Hvordan forbedre proteinutnyttelsen hos mjølkeku

Transkript

1 Hvordan forbedre proteinutnyttelsen hos mjølkeku Harald Volden TINE SA Institutt for husdyr- og akvakulturvitenskap, UMB 1

2 Disposisjon Hvorfor øke proteinutnyttelsen Proteinomsettingens fysiologi Fordøyelseskanalen og intermediært Protein «normer» i NorFor Individuelle aminosyrer Proteinråvarer Hvordan øke proteinutnyttelsen 2

3 Problemstillinger Protein er viktig for produktutbytte og produksjonsøkonomi Protein er den dyreste komponenten i kraftfôret Miljøbelasting Hvordan øke proteinforsyningen og proteinutnyttelsen? På gårdsnivå Fôrproduksjon Gjødselhåndtering Produksjonsnivå (mjølk og kjøtt per arealenhet eller per enhet energi) På dyrenivå Rasjonsformulering og utnyttelse Fôringsstrategier 3

4 Andelen av nitrogen (N) i fôr utskilt i gjødsel/urin 4

5 Andelen av nitrogen (N) i fôr utskilt i melk 5

6 N metabolisme hos mjølkeku vedlikehold 30 (15-40) mjølk vekst foster 0,25-0,80 NH3 Urin 35 (10-60) PBV -0,3-0, NH3 Ufordøyelig fôr-n N inntak 100 Mikrobeprotein (MP) Unedbrutt fôrptotein(udp) RR AA (N) Si UDP MP Li Endogent N ufordøyelig mikrobielt N (30-40 % of faecal N) 35 (25-50) 6

7 Mjølkeprotein, g/dag Mjølk, kg/dag Sammenheng mellom råprotein (g/kg TS) og respons i mjølk og mjølkeprotein Protein studier: Samme proteinkilde innen forsøk Samme energnivå SD i CP innhold innen forsøk > Råprotein, g/kg TS Maks respons mellom 170 og 176 g CP/kg TS Råprotein, g/kg TS Volden og prestløkken,

8 N i gjødsel, % av N inntak N utskilt i gjødsel R 2 = 0, Råprotein, g/kg TS Volden og prestløkken,

9 9

10 Kjemisk fraksjonering av fôret i NorFor Løselig Potensielt nedbrytbart Totalt ufordøyelig Løselig Potensielt nedbrytbart Totalt ufordøyelig Protein NDF Stivelse Fermenterings prod. Sukker Rest CHO Lipider Aske Aminosyrer Potensielt nedbrytbarttotalt ufordøyelig Fettsyrer

11 Nedbrytingskarakteristikker for protein i kraftfôr g/kg råprotein Fôr g/kg TS LCP pncp icp nh CP %/t Bygg ,3 Hvete ,3 Hvetekli ,2 Mais ,9 Durra ,2 Rapsfrø ,3 Erter ,1 Rapsmjøl ,5 Soyamjøl ,9 Maisgluten mjøl ,7

12 Nedbrytingskarakteristikker av protein (CP) i surfôr og halm % av råprotein nh Grovfôr g/kg TS scp pncp icp %/t Svært høy fordøyelighet ,2 15,7 Høy fordøyelighet ,7 11,0 Middels fordøyelighet ,6 8,7 Lav fordøyelighet ,5 7,7 Svært lav fordøyelighet ,1 6,8 50 % kløver ,5 12,7 Ubehandla bygghalm ,2 NH 3 -halm ,1

13 Nedbrytingshastighet i vom av løselig protein (scp) i ferskt gras og ensilasje Ferskt gras Ensilasje 1 Ensilasje 2 Råprotein, g/kg TS Løselig protein, g/kg CP Nedbrytingshastighet, %/t Passasje ut av vom, % av scp Andel av scp omdannet til NH ,7 8,2 7,0 0,24 0,75 0,77 Volden et al.,

14 In-vitro nedbrytingshastighet for løselig protein i kraftfôr Fôr Løselig protein, g/kg CP Nedbrytingshastighet, %/t Passasje til tarmen, % av CP Kasein Soyamjøl, ekstrahert Erter Lupiner Rapskake Rapsmjøl, ekstrahert Hedqvist,

15 Mikrobeeffektivitet Mikrobiell proteinsyntese substrat Mol ATP per mol substrat Relativ karbohydrater Protein 2 50 Fett 0,8 20 Mjølkesyre 1 25 VFA kg TS 15 kg TS 20 kg TS 25 kg TS stivelse + restcho, g/kg TS 15

16 PBV PBV = nedbrutt protein mikrobielt protein + råproteinopptak x 0,046

17 N til duodenum, % av N inntak Volden og Nielsen,

18 Effekt av PBV på NDF fordøyelse i vom og surfôropptak (Minde og Rygh, 1997) PBV g/kg TS NDF fordøyelighet, % 44,6 a 48,5 b 48,4 b Aminosyrer til Tarm, g/d 1912 a 2087 b 2019 c Surfôropptak, kg TS/d 7,8 a 8,8 b 8,2 a

19 Sammenheng mellom PBV og fôropptak 19

20 Urea, mm Sammenheng mellom PBV og urea i mjølk 10,0 9,0 8,0 y = 0,0662x + 3,736 R 2 = 0,7773 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 PBV, g/kg TS

21 Utskillelse av endogene proteiner hos drøvtyggere Endogent protein: 9-11 % av gjødsel OM Mikrobielt N: % av gjødsel N 30 gram endogent protein per kg duodenal OM flow 30 gram x 3 x 0,60 25 gram endogent protein per kg ileal OM flow Mikrobiell vekst Re-absorpsjon: 60% 150 gram protein per kg ford. CHO 21

22 Tarmfordøyelighet, % Fordøyelse av protein i tynntarmen icp, g/kg råprotein Bygg Hvete Mais Rapsfrø Rapsmjøl Soyamjøl g icp/kg CP 50 g icp/kg CP Vomnedbrutt, % Størst variasjon i N-utskillelse i gjødsel skyldes endogent protein 22

23 Beregning av aminosyretilførsel i NorFor (AAT) AAT = AAT MCP + AAT INCP + AAT ECP Hvor: AAT = aminosyrer absorbert i tarmen AAT MCP = AAT fra mikrobielt protein AAT INCP = AAT fra ikke nedbrutt fôrprotein AAT ECP = AAT fra endogent protein

24 Aminosyrebehov (AAT) Faktoriell beregningsmetode Intermediær utnyttelse av aminosyrer til: - vedlikehold - vekst/mobilisering - fosterproduksjon - mjølkeproduksjon 1800 Aminosyrer Aminosyrer Mjølkeprotein Utnyttelse = 900/1800=0,5 900

25 AAT til vedlikehold (underhold) Beregnes fra: Endogent N i urin N i hud og hår Endogent N i gjødsel AAT vedl. = 2,75*vekt 0,5 + 0,2*vekt 0,6 + endogent CP i gjødsel 0,67 Eksempel på vedlikehold (AAT g/dag): Ku 570 kg, 13 kg tørrstoff/d: 309 g Ku 570 kg, 21 kg tørrstoff/d: 460 g

26 AAT behovet til mjølkeprotein Utnyttelse = Mjølkeprotein (g/dag) AAT total AAT vedl. ± AAT vekst/mobilisering Mjølkeprotein (g/dag) = U mjølkeprotein AAT produksjon Aminosyrer Aminosyrer Mjølkeprotein

27 Utnyttelse av AAT til mjølkeprotein Nielsen and Volden, 2011

28 Marginalutbytte mjølkeprotein AAT, g/mj NEL Utnyttelse av AAT, % 14 75, , , ,2 AAT, g/mj/nel Marginalrespons, % Mjølkeprotein, g/dag Mjølk, kg/d 17 99, , , , , , , ,7 Forutsetninger: 1200 g maks mjølkeprotein; 35 g protein/kg mjølk 28

29 AAT utnyttelse, % AAT utnyttelse. Nye NorFor data. n = AAT-utnytelsen ikke påvirket av: Laktasjonsstadium Mjølkeytelse Fôropptak AAT, g/mj NEL Nielsen, Åkerlind og Volden, upublisert 29

30 Sub-optimal protein tilførsel 30

31 Sub-optimal protein tilførsel Gjennomsnittsavdrått i besetningen: 25,6 kg EKM/d Optimering med TINE OptiFôr Råprotein: 169 g/kg TS 31

32 Sub-optimal protein tilførsel Gjennomsnittsavdrått i besetningen: 26,9 kg EKM/d Råprotein: g/kg TS =

33 ECM, kg/dag ECM, kg/dag Samspill mellom AAT og PBV AAT, g/mj NEL PBV, g/kg TS Behandlin g AAT, g/mj NEL PBV, g/kg TS Råprotein, g/kg TS 1 12, , , , Weisbjerg et al,

34 Individuelle aminosyrer Først begrensede aminosyrer til mjølkeproduksjon Lysin Metionin Histidin Effekt av ulike proteinråvarer 34

35 Lysin og metionin, NRC, 2001 Forholdet Lysin:metionin = 3:1 35

36 Effekt av histidin på mjølkeproduksjon Histidin infundert, g/dag Surfôr, kg TS/dag 10,8 11,2 11,3 11,4 Fôropptak, kg TS/dag 17,8 18,2 17,9 17,9 Mjølk, kg/dag 27,0 28,1 28,1 28,8 ECM, kg/dag 29,0 28,5 30,3 29,3 Fett, g/kg 46,0 41,6 46,0 40,9 Protein, g/kg 31,9 31,3 32,2 32,0 Protein, g/dag Korhonen et al.,

37 Aminosyreprofil i ulike proteinråvarer Råprotein, g/kg TS Lysin, % av CP Metionin, % av CP Histidin, % av CP Rapsfrø 218 5,52 1,88 2,74 Rapsmjøl, ekstrahert 389 5,50 2,00 2,79 Erter 239 6,99 0,98 2,51 Soyamjøl, ekstrahert 487 6,17 1,40 2,61 Hestebønner 302 6,19 0,80 2,53 Lupin, gul 419 4,83 0,72 2,51 Maisgluten mjøl 682 1,69 2,47 2,09 Kilde: NorFor fôrtabell 37

38 NorFor optimering. TMR eksempel. Før Komposisjon, % av TS Etter Gras-ensilasje 50,0 54,4 Halm, ubehandlet 3,8 Hvete 23,3 24,3 Betepulp, tørket 2,7 8,1 Kalsium-fat 0,47 0,76 Protein-blanding(soyamjøl + maisgluten mjøl + Rapsfrø) 17,7 7,9 Rapsmjøl, Expro 2,7 Mineraler + vitaminer 2,0 1,9 Kjemisk sammensetting Råprotein, g/kg TS stivelse, g/kg DM NDF, g/kg DM Lysin, % av AAT 5,69 6,28 Metionin, % av AAT 2,38 2,36 Histidin, % av AAT 2,39 2,45 Rasjonskostnad, NOK

39 NorFor ration optimization. Example TMR. Før NorFor Målytelse, kg/dag Forventet fôropptak, kg TS/dag 21,2 19,7 Målt fôropptak, kg TS/dag 19,2 Rasjonskostnad, NOK/ku/dag 38,20 32,50 Innsparing, NOK/dag. 36 kyr +205 innsparing, NOK/ku/år 2070 Produksjonsresultater april og mai 2010: Gjennomsnitt ECM: 28,6 kg/dag Fett: 4,10 % Protein: 3,53 %. Urea,mM:4, 9 mm Laktasjonsdag, gjennomsnitt:187 39

40 Sammenligning av erter og soyamjøl som proteinkilde til mjølkeku (Petit t al., 1997) Soyamjøl Tørka erter Ekstruderte erter Råprotein, % av TS 51,9 28,1 28,1 NDF % av TS 8,4 9,1 11,2 Stivelse, % av TS 0 47,8 47,8 Råfett, % av TS 2,0 2,9 2,9 Aske % av TS 7,6 7,3 7,1

41 Sammenligning av erter og soyamjøl som proteinkilde til mjølkeku (Petit t al., 1997) Soyamjøl Tørka erter Ekstruderte erter Andel i kraftfôr, % Grovfôropptak, kg TS/dag 8,2 8,3 8,2 Fôropptak, kg TS/dag 19,1 20,6 20,3 Mjølk, kg/d 33,8 34,3 33,6 Fett, % 3,74 3,59 3,62 Protein, % 2,96 2,97 3,06 Laktose, % 4,74 4,70 4,68 Vektendring, g/d

42 Sammenligning av rapsfrø og rapsmjøl som proteinkilde til mjølkeku (Beaulieu al., 1990) Kraftfôrblanding Rapsmjøl Presskake Hele frø Råprotein, % av TS 16,1 16,8 15,8 NDF % av TS 17,1 14,9 15,0 Råfett, % 2,5 5,6 6,3 Bygg, % Rapsmjøl, % Rapsfrø, % Soyamjøl, % Melasse, % 2 2 3

43 Sammenligning av rapsfrø og rapsmjøl som proteinkilde til mjølkeku (Beaulieu al., 1990) Kraftfôrblanding Rapsmjøl Presskake Hele frø Kraftfôr, kg TS/d 9,8 9,4 9,4 Grovfôr, kg TS/d 9,8 9,5 9,5 Fordøyelighet, % 66,4 65,1 66,6 Mjølk, kg/d 28,9 28,8 28,4 Fett, % 2,74 a 2,59 b 2,48 c Protein, % 3,07 3,07 3,19 Laktose, % 4,70 4,71 4,70 Urea, mm 5,8 6,0 6,3

44 N i gjødsel, % av N inntak Hvordan øke proteinutnyttelsen hos mjølkeku Optimal PBV Synkronisering av karbohydrater og protein i vom Optimering av mikrobiell proteinsyntese Optimal AAT Økt utnyttelse av AAT i juret Unngå overfôring med protein Riktig aminosyreprofil Bruk av aminosyrer som glukosekilde R 2 = 0, Råprotein, g/kg TS 44

45 Råprotein, g/kg TS Fôropptak, kg TS/dag Effekt av grovfôrkilde på N-utnyttelse Grassurfôr Helsæd hvete Helsæd hvete + urea Mais surfôr ,5 d 17,1 c 20,0 a 18,3 b Mjølk, kg/dag 26,5 c 29,2 bc 30,2 b 33,2 a Fett, g/kg 33,5 37,9 35,4 35,5 Protein, g/kg 28,5 b 30,5 a 31,3 a 30,7 a Protein, g/dag 770 c 900 b 940 ab 1020 a N i mjølk, % av N-inntak Vektendring, kg/d 28 c 32 b 26 c 36 a -027 b -0,06 ab -0,01 a 0,05 a a-c Verdier innen rekke er signifikant forskjellig (P<0.05) Burke et al., % helsæd + 23 % gras i blanding 45

46 Råprotein, g/kg TS Fôropptak, kg TS/dag Effekt av proteinkilde på N-utnyttelse Urea Soyamjøl Bomulsfrømjøl Rapsmjøl ,1c 24,2b 24,7ab 24,9a Mjølk, kg/dag 32,9b 40,0a 40,5a 41,1a Fett, g/kg 32,6 30,9 29,4 31,4 Protein, g/kg 29,1b 31,5a 29,7b 31,2a Protein, g/dag 920c 1230ab 1180b 1270a N i mjølk, % av N-inntak Vektendring, kg/d 24,9c 30,4a 28,5b 30,2ab 0,58b 1,23a 1,00a 1,25a a-c Verdier innen rekke er signifikant forskjellig (P<0.05) Brito et al.,

47 Infusjon av glukose og aminosyrer i blod Tidlig laktasjon. 56 dager Midtlaktasjon. 159 dager Glukose Aminosyrer Glukose Aminosyrer Protein, g/kg TS 161a 178b 157a 177b Fôropptak, kg TS/d 17,3 17,3 13,3 13,2 Mjølk, kg/dag 31,5 32,2 22,7 22,6 Protein, g/kg 30,3 30,6 30,5 31,6 Protein, g/d N i mjølk, % av N inntak 34,0a 31,1b 32,1a 29,5b N i gjødsel, % av N inntak 30,6a 26,6 29,1a 25,5b N i urin, % av N inntak 23,8a 30,4b 32,8b 33,1b Tidlig laktasjon: 400 g infusjon Midtlaktasjon: 300 g infusjon a-b Verdier innen rekke er signifikant forskjellig (P<0.05) Schei at al.,

48 Endring i proteininnhold. Laktasjonsdag (Law et al., 2009) Råprotein (g/kg TS) dag Fôropptak, kg TS/d 16,5 b 18,0 a 18,6 a Mjølk, kg/d 25,4 c 31,8 b 35,8 a N-utnyttelse til mjølk 0,423 a 0,391 b 0,350 c Råprotein (g/kg TS) dag * * Fôropptak, kg TS/d 16,8 d 17,8 c 19,3 ab 18,0b c 19,7 a 18,7 b Mjølk, kg/d 23,0 c 28,8 a 29,8 a 26,3 b 30,7 a 29,8 a N-utnyttelse mjølk 0,390 a 0,368 b 0,300 d 0,326 c 0,299 d 0,360 b *Første verdi: Råprotein dag 1-150; andre verdi er råprotein dag a-d Verdier innen rekke er signifikant forskjellig (P<0.05) 48

49 Konklusjon Tilpasse råproteintilfrselen til behovet er den mest effektive strategien for å øke proteinutnyttelsen Spesielt den miljømessige mest labile formen urin-n Viktig å identifisere krysningspunktet mellom produktutbytte og miljøkostnad Større fokus på rasjonsformulering og fôrplanlegging vil øke N-utnyttelsen og det økonomiske utbyttet. 49