Protein aus Gras und Graskonservaten für Wiederkäuer* Anstieg iso-Säuren, Acetat Pflanzenprotein...

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

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Myoglobin.png&filetimestamp=20080227053945

Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Freistaat [email protected]. Sächsische Grünlandtag, 17.06.09

Predigen öffentlich

Weiden &. Fressen

heimlich Silage?

http://www.klee-shop.de/shop/index.php



€ € €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

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Brandenburg_Wappen.svg



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



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



Futter

Futterenergie(fermentierbare

Organische Substanz)

Rohprotein Abgebautes Protein

NPN

Pansen Darm

nRP

Mikroben

-

protein

mikrobielleProtein-

synthese

Futterdurchflussprotein (UDP)

Ammoniak

Proteinbewertung:

White-Box:

Wiederkäuer



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



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 !



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

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/53/Fireplace-RM.jpg



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

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/53/Fireplace-RM.jpg



Grobfuttermittel:

Unterschiede in Fermentation



Wissenskrise:

Proteinversorgung

nach Tabellen



Kein Einfluss

auf Proteinqualität in Grobfuttermitteln?

Klima bei Vegetation

Boden / Düngungsintensität

Pflanzenart / -sorte

Konservierung

aerobe StabilitätNutzungszeitpunkt

Nutzungshäufigkeit



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]



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



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



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



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



Proteinqualität

verändert sich

während der Silierung

Frischfutter Silage Heu

CB3B2B1A



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)



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



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



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



1

23

411,3

33,6

Zu früh geöffnet

Dung(heiz)platte

gefüttertGewärmte FuttertrögeZwischenlager geheizt

Hefen gefüttert Dampf ablassen

Warme Mahlzeit ?:

Wärme zerstört Proteinqualität



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



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

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Cuboid_sugar.jpg&filetimestamp=20051031013654



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



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

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