Möglichkeiten und Grenzen der Proteinbewertung im nxp-system
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- Michael Boer
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1 Möglichkeiten und Grenzen der Proteinbewertung im nxp-system W. Richardt, LKS mbh, Lichtenwalde 22. Mai 2012, Arbeitskreis Futter und Tierfütterung Sachsen-Anhalt, Bernburg
2 Einleitung Bernburg, 22.Mai
3 Verdauung und Stoffwechsel der Eiweiße Abbau von ca. 75% des Futterrohproteins Synthese von Mikrobenprotein = energieabhängig (~ 10 g Mikrobenprotein/MJ UE) Durchflussprotein (UDP = undegradable protein, RUP = rumen undegestible protein, bypass protein) Aminosäuremuster am Duodenum abhängig vom AS-Muster des Durchflussproteins und des Mikrobenproteins!! keine exakten Modelle zur Schätzung der AS am Dünndarm Schätzung des nutzbaren Rohproteins am Duodenum (Nicht- Amonialk-N am Duodenum) Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 3
4 Kalkulation des nutzbaren Rohproteins (nxp) Energie Umsetzbare Energie (MJ/kg T) kann analytisch bestimmt werden Rohprotein (g XP/kg T) analytisch bestimmt (N * 6,25) Erhaltung 500 g XP bei 650 kg LM (+/- 25 g je +/- 50 kg LM) Milchleistung 85 g XP je kg Milch normal: g XP/kg TM Durchflussprotein bzw. UDP (g/kg T) tabellierte Werte zwischen 15-65% (Achtung: in % des XP) Bestimmung über in-situ oder Rohproteinfraktionierung Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 4
5 Kalkulation des nutzbaren Rohproteins (nxp) nxp = [11,93 - (6,82*(UDP / Xp o.h. ))] * ME + 1,03*UDP (bei <7% Fett) nxp = [13,06 - (8,41*(UDP / Xp o.h. ))] * (ME-ME XL ) + 1,03*UDP (bei >7% Fett) UDP (g/kg T), XP (g/kg T), ME bzw. ME XL (MJ/kg T) Kalkulation der ruminalen N-Bilanz (RNB) RNB (g/kg T) = XP (g/kg T) - nxp (g/kg T) / 6,25 Ziel : RNB = 0 (normal bis 2, maximal bis 5) Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 5
6 Bedarf an nutzbarem Rohprotein (nxp) Bruttobedarf = Nettobedarf * 1,37 (73% Aminosäuren am Gesamt-N) * 1,18 (85% der Aminosäuren absorbiert) * 1,33 (75% intermediäre Verwertung) Bruttobedarf = Nettobedarf * 2,15 Erhaltungsbedarf = 450 g bei 650 kg LM (+/- 20 g je +/- 50 kg LM) Milchprotein = 86 g bei 3,4% Eiweiß (+/- 2,1 g je +/- 0,1% Eiweiß) 650 kg LM, 30 kg Milch (3,4% Eiweiß), 20 kg TM-Aufnahme: 450 g + 30 * 86 g = 3030 g nxp/tier u. Tag oder 152 g/kg TM 650 kg LM, 40 kg Milch (3,4% Eiweiß), 24 kg TM-Aufnahme: 450 g + 40 * 86 g = 3890 g nxp/tier u. Tag oder 162 g/kg TM normal: 140 bis 165 g nxp/kg TM Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 6
7 Methoden zur Messung des beständigen Eiweißes oder nutzbaren Rohproteins in vivo direkte nxp-messung am Duodenum (Duodenalkanüle) in situ Nylon-bag Technik Quelle: Steingaß u. Südekum (2012) Bernburg, 22.Mai
8 Methoden zur Messung des beständigen Eiweißes oder nutzbaren Rohproteins in vitro Quelle: Steingaß u. Südekum (2012) Pansensaftmethoden (Lebzien u. Zhao, 1999; Steingaß 2001) enzymatische Methoden (Calsamiglia et al., 2000) chemisch Rohproteinfraktionierung (CNCPS, 1992, Licitra et. al. 1996) und Bestimmung des UDP bzw. RUP (Shannak et al., 2000; Kirchhof et al. 2006, NRC, 2001) Bernburg, 22.Mai
9 Problemstellung - Futtermittelanalyse Standardverfahren in der FM-Analytik Bestimmung der Umsetzbaren Energie Analyse des Rohproteins tabellierter UDP-Wert Fehlerquellen: Energiebestimmung Annahme einer konstanten mikrobiellen Proteinsynthese je MJ UE tabellierte UDP-Werte Keine direkte Messung/Analyse des nxp! Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 9
10 Schema der Rohproteinfraktionierung (nach Licitra et al. 1996) Rohprotein (XP) A Reinprotein A B 1 B 2 B 3 C Fraktion A B 1 B 2 B 3 C Proteinfraktion enzymatischer Abbau NPN (Nicht-Protein-Stickstoff) - pufferlösliches Reinprotein schnell pufferunlösliches Reinprotein (ND-lösl.) variabel zellwandgebundenes lösl. Reinprotein variabel bis langsam zellwandgebundenes unlösl. Reinprotein keiner (unverdaulich) Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 10
11 Methoden zur Schätzung des UDP/RUP auf Basis der Rohproteinfraktionen (Shannak et al., 2000; NRC, 2001) UDP =ß0+ß1*(CP/NDF)+ß2*(CP*B2)+ß3*(CP*C)+ß4*(CP*(A+B1)) +ß5*(CP*C 2 )+ß6*(NDF*B1)+ß7*(B2*(B3+C)) RUP = B1*[k p /(k d B1+k p )] + B2*[k p /(k d B2+k p )] + B3*[k p /(k d B3+k p )] + C RUP = B*[k p /(k d +k p )] + C Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 11
12 Schätzung des UDP auf Basis der Rohproteinfraktionen (Shannak et al., 2000, Kirchhof et al. 2006) Shannak et al. B= 0,93 (UDP 5) B= 0,94 (UDP8) Differenz der UDP-Werte Mischfutter +7 bis -5 % Einzelfutter +8 bis -6 % Kirchhof et al. B= 0,52 (UDP5) Differenz der UDP-Werte Grobfutter + 7 bis 7 % Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 12
13 Modifizierter HFT (mohft) Messung des nxp in vitro aus einer Arbeit von Raab et al. (1983) weiterentwickelt von Steingaß et al. (2001) zwei Messzeitpunkte 8 und 24 h (selten 48 h) Berechnung für jede beliebige Passagerate (effektives nxp) Analyse des UDP für proteinreiche Futtermittel (XP/UE >20 g/mj, i. d. R. >20% XP) möglich Analyse des Lysins (nx Lys ) und Methionins (nx Met ) möglich Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 13
14 Schematische Darstellung der in vitro nxp Bestimmung mittels HFT Pansensaft + Futtermittel Entnahme Pansensaft Messung des Ammoniaks - nach 8 h (hohe Passagerate) - nach 24 h (niedrige Passagerate) Inkubation, 39 C Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 14
15 Modifizierter HFT (mohft) Messung des nxp in vitro nxp = ( NH 3 -N Blindwert + N Probe ) NH 3 -N Inkubation Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 15
16 Vor- und Nachteile ausgewählter Verfahren Schätzung des UDP über die Rohproteinfraktionierung und Berechnung des nxp nach GfE (1997, Formel VIa oder VIb) einfache chemische Analysen, aber aufwendig Schätzgleichungen für wichtige Proteinfuttermittel, Mischfuttermittel und ausgewählte Grobfutter Gleichungen gelten nur für sehr wenige Futtermittel stimmen die Formeln für nxp bei geschützten Futtermitteln Bestimmung des nxp über den mod. HFT In vitro Test nicht von allen Laboren durchführbar, aufwendig gute Kombination mit Energieschätzung (z. B. Gras, Mischfutter) (eventuell) für viele (alle) Futtermittel geeignet Ergebnisse können nicht durch in situ Methoden abgesichert werden berücksichtigt aber Effekte zum Schutz vor Abbau im Pansen Bernburg, 22.Mai
17 Versuchsaufbau Crina (Richardt, 2011) Ziel: Bestimmung der Wirksamkeit einer Crinagabe auf den Rohproteinabbau von Futtermitteln mit einer in vitro Methode (modifizierter HFT). Gemessen wird der Gehalt an nutzbarem Rohprotein. Über die Energieschätzung und dem RPr-Gehalt kann auf das UDP (beständige Eiweiß) geschlossen werden. Schafe (n=4) : ca. 70 kg LM, Mischfutter 250g/Tier und Tag, Heu VG = Versuch, KG = Kontrolle VG: Fütterung von 2 Schafen mit einem Konzentratfuttermittel mit Crina (ca. 4 Wochen für die Adaptation des Pansensaftes) KG: Fütterung von 2 Schafen mit einem Konzentratfuttermittel mit gleicher Zusammensetzung wie VG aber ohne Crina (4 Wochen) wolfram.richardt@lks-mbh.com 17
18 Versuchsaufbau - Parameter 40 samples mit je 4 Varianten (160 Proben) Grassilage (1), Maissilage (1), Grünfutter (1), Luzerne-TG (1), RES (2), RES geschützt (1), REP (3), SES (1), SES-HP (2), Sonnenblumenex. (1), Schlempe trocken (3), Palmkernexpeller (3), Trockenschnitzel (3), Weizen (1), Gerste (1), Roggen (1), Tritikale (1), Körnermais (2), Maiskornglutenmehl (1), Weizengrieskleie (1), Weizenkleberfutter (1), Sojaschalen (1) Mischfutter (7) wolfram.richardt@lks-mbh.com 18
19 Ergebnisse (Richardt, 2011) Parameter nxp 24 nxp 24 nxp 24 nxp 24 Einheit g/kg TS g/kg TS g/kg TS g/kg TS Gruppe p a ap MW STABW N leer = ohne Crina; p = Pansensaft mit Crina; a = Futtermittel mit Crina; ap = FM und Pansensaft mit Crina wolfram.richardt@lks-mbh.com 19
20 Material und Methoden Grobfuttermittel (n= 21), Konzentrate (n=62), TMR (n=49) Vollanalyse nach VDLUFA Methodenbuch Bd. 3 Vollanalyse Grassilage und Maissilage mit NIR Rohproteinfraktionierung nach Licitra et. al. (1996), Shannak et al. (2000) Schätzung des UDP Konzentrate nach Shannak et al. (2000) Schätzung des UDP Grobfutter und TMR nach Kirchhof et al. (2006) mod. HFT nach Steingaß et al. (2001) und Berechnung des nxp (5 und 8%/h Passagerate) nach Leberl et al. (2010) Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 20
21 Material und Methoden Futterart n Grobfutter 21 Proteinreiche Konzentrate sonstige Einzelfuttermittel Mischfutter 17 Grassilage (12), Maissilage (7), Luzernetrockengrün (1), Wiesengras (1) Sojaextraktionsschrot (7), Rapsextraktionsschrot (7), Rapsexpeller (3) Ackerbohne (2), Lupine (1), Schlempen (3), Maiskleberfutter (1), Melasseschnitzel (1), Trockenschnitzel (3), Weizengrieskleie (1), Weizen (1), Körnermais (3), Gerste (2), Triticale (2), Roggen (2), Palmkernexpeller (3), Weizenkleberfutter (1), Melasse (1), Sonnenblumenextraktionsschrot (1) Mischrationen 49 Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 21
22 Ergebnisse Schlempe (2005) XP-Frakt. Passagerate 8%/h 5%/h 8%/h XP ME g/kg TM MJ/kg TM UDP % des XP 84 nxp g/kg TM ,0 Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 22
23 Ergebnisse Schlempe (2005) XP-Frakt. mohft mohft Passagerate 8%/h 5%/h 8%/h XP ME g/kg TM MJ/kg TM ,0 UDP % des XP nxp g/kg TM Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 23
24 Ergebnisse Grobfutter (n=21) Mittelwerte (Tab. 1) und Korrelationen (Tab.2) ME NEL UDP5 nxp UDP5 nxp HFT5 nxp HFT8 nxp Tabelle XP je kg TM MJ MJ % des XP g g g g g Mittelwert 10,4 6, SD 1,1 0, Min 7,8 4, Max 12,2 7, UDP5 nxp UDP5 nxp HFT5 nxp HFT8 nxp Tabelle XP ME -0,6 0,2-0,1 0,0 0,4-0,6 nxp UDP5-0,7 0,9 0,8 0,4 nxp HFT5-0,9 0,3 0,6 nxp HFT8-0,6 0,6 Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 24
25 Ergebnisse Grobfutter (n=21) Luzernetrockengrün und Wiesengras Bernburg, 22.Mai
26 Ergebnisse proteinreiche Konzentrate (n=17) Mittelwerte (Tab. 1) und Korrelationen (Tab.2) ME NEL UDP5 nxp UDP5 nxp HFT5 nxp HFT8 nxp Tabelle XP je kg TM MJ MJ % des XP g g g g g Mittelwert 10,8 6, SD 5,2 3, Min 0,0 0, Max 14,0 8, UDP5 nxp UDP5 nxp HFT5 nxp HFT8 nxp Tabelle XP ME -0,6 0,1 0,2 0,2 0,9 0,4 nxp UDP5-0,2 0,2 0,0-0,3 nxp HFT5-1,0 0,4 0,6 nxp HFT8-0,2 0,3 Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 26
27 Ergebnisse proteinreiche Konzentrate (n=17) SES RES Bernburg, 22.Mai
28 Ergebnisse Milchviehmischfutter (n=11) Mittelwerte (Tab. 1) und Korrelationen (Tab.2) ME NEL UDP5 nxp UDP5 nxp HFT5 nxp HFT8 XP je kg TM MJ MJ % des XP g g g g Mittelwert 12,7 7, SD 0,5 0, Min 12,0 7, Max 13,6 8, UDP5 nxp UDP5 nxp HFT5 nxp HFT8 XP ME -0,4 0,1-0,5-0,4 0,3 UDP5-0,8 0,3 0,2 0,2 nxp UDP5-0,2 0,1 0,7 nxp HFT5-1,0 0,3 nxp HFT8-0,3 Bernburg, 22.Mai 2012 wolfram.richardt@lks-mbh.com 28
29 Ergebnisse Milchviehmischfutter (n=11) Bernburg, 22.Mai
30 Ergebnisse TMR (n=30, 6,8-7,3 MJ NEL/kg TM) 650 kg LM, 30 kg ECM und 20 kg TM-Aufnahme je Tier und Tag Bernburg, 22.Mai
31 Schlussfolgerungen bei Grobfuttermitteln (Gras- und Maissilage) ein enger Zusammenhang zwischen den verschiedenen Bestimmungsmethoden für Einzelfuttermittel, Mischfuttermittel und Mischrationen ergibt sich ein heterogenes Bild Die Mehrzahl der Mischrationen weist ausreichende nxp Gehalte auf (mohft und Fraktionierung) eine Validierung der Ergebnisse am Tier ist dringend geboten für die Entscheidung welche Methode die sichersten Werte liefert Bernburg, 22.Mai
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