Makroelementy i mieszanki przemysłowe

Mieszanie jest jednym z procesów mających największy wpływ na ostateczną jednolitość paszy. W fabrykach o dużej wydajności, gdzie miksery muszą pracować w szybkim tempie, minerały o bardzo zróżnicowanej granulometrii powodują powstawanie wzorów segregacji. Sytuacja pogarsza się podczas dalszego transportu ślimakami lub podnośnikami, gdzie frakcje o większej gęstości mają tendencję do migracji.

Wysokiej jakości premiks pozwala na wprowadzenie wszystkich tych minerałów w postaci jednego, jednorodnego składnika, zmniejszając zmienność między partiami i poprawiając współczynnik zmienności mieszanki. Zakłady korzystające z systemów automatycznych odnoszą ogromne korzyści z tej jednolitości, ponieważ zmniejsza się liczba błędów w dozowaniu i zmniejsza się konieczność ponownego przygotowywania partii.

Makroelementy w premiksach: zalety żywieniowe i technologiczne

W literaturze klasycznej (Henry, 1995; Ammerman et al., 1995) podkreśla się, że minerały zawarte w mieszanki oferują korzyści zarówno pod względem odżywczym, jak i technologicznym:

• Lepsza jednorodność nawet przy niskich zawartościach
• Mniejsze ryzyko degradacji wrażliwych witamin
• Redukcja pyłu i zbrylania się
• Lepsza płynność dozowania
• Zmniejszenie liczby błędów ludzkich

Z punktu widzenia procesu dobrze wyprodukowany premiks zachowuje się jak stabilny i łatwy w użyciu składnik. Ułatwia to dozowanie z leja makroskładników, zmniejsza problemy z wagą i poprawia identyfikowalność partii.

Wniosek: nieodzowna rola makroelementów

Wapń, fosfor, magnez i sód stanowią podstawowe składniki odżywcze zwierząt. Ich funkcje obejmują metabolizm energetyczny, przekazywanie impulsów nerwowo-mięśniowych, integralność szkieletu oraz regulację równowagi kwasowo-zasadowej. Jednak ich znaczenie nie ogranicza się wyłącznie do fizjologii. W nowoczesnej fabryce pasz minerały są materiałami o określonych właściwościach fizycznych, które mogą ułatwiać lub utrudniać proces przemysłowy.

Rzeczywista jakość minerałów — rozpuszczalność, granulometria, gęstość, kompatybilność — ma bezpośredni wpływ na dozowanie, mieszanie i jednorodność. Zrozumienie tych czynników pozwala na dokładniejsze formułowanie receptur, obniżenie kosztów, optymalizację wydajności maszyn i zapewnienie stabilnej produkcji.

Prace Ammermana, Bakera, Henry'ego, Halla i CVB nadal stanowią punkt odniesienia dla zrozumienia złożoności tych minerałów. Wykorzystanie tej wiedzy w inżynierii i projektowaniu fabryk pasz pozwala uzyskać bardziej niezawodne procesy, bardziej jednorodne produkty i żywienie lepiej dostosowane do rzeczywistych potrzeb zwierząt.

Referencje

• Ammerman, C.B., Baker, D.H., & Lewis, A.J. (1995). Biodostępność składników odżywczych dla zwierząt: aminokwasy, minerały i witaminy. Wydawnictwo Academic Press.
• Baker, D. (1995). Wymagania i reakcje żywieniowe. W: Biodostępność składników odżywczych dla zwierząt. Wydawnictwo Academic Press.
• CVB (1997). Raport dokumentacyjny nr 27: Strawność i dostępność fosforu w składnikach paszowych. Centraal Veevoederbureau, Holandia.
• Hall, L.E. (1997). Różnice w przyswajalności fosforu w składnikach paszowych. Czasopismo poświęcone badaniom stosowanym w hodowli drobiu.
• Henry, P.R. (1995). Magnesium and Trace Mineral Bioavailability. W: Biodostępność składników odżywczych dla zwierząt. Wydawnictwo Academic Press.
• Roland, D.A. i Bryant, M.M. (1994). Wielkość cząstek i wykorzystanie wapnia u kur niosek. Nauka o drobiu.