Protein aus Gras und Graskonservaten für Wiederkäuer* Anstieg iso-Säuren, Acetat Pflanzenprotein...
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Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und GeologieFreistaat Sachsen
Dr. Olaf Steinhöfel / Dr. Wolfram Richardt18. Sächsischer Grünlandtag, Großolbersdorf, 17. Juni 2009
Protein aus Gras und Graskonservaten
für WiederkäuerMöglichkeiten und Grenzen
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Freistaat [email protected]. Sächsische Grünlandtag, 17.06.09
Predigen öffentlich
Weiden &. Fressen
heimlich Silage?
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€ € €Maissilage 3,80 1,37 0,00 0,00Grassilage 5,60 0,00 1,79 0,28Frischgras 2,50 0,00 0,00 0,88
Stroh 2,50 0,01 0,00 0,00Pressschnitzelsilage 2,50 0,25 0,15 0,00
Getreide 11,00 0,44 0,55 0,66Körnermais 12,50 0,00 0,25 0,13
pansengesch.Fett 60,00 0,30 0,30 0,00Rapsextr.schrot 18,00 0,54 0,32 0,09Sojaextr.schrot 28,00 0,76 0,34 0,00
vit. Mineralfutter g 38,00 0,10 0,06 0,05Viehsalz g 14,80 0,00 0,00 0,00
€/dtMaissilage Grassilage Gras /
Grassilageje Kuh und Tag je Kuh und Tag je Kuh und Tagkg FM kg FM kg FM
3632 5
0,535
10 64,0 5,0 6,0
2,0 1,00,5 0,53,0 1,8 0,52,7 1,2250 150 12025 25 30
€ / Tier und Tag 3,77 3,76 2,08€ / kg Milch 0,108 0,108 0,059
Der Beweis: 35 Liter nur mit
Grassilagen
oder
Gras
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16,7 14,5 16,8 15,9 13,4
26,6
19,4 14,211,9
11,1
25,8
28,7 31,1 33,948,7
5,213,4 12,0
12,4 6,9
13,6 14,8 18,0 12,2 11,7
0%
20%
40%
60%
80%
100%
6000 7000 8000 9000 10000
kg Milch / Kuh und Jahr
% a
n de
r Roh
prot
einv
erso
rgun
g
Wiederkäuer ???:
Nur ¼ des RP stammt aus Grobfutter
TrockenschnitzelKörnermaisGetreideRapsex. / -kuchenBiertreberSojaex.KörnerleguminosenLuzernesilqageGrassilageGPSMaissilageHeu
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Jahresbedarf einer Milchkuh an
Konzentraten
7 8 10 13 14 1612
1415 6 8
9
0
5
10
15
20
25
30
8.000 9.000 10.000 8.000 9.000 10.000
dt /
Kuh
und
Jah
r
Energiekonzentrate Proteinkonzentrate
kg Milch je Kuh und Jahr
Maisbetonte Rationen Grasbetonte Rationen
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Futter
Futterenergie(fermentierbare
Organische Substanz)
Rohprotein Abgebautes Protein
NPN
Pansen Darm
nRP
Mikroben
-
protein
mikrobielleProtein-
synthese
Futterdurchflussprotein (UDP)
Ammoniak
Proteinbewertung:
White-Box:
Wiederkäuer
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Mikroben
stellen den größten Teil des Proteins
10 20 30 40
0
1000
2000
3000
4000
Milchmenge (kg/Tag)
g/Tag Bedarf
an nutzbaremRohprotein (nXP)
Bildung vonMikrobenprotein
Nicht abgebautes Futterprotein (UDP)
10,1 (±1,5) g/MJ ME
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Wovon wie viel ?:
Proteinversorgung von Kühen
25 30 35 40 45nRP g / kg TM 153 153 158 156 167RP g / kg TM 168 161 179 169 205
UDP % RP 24 25 26 25 25
Herdenleistung ( kg Milch / Kuh und Tag)725 TMR ME
Aktuelle Situation (Sächsische TMR 2006/07):
RP genug. Es fehlt UDP !
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212 Proben RP Rfa ME NEL nRPFrischgras g g MJ MJ g
intensiv 166 247 10,5 6,4 140extensive Weide 166 239 10,7 6,5 142
reduzierte N-Düngung 156 235 10,8 6,6 142späte Schnittnutzung 149 313 9,7 5,7 129
je kg Trockenmasse
grün = signifikant
Konsequenz:
Proteinfutterwert ≠
Rohprotein im Futter
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Bedarfsdeckung:
1-ste Baustelle Mikrobenfütterung
Bedarf fürMikroben
Hohe Effizienz der Mikroben erfordertEnergie bedarfsdeckend
und RNB > 0
E und N möglichst synchron
bereitgestellt ausreichenden Speichelfluss
(puffernde Substanzen)
ausreichende Vormagenmotorik
(Futterstruktur)
Bsp.: Stärke aus Weizen
0 4 8 12 16 20 240
0,1
0,2
0,3Anteil des Abbaus im Pansen
Stunden
Bsp.: N aus Sojaschrot
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Grobfuttermittel:
Unterschiede in Fermentation
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Wissenskrise:
Proteinversorgung
nach Tabellen
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Kein Einfluss
auf Proteinqualität in Grobfuttermitteln?
Klima bei Vegetation
Boden / Düngungsintensität
Pflanzenart / -sorte
Konservierung
aerobe StabilitätNutzungszeitpunkt
Nutzungshäufigkeit
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AA
B1
B2
B3
C
RERP
Nicht-Protein-Stickstoff (NPN)Pufferlösliches ReinproteinNDF-gebundenes lösliches ReinproteinADF-gebundenes lösliches ReinproteinADF-gebundenes unlösliches ReinproteinC
B3B2B1A
Kein Abbau
Langsamer geringer Abbau
Mittlerer höherer Abbau
Schneller
Abbau
UDP
–
Schätzverfahren (LICTRA et.al. 1996 / SHANNAK et.al 2000)
Chemische Rohproteinfraktionierung
Beispiel für UDP bei einer ruminalenPassagerate von 5% * h -1
UDP5= -189,682 + [-304,721 x (RP / PNDF)]
+ [0,003 x (RP
x B2)] + [-0,0263 x (RP
x
C)] + [0,0038 x (RP
x (A
+ B1))]
+ [0,0002 x (RP x
C
x
C)] + [-0,0022 (PNDF x B1)]+ [0,0038 x (B3
+ C) x B2]
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46 47 44 44 38 36 29
37 40 4035 42 45
54
190 210 230 250 270 290 310
Rohfasergehalt in Vegetation 1. Aufwuchs
0
20
40
60
80
100
% d
es R
ohpr
otei
ns
AB1B2B3C
UDP 8 34 33 36 40 38 41 42
UDP-Gehalt
steigt:
Beispiel Kleegras
1. Aufwuchs
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bis zum Zelltod)
* Anstieg NH3 (> 10 % d. RP)Proteinverdaulichkeit
Maillard-Reaktion(Oxidationswärme > 40 ° C)
Veränderung Silage RP* Reduzierung der
* Anstieg Amine (> 8 % NH3-N)* Anstieg iso-Säuren, Acetat
Pflanzenprotein
Mikrobielle Fehlgärungen(Dekarboxilierung, Desaminierung,
Oxidation, Reduktion)
Veränderung Silage RP
Aminosäuren, Peptide, Proteine, (NH3)
(Enzymatischer Abbaudurch pflanzeneigene Enzyme
* Steigerung UDP* Verringerung w.Verdaulichkeit
Sickersaftverlust(wasserlösliche N-Verbindungen)
Veränderung Silage RP* Reduzierung RP-Gehalt
Wahrheit:
Silierung
verändert Proteinqualität drastisch
10-20...fache an freien AS Wasserlöslicher Nvon 30 auf 70 % des RP
< 10 % NH3-N am RP-N
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120
159
206
118 127
171
< 14 % RP (n=39) 14 - 18 % RP (n=43) < 18 % RP (n=37)0
50
100
150
200
250SchnittgutAnwelkgutSiliergutSilage / AnschnittSilage / Trog
% NH3 im RP Anschnitt 9 11 14% NH3 im RP Trog 6 12 15
Rohprotein schwindet
während der Silagebereitung
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87
14
9
65
12
10
4
14
12
9
13
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
% d
er G
rass
ilage
n m
it >
5 %
B
utte
rsäu
re TM
Gärqualität:
Viel Buttersäure viel NH3
, viel
Proteinabbau
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Proteinqualität
verändert sich
während der Silierung
Frischfutter Silage Heu
CB3B2B1A
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0
20
40
60
80
in %
Kleegras 27,6 4,2 37,8 24,1 6,3 40,0Kleegrassilage 63,1 3,0 20,7 6,1 7,0 25,7
A B1 B2 B3 C UDP8
Halbierung vom Reineiweiß:
KLEEGRAS
(n=15)
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0
20
40
60
80
100% Reineiweiß vom Rohprotein
Feldliegezeit (d) 0 0,5 1,5 3 3 3 5 5 0 0,5 1,5 3 3 3 5 5Regen (d) 0 0 0 0 1 2 1 2 0 0 0 0 1 2 1 2
UDP 48 43 45 38 41 40 38 37 25 20 22 19 25 25 30 29
Siliergut Silage
Deutlicher Befund:
Silierung
kostet
Reineiweiß
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19
47
15
3728
64
28
69
2748
SG S SG S SG S SG S SG S
SG = Siliergut / S = Silage
0
20
40
60
80
100
% d
es R
ohpr
otei
ns
AB1B2B3C
UDP 8 26 18 22 16 19 13 44 27 30 24
Bohnenpflanzen
Erbsen-pflanzen
Lupinen-pflanzen Luzerne
Soja-pflanzen
Rohproteinfraktionen
in Leguminosensilagen
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Silage:
Asynchroner Abbau
von Energie und Protein
0
4
8
12
16
20
1 3 5 7 9 11 10
4
8
12
16
20
1 3 5 7 9 11 13 150
4
8
12
16
20
1 3 5 7 9 11 13 15 17
Grünfutter Silage Heu
Energie Protein
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1
23
411,3
33,6
Zu früh geöffnet
Dung(heiz)platte
gefüttertGewärmte FuttertrögeZwischenlager geheizt
Hefen gefüttert Dampf ablassen
Warme Mahlzeit ?:
Wärme zerstört Proteinqualität
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AtmungC6
H12
O6 + 6O2
6CO2
+ 6 H2
O + 2.835 kJ WärmeMilchsäuregärung
C6
H12
O6
+ MSB 2 CH3
CH(OH)COOH + 197 kJ WärmeNacherwärmung
CH3
CH(OH)COOH + 3O2 3CO2 + 3 H2O + 1.410 kJ Wärme
Pepsinunlöslich:
Heißvergärung &.
Nacherwärmung ?
MAILLARD REAKTION bei > 55 °C
2.250 sächsische Grassilagen
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Siliergut:
Ausreichend Zucker, aber
sinkender Nitrat
170179
141
167 165
177171 172
159
120130140150160170180190
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Roh
prot
ein
(g /
kg T
rock
enm
asse
) Rohprotein im Siliergut
127 122
75 72
100
150161
140
158
70
90
110
130
150
170
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Zuck
er (g
/ kg
Tro
cken
mas
se) Zucker im Siliergut
3,0 3,12,5
3,02,5 2,5
2,1 1,91,4
0,00,51,01,52,02,53,03,54,0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Nitr
at (g
/ kg
Tro
cken
mas
se) Nitrat im Siliergut
63
152
11
0
20
40
60
80
< 1 1 bis 2 2 bis 3 > 3g Nitrat / kg Trockenmasse
% d
er S
ilier
gutp
robe
n
2008
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Nitrat im Siliergut:
N-Düngung anpassen
0
5
10
15
20
25
30
0 50 100 150 200 250 300 350
g Rohprotein je kg Trockenmasse
g N
O3 j
e kg
Tro
cken
mas
se
y = 0,046 ·
x –
5,81n = 541, r²
= 0,29
+ 1
g NO3
≈
+ 22
g Rohprotein3
g NO3
≈
bei 190
g Rohprotein / kg TM
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1. Wichtigste
Proteinquelle ist das Mikrobenprotein(Energieverfügbarkeit –
löslicher N–
Synchronität
–
Wiederkäuergerechtheit)
4. Zu geringe N-Düngung fördert Ammoniakgeringerer
natürlicher Proteinabbau (Luxuskonsum ↓)
höherer
Proteinabbau im Silo (Nitrat ↓
Buttersäure ↑
NH3
↑)
2. Proteinqualität ändert sich bei Silierung
drastisch(Proteinkonzentrate sparen = Grünfutter ↑
oder Proteolyse
↓)
Thesen zum Vortrag:
Protein aus Gras und Grassilagen
3. Gerettetes Reineiweiß
fährt unter Hitze
festHeißvergärung und Nacherwärmung minimieren