Konjugierte Linolsäuren in der Milchviehfütterung

Transkript

1 Konjugierte Linolsäuren in der Milchviehfütterung Christian Koch und Dr. Karl Landfried, LVAV Hofgut Neumühle Bei den meisten hochleistenden Kühen können die enormen Milchleistungen nach der Kalbung nicht mit einer adäquaten Futteraufnahme abgedeckt werden. Die Tiere befinden sich in einem Energieloch, d. h. die Energie, die für Erhaltung und besonders für Leistung benötigt wird kann nicht über das Futter aufgenommen werden, die Tiere müssen Köperreserven einschmelzen. Dieses Einschmelzen von Körperreserven ist mit enormen Stoffwechselbelastungen (Ketose, Leberbelastung) sowie nachfolgend mit Leistungseinbrüchen und Fruchtbarkeitsstörungen verbunden. Dieser Beitrag soll den Einsatz von konjugierten Linolsäuren (conjucated linoleic acids, CLA), als Alternative zur Verringerung des Energiedefizits darstellen. Früher ging man davon aus, dass sich ca. 80 % unserer Kühe nach der Kalbung in einer negativen Energiebilanz befinden. Neuere Untersuchungen aus England zeigen, dass fast alle Tiere eine Phase mit negativer Energiebilanz, unabhängig vom Leistungsniveau, durchlaufen (vgl. Abbildung 1). Abb.1: Kühe im Energieloch (in Prozent) (Quelle: MACRAE et al., 2006) 1

2 Um diesen bekannten Problemen entgegen zu treten, wird häufig versucht durch Zugabe von energiereichen Futtermitteln, wie z. B. Propylenglykol, Glycerin oder geschützten Fetten, Energiedefizite der Rationen zu mindern. Um höchste Futteraufnahmen zu erzielen, gilt es ein optimales Trockenstehermanagement zu praktizieren sowie eine angepasste Fütterung an die Milchleistung. Diese Anpassung ist in der Regel sehr schwierig in der Praxis zu erzielen, da es große tierindividuelle Schwankungen in der Futteraufnahme gibt (vgl. Abbildung 2). Abb.2: Anpassung der Fütterung an die Milchleistung (Quelle: SPIEKERS u. POTTHAST 2004) Stoffwechsel der Milchkuh Um die Milchmengenleistung voll auszuschöpfen bzw. zu steigern, wird eine genau auf die Leistung abgestimmte bedarfsgerechte Fütterung der Milchkühe benötigt. Dabei gilt es besonders, die jeweilige Stoffwechsellage und das jeweilige Futteraufnahmevermögen zu berücksichtigen. Einfluss auf die Futteraufnahme haben sowohl die Kapazität zur Trockenmasseaufnahme, die Konzentration der Futterinhaltsstoffe wie auch die Fütterungsintensität vor dem Kalben. 2

3 Stoffwechsel im Laktationszyklus Während der Trächtigkeit befindet sich die Milchkuh in einer anabolen Stoffwechsellage. Eine zu hohe Energie- und Eiweißversorgung am Laktationsende und in der Trockenstehperiode bewirkt eine Überkonditionierung und eine Reduzierung des Futteraufnahmevermögens, was letztendlich zu einem verstärkten Einschmelzen von Körperfett führt. In der so genannten Transitphase drei Wochen vor bis drei Wochen nach der Kalbung unterliegt der Stoffwechsel der Milchkuh sehr hohen Belastungen, die durch das Wachstum des Kalbes in der Spätträchtigkeit bzw. Geburt sowie die Milchbildung hervorgerufen werden. In dieser sehr kritischen und sensiblen Phase kommt es häufig zu Gesundheitsstörungen (z. B. Ketose, Labmagenverlagerungen) mit deutlichen Leistungseinbußen. In den letzten drei Wochen a. p. sinkt das Futteraufnahmevermögen um %. Es kommt zu einer negativen Energie- und Proteinbilanz. Rinder sind auf die kontinuierliche Zuckerneubildung und eine gleichzeitig ablaufende Metabolisierung von Glucose angewiesen. Reduzierte Futteraufnahme und negative Energiebilanz vermindern die Insulinsekretion um ca. 60 %. Die Insulinempfindlichkeit in den Geweben nimmt ab. Der Glykogenabbau in der Leber sowie der Körperfettabbau werden verstärkt. Der Wiederkäuer ist nicht in der Lage, verstärkt freigesetzte Fettsäuren vollständig zu verstoffwechseln, um sie in Energie umzuwandeln. Infolgedessen wird der Leberglykogengehalt vermindert und der Fettgehalt in der Leber durch die verstärkt anflutenden freien Fettsäuren (FFS) erhöht. Durch das potenziell bereits a. p. eintretende Energiedefizit können die FFS Konzentrationen im Plasma bereits ein bis zwei Wochen a. p. ansteigen. Die erhöhten FFS Konzentrationen gelten als Hauptauslöser für die verminderte Futteraufnahme. Insbesondere überkonditionierte Kühe schränken ihre Futteraufnahme stärker ein und reagieren mit einem verstärkten Körperfettabbau. Bei der Geburt kommt es zu einem maximalen Anstieg der FFS Konzentrationen, die danach schnell sinken. Spätestens mit der Geburt beginnt die katabole Stoffwechsellage der Milchkuh. In der Frühlaktation hinkt die Trockenmasseaufnahme dem Energiebedarf hinterher, d. h. trotz energiereicher Fütterung kommt es zum postpartalen Energiedefizit, welches durch die Mobilisierung von Depotfett ausgeglichen wird. Dieser zuvor beschriebene Energiemangel in der Frühlaktation hat vielfältige Auswirkungen. Der übersteigerte postpartale Depotfettabbau und das Unvermögen, die freigesetzten Fettsäuren vollständig zu verstoffwechseln, in Energie 3

4 umzuwandeln, münden nicht selten insbesondere bei überkonditionierten Tieren in das so genannte Fettmobilisationssyndrom mit fettiger Leberdegeneration. In der Hochleistungsphase, nach dem Laktationspeak, stellt sich der Stoffwechsel erneut um, das Körperfett wird wieder aufgefüllt. Dauer und Ausmaß dieser Adaptation hängen von der zur Milchsekretion benötigten Energie, der aufgenommenen Nettoenergie, vom Genotyp und vom hormonellen Zustand ab. Die ersten fünf Wochen der Trockenstehzeit (Frühe Trockenstehphase) In Fütterungsempfehlungen wird der Energiebedarf einer angemessenen Reservebildung des Muttertieres (inklusive der Um- und Aufbauprozesse im Euter und des Wachstums der Frucht) mit 13 MJ NEL über dem Erhaltungsbedarf angegeben. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Tiere 10 kg Trockenmasse aufnehmen. Folglich muss der Energiegehalt der Ration zwischen 5,0 5,2 MJ NEL/kg TM eingestellt werden. Untersuchungen aus Iden weisen jedoch auf Körperreservenverluste hin, wenn die Energiegehalte der Rationen für Trockensteher in diesem Bereich liegen. Aus diesem Grund werden in der Praxis trockenstehende Kühe oftmals mit Rationen höherer Energiekonzentration versorgt. Das führt zu einer Versorgung über dem angegebenem Niveau von 13 MJ NEL und kann zu Problemen führen. Ergebnisse aus Iden: Die Futteraufnahme innerhalb einer Kuhgruppe ist in der frühen Trockenstehphase auf einem hohen Niveau zu halten. Kühe mit der höchsten Futteraufnahme in der frühen Trockenstehphase melken besser und sind stoffwechselstabiler. Milchleistungsunterschiede zwischen Kühen mit hoher und geringer Futtertrockenmasseaufnahme in der frühen Trockenstehphase betrugen bis 4 kg/tag ECM in den ersten 100 Laktationstagen. Eine hohe Futteraufnahme in der frühen Trockenstehphase wirkt aber nur dann positiv auf die Milchleistung und Stoffwechsellage, wenn gleichzeitig die Energieaufnahme begrenzt wird. Für optimal konditionierte Kühe kann eine Futterenergiekonzentration von 5,6 bis 5,8 MJ NEL/kg TM empfohlen werden. 4

5 Vorbereitungsphase Die Vorbereitungsphase soll die Kühe an die Ration der laktierenden Kühe heranführen. Die Vorbereitungsration soll vor allem das Pansenzottenwachstum durch leichtlösliche Kohlenhydrate stimulieren und zum anderen sollten die Tiere die Rationskomponenten erhalten, die auch während der Laktation gefüttert werden. Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt in der Vorbereitung ist die Vermeidung einer negativen Energiebilanz. Der Energie- und Proteinbedarf der Frucht und im Euter steigt in den letzten Wochen der Tächtigkeit bei verringerter Trockenmasseaufnahme überproportional an. Amerikanische Empfehlungen weisen einen Energiebedarf von 75 MJ NEL/Tag aus. Gelingt es durch optimale Managementmaßnahmen, die Energiebilanz der Kühe vor der Kalbung im positiven Bereich zu halten, z. B. optimal konditionierte Kühe, Kontrolle des Fressverhaltens und der Tiergesundheit sowie eine Rationsanpassung mit Energiegehalten von 6,4 bis 6,8 MJ NEL/kg TM, wird dadurch die Stoffwechselstabilität und Leistungsbereitschaft gefördert. Befinden sich Tiere vor der Kalbung in einer negativen Energiebilanz, führt dies zu gesteigertem Körperfettabbau, erhöhten Milchacetongehalten und niedrigen Eiweißgehalten. Diese Kühe sind einer höheren Belastung ausgesetzt und leisten weniger (vgl. Tabelle 1). Tab.1: Einfluss der Energiebilanz in der letzten Woche vor der Kalbung auf die Leistung in der Frühlaktation (Quelle: FISCHER und ENGELHARD, 2006) Energiebilanz Körperfettabbau (kg pp bis 28. LT) FCM 105 Tage (kg/tag) Eiweiß (% 105 Tage) % Kühe mit Aceton > 0,2 mmol/l Positiv 125 % 11 44,3 3,38 19 Negativ 75 % 27 41,1 3,24 40 Energiebilanz 100 % bei 75 MJ NEL-Aufnahme /Tag (Untersuchung mit 30 Kühen in Iden) Die Trockenstehphase stellt eine hochsensible Phase im Produktionszyklus einer Milchkuh dar, diese gilt es so gut als möglich von Seiten des Managements, v. a. der Fütterung optimal zu gestalten damit der Start in die Laktation reibungslos funktioniert. In vielen Betrieben kann eine nach den Empfehlungen optimale Trockensteherperiode häufig nicht zu hundert Prozent eingehalten werden, aus welchen Gründen auch immer (z. B. schlechte Grundfutterqualitäten, keine zweiphasige Trockensteherfütterung, usw.). 5

6 Während der Anfütterungsphase befinden sich schon Tiere in einer negativen Energiebilanz. Konjugierte Linolsäuren Ein anderer Ansatzpunkt ist die Verfütterung von konjugierten Linolsäuren (CLA) ante partum bis post partum. Die konjugierten Linolsäuren sind in der Lage die Milchfettsynthese zu hemmen, d. h. sie können den Milchfettgehalt zu Beginn der Laktation senken. Somit enthält die Milch weniger Fett, was sich günstig auf die Energiebilanz auswirkt. Die Kühe benötigen aufgrund des geringeren Fettgehaltes in der Milch weniger Futterenergie. Der Brennwert von Fett ist mit 20 bis 25 MJ NEL/kg TM doppelt so hoch, wie der von Kohlenhydraten. Ziel ist es, durch einen verminderten Fettgehalt in der Milch den Energiebedarf an die geringe Futteraufnahme anzupassen, um so die Energiebilanz nach der Geburt im positiven (oder nur leicht negativen) Bereich zu halten. 6

7 Was sind konjugierte Fettsäuren (CLA)? Fettsäuren sind langkettige Carbonsäuren, die in gesättigter und ungesättigter Form vorliegen. Ungesättigte Fettsäuren sind solche, die eine oder mehrere Doppelbindungen aufweisen (vgl. Abbildung 3). Abb.3: Strukturen von Linolsäure, cis-9, trans-11 CLA und trans-10, cis 12 CLA Ungesättigte Fettsäuren, die vom Säugetierorganismus oder von Pflanzen gebildet werden, weisen Doppelbindungen in isolierter Stellung und in cis-konfiguration auf. Im Unterschied dazu sind Mikroorganismen in der Lage, Fettsäuren zu bilden, die Doppelbindungen in konjugierter Form und in trans-konfiguration enthalten (siehe Abbildung 4). 7

8 Abb.4: Struktur von cis- und trans-fettsäuren Doppelbindungen in konjugierter Form sind dadurch gekennzeichnet, dass sie direkt an benachbarten Kohlenstoffatomen einer Fettsäure sitzen (vgl. Abbildung 3), während bei isolierter Doppelbindung stets eine CH 2 -Gruppe zwischen den beiden beteiligten Kohlenstoffatomen lokalisiert ist. Natürliche Quellen konjugierter Linolsäuren sind die Produkte (Fleisch, Milch, vgl. Tabelle 2) von Wiederkäuern, da Mikroorganismen im Pansen in der Lage sind, CLA aus ungesättigten Fettsäuren des Futters (besonders Linolsäure und α-linolsäure) zu bilden (vgl. Abb.5). Tab.2: CLA Gehalte in verschiedenen Lebensmitteln (FRITSCHE und STEINHART, 1998) Nahrungsmittel % des Fettes mg/100 g Vollmilch 0,3 0, Butter 0,3 1, Käse (45 % Fett i. d. Tr.) 0,4 0, Rindfleisch 0,4 0, Lammfleisch 0,6 1, Hähnchen 0, Lachs 0,05 5 Schweinefleisch 0,12 0,

9 CLA können mittlerweile auch großtechnisch durch Hydrogenierung von Pflanzenölen preisgünstig synthetisiert werden (z. B. Lutrell, BASF; Vilomin CLA 125, Vilomix) Abb.5: Bildung von cis-9, trans-11 CLA im Pansen der Kuh (aus Dissertation Jana Kraft) Wirkungen konjugierter Linolsäuren auf die Milchfettsynthese Schon zu Ende der 90-iger Jahre wurde gezeigt (Kuh, Schwein, Ratte), dass konjugierte Linolsäuren den Fettgehalt in der Milch vermindern. Auch bei Milchkühen konnte gezeigt werden, dass in den Labmagen infundierte CLA den Fettgehalt der Milch senken. Untersuchungen mit einzelnen Isomeren zeigten, dass dieser Effekt durch das trans-10, cis-12 Isomer nicht aber durch das cis-9, trans-11 Isomer verursacht wird (siehe Tabelle 3). 9

10 Tab.3: Wirkung einer Infusion von 10 g cis-9, trans-11 oder trans-10, cis-12 CLA/d in den Labmagen auf den Nährstoffgehalt der Milch von Holsteinkühen Variable Kontrolle cis-9, trans-11 trans-10, cis-12 Futterverzehr (kg/d) 26,3 25,5 25,7 Milchmenge (kg/d) 31,8 32,0 30,9 Milchfett (%) 3,22 3,44 2,36 Milcheiweiß (%) 2,95 2,91 2,95 (Quelle: BAUMGARD et al., 2001) Milchproben, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach der Verabreichung von CLA gewonnen wurden, zeigten, dass die Absenkung des Fettgehaltes in der Milch bereits innerhalb von 24 h nach Verabreichung der CLA erfolgt (siehe Tabelle 4). Der Eiweiß- sowie der Laktosegehalt wurden durch CLA nicht beeinflusst. Tab.4: Zeitlicher Verlauf der Wirkung einer Applikation von 100 g eines Gemisches aus cis- 9, trans-11 + trans-10, cis-12 CLA in den Labmagen über einen Zeitraum von 24 h auf die Konzentration der Nährstoffe in der Milch (LOOR und HERBEIN, 1998) Stunden Eiweiß (%) 2,98 3,02 2,97 2,98 2,98 3,02 Fett (%) 3,29 2,96 2,42 2,34 2,41 2,66 Laktose (%) 4,89 4,96 4,89 4,87 4,88 4,84 MOORE et al. (2004) gingen der Frage nach, ob die Supplementation pansengeschützter konjugierter Linolsäuren in der Lage ist, den zu Laktationsbeginn bestehenden Energie Output durch Hemmung der Milchfettsynthese im Euter zu senken und dadurch die Dauer und Schwere der negativen Energiebilanz zu verringern. Im Rahmen eines Fütterungsversuches erhielten 19 amerikanische Holstein - Kühe ein Supplement, welches drei unterschiedlich hohe Mengen von pansengeschützter CLA enthielt (siehe Tabelle 5): 10

11 Tab.5: Verabreichung unterschiedlicher Mengen von CLA (Quelle: MOORE et al., 2004) Gruppe Dosis des Supplements in g/d davon CLA in g/d Kontrolle ohne CLA 0 Gruppe Gruppe Gruppe Im Supplement waren folgende CLA Isomere enthalten: trans-8, cis-10 zu 5,4 % cis-9, trans-11 zu 6,3 % trans-10, cis-12 zu 7,9 % cis-11, trans-13 zu 8,2 % Jede Gruppe erhielt das Supplement 10 Tage ante partum bis 21 Tage post partum. Der Tabelle 6 sind die Ergebnisse zu entnehmen. Tab.6: Verhalten verschiedener Leistungsarameter bei Supplementation unterschiedlicher Dosen an CLA im Zeitraum 10 Tage a. p. bis 21 Tage p. p. (Quelle: MOORE et al., 2004) CLA Supplement g/d Parameter P T-Aufnahme kg/d 17,9 16,4 18,2 16,0 0,81 Milchleistung kg/d 33,4 33,7 35,5 34,3 0,94 Milchfettgehalt % 4,57a 3,97a,b 3,32b 3,10b 0,02 Milchfettmange g/d 1465a 1288a,b 1146a,b 1026b 0,02 Milcheiweißgehalt % 4,02 3,49 3,76 3,68 0,24 Milcheiweißmenge g/d ,99 Laktosegehalt % 4,67 4,53 4,64 4,60 0,79 Laktosemenge g/d ,95 a,b: unterschiedliche Buchstaben in d. Reihe bedeuten eine Signifikanz von 5 % (p<0,05) Am Wissenschaftszentrum Weihenstephan wurde an insgesamt 50 Milchkühen (31 mehrkalbige und 19 einkalbige Tiere) der Rasse Red Holstein x Fleckvieh im Zeitraum März bis November 2005 der Einfluss des Zusatzes von CLA bzw. der Kombination von CLA und PG (Propylenglykol) auf die Leistungsmerkmale während der ersten 100 Laktationstage 11

12 untersucht. Der Einsatz von Propylenglykol hat in der Praxis mittlerweile Verbreitung gefunden. PG als glucoplastische Verbindung unterstützt die energetische Versorgung, indem es die Gluconeogenese verbessert, sowie im Plasma die Konzentrationen an freien Fettsäuren (NEFA) und Beta Hydroxybutyrat (BHB) senkt. Die Versuchsgruppeneinteilung gliederte sich wie folgt: 1 Kontrolle (n = 17), 2 CLA (n = 17) und 3 CLA+PG (n = 17). Die Fütterung einer teilaufgewerteten Mischration (Vorlage ad libitum, 50 % Maissilage, 28,5 % Grassilage, 15,5 % Ausgleichskraftfutter und 6 % Heu, bezogen auf Trockensubstanz) erfolgte einmal täglich am Außenfuttertisch an automatischen Wiegetrögen mit Einzeltiererkennung. Oberhalb einer täglichen Milchleistung von > 21 kg wurde Leistungskraftfutter für alle drei Gruppen über Kraftfutterstationen tierindividuell zugeteilt. Ebenso erfolgte die Zuteilung von CLA (Lutrell BASF, ca. 40 g/kuh/tag) in Gruppe 2 und 3, sowie PG (ca. 200 g/kuh/tag) in Gruppe 3, über diese Kraftfutterstation. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich von der 2. Woche a. p. bis zur 14. Woche p. p. Tabelle 7 zeigt die mittleren täglichen Trockenmasseaufnahmen, Milchmengen und die Milchinhaltsstoffe. Tab.7: Trockenmasseaufnahme, Milchmengen und Milchinhaltsstoffe der Versuchstiere Parameter 1 - Kontrolle 2 - CLA 3 CLA/PG TM Aufnahme (kg/tag) 17,3 18,0 17,7 Milch (kg/tag) 32,1 34,2 33,7 Milchfett (%) 3,82a 3,09b 3,20b Milchfettmenge (g/tag) 1210a 1050b 1060b Milcheiweiß (%) 3,07 3,02 2,99 Milcheiweißmenge (g/tag) Milchharnstoff (mg/l) a,b: kennzeichnen signifikante Unterschiede, (p<0,05) In der Abbildung 6 sind die Veränderungen der Milchfettgehalte dargestellt. 12

13 Abb.6: Veränderung der Milchfettgehalte von Laktationswoche 1 bis 14 In der Abbildung 7 sind die Energiebilanzen im Verlauf der Laktation dargestellt. Abb.7: Energiebilanzen im Verlauf der Laktation 13

14 Die Zulage von CLA bzw. CLA+PG hatte keinen Einfluss auf die Gesamttrockenmasseaufnahme der Versuchskühe. Dagegen wurde die Milchleistung durch CLA um 7 % und in Kombination CLA und PG um 5 % tendenziell erhöht. Eindeutiger Effekt einer CLA Zulage ist die signifikante Absenkung des Milchfettgehaltes bei gleichzeitig unbeeinflusstem Milcheiweißgehalt. CLA bzw. CLA+PG tragen zu einer positiveren Energiebilanz bei. Eine ausgeglichene Energiebilanz wird durch den Einsatz von CLA und CLA+PG im Gegensatz zur Kontrollgruppe 2 3 Wochen früher erreicht. Fazit: Studien aus England zeigen, dass sich mehr Kühe nach der Abkalbung in einem Energieloch (negative Energiebilanz) befinden, als angenommen. Fast alle Kühe, unabhängig vom Leistungsniveau, durchlaufen eine Phase mit negativer Energiebilanz. Das Energiedefizit der Kühe sowie der Erstlaktierenden beginnt nicht, wie vermutet, mit der Kalbung, sondern bereits in den Wochen vorher. Jede dritte Kuh und jede vierte Färse ist davon betroffen. Auf eine optimale Transitfütterung sollte hohen Wert gelegt werden, d. h. die Fütterung in der Frühtrockensteherphase sowie die Phase der Anfütterung sollte kritisch analysiert werden, um Energiedefizite so gering als möglich zu halten. Die Futteraufnahme in der frühen Trockenstehphase ist auf einem hohen Niveau zu halten. Für optimal konditionierte Kühe kann eine Futterenergiekonzentration von 5,6 bis 5,8 MJ NEL/kg TM in der Frühtrockenstehphase empfohlen werden. In der Anfütterungsphase sind Energiegehalte von 6,4 bis 6,8 MJ NEL/kg TM anzustreben. Der Einsatz von CLA in der Anfütterungsphase sowie in den ersten Wochen der Laktation wirkt sich positiv auf die Energiebilanz aus. Tiere, die CLA verabreicht bekommen, besitzen einen signifikant niedrigeren Milchfettgehalt und erreichen 2 bis 3 Wochen früher eine ausgeglichene Energiebilanz, als Tiere die ohne Zusatz von CLA gefüttert wurden. Konjugierte Linolsäuren stellen eine Möglichkeit dar, um das Energiedefizit von Hochleistungskühen schneller zu überwinden und somit die Stoffwechsellage der Tiere zu stabilisieren. Konjugierte Linolsäuren können jedoch keine Fehler im Trockenstehermanagement ausgleichen. 14

15 Durch den Einsatz von CLA erreichen die Tiere 2 3 Wochen früher eine ausgeglichene Energiebilanz. Kontakt: Dipl.-Ing.agr. Christian Koch Lehr- und Versuchsanstalt für Viehhaltung Hofgut Neumühle, Münchweiler an der Alsenz Tel.: 06302/ c.koch@neumuehle.bv-pfalz.de 15