(mod. nach Licitra et al. 1996)

Transkript

1 Proteine aus Silagen können nur bedingt Proteinkonzentrate ersetzen Dr. Olaf Steinhöfel, Dr. Wolfram Richardt, Prof. Manfred Hoffmann, Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft und LKS Sachsen e.v. Die Vorraussetzung für eine ökonomische Milchproduktion ist die Bereitstellung von hochwertigem Grobfutter. Der Begriff hochwertig sollte jedoch nicht nur auf die Energiekonzentration oder eine am Fütterungsregime angepasste Rohfaserkonzentration eingeengt werden. So kommt neben der hygienischen Qualität (Konserviererfolg, Hefe- und Schimmelpilzen, Rohasche) und der Häckselqualität auch der Rohproteinqualität eine wichtige Rolle zu. Bei der Betrachtung des Silierprozesses stehen normalerweise die Veränderungen in der Kohlenhydratfraktion im Vordergrund (Kohlenhydrate Gärsäuren). Wenig beachtet werden hingegen die Veränderungen in der Rohproteinqualität. Dabei laufen auch beim Rohprotein umfangreiche Abbau- und Umbauprozesse ab, die den Futterwert der Grassilagen erheblich mitbestimmen. Eine Ausnahme bildet hier die Bestimmung des pepsinunlöslichen als Maß für die Hitzeschädigung seit Mitte der 80ger Jahre. Man muss jedoch beachten, dass das pepsinunlösliche Rohprotein auch dann ansteigt (über 30%), wenn der Pflanzenbestand sehr spät geschnitten wurde (z. B. späte Schnittnutzung) oder ein hoher Anteil an minderwertigen Futtergräsern den Hauptbestandteil der Silage ausmacht. Der Gehalt an pepsinunlöslichem Rohprotein ist somit auch ein Ausdruck der Bestandspflege des Grünlandes. Das Futterrohprotein lässt sich nach dem Schema von Licitra et al. (1996) in fünf Fraktionen unterteilen (Abbildung 1). Die erste Fraktion (A) besteht aus NPN-Verbindungen (freie Aminosäuren, N-haltige Basen und Säuren, Harnstoff, u.s.w.). Diese Verbindungen tragen nicht zum Durchflussprotein (UDP) bei und werden im Pansen umgesetzt. Die B-Fraktionen bestehen aus Reinprotein, welches entweder nicht an die Faser gebunden ist (B1), an die NDF gebunden ist, aber leicht in Lösung geht (B2) oder aber an die ADF gebunden ist und leicht in Lösung geht (B3). Alle Fraktionen tragen in unterschiedlichem Ausmaß zum UDP bei. Die Fraktion C ist unlöslich an die ADF gebunden und gilt deshalb als nahezu unverdaulich. Aus diesem Grunde ergibt sich für die Fraktion C (bei Grassilagen und Brauerei- bzw. Brennereiprodukten) ein maximaler Wert von 12% des. Gehalte darüber hinaus sind ein deutlicher Hinweis von Hitzeschädigung. Der Beitrag für das UDP ist bei Fraktion C am höchsten. Mit Hilfe von Versuchen an pansenfistulierten Rindern konnte eine Beziehung zwischen den Rohproteinfraktionen und dem UDP-Gehalt verschiedener Futtermittel hergestellt werden. Der UDP-Gehalt kann dabei für drei verschiedene Passageraten (2% h -1, 5% h -1, 8% h -1 ) berechnet werden (Shannak et al. 2000). Für Grobfuttermittel (Grünfutter, Silagen, Heu und Stroh) kann man näherungsweise von einer Passagerate von 5%h -1 ausgehen. Abbildung 1: Darstellung der Rohproteinfraktionen (mod. nach Licitra et al. 1996) 1 (6)

2 Diese Unterteilung des ist sowohl auf Grünfutter wie auch auf die Silagen anwendbar. Während der Silierung findet ein erheblicher mikrobieller Abbau des in der Grünpflanze vorhandenen Reineiweißes statt. Dieser Vorgang wird als Proteolyse bezeichnet (Abbildung 2). Über den Umfang der Proteolyse und die Beeinflussbarkeit im Silierprozess ist bisher wenig bekannt. Die Bedeutung für den Futterwert der Silage besteht in der Reduzierung des Reineiweißes und damit im Absinken des Durchflussproteins (UDP) und des nutzbaren (nrp). Abbildung 2: Veränderungen in den Rohproteinfraktionen durch die bei der Silierung stattfindende Proteolyse Neben der Proteolyse gibt es aber weitere qualitätsmindernde Abbau- und Umbauprozesse. Die Fraktion A (NPN-Verbindungen) besteht zunächst aus einem hohen Anteil an freien Aminosäuren und einem geringeren Anteil an Nicht-Aminosäure-Stickstoff (Abbildung 3). Durch Fehlvergärungen von überwiegend proteolytischen Clostridien kommt es zum Abbau von Aminosäuren zu biogenen Aminen und Ammoniak (NH 3 ). Sowohl biogene Amine als auch Ammoniak wirken sich negativ auf Futteraufnahme, Tiergesundheit und Fruchtbarkeit aus und sind deshalb in Silagen zu minimieren. Der Nachweis von biogenen Aminen ist schwierig und aufwendig. Der Ammoniak-Gehalt ist aber ein ausreichender Indikator und sollte deshalb dringend in die Beurteilung der Silagequalität einbezogen werden. Abbildung 3: Veränderungen in den NPN-Verbindungen bei Fehlgärung durch vorwiegend proteolytischen Clostridien 2 (6)

3 In vereinzelten Untersuchungen wurden die Veränderungen in den Rohproteinfraktionen durch die Silierung untersucht. Wie in den Abbildungen 4 und 5 zu sehen ist, erhöhte sich der Anteil der Fraktion A in Maissilagen um ca. 50% und in Kleegrassilagen um mehr als 100% (von 28% auf 63%). Dieser hohe Anstieg ist typisch für Grassilagen, wobei die Variation sehr groß ist. Bei anderen Feldstudien wurden Gehalte an Fraktion A von deutlich unter 60% und mehr als 70% gefunden. Die Zunahme der Fraktion A hat den größten Einfluss auf die Höhe des UDP. In der unten aufgeführten Untersuchung betrug der Mittelwert für das UDP in Grassilagen 18% und entspricht in etwa der DLG-Futterwerttabelle 1997 (15%). Der niedrigste Wert lag aber bei 12% und der höchste bei 24%. Bei anderen Untersuchungen an Grassilagen ergeben sich zum Teil noch niedrigere (<10% UDP) und noch höhere Werte (>30% UDP). Diese enormen Schwankungen im UDP-Gehalt bei Grassilagen mit gutem und sehr gutem Siliererfolg lassen die Schlussfolgerung zu, dass unsere bisherige Einschätzung der Silierqualität aus Sicht der Wiederkäuerfütterung nicht ausreicht. Auch bei Silierversuchen wird üblicherweise nicht die Proteinqualität berücksichtigt. Dies erklärt möglicherweise auch Effekte von Siliermitteln auf die Leistung von Tieren, ohne deutliche Unterschiede bei den Kohlenhydraten. Abbildung 4 Veränderungen in den Rohproteinfraktionen von Kleegras und Kleegrassilagen (n=8) durch die Silierung in % 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 A B1 B2 B3 C UDP5 Kleegras 27,6 4,2 37,8 24,1 6,3 32,7 Kleegrassilage 63,1 3,0 20,7 6,1 7,0 18,3 Abbildung 5: Veränderungen in den Rohproteinfraktionen von Grünmais und Maissilagen (n=4) durch die Silierung in % 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 A B1 B2 B3 C UDP5 Silomais 20,0 0,8 58,6 15,1 5,5 34,0 Maissilage 31,0 2,3 54,8 7,5 4,3 15,0 3 (6)

4 Im Futtermittellabor des LKV Sachsen wurden mehrere Silierversuche ausgewertet und der Effekt von Milchsäurebakterien auf die Rohproteinfraktionen und den UDP-Gehalt untersucht. Wie in Abbildung 6 zu sehen ist, verringert sich bei Einsatz eines biologischen Siliermittels die Proteinlöslichkeit (Fraktion A + B1) um ca. 4% (56,6% vs. 60,4%) und erhöht sich das UDP um 4% (24,2 vs. 19,9). Aus den ersten zaghaften Untersuchungsansätzen und Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass durch biologische Siliermittel der UDP- Gehalt erhöht werden kann. Abbildung 6: Einfluss von biologischen Siliermitteln (Milchsäurebakterien) auf den UDP-Gehalt und verschiedenen Rohproteinfraktionen Neben dem UDP sind aber auch der Konserviererfolg und der Gehalt an schädlichen Stoffwechselprodukten (z. B. Ammoniak) wichtige Qualitätsmerkmale. In Abbildung 7 ist der Zusammenhang zwischen Konserviererfolg und verschiedenen Rohproteinparametern dargestellt. Wie deutlich zu sehen ist, korrelieren weder der UDP-Gehalt noch die verschiedenen Rohproteinfraktionen mit dem Konserviererfolg. Einen deutlichen Zusammenhang gibt es jedoch zwischen Ammoniak (NH 3 ) und Konserviererfolg. Schlechte Konserviererfolge (4 und 5) gehen mit einem steigendem Ammoniakgehalt einher. Man könnte auch formulieren, ein hoher Ammoniakgehalt ist immer Ausdruck eines schlechten Konserviererfolges. Ähnlich verhält es sich mit dem Gehalt an pepsinunlöslichem Rohprotein. Abbildung 7: Zusammenhang zwischen Konserviererfolg und Rohproteinfraktionen (n = 465) Dass erhöhte Ammoniakgehalte in Grassilagen nach wie vor ein Problem darstellen, zeigt Abbildung 8. In Abhängigkeit vom Erntejahr gibt es große Schwankungen im Anteil an Proben mit erhöhten Ammoniakgehalten (>10%). Besonders in nassen Jahren (z. B. 2004) treten vermehrt Silagen mit Buttersäuregärung und hohen Ammoniakgehalten auf. 4 (6)

5 Abbildung 8: Verteilung des NH 3 -Gehaltes in Grassilagen (Ernte ) (Quelle: LKS mbh, Lichtenwalde) Neben der Silierung könnte auch die Feldliegezeit einen Einfluss auf den Proteinabbau haben. Dazu wurde in einer entsprechenden Versuchsanordnung das Siliergut bis zu einer Feldliegezeit von 5 Tagen beprobt und untersucht (vgl. Abb. 8). Anschließend wurde das Siliergut einsiliert und nach demselben Schema beprobt und untersucht. Wie in Abbildung 9 zu erkennen, kommt es während der Feldliegezeit bereits zu einem geringfügigen Abbau von Reineiweiß. Der Gehalt an Reineiweiß in den Silagen korreliert jedoch nicht mit der Feldliegezeit, sondern wird durch die Silierung selbst am meisten beeinflusst. Abbildung 9: Einfluss der Feldliegezeit auf den Abbau des Reineiweißes Reineiweiß in % des Siliergut Silage Feldliegezeit (d) 0,5 1, ,5 1, Regen (d) Die erweiterten Erkenntnisse zur Proteinqualität in Silagen, die analytischen Möglichkeiten zu ihrer Bestimmung und die Bedeutung, die sie für Leistung und Gesundheit der Milchkühe haben, erfordern eine Erweiterung der bisher formulierten Anforderungen. Dazu sind die Kennzahlen für die Proteinlöslichkeit, die Fraktion C und UDP für Gras-, Mais- und Getreideganzpflanzensilagen in die Anforderungen aufzunehmen (Richardt, 2007) 5 (6)

6 Abbildung 10: Orientierungswerte für Parameter der Rohproteinqualität in Silagen Parameter Einheit Grassilage Maissilage GPS Rohproteingehalt g/kg TS NH 3 Gehalt % des Gesamt-N < 8 < 6 < 6 pepsinunlösliches Rohprotein % des < 25 <25 < 25 Proteinlöslichkeit (Fraktion % des A+B1) Fraktion C % des < 12 < 12 < 12 UDP % des > 15 >15 >15 GPS : Getreideganzpflanzensilage Zusammenfassung Die Fraktionierung des gibt einen wichtigen Hinweis auf das Ausmaß der Proteolyse (Abbau des Reinproteins) und den Gehalt an Durchflussprotein (UDP). Die Proteinlöslichkeit (Fraktion A+B1) und das UDP sind wichtige Parameter zur Charakterisierung der Proteinqualität von Silagen und damit des Futterwertes (z. B. nutzbares Rohprotein). Die Parameter pepsinunlösliches Rohprotein und Ammoniak (NH 3 ) können hingegen wichtige Informationen in Bezug auf Fehlgärungen liefern und stehen im engen Zusammenhang mit der Futteraufnahme und Tiergesundheit. 6 (6)