Milchqualität bei Kühen der Rassen Deutsche Holsteins und Deutsches Fleckvieh im Vergleich von konventioneller und Roboter-Melktechnik

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1 Milchqualität bei Kühen der Rassen und im Vergleich von konventioneller und Roboter-Melktechnik Züchtungskunde 73 (1) 2001, S A. SCHOLZ **), ULRIKE NEUHAUS **), St. NÜSKE **), G. KRAGENINGS **) 1) **) und M. FÖRSTER Einleitung Euterentzündungen bewirken betriebsabhängig Ertragseinbußen bis zu 15 Prozent des Milchpreises, weshalb der Mastitisvorbeugung eine entscheidende Rolle im Rahmen der Milchhygiene zufällt. Eine erhöhte Mastitishäufigkeit kann durch das Zusammenwirken von genetischen, umweltbedingten und melktechnischen Einflussfaktoren hervorgerufen werden. Beispielsweise vermindern extreme Klimabedingungen die Abwehrkräfte der Kühe, während verschmutzte Stallbereiche, Liegeflächen und Futter die Infektionsgefahr zusätzlich erhöhen. Speziell die Umstellung von einem konventionellen Melksystem auf ein automatisches Melksystem erfordert neben der Neuorganisation des Herdenmanagements die Berücksichtigung weiterer Kriterien wie Genetik, Herkunft und Leistungsvermögen der Tiere unter veränderten Umweltbedingungen. Dabei bilden stabile Gliedmaßen und gesunde, melkrobotertaugliche Euter die Grundlage für eine reibungslose vollautomatische Milchgewinnung (ECKL, 1997; FÖRSTER, 1997; HANSEN, 1997; KOWALEWSKY und FÜBBEKER, 1999; ORDOLFF, 1989; REITER, 1996). Am Lehr- und Versuchsgut Oberschleißheim der Tierärztlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München wurde seit dem ein Teil der Herde mit einem Melkroboter Astronaut der Fa. Lely gemolken, während die andere Teilherde im konventionellen Melksystem (2 x 4 Auto- Tandem, Fa. Westfalia) verblieb. Die komplette Herde besteht zu jeweils 50 % aus den Rassen und, so dass geeignete Bedingungen für einen innerbetrieblichen Rasse- und Melksystemvergleich vorliegen. Mit der Inbetriebnahme *) Lehrstuhl für Tierzucht und Allgemeine Landwirtschaftslehre der Tierärztlichen Fakultät der Ludwig- Maximilians-Universität München, Veterinärstr. 13, München ** ) Lehr- und Versuchsgut Oberschleißheim der Tierärztlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München, Hubertusstr. 12, Oberschleißheim, Armin.Scholz@lvg.vetmed.uni-muenchen.de 1

2 des zweiten Roboters am erfolgte die vollständige Umstellung auf das automatische Melksystem. Da die Milchqualität häufig einen entscheidenden Kritikpunkt bei der Nutzung von vollautomatischen Melksystemen darstellt, standen Milchqualitäts- und Eutergesundheitskriterien in Abhängigkeit von Rasse und Melksystem im Mittelpunkt der Untersuchung. Material und Methode Im Zeitraum von Januar 1999 bis Juni 1999 wurden durch den Milchprüfring Bayern von insgesamt 118 Kühen der Rassen (FV; n=58) und (DH; n=60) sowohl im konventionellen Tandem-Melkstand (Tandem) als auch im vollautomatischen Melkstand (Roboter) Milchproben analysiert. Fleckvieh und Holsteins bildeten gemischte Laufstallgruppen mit freiem Kuhverkehr. Während des Versuchs wurde die Mehrzahl der Kühe zeitversetzt in beiden Systemen geprüft. Für die Auswertung wurde das Material auf maximal 305 Laktationstage begrenzt. Kühe, die sich in der 3., 4. oder 5. Laktation befanden, wurden in einer Klasse zusammengefasst. Insgesamt gingen in die Auswertung für die Merkmale Zellzahl, Fett-, Eiweiß- und Laktosegehalt 2263 Milchproben sowie für den Keimgehalt 2123 Milchproben ein (Tabelle 1). Tab. 1. Anzahl auswertbarer Proben innerhalb Rasse und Melksystem Number of milk samples analyzed within breed and milking system Rasse Melksystem Probenanzahl je Merkmal Zellzahl, Fett-, Eiweiß- und Laktosegehalt Keimgehalt Leitfähigkeit Tandem Melkroboter Tandem Melkroboter Zur statistischen Auswertung diente das Statistikpaket SAS 6.12 unter Verwendung des General Linear Models. Eine vorab durchgeführte Transformation mit einer einfachen 2

3 Logarithmus-Funktion (LOG 10 ) führte bei den Merkmalen somatische Zellzahl [je ml] und Keimzahl [je ml] allein für die Zellzahl zur gewünschten Normalverteilung. Aus statistischen Gesichtspunkten ist deswegen für die Keimzahl nur eine einfache Häufigkeitsanalyse gekoppelt mit einem Chi 2 -Test sinnvoll zu interpretieren. In Abbildungen bzw. Tabellen dargestellte absolute somatische Zellgehaltswerte sind aus den logarithmierten Werten rücktransformiert worden. In das Varianzanalysemodell gingen die Interaktionseffekte von Rasse und Melksystem, Rasse und Laktationsnummer, die Laktationsperiode, der Kalbemonat und der aktuelle Monat jeweils als Doppelmonatsklassen sowie die Tagesmilchmenge als Kovariable ein. Die Tagesmilchmenge ging nicht als Kovariable in das Modell ein, wenn das Merkmal Tagesmilchmenge selbst als Variable analysiert wurde. Für das Merkmal Leitfähigkeit reduzierte sich das Material im Vergleichszeitraum auf insgesamt 855 Tagesleistungen (DH=442, FV=413), da im Tandem-Melkstand keine Leitfähigkeit gemessen wurde (Tabelle 1). Im Varianzanalysemodell wurde entsprechend für das Merkmal Leitfähigkeit allein der fixe Effekt Rasse berücksichtigt. Zusätzlich wurde für ausgewählte Merkmalspaare die Korrelation nach Pearson berechnet. Die tatsächliche Anzahl Kühe in den einzelnen Laktationsperioden innerhalb Laktationen und Melksystem geht aus Tabelle 2 hervor. Statistisches Modell: y ijklmno = µ + R i x M j + R i x LN k + LP l + KDMJ m + DMJ n + ß tmm ijklmno + e ijklmno y ijklmno = Beobachtungswert des o-ten Tieres µ = Erwartungswert von y R i x M j = Interaktion von Rasse (i=1-2) und Melksystem (j=1-2) 1 ) R i x LN k LP l KDMJ m DMJ n = Interaktion von Rasse und Laktationsnummer (k=1-3) = Effekt der Laktationsperiode, (l=1-3) = Effekt des Kalbemonats (Doppelmonatsklassen, m=1-7) = Effekt des aktuellen Monats (Doppelmonatsklassen, n=1-3) ß tmm ijklmno = lineare Regression auf Tagesmilchmenge 2 ) e ijklmno = zufälliger Restfehler 1 ) Im Modell für das Merkmal Leitfähigkeit wurde allein der Rasseeffekt berücksichtigt. 2 ) Nicht im Modell, wenn die Tagesmilchmenge als Variable betrachtet wird. 3

4 Tab. 2: Anzahl berücksichtigter Kühe in den einzelnen Laktationsabschnitten und Melksystemen Number of cows analyzed within lactation periods and milking system Tandem 1 ) Laktationsnummer Laktationsperiode Laktationsperiode >= Gesamt Melkroboter 1 ) >= Gesamt ) Kühe, die im Tandem-Melkstand oder Melkroboter gemolken wurden, können zeitversetzt auch im jeweils anderen Melksystem gemolken worden sein. Ergebnisse und Diskussion Einen Überblick zu den vom Milchkontrollring ermittelten Zellzahlen für beide Rassen in Abhängigkeit vom Melksystem gibt Abbildung 1. In beiden Melksystemen (2 x 4 Auto- Tandem und Melkroboter) weist die Milch der Rasse höhere somatische Zellgehaltswerte auf als die Milch der Rasse Fleckvieh. Gleichzeitig ist die Zellzahl beider Rassen im Melkroboter höher als im Tandem-Melkstand, obgleich im Vergleichzeitraum - wie in der vorangegangen Studie (SCHOLZ u.a., 2000) - nur die Rasse Fleckvieh im Melkroboter eine höhere Milchleistung erzielte als im Tandem-Melkstand (Abbildung 2). Noch gravierender fallen die Unterschiede für den Keimgehalt der Milch aus (Tabelle 3). Die Milch aus dem Melkroboter hatte im Vergleich zum Tandem-Melkstand einen extrem erhöhten Keimgehalt (p 0,05), der jedoch zum größten Teil auf die Unzulänglichkeiten bei der Probenahme mit einem in der Entwicklung befindlichen Shuttlesystem der Fa. Lely zurückgeführt wurde, zumal SCHWARZER (2000) in einer vorangegangenen Studie einen 4

5 absolut niedrigeren Keimgehalt mit durchschnittlich Keimen/ml im Roboter bzw Keimen/ml im Tandemmelkstand feststellte. In den vorliegenden Untersuchungsergebnissen betrug der Keimgehalt >100000/ml Milch in 45,92 % der Proben aus dem Melkroboter bei der Rasse bzw. 48,58 % bei der Rasse Fleckvieh, während für den Tandem-Melkstand - vergleichbar mit den Ergebnissen von SCHWARZER (2000) - die entsprechenden Häufigkeiten nur 15,97 % (DH) bzw. 7,3 % (FV) ergaben. Zellzahl x 1000/ml Tandem Roboter Abb. 1. Somatische Zellzahlen der Rassen und in Abhängigkeit vom Melksystem (Ergebnisse nach Rücktransformation) Somatic cell count of German Holsteins and German Fleckvieh cows depending on the milking system (back transformed results) 5

6 Milchmenge/Tag (kg) Tandem Roboter Abb. 2. Tagesmilchmengen der Rassen und in Abhängigkeit vom Melksystem Daily milk yield of German Holsteins and German Fleckvieh cows depending on the milking system LOG 10 Zellzahl *) *) 4 =10 Tsd. Zellen 4.699=50 Tsd. Zellen 5 =100 Tsd. Zellen 5.301=200 Tsd. Zellen 5.477=300 Tsd. Zellen 5.602=400 Tsd. Zellen Leitfähigkeit (ms/cm) Abb. 3. Vergleich von somatischer Zellzahl (LOG 10 ) und elektrischer Leitfähigkeit (ms/cm) im Melkroboter für die Rassen und Comparison of the somatic cell count (LOG 10 ) and electric conductivity (ms/cm) of German Holsteins and German Fleckvieh cows in the milking robot Tab. 3. Vergleich von absoluten und relativen Häufigkeiten der Keimgehalte in unterschiedlichen Melksystemen für die Rassen und Fleckvieh 6

7 Comparison of absolute and relative frequencies of the germ content in different milking systems for German Holsteins and German Fleckvieh cows RASSE absolute Keimzahl-Gruppe [Tausend/ml] und relative Häufigkeit I 0-10 II > III >100 TANDEM Anzahl % innerhalb Rasse 35,33 48,70 15,97 Anzahl % innerhalb Rasse 43,40 49,31 7,30 ROBOTER Anzahl % innerhalb Rasse 15,61 38,54 45,86 Anzahl % innerhalb Rasse 14,18 37,23 48,58 Da im Melkroboter als ein Indikator für Milchqualität und Eutergesundheit die elektrische Leitfähigkeit gemessen wird, wurden in Abbildung 3 die Zellgehalts- und Leitfähigkeitswerte für und Fleckvieh gegenübergestellt. Erwartungsgemäß deckt sich das durchschnittliche Niveau für die Leitfähigkeitswerte mit den Zellgehaltswerten. In beiden Fällen weist die Rasse Fleckvieh bessere Werte als die Rasse auf, womit bestätigt wird, dass die Leitfähigkeit als ein Indikator für erhöhte Zellgehaltswerte dienen kann. BARTH und GRAUPNER (1999) weisen jedoch darauf hin, dass bei einer wie hier nach der Alveolarmilchejektion erfolgten Leitfähigkeitsmessung mit einem Informationsverlust zu rechnen ist. So deckt sich allein für die Rasse Fleckvieh die signifikant positive Korrelation (r) zwischen Zellzahl (LOG 10 ) und Leitfähigkeit in der Höhe von r=0,26 (284 Merkmalspaare) annähernd mit dem Ergebnis von BARTH und GRAUPNER (1999), dagegen nicht für die Rasse mit r=0.06 (308 Merkmalspaare). Es ist zu beachten, dass in die Berechnung der Korrelation Einflussfaktoren wie Laktationsnummer und Fettgehalt der Milch nicht eingehen. Die Korrelation zwischen Fettgehalt der Milch und der somatischen Zellzahl (LOG 10 ) beträgt r=0,40 (r=0,44 DH; 7

8 r=0,37 FV), während zwischen Fettgehalt und Leitfähigkeit eine minimal negative Korrelation von r=-0,09 (r=-0,16 DH; r=-0,05 FV) besteht. Gleichzeitig sind die Differenzen im Fettgehalt der Milch zwischen Deutschen Holsteins und Fleckvieh im Melkroboter geringer als im Tandem-Melkstand. In beiden Melksystemen ist die Milch der Rasse mit annähernd 4 % (3,99 % Tandem; 3,97 % Roboter) fetthaltiger als die Milch der Rasse Fleckvieh mit 3,61 % bzw. 3,87 % (Abbildung 4). Ein entgegengesetztes Bild ergibt sich für den Eiweiß- und Laktosegehalt (Abbildungen 5, 6). Die Milch der Rasse Fleckvieh enthält sowohl im Tandem-Melkstand als auch im Melkroboter mehr Eiweiß bzw. Laktose als die Milch der Rasse. Im Gegensatz zu den Umfrageergebnissen von KOWALEWSKY und FÜBBEKER (1999) erhöhte sich bei beiden Rassen im Vergleich zum Tandem-Melkstand der Eiweiß- und Laktosegehalt der Milch im Melkroboter signifikant, während der Fettgehalt nur bei Fleckvieh erhöht war (Abbildungen 4, 5 und 6). Fettgehalt % Tandem Roboter Abb. 4. Fettgehaltswerte in unterschiedlichen Melksystemen für die Rassen Deutsche Holsteins und Milk fat content of German Holsteins and German Fleckvieh cows in different milking systems 8

9 Eiweißgehalt % Tandem Roboter Abb. 5. Eiweißgehaltswerte in unterschiedlichen Melksystemen für die Rassen Deutsche Holsteins und Milk protein content of German Holsteins and German Fleckvieh cows in different milking systems Laktosegehalt % Tandem Roboter Abb. 6. Laktosegehaltswerte in unterschiedlichen Melksystemen für die Rassen Deutsche Holsteins und Milk lactose content of German Holsteins and German Fleckvieh cows in different milking systems 9

10 Bei der Gegenüberstellung der Ergebnisse, die durch den Milchprüfring ermittelt wurden und der Roboter-Messwerte (elektrische Leitfähigkeit), können nur die Durchschnittswerte für das gesamte Euter in die Auswertung einbezogen werden (Abbildung 7). Die Viertelmesswerte lassen jedoch einen besseren Aufschluss über den Zustand der Euterviertel zu, da jedes Euterviertel als separates Organ zu betrachten ist. Auffällig sind die Differenzen in der Leitfähigkeit zwischen Hinter- und Vordereutervierteln der Rasse Fleckvieh. Am Hintereuter der Rasse Fleckvieh treten mit längeren Melkzeiten einhergehend signifikant höhere Leitfähigkeitswerte auf als am Vordereuter (Abbildungen 7, 8). Ursache könnte ein verminderter Fettgehalt der Milch aus den Hintervierteln sein, die bei der Rasse Fleckvieh mehr Milch liefern als die Vorderviertel. Zwischen Fettgehalt und Leitfähigkeit der Milch besteht wie vorab beschrieben eine leicht negative Beziehung (r=-0,16 DH; r=-0,05 FV). Die Leitfähigkeitswerte der einzelnen Viertel bei der Rasse lassen keine eindeutigen Rückschlüsse zu. Nicht zu erklären ist der niedrige Leitfähigkeitswert für das linke hintere Viertel. Technologische Gründe sind eher unwahrscheinlich, da dieses Phänomen allein bei der Rasse beobachtet wurde. LF (ms/cm) rechts hinten links hinten rechts vorn links vorn Abb. 7. Vergleich der elektrischen Leitfähigkeit (ms/cm) innerhalb der Euterviertel für die Rassen und Comparison of the electrical conductivity (ms/cm) within udder quarters of German Holsteins and German Fleckvieh cows 10

11 Melkdauer (Minuten) rechts hinten links hinten rechts vorn links vorn Abb. 8. Vergleich der Melkdauer an den Eutervierteln für die Rassen und Comparison of the milking duration within udder quarters of German Holsteins and German Fleckvieh cows Schlussfolgerungen Im Vergleich der beiden Rassen und Melksysteme zeigte sich, dass die Rasse Fleckvieh bei insgesamt niedrigerem Niveau im Melkroboter nicht nur ihre Milchleistung signifikant steigerte, sondern gleichzeitig erhöhte Gehaltswerte für Fett, Eiweiß und Laktose aufwies. Die Rasse wies im Melkroboter bei verminderter Tagesmilchmenge nur für Eiweiß und Laktose erhöhte Gehaltswerte auf, während der Fettgehalt unverändert blieb. Insgesamt deutet sich an, dass die Rasse im Hinblick auf Milchleistung und -qualität anfälliger auf Umstellungen des Haltungs- und Managementsystems reagiert, obgleich im Melkroboter der somatische Zellgehalt der Milch beider Rassen signifikant anstieg. Die Zellgehaltserhöhung fand bei der Rasse Fleckvieh im Vergleich zur Rasse aber auf einem signifikant niedrigerem Niveau statt. Ein Vorteil des Melkroboters besteht in der ständigen Erfassung der aktuellen elektrischen Leitfähigkeit der Milch für jedes Euterviertel, da die Leitfähigkeit einen Indikator für Veränderungen in der Milchqualität - vor allem im Zellgehalt darstellt (BARTH und GRAUPNER, 1999). Dieser Messwert bürgt jedoch keine 100%-ige Garantie für die automatische Erkennung aller Euter- bzw. Milchabnormalitäten. In der Arbeit von SCHWARZER (2000) wurden nur 87,7 % der klinisch manifesten Mastitisfälle durch Abweichungen der Leitfähigkeit vom Normbereich ausgewiesen. Erhöhte Zellgehaltswerte (> Zellen/ml Milch) waren in weniger als 25 % der Fälle über die veränderte elektrische Leitfähigkeit zu erkennen. In Zukunft können voraussichtlich zusätzliche opto-sensorische 11

12 Messwerte und Parameter dazu beitragen, diesen unbefriedigenden Zustand bei der automatischen Erkennung von Milchgüteproblemen aufzuheben. Zusammenfassung Im Zeitraum von Januar 1999 bis Juni 1999 erfolgten Untersuchungen zur Milchqualität in einer gemischten Herde der Rassen (n=60) und (n=58), die wechselweise in einem konventionellen 2 x 4 Auto-Tandem-Melkstand bzw. einem automatischen Melksystem gemolken wurden. Beide Rassen reagierten auf die Umstellung auf das automatische Melksystem mit einem erhöhten Eiweiß-, Laktose- und Zellgehalt. Der Fettgehalt stieg neben einer erhöhten Tagesmilchmenge nur in der Rasse an. Obwohl sich im automatischen Melksystem das durchschnittliche Niveau von somatischem Zellgehalt und elektrischer Leitfähigkeit innerhalb beider Rassen deckte, war allein für die Rasse Fleckvieh die Korrelation zwischen elektrischer Leitfähigkeit und somatischem Zellgehalt mit r = 0,26 signifikant. Folglich kann die elektrische Leitfähigkeit nicht als alleiniger Indikator zur Erkennung von Milchgüteabweichungen im Hinblick auf die Eutergesundheit dienen. Literatur BARTH, KERSTIN und GRAUPNER, M. (1999): Experimentelle Untersuchungen zur Eutergesundheits- und Milchqualitätskontrolle auf der Basis der Leitfähigkeitsmessung während des Melkens. Milchwissenschaft 54, ECKL, J. (1997): Melkroboter im Einsatz ein Erfahrungsbericht. Eine Investition mit Zukunft. Rinderwelt 22, FÖRSTER, M. (1997): Eutergesundheit bei automatischen Melksystemen. Wie kuhgerecht ist der Melkroboter? Rinderwelt 22, HANSEN, E. (1997): Melktechnik, Melkroboter und Eutergesundheit. Züchtungskunde 69, KOWALEWSKY, H.H. und A. FÜBBEKER (1999): Ermittlung der Melkleistung, der Kosten und des Arbeitszeitbedarfs bei automatischen Melksystemen. Abschlußbericht zum KTBL- Arbeitsprogramm Kalkulationsunterlagen 1998, Landwirtschaftskammer Weser-Ems, Referat Landtechnik, Oldenburg 12

13 ORDOLFF, D. (1989): Voraussetzungen und Grundlagen automatischer Milchgewinnung. Habilschrift, Universität Hohenheim REITER, B. (1996): Melkroboter Technik der Zukunft? Tierzüchter 5, SCHOLZ, A., ULRIKE NEUHAUS, ST. NÜSKE, G. KRAGENINGS und M. FÖRSTER (2000): Milchleistung und Besuchshäufigkeit der Rassen und Deutsche Holsteins in einem automatischen Melksystem. Züchtungskunde 72 (6), im Druck SCHWARZER, KERSTIN (2000): Auswirkungen eines Melkroboters auf die Eutergesundheit und die Milchhygiene. Dissertation, Ludwig-Maximilians-Universität München. Summary Milk quality criteria were studied in a mixed herd of German Holsteins (n=60) and German Fleckvieh (n=58) cows by comparing a conventional 2 x 4 Auto-Tandem with an automatic milking system from January 1999 to June Both breeds showed a higher protein, lactose, and somatic cell content in the automatic milking system. The fat content besides a higher daily milk yield increased alone in German Fleckvieh. The correlation between somatic cell content and electrical conductivity with r = 0,26 was only significant for German Fleckvieh -- despite a corresponding average level for both traits within each breed. Therefore the electrical conductivity might not be used as a single indicator of milk quality deviations in terms of udder health. 13