Zum Einfluss von automatischen Melkverfahren auf den Fettgehalt der Milch

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1 Züchtungskunde, 76, (5) S , 2004, ISSN Eugen Ulmer Verlag GmbH & Co., Stuttgart Zum Einfluss von automatischen Melkverfahren auf den Fettgehalt der Milch SUSANNE HAUG* UND H. GRIMM 1 Einleitung Schon bevor automatische Melkverfahren technisch ausgereift waren, untersuchte NUBER (1980, 1989), wie sich solche Verfahren auf die Tiere auswirken. Die Kühe wurden in seinen Versuchen in einer Kraftfutterabrufstation gemolken, die zu einer Melkbox umfunktioniert war. Der beobachtete Einfluss der Länge einer Zwischenmelkzeit (ZMZ) auf die Milchmenge längere ZMZ verringern die aktuell sezernierte Milchmenge entspricht den bekannten Befunden der Literatur und wird hier nicht weiter diskutiert. Durch die Möglichkeit für die Kühe, den Melkzeitpunkt frei zu wählen, kam es zur Abfolge sehr unregelmäßiger ZMZ. NUBER stellte fest, dass bei länger werdenden ZMZ der Fettgehalt in der Milch von über 4,3% nach 5h ZMZ auf unter 3,5%, nach 8 9 h immer mehr abnahm. Er erklärte dies mit einer Verschleppung von fettreicher Nachmilch aus langen ZMZ in die unter Praxisbedingungen meist folgende kurze ZMZ. Beim Melken mit den heutigen automatischen Melksystemen werden entsprechende Beobachtungen gemacht: der Fettgehalt der Milch schwankt von Probe zu Probe sehr stark. Für die Milchleistungsprüfung (MLP) wird aus Kostengründen diskutiert, Einzelproben zu analysieren und diese dann unter Berücksichtigung der dazugehörigen Milchmenge und ZMZ auf 24 Stunden-Werte umzurechnen (Bünger et al., 2002). Gemäß den Funden von Nuber müsste nicht nur die aktuelle ZMZ berücksichtigt werden (= die ZMZ, von deren Ende die Milchprobe stammt), sondern auch die vorhergegangene ZMZ (= die ZMZ, die der aktuellen ZMZ vorhergeht), falls für züchterische Aufgaben mit den Fettgehalten einzelner Milchproben gerechnet (und korrigiert) wird. Die vorliegende Untersuchung soll deshalb zur Klärung der Frage beitragen, ob und wie sich unterschiedliche vorhergehende ZMZ zusätzlich zum Einfluss der aktuellen ZMZ auf den Fettgehalt der Milch auswirken. 2 Stand des Wissens 2.1 Regelmäßige ZMZ und Fettgehalt der Milch Im Verlauf des Milchentzugs kommt es zu einem Anstieg des Fettgehalts in der Milch. Im Vorgemelk finden sich die niedrigsten, in der Residualmilch die höchsten Fettgehalte (ELLIOT, 1961; HOFFMANN et al., 1977; GRIMM, 1984). Weiterhin sind die Fettgehalte nach langen ZMZ stärker differenziert, d. h. es werden im Vorgemelk niedrigere und in Nachgemelk sowie Residualmilch höhere Fettgehalte gefunden als nach kurzen ZMZ. Die Menge der Residualmilch kann nach sehr langen ZMZ (>12h) vergrößert sein, die Kühe lassen sich dann also schlechter ausmelken (Tab. 1). Der Trend in diesen Untersuchungen ist eindeutig in den letzten Fraktionen des Gemelks sind die Fettgehalte der Milch erhöht; diese Unterschiede werden größer mit * Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim, Fachgebiet Verfahrenstechnik in der Tierproduktion und Landwirtschaftliches Bauwesen (Leiter Prof. Dr. T. Jungbluth). grimm@uni-hohenheim.de Wir danken dem LKV Stuttgart für die Unterstützung bei der Analyse der Milchproben.

2 336 Haug und Grimm Tab. 1. Einfluss der regelmäßigen Zwischenmelkzeit (ZMZ) auf Fettgehalt und Menge von Nachgemelk (MNG) und Residualmilch (Resi) [nach ELLIOT, 1961 und GRIMM, 1984] Influence of regular milking intervals (ZMZ) on fat content and strip yield (MNG) and residual milk (Resi) [after ELLIOT, 1961 and GRIMM, 1984] GRIMM (1984) ELLIOT (1961) ZMZ MNG Resi Resi h kg % kg % kg % 3 0,36 4,7 0,32 8,2 4 0,55 8,5 6 0,39 5,4 0,34 9,1 0,75 8,8 8 0,91 11,6 10 0,87 12,9 12 0,36 6,5 0,43 10,5 0,82 13,1 14 0,82 13,6 16 0,75 13,8 18 0,47 8,6 0,64 12,5 länger werdenden ZMZ. Unterschiede im Fettgehalt sind entsprechend der Rasse, der Fütterung und der Melkarbeit zu erwarten. So wurde bei ELLIOT (1961) nicht zwischen Nachgemelk und Residualmilch differenziert. Die gesamte sezernierte Fettmenge (bezogen auf die Milchmenge) ändert sich nach langen ZMZ aber kaum oder gar nicht (HUCK, 1977; GRIMM, 1984). 2.2 Unregelmäßige ZMZ und Fettgehalt der Milch Die häufig gefundenen Variationen zwischen Morgen- und Abendgemelk sind auf die Wirkung aufeinander folgender unterschiedlich langer ZMZ zurückzuführen. Zu diesem Ergebnis kommen LUDRI et al. (1983), indem sie die Zusammensetzung der Milch nach gleichen und ungleichen ZMZ vergleichen. Die Milchzusammensetzung bei regelmäßigen ZMZ ist immer annähernd gleich, wohingegen bei unregelmäßigen Melkintervallen starke Unterschiede vor allem im Fettgehalt auftreten. Hier werden nach langen ZMZ niedrigere Fettgehalte gefunden, nach kurzen ZMZ höhere. Sie vermuten, dass der höhere Fettgehalt nach kurzen ZMZ darauf zurückzuführen ist, dass aus den längeren ZMZ mit hohem Fettgehalt in den Fraktionen Nachgemelk und Residualmilch welche unvollständig bzw. nicht ermolken werden Fett in die darauf folgende kürzere ZMZ verschleppt wird. Diese Verschleppung wird fälschlich als höhere Fettsekretion während kurzen ZMZ interpretiert. Liegen unregelmäßige ZMZ vor, so darf nicht angenommen werden, dass Milchmenge und Milchinhaltsstoffe, die in einer bestimmten Melkung ermolken werden, ausschließlich die Sekretion während der entsprechenden ZMZ repräsentieren. Auch in Betrieben mit herkömmlichen Melksystemen werden meist nicht Melkintervalle mit gleichen ZMZ eingehalten. Für gewöhnlich folgen den längeren Intervallen nachts kürzere Intervalle am Tag. Abweichungen in den Ergebnissen der Milchleistungsprüfung von den tatsächlichen Gehalten an Milchinhaltsstoffen treten vor allem bei zusammengesetzten Milchproben auf. So fand HARGROVE (1994) morgens höhere Milchmengen, aber mit niedrigerem Fettgehalt als im Abendgemelk. Im Proteingehalt zeigten sich kaum Differenzen zwischen Morgen- und Abendmilch. Für Betriebe mit AMS wei-

3 Zum Einfluss von automatischen Melkverfahren auf den Fettgehalt der Milch 337 sen FRIGGENS und RASMUSSEN (2002) auf die hohe Variabilität der Fettgehalte hin (im Gegensatz zum Proteingehalt), die eine Aussage zum wahren Fettgehalt nur nach Korrektur zulassen. Sie schätzen diese jedoch nur aus der aktuellen Melkzeit. 3 Eigene Untersuchungen 3.1 Tiere, Material und Methoden Die Untersuchungen am automatischen Melksystem wurden auf zwei Betrieben (Betrieb I bzw. II) durchgeführt. Im Versuch befanden sich jeweils alle Tiere der Herde, die zu diesem Zeitpunkt Zugang zur Melkstation hatten. Dies waren auf dem Betrieb I 58 Kühe der Rasse Deutsche Schwarzbunte mit einer durchschnittlichen Milchleistung von 29,8 kg Milch/Tag zum Zeitpunkt der Datenerhebung; auf dem Betrieb II standen 36 Kühe der Rasse Fleckvieh (19,8 kg Milch/Tag). Da für die Erhebung der Versuchsdaten das Gerät für die automatische Probenahme ( Shuttle ) wie bei der MLP zur Verfügung stand, entstand keinerlei Umstellung für die Tiere. Die Probenahme fand an den drei Tagen direkt nach der regulären Milchleistungsprüfung statt. Die Kühe wurden auf beiden Betrieben im Boxenlaufstall gehalten. Die Fütterung blieb während der Versuchsperiode unverändert. Auf beiden Betrieben arbeitete ein automatisches Melkverfahren der Firma Lely, in dem Kühe unter Vorgabe einer individuell vorgegebenen erwarteten Mindestmilchmenge dann gemolken wurden, wenn sie die Melkbox besuchten. Innerhalb eines einmaligen Zeitraums von jeweils 72 Stunden je Betrieb wurden aus jedem Gemelk Einzelproben gezogen und auch einzeln analysiert. Die Probeentnahme erfolgte vollautomatisch mit dem Shuttle der Firma Lely. In der Melkstation wurde jede Kuh identifiziert, sobald sie die Melkbox betrat. Der Zeitpunkt der Melkung und die ermolkene Milchmenge wurden über die elektronische Milchmengenmessung erfasst und im Rechner der Anlage gespeichert. Die Überprüfung der Plausibilität der Daten und der Reihenfolge der Milchproben erfolgte täglich zweimal. Bei den Auswertungen der Untersuchungsdaten wurde nicht wie in bisherigen Untersuchungen nur der Einfluss der aktuellen ZMZ berücksichtigt, sondern auch der der vorangegangenen ZMZ. Diese ZMZ werden einheitlich bezeichnet: ZMZ akt ist die (aktuelle) ZMZ, die seit der letzten Melkung bis zur aktuellen Probemelkung vergangen ist. ZMZ vor ist die ZMZ, die vor ZMZ akt liegt. Für die Untersuchungen wurden nur Daten der Kühe verwendet, von denen jeweils mindestens ein Messwert mit ZMZ <<9h und einer mit >>9h vorlag und bei denen der Quotient der errechneten Sekretionsraten (aktuell/vorher) >2:3 und <3:2 war. Diese Einschränkung schloss Daten aus unvollständigen Melkungen bzw. aus Melkungen nach unvollständigen Melkungen aus, da die errechneten Sekretionsraten in diesen Fällen außerhalb der genannten Schranken lagen. Für den größten Teil der Auswertungen wurden die ZMZ in 4 Stufen eingeteilt ( 6;>6-9;>9-12;>12 [h]). Von den insgesamt erfassten Daten (94 Kühe, >1000 Melkungen) konnten 450 Datensätze von 85 Kühen verwendet werden. In jedem dieser Datensätze sind die Daten aus ZMZ akt und ZMZ vor vorhanden, das heißt aus zwei aufeinander folgenden Melkungen. Die Daten wurden mit dem Statistikprogramm SPSS (Programmversion 11.5 für Windows) bearbeitet. Der Einfluss der aktuellen und der vorhergegangenen ZMZ wurde über alle Kühe (ohne Berücksichtigung des Betriebseinflusses) nach dem folgenden statistischen Modell gemeinsam geschätzt: y ijkl =Kuh i + ZMZakt j +ZMZvor k + (ZMZakt * ZMZvor) jk + ijkl wobei: y ijkl = Merkmalswert

4 338 Haug und Grimm Kuh i = zufälliger Effekt der Kuh (i=1...85) ZMZakt j = fixer Effekt der aktuellen ZMZ (j=1...4) ZMZvor k = fixer Effekt der vorhergegangenen ZMZ (k=1...4) (ZMZakt * ZMZvor) jk = Interaktion ZMZakt*ZMZvor ijkl = Restfehler Für die grafischen Darstellungen in Abb. 2a+b wurde aus ZMZakt und ZMZvor ein kombinierter Effekt (KOMBI) errechnet: y ijk = Kuh i + KOMBI j + ijk mit KOMBI j (j=1.16). 3.2 Ergebnisse und Diskussion Tabelle 2 gibt zunächst eine Übersicht über die Mittelwerte wichtiger Merkmale in beiden Betrieben. Die sehr ähnlichen ZMZ und Fettgehalte in beiden Betrieben sind zufällig. In den Abbildungen 1 a-c sind Zusammenhänge zwischen den Merkmalen in aufeinander folgenden Gemelken dargestellt. Die Bezeichnung der Merkmale erfolgt entsprechend der Bezeichnung der Zwischenmelkzeiten, in deren Gemelk sie bestimmt wurden mit dem Zusatz akt bzw. vor. Es fällt auf, dass sowohl bei den Sekretionsraten als auch den Proteingehalten die Werte zwischen aufeinander folgenden Proben recht gut korreliert sind, während bei den Fettgehalten kein Zusammenhang erkennbar ist (Abb. 1a c). Tab. 2. Übersicht über die erfassten Gemelke Table of recorded milkings Betrieb n Gemelk Fett% Eiweiß% Zellzahl ZMZ [kg] [1000/ml] [h] II ,3 4,25 3, ,7 II 199 7,1 4,24 3, ,8 Abb. 1a. Vergleich der Sekretionsraten [kg/h] an zwei aufeinander folgenden Melkzeiten Comparison of secretion rates on two consecutive milkings

5 Zum Einfluss von automatischen Melkverfahren auf den Fettgehalt der Milch 339 Abb. 1b. Vergleich der Eiweißgehalte an zwei aufeinander folgenden Melkungen Comparison of protein contents on two consecutive milkings] Abb. 1c. Vergleich der Fettgehalte an zwei aufeinander folgenden Melkungen Comparison of fat contents on two consecutive milkings Tab. 3a+b geben einen Überblick über die Ergebnisse. ZMZ akt hat mit Ausnahme des Eiweißgehaltes einen deutlichen Einfluss auf die untersuchten Merkmale (Tab. 3a). Dies wird auch in anderen Untersuchungen entsprechend gefunden. Die Reduzierung der Sekretionsrate von <6h ZMZ (1,12kg/h) bis >12h ZMZ (0,97kg/h) entspricht mit rund 12% den Erwartungen. Nur beim Fettgehalt zeigt sich sowohl ein hochsignifikanter Einfluss bei ZMZ vor als auch bei ZMZ akt. In Abhängigkeit von der Länge der aktuellen ZMZ ergab sich wie erwartet ein höherer Fettgehalt der Milch nach kurzen ZMZ, der mit zunehmender

6 340 Haug und Grimm Tab. 3a. Wirkung der fixen (ZMZ) bzw. zufälligen (Kuh) Effekte auf die Merkmale Significance of fix (ZMZ=interval) and random (Kuh=cow) effects on the traits] Merkmal Kuh ZMZ akt ZMZ vor ZMZakt * ZMZvor Milchmenge *** *** - - Sekretionsrate *** *** - - Fett% *** *** *** - Eiweiß% *** ***: p 0,001 **: p 0,01 *: p 0,05 Tab. 3b. Geschätzte least squares Mittelwerte für die Stufen der Faktoren ZMZ akt und ZMZ vor Estimated least squares means for actual Milking Interval (ZMZakt) and MI before (ZMZ vor) ZMZ [h] Milchmenge Sekretionsrate Eiweiß% Fett% [kg] [kg/h] ZMZ akt *** *** - *** < 6 5,19 1,12 3,43 4, ,71 1,03 3,45 4, ,44 1,00 3,47 4,14 > 12 12,59 0,97 3,44 3,77 ZMZ vor *** < 6 9,06 1,03 3,44 3, ,14 1,06 3,43 4, ,77 1,02 3,45 4,43 > 12 8,96 1,00 3,48 4,70 Länge der ZMZ immer mehr abnimmt und bei den längsten ZMZ am niedrigsten ist. Genau umgekehrt ist der Einfluss der ZMZ vor kurze Zwischenmelkzeiten vor der aktuellen ZMZ wirken sich erniedrigend auf den Fettgehalt im aktuellen Gemelk aus, während lange ZMZ vor den Fettgehalt im aktuellen Gemelk erhöhen. Hierbei zeigt ZMZ vor eine betragsmäßig beinahe genau so hohe Wirkung wie ZMZ akt (Tab. 3b, Abb. 2b). Bedingt durch das Herdenmanagement tritt eine starke Häufung der Melkungen bei Zwischenmelkzeiten von 6 bis 12h auf, mit deutlichem Schwerpunkt bei 9 12h ZMZ. Diese starke Häufung könnte fehlende Interaktionen zwischen ZMZakt und ZMZvor erklären, auch werden dadurch die Schätzungen für die Randpositionen unsicherer. Interessant in diesem Zusammenhang sind die Ergebnisse von GRIMM (1984). Er stellte fest, dass sich der Fettgehalt des Maschinenhauptgemelks bei regelmäßigen ZMZ von 6 bzw. 12 Stunden (d.h. bei zwei- bzw. viermaligem Melken je Tag) an acht unterschiedlichen Melkzeitpunkten nicht signifikant unterscheidet (3,43% bzw. 3,45%); es treten jedoch deutliche Unterschiede innerhalb eines Gemelks auf: nach langen ZMZ ist der Fettgehalt zu Anfang niedriger, am Ende des Gemelks (Nachgemelk, Residualmilch) jedoch größer als nach kurzen ZMZ. Es treten also beim Melken keine deutlichen Unterschiede in der gesamten Fettsekretion im Verlauf des Tages auf, sondern nur in der

7 Zum Einfluss von automatischen Melkverfahren auf den Fettgehalt der Milch 341 Abb. 2a. Beobachtungen je Zelle der Faktorkombination (ZMZakt x ZMZvor) Number of observations per cell of the combined factor (ZMZakt x ZMZvor) Abb. 2b. Fettgehalt in Abhängigkeit von (ZMZakt x ZMZvor) Fat content per cell of (ZMZakt x ZMZvor) Schichtung. Unterschiede im Fettgehalt, die bei unregelmäßigen Morgen-/ Abend- ZMZ auftreten, müssen somit nicht auf tageszeitabhängig unterschiedlicher Sekretionsrate beruhen. Es ist wahrscheinlich, dass in der Abendmilch anteilmäßig mehr Fett aus der Residualmilch des Morgens (längere ZMZ nachts und damit höherer Fettgehalt) ermolken wird als umgekehrt.

8 342 Haug und Grimm 4 Schlussfolgerungen Abnehmende Fettgehalte mit zunehmender Länge der ZMZ wurden bereits bei früheren Untersuchungen gefunden (LUDRI 1983, NUBER 1989). Bei diesen Untersuchungen wurde der Fettgehalt immer nur in Abhängigkeit von der aktuellen ZMZ betrachtet, aber nie der Einfluß der dieser vorangehenden ZMZ untersucht. In der nun vorliegenden Untersuchung zeigte sich mit zunehmender Länge der vorangehenden ZMZ ein signifikant steigender Fettgehalt im aktuellen Gemelk. Die Befunde: Keine unterschiedlichen Fettgehalte bei regelmäßigen ZMZ Höhere Fett % in Nachgemelk und Residualmilch bei (regelmäßigen) langen ZMZ Bei unregelmäßigen ZMZ insgesamt höhere Fettgehalte bei kurzen ZMZ und niedrigere bei langen ZMZ führen zu folgender Interpretation: Die hohen Fettgehalte nach kurzen ZMZ werden verursacht, weil aus längeren ZMZ mit hohem Fettgehalt in Nachgemelk und Residualmilch nicht ermolkenes Fett in die darauffolgende, unter Praxisbedingungen meist kürzere, ZMZ übertragen wird. Zusammenfassung Der Einfluss unregelmäßiger Zwischenmelkzeiten (ZMZ) auf den Fettgehalt der Milch wurde auf zwei Betrieben mit Automatischem Melksystem an insgesamt 85 Kühen untersucht. Dabei wurde nicht nur der Einfluss der aktuellen ZMZ berücksichtigt, sondern auch der Einfluss der vorangegangenen. Der Unterschied in der Sekretionsrate zwischen kurzen (<6h) und langen Intervallen (>12h) lag mit 12% im erwarteten Bereich. Der Fettgehalt wurde sowohl vom aktuellen als auch vom Fettgehalt des diesem vorhergehenden Melkintervalls beeinflusst. Er wurde von langen vorhergehenden Intervallen beinahe so stark (< 6 h `>12 h / 3,94 % ` 4,70%) erhöht wie er von langen aktuellen Intervallen (<6h `>12h / 4,80% ` 3,77%) gesenkt wurde. Es wird daraus gefolgert, dass Fett aus langen ZMZ (mit hohem Fettprozent in der Residualmilch) in die folgende kürzere ZMZ übertragen wird. Schlüsselwörter: Milch; Sekretion; Intervall; Fett; unregelmäßige Zwischenmelkzeit Literatur BÜNGER, A.; T. PASMAN; E. BOHLSEN; F. REINHARDT (2002): Transformation of AMS records to 24 hour equivalents. In: Performance recording of animals: state of the art Proceedings of the 33 rd Biennial Session of ICAR, Interlaken, Switzerland ELLIOT, G. M. (1961): The effect on milk yield of three times a day milking and of increasing the level of residual milk. J. Dairy Res. 28, FRIGGENS, N. C.; RASMUSSEN, M. D. (2002): Milk quality assessment in automatic milking systems: accounting for the effects of variable intervals between milkings on milk composition. Livestock Prod. Sci. 2002, 73, 1, GRIMM, H. (1984): Einflüsse von Tageszeit und Zwischenmelkzeit auf die Gehalte von Fett und Freien Fettsäuren in Milch. Diss. Univ. Hohenheim HOFFMANN, B.; HAMBURGER, R.; HOLLWICH, W. (1977): Bestimmung von Progesteron direkt in Milchfett als verbessertes Verfahren zur Fertilitätskontrolle bei der Kuh. Zuchthygiene 12, 1-7

9 Zum Einfluss von automatischen Melkverfahren auf den Fettgehalt der Milch 343 Hargrove, G. L. (1994): Bias in composite milk samples with unequal milking intervals. J. of Dairy Sci., 77, 7, Huck, P. (1977): Auswirkungen der Melkfrequenz auf Entwicklung und Aktivität des Parenchyms in Milchdrüsen von erstlaktierenden DSB-Kühen. Diss. Univ. Hohenheim Ludri, R. S.; Tomer, O. S.; Chawla, D.S. (1983): Effect of equal versus unequal milking intervals on dry matter intake and secretion of milk and its constituents in indigenous and crossbred cows. J. of Vet. Phys. Allied Sci.; 2: 2,33-38 Nuber, B. (1980): Veränderungen von Milchmengen und Milchinhaltsstoffen bei mehrmaligem Melken und zufälligen Melkzeiten. Diplomarbeit Universität Hohenheim Nuber, B. (1989): Simulationsstudien zum automatischen Melken. Diss. Univ. Hohenheim The Influence of Automatic Milking Systems on Fat Content of Milk by SUSANNE HAUG und H. GRIMM We investigated the influence of irregular Milking Intervals (MI) on the fat content of milk on two farms with 85 cows, milked with one automatic milking system each (Lely). In addition to the influence of the actual MI also the influence of the MI before was analysed. The difference in milk secretion rates between short (< 6 h) and long (> 12 h) actual MI was about 12 % and as expected. Fat content of the milk was significantly influenced by the actual MI as well as by the MI before. Long MI before raised the fat content (< 6 h ` >12 h/3,94 % ` 4,70 %) almost as high as long actual MI did lower it (< 6 h ` > 12 h / 4,80 % ` 3,77 %). The conclusion is that fat from long MI (with high fat% in the residual milk) is transferred into the following shorter MI. Keywords: milk; secretion; interval; fat; irregular milking interval