DK146733B - Ureidholdigt foder til droevtyggere - Google Patents

Description

146733

Den foreliggende opfindelse angår et ureidholdigt foder til drøvtyggere.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at opnå en mulighed for til forøgelse af kød og/eller mælkeproduktion at fodre drøvtyggere med ikke-protein-nitrogen i form af urinstof og derved undgå dannelse af høje koncentrationer af ammoniak i vommen og i blodet, samtidig med at der opnås en vis energitilsætning.

Urinstof anvendes i stor udstrækning som en kilde af ikke-protein-nitrogen ved fodring af drøvtyggere, men anvendelsen deraf lider af den væsentlige ulempe at der ofte ved den mikrobielle nedbrydning i vommen dannes ammoniak hurtigere end det kan udnyttes af vommens mikroorganismer hvorved der kan opstå ammoniakniveauer som er toxiske for dyret. I forsøg på at undgå disse har der været anvendt NPN i former hvori hastigheden for ammoniakproduktionen er nedsat, fx som biuret eller urinstoffet er blevet givet sammen med en ureaseinhibitor. Disse metoder reducerer risikoen for toxisi-tet men fører sædvanligvis ikke til forbedret ammoniakudnyttelse af vommens mikroorganismer og ofte nedsættes i virkeligheden denne udnyttelse. Urinstof har også været anvendt i former fysisk kombineret med en energikilde, fx stivelse eller melasse, som understøtter den mikrobielle ammoniakoptagelse. Sammensætningen af den fysiske blanding kan imidlertid blive uensartet i begyndelsen eller kan blive uensartet ved lagring således at tilførelsen af energikilde ikke passer sammen med ammoniakmængden og risikoen for toxi-sitet er stadig til stede.

For nylig har man under akademiske studier af bakteriemetabolisme i vommen indgivet mono-glukosyl-urinstof til får enten blandet med kosten eller direkte ind i vommen. Dette materiale er imidlertid/økonomisk realiserbart som et drøvtyggerfoder.

Der er nu fundet forbindelser der kan overvinde problemerne ved ammoniaks toxisitet og som fremmer inkorporeringen af ammoniak i . mikrobielt protein ved samtidig tilvejebringelse af en energikilde til . mikrobiel syntese og som også med fordel kan fremstilles fra spildmaterialer.

Således angår den foreliggende opfindelse et foder eller fodersupplement til drøvtyggere, hvilket foder er ejendommeligt ved at det indeholder en forbindelse med den almene formel 2 146733 Η X Η 1 I il I ο

R -N-C-N-R I

1 2 hvor R er laktosyl, X er 0, S eller NH og R er hydrogen, glykosyl eller alkyl, eller et salt deraf.

X er fortrinsvis oxygen og forbindelsen med den viste o formel er et derivat af urinstof. Når R er glykosyl kan den være en mono- eller disakkaridgruppe, fx glukosyl, galaktosyl, xylosyl 2 eller navnlig laktosyl. Når R er alkyl med op til 7 kulstofatomer kan den være substitueret eller usubstitueret alkyl og er fortrinsvis en lavere alkylgruppe som fx metyl, ætyl, propyl eller butyl.

2 R er fortrinsvis et hydrogenatom. Forbindelsen med den viste formel kan ifølge en udførelsesform for opfindelsen være i form af et salt, fx et almindeligt forekommende salt såsom fosfatet eller sulfatet.

Forbindelser med særlig interesse er ureiderne af laktose, fx monolalctosyiurinstof og dilaktosylurinstof, hvor X er oxygen og 2 R er hydrogen eller laktosyl.

Foderet eller fodertilsætningen kan omfatte den ene eller begge disse forbindelser eller andre forbindelser beskrevet med den almene formel I eller salte deraf, men kan også indeholde andre ikke-protein-nitrogen-kilder.

Foderstofferne eller foderstoftilsætningerne ifølge den foreliggende opfindelse kan være til stede i en hvilken som helst form hvori ikke-protein-nitrogen sædvanligvis forekommer. Fx kan de være i form af blandinger der indeholder et laktoseureid sammen med passende basisnæringsstof som fx cerealier, rodafgrøder, fourage, ensilage, grovfoder eller industrielle biprodukter såsom klid, skaller eller energirig pulp eller saft eller blandinger af sådanne. Sædvanligvis kan ernæringsgrundblandingen have et forholdsvis lavt nitrogenindhold men et højt energiindhold fx majsensilage, sukkerroeaffald eller tapioka. Foderblandingen kan også indeholde mineraler, vitaminer og andre kosttilsætninger som fx supplerende fedtstoffer og proteiner. Den foreliggende opfindelse omfatter blandinger der ikke indeholder basisnæringsstof eller kun indeholder basisnæringsstof som en mindre bestanddel, og disse blandinger er sædvanligvis i form af foder tilsætninger og indeholder andre komponenter som fx supplementære kosttilsætninger, sammen med en 146733 3 nitrogenholdig forbindelse som anvist ifølge opfindelsen.

Mængden af ikke-protein-nitrogen i disse blandinger kan variere, fx i overensstemmelse med de anvendte metoder af drøvtygger-avl, idet man bl.a. tager sådanne faktorer i betragtning som hvilken art der opdrættes, køn, alder og dyrets fysiologiske tilstand samt den relative mængde af blandingen i den samlede kost.

Fx kan det kostmæssige nitrogenbehov for kødkvæg svarende til en proteinindtagelse af op til ca. 12 vægt% af kosten erstattes helt eller delvist af ikke-protein-nitrogen. Den højere koncentration af rå protein i kosten som kræves af højtydende malkekøer kan i det mindste 1delvis suppleres med ikke-protein-nitrogen, men det foretrækkes også at tilsætte en del rigtig protein i den daglige kost. Således indeholder fx foderet ifølge den foreliggende opfindelse sædvanligvis fra ca 1% op til 50 vægt% eller mere af en af de her omhandlede nitrogenholdige forbindelser, mens 50% af kostens nitrogen ved en foretrukken udførelsesform er baseret på en af de her omhandlede nitrogenholdige forbindelser. Den mængde af de omhandlede nitrogenholdige forbindelser, der indgives drøvtyggerne varierer i afhængighed af om der er andre nitrogenkilder til stede eller ikke, men hvis de indgives som den eneste nitrogenkilde kan de sædvanligvis gives ad libitum.

Foderblandingerne kan være til stede i mange forskellige fysiske former, fx i kompakt, granuleret, pulverformigt, tekstureret, halvflydende eller flydende form. Den foreliggende opfindelse angår også fodertilsætninger, sædvanligvis i kompakt eller granuleret form som kan bringes ud således at det kan tages ad libitum af græssende dyr, og det kan også indbefatte tilsætninger i flydende eller halvflydende, fx opslæmmet form, fx til fodring af køer mens de er i et malkerum. Disse tilsætninger kan omfatte supplerende kosttil-• sætninger med eller uden en passende basisnæring. Imidlertid er foderet sædvanligvis i form af et kompakt, granuleret, pulverfor-migt eller naturligt tekstureret foderkoncentrat som gives som en del af rationen og omfatter en passende basisnæring.

Laktoseforbindelser beskrevet med formel I kan fremstilles ved kemisk omsætning af urinstof eller et passende urinstof-derivat såsom urinstofmonofosfat, tiourinstof, guanidin, isobuty-lidendiurinstof eller biuret med laktose. Sædvanligvis gennemføres reaktionen med i det mindste en del af reaktanterne i opløs- 4 146733 ning, fx vandig opløsning og forbindelserne kan om ønsket udvindes i form af faste produkter.

Reaktionen gennemføres under sure betingelser og reaktionsblandingen kan opvarmes. Imidlertid kan stærkt sure betingelser og højere temperaturer føre til nedbrydning af reaktanterne.

Fx har en reaktionsblanding indeholdende urinstof og laktose, som er 0,2 molær med hensyn til svovlsyre og en inkube-ringstemperatur på 50°C i en periode på 7 dage vist sig at være tilfredsstillende til fremstilling af monolaktosylurinstof. Sædvanligvis indeholder reaktionsblandingen et overskud af urinstof i forhold til laktosen, fx et dobbelt overskud af urinstof.

Mælkeprodukter kan med fordel anvendes som en passende laktosekilde, og man kan især anvende potentielle mælkespildprodukter, fx skummetmælk og navnlig valle som indeholder en forholdsvis stor mængde laktose. Laktoseureider kan fx fremstilles ved omsætning af valle med urinstof. Vallen eller produkter fremstillet af valle og urinstof inkuberes fortrinsvis sammen under sure betingelser ved forhøjet temperatur, fx ved ca. 50 C.

Særligt hensigtsmæssigt gennemføres reaktionen under anvendelse af urinstof og laktoseholdige malke-biprodukter i form af ukoncentreret valle, koncentreret valle, valle-permeat og/eller kærnemælk-valle.

Ukoncentreret valle er spildproduktet der vindes ved osteproduktion, og en sådan valle indeholder ca. 4,8% laktose og ialt ca. 8% tørstof.

Koncentreret valle er et valleprodukt hvorfra vand er fjernet ved inddampning og det indeholder ca. 41% laktose og ialt ca. 62% tørstof.

Valle-permeat er et produkt der vindes efter omvendt osmose af vallen og det indeholder ca. 50% laktose og ialt 65% tørstof.

Kærnemælk-valle er et restprodukt der vindes efter at have fremstille et kærnemælksproteihkoncentrat af kærnemælk. Tørret kærnemælk-valle der indeholder ca. 6% vand indeholder ca. 59% laktose.

pH for reaktionsblandingen af urinstof og valleprodukter skal holdes mellem 1,5 og 3,5, fortrinsvis ved pH 2.

146733 5

Reaktionsblandingens temperatur skal holdes over 40°C men må ikke overskride ca. 80°C, således at den foretrukne temperatur er 60-70°C.

Reaktionstiden skal være lang nok til at give i det mindste et 50%s udbytte af laktosylureid, hvilken tid afhænger af koncentrationen af den anvendte valle og forholdet mellem laktose og urinstof, og den kan være på op til 4 dage (96 timer).

Mængden af urinstof der er til stede i reaktionsblandingen er mindst ækvimolær, idet vægtforholdet laktose/urinstof er 1:0,15. Vægtforholdet kan imidlertid variere op til et forhold på 1:2.

Syrer til anvendelse til syrning af reaktionsblandingen vælges blandt stærke uorganiske syrer såsom saltsyre, svovlsyre og fosforsyre.

Drøvtyggerfoderet eller fodertilsætningen kan således fremstilles ved behandling af valle med urinstof eller et passende urinstofderivat således at den i vallen tilstedeværende laktose omdannes til en forbindelse eller forbindelser beskrevet med den almene formel I.

Foderet eller fodertilsætningen kan indeholde produkter fremstillet ved en sådan behandling af valle. Relevante derivater af urinstof er fx urinstofmonofosfat, tiourinstof, guanidin, isobuty-lidendiurinstof eller biuret. Man regner imidlertid med at der sædvanligvis vil blive anvendt urinstof ved gennemførelsen af reaktionen således at produktet hovedsagelig vil bestå af ureider af laktose. Forbindelserne med formel I kan adskilles fra det urene produkt,'fx ved inddampning og omkrystallisation, og de kan derefter anvendes til fremstilling af foder eller fodertilsætning · ifølge opfindelsen. Imidlertid udvindes produktet fortrinsvis i uren form, fx neutraliseres opløsningen om nødvendigt og det urene produkt kan koncentreres, fx ved inddampning eller omvendt osmose, eller omdannes til en fast form, fx ved forstøvnings- eller valsetørring. Et sådant urent produkt vil typisk indeholde ureider af laktose, fx monolaktosylurinstof, sammen med uomdannet laktose og urinstof og mindre dele opløselige mælkeproteiner og andre opløselige komponenter. Det urene produkt kan i fas^^iPlydende form eller som opslæmning anvendes direkte som fodertilsætning til drøvtyggere, eller det kan kombineres i en fodersammensætning 6 146733 sammen med andre materialer som fx cerealier, pulp, ensilage, grovfoder, fortrinsvis sammen med yderligere fedtstoffer, olier, proteiner, vitaminer eller mineraler.

, Opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af følgende eksempler der beskriver fremstillingen af drøvtyggerfoder ud fra valle.

7 146733

Eksempel 1 96 g urinstof sættes til 2 liter løbe-udfældet valle indeholdende 4,8 vægt% laktose og blandingen syrnes ved tilsætning af 90 ml 25%s (rumfangs%) svovlsyre. Reaktionsblandingen inkuberes derefter ved 50°C i 7 dage hvorefter mindst 70% af laktosen er omdannet til ureid bestemt ved kromatografi (smeltepunkt 232-234°C). Den inkuberede reaktionsblanding neutraliseres derpå ved tilsætning af natriumhydroxyd og det urene produkt udvindes i fast form ved forstøvningstørring. Derpå fremstilles et drøvtyggerfoder ved blanding af det urene faste produkt med en passende næringsgrundblanding såsom majsensilage eller sukkerroeaffald. Vægtforholdet mellem næringsgrundblandingstørstof og urent produkt er i størrelsesordenen 1:1 til 60:1.

Det urene produkt kan også i fast form anvendes direkte som drøvtyggerfodertilsætning, eller laktoseureiderne kan udskilles og renses ved inddampning af reaktionsblandingen og omkrystallisation fra fx vand hvorefter produktet kan anvendes til fremstilling ' af foderblandinger.

Eksempel 2

Den samme procedure som beskrevet i eksempel 1 følges med den forskel at reaktionsblandingen inkuberes ved 70°C i 15 timer hvorefter mindst 50% af laktosen er omdannet til laktosyl-ureid, bestemt kromatografisk (smeltepunkt 233-234°C).

Eksempel 3 82 g urinstof sættes til 200 g koncentreret valle indeholdende 41 vægt% laktose og blandingen syrnes ved tilsætning af 40 ml 33 rumfangs%ssvovlsyre til pH 2. Reaktionsblandingen inkuberes ved 70°C i 15 timer. Omdannelse af laktose til laktosylureid bestemt kromatografisk er mindst 85%.

8 146733

Eksempel 4

Der følges samme procedure som i eksempel 3 men under anvendelse af koncentreret valle-permeat indeholdende 50,2 vægt% lalctose. Omdannelse af laktose til laktosylureid bestemt kromatografisk er mindst 70%.

Eksempel 5

Der følges samme procedure som i eksempel 3 med den forskel at der tilsættes 45 ml koncentreret fosforsyre (1,75 S.6.) for at bringe blandingens pH-værdi på 2. Omdannelse af laktose til laktosylureid bestemt kromatografisk er mindst 74%.

Eksempel 6

Der følges samme procedure som beskrevet i eksempel 4 med den undtagelse at der sættes 60 ml koncentreret fosforsyre (l,75 S.G.) til blandingen for at bringe pH-værdien på 2. Omdannelse af laktose til laktosylureid bestemt kromatografisk er mindst 70%.

Eksempel 7

Der fremstilledes et foderkoncentrat beregnet til malkekøer. Køer der producerer ca. 30 kg FCM per dag (4 kg fedt) gives ca. 13 kg af koncentratet pr. dag. En sådan daglig ration indeholder:

Laktosylurinstof ifølge eksempel 1-6 0,7 kg byg 6,0 - havre, valset 5,5 - roeaffald 0,5 - vitaminer og mineraler 0,3- 146733 9

Et sådant koncentrat indeholder ca. 16% råprotein.

Hvis koncentratet kompletteres med 8 kg hø pr. dag opnås et komplet foderstof til malkekøer.

Eksempel 8

Et komplet foder til kødkalve med en levende vægt på ca. 200 kg og med en vægtforøgelse på 1000-1200 g pr. dag indeholder hø og et koncentrat. Sammensætningen af den daglige ration af koncentratet (5-6 kg) er følgende:

Laktosylureid ifølge eksempel 1-6 0,180 kg byg 2,5 havre, valset 2,5 - roeaffald 0,6 vitaminer og mineraler 0,150 - hvilket koncentrat indeholder ca. 14% råprotein. Koncentratet kompletteres med 0,5 kg hø pr. dyr pr. dag.

Den biologiske virkning af laktosylurinstoffet ifølge opfindelsen bestemtes in vitro og in vivo på følgende måde.

Et får modtog kost med tilnærmelsesvis lige store dele byg og halm i terningform indeholdende 15,7 g N/kg tørstof. Derpå erstattedes en del af terningerne med laktosylureid således at det gav en kost indeholdende 25,4 g N/kg tørstof, hvoraf den ene halvdel af nitrogenindholdet blev tilvejebragt med laktosylureid.

In vivo: Små prøver af fordøjelsesprodukt fra vommen fjernedes og syrnedes på forskellige tidspunkter efter fodringen og ammoniakkoncentrationerne bestemtes. Der blev taget prøver ved fodring af får med l) grundfoder, 2) foder supplementeret med laktosylureid og 3) foder supplementeret med ækvimolære mængder af laktose og urinstof.

Ammoniakkoncentrationer bestemtes både under fodringsperioder og under efterfodringsperioder. . . Forfodringsperioderne er de første 6 dage med fodring af et nyt foder.

De fundne ammoniakkoncentrationer ved fodring med foderstofferne 2 og 3 angivet ovenfor fremgår af tabel 1 neden for.

146733 ίο

Tabel 1 nh3

Tid efter fod- Koncentration af/(mM)/l i vom Laktose + ring timer laktosylureid urinstof forfodring efterfodring efterfodring 33.-35. aag 2. dag 5. 19. 28. 34.

0 12,5 15,8 17,5 14,4 16,6 11,4 1/2 14,3 16,1 16,2 13,8 15,1 30,2 1 15,2 15,4 18,4 14,6 14,7 42,5 2 19,9 15,4 18,3 17,6 15,1 57,8 4 20,5 16,3 23,8 18,3 18,4 31,0 6 19,2 18,9 37,4 48,7 29,2 23,9

Det fremgår af tabel 1 at der opnås lave ammoniakkoncentrationer efter 34 dages tilpasning til anvendelse af laktosylureid som nitrogenkilde i sammenligning med anvendelsen af urinstof som nitrogenkilde.

Ved en in vitro-undersøgelse blev der taget prøver fra vommen 2 timer efter grundfodring og prøverne inkuberedes .anærobt ved 39°C med l) laktosylureid (42,9 mM/l) og 2) laktose (42,9 mM/l) og urinstof (42,9 mM/l). Ammoniakproduktion og forsvinden af urinstof bestemtes.

Om morgenen ved en in vitroprøve blev laktosylureidet udeladt fra kosten indeholdende stor mængde nitrogen.

Urinstoffets forsvinden bestemtes under henholdsvis forfodringsperioden og efterfodringsperioden. De mængder urinstof der blev tilbage i de inkuberede prøver fremgår af tabel 2.

Tabel 2

Tid efter fod- Koncentration af urinstof Laktose + urinstof ring timer (mM/l) laktosylureid forfodring efterfodring forfodring efterfodring 2. dag 18. dag 2. dag 20. dag 0 40,6 47,7 42,2 43,7 1/2 39,6 45,8 40,2 33,2 1 40,6 45,5 37,9 21,3 2 41,3 43,8 31,2 2,2 4 40,2 38,3 21,7 intet 6 43,8 34,4 0,9 intet 146733 11

Det fremgår tydeligt af tabel 2 ovenfor at urinstof alene forsvinder meget hurtigt fra prøverne mens laktosylureid ikke gør det. Dette viser at laktosylureid ikke vil frembringe høje NH3-niveauer i vommen.

I tabel 2 ovenfor vistes urinstoffets forsvinden. I tabel 3 nedenfor vises NH^-produktionen ved den samme prøve.

T .a b e 1 3

Tid efter fod- Koncentration af NH„ (mM/l) Laktose + urinstof ring timer laktosylureid 0 forfodring efterfodring forfodring efterfodring 2. dag 18. dag 2. dag 20. dag 0 intet intet 0,5 0,7 l/2 intet intet 7,9 20,5 1 intet 2,7 12,4 33,4 2 intet 4,5 21,7 68,8 4 intet 7,5 16,5 74,6 6 0,2 16,3 2,4 70,1

Den konklusion der blev draget i forbindelse med tabel 2 ovenfor synes at være korrekt. Urinstof alene vil give for høje NH^-koncen-trationer i vommen mens laktosylureid ikke vil gøre det.