SÜT VE BESİ SIĞIRI BESLENMESİNDE KULLANILAN PROTEİN FRAKSİYONLARI VE VERİM ÜZERİNE ETKİLERİ

Transkript

1 SÜT VE BESİ SIĞIRI BESLENMESİNDE KULLANILAN PROTEİN FRAKSİYONLARI VE VERİM ÜZERİNE ETKİLERİ Mehmet Ali Bal 1 Hale Yarar 1 Adem Kamalak 1 Yavuz Gürbüz 1 Özet: Hayvan beslemede kullanılan salt ham protein (HP) kavramı verim özellikleri dikkate alındığında süt ve besi sığırlarında yalnız başına bir anlam ifade etmemektedir. Ancak süt ve besi sığırlarındaki verim özellikleri ve protein ihtiyaçları göz önüne alınarak hazırlanan rasyonlarda diğer protein fraksiyonları da gözden geçirilmelidir. Günümüzde bu protein fraksiyonları; rumende parçalanabilir protein (RDP), rumende parçalanamayan protein (RUP), by pass protein (BP), mikrobiyal protein (MP) ve metabolize olabilir protein (MOP) fraksiyonu olarak sınıflandırılmaktadır. Süt sığırlarında sırasıyla erken, orta ve geç laktasyon dönemlerine göre HP ihtiyaçları, %18, 16 ve 14 iken RDP oranları %11.2, 10.8 ve 10.5, RUP oranları ise %6.8, 5.2 ve 3.5 olarak bildirilmektedir. Besi sığırlarında ise sırasıyla 200, 300 ve 400 kg canlı ağırlığa sahip ve günlük 1 kg canlı ağırlık artışı kazanan hayvanlarda HP ihtiyaçları; %16, 12 ve 12 iken RDP oranları %4.6, 6.4 ve 7.2, RUP oranları ise %8.2, 4.4 ve 2.1 olarak bildirilmektedir. Sonuç olarak, sadece HP oranı ile dengelenecek süt ve besi sığırı rasyonlarının yaşama ve verim payı ihtiyaçları göz önüne alındığında yetersiz kalacağı, diğer protein fraksiyonlarının da mutlaka dikkate alınması gerektiği görülmektedir. Anahtar Kelimeler: Süt sığırı, besi sığırı, protein fraksiyonu, süt verimi, canlı ağırlık artışı Protein Fractions in Dairy and Beef Cattle Nutrition and Impact on Production Abstract: The term of crude protein (CP) alone may not be enough to consider protein needs of dairy and beef cattle for maintenance and production. However, other protein fractions need to be used for dealing with well balanced dairy and beef cattle rations in terms of their nutritional needs. These protein fractions are; rumen degradable protein (RDP), rumen undegradable protein (RUP), bypass protein (BP), microbial protein (MP), and metabolizable protein (MOP). Based on the stage of lactation, CP requirement of dairy cattle is 18, 16 and 14% for early, mid and late lactations, respectively. However, RDP and RUP requirements are 11.2, 10.8 and 10.5% vs 6.8, 5.2 and 3.5%, for early, mid and late lactations, respectively. Based on body weight and daily 1 kg of body weight gain, CP requirement of beef cattle is 16, 12 and 12% for 200, 300 and 400 kg body weights, respectively. However, RDP and RUP requirements are 4.6, 6.4 and 7.2% vs 8.2, 4.4 and 2.1% for 200, 300 and 400 kg body weights, respectively. Based on this information, using CP for balancing rations alone would not be enough in dairy and beef cattle nutrition in terms of their maintenance and production. It would be better to use protein fractions along with CP. Key Words: Dairy cattle, beef cattle, protein fraction, milk production, body weight gain GİRİŞ Süt ve besi sığırlarındaki protein gereksinimlerinin hareket noktası kullanılabilir veya emilebilir proteinlerin miktarıdır (Polan, 1992). Bu kapsamda, süt sığırlarındaki protein ihtiyacının ilk önceliği süt verimi içindir. Süt proteini ve yaşama payı ihtiyaçları ikinci plandadır. Besi sığırlarında ise proteinlerin ilk önceliği canlı ağırlık artışı içindir. Ancak süt ve besi sığırlarındaki protein ihtiyacının bilinmesi ve bu yönde rasyonlar hazırlanmasında Ham Protein kavramının kullanılması artık gün geçtikçe güncelliğini kaybetmektedir (Polan, 1988). Günümüzde artık protein fraksiyonları dikkate alınmakta ve hayvanların ihtiyaçları bu doğrultularda karşılanmaktadır. Daha sonraları kullanılmaya başlanan Sindirilebilir Ham Protein kavramı ise uzun yıllar kullanılmaya devam edilmiş ve yüksek süt verimli hayvanların ihtiyaçlarının hesaplanmasında baz alınmıştır. Ancak daha sonraları bu sistemin de yetersiz kaldığı görülmüştür. Bir yem maddesinin protein değeri en iyi şekilde, ince bağırsaklarda emilen amino asit miktarıyla belirlenirken, bunu rumen fermantasyonundan kaçan yem proteini (by-pass) ve rumende sentezlenen mikrobiyal protein oluşturur. By-pass protein ve mikrobiyal proteinin her ikisi de sindirildikten sonra ince bağırsaklardan absorbe edildikleri için, her ikisine birden absorbe edilebilir protein veya metabolize olabilir protein adı verilmektedir. Bu nedenle son yıllarda ruminantlar için önerilen protein değerlendirme sistemlerinde, yem proteininin rumende parçalanabilirliğinin önceden saptanması ve mikrobiyal protein miktarının belirlenmesi ve ince bağırsağa ulaşan protein miktarının bilinmesi açısından önemlidir (Chalupa ve ark., 1991). Bu bilgiler doğrultusunda hayvan beslemede proteinler; ham protein (HP), eriyebilir protein (EP), protein niteliğinde olmayan azotlu bileşikler (NPN), rumende parçalanamayan protein (RUP), by-pass protein (BP), mikrobiyal protein (MP) ve metabolize olabilir protein (MOP) olarak sınıflandırılmaktadır. Bu çalışmada sözü edilen protein fraksiyonları açıklanacak, süt ve besi sığırları ile düvelerdeki bu protein fraksiyonlarının önemi ve gereksinim miktarları özetlenecektir. Ham Protein (HP) Ham protein terimi toplam nitrojen miktarını ifade eder. Bu metodun temelindeki varsayım bütün proteinlerin %16 nitrojen içerdiğidir. Ham protein miktarının ölçülmesinde kullanılan en yaygın metod Kjeldahl nitrojen metodudur ve bulunan nitrojen 1 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü

2 değerinin 6.25 ile çarpılmasıyla HP miktarı bulunmuş olur. Eriyebilir Protein (EP) Eriyebilir protein HP fraksiyonlarından biri olup su ve rumen sıvısı ile tampon solüsyonlarda (örnek: ph 6.9 da borat-fosfat) eriyebilir (NRC, 1985). Taze kaba yemlerde, silajlarda, baklagil tohumlarında ve yağlı tohumlarda bulunan HP nin önemli miktarını bu protein fraksiyonu oluşturur. Eriyebilir protein rumen mikroorganizmaları tarafından hızla parçalanır. Protein niteliğinde olmayan azot kaynakları eriyebilir protein formundadır. Protein Niteliğinde Olmayan Azotlu Bileşikler (NPN) Gerçek protein yapısında olmayan, azot içeren bileşiklerdir. Üre, küçük peptidler, serbest amino asitler, aminler ve amidler bu özelliğe sahip yapılardır. Eriyebilir proteinlerde olduğu gibi protein niteliğinde olmayan azotlu bileşikler de rumende hızla amonyağa dönüştürülür. Üre, üreaz enzimi vasıtasıyla hızla amonyağa dönüştürülür. Gerek tükrükle gerekse yemlerle alınan üre rumene gelerek ruminantlar tarafından kullanılır. Ayrıca ruminant hayvanlar rasyonlarındaki nitrojen miktarı çok düşük olduğu durumlarda kandaki ürenin tekrar rumene geri dönüşümüne izin verir. Rumene gönderilen kandaki üre miktarı rumen ve plazmadaki üre konsantrasyonuna bağlıdır. Plazmadaki üre rumen duvarı veya tükürük ile rumene gelir. Rumen epiteline yapışan mikroorganizmalar üreaz üretme kabiliyetine sahiptirler. Rumendeki yüksek amonyak düzeyi üreaz aktivitesini engelleyerek geri dönüşümü azaltır. Ruminantlar üreden sadece mikrobiyal proteine dönüştürüldüğünde faydalanabilirler. Silajlardaki ve samandaki eriyebilir nitelikteki proteinlerin çoğu bu özellikteki azotlu yapılardır. Rumende Parçalanamayan Protein (RUP) Rumen mikroorganizmaları tarafından parçalanamayan protein fraksiyonudur. Bu fraksiyonun hesaplanmasında kullanılan yöntemler in-vivo, in-vitro ve in-situ yöntemlerdir (Nocek, 1988). Genel olarak kullanılan yöntem in-situ yöntemidir. İn-situ yöntemi ile hayvanın rumeninde belirli zaman diliminde (12-16 saat) inkübe edilen yem örneğindeki parçalanan protein oranından sonra arta kalan protein fraksiyonunun hesaplanmasıyla belirlenir. Çizelge 1 de de görüldüğü üzere protein yemlerine uygulanan teknolojik işlemler (ısı, ektraksiyon v.b.) yemdeki proteinin rumendeki parçalanabilirliğini değiştirmekte ve sonuç olarak ince bağırsaklardaki kullanımı ve yararlanabilirliğini artırmaktadır (Titgemeyer ve ark., 1989). Çizelge 1. Bazı yemlerdeki rumende parçalanamayan protein (RUP) fraksiyonları Soya fasulyesi %14 Kazein %19 Buğday kepeği %21 Yonca silajı %23 Ayçiçeği tohumu küspesi %26 Mısır Silajı %31 Fermente Mısır %80 Soya fasulyesi küspesi %82 Kan Unu %82 By-pass Protein (BP) Parçalanamayan protein, genellikle by-pass protein olarak bilinir. Ruminant hayvanların beslenmesinde önemli bir protein fraksiyonu olup rumende mikrobiyal işleme tabi olmayan (fizikselkimyasal) ve rumen içeriği ile karışmaksızın rumeni terk eden bir protein fraksiyonudur. By-pass proteinler, sindirimi tamamıyla ince bağırsaklarda enzimatik olarak cereyan eden ve hayvanların verim özelliklerini yakından ilgilendiren esansiyel amino asitleri sağlaması açısından önemli olan yapısal proteinlerdir. İnce bağırsaklardan emilen amino asitlerin %60 ını bakteriyel orijinli proteinler oluştururken geri kalan %40 lık kısmı by-pass protenlerin oluşturduğu savunulmaktadır (King ve ark., 1990). Bu yüzden yemlerin sahip olduğu proteinlerdeki by-pass protein fraksiyonu son derece önemli bir kısmı oluşturmaktadır. Bu yüzden ruminant rasyonlarında (özellikle süt sığırı) verim özellikleri dikkate alındığında rasyonun mutlaka by-pass proteinler yönünden de dengelenmesi gereklidir. Mikrobiyal Protein (MP) Rumende bulunan mikroorganizmalar tarafından sentezlenen protein fraksiyonudur. Rumen mikroorganizmaları amonyak, amino asitler ve peptidleri kullanarak bu proteinleri sentezlerler. Fermente olabilir enerji ile birlikte bazı mineraller de mikrobiyal protein sentezlenmesinde en önemli unsurları oluştururlar. Çizelge 2 de kompozisyonu verilen rumendeki mikrobiyal orijinden de anlaşılacağı üzere mikrobiyal protein sentezinde bütün besin maddelerinin katkısı gerekmektedir. NRC de (2001) mikrobiyal proteinin NEl ile olan ilişkisinden yola çıkılarak yapılan hesaplamalarda korelasyon katsayısının %77 olduğu açıklanmıştır. Bu bağlamda mikrobiyal protein sentezinin 508

3 oluşumunda mutlak fermente olabilir enerjinin varlığı gerektiği sonucuna varılmıştır (Stern ve Hoover, 1979). İnce bağırsaklardan emilen mikrobiyal protein hayvanlar tarafından çoğunlukla verim payı protein ihtiyacını karşılamak için kullanılmaktadır (özellikle süt verimi ve süt protein miktarı). Mikrobiyal protein, süt sığırlarında protein gereksiniminin yaklaşık %60-80 nini karşılarken et sığırlarında bu oran %50-60 düzeyindedir. Bunda ana etken süt sığırlarındaki süt verimi ve süt kompozisyonudur. Mikrobiyal proteinlerin bir kısmı rumende parçalanabilirken çoğunluğu ince bağırsaklarda %80 oranında sindirilebilmektedir. Çizelge 2. Rumendeki Mikrobiyal Kompozisyon Protein %47.5 Nükleik Asit %27.6 Yağ %7.0 Karbonhidrat %11.5 Peptidoglikan %2.0 Mineraller %4.4 Metabolize Olabilir Protein (MOP) İnce bağırsaklarda emilime uğrayan yem ve mikrobiyal orijinli olan protein niteliğindeki amino asit fraksiyonudur. Yemlerle alınan ve sindirilebilen proteinler ile mikrobiyal orijinli proteinlerin toplamından nükleik asit fraksiyonunun çıkarılması ile ifade edilir. Özet olarak ruminant rasyonlarının hazırlanması sırasında mutlak olarak yedirilecek yem hammaddelerinin protein fraksiyonları gözden geçirilmeli ve hayvanın verim payı dikkate alınarak spesifik fraksiyonlar üzerinde durulmalıdır. Çizelge 3 de bazı yemlerdeki değişik protein fraksiyonları gösterilmektedir. Görüldüğü üzere aynı HP değerine sahip farklı iki hububat (arpa ve yulaf) farklı RUP ve EP değerlerine sahip olup ruminant rasyonlarında kullanılırken seçimlerinin yapılması konusunda dikkat edilmelidir. Çizelge 3. Bazı yemlerdeki değişik protein fraksiyonları Yem %HP %EP %NPN %RDP %RUP Yonca otu Yonca silajı Mısır silajı Mısır Fermente mısır Arpa Yulaf Soya fasülyesi küspesi Ayçiçeği tohumu küspesi Balık unu Kan unu Rasyon Kriterleri Ruminantlarda protein gereksinimleri konusunda sırasıyla süt ve besi sığırları ile düvelerin protein gereksinimlerine değinilecektir. Süt sığırlarının laktasyon dönemlerindeki protein ihtiyaçları Çizelge 4`de özetlenmektedir. Sırasıyla erken, orta ve geç laktasyon dönemlerine göre HP ihtiyaçları, %18, 16 ve 14 iken RUP ihtiyaçları %11.2, 10.8 ve 10.5, ve RDP ihtiyaçları ise %6.8, 5.2 ve 3.5 olarak bildirilmektedir (NRC, 2001). Süt sığırlarının protein gereksinimleri konusunda dikkat edilmesi gereken asıl önemli kriterler, mikrobiyal protein sentezini optimum düzeyde tutmak için gereksinim duyulan RUP miktarı ile RDP ve by-pass protein miktarlarının sağlanmasıdır. Çünki bütün bunlar sonuç olarak ince bağırsaklarda olması gereken amino asit profilini (Lizin,Metiyonin) sağlaması bakımından önemlidir. Çizelge 4. Süt sığırlarının laktasyon dönemlerindeki protein ihtiyaçları Laktasyon Dönemi Erken (0-60 gün) Orta ( gün) Geç ( gün) HP (%) RDP (%HP) RUP (%HP) EP (%HP)

4 Besi sığırlarında ise durum biraz daha farklı seyretmekle beraber farklı protein fraksiyonlarına bağlı olan ihtiyaç süt sığırlarına göre biraz daha farklıdır. Çizelge 5`de görüldüğü üzere günlük canlı ağırlık artışına paralel olarak protein ihtiyaçları artmaktadır ancak günlük 1 kg üzerindeki canlı ağırlıklardan sonraki canlı ağırlık artışlarında verimli protein kullanımı azalmaktadır. Süt sığırlarının aksine besi sığırlarında RUP ihtiyacı daha azdır (Çizelge 6; günlük 1 kg canlı ağırlık artışı baz alınarak). Buna sebep besi sığırlarında mikrobiyal protein sentezi için harcanan kaynak ihtiyacının daha düşük olması gösterilebilir. Bunun aksine RDP ihtiyacı süt sığırlarına göre daha yüksek olup, ruminal amonyak konsantrasyonlarının yüksek oluşu buna kanıt olarak gösterilebilir. Zira besi sığırlarında üstün kaliteli RUP kaynaklarından ziyade RDP kaynaklarının kullanımı daha üst seviyelerdedir (Ludden, 1994). Besi sığırlarında ilerleyen canlı ağırlıklarda proteinden ziyade rasyon enerji düzeyleri performansı etkileyen birinci derece kriterlerdir. Çizelge 5. Besi sığırlarında günlük canlı ağırlık artışına bağlı protein ihtiyaçları Canlı ağırlık (kg) Metabolize olabilir protein Yaşama payı ihtiyacı (gr/gün) Canlı ağırlık ihtiyacı (gr/gün) 0.5 kg/gün kg/gün kg/gün kg/gün Çizelge 6. Besi sığırlarında farklı protein fraksiyonları ihtiyacı Canlı ağırlık (kg) HP (%) RUP (%) RDP (%) Düvelerde gelişme dönemlerine paralel olarak şekillenen protein ihtiyaçları Çizelge 7`de özetlenmektedir. Düvelerde ilk 6 aylık dönemde NPN`ye ihtiyaç duyulmazken 6 aydan sonra NPN`li bileşiklerden sağlanan HP gereksinimi gittikçe artmaktadır. Düvelerdeki protein ihtiyacı çoğunlukla ilk aylarda daha fazla önem arz etmektedir. Buna sebep, bu dönemdeki organsal büyümelerdir. Zira bundan sonraki dönemlerdeki fazla protein beslemesi (%14 den fazla) üreme fonksiyonlarını etkilemesi bakımından zararlıdır (Hoffman ve Funk, 1992). Bu yüzden düvelerde optimum günlük canlı ağırlık artışları göz önünde bulundurularak protein ihtiyaçları enerji ihtiyaçlarıyla senkronize edilerek uygulanmalıdır. Ayrıca unutulmamalıdır ki düvelerde henüz mevcut olan bir laktasyon dönemi başlamadığı için protein fraksiyonları yönünden dikkate alınacak bir durum söz konusu değildir. Fazla miktardaki protein kullanımı düvelerde amonyak oluşumunu hızlandıracağından karaciğere de ekstra bir yük teşkil edecektir. Karaciğerde oluşturulan üre daha sonraları üreme organları üzerinde toksik etki yaratıp gebe kalma oranı ve ovülasyon düzenini etkileyecektir. Çizelge 7. Düvelerde gelişme dönemlerine bağlı protein ihtiyaçları Yaş 2-3 ay 3-6 ay 6-12 ay >12 ay Başlangıç ağırlığı (kg) Bitiş ağırlığı (kg) Canlı ağırlık kazancı (kg/gün) Ham protein (%) HP maksimum (%) (NPN kaynaklı)

5 Sonuç Ruminant rasyonlarında sadece HP düzeyi dikkate alınarak ayarlama yapılmamalıdır. Süt ve besi sığırlarının yaşama ve verim payı ihtiyaçları göz önüne bulundurularak diğer protein fraksiyonlarının da mutlaka dikkate alınması gereklidir. İlk bakıldığında süt sığırı, besi sığırı ve düvelerin HP ihtiyaçları birbirine çok yakın görünürken her grubun kendi içerisinde ihtiyaç duyduğu protein fraksiyonları farklılık arz etmektedir. Kaynaklar Polan, C.E Protein and amino acids for lactating cows. Large Dairy Herd Management, p 236. Polan, C.E Update: dietary protein and microbial protein contribution. J. Nutr. 118:242. Chalupa, W., Sniffen, S.J., Fox, D.G. and Van Soest, P.J Model generated protein degradation nutritional information. Proc. Cornell Nutr. Conf. Cornell Univ., Ithaca, NY., p 44. National Research Council Ruminant nitrogen usage. Natl. Acad. Sci. Washington, D.C. Nocek, J.E In situ and other methods to estimate ruminal protein and energy digestibility : A review. J. Dairy Sci. 71:2051. Titgemeyer, E.C., Merchen, N.R. and Berger, L.L Evaluation of soybean meal, corn gluten meal, blood meal and fishmeal as sources of nitrogen and amino acids disappearing from the small intestine of steers. J. Anim. Sci. 67:262. King, K.J., Huber, J.T., Sadik, M., Bergen, W.G., Grant, A.L. and King, V.L Influence of dietary protein sources on amino acid profiles available for digestion and metabolites in lactating cows. J. Dairy Sci. 73:3208. National Research Council Nutrient requirements for dairy cattle. Natl. Acad. Sci. Washington, D.C. Stern, M.D. and Hoover, W.H Methods for determining and factors affecting rumen microbial protein synthesis: A review. J. Anim. Sci. 49:1590. Hoffman, P.C., and Funk, D.A Applied dynamics of dairy replacement growth and management. J. Dairy Sci. 75:2504. Ludden, P.A Influence of degradable and undegradable intake protein on growth and metabolizable amino acid flow of steers fed corn-based diets. M.S. Thesis, Purdue University, IN. 511