Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen an Milchkühen zum Einfluss der Rationsgestaltung und einer Leinölzulage auf die Pansenfermentation sowie die Menge an Inhaltsstoffen, insbesondere trans-Fettsäuren und CLA, im Duodenalchymus und in der Milch

Erdmann, Kristin

An experiment with eight “German-Holstein” dairy cows, which were fitted with ruminal and duodenal cannulae, was designed to study the following questions: o       How does the roughage:concentrate ratio and the supplements of linseed oil affect ruminal transformentation, and the flow of nutrients and fatty acids to the duodenum? o       How does the roughage:concentrate ratio and the linseed oil supplements affect the milk fat content and the tC18:1 and the CLA contents in milk fat? o       Exists a relationship between the tC18:1- and the CLA-isomers in the intestinal chyme, and in milk fat? The rations, which were fed, consisted of meadows hay and a concentrate mixture given in a ratio of 70:30 (H 70 and HLO 70) or 30:70 (H 30 and HLO 30) on a dry matter basis. The supply amounted in the treatments H 70 and HLO 70 13,1 kg DM per day and in the treatments H 30 and HLO 30 12,8 kg DM per day. The cows of treatments HLO 70 and HLO 30 were additionally fed 200 g linseed oil, which was given on the ration to increase the PUFA-intake. The experiment was arranged applying an incomplete latin square design and was submitted into 4 periods of 4 weeks each. After 3 weeks of adaptation to the respective experimental ration samples from the rumen fluid were taken to characterise the ruminal fermentation conditions, blood samples to study the fatty acid distribution in the plasma and in the erythrocytes. Additionally, milk samples were analysed for their ingredients and milk fat composition. Milk yield was registered daily. In experimental week 4, samples from the duodenal chyme were taken to study the flow of dry matter and nutrients as well as the fatty acid distribution. The pH-value, the NH3-N concentration and the content of short-chain fatty acids in the rumen was not significantly affected by linseed oil supplements. However, low portions of hay in the ration reduced significantly the pH-value and increased the NH3-N concentration. An influence of the roughage:concentrate ratio on the C2:C3 ratio failed to reach significance due to large differences between individuals. However, the efficiency of microbial protein synthesis seemed to be increased (P < 0,1). Feeding the rations poor in hay (H 30 and HLO 30) increased the flow of NAN and nXP significantly due to the significantly increased microbial protein synthesis (g MP/d) and a significantly improved efficiency of microbial protein synthesis (g MP/kg FOM) as well. The linseed oil supplements increased the daily duodenal flow of MUFA, SFA, tC18:1, and total CLA significantly. The daily amount of MUFA, SFA, tC18:1, and total CLA reaching the duodenum increased significantly with feeding higher concentrate portions in the ration. In detail the flow of tC18:1 was remarkably higher compared to that of CLA. The t10-, and the t11-isomers formed the major portion of the total tC18:1 isomers. Among the tC18:1-isomers, t10- and t11-C18:1 were found predominantly. Whereas, the flow rate of t10-C18:1 was higher than of t11-C18:1, feeding H 30 or HLO 30 rations. In contrast, the flow rate of t11-C18:1 was higher than of t10-C18:1, feeding H 70 or HLO 70 rations. The t9,t11-CLA formed the highest and the c9,t11/t8,c10-CLA the second-highest portion of the CLA-isomers. The t10,c12-CLA-isomer was found more frequent after HLO 30-intake than after HLO 70-intake, but their quantity was subordinate in total. Significant interactions between the dietary portion of hay and the amount of linseed oil have been verified with regard to the tC18:1 concentration, their isomers and the CLA-isomers. The tC18:1- and CLA-isomers in blood plasma, as well as the fatty acid profile in the erythrocytes were not affected by the linseed oil supplement or by the rhoughage:concentrate ratio. Linseed oil supplements increased MUFA content in milk fat (mg/g MF) significantly, while the SFA content decreased significantly. The PUFA content was positively affected by an increased concentrate supply. Although linseed oil supplements resulted in a significant increase of total CLA, the absolute amounts proved to be small only (1,8 mg/g MF feeding treatment HLO 70, and 2,8 mg/g MF feeding treatment HLO 30). However, the tC18:1 in milk fat (8,9 mg/g MF feeding treatment HLO 70, and 37,2 mg/g MF feeding treatment HLO 30) increased, considerably. The principal isomers were analysed to be t10- and t11-C18:1. A differentiation according to feeding treatments showed the highest t10-C18:1 values after feeding H 30 and HLO 30 (P <0,1), whereas the t11-C18:1 content was highest, with feeding treatment HLO 70 and HLO 30 (P < 0,001). Not dependent from all treatments, the c9,t11-CLA was found as the predominant isomer in milk fat in contrast to the t10,c12-isomer, which was only found in low concentration. The c9,t11-CLA content was increased (P < 0,015) by linseed oil supplements, whereas the t10,c12-CLA content was increased (P <0,025) by the feeding treatments H 30 and HLO 30. The definite higher CLA content in milk fat as compared to that in the digesta confirms the endogenous synthesis of CLA in the udder tissue through D9-desaturase. The similar distribution of the tC18:1-isomers in duodenal digesta or in milk fat seems to support the thesis of direct transfer of tC18:1 into the milk fat. The significant decrease of amount and percentage of milk fat after linseed oil application supports the effect of t10,c12-CLA and t10-C18:1 on the desaturase activity, additionally the inhibitory effect of long-chain fatty acids on the acetyl-CoA-carboxylase. However, the state of lactation and the constitution of the animal might have an influence as well. Linseed oil application and ration type have proved to influence significantly fatty acid distribution in the digesta and also the fatty acid composition in milk fat. To improve the knowledge on the relationship between ruminal parameters, PUFA supplements and bio-hydrogenation as well as the content of tC18:1 and CLA in the milk fat additional studies with graded oil supplements seem necessary with higher performing dairy cows.

In einem Versuch an acht mit je einer Pansenfistel im dorsalen Pansensack und einer Kanüle im proximalen Duodenum versehenen laktierenden Kühen der Rasse „Deutsche Holstein“ wurde folgenden Fragen nachgegangen: o       Welchen Einfluss haben das Grundfutter-Kraftfutter-Verhältnis und eine Leinölzulage auf die Umsetzungen im Pansen und die Anflutung an Nährstoffen und Fettsäuren im Duodenum? Welchen Einfluss hat das Grundfutter-Kraftfutter-Verhältnis und die Leinölzulage auf den Milchfettgehalt und die Gehalte an tC18:1 und CLA im Milchfett? Besteht eine Beziehung zwischen den tC18:1- und CLA-Isomeren im Darmchymus und im Milchfett? Die Rationen setzten sich aus Wiesenheu und einer Kraftfuttermischung zusammen, wobei das Verhältnis auf T-Basis entweder 70:30 (H 70 u. HLO 70) oder 30:70 (H 30 u. HLO 30) betrug. Die täglich vorgelegte T-Masse betrug in den Varianten H 70 u. HLO 70 13,1 kg und in den Variationen H 30 u. HLO 30 12,8 kg. Zusätzlich wurde den Tieren der Varianten HLO 70 u. HLO 30 täglich 200 g Leinöl direkt über das Futter gegeben, um eine erhöhte Zufuhr an PUFA zu erreichen. Der Versuch wurde in der Form eines unvollständigen lateinischen Quadrates durchgeführt und unterteilte sich in vier Versuchsperioden von jeweils vier Wochen. In der dritten Woche der Adaptation an die jeweiligen Rationen wurden Pansensaftproben zur Charakterisierung des Pansenmilieus, Blutproben zur Charakterisierung der Fettsäurenverteilung im Plasma und in den Erythrozyten sowie Milchproben zur Bestimmung der Milchinhaltsstoffe und der Fettsäurenverteilung im Milchfett gewonnen. Die Milchleistungsdaten der Tiere wurden dabei täglich erfasst. In der vierten Versuchswoche wurden Duodenalchymus-Proben zur Ermittlung der Trockensubstanz- und Nährstoffflüsse sowie der Fettsäurenverteilung gesammelt. Der pH-Wert, die Konzentration an NH3-N und an kurzkettigen Fettsäuren im Pansen wurden durch die Leinölgabe nicht signifikant beeinflusst, während der pH-Wert durch die Abnahme des Heuanteils in der Ration zum Teil signifikant reduziert und die NH3-N-Konzentration signifikant erhöht wurde. Die Effizienz der mikrobiellen Proteinsynthese wurde tendenziell gesteigert (P < 0,1). Bei den heuarmen Varianten (H 30 u. HLO 30) zeigte sich ein signifikant höherer Fluss an NAN und nXP aufgrund einer signifikant gesteigerten mikrobiellen Proteinsynthese (g MP/d). Ebenso wurde eine signifikante Steigerung der Effizienz der mikrobiellen Proteinsynthese (g MP/kg FOM) nachgewiesen. Der mittlere tägliche duodenale Fluss an MUFA, SFA, tC18:1 und Gesamt-CLA war durch die Leinölzulage signifikant gesteigert. Gleichzeitig wurde die tägliche duodenale Fluss-Menge an MUFA, tC18:1 und CLA auch durch den erhöhten Kraftfutteranteil in der Ration signifikant gesteigert, wobei deutlich mehr tC18:1 am Dünndarm flossen als CLA. Von den einzelnen tC18:1-Isomeren machten t10- und t11-C18:1 die Hauptisomeren aus, wobei im Mittel der Fluss an t10-C18:1 bei H 30 u. HLO 30 größer war als an t11-C18:1. Bei H 70 u. HLO 70 dagegen floss mehr t11-C18:1 als t10-C18:1. Von den CLA-Isomeren machte t9,t11-CLA den größten und c9,t11/t8,c10-CLA den zweitgrößten Anteil aus. t10,c12-CLA war bei HLO 30 stärker als bei HLO 70, insgesamt aber nur gering, vertreten. Signifikante Wechselwirkungen zwischen den Faktoren Heuanteil und Leinöl konnten für tC18:1, einzelne tC18:1- und CLA-Isomeren nachgewiesen werden. Die Summe an tC18:1- und CLA-Isomeren im Plasma sowie die Fettsäurenverteilung in den Erythrozyten wurden weder durch die Leinölzulage noch durch den Rationstyp signifikant beeinflusst. Der Gehalt an MUFA im Milchfett (mg/g MF) wurde durch die Leinölzulage signifikant gesteigert, während der Gehalt an SFA signifikant abnahm. Ebenso kam es zu einer signifikanten Zunahme an tC18:1 und Gesamt-CLA durch das Leinöl und an PUFA durch einen höheren Kraftfutteranteil. Obwohl die Leinölgabe zu einer signifikanten Steigerung des Gehaltes an Gesamt-CLA führte, waren absolut gesehen die Zunahmen gegenüber den Varianten H 70 u. H 30 nur gering (1,8 mg/g MF bei HLO 70 und 2,8 mg/g MF bei HLO 30). Dagegen kam es zu einer deutlichen Zunahme der tC18:1 im Milchfett (8,9 mg/g MF bei HLO 70 und 37,2 mg/g MF bei HLO 30). Von den einzelnen tC18:1-Isomeren machten t10- und t11-C18:1 die Hauptisomeren aus, wobei der Gehalt an t10-C18:1 bei den Varianten H 30 u. HLO 30 (P < 0,1) und an t11-C18:1 bei HLO 70 u. HLO 30 (P < 0,001) am größten war. Während das c9,t11-CLA-Isomer bei allen Behandlungen hauptsächlich im Milchfett vertreten war, war das t10,c12-Isomer nur in sehr geringen Konzentrationen im Milchfett enthalten. Der Gehalt an c9,t11-CLA wurde durch die Leinölzulage signifikant gesteigert (P < 0,015), während der t10,c12-CLA-Gehalt bei der kraftfutterreichen Fütterung (H 30 u. HLO 30) signifikant zunahm (P < 0,025). Die deutlich höheren Gehalte an CLA im Milchfett als im Darmchymus bestätigen die endogene Synthese von CLA im Eutergewebe durch die D9-Desaturase. Die ähnliche Verteilung der tC18:1-Isomeren im Darmchymus- bzw. im Milchfett scheint dagegen auf einen direkten Einbau dieser ins Milchfett hinzudeuten. Die signifikante Abnahme des Milchfettgehaltes und der Milchfettmenge bei den mit Leinöl supplementierten Tieren deutet sowohl auf den beschriebenen Effekt von t10,c12-CLA und t10-C18:1 auf die Aktivität der Desaturase, als auch auf einen hemmenden Effekt dieser und anderer langkettiger Fettsäuren auf die Acetyl-CoA-Carboxylase hin. Allerdings kann auch ein Einfluss des Laktationsstadium und/oder der Konstitution der Tiere nicht ausgeschlossen werden. Es konnten sowohl auf die Fettsäurenverteilung im Darmchymus als auch auf die im Milchfett signifikante Effekte durch die Leinölgabe und den Rationstyp nachgewiesen werden. Um die Zusammenhänge zwischen dem Einfluss des Pansenmilieus, der Zulage von PUFA und deren Biohydrogenierung sowie des Gehaltes an tC18:1 und CLA im Milchfett besser nachvollziehen zu können, scheinen entsprechende Studien bei Tieren mit höherer Milchleistung und gestaffelter Leinölzulage erforderlich.

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Erdmann, Kristin: Untersuchungen an Milchkühen zum Einfluss der Rationsgestaltung und einer Leinölzulage auf die Pansenfermentation sowie die Menge an Inhaltsstoffen, insbesondere trans-Fettsäuren und CLA, im Duodenalchymus und in der Milch. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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