FI104458B - Väkirehu ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

104458 Väkirehu ja menetelmä sen valmistamiseksi

Keksintö koskee histidiinin käyttöä lypsylehmien väkirehuissa maidon valku-aisrasvasuhteen nostamiseksi ja typen hyväksikäytön parantamiseksi.

5

Maidon valkuainen on nykyään useimmissa maissa maidon tärkein ainesosa, rasvapitoisuuden merkitys sen sijaan on vähentynyt kulutustottumusten muuttumisen myötä. Juuston kulutus on lisääntynyt, maitorasvojen kulutus sen sijaan on vähentynyt. Arvostusten muutos näkyy myös maidon hin-10 noittelussa. Aikaisemmin maidosta maksettavaan tuottajahintaan vaikutti positiivisesti korkea rasvapitoisuus. Nykyisin maidon valkuaisosasta maksetaan korkeaa hintaa.

Ruokintaa käsittelevistä julkaisuista mm. julkaisussa WO A1 96/08169 15 esitetään lypsylehmien ruokkimista rehulla, jonka aminohappopitoisuus

tiettyjen välttämättömien aminohappojen osalta on korkea. Kuvattua rehua on tarkoitus antaa lehmille ennen niiden poikimista. Julkaisussa WO A1 96/23421 on esitetty menetelmä lisääntyneen proteiinipitoisuuden omaavan maidon tuottamiseksi. Muita julkaisuja ovat mm. SU-1496748 A, CAPLUS, 20 AN 1986:55 1969, Aitova, M.D. ja Korbachew, V.I., CAPLUS, AN

1987:476668, Aitova, M.D. et ai. US 5,145,695 ja US 5,219,596 ja J.Sei.Food Agric., Voi. 65, 1995, Choung, J.J. ja Chamberlain, D.G., GB 1 497 211 ja JP 4041576 B.

25 Ruokinnan tavoitteena on tuottaa lehmälle ravinteita optimaalisissa suhteissa, siten että ne ohjautuisivat mahdollisimman tehokkaasti maitorasvan sijasta maitovalkuaiseen. Näin myös typen hyväksikäyttöä ruokinnassa saadaan parannettua, jolloin ympäristökin saastuu vähemmän. Typpi rasittaa luontoa kahdella eri tavalla, ammoniakkina ilmassa ja nitraattina maassa 3 0 tai pohjavedessä. Maidontuotannossa voidaan typpitappioita pienentää sopivalla ruokinnalla siten, että vähennetään typen eritystä sonnan ja virtsan mukana ohjaamalla typelliset ravinteet tehokkaammin maidon valkuaiseksi.

• 2 104458 Märehtijän valkuaisen tarve on eläimen itsensä aminohappojen tarvetta sekä toisaalta pötsimikrobien typellisten yhdisteiden tarvetta. Nykyään tiedetään mikrobien tarvitsevan yksinkertaisten typpiyhdisteiden lisäksi aminohappoja ja peptidejä. Rehun valkuaisaineiden osittainen hajoaminen ja samanaikainen 5 mikrobivalkuaisen synteesi sekä ammoniakin imeytyminen pötsin seinämän läpi verenkiertoon ovat keskeiset pötsin reaktiot. Osa valkuaisesta kulkeutuu hajoamattomana ohutsuoleen, josta se imeytyy aminohappoina verenkiertoon. Tämän hajoamattoman rehuvalkuaisen ravitsemuksellinen arvo riippuu sen aminohappokoostumuksesta ja sulavuudesta ohutsuolessa. Pötsissä 10 mikrobit muodostavat rehun typellisistä yhdisteistä mikrobivalkuaista. Myös mikrobivalkuaisen aminohapot imeytyvät ohutsuolesta. Korkeatuottoisella lypsylehmällä mikrobivalkuaisen aminohapot eivät riitä tyydyttämään eläimen tarvetta vaan lisäksi tarvitaan väkirehun hyvälaatuista valkuaista, josta lehmän ohutsuoleen saadaan haluttuja aminohappoja. Ohutsuolesta imeyty-15 neet aminohapot kulkeutuvat verenkierron mukana myös maitorauhasen tarpeisiin, jossa valmistetaan mm. maidon valkuaista.

Lypsylehmän biologinen bruttotehokkuus valkuaistuotannossa voidaan ilmaista maidon sisältämän typen (tai valkuaisen) osuutena eläimen kulutta-2 0 masta typpimäärästä. Eläimen kuluttamien ravinteiden hyväksikäyttö lopputuotteisiin ei koskaan ole sataprosenttista, koska elintoiminnot perustuvat biologisiin prosesseihin, joissa aina muodostuu jonkin verran hävikkiä. Ruokintaa tasapainottamalla oikealla tavalla voidaan kuitenkin typpitappioita pienentää. Esimerkiksi aminohappojen tasapaino ja suhteet rehuissa ja ruo- 2 5 ansulatuksen jälkeen verenkierrossa vaikuttavat maitomäärään, maidon koostumukseen ja typen hyväksikäyttöön. Aminohapporuokinnasta ei ole ollut tähän mennessä riittävästi tietoa, jota olisi voinut soveltaa maamme olosuhteisiin.

3 0 Typen eritystä eläimistä voidaan vähentää optimoimalla dieetin aminohap pokoostumus ja siten parantamalla typen pidättymistä eläintuotteeseen ; säilyttäen ruokinnan typpitaso ennallan. Tavoitteena on tehokkaampi ai- 3 104458 neenvaihdunta ja pienemmät virtsan typpitappiot. Vaihtoehtoisesti optimoimalla dieetin aminohappokoostumus voidaan typen käyttöä ruokinnassa vähentää ilman että tuotos vähenee. Seurauksena ovat pienemmät typpitappiot ruoansulatuskanavassa, jolloin sekä virtsan että sonnan typpitappiot 5 vähenevät.

Suomessa lehmien ruokinta perustuu runsaaseen säilörehun käyttöön. Säilörehua täydennetään väkirehulla. Typen hyväksikäytön kannalta säilörehu-ruokintaan liittyy eräitä ongelmia. Tarpeettoman suuren typpipitoisuuden 10 lisäksi ruokinnan ongelmallisuutta lisää säilörehun valkuaisen laatu. Säilörehun korjuun aikaistaminen yhdellä viikolla nostaa nurmirehun typpipitoisuutta, mutta se ei silti poista hyvälaatuisen lisävalkuaisen tarvetta. Valkuaisvä-kirehun lisäyksillä onkin saatu positiivisia tuloksia, vaikka säilörehun valkuainen onkin ollut korkea. Säilörehu vaatii siis vielä täydennysrehuksi 15 aminohappokoostumukseltaan hyvälaatuista valkuaista.

Optimaalista täydennysrehun aminohappokoostumusta on tutkittu viime vuosina jonkin verran eri maissa. Lähtökohtana useissa tutkimuksissa on ollut maidon aminohappoprofiilin jäljittely. Eräissä tutkimuksissa, joissa 2 0 ruokinta perustuu maissisäilörehun käyttöön, on lysiini- ja metioniinilisä- yksillä saatu positiivisia tuloksia. Eräissä maissa uskotaankin vakaasti, että .] juuri lysiini ja metioniini olisivat lypsylehmillä ensimmäiset tuotantoa rajoit tavat aminohapot. Nurmisäilörehuun perustuvalla ruokinnalla ei lysiini- ja metioniinilisäykset kuitenkaan ole antaneet lisähyötyä.

25

Lehmien dieetin optimaalista valkuaiskoostumusta arvioitaessa lähtökohtana ei kuitenkaan tulisi pitää pelkästään maidon aminohappoprofiilia, koska mai-torauhaseen verenkierrosta tulevien aminohappojen maidon mukana maito-rauhasesta erittyvien aminohappojen määrä ei välttämättä ole aina sama.

30 Jotkut välttämättömistä aminohapoista (fenyylialaniini, tyrosiini, metioniini ja tryptofaani) kylläkin siirtyvät verenkierrosta maitorauhaseen samassa • määrin kuin ne erittyvät maitorauhasesta. Muita välttämättömiä aminohap- 4 104458 poja (arginiini, haaraketjuiset aminohapot, treoniini, lysiini ja histidiini) siirtyy verenkierrosta maitorauhaseen paljon enemmän kuin niitä poistuu maidon mukana. Osa näistä välttämättömistä aminohapoista hajoaa maitorauhases-sa ja niiden aminoryhmiä käytetään ei-välttämättömien aminohappojen muo-5 dostukseen.

Tässä keksinnössä on ensi kertaa todistettu, että lypsylehmien säilörehuun perustuvalla ruokinnalla histidiini on ensimmäinen lehmien maidontuotantoa rajoittava aminohappo.

10

Keksinnön mukaisesti on siten havaittu että lypsylehmien maidon valkuais-rasvasuhdetta voidaan nostaa ja typen hyväksikäyttöä parantaa antamalla lehmälle täydennyshistidiiniä väkirehun muodossa, kun samalla huolehditaan siitä, että väkirehun kokonaisraakavalkuainen pysyy määrätyn raja-arvon 15 alapuolella. Keksinnön mukaisesti nostetaan siis histidiinitaso väkirehussa suhteessa väkirehun sisältämiin muihin aminohappoihin.

Keksinnön kohteena on siten väkirehu, joka sisältää väkirehuissa normaalisti käytettäviä rehuaineosia, ja jonka raakavalkuaistaso on alle 14 paino-% 20 laskettuna koko väkirehun painosta, ja josta raakavalkuaisesta laskettuna ainakin 2,8 paino-% on histidiiniä.

«

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan histidiinitaso on noin 2,8 - 4,0, edullisemmin 2,8 - 3,0 paino-% kokonaisraakavalkuaisesta. Raakavalkuaisen 25 määrä on edullisesti ainakin 9, edullisemmin 10-12 paino-% väkirehun koko painosta laskettuna.

Kun lehmien valkuaisruokintaa täydennetään siten, että normaaliin perusre-huun verrattuna väkirehun mukana annettavan histidiinin määrää nostetaan 3 0 edellä selostetulla tavalla normaalitasosta, joka käytetyistä rehukomponen-teista riippuen on noin 2,0 - 2,5 paino-% kokonaisraakavalkuaisesta, yli • edellä määritellyn arvon, kasvaa sekä maitotuotos että maitovalkuaisen tuo- 5 104458 tos. Rasvapitoisuus sen sijaan alenee, jolloin maidon valkuaisen ja rasvan suhde muuttuu haluttuun suuntaan. Samalla voidaan väkirehun kokonais-raakavalkuaisen määrää vähentää alle väkirehun normaaliarvojen, jotka ovat noin 14-16 paino-%, jolloin saadaan pienemmät typpihäviöt. Kokeissa on 5 osoitettu, että täydentämällä dieetti histidiinin osalta tasapainoiseksi, voidaan yhdellä grammalla histidiiniä saada 4 g maitovalkuaista. Typen hyväksikäyttö on siis parantunut huomattavasti.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä edellä määritellyn väkirehun valio mistamiseksi, jonka mukaan a) väkirehun aineosat yhdistetään sellaisen määrän kanssa histidiiniä että saadaan väkirehuseos, jonka raakavalkuaispitoisuus on alle 14 paino-% ja histidiinipitoisuus ainakin 2,8 paino-%, edullisesti 2,8 - 4,0 paino-% raa- 15 kavalkuaisesta, tai b) väkirehuseoksen aineosat säädetään laadullisesti ja määrällisesti keskenään niin että saadun rehuseoksen raakavalkuaispitoisuus on alle 14 paino-% ja histidiinipitoisuus ainakin 2,8 paino-%, edullisesti 2,8 - 4,0 paino-% raakavalkuaisesta.

20

Histidiinin määrää ruokinnassa voidaan siis nostaa lisäämällä rehuun täyden-.! nyshistidiiniä. Seoksen valkuainen ja erityisesti histidiini on tällöin edullisesti muodossa, joka on suojattu pötsihajoamiselta. Tällaiset aminohappojen suojausmenetelmät ovat tunnettuja ja ne voivat olla joko kemiallisia tai fysikaa-25 lisiä. Kemiallisiin menetelmiin kuuluu mm. aminohapon amino- tai karboksi-ryhmän suojaaminen sopivalla suojaryhmällä, joka pötsin jälkeen poistuu esim. hydrolyysin kautta muodostaen vapaan aminohapon. Fysikaalisiin menetelmiin kuuluu aminohapon kapseloiminen sopivaan aineeseen, joka kestää pötsin olosuhteet mutta joka hajoaa pötsin jälkeen vapauttaen 3 0 aminohapon. Tällaisia aineita ovat esim. erilaiset selluloosat ja niiden johdannaiset, sopivat pH-herkät polymeerit, tai rasvat (Buttery, P. J. et ai, • Recent Advances in Animat Nutrition, (1985), p. 19-33; Block, S. M. eta!., 6 104458 J. Dei Food Agric 1994, 65, 441-447; Rut quin, H., Feed Mix Vof. 2, No. 4 1994). Pötsihajoavuutta voidaan myös vähentää käsittelemällä rehu kemiallisesti tai fysikaalisesti, siis vedellä/höyryllä ja lämmöllä, ja mahdollisesti korotetussa paineessa. Fysikaalisilla ja kemiallisilla menetelmillä on pötsiha-5 joavuutta voitu vähentää tyypillisesti noin 10-70%.

Väkirehun tavoiteltuun histidiinipitoisuuteen voidaan myös päästä optimoimalla rehuseoksen raaka-aineet laadullisesti ja määrällisesti siten, että histi-diinipitoisuus rehussa saadaan halutulle tasolle. Optimaalisia raaka-aineita 10 ovat ne, jotka sisältävät runsaasti histidiiniä, mutta joiden kokonaisraakaval-kuainen ei ole suuri.

Seuraavassa taulukossa esitetään tyypillisten Suomessa käytettävien rehu-raaka-aineiden raakavalkuaispitoisuudet, sekä histidiinin osuus raakavalkuai-15 sesta.

Histidiiniä Raakavalkuainen % raakavalkuaisesta g/kg

Ohra 2,3 108 20 Kaura 2,2 115

Melassi 2,7 49 i Ohrarehu 1,9 162

Vehnälese 2,6 148

Vehnärehujauho 2,5 173 25 Melassileike 2,5 107

Rypsirouhe 2,8 344 *

Soijarouhe 2,6 458

Keksinnön mukaisessa väkirehussa voidaan käyttää kaikkia tavanomaisia 3 0 väkirehukomponentteja, esimerkiksi jälempänä mainittuja raaka-aineita alla mainittuina määrinä. Reseptin koostumuksesta riippumatta saadaan histi- 7 104458 diinipitoisuus halutulle tasolle lisätyn histidiinin määrää säätelemällä. Reseptin raakavalkuaistason taas tulee olla alle 140 g/kg.

p-% 5 viljaa (ohraa, kauraa) 0 - 85 lesettä (vehnää, kauraa) 0-60 rehujauhoa (vehnää, ohraa) 0-30 melassileikettä 0-60 rouheita (rypsi, soija) 0-30 10 melassia 0-10 kivennäisaineita 0-10 kasviöljyä 0-5 histidiiniä 0,01 - 0,2 15 Reseptiin voidaan tarvittaessa sisällyttää myös muita raaka-aineita ( 0- 30%), kuten mallasrehua, mäskijauhoa, heinäjauhoa, viherjauhoa, rankkia, ym.

Seuraavassa kuvataan kokeita joissa on tutkittu valkuaistäydennyksen vai-20 kutusta maitovalkuaisen määrään lypsylehmien viljaväkirehu-säilörehu-ruokinnassa.

Kontrolliruokintana käytettiin viljaväkirehua + säilörehua. Kokeissa aikaansaatiin ruokinnan valkuaistäydennys lisäämällä rypsiä, taulukossa ilmoitet-25 tuina määrinä (kokeet 1-10).

Suoritettiin myös toinen koe (koe 11) jossa rypsin asemesta kontrollin kanssa käytettiin histidiiniä (6,5 g).

30 8 104458

Koe rypsiä maitovalkuaisen Raakavalk. Histidiiniä %:na (kg/pv) lisäys kontrolliin saannin lisäys raakavalk / väkirehun nähden (g/pv) kontrolliin nähden raakavalk.pitoisuus 5 (g/pv) 1 1,9 +43 +518 2,51 / 150 2 0,944 +53 +305 2,41 / 150 10 3 0,584 +2 +84 2,35 / 122 4 1,157 +32 +218 2,44/ 135 5 1,75 +25 +319 2,50 / 150 6 0,87 +17 +163 2,41 / 145 15 7 1,8 +70 +415 2,52 / 170 8 1,0 +47 +265 2,05 / 160 9 2,0 +71 +443 2,2 / 180 10 3,0 +118 +705 2,33 / 200 20 keskim. 1,5 +48 +344 2,37 / 154 11 +26 +37 2,97 / 110 2 5 Taulukosta nähdään että täydennettäessä viljaväkirehu-säilörehuruokintaa rypsivalkuaisella tarvittiin keskimäärin 31,4 g rypsirouhetta yhden lisämaito-valkuaisgramman tuottamiseksi. Kun täydennys tehtiin histidiinillä, saatiin 6,5 g:n histidiinilisäyksellä 26 g lisämaitovalkuaista, eli tarvittiin 0,25 g histidiiniä/ 1 g lisämaitovalkuaista.

: 30

Claims (10)

104458 Keksintöä havainnollistetaan seuraavan esimerkin avulla. Esimerkki

1. Kraftfoder, vilket innehäller sedvanliga kraftfoderkomponenter, känne-15 tecknat därav, att dess räproteinhalt är under 14 vikt-% och räproteinets histidinhalt är 2,8-4,0 vikt-%.

1. Väkirehu, joka sisältää tavanomaisia väkirehukomponentteja, tunnettu siitä, että sen raakavalkuaispitoisuus on alle 14 paino-% ja raakavalkuaisen 25 histidiinipitoisuus on 2,8-4,0 %.

2. Kraftfoder enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att histidinhalten är 2,8 - 3,0 vikt-% av fodrets räprotein. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen väkirehu, tunnettu siitä, että histidiinipitoisuus on 2,8 - 3,0 paino-% rehun raakavalkuaisesta. 3 0 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen väkirehu, tunnettu siitä, että raa kavalkuaispitoisuus on vähintään noin 9 paino-%, erityisesti 10-12 paino- %. 104458

3. Kraftfoder enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att räpro- : ' teinhalten är minst 9 vikt-%, särskilt 10-12 vikt-%.

4. Kraftfoder enligt nigot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknat 25 därav, att histidinet är skyddad mot vomnedbrytning. _ * 5. Kraftfoder enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknat därav, att det bearbetats genom behandling med värme och/eller änga.

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen väkirehu, tunnettu siitä, että histidiini on suojattu pötsihajoamiselta.

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen väkirehu, tunnettu 5 siitä, että se on prosessoitu käsittelemällä lämmöllä ja/tai höyryllä.

5 Valmistettiin rehu sekoittamalla keskenään seuraavia aineosia: p-% Kaura 20,0 Ohra 20,0 Vehnälese 18,0

10 Vehnärehujauho 7,7 Melassileike 20,0 Vehnäsiirappi 5,0 Kasviöljy 0,6 Rypsirouhe 5,65

15 Histidiiniä 0,05 Saadun väkirehun raakavalkuaispitoisuus on 120 g/kg ja raakavalkuaisessa on histidiiniä 3,0 paino-%. 20 «

6. Kraftfoder enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknat därav, att det innehäller 104458 vikt-% säd (korn, havre) 0 - 85 kli (vete, havre) 0 - 60 fodermjöl (vete, korn) 0 - 30 5 melassnitsel 0 - 60 kross (ryps, soja) 0 - 30 melass 0-10 mineralämnen 0-10 vegetablisk olja 0 - 5 10 histidin 0,01 - 0,2

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen väkirehu, tunnettu siitä, että se sisältää 10 p-% viljaa (ohraa, kauraa) O - 85 lesettä (vehnää, kauraa) 0 - 60 rehujauhoa (vehnää, ohraa) 0 - 30 melassileikettä 0 - 60 15 rouheita (rypsi, soija) 0 - 30 melassia 0 - 10 kivennäisaineita 0 - 10 kasviöljyä 0 - 5 histidiiniä 0,01 - 0,2 20

7. Förfarande för framställning av kraftfoder enligt nägot av patentkraven 1-6, kännetecknat därav, att a) kraftfodrets komponenter kombineras med en sädan mängd av histidin 15 att en kraftfoderblandning erhälles, vars räproteinhalt är under 14 vikt-% och histidinhalt 2,8 - 4,0 vikt-% av räproteinet, eller b) kraffodrets komponenter regleras kvalitativt och kvantitativt sinsemel-lan sä, att räproteinhalten av den erhällna foderblandningen är under 14 vikt-% och histidinhalten 2,8 - 4,0 vikt-% av räproteinet. 20

7. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukaisen väkirehun valmis- : tamiseksi, tunnettu siitä, että a) väkirehun aineosat yhdistetään sellaisen määrän kanssa histidiiniä että saadaan väkirehuseos, jonka raakavalkuaispitoisuus on alle 14 paino-% ja 25 histidiinipitoisuus 2,8 - 4,0 paino-% raakavalkuaisesta, tai b) väkirehuseoksen aineosat säädetään laadullisesti ja määrällisesti keskenään niin että saadun rehuseoksen raakavalkuaispitoisuus on alle 14 paino-% ja histidiinipitoisuus 2,8 - 4,0 paino-% raakavalkuaisesta. 3 0 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että amino hapot, ja erityisesti histidiini menetelmävaihtoehdossa a), on suojatussa muodossa. 104458

9. Menetelmä lypsylehmän maidon valkuaisrasvasuhteen nostamiseksi ja typen hyväksikäytön parantamiseksi, tunnettu siitä, että lehmän ruokinta, erityisesti säilörehuruokinta, täydennetään jonkin patenttivaatimuksista 1 - 6 mukaisella histidiinirikastetulla väkirehulla, täydennyksen ollessa 1-20 5 kg/lehmä/päivä.

10. Lehmien säilörehuun perustuva ruokintamenetelmä, tunnettu siitä, että säilörehun täydennyksenä syötetään lehmille 1-20 kg/lehmä/päivä jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukaista histidiinirikastettua väkirehua. 10

8. Förfarande enligt patentkravet 7, kännetecknat därav, att aminosyrorna, och särskilt histidinet i förfarandealternativet a), är i skyddad form.

9. Förfarande för att höja protein-fettförhällandet i mjölk frän en mjölkko 25 och för att förbättra utnyttjandet av kväve, kännetecknat därav, att kons utfodring, särskilt ensilageutfodring, kompletteras med histidinanrikat kraft-* foder enligt nägot av patentkraven 1-6, varvid kompletteringen är 1-20 kg/ko/dag. 3 0

10. Utfodringsförfarande för ko baserat pä ensilagefoder, kännetecknat därav, att som komplettering av ensilaget utfodras kor 1-20 kg/ko/dag histidinanrikat kraftfoder enligt nägot av patentkraven 1-6.