Proteinabbau minimieren

Herausforderung bei der Silierung

Silagemanagement ist ein wesentlicher Bestandteil auf einem funktionierenden Betrieb. Leistungsstarke Produkte von AGRAVIS unterstützen bei der Silierung und schaffen gute Qualitäten.

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Ziel der Silierung ist es, den Futterwert und damit die Zusammensetzung der Nährstoffe weitestgehend zu erhalten. Bei Grassilage gilt es außerdem, den Abbau an Rohprotein zu minimieren. Entsprechend sollte an enthaltenem Protein im Ausgangsfutter möglichst viel in optimaler Qualität beim Tier ankommen. Um das zu erreichen, muss das komplette Verfahren, angefangen vom Feld über die Silierung bis hin zur Auslagerung der Silage, bestmöglich gestaltet werden. In allen Verfahrensabschnitten finden 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.

Protein-Abbau beeinflussen

Bei proteolytischen Um- und Abbauvorgängen spielt es keine Rolle, ob sie enzymatischer oder mikrobieller Art sind. Stets bewirken sie einen Verlust an wertvollem Reinprotein und begünstigen außerdem den Abbau von Aminosäuren zu Ammoniak und weiteren unerwünschten Stoffen (z. B. Amine). Ein gewisser Abbau an Protein lässt sich bei der Silierung zwar 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.

Protein-Abbau beginnt bereits auf dem Feld, und zwar während des Anwelkens. Proteine werden durch pflanzliche Proteasen und aerobe Mikroorganismen in Peptide und Aminosäuren aufgespalten. Durch die richtige und effiziente Gestaltung des Welkeverlaufes lassen sich diese Abbauvorgänge kontrollieren. 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 Prozent Reinprotein kosten. Mancher Landwirt unterschätzt, wie rasch bei sonnigem Wetter das Gras auf dem Feld trocknet. So ist z. B. bei Einsatz von Aufbereiter und Breitablage bereits nach drei bis vier Stunden der Zielwert von 30 Prozent TS erreicht - und die Futterbergung könnte starten.

Proteinabbau bei der Silierung
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Im Verlauf der Silierung finden verschiedene proteolytische Umsetzungen statt. Beteiligt daran sind Enzyme und Mikrooganismen, sowohl unmittelbar zu Beginn der Silierung als auch im weiteren Verlauf. In welchem Ausmaß diese Umsetzungen eine Futterwertminderung nach sich ziehen, hängt von den siliertechnischen Rahmenbedingungen ab. Entscheidend dabei ist 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 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 miteingelagerte Luft komplett veratmet ist, sterben Pflanzenzellen und Mikroorganismen ab. Insofern ist das Ausmaß einer möglichen Proteinschädigung während dieser Zeit direkt mit dem Silagemanagement verbunden. In einem gut verdichteten und luftdicht zugedeckten Silo dauert die Phase nur wenige Stunden. Mangelhafter Luftabschluss (z. B. durch zu späte Zudeckung) verlängert die 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 einer Maillard-Reaktion (siehe Risiko Maillard-Reaktion).

Grassilage Übersicht Buttersäure
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Enthält die Silage Buttersäure, sind 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 stets negativ auf die Tiergesundheit aus. Da die Bildung biogener Amine im Zusammenhang mit dem Ammoniakgehalt in Silagen steht, wird bei Werten von mehr als 8 Prozent NH3-N (nach HOFFMANN, 2015) in der Silage immer auch zu einer Bestimmung der Amine geraten.

Clostridien kommen kaum auf den Pflanzen vor, ihr natürlicher Lebensraum ist der Boden. Hier sind Bakterien und Sporen reichlich vorhanden - über verschmutztes Grünfutter gelangen sie in das Silo. Sind die Lebensbedingungen in der Silage für sie günstig, vermehren sie sich zum Teil dramatisch; es folgt die unerwünschte Buttersäuregärung. Das Risiko solcher Fehlgärungen ist besonders hoch, wenn der Zuckergehalt im Gras eher niedrig ist oder das Wetter ein ausreichendes Anwelken nicht möglich macht. Auch Verschmutzungen durch Erde und Gülle erhöhen das Risiko von Fehlgärungen. Um sie zuverlässig auszuschalten, sollten bei der Silierung von mittelschwer silierbarem Futter Siloferm und bei der Silierung von schwer silierbarem Futter RaicoSil Gras als Siliermittel eingesetzt werden.

Proteinabbau findet auch in buttersäurefreien Silagen statt. Abhängig von den Bedingungen während der Silierung kann sich der Reinproteingehalt bis zu 30 Prozent verringern. Verantwortlich dafür sind in buttersäurefreien Silagen in erster Linie Enterobakterien. Da sie zur natürlichen Mikroflora auf dem Futter gehören, gelangen sie so mit in die Silage. Unmittelbar zu Beginn der Silierung sind die Bedingungen für sie günstig und sie vermehren sich stark. Erst mit sinkendem pH-Wert verschlechtern sich zunehmend ihre Lebensbedingungen. Da für sie als untere kritische Wachstumsgrenze ein pH-Wert von < 4,5 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 bzw. Proferm erreicht werden. Mit ihrem Einsatz 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 im Gärprozess schnell die Vorherrschaft. Unerwünschte Enterobakterien haben kaum eine Chance, sich zu entwickeln.

Die letzte kritische Phase für den Proteinabbau ist die Entnahme der Silage aus dem Silo. Ist die Silage 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 Gärungsverlauf 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 einer Maillard-Reaktion. Auch hier helfen gezielt eingesetzte Siliermittel, z. B. BioCool, die die aerobe Haltbarkeit der Silage absichern und somit die Proteinwertigkeit in der Silage erhalten.

Werden Zucker, Stärke und Milchsäure veratmet, handelt es sich um exotherme Reaktionen, die einen Anstieg der Temperatur bewirken. Ein Anstieg der Temperatur hat negative Auswirkungen auf den Futterwert. Die Intensität des Anstiegs bestimmt deren Ausmaß. Gleichzeitig steigt das Risiko einer sogenannten Maillard-Reaktion, die sich ebenfalls negativ auf die Verdaulichkeit auswirkt. Durch die Maillard-Reaktion wird die Verfügbarkeit von essentiellen Aminosäuren und damit der Proteinwertigkeit verringert. Der in der Silage vorhandene Zucker reagiert mit freien Aminosäuren zu Verbindungen, die durch Enzyme nicht mehr spaltbar sind. Erkennbar sind diese Umsetzungen mitunter auch an einer intensive Braunfärbung der Silage. Tritt Nacherwärmung auf, wird die kritische Temperaturgrenze einer Maillard-Reaktion schnell überschritten. Auch Temperaturen von über 50 Grad Celsius sind dann in Silagen nicht selten messbar. Auch wenn in solchen Silagen der größte Teil an Restzucker und Milchsäure von den Hefen als Nahrung genutzt wird, bleibt das Risiko einer Maillard-Reaktion bestehen.

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