Feeding behaviour of dairy cows fed a diet with protein derived from yeast (Candida utilis) compared with diets containing soybean meal and barley

Abstract

Norwegian Red dairy cows (NRF) are fed mainly roughage, with supplemented concentrate feed to increase milk production. Concentrate feed contains approximately 50 % nationally sourced ingredients, while the rest are imported, including soy from Brazil. Soy protein holds a high quality while being relatively cheap. Environmental and ethical controversies around the production and import of soy has lead researchers to explore alternative protein sources. Novel protein ingredients should be based on resources that are renewable and can be sustainably sourced, without competing with human food. In Norway, such resources include trees, macroalgae and grass. The yeast strain Candida utilis is able to grow on components of cellulose from trees, after which it can be used as a protein source. This trial used C. utilis, grown on sugar molasses, as protein source in diets for dairy cows. The purpose of the thesis was to investigate any effects of replacing soy protein with yeast protein from C. utilis on the feeding behaviour of dairy cows in a free-stall barn with an AMS (automatic milking system). The trial was performed at NMBU in 2019, where forty-eight NRF dairy cows in 116 ± 33 DIM (days in milk) were divided into three groups of sixteen, blocked by MY (milk yield), parity and DIM. After a two-week adaptation period each group was fed a different concentrate feed over eight weeks: A soy-based feed containing 7 % soybean meal (‘Soy’), a yeast-based feed where 7 % of CP from soy was replaced with protein from C. utilis (‘Yeast’), or a negative control barley-based feed replacing soy protein with barley (‘Barley’). All cows were fitted with individual sensor systems from Nedap CowControl to measure their behaviour (eating time, ruminating time, lying time, inactive time). Behaviour data was recorded 24/7 for each cow over ten weeks and collected for analysis. Feed intake and productivity were also measured. Simple data analysis was done in Excel, while statistical analysis was performed in SAS 9.4 using Proc Mixed with a CS covariance structure. Results showed significant correlation (p ≤ 0.05) between MY and DMI, and behaviour. No significant differences were found between treatments regarding feeding behaviour or productivity. Higher contents of CP (crude protein) and WSC (water-soluble carbohydrates) in Soy may have contributed to its decline in MY being more moderate than in the other groups. Candida utilis has shown promise as a protein source in diets for salmon and pigs. Growing C. utilis on Norwegian spruce trees for use in animal feed is an unprofitable venture until production costs can be lowered. In conclusion, the results of this study indicate that feeding behaviour in dairy cows is unaffected by replacing soy protein with yeast protein from C. utilis in diets, and further research is recommended.

Norske melkekyr (Norsk Rødt Fe, NRF) spiser hovedsakelig grovfôr, supplert med kraftfôr for å øke melkeproduksjonen. Kraftfôr inneholder ca. 50 % nasjonalt dyrkede ingredienser, mens resten importeres, inkludert soya fra Brasil. Soyaprotein holder høy kvalitet og er relativt billig. Miljømessige og etiske kontroverser rundt produksjon og import av soya har fått forskere til å utforske alternative proteinkilder. Nye proteiningredienser bør være basert på ressurser som er fornybare og kan høstes bærekraftig, uten å konkurrere med mat for mennesker. I Norge omfatter slike ressurser trær, makroalger og gress. Gjærstammen Candida utilis kan vokse på bestanddeler av cellulose fra trær, hvoretter den kan brukes som proteinkilde. Denne studien brukte C. utilis, dyrket på sukkermelasse, som proteinkilde i dietter til melkekyr. Hensikten med oppgaven var å undersøke eventuelle effekter av å erstatte soyaprotein med gjærprotein fra C. utilis på spiseatferden til melkekyr i et løsdriftsfjøs med AMS (melkerobot). Studien ble utført ved NMBU i 2019, hvor førtiåtte NRF-melkekyr i 116 ± 33 DIM (dager i melk) ble delt inn i tre grupper på seksten, justert for MY (melkeytelse), laktasjonsnummer og DIM. Etter en to-ukers tilpasningsperiode ble hver gruppe gitt et ulikt kraftfôr over åtte uker: Et soyabasert fôr som inneholdt 7 % soyabønnemel (‘Soya'), et gjærbasert fôr hvor 7 % av CP fra soya var erstattet med protein fra C. utilis ('Gjær'), eller negativ kontroll, et byggbasert fôr hvor soyaprotein var erstattet med bygg ('Bygg'). Alle kyrne var utstyrt med individuelle sensorsystemer fra Nedap CowControl for å måle deres atferd (spisetid, drøvtyggingstid, liggetid, inaktiv tid). Atferdsdata ble registrert 24/7 for hver ku over ti uker og samlet inn til analyse. Fôrinntak og produktivitet ble også målt. Enkel dataanalyse ble gjort i Excel, mens statistisk analyse ble utført i SAS 9.4 ved hjelp av Proc Mixed med CS-kovariansstruktur. Resultatene viste signifikant korrelasjon (p ≤ 0,05) mellom MY og DMI (tørrstoffinntak), og atferd. Det ble ikke funnet signifikante forskjeller mellom behandlinger på spiseatferd eller produktivitet. Høyere innhold av CP (råprotein) og WSC (vannløselige karbohydrater) i Soya kan ha bidratt til at nedgangen i MY var mer moderat enn i de andre gruppene. Candida utilis har vist seg lovende som proteinkilde i dietter for laks og gris. Dyrking av C. utilis på norske grantrær til bruk i dyrefôr er ulønnsomt inntil produksjonskostnadene kan senkes. Som konklusjon indikerer resultatene av denne studien at spiseatferd hos melkekyr ikke påvirkes av å erstatte soyaprotein med gjærprotein fra C. utilis i dietten, og videre forskning anbefales.