Erfolgreich füttern: Reineiweiß

Die Fraktion A bezeichnet die an-deren stickstoffhaltigen Stoffe (auchals NPNoder Nicht-Protein-Stickstoffbezeichnet).Das sindunter anderemfreie Aminosäuren, Amine, stick-stoffhaltige Basen und Säuren sowieHarnstoff.Die eigentlichen Eiweißkörper

(Fraktionen B1+B2+B3+C) werdenals das Reineiweiß bezeichnet. Hier-bei handelt es sich umAminosäuren,die durch eine Peptidverbindung(-CO-HN-) miteinander verbundensind.Diese unterschiedlichen Fraktio-

nen kennzeichnen letztlich derenAbbaubarkeit.● Fraktion B1: nicht fasergebun-dene niedermolekulare Eiweißver-bindungen, daher schnell enzyma-tisch abbaubar,

Eiweiß enthält zu 16 % Stickstoff.DeshalbwirdderimLaboranalysier-teStickstoffgehaltmit6,25multipli-ziertunddieserWertalsRohproteinausgewiesen. Rohprotein bestehtauszweiStoffgruppen–deneigent-lichen Eiweißkörpern und anderenstickstoffhaltigen Stoffen – bezie-hungsweise drei Fraktionen, der A-,B- und C-Fraktion.

Was hat es mit dem Parameter auf sich?

● Fraktion B2: gebunden an NDF;enzymatische Abbaubarkeit ist va-riabel,● Fraktion B3: gebunden an ADF;enzymatische Abbaubarkeit ist va-riabel bis langsam.In der Pflanze macht das Reinei-

weiß 65 bis 75 % (Jeroch et al.

2008) beziehungsweise 75 bis 85%(Buxton und O’Kiely 2003) desRohproteins aus. Hoffmann (2013)beziffert den Reineiweißgehalt imGrünfutter in Abhängigkeit vonder Futtermittelart, dem Vegetati-onsstadium und der Düngung mit40 bis 70 %. Je jünger der Auf-

wuchs ist und je stärker mit N ge-düngt wird, desto niedriger ist derReineiweißgehalt.Der Gehalt an Reinprotein ist bei

den Folgeaufwüchsen geringer alsim ersten Schnitt (Kirchgessner,1960).Abwehrmechanismen der Pflan-

zen selbst gegenüber äußeren Ein-flüssen auf den Eiweißabbau sindnur sehr gering ausgeprägt; einzigdie Proteinaseinhibitoren (hemmen

Eiweiß spaltende Enzyme) könnendemProteinabbau entgegenwirken.Die Feldliegezeit hat für den Rein-

eiweißgehalt der Silage nach Stein-höfel et al. (2008) eine untergeord-nete Bedeutung. Die Autoren be-probten Siliergut bis zu einer Feldlie-gezeit von fünf Tagenundnochmalsnach dessen Einsilierung. Währendder Feldliegezeit beobachteten siebereits einen geringen Reineiweiß-abbau. Der weitaus bedeutendereAbbau erfolgt dann allerdings wäh-rend der Silierung (Übersicht 1).Das Verhältnis von Reineiweiß

zu NPN-Verbindungen wird imWesentlichen durch die Futtermit-telart, das Vegetationsstadium

Übersicht 1: Einfluss der Feldliegezeit auf den Reineiweißgehalt im Ausgangsmaterial undinder Silage (Richardt,Hoffmann undSteinhöfel, 2009:ohneAngabenvonPflanzenspezies,Reifegrad und Schnittzeitpunkt)

Bei Fehlgärungen, vorwiegend durch proteolytische Clostridien, kann letztlichso viel Reineiweiß abgebaut werden, dass kaum noch ein nennenswerterGehalt an Reineiweiß analysiert wird.

47■ BAUERNBLATT l 27. September 2014 Tier

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,5+0 1,5+0 3+0 3+1 3+2 5+1 5+2

Feldliegezeit (d) + Regen (d)

Rei

nei

wei

ß(%

des

Ro

hp

rote

ins)

Siliergut

Silage

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und die Düngung, besonders aberdurch die Konservierung be-stimmt.

Silierung reduziertReineiweißgehalt

Aufgrund der beim Gärprozessstattfindenden Proteolyse wird einbeträchtlicher Anteil des Reinei-weißes durch pflanzeneigene undbakterielle Proteasen zu NPN-Ver-bindungen abgebaut. Damit ver-ringert sich auch der Anteil an imPansen unabbaubarem Protein(UDP) sowie der Gehalt an nXP,während der Anteil an im Pansenverfügbarem Rohprotein zunimmt(Übersicht 2).Abhängig vom bereits im Aus-

gangsmaterial recht unterschiedli-chen Gehalt wird demnach dannein ebenfalls recht unterschiedli-cher, allgemein aber deutlich nied-rigerer Reineiweißgehalt in der Si-lage zu finden sein. Das muss abernicht per se schädlich sein.

Treten dann aber Fehlgärungenauf, vorwiegend durch proteolyti-sche Clostridien, kann letztlich soviel Reineiweiß abgebaut und um-gewandelt werden, dass schluss-endlich kaum noch ein nennens-werter Gehalt an Reineiweiß aus-gewiesen wird (Übersicht 3).In Untersuchungen von Richardt

und Steinhöfel (2000) reduziertesich bei Kleegras der Anteil anReinprotein am Rohprotein von72,4 % im Ausgangsmaterial auf36,8 % in der daraus bereiteten Si-lage. Das bedeutet, dass der Rein-weißgehalt ungefähr auf die Hälf-te reduziert wurde, bedingt durchdie relativ umfangreich stattfin-dende Proteolyse beim Silierpro-zess.Bei der Maissilierung war der Ei-

weißabbau nicht so umfangreichausgeprägt. Hier wurde im Aus-gangsmaterial ein Gehalt an Rein-protein von 80 % am Rohproteingemessen, in der Maissilage dannnoch 68,4 %.

Hoffmann (2013) geht davonaus, dass sich der Gehalt an Rein-eiweiß bei der Grassilierung vonzirka 70 % auf 40 % verringert.Trotz vermeintlicher Erfolg ver-sprechender Ansätze, die Proteoly-se merklich zu reduzieren (durchzum Beispiel Silierzusätze), gibt esnach seinen Aussagen keine gesi-cherten Verfahren hierzu, sodassman bei allen Silierverfahren mitdieser Größenordnung rechnenmuss.

Eiweißsynthese im Pansenentscheidet

Wenn das Vormagensystem desWiederkäuers problemlos funktio-niert und folglich ausreichend Bak-terienprotein herstellt, ist es physio-logisch völlig unbedenklich, wennhohe Anteile an NPN-Verbindungengefüttert werden. Diese stellen, ge-nau wie auch das Reineiweiß, letzt-lich die Ausgangssubstanz für dieMikrobenproteinsynthese dar. AlleReineiweißverbindungen unterlie-gen im Pansen nämlich genau dem-selbenAbbau zuAmmoniumverbin-dungen;unddarauserzeugtdieKuhschlussendlich das Bakterieneiweiß.Nach Aussagen von Hoffmann

(2013) sind Äußerungen, wonachhohe NPN-Verbindungen bezie-hungsweise niedrigeReinweißantei-le übermäßige Leber- undNierenbe-lastungen verursachen, wissen-schaftlich nicht bewiesen. Sie treffennur dann zu, wenn absolut fehler-hafte Rationen mit zum BeispielRohproteinüberschuss oder Energie-mangel gefüttert werden.Untermauert wird dies zum Bei-

spiel von den bahnbrechendenMilchkuhfütterungsversuchen desfinnischen Nobelpreisträgers Artturi

Ilmari Virtanen (1895 – 1973) mithalbsynthetischen proteinfreien Ra-tionen (Übersicht 4).Weitere Ergebnisse dieses Wissen-

schaftlers mit proteinfreien Ratio-nen bei Milchkühen zeigten, dasskomplett ohne Reineiweiß mehr als4.000 kgMilch erzeugt werden kön-nen, ohne nachteilige Effekte aufdie Gesundheit und Fruchtbarkeitder Kühe.Einmal mehr untermauern diese

Erkenntnisse die enorme Bedeu-tung der mikrobiellen Proteinsyn-these im Pansen.Nicht zuletzt sei daran erinnert,

dass es auch Virtanen war, der dieGrassilierung mit Ameisensäureeinführte (das sogenannte „A.I.V.-Verfahren“) und damit in Finnlanddie Heugewinnung ablöste, dieSojaschrotimporte reduzierte undmit den erreichten Grassilagequa-litäten die Produktion eines Hart-käses nach Emmentaler Art alswichtiges Exportprodukt ermög-lichte.

Übersicht 3: Veränderung der Rohproteinfraktionen durchFehlgärung (nach Richardt)

Durch die Einhaltung der für bestmögliche Silagen ohne Fehlgärungen gefor-derten siliertechnischen Maßnahmen lässt sich der Eiweißabbau bei der Silie-rung in Grenzen halten.

Übersicht 2: Veränderung der Rohproteinfraktionen bei derVergärung (nach Richardt)

Übersicht 4: HalbsynthetischeRationen für Milchkühe

Vitamine, Mengen- und Spurenelemente

Ration aus:

Zellulose

Polyethylen-Pellets (als Strukturstoff)

Kartoffelstärke

Saccharose

pflanzliche Öle

Harnstoff

Ammoniumsalze

Futteraufnahme:11-12 kg TM/Tier und Tag

Harnstoffgaben:tw. bis 500 g/Tier und Tag

Quelle: Virtanen, Biochem. Zeitschrift1963, Vol.338, S. 443

48 Tier BAUERNBLATT l 27. September 2014 ■

Silage SilageReineiweiß

FEHLGÄRUNGPROTEOLYSE vorwiegend freie

freie proteolytische AminosäurenAminosäuren Clostridien

AmineNH3

u.s.w.Nicht-

Amino-säuren-N

Futtermittel Grünpflanze SilageR Reineiweiß ReineiweißO UDPH Fraktion B+C U Fraktion B+CP D Fraktion B1R P PROTEOLYSEO

T NPN im

E Fraktion A PansenI verfügbarN Fraktion B1 im

NPN PansenFraktion A verfügbar

Nitrat-N

Studien mit niedrigemReineiweiß

Im Rahmen einer Dissertationvon Gast (2010) wurden in 17 Ver-suchsläufen mit jeweils 28 Tagen(mittels LangzeitinkubationssystemRusitec) die Auswirkungen von ins-gesamt zehn Grassilagen mit nied-rigen Reineiweißgehalten auf diePansenfermentation untersucht. Inden Praxisbetrieben wurde die Ver-fütterung dieser zehn Grassilagenmit mehreren klinischen Sympto-men bei Milchkühen (schwere Ver-dauungsstörungen und Stoffwech-selerkrankungen mit Auswirkun-gen auf Fruchtbarkeit und Milch-leistung bis hin zu plötzlichen To-desfällen) in Verbindung gebracht.Diese Grassilagen wurden im Ver-lauf der Arbeit von der Autorin als„Schadsilagen“ bezeichnet.Im Vergleich dazu erfolgten die

Laboruntersuchungen auch mitinsgesamt sieben Kontrollsilagen,die sich durch einen höheren Rein-eiweißgehalt (über 50 % vom XP)auszeichneten und bei deren Ver-fütterung keine entsprechendenKrankheitsfolgen zu beobachtengewesen waren.Der in der vorliegenden Arbeit

untersuchte Parameter Reineiweißsetzte sich aus den Fraktionen Bund C zusammen (Steinhöfel

2008). Diese Silagen, an verschie-dene Labore geschickt, zeigtendort recht unterschiedliche Gehal-te an Reineiweiß. So wurde zumBeispiel in einer Kontrollsilage inder Lufa Nordwest ein Reineiweiß-gehalt von 83,2% vomRohproteinermittelt. In anschließenden Un-tersuchungen in einem anderenLabor zeigte sich gerade mal einWert von 50,5 %. Hierfür könnenunterschiedliche Analysemetho-den ursächlich verantwortlich sein,genauso wie auch Lagerungsein-flüsse.Ein daraufhin durchgeführter

Ringversuch in mehreren Labor-einrichtungen brachte dann eben-falls, in Abhängigkeit von Entnah-mezeit und Trocknungsverfahren,unterschiedliche Ergebnisse.Gast stellte in dieser Untersu-

chung keine direkte Beeinflussungder Protozoenkonzentration imPansensaft durch unterschiedlicheReineiweißgehalte fest.Daraufhin riet die Autorin, vor-

ausgesetzt, diese Ergebnisse lie-ßen sich wiederholen, den von Ei-cken (2005) für das Reineiweiß alskritisch festgelegten Grenzwertvon unter 50 % vom Rohproteinweiter nach unten abzusenken.Eine weitere Studie zum selben

Thema wurde im Rahmen der Dis-

sertation von Gresner (2011)durchgeführt. Auch hier galten dieUntersuchungen der möglichenEinflussnahme von Grassilagenmitniedrigen Reineiweißgehalten aufden Eiweißstoffwechsel. Diese Ver-suche basierten ebenfalls auf In-vitro-Messreihen aus dem Lang-zeitinkubationssystem Rusitec.Hier wurden in den Fermenterflüs-sigkeitsproben die Ammoniakkon-zentration, der Gehalt an bakte-riellem Protein und die Konzentra-tionen der verschiedenen freienAminosäuren gemessen sowie an-schließend die Gesamtgehalte anfreien Aminosäuren berechnet.Beim Einsatz der sogenannten

Schadgrassilagen mit dem gerin-gen Reineiweißgehalt erreichtendie Ammoniakkonzentrationenletztlich höhere Werte als unterZulagen der Kontrollsilagen.Hingegen ergab sich keine Kor-

relation zwischen der Höhe desprozentualen Reineiweißanteilsam Rohproteingehalt in denSchadgrassilagen und dem Grad

der Auswirkungen auf den rumi-nalen Proteinstoffwechsel im Pan-sensaft.Auch waren die Gesamtkon-

zentrationen der freienAminosäu-ren unter Zulagen der meistenSchadgrassilagen gegenüber denKontrollsilagen mit dem höherenReineiweißgehalt nicht grundsätz-lich verschieden.Ausgehend von diesen letztge-

nannten Untersuchungen ist vonder Stiftung Tierärztliche Hoch-schule in Hannover ein Bericht ver-fasst worden, in dem die Autorenabschließend beurteilen, dass esdurch Grassilagen mit einem auf-fällig niedrigen Reineiweißgehaltzu quantitativen (Bakterienzunah-men, Protozoenabnahme) undqualitativen Veränderungen in-nerhalb der mikrobiellen Populati-on im Pansensaft kommt. Dadurch

wird der Eiweißstoffwechsel deut-lich beeinflusst. Daraufhin wirdgemutmaßt, dass diese beobachte-ten Veränderungen im Pansenmi-lieu möglicherweise die Abwehr-funktion des Pansens zum Beispielgegenüber Fremdbakterien ein-schränken könnten. Diese eventu-ell herabgesetzte ruminale Barrie-refunktion könnte in Zusammen-hang mit der Verfütterung vonGrassilagen mit erniedrigten Rein-eiweißanteilen am Rohprotein zubringen sein.Mittlerweile sind folgende

„Richtwerte“ für den Reineiweiß-anteil am Rohprotein publiziertworden:

● Reineiweißanteil am XP: > 70%→ sehr gut

● Reineiweißanteil am XP: 60 –70 % → gut

● Reineiweißanteil am XP: 50 –60 %→ mäßig, aber noch keinenegativen Effekte

● Reineiweißanteil am XP: 40 –50 % → negative Effekte möglich

● Reineiweißanteil am XP: < 40%→ negative Effekte wahrscheinlich

Die Ableitung dieser „Richtwer-te“ basiert aber weder auf konkre-ten Fütterungsversuchen noch aufanderen wissenschaftlichen Studi-en, sie ist nichtwissenschaftlich-ex-perimentell begründet und be-rücksichtigt auch nicht die inzwi-schen gewonnenen analytischenund physiologischen Erkenntnisse.Daher sind diese Werte zumindestsehr vorsichtig zu beurteilen.

Reineiweißgehaltevon Praxissilagen

Groenewold veröffentlichte imJahr 2008 die Reineiweißgehalte

Damit im Pansen ausreichend Bakterienprotein erzeugt wird, benötigt dieserin erster Linie Stickstoff, aber nicht unbedingt Reineiweiß.

Fotos: Dr. Katrin Mahlkow-Nerge

Übersicht 5: Reineiweißgehalte von Praxissilagen 2010 und 2011 aus SH

> 70 7 8 42,5 9,7

KlassenbildungReineiweißgehalt% des XP

< 40

40-50

51-60

61-70

Proben-anzahl

2

15

46

15

Proben-anteil

2

18

54

18

TM %

33,3

35,3

38,8

44,3

9,5

10,3

9,9

9,9

XP

% d.TM

18,8

16,4

15,5

15,4

14,4

XF

22,9

24,2

23,9

24,2

23,2

NELMJ/kg TM

6,5

6,1

6,2

6,1

6,3

% d.TM

7,0

7,7

8,5

9,9

11,0

Reineiweiß

% d.XP

37,5

46,9

54,9

64,9

77,0

Mittelwert 85 100 39,3 9,9 15,7 23,9 6,2 8,8 56,4

XA

49■ BAUERNBLATT l 27. September 2014 Tier

Nach allen verfügbaren Kennt-nissen über die mikrobielle Pro-teinumsetzungund -synthese inden Vormägen von Rindernkann bei optimalen Pansenbe-dingungen das Reineiweiß-NPN-Verhältnis im Futter nichtals Qualitätsmaß dienen.

ZWISCHENFAZIT

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50 Tier BAUERNBLATT l 27. September 2014 ■

von 90 niedersächsischen Grassila-ge- und 15 Heuproben. Das Heuwies im Durchschnitt mit einemRohproteingehalt von zirka 10% inder TM einen Reineiweißanteil vonmehr als 80% des Rohproteins auf.Im Gegensatz dazu waren bekann-termaßen die Reineiweißgehalteder Grassilagen mit 50 bis über 65% deutlich niedriger. Nahezu dieHälfte davon wies einen Reinei-weißgehalt unter 50 % auf, 20 %der Silagen sogarweniger als 40%.Eine enge Beziehung des Reinei-weißgehaltes zum Trockenmasse-gehalt und zum Gärsäuremusterder Silagen bestand dabei nicht.Auch in Schleswig-Holstein wur-

den von Juni 2010 bisMai 2011 ins-gesamt 85 Grassilagen diesbezüg-lich untersucht. Dabei zeigte sichein durchschnittlicher Reineiweiß-anteil am Gesamtrohproteinge-halt von 56 % (Übersicht 5).Untersuchungen in Sachsen an

Gras- und Leguminosensilagen desersten Aufwuchses der Jahre 2008bis 2010 zeigten eine Proteinlös-lichkeit von 61, 59 beziehungswei-se 58% (Richardt, persönlicheMit-teilung, 8. Oktober 2010). Darauswürden sich nach Aussagen desWissenschaftlers in etwa Reinei-weißgehalte von 39, 41 bezie-hungsweise 42 % des XP (mit Va-riationen von 35-50 %) ergeben.Die dazugehörigen XP-Gehaltewaren 150, 150 und 149 g/kg TM.

2 % dieser Silagen hatten mitüber 60 % (am XP) einen sehrhohen Reineiweißanteil, 13 %der Silagen mit 50 bis 60 % eben-falls einen hohen Reineiweißge-halt. 45 % der Silagen wiesen ei-nen Gehalt an 40 bis 49 % und39 % der Silagen einen Gehalt an30 bis 39 % auf. 1 % der Silagenhatten mit unter 30 % einen ex-trem niedrigen Reineiweißge-halt.Auch hier zeigte sich nur eine

schwache Beziehung zum TM-Ge-halt und darüber hinaus auch zumRohproteingehalt.In der aktuell publizierten soge-

nannten „Botulismus-Studie“ derTierärztlichen Hochschule Hanno-ver (2014) hatten mehr als 80 %der untersuchten 139 Betriebemindestens eine Grassilage, derenReineiweißgehalt unter 50 % (desXP) betrug.Auch vor diesem Hintergrund ist

der von Eicken (2005) herausgege-bene „kritische Grenzwert“ vonunter 50 % vom Rohprotein zuüberdenken.Untersuchungen von Silagen aus

Sachsen (Richardt und Steinhöfel,2007) bezüglich eines Zusammen-hangs zwischen dem Konservie-rungserfolg und den einzelnenRohproteinfraktionen ergaben,dass der UDP-Gehalt signifikantmit dem Konservierungserfolgkorrelierte: Je schlechter die Note,

desto höher der Gehalt an UDP.Gleiches trifft auch für verschiede-ne Proteinfraktionen, so zum Bei-spiel für den Reineiweißgehalt zu.Dieser Zusammenhang beruht

darauf, dass Fehlgärungen häufigmit lang anhaltend hohen Tempe-raturen einhergehen können, diewiederum zu Hitzeschädigungen(Maillardreaktion) führen. Da-durch nehmen die schwer und un-verdaulichen Fraktionen C und daspepsinunlösliche Rohprotein zu.Also erhöht sich auch der Gehaltan Reineiweiß.Es zeigte sich, dass ein hoher

Reineiweißgehalt (über 50 % desXP) noch kein Hinweis für einenordnungsgemäßen Silierverlaufist. Umgekehrt bedeutet diesesaber auch, dass ein niedriger Rei-neiweißgehalt (unter 50% des XP)noch keinenHinweis auf eine Fehl-gärung und damit gesundheits-schädliche Stoffwechselprodukteliefert.Was sich aber zeigte, war ein en-

ger Zusammenhang zwischen demKonservierungserfolg und demGehalt an Ammoniak. Siliernote 4und 5 gingen mit steigenden Am-moniakgehalten einher. Darauslässt sich ableiten, dass ein hoherAmmoniakgehalt immer ein Aus-druck eines schlechten Konservie-rungserfolges ist.Bei der Versorgung des Wieder-

käuers ist grundsätzlich auf eine

maximal mögliche Mikrobenpro-teinsynthese zu achten. Der Pan-sen muss „rundlaufen“. Dafür istein hoher Bedarf durch NPN-Ver-bindungen abzudecken.Nach allen verfügbaren Kennt-

nissen über die mikrobielleProteinumsetzung und -synthesein den Vormägen kann bei optima-len Pansenbedingungen das Rein-eiweiß-NPN-Verhältnis im Futternicht als Qualitätsmaß dienen.Die Diskussion um diesen Para-

meter ist vielfach vonmehr Emotio-nen als von Kenntnissen begleitet.Nach Hoffmann (2013) ist viel-

mehr dann von gesundheitlichenBelastungen auszugehen, wennder Tagesbedarf über einen länge-ren Zeitraum unter-, vor allemaber bezüglich der N-Versorgungüberschritten wird, hohe Nitrat-(Nitrit)-belastungen auftreten, imFutter überhöhte Gehalte an bio-genen Aminen zu finden sind be-ziehungsweise bei erhöhten Bil-dungsraten im Pansen.Für das Vorhandensein von Ami-

nen ist der Ammoniakgehalt in Si-lagen ein Indikator, der Rein-eiweißgehalt aber nicht.Dieser Gärparameter Ammoniak

(ausgewiesen als Ammoniak-Stick-stoffanteil am Gesamtstickstoff)verrät viel über das Maß an statt-gefundenen Eiweißumsetzungenbei der Silierung. Er ist ein wichti-ger Indikator für das Ausmaß derProteolyse. Diesem Merkmal solltedeshalb auch für die fütterungssei-tige Beurteilung der Silagen einegrößere Bedeutung beigemessenund daher die Silagen grundsätz-lich auch daraufhin untersuchtwerden.

Eine grundsätzliche Verringerung des Reineiweißgehaltes in Grassilagen gegenüber dem Ausgangsmaterial ist nichtzu verhindern, da während des Silierprozesses durch die stattfindende Proteolyse ein Eiweißabbau erfolgt.

Dr. Katrin Mahlkow-NergeLandwirtschaftskammerTel.: 0 43 81-90 09 49kmahlkow@lksh.de

Eine grundsätzliche Verringe-rung des Reineiweißgehaltesin Grassilagen gegenüber de-ren Ausgangsmaterialien istnicht zu verhindern, da wäh-rend des Silierprozesses durchdie stattfindende Proteolyseein Eiweißabbau erfolgt. DieEinhaltung der für bestmögli-che Silagen ohne Fehlgärun-gen geforderten siliertechni-schen Maßnahmen ist dabeider bedeutsamste Ansatz-punkt, um letztlich auch denEiweißabbau bei der Silierungzu begrenzen.

FAZIT