PEKKA HUHTANEN  

Kuidun ja sen laadun merkitys lypsylehmien ruokinnassa

NDF-kuitu on märehtijöiden ruoansulatusfysiologian kannalta selvästi raakakuitua parempi rehun kuitupitoisuuden mittari. Rehun NDF-kuitupitoisuuden avulla voidaan ruokinnan suunnittelussa arvioida mm. pötsin normaalien toimintojen ylläpitoa tai syöntiä rajoittavia tekijöitä.

Rehujen kuitupitoisuus ilmaistiin aikaisemmin raakakuituna ja vielä nykyäänkin raakakuitua käytetään väkirehujen energia- ja valkuaisarvon laskemisessa. Raakakuitu määritetään kemiallisesti keittämällä rehunäytteitä ensin happo- ja sitten emäsliuoksessa. Analyysi jakaa rehun hiilihydraatit kahteen osaan eli raakakuituun ja typettömiin uuteaineisiin. Raakakuitu sisältää pääasiassa selluloosaa, mutta typettömät uuteaineet koostuvat hyvin eri tyyppisistä hiilihydraateista (sokerit, tärkkelys, hemiselluloosa, pektiini) sekä täysin sulamattomasta ligniinistä.

Raakakuituanalyysin yhtenä tavoitteena on ollut jakaa rehun hiilihydraatit paremmin ja huonommin hyväksikäytettävään osaan. Tämä jako on kuitenkin epäonnistunut, sillä typettömien uuteaineiden sokerit ja tärkkelys ovat täysin sulavia, mutta esim. nurmikasvien hemiselluloosa on usein huonommin sulavaa kuin raakakuidun selluloosa puhumattakaan täysin sulamattomasta ligniinistä.

Raakakuitua korvaamaan on kehitetty detergenttikuituanalyysit. Neutraalidetergenttikuitu (NDF-kuitu) kuvaa rehun solunseinäaineksen kokonaismäärää. NDF-kuituanalyysi jakaa rehun hiilihydraatit karkeasti solunseinä- ja solunsisällyshiilihydraatteihin. Tämä jako on eläinten ruoansulatusfysiologian kannalta oikeampi kuin jako raakakuituun ja typettömiin uuteaineisiin. Rehun NDF-kuidun sulatus voi tapahtua ainoastaan joko pötsissä tai umpi- ja paksusuolessa tapahtuvan mikrobisulatuksen avulla. Eläinten omat ruoansulatusentsyymit eivät pysty pilkkomaan solunseinäainesta. Sen sijaan solunsisällyshiilihydraatteja, esim. tärkkelystä, eläinten omat entsyymit sulattavat hyvin.

NDF-kuitu ruokinnan suunnittelussa

Rehujen NDF-kuitupitoisuutta voidaan käyttää ruokinnan suunnittelussa hyväksi monella eri tavalla. NDF-kuitupitoisuuden perusteella voidaan arvioida, onko rehuannoksessa liian pieni kuitupitoisuus pötsin normaalien toimintojen ylläpitämisen kannalta ja toisaalta rajoittaako liian suuri kuitupitoisuus rehun syöntiä. Riittävä rehuannoksen kuitupitoisuus on tarpeen pötsin normaalin pH:n ylläpitämiseksi. Kuitu aiheuttaa pureskelua syödessä ja märehtiessä, jolloin syljen eritys lisääntyy ja pötsin happamuus neutraloituu. Tällä hetkellä meillä ei kuitenkaan ole riittävästi kotimaiseen tutkimukseen perustuvaa tietoa tarkan NDF-kuidun minimitason määrittämiseksi.

Amerikassa on tehty runsaasti tutkimusta rehuannoksen NDF-kuidun minimitason määrittämiseksi, mutta tietoa ei voida soveltaa suoraan meille. Amerikkalaisessa rehuseoksessa (50 % väkirehua), joka koostuu sinimailasesta, maissista ja soijarouheesta rehuannoksen NDF-kuitupitoisuus on noin 26 %. Vastaavasti, jos meillä rehuannos koostetaan säilörehusta, ohrasta ja rypsirouheesta rehuannoksen, NDF-kuitupitoisuudeksi tulee noin 39 %. Amerikkalaisilla rehuilla pötsi voi vielä toimia 26 %:n NDF-kuitupitoisuudella, mutta tämän rajan soveltaminen meillä johtaa hyvin suurella varmuudella lehmien sairastumiseen pötsihäiriöihin ja sorkkakuumeeseen.

Meillä tuskin on mahdollista edes määrittää yksiselitteistä NDF-kuidun minimitasoa, sillä pitoisuuden lisäksi monet muut tekijät vaikuttavat siihen, miten rehun kuitu stimuloi märehtimistä. Esimerkiksi huonosti sulavan karkearehun "kuituvaikutus" on suurempi kuin hyvin sulavan. Samaten kuitupitoisten väkirehujen (esim. melassileike, vehnänlese, ohrarehu) NDF-kuidun vaikutus on huonompi kuin säilörehun tai laidunruohon. Siten rehuannoksen, joka koostuu huonosti sulavasta säilörehusta ja viljasta, NDF-kuidun minimitaso on pienempi kuin rehuannoksen, joka koostuu hyvin sulavasta säilörehusta (D-arvo yli 70) ja runsaasti ns. sulavaa kuitua sisältävästä väkirehusta. Edellisellä pötsi voi toimia normaalisti 30 %:n NDF-kuitupitoisuudessa, mutta jälkimmäisellä minimi voi olla jopa 40 %. Ennen kuin koko rehuannoksen NDF-suosituksia voidaan antaa, ohjeeksi voidaan pitää vähintään 25-27 % karkearehun NDF-kuitua koko rehuannoksen kuiva-aineesta.

Käsitteiden sekamelska

Raakakuidun korvaaminen NDF-kuidulla rehujen analytiikassa (esim. Artturi) antaa mahdollisuudet uusien työkalujen käyttöön ruokinnan suunnittelussa. Viime aikoina rehujen kuidusta puhuttaessa on kuitenkin muodostunut melkoinen käsitteiden sekasotku, jossa viljelijöiden ja neuvojien on vaikea pysyä mukana. Voisi todeta, että "kuituperheeseen syntyy uusia lapsia vähän väliä". Puhutaan rakennekuidusta, pitkästä kuidusta, karkeasta kuidusta, hitaasti hajoavasta kuidusta, rakenteellisesta NDF-kuidusta, sulavasta kuidusta ja hyvälaatuisesta kuidusta tarkemmin määrittelemättä ja ymmärtämättä mitä näillä käsitteillä tarkoitetaan.

Pötsin toimintojen ja runsaan ravintoaineiden saannin kannalta rehuannoksen kuidulla tulisi olla seuraavat kolme ominaisuutta: se on riittävän pitkää syljen erityksen lisäämiseksi rehun syönnin ja märehtimisen aikana (1), sen potentiaalinen sulavuus on suuri (2) ja sulavan kuidun sulatusnopeus on suuri (3).

Heinää ei tarvita

Suomessa tehdyn säilörehun silppu on riittävän pitkää normaalien pötsitoimintojen ylläpitämisen kannalta, vaikka rehu olisi tarkkuussilppurilla korjattua. Karkearehujen kuituvaikutus huononee merkittävästi vasta, kun silpun pituus on alle 3 mm. Tämän rajan yläpuolella silpun pituuden lisääntyminen vaikuttaa pureskeluaikaan hyvin vähän. Tämän vuoksi lehmä ei tarvitse säilörehun lisäksi mitään ns. "pitkää kuitua". Tutkimuksissa ja monilla käytännön tiloilla on hyvin tultu toimeen ilman heinää. Jos ruoansulatushäiriöitä ilman heinää esiintyy, syynä on todennäköisemmin säilörehun laatuun nähden liian suuri väkirehun määrä kuin ns. pitkän kuidun puute. Tilanne voidaan korjata joko vähentämällä väkirehun määrää, korvaamalla osa säilörehusta heinällä tai huonontamalla säilörehun laatua (D-arvo). Maidontuotannon kannalta kaikilla toimenpiteillä on sama vaikutus eli tuotos vähenee verrattuna suhteessa hyvän säilörehun ja runsaan väkirehun teoreettiseen potentiaaliin. Samaten pötsitoimintojen ja eläinten terveyden kannalta kaikki ym. toimenpiteet parantavat tilannetta. Taloudellisin ratkaisu näistä kolmesta vaihtoehdosta on todennäköisesti väkirehun määrän vähentäminen ja säilörehun laadun ylläpitäminen. Säilörehun ollessa hyvälaatuista (D-arvo yli 70) väkirehun tuotosvasteet ovat varsin huonoja; esim. äskettäin MTT:ssa päättyneessä tutkimuksessa täysrehun lisääminen 8:sta 12 kg:aan päivässä lisäsi EKM-tuotosta vain 1,2 kg päivässä tuotostason ollessa noin 35 kg.

Kuidun sulatusominaisuudet

Pelkkä NDF-kuidun pitoisuus rehuannoksessa ei kuvaa kovinkaan hyvin lehmän ravintoaineiden (energia, OIV) saantia rehuannoksesta, vaan kuidun sulatusominaisuuksilla on hyvin suuri vaikutus. Kuidun laatuominaisuuksia kuvataan kahdella tekijällä eli potentiaalinen sulavuus ja sulavan kuidun sulatusnopeus.

Potentiaalinen kuidun sulavuus on se osuus, jonka pötsin mikrobit pystyvät sulattamaan silloin, kun sulatusaika ei ole rajoittava tekijä. Rehujen NDF-kuidun sulavuus määritetään tutkimuksissa 12 vuorokauden nailonpussiuitolla pötsissä. Jäljelle jäänyt osa kuidusta on se, jota pötsimikrobit eivät pysty sulattamaan. Käytännössä myöskään potentiaalisesti sulava NDF-kuitu ei sula kokonaan, koska sulatusaika pötsissä ei ole tarpeeksi pitkä. Lypsylehmillä sulavan NDF-kuidun sulavuus on noin 80 % pötsin olosuhteiden ollessa kuidun sulatuksen kannalta optimaaliset. Korkeilla ruokintatasoilla ja erityisesti runsaasti väkirehua sisältävällä ruokinnalla sulavan kuidun sulavuus huononee lehmillä. Käytäntöä varten ollaan kehittämässä NIR -menetelmää sulamattoman kuidun määrittämiseksi tilojen rehunäytteistä.

Oikeaan aikaan korjatussa kevätsadon säilörehussa on sulamatonta NDF-kuitua 6-8 % kuiva-aineesta eli kuidusta noin 85-90 % on potentiaalisesti sulavaa. Toisen sadon rehussa sulamatonta kuitua on noin 10-12 % (potentiaalinen sulavuus noin 80 %). Väkirehuista ohrassa on noin 5 % sulamatonta kuitua eli suunnilleen saman verran kuin hyvässä kevätsadon säilörehussa. Rypsissä sulamatonta kuitua on puolet kuidun määrästä eli 13-14 % kuiva-aineesta. Hyvin niukasti (1-2 %) sulamatonta kuitua on juurikasleikkeessä, kun taas muissa ns. sulavaa kuitua sisältävissä rehuissa sulamatonta kuitua on vähintään saman verran kuin säilörehussa. Rehuannoksen kuidun sulavuuden parantuminen korvattaessa viljaa leikkeellä johtuu pääasiassa leikkeen kuidun viljan kuitua paremmasta sulavuudesta ja runsaita väkirehuannoksia käytettäessä osittain siitä, että korvaamalla osa tärkkelyksestä kuidulla pötsin olosuhteet pysyvät kuidun sulatuksen kannalta parempina.

Toinen tärkeä kuidun ominaisuus on sulatusnopeus. Se kuvaa sitä nopeutta, jolla potentiaalisesti sulava kuitu sulaa pötsissä ja ilmaistaan tavallisesti prosentteina tuntia kohti. Esim. 5 %:n sulatusnopeus tarkoittaa sitä, että seuraavan tunnin aikana sulaa 5 % tällä hetkellä pötsissä olevasta sulavasta kuidusta. Asiaa on havainnollistettu kuviossa 1, jossa on esitetty kuidun sulavuus ajan suhteen sulatusnopeuden ollessa 2,5, 5 ja 9 % tunnissa. Näistä 2,5 %/h vastaa oljen sulatusnopeutta, 5 %/h esim. ohraa ja keskilaatuista säilörehua ja 9 % esimerkiksi leikkeen ja nuoren laidunrehun sulatusta. Hyvälaatuisen säilörehun NDF-kuidun sulatusnopeus on noin 7 % eli suurempi kuin viljan, mutta pienempi kuin leikkeen. Kuviosta nähdään, että oljen sulatusajan tulee olla noin 60 tuntia, jotta saavutettaisiin 80 %:n sulavan kuidun sulavuus. Vastaavan tason saavuttaminen ohralla ja keskilaatuisella säilörehulla kestää noin 35 tuntia, mutta leikkeellä vain noin 20 tuntia. Miten nopeammin sulavaa kuitu on, sitä suurempi osa siitä tietyn sulatusajan kuluessa sulaa. Karkearehun partikkelit viipyvät pötsissä pitempään kuin väkirehun partikkelit, joten sulatusnopeuden ollessa sama karkearehun sulavasta kuidusta sulaa suurempi osa kuin väkirehun kuidusta.

Kuviossa esitetyt sulatusnopeudet vastaavat tilannetta, jossa pötsin olosuhteet ovat kuidun sulatuksen kannalta hyvät. Lisättäessä nopeasti sulavien hiilihydraattien (sokeri, tärkkelys) osuutta rehuannoksessa kuidun sulatusnopeus hidastuu ja NDF-kuidun sulavuus huononee eikä lehmien saama energiamäärä lisäänny taulukkoarvojen edellyttämällä tavalla. Uudessa dynaamiseen mallintamiseen perustavassa rehujen arviointijärjestelmässä nämä yhdysvaikutukset pystytään ottamaan huomioon ja siten ennustamaan lehmien ravintoaineiden (energia, OIV) saanti nykyistä tarkemmin.

Mitä kuidun laatu tarkoittaa

Tasapainoisessa ruokinnassa, jolla voidaan sekä saavuttaa hyvä tuotos että terveys, kuidun laadulla on ratkaiseva merkitys. Jos hyvällä kuidun laadulla tarkoitetaan sitä, että sillä on pureskelua ja märehtimistä lisäävät rakenneominaisuudet (pötsin pH:n ylläpitäminen) sekä korkea potentiaalinen sulavuus ja suuri sulatusnopeus (runsas ravintoaineiden saanti), laidunruoho ja hyvälaatuinen säilörehu (tai vastaavalla asteella korjattu heinä) ovat ainoat rehut, jotka täyttävät nämä kolme ominaisuutta. Puhuttaessa ns. sulavasta kuidusta on usein tarkoitettu väkirehujen sisältämiä kuitupitoisia rehuja (esim. leike, vehnänlese). On kuitenkin syytä huomata, että hyvälaatuinen säilörehu voi sisältää jopa 50 % sulavaa kuitua kuiva-aineessa, kun esim. melassileikkeessä sitä on alle 40 % riippuen melassin määrästä. Kun otetaan rehujen määrät huomioon, säilörehu on siten ylivoimaisesti tärkein sulavan kuidun lähde Suomessa.

Leikkeen NDF-kuitu on sekä hyvin että nopeasti sulavaa, joten ravintoaineiden saannin kannalta se on erinomainen rehu. Siltä kuitenkin puuttuu nurmirehujen rakenneominaisuudet eikä se siten täytä kaikkia edellä hyvälaatuiselle kuidulle asetettavia vaatimuksia. Suurin hyöty leikkeestä saadaan silloin, kun sitä käytetään korvaamaan osa viljasta suuria väkirehumääriä käytettäessä. Muiden kuitupitoisten väkirehujen NDF-kuidun potentiaalinen sulavuus on huonompi kuin leikkeen ja lisäksi kuitu on hitaammin sulavaa. Verrattaessa näiden rehujen kuitua hyvälaatuisen säilörehun kuituun, ne ovat laadultaan kaikin osin huonompia. Niiden erityisrooli ruokinnassa on siten lähinnä viljan korvaaminen korkeilla väkirehutasoilla.

Yhteenveto

NDF-kuitu on märehtijöiden ruoansulatusfysiologian kannalta pienistä puutteistaan selvästi raakakuitua parempi rehun kuitupitoisuuden mittari. NDF-kuitupitoisuuden rinnalla on viime vuosina käytetty monia aikaisemmin tässä kirjoituksessa mainittuja epämääräisiä käsitteitä, joista ruokinnan suunnittelun kannalta on ollut enemmän haittaa kuin hyötyä. Rehujen NDF-kuitupitoisuus, potentiaalisesti sulavan ja sulamattoman osuus NDF-kuidusta sekä sulavan NDF-kuidun sulatusnopeus tulevat olemaan tulevaisuuden uusissa rehuarvojärjestelmässä tärkeimpiä rehujen laadun mittareita arvioitaessa ravintoaineiden saantia sekä myös pötsin toimintojen kannalta riittävää rakenneominaisuuksien tasoa. Tulevaisuudessa on mahdollista kehittää rehuannokselle vastaava useasta tekijästä koostuva rakenneindeksi kuin säilörehun syönti-indeksi. Se ei kuitenkaan ole yksistään rehun NDF-kuitupitoisuus, vaan todennäköisesti karkearehun sulavasta ja sulamattomasta kuidusta sekä väkirehun kuidusta koostuva indeksi. Siinä karkearehun sulamattomalla kuidulla on suurempi kerroin kuin sulavalla ja tällä puolestaan suurempi kerroin kuin väkirehun kuidulla. Toisaalta voisi väittää, että maidontuotannon etiikka on arveluttavaa kun väkirehun käytössä ollaan menossa tasolle, jossa ruokinnan suunnittelussa pötsin normaalin toiminnan ylläpitäminen vaatii runsaasti erityishuomiota.

Kirjoittaja toimii professorina 
MTT/Kotieläintuotannon tutkimuksessa.