Propionsyrebakteriar for mjølkekyr : effekt på produksjon og kjemisk samansetnad av mjølk

Abstract

Gjennom millionar av år har drøvtyggjarane utvikla si evne til å fordøye og utnytte tungtløyselege celleveggstoff i plantemateriale ved hjelp av mikroorganismar i vomma. Dei flyktige feittsyrene produsert under fermentering av karbohydrat er den viktigaste energikjelda til dørvtyggjaren, og dei tri viktigaste er i storleiksorden eddiksyre, propionsyre og smørsyre. Eddiksyre og smørsyre vert vanlegvis nytta som energi eller i feittsyntesen, medan propionsyre er det viktigaste substratet for glukoneogenesen. Konsentrasjonen av dei ulike flyktige feittsyrene i vomma vil difor påverke tilgjenget på substrat til dei ulike prosessane. På grunn av den omfattande fermentertinga av karbohydrat i vomma vert veldig lite glukose absorbert i tarmen. Drøvtyggjaren har likevel eit behov for glukose, og glukoneogenesen er difor av stor betyding. Opptil 60% av all glukose som vert absorbert og syntetisert i drøvtyggjaren går til syntese av laktose. Laktose er den viktigaste osmotiske regulatoren i mjølk, og styrer difor i stor grad mjølkeproduksjonen. Ei endring i gjæringsmønsteret i vom mot meir propionsyre vil kunne auke mengda glukogent substrat, produksjonen av glukose, og dermed mjølkemengda. Meir propionsyre i vom vert typisk produsert på kostnad av eddiksyre. Endra gjæringsmønster vil altså i tillegg kunne endre den kjemiske samansetnaden av mjølk, i hovudsak gjennom mindre substrat til feittsyntesen. Effekten av tilsetjing av propionsyreproduserande bakteriar på yting og kjemisk samansetnad av mjølk vart undersøkt i to separate forsøk med høvesvis 5 intakte og 4 vomfistulerte dyr. Dei to forsøka var bygd opp likt og hadde same form for behandlingar: ei bakteriebehandling som fekk tilført levande propionsyrebakteriar i ei løysing med vekstmedium, og ei kontrollbehandling som berre fekk tildelt vekstmediet. Kyrne vart fôra med ein rasjon som besto 60% grovfôr og 40% kraftfôr som var tilpassa næringsbehova til kvar enkelt ku. Tilsetjing av propionsyrebakteriar hadde beskjedne til ingeneffektar på alle parametrar. Fôropptaket vart redusert med opptil 0,4 kg tørrstoff/dag. pH og konsentrasjon av flyktige feittsyrer avveik noko frå tilsvarande målingar i kontrollbehandlinga, medan ein såg ein svak reduksjon i mjølkemengd ved tilføring av propionsyrebakteriar. Den kjemiske samansetnaden av mjølka var relativt upåverka av behandling. I og med at propionsyrebakteriane utøva ein såpass svak effekt på produksjonen av flyktige feittsyrer og tilgjenget av substrat til ulike prosessar, er det truleg dette som er den viktigaste årsaka til den låge responsen i mjølkeproduksjon og kjemisk samansetnad av mjølka. Den svake reduksjonen i mjølkemengd heng mest sannsynleg saman med det tilsvarande reduserte opptaket av netto energi. Mekanismane bak det reduserte fôropptaket er uklare.

Abstract Through millions of years, ruminants have developed their ability of digesting and utilize cell wall components of plant material, facilitated by the microorganisms inhabiting the rumen. The fermentation of carbohydrates yields volatile fatty acids, the most important ones being acetic acid, propionic acid and butyric acid. These fatty acids constitute the most important source of energy to the ruminant. Acetic and butyric acid are usually utilized for energy or for fatty acid synthesis, while propionic acid is the most important substrate for gluconeogenesis. Thus, the rumen concentration of the different volatile fatty acids will affect the availability of substrate to the different processes. Due to the extensive rumen fermentation of carbohydrates, modest amounts of glucose are absorbed in the gut. Still, the ruminant has a demand for glucose which means that the gluconeogenesis is of great importance. Up to 60% of the glucose absorbed and synthesized in the ruminant is used for synthesizing lactose. Lactose is the most important osmotic component of milk, hence it largely determines milk yield. Shifting the rumen fermentation pattern towards more propionic acid can increase the amount of gluconeogenic substrate, the production of glucose and thereby the amount of milk produced. A higher amount of propionic acid is usually exerting a negative effect on the production of acetic acid. Therefore, shifting the rumen fermentation pattern could also change the chemical composition of milk, mainly through yielding less substrate for the synthesis of fats. To see if adding propionibacteria to the rumen had any effects on yield and chemical composition of milk, two separate experiments were conducted. The design and treatments of the experiments were the same, where the treatments were 1)a bacteria treatment with supplementation of propionibacteria in a solution of growth medium and 2) a control treatment with supplementation the very same growth medium only. All animals were fed a ration consisting of 60% of roughage and 40% of concentrates, based on their individual nutritional needs. Supplementing propionibacteria had only small to none effects on all parameters measured. Feed intake was slightly reduced with a reduction of maximum 0,4 kg of dry matter/day. The pH-value and the production of volatile fatty acids barely differed from those of the control treatment, while the milk yield responded slightly negatively to the bacterial treatment. Also the chemical composition of milk was relatively unaffected by treatment. Considering the limited effects of the propionibacteria on the production of volatile fatty acids, this is likely to be the most important reason for the modest response in milk yield and milk composition. Supplementation of propionibacteria simply did not affect the fermentation products of the rumen to such a degree that any secondary effects on production parameters were exerted. The slight reduction in milk yield probably is closely connected to the reduced energy intake for the same treatment. The mechanisms behind the lowered feed intake are not known.