Das Niedrig-Protein-Konzept von Evonik als Versuchsbasis Evonik-Versuch in Zusammenarbeit mit Dr. Manfred Weber, LLG Iden Dr. Mario Müller 1
Unsere Nutztiere haben einen Bedarf an Aminosäuren, nicht an Protein! Dennoch finden wir auch heute immer noch Empfehlungen für Mindestrohproteingehalte für Futterformulierungen, wie z.b. die aktuellen, offiziellen Empfehlungen der DLG: ca. 17,0 bis 17,5 % Rohprotein für Mastschweine ab 40 kg, und ca. 15,0 bis 16,0 % Rohprotein für Mastschweine ab 70 kg. Der Iden-Versuch in Stichpunkten Berechnete (realisierte) Absenkung des Rohproteingehaltes in der Vormast: 3,1 % (4,0 %) Berechnete (realisierte) Absenkung des Rohproteingehaltes in der Anfangsmast: 2,6 % (2,2 %) Berechnete (realisierte) Absenkung des Rohproteingehaltes in der Endmast: 3,7 % (3,2 %) Gleiche zootechnische Leistungen Reduzierte Futterkosten Höherer Überschuß über Futterkosten Reduzierte N- und P-Emissionen 2
Keinen Mindestrohproteingehalt in den Futterrezepturen, Rationsberechnung auf Basis standardisiert ileal verdaulicher (SID) Aminosäuren, Rohstoff-Datenbank AMINODat 5.0, Konzept des Idealproteins, Nutzung alternativer Proteinquellen, Phasenfütterung. (Rationsberechnung auf Basis der Netto-Energie) 3
in der praktischen Anwendung The synergy: 1 st phase 2 nd phase 3 rd phase 4 th phase 5 th phase Lysine Lysine Lysine Lysine Lysine Progress of nutritional concepts: Methionine Methionine Threonine Methionine Threonine Tryptophan Methionine Threonine Tryptophan Val, Ile, Arg??? principle of the next limiting amino acid Liebig s barrel + Lysine + Methionine + Threonine + Tryptophan Crude protein 4
Die ileale (präzäkale) Verdaulichkeit ist der Parameter der Wahl Die Analyse der Verdaulichkeit im Dünndarm wird empfohlen: Im Dickdarm findet praktisch keine Verdauung von Aminosäuren mehr statt! Der Dickdarm wird als Fehlerquelle ausgeschaltet. McDonald et al. (2011): Die Korrelation von Lebendmassezuwachs bei Schweinen und ilealer Verdaulichkeit r = 0,76 Gesamttrakt-Verdaulichkeit r = 0,34 5
Aminosäurenfraktionen im Chymus am Ende des Dünndarms (Stein et al., 2007) unverdaulich gesamte endogene Ausscheidungen Die endogenen Aminosäurenausscheidungen in praktischen Rationen variieren beträchtlich und können bis zu 50 % des gesamten Aminosäurenabflusses aus dem Dünndarm umfassen. 6
Scheinbare und standardisierte ileale Verdaulichkeit der Unterschied 100 e.g. corn, wheat e.g. soybean meal Amino Acid Digestibility (%) 95 90 85 80 75 non-digested dietary AA ingredient specific AA losses Standardisiert Scheinbar 70 Basal (non-specific) AA losses* Dietary Amino Acid Level (%) * Niveau der basalen, endogenen Verluste ist bei unterschiedlicher Aminosäurenaufnahme (g/kg DM) konstant 7
Die standardisierte ileale Verdaulichkeit (SID) ist gegenwärtig der präziseste Ansatz für die Rationsgestaltung beim Schwein (Rationen auf Basis Mais-Soja-Raps, Stein et al., 2005) Scheinbare ileale Verdaulichkeit (AID) Standardisierte ileale Verdaulichkeit (SID) Parameter gemessen kalkuliert Differenz gemessen kalkuliert Differenz CP 79.8 76.4 3.4* 86.3 85.6 0.7 Arg 89.8 87.8 2.0* 93.7 93.2 0.4 His 87.5 85.6 1.9 91.1 90.6 0.5 Ile 82.5 78.4 4.1* 87.6 86.0 1.6 Leu 85.2 83.4 1.8 89.2 89.0 0.2 Lys 83.4 80.9 2.5* 88.3 87.8 0.5 Met 86.6 85.3 1.3 89.9 89.8 0.1 Phe 85.2 82.4 2.8* 89.7 88.7 1.2 Thr 77.7 73.8 3.9* 85.0 84.3 0.7 Trp 81.9 83.5-1.6 87.8 91.0-3.2* Val 81.7 76.6 5.1* 87.2 85.0 2.2 Mittelwert 84.2 81.3 2.9* 88.9 88.0 0.9 *gemessene und kalkulierte Werte unterscheiden sich auf Signifikanzniveau p < 0.05 8
Die Vorteile der Rationsgestaltung auf Basis der standardisierten ilealen Verdaulichkeit (SID) Additivität der Verdaulichkeitskoeffizienten, Effiziente Nutzung alternativer Rohstoffe, Effizientere Proteinverwertung, Höhere Genauigkeit der Rationsformulierung, Geringere Sicherheitszuschläge bei den Futterspezifikationen, Niedrigere Futterkosten, Stabilere, reproduzierbare tierische Leistungen, Präzisere Bewertung des Preis : Leistungs-Verhältnisses von Rohstoffen, Verminderte Stickstoff-Emissionen. 9
AMINODat 5.0 liefert die aktuellsten Informationen zum SID-Aminosäuren- Gehalt verschiedenster Rohstoffe Top-aktuell: Alle Proben stammen aus den letzten fünf Jahren. Die wichtigsten: Datenbasis für ca. 140 der global meist genutzten Rohstoffe. Umfangreichste Datenbasis: Umfasst global mehr als 21 000 Proben und mehr als 530 000 analytische Parameter. Umfangreichste Datenbasis für Verdaulichkeitskoeffizienten: enthält Aktualisierungen und Erweiterungen der Verdaulichkeitskoeffizienten für Schweine und Geflügel. AMINODat entspricht höchster Zuverlässigkeit: Die Analysen stammen ausschließlich aus Evonik- Laboren, der globalen Referenz für Aminosäuren- Analytik. 10
Das Konzept des Idealproteins in Stichpunkten In einem Idealen Protein sind alle Aminosäuren gemäß ihres Bedarfs bilanziert und gleich-limitierend. Lysin ist die Referenz-Aminosäure. Der Bedarf an allen anderen Aminosäuren ist relativ zu Lysin berechnet. Die idealen Aminosäuren-Verhältnisse basieren auf der standardisierten ilealen Verdaulichkeit (SID). Die tierische Leistung sinkt, sobald eine essentielle Aminosäure in nicht ausreichender Menge zugeführt wird. Eine präzise Futterformulierung, basierend auf aktuellen Rohstoffanalysen, ist Grundvoraussetzung. Die Stickstoffverwertung wird optimiert. Die Stickstoffausscheidungen werden reduziert. 11
Die Umsetzung von ME zu NE variiert zwischen den einzelnen Nährstoffen (Noblet et al. 1993, 1994) k Wachstum k Erhaltung Ration 74 77 Rohprotein 58 69 Rohfett 90 100 Stärke 82 82 Rohfaser 58 56 12
(kcal/kg) Energiewerte (kcal/kg) für Mais, Weizen und Sojaschrot im DE-, ME- und NE- System (Ewan 1989) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 DE ME NE Soybean meal Corn Wheat 13
14 Weiterführende und ergänzende Folien (Backup)
Protein and amino acid digestion in monogastric animals Digested and absorbed AA NH 3 and Amines Faeces Dietary AA endogenous AA Small Intestine Large Intestine Microbial AA (feed) Undigested AA (feed) Undigested AA (endog.) Microbial AA (endog.) 15
Endogenous AA losses (Stein et al., 2007) Endogenous AA losses consist of AA present in endogenously synthesized proteins which had been secreted into the intestinal lumen and were not digested and reabsorbed. Endogenous losses are formed by Mucoproteins, Sloughed epithelial cells, Serum albumin, Digestive enzymes, and (ingested hair.) 16
The different systems of ileal digestibility of amino acids AID = AA intake ileal outflow ofaa AA intake SID = AA intake (ileal outflow of AA basal EL*) AA intake TID = AA intake (ileal outflow of AA total EL*) AA intake AID apparent ileal digestibility; SID standardised ileal digestibility; TID true ileal digestibility; *EL endogenous losses 17
Measurement of ileal digestibility in swine 1) Cannulation technique, Usually T cannula, Most common methode. 2) Ileo-rectal anastomosis, 3) Slaughter technique. 18
Energy utilization in pigs DC = 82 % ME/DE = 96 % Gross energy of feed (100.0) Digestible energy (DE) (82.0) Metabolizable energy (ME) (78,7) Faecal energy (18.0) Urine and CH 4 energy (3.0) (0.3) Heat production (HP) (20,5) Energy Retained (RE) Protein NE/ME = 74 % Fat Net energy (58.2) 19
Advantages of net energy versus metabolizable or digestable energy Reduction of dietary protein by 1.5-3.0 % Reduction of feed cost Reduction of nitrogen output 1 % reduction in dietary CP = - 10 % N in manure Reduction of water intake, slurry volume, ammonia in the barn and smell 1 % reduction in dietary CP = - 3 % water consumption - 5 % manure volume - 10 % NH 3 emission 20
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