Proteinabbau bei der Silierung gezielt minimieren

Eine oft unterschätzte Herausforderung




Ziel einer erfolgreichen Silierung ist es, den Futterwert und damit auch die Zusammensetzung der Nährstoffe weitestgehend zu erhalten. Bei Grassilage sollte darüber hinaus immer der Abbau an Rohprotein minimiert werden. Das bedeutet, dass von dem, was im Ausgangsfutter an Protein vorhanden ist, möglichst viel in optimaler Qualität beim Tier ankommt.

Um dieses Ziel zu erreichen, muss das komplette Verfahren, angefangen vom Feld, über die Silierung bis hin zur Auslagerung der Silage, bestmöglich gestaltet werden. In allen diesen Verfahrensabschnitten finden immer proteolytische Umbau- bzw. Abbauvorgänge statt. Diese haben einen mehr oder weniger hohen Verlust an Reinprotein und einen Anstieg der leicht löslichen Stickstoffverbindungen (Ammoniak) zur Folge. Alle Umsetzungen sind kritisch zu sehen.

Abbau an Protein beeinflussen

Dabei spielt es keine Rolle, ob sie enzymatischer oder mikrobieller Art sind. Sie führen immer zu einem Verlust an wertvollem Reinprotein. Außerdem begünstigen sie den Abbau von Aminosäuren zu Ammoniak und weiteren unerwünschten Stoffen (z.B. Amine). Ein gewisser Abbau an Protein lässt sich bei der Silierung nicht vermeiden, kann aber bei entsprechender Verfahrensgestaltung auf ein Minimum beschränkt werden.

Verschiedene externe Faktoren beeinflussen den Proteinabbau. Von Bedeutung sind dabei die Geschwindigkeit der pH-Wert-Absenkung, der TS-Gehalt bzw. die Anwelkdauer und die Temperaturentwicklung in den Silagen. Alle diese Faktoren sind über gutes Silagemanagement während der entscheidenden Verfahrensabschnitte vom Feld bis hin zur Entnahme gut steuerbar.

Während des Anwelkens

Bereits auf dem Feld, während des Anwelkens, beginnt der Abbau. Proteine werden durch pflanzliche Proteasen und verschiedene aerobe Mikroorganismen in Peptide und Aminosäuren aufgespalten. Durch richtige und effektive Gestaltung des Welkeverlaufes können diese Abbauvorgänge kontrolliert werden. Allgemein gilt: Je schneller und schonender der optimale Anwelkgrad von 30 bis 40 Prozent Trockensubstanz (TS) erreicht wird, desto geringer sind die Proteinverluste. Bereits der erste Tag Anwelken auf dem Feld kann unter wenig optimalen Bedingungen über 10 % Reinprotein kosten (Tab. 1).

Nach wie vor unterschätzen viele Landwirte, wie schnell bei sonnigem Wetter das Gras auf dem Feld trocknet. So ist z. B. bei Einsatz von Aufbereiter und Breitablage bereits nach 3 bis 4 Stunden der Zielwert von 30 % TS erreicht und die Futterbergung könnte starten.

Während der Silierung

Im Verlauf der Silierung selbst finden auch verschiedene proteolytische Umsetzungen statt. Sowohl unmittelbar zu Beginn der Silierung als auch im weiteren Verlauf sind Enzyme und verschiedene Mikrooganismen daran beteiligt. In welchem Ausmaß diese Umsetzungen eine Futterwertminderung nach sich ziehen, hängt von den siliertechnischen Rahmenbedingungen ab. Entscheidend ist dabei die Güte des Luftabschlusses zu Silierbeginn, aber auch welchen Verlauf die Gärung selbst nimmt.

Während der Einlagerung und unmittelbar zu Beginn der Silierung sind Proteasen in den Pflanzenzellen und verschiedene miteingelagerte aerobe Mikroorganismen noch aktiv. Um diese auszuschalten, müssen zügig anaerobe Bedingungen im Silo erreicht werden. Wird hier zu langsam gearbeitet bzw. nicht ausreichend verdichtet und luftdicht zugedeckt, sind die Verluste an Nährstoffen und Protein entsprechend hoch. Erst wenn die mit eingelagerte Luft komplett veratmet wurde, sterben Pflanzenzellen und Mikroorganismen ab. Insofern ist das Ausmaß einer möglichen Proteinschädigung während dieser Zeit immer direkt mit dem Silagemanagement verbunden. In einem gut verdichteten und luftdicht zugedeckten Silo dauert diese Phase nur wenige Stunden. Mangelhafter Luftabschluss (z. B. durch zu späte Zudeckung) verlängert diese Phase und hat dementsprechend Verluste zur Folge. Ein weiterer kritischer Punkt ist der mit den Atmungsprozessen verbundene Temperaturanstieg in der Silage. Dieser erhöht gleichzeitig das Risiko für die Maillard-Reaktion (s. u.).

Unter anaeroben Bedingungen setzt sich der Proteinabbau dann fort. Verantwortlich sind dafür verschiedene Bakterien. Diese Fehlgärungen verschlechtern die Proteinzusammensetzung weiter. Der Anteil an Reinprotein sinkt und der Gehalt an freien Aminosäuren und Ammoniak steigt weiter an. Ammoniak gilt deshalb auch als Maß für den Proteinabbau in Silagen. Während diese Umsetzungen für buttersäurehaltige Silagen nie in Frage gestellt werden, wird ihr Auftreten in buttersäurefreien Silagen nach wie vor unterschätzt.

Auch in buttersäurefreien Silagen findet ein Proteinabbau statt. Je nach Bedingungen während der Silierung kann der Reinproteingehalt um bis zu 30 % verringern.

In buttersäurefreien Silagen sind in erster Linie Enterobakterien dafür verantwortlich. Da sie zur natürlichen Mikroflora auf den Futter gehören, gelangen so mit in die Silage. Unmittelbar zu Beginn der Silierung sind die Bedingungen für sie günstig und sie vermehren sich stark. Pflanzenzucker wird zu Essigsäure umgewandelt. Erst mit sinkendem pH-Wert verschlechtern sich zunehmend ihre Lebensbedingungen. Da als untere kritische Wachstumsgrenze ein pH-Wert von < 4,5 für sie gilt, muss die Milchsäuregärung so gesteuert werden, dass der pH-Wert schnell diesen Wert unterschreitet.

Dieses Ziel kann durch den gezielten Einsatz der Siliermittel Siloferm Siloferm bzw. Proferm Proferm erreicht werden. Werden sie eingesetzt, wird die ohnehin geringe Anzahl an natürlich auf dem Futter vorkommenden Milchsäurebakterien erhöht und durch besonders leistungsfähige Arten ergänzt. Damit wird es für die Milchsäurebakterien leichter, im Konkurrenzkampf um den Zucker zu dominieren und sie erreichen schnell die Vorherrschaft im Gärprozess. Unerwünschte Enterobakterien haben kaum eine Chance, sich zu entwickeln.

Der Einsatz von Siloferm hat den Verlauf der Gärung positiv beeinflusst. Es wurde mehr Milchsäure in kürzerer Zeit gebildet, was eine schnellere und tiefere Absenkung im pH-Wert zur Folge hatte. Der Gehalt an Ammoniak-N als Maß für die Proteinschädigung wurde ebenfalls deutlich reduziert, was auch als klarer Hinweis auf eine verminderte Aktivität der Enterobakterien zu sehen ist.

Zu Beginn der Silierung haben sich die Enterobakterien stark vermehrt. Mit Hilfe des Einsatzes des Siliermittels Siloferm konnte ihre Aktivität auf ein Minimum reduziert werden.
Mit Siloferm behandelte Silagen zeigen eine deutlich bessere Proteinqualität. Der Gehalt an Reinprotein ist nahezu mit dem des Ausgangsfutters vergleichbar.

Was zu tun ist bei Buttersäure

Enthält die Silage jedoch Buttersäure, sind Clostridien Clostridien (Buttersäurebakterien) für die Fehlgärung verantwortlich. Innerhalb dieser Mikrobengruppe wird zwischen saccharolytischen und proteolytischen Arten unterschieden. Proteolytische Clostridien nutzen Proteine und Aminosäuren als Nährstoffquelle. Beim Abbau der Aminosäuren entstehen Buttersäure, Ammoniak und biogene Amine. Diese Stoffwechselprodukte wirken sich immer negativ auf die Tiergesundheit aus. Da die Bildung biogener Amine im Zusammenhang mit dem Ammoniakgehalt in Silagen steht, wird bei Werten von > 8 % NH3-N (nach HOFFMANN, 2015) in der Silage immer auch zu einer Bestimmung der Amine geraten.

Wie Clostridien ins Silo gelangen

Gewöhnlich kommen Clostridien auf den Pflanzen kaum vor, denn ihr natürlicher Lebensraum ist der Boden. Sowohl die Bakterien als auch die Sporen sind hier reichlich vorhanden. Über verschmutztes Grünfutter gelangen sie in das Silo. Sind jetzt die Lebensbedingungen in der Silage für sie günstig, vermehren sie sich z. T. dramatisch und in der Folge findet die unerwünschte Buttersäuregärung statt. Das Risiko für derartige Fehlgärungen ist dann besonders hoch, wenn der Zuckergehalt im Gras eher niedrig ist oder das Wetter ausreichendes Anwelken nicht möglich macht. Aber auch Verschmutzungen Verschmutzungen durch Erde und Gülle erhöhen die Gefahr für diese Fehlgärungen. Um sie zuverlässig auszuschalten, sollten bei der Silierung von mittelschwer silerbaren Futter Siloferm Siloferm und bei der Silierung von schwer silierbarem Futter RaicoSil RaicoSil Gras als Siliermittel eingesetzt werden.

Während der Entnahme

Die letzte kritische Phase für den Proteinabbau ist die Entnahme der Silage aus dem Silo. Ist die Silage hier nicht ausreichend aerob stabil, wachsen Hefen und Schimmelpilze. Im Ergebnis wird die Silage warm und verschimmelt. Besonders gefährdet sind die sehr gut silierten nährstoffreichen Silagen mit niedrigen Essigsäuregehalten. Silagen mit nicht so optimalem Verlauf der Gärung machen bei der Auslagerung in der Regel keine Probleme. Je besser also die Qualität ist, desto gefährdeter ist die Silage. Nacherwärmung bedeutet auch Temperaturanstieg und Risiko für die Maillard-Reaktion. Auch hier helfen gezielt eingesetzte Siliermittel, z. B. BioCool BioCool, die die aerobe Haltbarkeit der Silage absichern und somit die Proteinwertigkeit in der Silage erhalten.

Kommt es zur Nacherwärmung der Silage, sind erhebliche Verluste an Nährstoffen die Folge. Das gilt auch für die Proteinfraktion. Der Anteil der nacherwärmten Silage in der Gesamtration entscheidet somit mit über deren Effizienz in der Fütterung.

Risiko Maillard-Reaktion

Werden Zucker, Stärke und Milchsäure veratmet, handelt es sich immer um exotherme Reaktionen, die zu einem Anstieg der Temperatur führen. Jeder Anstieg der Temperatur hat immer negative Auswirkungen auf den Futterwert.

Die Intensität des Anstieges bestimmt dabei deren Ausmaß. Gleichzeitig steigt auch das Risiko für die sogenannte Maillard-Reaktion an, einer Reaktion, die sich ebenfalls negativ auf die Verdaulichkeit auswirkt. Durch sie wird die Verfügbarkeit von essentiellen Aminosäuren und damit der Proteinwertigkeit verringert. Bei dieser Reaktion reagiert der in der Silage vorhandene Zucker mit freien Aminosäuren zu Verbindungen, die durch Enzyme nicht mehr spaltbar sind. Erkennbar sind diese Umsetzungen mitunter auch durch eine intensive Braunfärbung der Silage.

Tritt Nacherwärmung auf, wird die kritische Temperaturgrenze für die Maillard-Reaktion schnell überschritten. Auch Temperaturen von über 50 ° C sind dann in Silagen nicht selten messbar. Auch wenn in diesen Silagen der größte Teil des Restzuckers und der Milchsäure von den Hefen als Nahrung genutzt wird, das Risiko einer Maillard-Reaktion bleibt trotzdem bestehen.

Weitere Infos gibt es bei Dr. Sabine Rahn, Tel. 0251 . 682-2289, E-Mail sabine.rahn@agravis.de und unter www.silierung.de www.silierung.de.