DE68906595T2

DE68906595T2 - Futter fuer wiederkaeuer.

Info

Publication number: DE68906595T2
Application number: DE8989303956T
Authority: DE
Inventors: Ooyen Johannes Adrianus Co Van
Original assignee: BP Chemicals Ltd
Current assignee: Verdugt Bv Tiel Nl
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2009-04-21
Also published as: GB8809455D0; EP0341847A3; ES2055045T3; AU612020B2; AU3323289A; DK194089A; DK194089D0; EP0341847A2; DE341847T1; EP0341847B1; US4959223A; DE68906595D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Futterzusatz für Futtermittel für Wiederkäuer, insbesondere Futtermittel für Milchkühe.
Wiederkäuer unterscheiden sich dadurch markant von nichtwiederkauenden Tieren, wie Schweinen, als sie fähig sind, Cellulose zu verdauen. Diese Fähigkeit beruht auf der Tatsache, daß Wiederkäuer einen expandierten Teil in ihrem Verdauungstrakt aufweisen, worin das voluminöse faserige Futter in seiner Passage verzögert werden kann, um eine für seine Verwertung notwendige ausgedehnte Fermentation durchzumachen. Wiederkäuer, wie Rinder, Schafe und Ziegen sind in der Lage, den maximalen Nährwert aus grobem faserigen Futter zu extrahieren. Rinder und Schafe können zwischen 45 bis 50 % der Fasern von Weizen- und Haferstroh verdauen. Wiederkäuer sind derartig effiziente Verwender von grobem faserigen Material, weil sie mit einem Magen ausgestattet sind, der vier Abteilungen enthält. Die erste und größte dieser Abteilungen ist der Pansen, der etwa 80 % des gesamten Magenvolumens umfaßt. Der Pansen-Verdauung folgt eine peptische und intestinale Verdauung, und dieser folgt eine weitere Fermentation in dem Dickdarm.
Im erwachsenen Rind kann der Pansen ein Volumen von 100 bis zu 300 Liter einnehmen. Am Ende einer Mahlzeit enthält der Pansen häufig 68 bis 82 kg an Material. Der Pansen entleert sich niemals und enthält selten weniger als die Hälfte seiner Kapazität. Zwischen 70 bis 85 % des verdaubaren Trockenmaterials einer Wiederkäuer-Nahrung wird in dem Pansen verwertet. Der Pansen ist in dem neugeborenen Tier nicht funktionell, jedoch beginnt die Pansen-Fermentation innerhalb einiger weniger Wochen. Die Nahrung hat einen wesentlichen Einfluß auf das Einsetzen des Wiederkäuens. Der Pansen ist im wesentlichen ein kontinuierliches, anaerobes, in hohem Maße reduzierendes, symbiotisches Fermentationssystem. Die halbfesten Inhalte haben einen leicht sauren, jedoch gepufferten pH-Wert (5,5 bis 6,5) bei einer Temperatur von 38º bis 42ºC unter einer Gasphase von Kohlendioxid, Methan und Stickstoff. Der Pansen enthält eine gemischte Population von Bakterien und Protozoen. Es sind zumindest 30 verschiedenartige Spezies von Protozoen und Tausende von Stämmen von genau bezeichneten Spezies von Bakterien enthalten. Die Bakterien können sich auf Werte von 10¹&sup0; und die Protozoen auf Werte von 10&sup6; pro Gramm der Pansen-Gehalte belaufen. Protozoen sind viel größere Organismen als Bakterien, und deren Gesamtmenge kann der Bakterienmenge ungefähr äquivalent sein. Die meisten der in dem Pansen stattfindenden biochemischen Prozesse werden durch die bakterielle Population bewerkstelligt; die Protozoen spielen eine wichtige, jedoch vielleicht nicht wesentliche Rolle.
Die Mikroorganismen in dem Pansen brechen Kohlehydrate zu flüchtigen Fettsäuren und Proteine zu Peptiden, Aminosäuren und Ammoniak auf. Sie synthetisieren Protein für ihre eigene Struktur und auch Vitamine, insbesondere diejenigen der B-Gruppe. Die löslichen Produkte der anaeroben Fermentation werden durch die Pansenwand absorbiert, und das unlösliche Material zusammen mit Bakterienzellen, unterstützt durch sehr beträchtliche Mengen an Speichel (50 bis 82 Liter/Tag),entlang des Verdauungstraktes weitergeführt.
Kohlehydrate, wie Cellulose, Hemicellulose, Pektine, Stärke, Saccharose, etc., werden durch Enzyme, gebildet durch die Mikroorganismen des Pansens, durch eine komplexe Reihe von Reaktionen zu einer Mischung von flüchtigen Fettsäuren abgebaut. Die Gesamtkonzentration der flüchtigen Fettsäuren und die Anteile der einzelnen vorhandenen Säuren hängen von der Nahrung, der Rate der Absorption durch die Pansenwandung, der Rate der Passage aus dem Pansen, der Verdünnung mit Speichel, der Verwertung durch Pansen-Mikroorganismen und der Umwandlung in andere Stoffwechselprodukte, ab. In dem typischen Beispiel einer Kuh beim freien Weiden wurde festgestellt, daß die gesamten flüchtigen Fettsäuren in dem Pansen 14,8 mMol/100 ml betrugen und die molekularen Anteile der Säuren bei Essigsäure 67,5, Propionsäure 18,2, Buttersäure 11,1, höhere Säuren 3,2, waren. Änderung der Ernährung zu einem normalen Winterfutter von Heu und Konzentraten ändert diese Zahlen nicht sehr, jedoch gibt ein Futter, das große Mengen an Konzentraten und wenig Heu enthält, eine Mischung, enthaltend die molekularen Anteile von 40,6 Essigsäure, 36,5 Propionsäure, 10,7 Buttersäure und 12,3 höhere Säuren.
Unter normalen Bedingungen sind lediglich Spuren von flüchtigen Fettsäuren mit Kettenlängen von größer als fünf vorhanden. Lediglich Spuren von Ameisensäure wurden in dem Pansen gefunden; sie ist ein Zwischenprodukt in dem Stoffwechsel und wird rasch in Methan und Kohlendioxid umgewandelt. Ameisensäure wurde in beträchtlichen Mengen in venösem Blut und im Urin gefunden und wird in der Leber synthetisiert. Milchsäure ist in dem Pansen von Rindern, welche eine Durchschnittsdiät nur in dem unmittelbaren Nachfütterungszeitraum erhielten, vorhanden. Bernsteinsäure kommt auch als ein Zwischenprodukt vor.
Während der vergangenen 20 Jahre hat sich gezeigt, daß aus Futtermitteln innerhalb des Pansens gebildete Essig-, Propion- und Buttersäuren zusammen 50 % oder mehr der von dem Wiederkäuer-Verdauungstrakt absorbierten Energie ausmachen und daß die Mischung der in dem Pansen gebildeten Säuren mit der chemischen Zusammensetzung und der physikalischen Natur der Nahrung variiert.
In Chemistry & Industry, Oktober 24, 1964, Seiten 1778 bis 1787 veröffentlichten J.A.F. Rook und J.E. Storry eine detaillierte Untersuchung mit dem Titel "Energy Nutrition and Milk Secretion in the Diary Cow". Gemäß diesem Artikel liefert eine kontinuierliche Infusion von einzelnen Säuren in den Pansen bei der Milchkuh Reaktionen bezüglich der Ausbeute und der Zusammensetzung der Milch, die für jede Säure charakteristisch sind. Essigsäure gibt einen Anstieg in der Milchausbeute und einen spezifischen Anstieg im Fettgehalt. Propionsäure und Buttersäure sind ohne Wirkung auf die Milchausbeute, jedoch senkt die Propionsäure den Fettgehalt in der Milch und erhöht den Proteingehalt, wohingegen Buttersäure als einzigen Effekt die Erhöhung des Fettgehaltes aufweist. Demzufolge haben die flüchtigen Fettsäuren als Nährstoffe eindeutig verschiedene Funktionen und es mag eine Änderung in den Endprodukten der Pansen-Verdauung nicht nur die Gesamtausnutzung der Verwertung der diätetischen Energie ändern, sondern auch ein produktives Verfahren unter Verlust eines anderen steigern.
Bezugnehmend auf die Wirkung des Zusatzes von Salzen flüchtiger Fettsäuren (VFA) zu der Nahrung der Milchkühe, stellt der Artikel fest:
"Natriumsalze der Säuren, in Mengen, äquivalent zu nicht mehr als 700 g Säure/Tag, wurden an Milchkühe, entweder gemischt mit dem Konzentratteil der Ration oder als eine Lösung, verabreicht, manchmal in Mischung mit geringen Mengen an Säure, direkt durch eine Fistel in den Pansen. Bei Kühen, die Nahrung erhielten, die niedrig an Ballaststoffen war, was zu einer Erniedrigung im Milchfettgehalt geführt hatte, bewirkten Zusätze von Acetat oder Butyrat gewöhnlich eine partielle oder vollständige Erholung im Fettgehalt, wohingegen Zusätze von Propionat keine Wirkung zeigten. Die Steigerungen im Fettgehalt waren mit einer Erhöhung im Reichert-Meissl-Wert verbunden. Bei Kühen mit einer Ernährung, welche ausreichend Ballaststoff vorsieht, beeinträchtigen Zusätze von Acetat und Butyrat den Fettgehalt nicht, jedoch bewirkt Propionat eine geringe Abnahme. Größere Zusätze von bis zu 2 kg Säure/Tag, verabreicht als eine kontinuierliche intraruminale Infusion von verdünnter Säure, haben gezeigt, daß sogar bei Kühen mit einer Nahrung, die adäquate Ballaststoffe vorsieht, ein Anstieg im Fettgehalt als Antwort auf Acetat, und insbesondere auf Butyrat, eintreten kann. Andererseits gibt Propionat eine deutliche Abnahme im Fettgehalt".
Es wird ferner in bezug auf den Milchfettgehalt festgestellt, daß:
"Im Hinblick auf den deutlichen Anstieg in der Konzentration von Propionsäure bezüglich der von Essigsäure in der Pansen-Flüssigkeit bei Kühen mit einer Ernährung mit fehlenden Ballaststoffen muß geschlossen werden, daß ein signifikanter Anstieg in der Produktion von Propionsäure im Pansen vorliegt.... Da bei Zusätzen von bis zu 2 kg/Tag an Propionsäure in den Pansen maximale Abnahmen von 20 bis 30 % im Milchfettgehalt gefunden wurden, erscheint es unwahrscheinlich, daß die gesamte beobachtete Abnahme im Milchfettgehalt bei Niedrig-Ballaststoff- Ernährung durch eine erhöhte Pansen-Produktion von Propionat erklärt werden kann".
In ähnlicher Weise stellt der Artikel in bezug auf den Milchprotein-Gehalt fest, daß:
"Im Vergleich mit den anderen Futterstoffen ist das Verfüttern von Maisflocken charakteristischerweise mit einem Anstieg der Konzentration von Propionsäure in bezug auf die Konzentrationen der anderen Säuren in den Pansen-Inhalten verbunden. In Übereinstimmung mit der offensichtlichen Verbindung zwischen der Pansen-Produktion von Propionsäure und der Milchprotein-Synthese ergibt die intraruminale Infusion von Propionsäure bei Milchkühen eine spezifische Erhöhung im Milchprotein-Gehalt ohne Änderung der Milchausbeute. Intraruminale Infusionen von Essig- und Buttersäuren sind ohne meßbare Wirkung auf den Milchprotein-Gehalt".
Schließlich stellt dieser Artikel bezüglich der Milchausbeute fest, daß:
"Untersuchungen der Wirkungen von intraruminalen Infusionen von flüchtigen Fettsäuren haben gezeigt, daß Essigsäure eine Erhöhung der Milchausbeute liefert, daß jedoch Propion- und Buttersäuren wirkungslos sind. Übereinstimmend mit diesen Beobachtungen ist der vergleichsweise geringe Anstieg in der Milchausbeute, der als Antwort auf Diätzusätze von Maisflocken eintritt, ein Futter, das die Bildung von Propionat auf Kosten von Acetat in dem Pansen begünstigt. Aus diesen Beobachtungen wurde geschlossen, daß die Aufnahme von Acetat aus dem Darm, und nicht die Aufnahme von Glykogen-Substanzen, die für synthetische Zwecke verfügbare Energie in dem Euter einschränkt. Zur Stützung dieser Beobachtungen sind die Steigerungen in der Milchausbeute, die als Antwort auf intraruminale Zusätze von Acetat erhalten werden, mit einem Anstieg in dem Acetat-Gehalt des peripheren Bluts verbunden, wohingegen die beträchtlichen Abnahmen und Anstiege in der Blutglucose-Konzentration, verbunden mit intraruminalen Zusätzen von Buttersäure bzw. Propionsäure, ohne Wirkung auf die Milchausbeute sind".
Es kann daher aus diesem detaillierten Überblick der allgemeine Schluß gezogen werden, daß Propionsäure und ihre Salze keine signifikante Wirkung auf Milchfett, Milchprotein oder Milchausbeute von Milchkühen hat.
Außer dem oben gesagten ist es wohlbekannt, daß wiederkauende Tiere Futterstoffe auffinden, welche große Mengen an ungenießbarer Propionsäure enthalten. Darüber hinaus kann die intraruminale Infusion der Säure lediglich bis zu einem begrenzten Ausmaß durchgeführt werden. Auch ist die vorteilhafte Wirkung, falls überhaupt in einem derartigen Verfahren vorhanden, sehr kurz als Teil der Laktationsperiode von beispielsweise einer Kuh.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Milchausbeuten signifikant verbessert sind, wenn die Propionsäure in Form eines spezifischen Salztyps verwendet wird, wodurch man einen wesentlichen technischen Fortschritt erzielt.
Demzufolge ist die vorliegende Erfindung ein Zusatz für Futter für Wiederkäuer, enthaltend ein Salz der Propionsäure, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz ein basisches Salz von Propionsäure ist.
Unter dem Ausdruck "basisches Salz von Propionsäure" wird an dieser Stelle und in der ganzen Beschreibung ein Salz verstanden, das als Kationen ein oder mehrere Ionen enthält, ausgewählt aus Ammoniumion und Metallionen der Gruppe I und der Gruppe II des Periodischen Systems der Elemente, wobei das Salz einen pH-Wert von 8 bis 14 aufweist.
Basische Propionatsalze von Ammonium, Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium mit einem pH-Wert von 8 bis 12 sind bevorzugt.
Die basischen Propionatsalze sind bevorzugterweise Propionate von einem oder mehreren Kationen mit einem Überschuß von Hydroxylionen.
Die basischen Propionatsalze können als Zusatz zu irgendeinem der Futterrationen des Wiederkäuer-Tiers zugesetzt werden. Wenn beispielsweise das basische Salz zu einem Futterkonzentrat zugesetzt wird, beträgt die Menge eines derartigen in dem Futterkonzentrat vorhandenen Salzes geeigneterweise von 0,5 bis 50 % Gew./Gew., bevorzugterweise von 1,5 bis 15 % Gew./Gew. des dem Wiederkäuer-Tier zugeführten Konzentrats. Wenn andererseits diese Mengen auf der gesamten Trockensubstanz-Aufnahme des Tiers basieren, ist das basische Salz geeigneterweise in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 20 % Gew./Gew. der gesamten Trockensubstanz in dem Futter vorhanden.
Die Trockensubstanz umfaßt in diesem Zusammenhang irgendwelche oder alle Ballaststoffe, Silage, Futtermittel, Futter, Körner, etc., welche das normale Futter derartiger Tiere ausmachen.
Das Verfahren des Zuführens der Nahrung des wiederkauenden Tiers besteht geeigneterweise in der oralen Verabreichung, sei es in fester Form oder als Lösung. In dem Fall der löslichen basischen Propionatsalze kann die Nahrung auch in das dem Wiederkäuer verabreichte Trinkwasser inkorporiert sein.
Die basischen Propionatsalze der vorliegenden Erfindung sind entweder kommerziell leicht verfügbar oder können vom Fachmann leicht hergestellt werden. Beispielsweise kann das basische Propionat einfach durch Mischen von Natriumhydroxid in Lösung mit z.B. Magnesiumoxid und/oder Calciumoxid und anschließendem Umsetzen der Mischung mit weniger als einem molaren Äquivalent Propionsäure hergestellt werden.
Die Futterzusätze der vorliegenden Erfindung besitzen zusätzliche signifikante Vorteile. So weisen sie, wenn sie als Futterzusatz für Milchkühe eingesetzt werden, außer einer signifikanten und unerwarteten Erhöhung der Milchproduktion einen viel geringeren Geruch und Korrosivität für die Einrichtungen im Vergleich zu der Verwendung der entsprechenden freien Säuren auf. Darüber hinaus finden sie die wiederkäuenden Tiere leichter verträglich und genießbarer. Sie werden bequemer durch Betriebsarbeiter, wie Bauern und Milchmänner, gehandhabt. Besonders wichtig ist, daß die Menge des Zusatzes, die dem Futter zugesetzt werden kann, nicht wie früher beschränkt ist.
Repräsentative Futterzusätze der vorliegenden Erfindung wurden an Milchkühe in Versuchen über einen Dreimonatszeitraum verfüttert, um ihren Wert für die Erhöhung der Milch- und der Milchprotein-Produktion zu zeigen. Die spezifischen Zusammensetzungen der Futterstoffe und andere einschlägige Merkmale sind in den nachstehenden Beispielen und Tabellen, welche die Erfindung erläutern, angegeben.
Der Futterzusatz der vorliegenden Erfindung wurde mit zwei Sätzen Futterkonzentraten getestet und mit jedem Satz ein Kontrolltest (nicht gemäß der Erfindung) ebenfalls durchgeführt, bei welchem der beanspruchte Futterzusatz weggelassen war. Der verwendete Futterzusatz war das basische Propionat einer Mischung von Magnesium/Natrium/Calcium, welches diese Metalle in Konzentrationen von etwa 5, 11 bzw. 6 Gewichtsprozent und Propionsäure in einer Menge von etwa 75 Gewichtsprozent enthielt. Das basische Propionatsalz mit dieser Zusammensetzung wurde durch Vermischen der folgenden Komponenten hergestellt: Propionsäure Wasser
Die Mischung wurde unter Rühren etwa 2 Stunden lang umgesetzt und das erhaltene Produkt auf etwa 30ºC abgekühlt und sprühgetrocknet. Der pH-Wert des so hergestellten basischen Propionatsalzes war 9. Das Salz wurde zu den in den nachstehenden Tabellen gezeigten Futterkonzentraten in einer Menge von 2 Gewichtsprozent zugesetzt. Dies entspricht etwa 3 Mol/Tag/Kuh.
Die nachstehend angegebenen Konzentrate, vermischt mit dem Futterzusatz, wurden an etwa 220 Milchkühe in deren frühen Laktationsstufe im Verlaufe eines Zeitraums von drei Monaten verabreicht. Die durchschnittlichen Ausbeuten an Milch und an Milchprotein der mit den zwei Futtersätzen gefütterten Kühe werden in der nachfolgenden Tabelle gezeigt. Die durchschnittliche Ausbeute pro Tag stieg zu den in der Tabelle angegebenen Gehalten innerhalb von 3 bis 4 Tagen an und blieb auf dieser Stufe während des Untersuchungszeitraums von 3 Monaten stehen. Im Gegensatz hierzu lieferten Kühe, die mit den Konzentraten allein ohne den Futterzusatz als Kontrolltest gefüttert worden waren, eine relativ niedrigere Menge an Milch und Milchprotein pro Tag über den gleichen Zeitraum.
Diese Ergebnisse sind nachstehend tabellarisch angegeben: Tabelle 1 Futterkonzentrat-Proben Gemahlene Nußrückstände Getrocknete Rübenschnitzel Kokosnußsplitter Mais- & Glutenkeimmehl Rübsamen-Rückstand Lupinen Citruspulpe Palmsplitter Soja-Rückstand (40 %) Leinsamen Sonnenblumensamen Melasse Melasse-Rückstand Kalkstein Salz Fett Vitamin-Vormischung Nr. 11 Gehalt/kg Vitamin A (Internationale Einheiten/kg) Vitamin D3 Rohprotein Verdaubares Protein Rohfett Rohfaser Asche Wasser Calcium Phosphor Natrium Energiewert (mJ/kg)

Beispiel 3

Es wurde ein Futterkonzentrat, wie für die obigen Beispiele 1 und 2, hergestellt, das jedoch nun ein basisches Propionatsalz mit den folgenden Komponenten enthielt:
N 3% Gew./Gew.
Mg 4% Gew./Gew.
Na 6% Gew./Gew.
Ca 11% Gew./Gew.
Der pH-Wert des Propionatsalzes wurde unter Verwendung von Ammoniak (wie oben als N angegeben) auf einen Wert von 10,5 eingestellt.
2,5% Gew./Gew. dieses basischen Salzes waren in einem Futterkonzentrat der Formulierung für das obige Beispiel 1 mit marginalen Zunahmen in den Konzentrationen der Calcium- und Natriumwerte in der vorstehenden Tabelle 1 vorhanden.
Dieses Futter wurde an 60 Kühe bei einer Rate von 240 g/Kuh/Tag verfüttert. Ebenso wurde bei einer getrennten Versuchsreihe von Kühen ein Blindversuch, jedoch ohne den Zusatz, durchgeführt. Die Milchausbeute der Kühe wurde überwacht und die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 niedergelegt. Tabelle 2 Milchertrag Milchproteinertrag Verwendetes Futter konzentrat Futterkonzentrat-Zusatz Gesamt (kg) % Steigerung * Kontrollversuch, nicht gemäß der Erfindung durchgeführt.
In dem Annual Report on the Institute of Livestock Feeding and Nutrition Research, 1986, Seiten 44 bis 45, von D. Visser, beträgt die angegebene Milchausbeute von Kühen mit in den Pansen bei einer Rate von 9 Mol/Tag infundierter Propionsäure:
In der ersten Woche - erhöht um 5,8 kg pro Tag
in der vierten Woche - erhöht um 1 kg pro Tag
Der Autor stellt in diesem Bericht fest, daß die Produktion von Milchfett und Milchprotein nicht beeinträchtigt war.
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Verwendung von basischen Salzen von Propionsäure als Futterzusätze zu ununterbrochenen Anstiegen in (i) der Milchausbeute von etwa 3,0 bis 3,5 kg und (ii) in Milchprotein von 6 bis 9,9 % pro Tag durch deren Lactationsperiode führt, trotz der Verwendung einer relativ niedrigeren Menge an Futterzusatz im Vergleich mit den von Visser's berichteten Ergebnissen.

Claims

1. Zusatz für Futtermittel für Wiederkäuer, der ein Salz von Propionsäure umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz ein basisches Salz von Propionsäure mit einem pH von 8-14 ist.

2. Zusatz nach Anspruch 1, worin das Salz Kationen, ausgewählt unter Ammonium und Metallionen der Gruppe I und Gruppe II, enthält.

3. Zusatz nach Anspruch 1 oder 2, worin das Salz ein basisches Propionatsalz von Ammonium, Natrium, Kalium, Calcium oder Magnesium mit einem pH-Wert von 8-12 ist.

4. Zusatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das basische Propionatsalz einen Überschuß an Hydroxylionen aufweist.

5. Zusatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das basische Propionatsalz einem Futterkonzentrat in einer Menge von 0,5 - 50% Gew./Gew. des Konzentrats, mit dem der Wiederkäuer gefüttert wird, zugefügt wird.

6. Zusatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das basische Propionatsalz in einer Menge von 0,1 - 20% Gew./Gew. der gesamten Trockensubstanz in dem Futter vorhanden ist.

7. Zusatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das darin verwendete basische Propionatsalz hergestellt wird durch Mischen von Natriumhydroxid mit Magnesiumoxid und/oder Calciumoxid und anschließendes Umsetzen der so gebildeten Mischung mit weniger als einem molaren Äquivalent von Propionsäure.