FI96377C - Laktaatin käyttö rehussa maidon valkuais:rasva -suhteen lisäämiseksi - Google Patents

Description

96377

Laktaatin käyttö rehussa maidon valkuais:rasva -suhteen lisäämiseksi

Keksintö koskee laktaatin käyttöä rehussa märehti-5 joiden maidon valkuais:rasva -suhteen lisäämiseksi.

Maidon valkuainen on nykyään useimmissa kehittyneissä maissa maidon tärkein aineosa. Suuri valkuaispitoisuus on erityisen tärkeää juustolamaidossa, koska se lisää juustosaalista. Maidon valkuaisesta on tullut maitorasvaa 10 tärkeämpi aineosa mm. ravitsemuksellisista syistä. Maidon ylituotanto ja maitorasvan kulutuksen väheneminen ovatkin aiheuttaneet suuria maitorasvaylimääriä varsinkin EY:sön alueella. Tämä maitorasvan ylituotanto rasittaa niin maidontuottajien kuin valtioidenkin taloutta. Tästä syystä 15 maidon tuottajahinnoissa on valkuaisen painoarvoa monissa maissa viime aikoina tuntuvasti lisätty.

Maidon valkuais:rasva -suhtetta on pyritty muuttamaan haluttuun suuntaan pääasiassa eläinten jalostuksella. Ruokinnan puolella on lähinnä pyritty välttämään rehuja, 20 joiden tiedetään lisäävän maidon rasvapitoisuutta. Maidon valkuais:rasva -suhdetta lisäävistä rehuista sen sijaan on niukasti tietoja. Märehtijöillä maitorasvan muodostumiseen hyvin oleellisesti vaikuttavat rehun hajoamisen yhteydessä pötsissä muodostuvat haihtuvat rasvahapot ja niiden suh-·; 25 teet. Lehmän pötsissä muodostuvista haihtuvista rasvaha poista voihappo on tärkein maitorasvan esiaine. Propioni-hapon on puolestaan havaittu vähentävän maitorasvan ja lisäävän maidon valkuaisen muodostusta (esim. THOMAS & CHAMBERLAIN, Kirjassa: Recent Advances in Animal Nutri- 30 tion-1984 (toim. Haresign, W. & Cole, D.J.A.), p. 219-243.

Butterworths. London, ja THOMAS & MARTIN, Kirjassa: Nutrition and Lactation in the Dairy Cow (toim. Garnsworthy, P.C.), p. 97-118. Butterworths. London. (1988), (vrt taulukko 1) . Propionihapon muodostuksen lisääntyminen lisää 35 maidon valkuaispitoisuutta, koska a) samanaikaisesti voi- 2 96377 hapon muodostus pötsissä vähenee, b) glukoosin muodostus maksassa lisääntyy, jolloin aminohappoja säästyy enemmän maidon valkuaissynteesiin ja c) mahdollisesti aiheuttamalla muutoksia insuliinin erityksessä (vrt. THOMAS & CHAM-5 BERLAIN).

Taulukko 1.

Yhteenveto pötsiin infusoitujen etikka-, propioni-ja voihappojen vaikutuksista maidon koostumukseen 10 Infuusion aiheuttuma muutos (% kontrollista)

Maitotuotos Rasvapitoi- Valkuaispi-suus toisuus

Etikkahappo +8,3(1,8) +8,9(1,9) -1,2(0,8)

Propionihappo -1,6(2,6) -8,3(1,2) +6,5(1,3)

Voihappo -4,9(3,1) +14,2(4,0) +2,2(0,8) 15

Suluissa on esitetty keskihajonta.

Pötsin toiminta riippuu suuresti rehun laadun ja koostumuksen sekä vallitsevan mikrobitlooran kokoonpanon 20 ja aktiviteetin monimutkaisesta vuorovaikutuksesta, jota on hyvin vaikea ennustaa. Asiaa vaikeuttaa vielä se, että . pötsin mikro-organismit eivät pelkästään ole riippuvaisia rehun koostumuksesta, vaan myös keskinäisistä suhteistaan.

Hera on juustovalmistuksessa syntyvä laktoosipitoi-25 nen ylijäämätuote, jota mm. on käytetty rehuna. Syötettäessä lehmille joko heraa tai laktoosia, niin pötsissä muodostuvan voihapon osuus lisääntyy ja vastaavasti propioni-hapon osuus vähenee (esim. SCHINGOETHE, Kirjassa: Upgrading Residues and By-products for Animals (toim. Huber, 30 J.T.) p. 77-98. CRC-Press. Florida.(1981) ja THIVEND & EHOUINSOU, Proc.Nutr.Soc.,36,73A). Lisääntyneen voihapon muodostuksen seurauksena myös maidon rasvapitoisuus on lisääntynyt, mikä ei ole toivottavaa.

il : . «Ui» Kiiti I I « -» 3 96377

Herasta voidaan fermentoimalla valmistaa maitohappoa. Teollisesti laktaattia valmistetaan esim. kalsiumlak-taattimenetelmällä, jolloin heraliuoksen pH:ta säädetään kalkkilisäyksellä ja tuloksena saadaan kalsiumlaktaattia.

5 (BUCHTA, Kirjassa: Biotechnology, voi 3. (toim. Rehm, H-J ja Reed, G.) p. 410-417. Verlag Chemie.Weinheim. (1983). ja VESANEN, Meijeriteollisuus 4/88).

Nyt on yllättäen havaittu, että käyttämällä laktaattia sisältävää rehua pystytään lisäämään propionihapon 10 ja vähentämään voihapon ja etikkahapon muodostusta pötsissä. Näiden muutosten seurauksena maitorasvan esiaineiden osuus vähenee ja vastaavasti maitovalkuaisen muodostumiseen tarvittavien esiaineiden osuus kasvaa, mikä johtaa haluttuun maidon valkuais:rasva -suhteen lisäämiseen.

15 Keksinnön kohteena on näinollen laktaattin käyttö rehussa pitoisuutena vähintään noin 2 paino-% syödyn rehun kokonaismäärästä maidon valkuais:rasva -suhteen lisäämiseksi märehtijöillä. Ts. märehtijän maidon valkuais:rasva -suhdetta voidaan parantaa syöttämällä eläimelle laktaat-20 tia sisältävää rehua. Myös käytännön maittavuuskokeissa tällainen rehu on antanut hyviä tuloksia.

Laktaatti voi olla mitä tahansa fysiologisesti hyväksyttävää laktaattia, kuten esim. ammoniumlaktaattia, natriumlaktaattia tai kalsiumlaktaattia. Edullisesti lak-. 25 taatti on kalsiumlaktaatti. Laktaatin käyttöominaisuuksia voidaan edelleen parantaa rakeistamalla se tai sitä sisältävä seos, mikä helpottaa sen käsittelyä ja annostelua.

Laktaatti on suhteellisen huono energianlähde pötsissä ja tästä syystä laktaattia sisältävään rehuun on 30 edullista lisätä myös muita ravintoaineita esim. valkuais-lähdettä, joka voi olla mm. maitopohjainen tuote tai öl-jysiemenrouhe. Edullisesti täydentävä energianlähde sisältää maitovalkuaista ja erityisesti se on maitojauhetta ja/tai kaseiinihydrolysaattia. Rehun valkuiaslähteitä ja 35 niiden vaikutuksia mikrobisynteesiin ovat kuvanneet mm.

< 4 96377 MIETTINEN & SETÄLÄ, Voi 1. Brief Communication and Abstracts of Posters of the XXIII Int. Dairy Congress, Montreal, October 8-12, 1990, BRODERIC & WALLACE, J. Anim.

Sei. 66:2233-2238 ja ARGYLE & BALDWIN, J. Dairy Sei.

5 72:2017-2027.

Laktaattia sisältävän rehuseoksen valkuaisen hyväksikäyttöä voidaan edelleen tehostaa lisäämällä rehusssa käytettäviä tavanomaisia pötsin toimintaa puskuroivia aineita, kuten esim. NaHC03, MgO, KHC03 ja K2C03 (ERDMAN, J. 10 Dairy Sei. 71, (1988) 3246-3266 ja STAPLES & LOUGH Animal Feed Science and Technology, 23 (1989) 277-303, Elsevier

Science Publishers B.V., Amsterdam). Edullisesti rehu sisältää natriumbikarbonaattia eli NaHC03.

Laktaattia sisältävä rehu, joka lisää maidon val-15 kuais:rasva -suhteen märehtijöillä, valmistetaan lisäämäl lä laktaattia tavanomaiseen rehuun. Edullisesti lisättävä laktaatti on valmistettu herasta sinänsä tunnetulla tavalla .

Märehtijän dieetti koostuu tavallisesti sekä karke-20 arehusta että väkirehusta, joita annetaan lypsyvälle leh mälle yleensä suhteessa noin 40:60 - 80:20 (karkearehu:vä-kirehu, kuiva-aineena). Karkearehu voi olla tuorerehu tai säilörehu ja väkirehu voi olla esim. ohraa, kauraa, rypsi-rouhetta jne. tai teollisesti valmistettu väkirehu. Lak-·· 25 taatin osuus rehun kokonaismäärästä on vähintään noin 2 paino-% ja erityisesti 2-6 paino-%. Edullisesti laktaatti sekoitetaan väkirehuun. Erityisen edullista on ensin tehdä laktaattirehuseos, joka sisältää vähintään noin 20 paino-% ja erityisesti noin 20 - 60 paino-% laktaattia. 30 Edullisin laktaattirehuseos sisältää noin 20 - 60 paino-% laktaattia, noin 20 - 60 paino-% maitovalkuaista sisältävää tuotetta ja noin 20 paino-% puskuroivaa ainetta. Tätä laktaattirehuseosta sekoitetaan sitten väkirehuun esim. suhteessa 1 osa laktaattirehuseosta ja 3 - 4 osaa väkire-35 hua ja syötetään märehtijälle yhdessä sopivan määrän kans- ,1 atf l ΙΜι I · 4 «· 5 96377 sa karkearehua. Näin pötsin käymistyyppiä voidaan muuttaa , haluttuun suuntaan, ts. maidon valkuais:rasva -suhde voi daan lisätä ja rehun valkuaisen hyväksikäyttö tehostaa.

, Seuraavat suoritusesimerkit valaisevat keksintöä.

5 Esimerkki 1

Jatkuvatoimisissa fermentoreissa eli "keinopötseis-sä" (MIETTINEN & SETÄLÄ, J. Agric. Sei. Finl.,61:463-473) tehdyssä kokeessa vertailtiin kolmen koostumukseltaan erilaisen maitopohjaisen rehun vaikutuksia pötsikäymisiin. 10 Koerehuja lisättiin fermentoreihin n. 10 % koko rehuannok-sesta. Perusrehuina olivat jauhettu pakastekuivattu säilörehu ja ohra. Säilörehun osuus koko rehuannoksesta oli 50 % ja ohran 40 %. Rehut lisättiin fermentoreihin kahdesti päivässä, yhteensä 24g/pv. Rehut jaettiin kuuteen fermen-15 toriin arpomalla. Rehujen vaikutuksia pötsikäymisiin tutkittiin kahdessa koesarjassa. Kumpikin koe alkoi maanantaiaamuna ja loppui perjantai-iltapäivällä. Fermentorista mitatut tulokset laskettiin neljän näytteen keskiarvona viimeiseltä koepäivältä. Näistä ensimmäinen näyte otettiin 20 ennen rehujen lisäystä ja kolme seuraavaa tunnin välein rehuniisäyksen jälkeen. Tilastollisena testinä käytettiin varianssianalyysiä.

Rehujen koostumus on esitetty taulukossa 1.

25 Taulukko 1. Rehujen koostumus Säilö- Ohra Koerehut rehu 12 3

Kuiva-aine, 90,5 90,6 96,1 94,3 93,0 % % ka:sta

Tuhka 8,46 2,52 15,5 20,0 51,9 30 Raakavalk. 12,3 13,5 16,1 14,5 15,6 6 96377

Koerehujen 2 ja 3 tuhkapitoisuudet olivat selvästi suuremmat kuin koerehussa 1, mikä johtui niihin lisätyistä kivennäisistä. Koerehusta 3 yli puolet oli kivennäisiä. Koerehujen tuhkapitoisuuksien eroilla ei kuitenkaan ollut 5 merkittävää vaikutusta fermentoreihin lisättyjen rehuan-nosten orgaanisen aineen määrään. Koerehujen valmistusaineet on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2

Koerehujen valmistusaineet (%) 10 __________________________________________1________ 2 3

Herajauhe 47,8 56,5 Vähälaktoosinenheraj. 32,5 30,0

Rehumaitojauhe - - 20,0

Laktaatti - - 20,0 15 Kaseiinihydrolysaatti - - 0,5

Rehuhiiva - - 9,5

Vehnänlese 14,0

Rehurasva 0,9

Ruokintakalkki 4,3 20 Magnesiumoksidi 0,5

Na-bikarbonaatti - 10,5 16,2

Mono/dikalsiumfosf. - 3,0

NaCl - - 14,4 ’ Na-vetyfosfaatti - - 19,4 25

Koerehukokeiden fermentaatiotulokset keinopötseissä on esitetty taulukossa 3. Kokeissa käytetty kokonaisrehu sisälsi 50 % säilörehua, 40 % ohraa ja 10 % koerehua l, 2 tai 3.

il ; ltt:t HU l i 4Hl : - 7 96377

Taulukko 3. Koerehujen vaikutus fermentaatioon kei-nopötseissä

Rehu1} 12 3 p-arvo 5 VFa, mmol/1 89,7 96,3 89,6 0,337

Etikkahappo, mol% 54,9 56,2 54,2 0,444

Propionihappo, mol% 23,2 23,2 25,7 0,180

Voihappo, mol% 18,4 17,4 17,1 0,507 (C2+C4) /C3 3,16 3,17 2,77 10 Ammoniakki, mmol/1 6,4 7,0 7,8 0,213 0 Säilörehu:ohra:koerehu, 50:40:10

Propionihapon osuus pötsinesteessä oli suurin koe-15 rehulla 3, joka sisälsi laktaattia (taulukko 2). Laktaatti vähensi siten pötsissä muodostuvien lipogeenisten haihtuvien rasvahappojen (voi- ja etikkahappo) osuutta suhteessa glukogeeniseen rasvahappoon (propionihappo).

20 Esimerkki 2

Seuraavassa kokeessa tutkittiin eri laktaatti-. tasojen vaikutusta pötsikäymisiin keinopötseissä. Koejär jestelyt olivat samanlaiset kuin esimerkissä 1. Koerehuja lisättiin 20% väkirehuun, joka oli ohra-kaura -seos 25 (50:50). Fermentoreihin lisättiin päivittäin 13 g pakaste- kuivattua säilörehua ja 13 g laktaattia sisältävää väkire-hua. Tulokset analysoitiin tilastollisesti käyttäen va- m rianssianalyysiä ja keskiarvojen vertailuun Tukey'n testiä.

« 30 Pakastekuivatun säilörehun koostumus oli: Kuiva- aine 95,27%, tuhka 7,23% ka:sta ja raakavalkuainen 14,13% ka:sta. Koerehujen valmistusaineet on esitetty taulukossa 4.

8 96377

Taulukko 4. Koerehujen valmistusaineet (%)

Koerehu 123

Maitojauhe 39,5 59,25 19,75

Kaseiinihydrolysaatti 0,5 0,75 0,25 5 Laktaatti 40 20 60

Natriumbikarbonaatti 20 20 20

Laktaattia sisältävien väkirehujen koostumus on esitetty taulukossa 5.

10

Taulukko 5. Laktaattia sisältävien väkirehujen koostumus.

12 3

Kuiva-aine, % 94,6 94,7 94,3 15 Tuhka, %ka 7,8 7,6 8,4

Raakavalkuainen, %ka 14,7 15,6 14,0

Eri laktaattipitoisuuksia sisältävien rehujen vaikutukset pötsikäymisiin on esitetty taulukossa 6.

• « r il ! ib i iki litat 9 96377

Taulukko 6. Koerehujen vaikutukset pötsikäymisiin

Rehu υ 123 p-arvo VFA, mmol/1 126,2 123,4 113,6 0,683 5 VFA, mol-%

Etikkahappo 58,4 58,6 55,6 0,316

Propionihappo 23,9' 25, lb 28,0C 0,012

Voihappo 14,6 13,2 13,5 0,695 (C2+C4)/C3 3,06 2,86 2,47 10 Valeriaanahappo 3,12 3,14 2,93 0,834

Ammoniakki, mmol/1 8,7 8,9 7,1 0,733

Mikrobi-N, 2) mg/pv 330 373 369 0,013 g/kg sulav.org.ain. 26,9' 31,8b 31,5b 0,026 15 -------------------------------------------------------------------------------- n Säilörehu:ohra-kauraseos:koerehu 50:40:10 2) laskettu päivien 3 ja 4 keskiarvoista; eri kirjaimin merkityt keskiarvot poikkeavat merkitsevästi (p<0,05) toisistaan 20

Propionihapon osuus oli merkitsevästi (p<0,05) suurin koerehulla 3, joka sisälsi eniten laktaattia. Lipogee-nisten haihtuvien rasvahappojen (C2+C4) suhde propionihap-poon oli pienin runsaimmin kalsiumlaktaattia sisältävällä 25 rehulla.

Esimerkki 3

Seuraavassa vaiheessa tutkittiin laktaattia in vivo -sulavuuskokeessa. Kokeen tarkoituksena oli selvittää vil-30 jän osittaisen korvaamisen laktaatilla vaikutuksia pötsi käymisiin ja pötsin mikrobituotantoon. Koe-eläiminä käy- 10 96377 tettiin 5 pötsi- ja ohutsuolifistelöityä sonnia. Koe tehtiin change-over kokeena, jossa oli kaksi 21 pv:n jaksoa. Perusruokintana oli säilörehu-ohra ja ruokintataso 70 g ka/kg W0,75. Eläimet saivat lisäksi kivennäistä 150 g/pv. 5 Koeruokinnalla (KOE) olevilla eläimillä korvattiin ohrasta 0,6 kg koerehulla, mikä vastasti keskimäärin noin 24 % vä-kirehusta. Kontrolliruokinnalla (KONTR) olevat eläimet saivat edellämainitun perusruokinnan, mutta osa ohrasta korvattiin rypsirouheella typen saannin tasoittamiseksi. 10 Karkearehu:väkirehu -suhde oli 60:40. Koemalli on esitetty taulukossa 7.

Taulukko 7. Koemalli

Eläin 15 Jakso 1 2 3 4 5

I KONTR KONTR KOE KOE KOE

II KOE KOE KONTR KONTR KONTR

Koerehun valmistusaineet on esitetty taulukossa 8.

20

Taulukko 8. Koerehun valmistusaineet (%)

Maitojauhe 19,75 25 Kaseiinihydrolysaatti 0,25

Laktaatti 60

Natriumkarbonaatti 20

Rehujen kemiallinen koostumus on esitetty taulukos- 30 sa 9.

ui., ui i.iu i.u ai 11 96377

Taulukko 9. Rehujen kemiallinen koostumus (g/kgka) Säilörehu Ohra Rypsirouhe Koerehu

Kuiva-aine, 246 870 883 877 g/kg 5 Tuhka 85 24 79 369

Typpi 20,3 21,2 56,7 21,4 NDF 555 182 299 ADF 309 46 211 10 Säilörehun pH oli 3,92, ja se sisälsi maitohappoa 24 g/kg ka, etikkahappoa 12 g/kg ka, voihappoa 0,8 g/kg ka ja kokonaistypestä ammoniakkityppeä 43 g/kg ja liukoista typpeä 435 g/kg.

Orgaanisen aineen saanti oli hieman pienempi koere- 15 hudieeteillä kontrolliin verrattuna (5060 vs. 5300 g/24 tuntia, p<0,0l). Tämä johtui koerehun ohraa suuremmasta tuhkapitoisuudesta (taulukko 9). Orgaanisen aineen pötsi-sulavuus oli hieman pienempi koerehudieeteillä kontrolliin verrattuna (näennäinen sulavuus 0,543 vs. 0,594, p<0,05).

20 Tämä johtui pääosin suuremmasta mikrobisynteesistä koerehudieeteillä. Pötsifermentaatiotulokset on esitetty taulukossa 10.

12 96377

Taulukko 10. Pötsifermentaatiotulokset KONTR KOE Merkitse vyys0 pH 6,33 6,69 ***

Ammoniakki-N, 8,29 7,21 * 5 mmol/1 VFA, mmol/1 110,2 107,4 * VFA, mmol/mol,

Etikkahappo 681 661 **

Propionihappo 136 168 *** 10 Voihappo 158 144 * (C2+C4)/C3 6,17 4,79

Valeriaanahappo 12,9 14,4 *

Mikrobi-N

g/kg OMADR2) 16,3 21,0 * 15 ------------------------------------------------------------------------------ 0 * = p<0,05, ** = p<0,01, *** = p<0,001; 2) OMADR = pötsissä näennäisesti sulannut orgaaninen aine

Samoin kuin in vitro -kokeissakin, niin laktaattia 20 sisältänyt koerehu lisäsi propionihapon ja vähensi etikka-ja voihapon osuuksia pötsinesteessä, jolloin lipogeenisten haihtuvien rasvahappojen suhde propionihappoon pieneni. Koerehudieeteillä myös pötsinesteen pH oli korkeampi kuin kontrolliruokinnalla (kuvio 1). Korkeampi pötsin pH edis-25 tää karkearehujen hyväksikäyttöä märehtijöillä. Korkeampaan pH -arvoon lienee eniten vaikuttanut koerehun sisältämä puskuroivana aineena käytetty natriumbikarbonaatti. Pötsinesteen ammoniakkipitoisuus oli pienempi (kuvio 2) ja mikrobisynteesin tehokkuus suurempi koeruokinnoilla (tau-30 lukko 10). Parempaan mikrobisynteesiin on todennäköisesti :l ; tttit Itku M i « i i i * 13 96377 vaikuttanut sekä pötsin korkeampi pH että maitojauheen ja kaseiinihydrolysaatin sisältämät aminohapot ja peptidit. Pötsinesteen pienempi ammoniakkipitoisuus ja tehokkaampi * mikrobisynteesi osoittavat tehokkaampaa rehutypen hyväksi- 5 käyttöä koeruokinnoilla.

Claims (6)

96377

1. Laktaatin käyttö rehussa pitoisuutena vähintään noin 2 paino-% syödyn rehun kokonaismäärästä maidon val- 5 kuais:rasva -suhteen lisäämiseksi märehtijöillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että laktaattia käytetään yhdessä pötsin toimintaa puskuroivan aineen kanssa, edullisesti natriumbikarbonaatin kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että laktaattia käytetään yhdessä maitovalkuaisen kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että maitovalkuainen on maitojauhetta ja 15 kaseiinihydrolysaattia.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että käytetään seosta, joka sisältää 20 - 60 paino-% laktaattia, 20-60 paino-% maitovalkuaista sisältävää tuotetta ja 20 paino-% natriumbikarbonaattia.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tun nettu siitä, että laktaatti käytetään rakeistetussa muodossa. • · • II·' IIM I MI I I UI . . „ 96377 •