Steigern Sie die Futtereffizienz mit FreshControl: Halten Sie Ihr Futter frisch und nahrhaft.

Vor 100 Jahren unterschied sich die Ernährung von Hochleistungskühen noch deutlich von der heutigen Fütterung. Die anfänglichen Fütterungsempfehlungen für Kraftfutter basierten oft auf einer simplen Umrechnung – 1 kg Kraftfutter für 2 kg Milch. Totale Mischrationen (TMR), wie wir sie heute kennen, waren zu dieser Zeit noch nicht etabliert und sind im Prinzip eine Entwicklung der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts.

Auf den ersten Blick erscheint das Konzept einfach: Die Fütterung der Kühe ist darauf ausgerichtet, möglichst hohe Leistungen zu erzielen. Bei einer Voll-TMR-Fütterung besteht jeder Bissen aus einer konstanten, definierten und möglichst nährstoffreichen Ration.

Die TMR-Fütterung ermöglicht es, Kühe in leistungsbezogene Gruppen einzuteilen, was individuelle Fütterungsstrategien für jede Untergruppe ermöglicht. Zusätzlich trägt die TMR-Fütterung dazu bei, das Aussortieren von Futterbestandteilen zu reduzieren. Dies führt zu einem stabileren und optimaleren Milieu für die Pansenmikroben und letztlich zu einer besseren Futterverwertung. Silagen stellen häufig den größten Anteil der verschiedenen Futterkomponenten einer TMR dar.

Silage wird seit langer Zeit als Futtermittel eingesetzt. Qualitativ hochwertige Silagen zeichnen sich durch hohe Schmackhaftigkeit, Nährstoffreichtum und eine hohe Lagerstabilität aus. Die Qualität der Silage ist jedoch von zahlreichen Faktoren abhängig, darunter die Reife des Silierguts, der Feuchtigkeitsgehalt, die Häcksellänge und die Temperatur. Die Silierung – der Prozess der Fermentation von Futtermitteln – gliedert sich in der Regel in vier Phasen: die aerobe Phase, die Gärungsphase, die Lagerungsphase und die Fütterungsphase.

Die aerobe Phase erstreckt sich üblicherweise über den Zeitraum der ersten 2-4 Tage. Während dieser Zeit verbrauchen aerobe Bakterien den im Futter vorhandenen Sauerstoff, was zur Entstehung von Wärme und Kohlendioxid führt und eine anaerobe Umgebung schafft. Die Fermentationsphase findet etwa 4-14 Tage nach dem Abdecken des Silos statt. In dieser Phase werden Milchsäure und Essigsäure gebildet, wodurch der pH-Wert sinkt.

Nach ca. 2-3 Wochen tritt die Lagerphase ein, in der sich Gärprozesse verlangsamen und die Silage stabil ist. Aufgrund des niedrigen pH-Werts und der anaeroben Bedingungen ist das Futter vor Verderb geschützt. Die letzte Phase ist die Fütterungsphase, in der die Silage Sauerstoff ausgesetzt wird. Infolgedessen kann die mikrobielle Aktivität zunehmen und zu einer Wiederaufnahme des Gärprozesses und letztendlich zum Verderb führen (Abbildung 1).

Abbildung 1: Übersicht über den Silierprozess. Milchsäure- und Essigsäurebakterien verbrauchen den verfügbaren Zucker und produzieren organische Säuren. Durch die Freisetzung organischer Säuren sinkt der pH-Wert der Silage. Sobald Zucker und Sauerstoff verbraucht sind, ist die Gärung beendet und die Silage bleibt stabil. Wird die Silage während der Fütterungsphase Sauerstoff ausgesetzt, werden die organischen Säuren abgebaut, die mikrobielle Aktivität nimmt zu und der pH-Wert steigt.

Trotz der Verwendung hochwertiger Silagen können Wiedererwärmungen der TMR nicht immer zuverlässig vermieden werden. Während des Mischvorgangs werden alle Futterkomponenten Sauerstoff ausgesetzt, was die Entstehung von Nacherwärmungen begünstigen kann. Angesichts des potenziell hohen Gehalts aerober Mikroorganismen in TMR-Resten aus vorherigen Mischungen, ist es ratsam, das Einmischen selbst geringer Restmengen in die TMR zu vermeiden, da dies die Stabilität der TMR beeinträchtigen könnte.

Die aerobe Stabilität der TMR variiert stark in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung, der Außentemperatur und der Umgebung. Aufgrund des oftmals hohen Gehalts an Stärke und Zucker ist eine TMR bei hohen Umgebungstemperaturen anfällig für Wiedererwärmungsprozesse, die zu einem Verlust an Nährstoffen und Schmackhaftigkeit führen können. Untersuchungen haben ergeben, dass unter experimentellen Bedingungen bei einer Temperatur von 22°C mehr als die Hälfte der untersuchten TMR-Proben in weniger als 12 Stunden Nacherwärmungsanzeichen zeigte. Folglich kann die TMR selbst dann auf dem Futtertisch verderben, wenn zweimal täglich gemischt wird.

Einige Möglichkeiten, um das Nacherwärmungsrisiko zu reduzieren, sind die Verkürzung der Mischzeit, die Aufrechterhaltung einer konstanten Mischtemperatur, die zeitnahe Fütterung der TMR und die regelmäßige Reinigung des Mischwagens. Eine weitere Strategie ist der Einsatz von Konservierungsstoffen, wobei üblicherweise organische Säuren verwendet werden. Diese haben die Fähigkeit, das mikrobielle Wachstum zu hemmen und somit dem Verderb sowie Nährstoffverlusten entgegenzuwirken.

Um das Wirkungsprinzip organischer Säuren zu verstehen, bedarf es der Kenntnis ihrer chemischen Eigenschaften. Organische Säuren kommen natürlicherweise in pflanzlichen und tierischen Geweben vor und können auch durch mikrobielle Fermentation von Kohlenhydraten gebildet werden, häufig im Dickdarm. Sie sind eine vielfältige Gruppe von Verbindungen, die eine Carboxylgruppe (-COOH) enthalten, welche für ihre sauren Eigenschaften verantwortlich ist.

Organische Säuren werden häufig aufgrund ihrer antimikrobiellen Wirkung eingesetzt, die von ihrer Fähigkeit abhängt, im feuchten Milieu zu dissoziieren und je nach ihrer Stärke den pH-Wert zu senken. Daraus ergeben sich zwei Hauptwirkungen. Erstens beeinflusst dies die Umgebung, in der ein mikrobielles Wachstum potenziell stattfinden kann. Die meisten Mikroorganismen haben ein pH-Optimum für ihr Wachstum. Wenn der pH-Wert ihrer Umgebung unter diesen Bereich fällt, wird ihr Wachstum gehemmt. Tatsächlich sind die durch organische Säuren verursachten pH-Änderungen der Mechanismus für einen erfolgreichen Silierprozess.

Das zweite Grundprinzip der Wirkung organischer Säuren auf Mikroorganismen besteht darin, dass nur die undissoziierte bzw. nichtionisierte Form einer organischen Säure in der Lage ist, mikrobielle Zellmembranen zu durchdringen und die normale Physiologie zu stören. Im Zellinneren dissoziieren organische Säuren in Wasserstoffionen (H+) und Anionen (-COO-) und beeinträchtigen biochemischen Prozesse. Sinkt der intrazelluläre pH-Wert, benötigen Mikroorganismen wertvolle Energie, um die Wasserstoffionen aus der Zelle zu pumpen und den zellulären pH-Wert wiederherzustellen. Ein daraus resultierender Energiemangel kann zu einer Wachstumshemmung oder sogar zum Zelltod führen.

Organische Säuren können Proteine denaturieren, die für zahlreiche Enzyme und strukturelle Komponenten in den Zellen essenziell sind. Durch die Denaturierung verlieren Proteine ihre natürliche Form, wodurch ihre ursprüngliche Funktion verloren geht. Dies kann zu Störungen in der Energieproduktion, der DNA-Replikation, der Nährstoffaufnahme und anderen wichtigen zellulären Prozessen führen.

Die negativ geladenen Anionen der organischen Säuren können mit der negativ geladenen Phospholipiddoppelschicht der mikrobiellen Zellmembran in Wechselwirkung treten und dadurch die Membranstruktur stören. Dies führt zum Austritt wichtiger Zellbestandteile und gefährdet die Integrität der Mikrobe (Abbildung 2).

Abbildung 2: Undissoziierte Säuren können die Lipidschicht von Mikroorganismen durchdringen. Dort angekommen, dissoziiert die Säure und kann die Zellphysiologie verändern, was letztendlich zu einer verminderten Replikation oder Wachstumshemmung führt.

Organische Säuren wie Benzoesäure, Sorbinsäure, Propionsäure, Essigsäure, Milchsäure und ihre Kombinationen werden in vielen Industriezweigen als Konservierungs- und Desinfektionsmittel eingesetzt. Einige sind effektiver gegen Bakterien, andere gegen Schimmelpilze oder Hefen. Die korrosive Natur der reinen Säuren begrenzt jedoch ihre Einsatzmöglichkeiten.

Infolgedessen werden häufig Salze dieser Säuren (z. B. Natrium-, Kalium- oder Calciumsalze) verwendet. Salze sind nicht korrosiv, was ihre Handhabung und Verwendung in Anlagen erleichtert. Unter sauren und feuchten Bedingungen werden die Salze organischer Säuren in biologisch aktive Säuren umgewandelt. Sie besitzen die gleichen antimikrobiellen Eigenschaften wie die entsprechenden Säuren.

Beispielsweise verliert Kaliumsorbat in Abhängigkeit der Umgebung sein Kalium, sodass die undissoziierte Form der Sorbinsäure passiv durch die mikrobielle Zellmembran diffundieren kann. Im Zellinneren dissoziiert die Sorbinsäure und schädigt die Zellmembran, hemmt Enzyme sowie die Aufnahme von Aminosäuren und stört die RNA- und DNA-Synthese. In der Folge kann sich der Mikroorganismus nicht mehr vermehren.

In ähnlicher Weise wirkt die Propionsäure, die u.a. aus Calciumpropionat entstehen kann. Propionsäure stört den elektrochemischen Gradienten in der Zellmembran, unterbricht zelluläre Transportprozesse und hemmt die Aufnahme von Substratmolekülen. Dies resultiert in einer Hemmung des mikrobiellen Wachstums und somit in der Erhaltung von Nährstoffen und Geschmackseigenschaften.

Anfang 2024 trat eine neue EU-Gesetzgebung in Kraft, die den maximal zulässigen Gehalt an Sorbinsäure in Alleinfuttermitteln senkte. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde FreshControl neu formuliert. Es kombiniert die konservierende Wirkung von zwei Salzen organischer Säuren, um mikrobiellem Verderb und Nährstoffverlusten in der TMR vorzubeugen.

FreshControl kombiniert die Wirkung von Kaliumsorbat und Calciumpropionat und entfaltet seine antimikrobielle Wirkung erst beim Einmischen in die TMR, wenn die Salze in Sorbinsäure und Propionsäure umgewandelt werden. Beide Säuren besitzen eine ausgezeichnete antimykotische Wirkung und ergänzen sich gegenseitig, indem sie das Wachstum von Bakterien und Hefen hemmen.

Das neu formulierte FreshControl wurde in zwei getrennten Versuchen getestet. Dabei zeigte sich seine überlegene Wirksamkeit, das Wiedererwärmungsrisiko zu reduzieren und die aerobe Stabilität der TMR zu erhalten. In einem dieser Versuche wurde eine mit FreshControl (2 g/kg) versetzte TMR im Vergleich zu einer Kontrolle auf Anzeichen von Nacherwärmung getestet. Frische TMR wurde in zwei 4-Liter-Eimer gefüllt. Ein Eimer enthielt ausschließlich TMR (Kontrolle), ein weiterer Eimer enthielt die TMR gemischt mit 2 g/kg FreshControl. Beide Eimer wurden 30 Stunden lang bei Umgebungstemperaturen (durchschnittlich 23,8°C; 16,7°C-29,5°C) im Freien im Schatten aufgestellt. Jeder Eimer wurde in 4 Viertel unterteilt, in denen stündlich die Temperatur gemessen und aus denen anschließend Mittelwerte pro Eimer ermittelt wurden (Abbildung 3). Während des gesamten Versuchszeitraums und trotz eines starken Anstiegs der Umgebungstemperatur verhinderte die Zugabe von 2 g/kg FreshControl zur frischen TMR zuverlässig eine Wiedererwärmung.

Abbildung 3: Die Temperatur der mit 2 g/kg FreshControl behandelten TMR folgte während der 30-stündigen Versuchsdauer streng dem Verlauf der Umgebungstemperatur, während die Kontroll-TMR nach 14 Stunden keine weitere Abkühlung zeigte. Nach 23 Stunden war die mit FreshControl behandelte TMR fast 50 % kühler als die Kontroll-TMR.

Meistern Sie die Herausforderung der Nacherwärmung von TMR mit FreshControl. Verhindern sie Verderb und Qualitätsverluste Ihrer TMR. FreshControl erhält die Frische und Stabilität ihrer TMR und steigert so die Futtereffizienz. Bleiben Sie cool – vertrauen Sie auf FreshControl!