Steuerung der Milchinhaltsstoffe durch konjugierte Fettsäuren

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1 Steuerung der Milchinhaltsstoffe durch konjugierte Fettsäuren Dr. Martin Pries Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen 1. Einleitung Aufgrund geänderter Verzehrgewohnheiten gestaltet sich der Absatz von Milchfett zunehmend schwieriger. Hingegen erfreuen sich eiweißhaltige Produkte wie Käse, Joghurt und andere Frischprodukte zunehmender Beliebtheit. Deshalb fordert die Molkereiwirtschaft die Anlieferung fettarmer, aber eiweißreicher Milch. Das Ziel für die Milchlieferanten lautet deshalb: Fettgehalt runter, Eiweißgehalt rauf. 2. Ökonomische Auswirkungen von geänderten Milchinhaltsstoffen Die Tabelle 1 zeigt die Entwicklung der Fett- und Eiweißgehalte in der nordrheinwestfälischen Anlieferungsmilch in den letzten 20 Jahren. Bei Einführung der Fettquotierung im Jahre 1985 betrug der Fettgehalt 3,84 %. Bis zum Jahre 2005 konnte er auf 4,21 % gesteigert werden. Neben genetischen Einflüssen wird eine verbesserte Fütterungstechnik, wie zum Beispiel Mischwageneinsatz, für die Steigerung verantwortlich sein. Im Eiweißgehalt ergaben sich in den letzten 20 Jahren keine Veränderungen. Nach wie vor beträgt der Eiweißgehalt etwa 3,35 %. Tabelle 1: Entwicklung der Milchinhaltsstoffe, Fett- und Eiweißgehalt in der NRW- Anlieferungsmilch Jahr Fettgehalt (%) 3,84 4,11 4,16 4,19 4,21 Eiweißgehalt (%) 3,36 3,34 3,34 3,35 3,35 Quelle: Landesvereinigung der Milchwirtschaft Die Forderung nach höheren Eiweißgehalten ist nicht neu, sondern besteht schon seit mehreren Jahren. Dennoch ist es bisher offensichtlich nicht gelungen, den Eiweißgehalt in der Milch nennenswert zu erhöhen. Schon hier wird deutlich, dass Eiweißgehaltssteigerungen offensichtlich wesentlich schwieriger zu realisieren sind als Veränderungen im Fettgehalt. Durch eine marktgerechte Bewertung der Fett- und Eiweißeinheit in der Anlieferungsmilch können die Molkereien ökonomische Anreize zur Fett- und Eiweißanpassung setzen. Je nach Ausrichtung der Molkerei wird die Bewertung der Milchinhaltsstoffe unterschiedlich vorgenommen (siehe Tabelle 2). In den unterschiedlichen Bewertungen spiegeln sich die verschiedenen Verwertungsmöglichkeiten von Fett und COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 1 VON 10

2 Eiweiß wieder. Die Eiweißeinheit wird meistens mit etwa 5 Cent je Prozentpunkt bewertet. Fettbewertungen variieren zwischen 2,2 Cent und 3,6 Cent je Prozentpunkt. Die Relation der Bewertung von Fett und Eiweiß beträgt derzeit in etwa 1:2. Tabelle 2: Ökonomische Bewertung der Milchinhaltsstoffe Bewertung der Fett- und Eiweißeinheit durch die Molkereien (in Cent je %) Molkerei Campina Humana MUH Walhorn Söbbeke Fetteinheit 2,8 2,2 2,5 2,6 3,6 Eiweißeinheit 4,9 5,0 5,0 4,9 4,1 Für den Landwirt bedeutet eine Eiweißsteigerung eine Anhebung des Milchauszahlungspreises. Wird eine durchschnittliche Milchleistung von kg unterstellt, so führt eine Eiweißsteigerung um 0,1 %-Punkte zu einer Anhebung des Milchgeldes um 40,00, wenn die Eiweißeinheit mit 5 Cent je Prozentpunkt bewertet wird. Eine Anhebung des Eiweißgehaltes um 0,3 %-Punkte führt zu einer Erhöhung des Milchgeldes um 120,00. Damit ist der Spielraum für die Milchgeldanhebung vorgezeichnet, der durch Steigerung des Eiweißgehaltes möglich ist. Höhere Eiweißgehalte erfordern häufig aber auch besondere Fütterungsmaßnahmen, die z. B. über eine besondere Zusammensetzung des Kraftfutters erreicht werden. Verteuert sich das Kraftfutter für die Eiweißsteigerung um z. B. 2,00 je Dezitonne, so verursacht dies bei durchschnittlichen Kraftfutteraufwendungen Zusatzkosten von etwa 40,00 je Kuh und Jahr. Um diesen Betrag müssen die Mehrerlöse des Milchverkaufs reduziert werden. Dabei wird deutlich, dass nur ein geringer Spielraum für Zusatzaufwendungen im Bereich der Fütterung gegeben ist, um die Erlössteigerungen nicht vollständig zu verzehren. 3. Möglichkeiten zur Milchfettsenkung 3.1 Vorstufen für Milchfett reduzieren Milchfett kann im Euter aus den Vorstufen Essigsäure und Buttersäure synthetisiert werden. Essig- und Buttersäure sind Fermentationsprodukte aus dem Pansen der Wiederkäuer. Essigsäure wird vor allen Dingen von den cellulosespaltenden Bakterien produziert. Deswegen führt eine rohfaserreiche Fütterung zu erhöhter Essigsäureproduktion und dadurch bedingt zu erhöhten Milchfettgehalten. Im Umkehrschluss ist bekannt, dass eine rohfaserarme Fütterung zu reduzierten Fettgehalten führt. Der Absenkung der Rohfaserversorgung sind jedoch enge Grenzen gesetzt, da eine rohfaserarme Ration in der Regel Strukturdefizite aufweist. Insbesondere bei hochleistenden Kühen, die zur Energiedeckung mit entsprechenden Mengen an Kraftfutter versorgt werden müssen, ergeben sich kaum Chancen, die Essigsäureproduktion durch Reduktion der Cellulose- und Rohfaseraufnahme zu beeinflussen. Der Forderung nach Reduktion der Strukturversorgung sind demzufolge sehr enge Grenzen gesetzt und dieser Weg erweist sich im Hinblick auf Milchfettabsenkungen als nicht gangbar. Eine Ketose führt bekanntermaßen zu deutlich erhöhten Milchfettgehalten. Bezogen auf die gesamte Laktation haben ketotische Kühe häufig erhöhte Milchfettgehalte in COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 2 VON 10

3 der Größenordnung von 0,2 0,3 %-Punkten. Um diesen Betrag könnten die Milchfettgehalte abgesenkt werden, wenn Ketosen grundsätzlich vermieden werden. In der Übersicht 1 werden einige produktionstechnische Maßnahmen zur Verhinderung von Ketosen angesprochen. Übersicht 1: Empfehlung für die Ketoseprophylaxe Ketose vermeiden angepasste Energieversorgung im letzten Drittel Trockensteher knapp versorgen gezielte Vorbereitungsfütterung Futteraufnahme um Kalbung stabilisieren Stoffwechsel stabilisieren Durch eine angepasste Energieversorgung im letzten Laktationsdrittel soll der reduzierten Milchmenge gegen Laktationsende Rechnung getragen werden. Dadurch wird eine übermäßige Verfettung der Tiere bereits während der Laktation verhindert. Trockenstehende Kühe sind energetisch knapp zu versorgen. Gemäß den Vorgaben aus der Tabelle 3 werden Energiegehalte von etwa 5,1 5,5 MJ/kg TM angestrebt. An die Eiweißversorgung stellen trockenstehende Kühe sehr geringe Ansprüche. Der nxp-gehalt soll bei etwa g/kg TM liegen. In der praktischen Rationsgestaltung lässt sich die geringe Nährstoffkonzentration für die trockenstehenden Kühe durch den Einsatz von 2 3 kg Stroh erreichen. Tabelle 3: Nährstoffvorgaben für trockenstehende Kühe trocken Vorbereitung ab 15. d a.p. min. max. min. max. Trockenmasse, g/kg XS+XZ-bXS g/kg TM bxs 15** Rohfaser, Strukturwert* SW, kg 2,00 1,40 NEL, MJ/kg 5,1 5,5 6,5 6,7 nxp, g/kg TM RNB 0 0 Ca, 4,0 6,0 4,5 6,0 P, 2,5 3,0 Na, 1,5 2,5 1,5 2,0 In Versuchen von Fischer u. Engelhard (2003) konnte gezeigt werden, dass eine nicht angepasste Energieversorgung der Frühtrockensteher zu einer deutlichen Verfettung der Tiere führt, woraus sich nach der Kalbung entsprechende Ketosen entwickeln können. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 3 VON 10

4 Eine weitere Möglichkeit in der Verhinderung einer Ketose ist in der Verabreichung von Propylenglykol zu sehen. In einer Übersichtsarbeit haben Nielsen u. Ingerwartsen (2004) die Wirkung von Propylenglykol (PG) beschrieben. Im Pansen führt PG zu einem Anstieg der Propionsäure, die im Rahmen der Gluconeogenese zu Glucose synthetisiert wird. Im Stoffwechsel bedingt das PG höhere Blutglucosespiegel und höhere Insulinausschüttungen. Die Parameter, die eine Ketose anzeigen, sind deutlich vermindert. Insgesamt führt Propylenglykol zu einem stabileren Energiestoffwechsel (siehe Übersicht 2). Futteraufnahme, Milchmenge und Eiweißprozente sind beim Einsatz von Propylenglykol meistens unverändert. Lediglich in der Frühlaktation konnte in einigen Versuchen eine höhere Milchmenge gemessen werden. Einheitlich für alle Versuche ist jedoch, dass die Fettprozente deutlich reduziert sind. Bezüglich der Einsatzmengen werden in der Vorbereitungsfütterung 150 ml und in der Frühlaktation 250 ml Propylenglykol verabreicht. Übersicht 2: Wirkung von Propylenglykol Stoffwechsel stabilisieren am Beispiel von Propylenglykol im Pansen: Propionsäurebildung im Stoffwechsel: Insulinausschüttung ( %) (Leber) Glukose im Plasma ß-Hydroxybutyrat Ketonkörper in Milch Wirkung gegen Ketose Nielsen u. Ingwartsen, Fettneuaufbau im Euter verhindern Etwa 50 % des Milchfettes werden im Euter im Rahmen der Novosynthese vollständig neu synthetisiert. Bestimmte Fettsäuren sind in der Lage, diese Neusynthese von Milchfett zu verhindern, in dem in das Enzymsystem für die Novosynthese eingegriffen wird. Gleichzeitig verhindern diese Fettsäuren den Transport von Fettbausteinen im Eutergewebe. Für die Verhinderung der Novosynthese sind konjugierte Fettsäuren und hier insbesondere die konjugierte Linolsäure (CLA) verantwortlich. Konjugierte Fettsäuren sind mehrfach ungesättigte Fettsäuren, bei denen zwischen den beiden Doppelbindungen nur eine Einfachverbindung im Molekül auftaucht. Auch die Mikroorganismen im Pansen produzieren unter bestimmten Bedingungen aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren konjugierte Fettsäuren (siehe Übersicht 3). COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 4 VON 10

5 Übersicht 3: Chemische Struktur der konjugierten Fettsäuren Konjugierte Fettsäuren (CLA) C 8 C 9 - C 10 C 11 C 12 C 13 C 14. C18:2 (cis 9, trans 11) konjugierte Linolsäure C18:2 (trans 10, cis 12) konjugierte Linolsäure C18:3 (cis 9, trans 11, trans 13) konjugierte Linolensäure Nur eine Einfachbindung zwischen 2 Doppelbindungen Achtung: Mikroben können aus Linolsäure konjugierte Fettsäuren bilden Übersicht 4: Versuche mit CLA, Einsatzmenge 15 g CLA/Kuh/Tag Quelle: Loor; J.J. and Herbein, 2003, J. Dairy Sci, 86: Anhand der Versuchsergebnisse von Loor und Herbein (2003) ist die Wirkung von konjugierter Linolsäure in der Übersicht 4 beispielhaft dargestellt. Die Autoren infudierten 15 CLA/Kuh/Tag in den Dünndarm. Dabei bewirkte die konjugierte Linolsäure als C 18:2, trans 10:cis 12 ein Absinken des Fettgehaltes um 1,25 %-Punkte bereits 36 Stunden nach Infusionsbeginn. Nach Beendigung der Infusion steigt der Fettgehalt in COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 5 VON 10

6 kurzer Zeit wieder auf das Ausgangsniveau. Keinen Einfluss auf den Milchfettgehalt übte die konjugierte Linolsäure C 18:2, cis 9, trans 11 aus. Auch Steingaß und andere (2005) konnten den Einfluss von konjugierter Linolsäure auf den Milchfettgehalt in einem Fütterungsversuch zeigen. Je nach Produkt ergaben sich Fettgehaltsabsenkungen von 0,3 0,7 %-Punkten, siehe Tabelle 4. Die Milchmengen der mit CLA versorgten Kühe waren in aller Regel erhöht. Des Weiteren ergab sich unter der CLA-Fütterung eine verbesserte NEL-Bilanz. Das Ausmaß der Fettgehaltsabsenkung durch CLA ist sehr stark dosisabhängig (siehe Übersicht 5). 10 g wirksame CLA reduzieren den Fettgehalt um 25 %. 5 g CLA führen zu einer Absenkung von etwa 15 %. Tabelle 4: Wirkung von konjugierter Linolsäure auf Milchzusammensetzung, Steingaß at al, 2005 Gruppe (n = 20) TM- Aufnahme (kg/d) Milch (kg/d) Fett (%) Eiweiß (%) NEL- Versorgung (MJ/d) Kontrolle 20,7 a 28,2 a 3,91 a 3,56 a 11,0 a CLA MC1* 20,6 a 28,8 ab 3,58 b 3,48 b 12,9 a CLA MC2* 20,4 a 29,3 b 3,19 c 3,42 bc 14,0 a CLA Seife** 20,2 a 29,0 ab 3,39 d 3,40 c 11,7 a * CLA-Methylester, gecoatet; ** CLA-Ca-Seife; a,b = sign. Differenzen (p 0,05) Übersicht 5: Fettgehaltssenkung (%) durch CLA in sechs Versuchen (n. BASF, 2006) CLA-Menge g/kg Tag g 3,5 g 5 g 5 g 7 g 10 g COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 6 VON 10

7 Bei reduzierten Fettgehalten scheiden die Kühe über die Milch weniger Energie aus. Dies kann dazu beitragen, dass die Kühe zu Laktationsbeginn früher wieder in eine ausgewogene Energiebilanz kommen. Vorteile der kürzeren Phase der negativen Energiebilanz dürften sich auch für das Fruchtbarkeitsgeschehen ergeben. Diese denkbaren Vorteile müssen jedoch noch in Versuchen bewiesen werden. Im jetzigen Milchquotensystem führt eine Absenkung des Milchfettgehaltes zu einer Erhöhung der ablieferbaren Milchmenge. Hierüber können die Milchgeldeinnahmen gesteigert werden. Gleichzeitig sinkt aber der Milchpreis aufgrund des abgesenkten Milchfettgehaltes. Des Weiteren ist eine mögliche Leistungssteigerung durch CLA- Einsatz in der Größenordnung von etwa 5 % zu beachten. Diese Faktoren müssen im Rahmen einer ökonomischen Bewertung des CLA-Einsatzes einzelbetrieblich betrachtet werden. Dabei spielt auch die Höhe der Fettbewertung durch die Molkerei eine nicht unerhebliche Rolle. Je niedriger die Molkerei die Fetteinheit bewertet, um so eher ergeben sich ökonomisch günstige Situationen für den CLA-Einsatz. 4. Eiweißgehalt erhöhen Gerade die Erhöhung des Milcheiweißgehaltes führt zu einer deutlichen Anhebung des Auszahlungspreises. Für die Eiweißgehaltssteigerung muss folgendes beachtet werden: 1. Versorgungsempfehlungen einhalten 2. Kohlenhydratversorgung optimieren 3. Proteinversorgung anpassen Die Versorgungsempfehlungen für frischmelkende Kühe sind in der Tabelle 5 für verschiedene Herdenleistungen dargestellt. Der Energiegehalt je kg TM soll oberhalb von 7,0 MJ NEL liegen. Für eine optimierte Glukosebereitstellung für energetische Zwecke und für die Laktosebildung im Euter sind die Versorgungsempfehlungen bezüglich der beständigen Stärke von Bedeutung. Über die Zufuhr ausreichender Mengen an löslichen Kohlenhydraten soll das mikrobielle Pansenwachstum optimiert werden. Dies ist wichtig, da für die Eiweißversorgung der Milchkuh das Mikrobenprotein von zentraler Bedeutung ist. Insbesondere auf Grünlandstandorten sind die Ansprüche an die Kohlenhydratversorgung besonders zu beachten. Auf Basis von Grasprodukten erstellte Grobfutterrationen erfüllen in aller Regel die Ansprüche bezüglich der löslichen Kohlenhydrate und vor allem der beständigen Stärke nicht. Dieser Mangel kann über die Zufuhr von Milchleistungsfutter mit erhöhten Stärkegehalten und höherer Stärkebeständigkeit ausgeglichen werden. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 7 VON 10

8 Tabelle 5: Empfehlungen für Frischmelker, (nach DLG 1/2001) Min. Max. Min. Max. Trockenmasse g/kg Rohfett g/kg TM XS+XZ-bXS g/kg TM bxs g/kg TM Rohfaser g/kg TM Strukturwert /kg 1,1 1,15 NEL MJ /kg TM 7,0 7,2 7,1 7,3 nxp g/kg TM RNB g/kg TM 1,0 1,0 Tabelle 6: Empfehlungen zur Versorgung mit NEL und nxp MJ NEL g nxp g nxp je MJ NEL Erhaltung 37, Erhaltung + 10 kg 67, Erhaltung + 30 kg 130, Erhaltung + 50 kg 198, Quelle: GfE, 1997 Die Anforderungen an die Energie- und nxp-versorgung steigen mit zunehmender Leistung (siehe Tabelle 6). Die nxp-anforderungen steigen dabei deutlicher als die Anforderungen an die Energieversorgung. Dies kann aus den deutlich steigenden nxp-mengen je MJ NEL bei steigenden Leistungen abgelesen werden. Zur Sicherstellung der nxp-versorgung bei hohen Leistungen sind entsprechende UDP- Gehalte in der Ration erforderlich. Gemäß Übersicht 6 sind bei Leistungen oberhalb von 30 kg UDP-Werte von 30 % und mehr notwendig. In der praktischen Rationsgestaltung lassen sich diese hohen UDP-Werte in aller Regel nur durch den Einsatz von geschützten Proteinfuttermitteln erreichen. Aufgrund des Aminosäurenmusters verdienen Sojaextraktionsschrot und Rapsextraktionsschrot hierbei den Vorzug. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 8 VON 10

9 Übersicht 6: Bedarf an nxp und UDP (g/tag) bei normgerechter Energieversorgung (16 g Mikrobenpr. je MJ NEL) nxp-bedarf davon UDP % 33 % % Erh kg Erh kg Erh kg Zusammenfassung Der Absatz von Butterfett durch die Molkereien gestaltet sich zunehmend schwieriger. Eiweißhaltige Frischprodukte und vor allem die Käseproduktion erhöht die Wertschöpfung in der Milchverarbeitung. Molkereien verlangen deshalb zunehmend fettarme aber eiweißreiche Milch. Ökonomische Anreize werden über entsprechende Bewertungen der Milchinhaltsstoffe bei Festlegung des Milchauszahlungspreises gesetzt. Milchviehhalter müssen deshalb zunehmend Milch mit marktkonformen Inhaltsstoffen produzieren. Der Milchfettgehalt kann durch eine Verringerung der Vorstufen für die Milchfettsynthese und durch eine Reduktion des Fettneuaufbaus im Euter gesenkt werden. Insbesondere in Hochleistungsherden bietet der erste Weg kaum Möglichkeiten, da eine Abnahme der Rohfaser- und Strukturversorgung das Risiko für Acidosen deutlich ansteigen lässt. Bestimmte konjugierte Fettsäuren erwiesen sich in verschiedenen Versuchen als besonders wirksam bei der Verringerung der Novosynthese von Milchfett. Vor allem die konjugierte Linolsäure in Form von C 18:2, trans 10, cic12 führt dosisabhängig zu einem starken Abfall des Milchfettgehaltes. Über fettarme Milch wird weniger Energie abgegeben. Bei CLA-Einsatz kann deshalb die Phase einer negativen Energiebilanz in der frühen Laktation verkürzt werden. Hieraus könnten sich positive Effekte für das Fruchtbarkeitsgeschehen ergeben. Eine Eiweißgehaltssteigerung lässt sich meistens schwerer realisieren, da die Eiweißversorgung der Milchkuh als sehr komplexes System im Zusammenspiel von Futter- und Mikrobenprotein sowie der Energieversorgung gesehen werden muss. Erste Voraussetzung für stabile Eiweißgehalte ist das Einhalten der gültigen Versorgungsempfehlungen. Die bedarfsgerechte Versorgung mit Aminosäuren muss dabei vor allem bei Milchleistungen von über 30 kg täglich über die Zufuhr geschützter Proteinträger gewährleistet werden. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 9 VON 10

10 Auszug aus der anschließenden Diskussion mit dem Autor: Frage 1: Wie unterschiedlich sind die Wirkungen der Isomere der CLA s? Antwort: Nur die trans 10 cis 12 Form ist in der Lage den Fettgehalt abzusenken, andere Isomere schaffen das nicht. Wenn man nach der Wirkung von Kombinationsprodukten fragt, muss man fragen, wie viel in der trans 10 cis 12 Form vorliegt. Frage 2: Geht durch CLA s auch der Eiweißgehalt zurück? Wenn ja, müsste das auch in der ökonomischen Bewertung beachtet werden. Antwort: Bisher zeigen die Versuche keine signifikante Absenkung des Eiweißgehaltes. Tendenzen wurden gezeigt. Diesen muss weiter nachgegangen werden. Auch Versuche aus den USA zeigen keine Absenkung des Eiweißgehaltes. Hier wurden die CLA s allerdings nur über einen kurzen Zeitraum verfüttert. Frage 3: Wie hoch sollte die Tagesdosis der CLA s sein? Diese ist bei der ökonomischen Bewertung zu beachten. Antwort: Auf die Frage der optimalen Dosierung pro Kuh und Tag ist keine konkrete Antwort möglich. Man muss danach fragen, wie hoch die Wirkung sein soll. Frage 4: CLA s sind als Naturstoffe z.b. in Leinöl enthalten. Könnte man auch diese nativen Quellen einsetzen? Antwort: Der natürliche Gehalt konjugierter Fettsäuren in Leinsamen ist nicht so hoch. Es müsste noch eine technologische Bearbeitung erfolgen, um einen ausreichenden Gehalt konjugierter Fettsäuren zu erhalten. Wenn man z.b. Rapskuchen füttert geht der Milchfettgehalt runter, allerdings auch der Eiweißgehalt, da in die Fermentation eingegriffen wird und somit weniger Mikrobenprotein produziert wird. Die Literaturstellen können beim Autor erfragt werden. Dr. Martin Pries Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen Nevinghoff Münster Tel martin.pries@lwk.nrw.de COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 10 VON 10