Bazı Kaba Yemlerin Gaz Üretim Parametreleri ve Metabolik Enerji İçerikleri Bakımdan Karşılaştırılması

KSÜ. Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2)-2005 116 KSU. Journal of Science and Engineering 8(2)-2005 Bazı Kaba Yemlerin Gaz Üretim Parametreleri ve Metabolik Enerji İçerikleri Bakımdan Karşılaştırılması Adem KAMALAK Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü, Kahramanmaraş ÖZET: Bu çalışmada ruminant hayvanların beslenmesinde kullanılan dört adet kaba yeme ait gaz üretim parametreleri, metabolik enerji (ME) değerleri ve organik madde sindirim derecesi (OMS) in vitro gaz üretim metodu kullanılarak tahmin edilmiştir. Fermentasyon sonucu açığa çıkan gazın ölçümleri 3, 6, 12, 24, 48, 72 ve 96 saatlerde yapılmıştır. Nötr deterjanda çözünmeyen lif (NDF) ve asit deterjanda çözünmeyen lif (ADF) miktarı bakımdan zengin fakat protein bakımdan fakir olan buğday ve arpa samanının in vitro şartlar altında fermantasyonu sonucu elde edilen gaz değerleri, NDF ve ADF bakımdan fakir fakat protein bakımdan zengin olan yonca kuru otu ve silajının fermantasyonu sonucu elde edilen gaz değerlerinden önemli ölçüde düşük bulunmuştur. Dolayısıyla gaz üretim değerlerinden yararlanılarak elde edilen arpa ve buğday samanına ait bütün parametreler düşük bulunmuştur. Yonca kuru otu ve silajının fermentasyonu sonucu oluşan toplam gazın % 50 ve 90 nın üretimi için gerekli süre arpa ve buğday samanı için gerekli süreden önemli derecede daha kısa olduğu bulunmuştur. Yemler arasında gaz üretim hızları bakımından önemli farklar olmamasına rağmen, maksimum gaz üretim (A) değeri yonca kuru otu ve silajı için arpa ve buğday samanından daha yüksek bulunmuştur. Bu çalışmada kullanılan kaba yemlerin A, ME ve OMS bakımdan sıralaması yapıldığında, yonca kuru otu = yonca silajı > buğday samanı = arpa samanı şeklinde bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Gaz Üretimi, Metabolik Enerji, Yonca Kuru Otu, Yonca Silajı Buğday Samanı, Arpa Samanı Comparison of Gas Production Parameters and Metabolizable Energy Contents of Some Forages ABSTRACT: In this experiment the in vitro gas production parameters, metabolizable energy (ME) organic matter digestibility (OMD) values of four forages used in ruminant nutrition were estimated using the in vitro gas production method. Gas production during the fermentation was measured at 3, 6, 12, 24, 48, 72 and 96 h. The in vitro gas production values for wheat and barley straw which are poor in protein and rich in neutral detergent fibre (NDF) and acid detergent fibre (ADF) were lower than those for alfalfa hay and silage which were rich in protein and poor in NDF and ADF. Therefore, the estimated parameters of wheat and barley straw which were calculated from the gas production, were lower than those of alfalfa hay and silage. The time to produce 50 and 90 % of total gas production of alfalfa hay and silage was significantly lower than that for wheat and barley straw. Although there was no significant difference among forages in terms of rate of gas production, maximum gas production (A) values for alfalfa hay and silage were significantly higher than those for wheat and barley straw. The rank order in terms of A, ME and OMD was alfalfa hay = alfalfa silage > wheat straw = barley straw Key Words: Gas Production, Metabolizable Energy, Alfalfa Hay, Alfalfa Silage, Wheat straw, Barley Straw GİRİŞ Metabolik enerji ve organik madde sindirim derecesi, yemlerin beslenme değerini belirleyen önemli kriter olup, genellikle in vivo yöntemlerle belirlenmektedir. Bu yöntemler genellikle zaman alıcı ve pahalıdır. Menke ve ark. (1979) ve Menke ve Steingass (1988) gaz üretim tekniğini yemlerin in vitro parçalanma hızı, miktarı, metabolik enerji ve organik madde sindirim derecesini belirlemek için kullanmışlardır. Gaz üretim tekniği yemlerin fermantasyonu sonucu açığa çıkan CO 2 gazı ölçümüne dayanan indirek yöntemdir. Üretilen CO 2 gazı kullanılarak bu metotla birçok parametreler hesaplanmaktadır. Gaz üretim tekniğinde elde edilen parametreler ile hayvanların performansı (Orskov, 1989), yem tüketimi (Blummel ve Orskov, 1993), mikrobial protein sindirimi (Krishnamoorthy ve ark., 1991) ve yemlerin in vivo sindirim derecesi (Khazaal ve ark., 1993) arasında önemli ve yüksek bir korelasyon bulunmuştur. Bu çalışmanın amacı, ruminant beslemede çok kullanılan bazı kaba yemlerin gaz üretim tekniği kullanarak elde edilen zamana bağlı gaz üretim değerleri ve bu değerler kullanılarak hesaplanan metabolik enerji ve organik madde sindirim derecesi gibi bazı parametreleri karşılaştırmaktır. MATERYAL ve METOT Yem Materyali Bu araştırmada kullanılan yemler daha önceki yapılan bir çalışmada elde edilmiştir (Kamalak ve ark., 2004). Yem materyali olarak, buğday samanı, arpa samanı, yonca kuru otu ve yonca silajı kullanılmıştır. Yonca silajı, çiçeklenme başlangıcında hasat edilmiş yoncanın laboratuar koşullarında küçük plastik bidonlarda silolanmasıyla elde edilmiştir. Analize tabi tutulacak yonca silajı öğütülmeden önce kurutma dolabında kurutulmuştur. Daha sonra bütün kaba yemler, hem kimyasal analizler hem de in vitro

KSÜ. Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2)-2005 117 KSU. Journal of Science and Engineering 8(2)-2005 fermantasyon için 1 mm elekten geçecek şekilde öğütülmüşlerdir. Kimyasal Analizler Fermantasyona tabi tutulacak yemler kurutma dolabında 105 0 C bir gece bekletilerek kuru madde içerikleri belirlendikten sonra yakma fırınında 525 0 C de 8 saatlik yakmaya tabi tutulmuş ve yemlerin kül içerikleri belirlenmiştir. Yemlerin azot (N) içerikleri Kheldal metoduyla belirlenmiştir (AOAC, 1990). Yemlerin ham protein içerikleri Nmiktarının x 6.25 çarpımıyla elde edilmiştir. Yemlerin nötr deterjanda çözünmeyen lif (NDF), asit deterjanda çözünmeyen lif (ADF) ve yağ içerikleri AOAC (1990) metoduyla belirlenmiştir. İn Vitro Gaz Üretim Değerlerinin Tespiti Bu çalışmada kullanılan zamana bağlı gaz ölçümleri daha önceki yapılan bir çalışmada elde edilmiştir (Kamalak ve ark., 2004). Yaklaşık 0.200 g kuru yem örnekleri üç tekerrürlü olarak cam tüpler içerisine konulmuştur. Gaz oluşumunu sağlamak amacıyla tüplerin içerisine 10ml rumen sıvısı ve 20 ml çözelti konmuştur. Rumen sıvısıyla birlikte kullanılan bu çözelti 620 ml saf su + 310 ml makro element çözeltisi 0.16 ml iz element çözeltisi + 310 ml tampon çözelti + 1.6 ml resazurin ve redüksiyon çözeltilerinden oluşmaktadır. Fermantasyon sonucu tüpler içinde açığa çıkan gaz değerleri 3, 6, 12, 24, 48, 72 ve 96. saatlerde saptanmıştır (Menke ve Steingass, 1988). Rumen sıvısı yonca (%60) ve kesif yemle (%40) serbest olarak beslenen kanül takılmış iki koyundan elde edilmiştir. Üretilen gaz üretim değerlerine ait bazı parametreler France ve ark. (1993) tarafından geliştirilen y = A {1 exp [ - b (t-t) c( t - T )]} denklemine göre MLP (Maximum Likelihood Program) (Ross, 1987) paket programı kullanılarak hesaplanmıştır. Formüldeki parametreler; y = Toplam gaz üretimi, t = İnkubasyon süresi (saat), A = Maksimum gaz üretimi, T = Lag faz (Fermantasyonun başlaması için geçen süre (saat) ) b = gaz üretim hızı (ml saat -1 ) c = gaz üretim hızı (ml saat -1/2 ) İnkubasyonun 24. saatinde, gaz üretim hızı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanmıştır. µ 24 = b + c / (2 24) Yemlerin metabolik enerji ve organik madde sindirim derecesi Menke ve ark. (1979) tarafından geliştirilen denklemler kullanılarak hesaplanmıştır. ME (MJ / kg KM) = 2.20 + 0.136 GÜ + 0.057 HP OMS (%) = 14.88 + 0.889GÜ + 0.45HP + 0.0651K GÜ = 24 saatlik fermantasyon sonucu açığa çıkan gaz miktarı (ml) HP = Yemin ham protein içeriği (%) K = Yemin kül içeriği (%) İstatistik Analizler Fermantasyon sonucunda elde edilen gaz üretim değerleri ve bunlara ait bazı parametreler varyans analizine tabi tutulmuş, ortalamalar arasında farklılıklar Tukey çoklu karşılaştırma yöntemiyle test edilmiştir (Pearse ve Hartley, 1966). BULGULAR ve TARTIŞMA Bu çalışmada kullanılan kaba yemlerin kimyasal içerikleri Tablo 1 de verilmiştir. Yemlerin kimyasal kompozisyonları arasında önemli varyasyonlar bulunmuştur. Buğday ve arpa samanının NDF ve ADF içeriği, yonca kuru otu ve yonca silajının yaklaşık iki katı bulunmuştur. Yonca kuru otu ve yonca silajının ham protein içerikleri diğer yemlerden önemli derecede yüksek bulunmuştur. Bu çalışmada kullanılan kaba yemlerin kimyasal içerikleri Khazaal ve ark. (1993) ve Valentin ve ark., (1999) tarafından bildirilen değerlerle uyum içerisindedir. Tablo 1.Kaba yemlerin kimyasal kompozisyonları YEMLER Buğday Samanı Arpa Samanı Yonca Kuru Otu Yonca Silajı Kuru Madde(%) 92.18 91.78 91.52 26.50 NDF (%) 75.56 72.73 42.40 43.72 ADF(%) 54.33 53.23 27.36 33.44 Ham Protein (%) 3.14 4.22 18.37 16.41 Kül (%) 5.83 7.44 10.73 10.82 Yağ (%) 1.31 1.45 1.60 1.72 NDF: Nötr deterjanda çözünmeyen lif, ADF: Asit deterjanda çözünmeyen lif Kaba yemlerin in vitro fermantasyonu sonucu açığa çıkan gaz miktarları Tablo 2 de verilmiştir. Üretilen gaz miktarı inkubasyon süresinin ilerlemesiyle birlikte artmaktadır. 96 saatlik gaz üretim değerleri 45.33 ile 68.17 ml arasında değişmektedir. Yonca kuru otu ve yonca silajının fermantasyonu sonucu açığa çıkan gaz miktarları bütün inkubasyon süresi boyunca arpa ve buğday samanından daha fazla bulunmuştur. İn vitro koşullarda CO 2 gazı üretimi iki şekilde oluşmaktadır. Birincisi; doğrudan yemlerde bulunan karbonhidratların fermantasyonu sonucu ikincisi ise, karbonhidratların fermantasyonu sonucu açığa çıkan uçucu yağ asitlerinin tampon çözeltiyle reaksiyona girmesi sonucu oluşmaktadır (Getachew ve ark., 1998). Dolayısıyla

KSÜ. Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2)-2005 118 KSU. Journal of Science and Engineering 8(2)-2005 açığa çıkan uçucu yağ asitlerinin miktarı veya konsantrasyonu, üretilen CO 2 miktarını etkileyen en önemli unsurdur. Bu çalışmada kullanılan buğday samanı ve arpa samanının daha az gaz üretmelerin sebebi, mikro-organizmalar için daha az yararlanılabilir karbonhidrat sağlamasından kaynaklanmaktadır. Söz konusu iki kaba yemin mikro-organizmaların daha az yararlanabildiği NDF ve ADF bakımdan zengin olduğu görülmektedir (Tablo 1). Oysa yonca otu ve silajında NDF ve ADF içeriğinin düşük, toplam gaz üretiminin ise yüksek olduğu görülmektedir. Bu çalışmada toplam gaz üretimi ile NDF (r = -0.964, P<0.001) ve ADF (r = - 0.964, P<0.001) arasında önemli ve negatif korelasyon bulunmuştur. Bu sonuçlar Abdulrazak ve ark. (2000), Ndlovu ve Nherera (1997) sonuçlarıyla uyum içerisindedir. Buğday ve arpa samanının daha az gaz üretmelerinin sebeplerinden birisi de bu yemlerin protein bakımdan fakir olmasından kaynaklanabilir. Bilindiği gibi yemlerde bulunan protein mikro-organizmaların büyümesi ve faaliyetleri için, enerjiden sonra en önemli unsurdur. Mikrobiyal faaliyetlerin sürdürülebilmesi için yemlerde bulunan protein seviyesi % 10 olmalıdır (Norton, 2003). Görüldüğü gibi, arpa ve buğday samanının protein seviyesi, bu sınırın altında kalmaktadır. Bu da in vitro koşullarda mikrobiyal faaliyetleri negatif yönde etkilemektedir. Gaz üretimi ile ham protein arasında bulunan pozitif korelasyon (r = 0.948, P<0.001) yukarıda söylenenleri destekler niteliktedir. Tablo 2. Kaba yemlerin in vitro fermantasyonu sonucu açığa çıkan gaz miktarları, ml Yemler İS BS AS YO YSİ SHO ÖS 3 13.50a 13.33a 16.67b 20.97c 0.367 *** 6 19.17a 20.67a 33.33b 33.83b 0.485 *** 12 27.17a 27.67a 44.00b 48.17b 0.540 *** 24 34.33a 34.67a 52.67b 56.33b 0.464 *** 48 40.33a 40.83a 56.33b 61.17b 0.506 *** 72 43.17a 43.67a 61.67b 65.67b 0.527 *** 96 45.33a 47.00a 63.67b 68.17b 0.559 *** İS: İnkubasyon süresi (saat), BS: Buğday samanı, AS: Arpa samanı, YO: Yonca kuru otu, YSİ: Yonca silajı, SHO: Standard hata ortalaması, ÖS: Önem seviyesi, Aynı satırda, aynı harf grubuna giren ortalamalar arasında 0.05 seviyesinde önemli farklılık yoktur.*** P<0.001 Buğday ve arpa samanına ait gaz üretim değerleri Filya ve ark. (2002) tarafından bildirilen değerlerden biraz düşük bulunmasına rağmen, yonca kuru otuna ait gaz üretim değerleri benzer bulunmuştur. Kullanılan yemlerin kimyasal bakımdan farklı oluşu, gaz üretimindeki farklılığın sebebi olabilir. Gaz üretim değerlerine ait bazı parametreler Tablo 3 de verilmiştir. Yonca kuru otu ve silajına ait maksimum gaz üretim ve metabolik enerji değerleri arpa ve buğday samanından daha yüksek bulunmuştur (P<0.001). Bu çalışmada kullanılan yemlere ait lag fazlar (fermantasyonun başlaması için geçen süre) çok kısa olduğu için Tablo 3 de verilmemiştir ve istatistiksel olarak analiz edilmemiştir. Yonca kuru otu ve silajına ait metabolik enerji değerlerinin yüksek bulunmasının nedeni, bu yemlerin fermantasyonu sonucu açığa çıkan CO 2 gazı ve ham protein içeriği bakımdan yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Çünkü yemlerin metabolik enerjileri, 24 saatlik gaz üretim değerleri ve ham protein içerikleri birlikte göz önüne alınarak hesaplanmıştır. Tablo 3. Bazı kaba yemlerin fermantasyon parametreleri, metabolik enerji ve organik madde sindirim dereceleri Yemler BS AS YO YSİ SHO ÖS µ 24 1.92 2.00 1.78 2.01 0.111 ÖD A 45.99a 48.49a 60.94b 64.23b 1.103 *** % 50 8.74a 9.40a 6.09b 5.90b 0.367 *** % 90 69.65a 72.60a 34.60b 36.42b 2.796 *** ME 7.04a 7.15a 10.41b 10.79b 0.063 *** OMS 46.21a 46.76a 64.90b 67.90b 0.412 *** BS: Buğday samanı, AS: Arpa samanı, YO: Yonca kuru otu, YSİ: Yonca silajı, SHO: Standard hata ortalaması, ÖS: Önem seviyesi, A: Maksimum gaz üretimi(ml), µ 24 = Fermentasyonun 24. saatindeki hız, % 50 = Toplam gazın % 50 sinin üretimi için geçen süre(saat), % 90 = Toplam gazın % 90 sinin üretimi için geçen süre (saat), ME= Metabolik Enerji (MJ/kg KM), OMS = Organik madde sindirim derecesi (%), *** P<0.001, ÖD: Önemli değil

KSÜ. Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2)-2005 119 KSU. Journal of Science and Engineering 8(2)-2005 Toplam gazın % 50 ve 90 nın üretilmesi için geçen süreler yemlerin rumende kalış süreleri hakkında önemli ipuçları vermektedir. Arpa ve buğday samanına ait toplam gazın % 50 ve 90 nın üretimi için geçen süre yonca kuru otu ve silajı için elde edilen değerden daha yüksek bulunmasına rağmen (P<0.001) gaz üretim hızları bakımdan yemler arasında önemli farklar bulunmamıştır. Mikro-organizmalar tarafından etkin bir şekilde parçalanan veya fermantasyona uğrayan yemlerden elde edilen gazın % 50 ve 90 üretimi için geçen süreler daha kısa olmakta ve böyle yemler hayvana daha fazla besin maddeleri sunmaktadırlar. Ayrıca hayvanın yem tüketimini olumlu yönde etkileyebileceği söylenebilir. Bu çalışmada kullanılan kaba yemlerin maksimum gaz üretimi, metabolik enerji organik madde sindirim derecesi bakımından sıralamanın, Yonca kuru otu = yonca silajı > buğday samanı = arpa samanı şeklinde olduğu bulunmuştur. Arpa ve buğday samanının metabolik enerji değerleri Filya ve ark. (2002) tarafından bildirilen değerlere oldukça yakın bulunmuştur. Ayrıca Yonca kuru otuna ait metabolik enerji değerleri ise Getachew ve ark. (2002) ve Filya ve ark. (2002) tarafından bildirilen değerlerle uyum içerisindedir. SONUÇ Yemler arasında bulunan kimyasal farklılıklar yemlerin in vitro gaz üretimini ve bu değerlerden hesaplanan parametreleri önemli derecede etkilemiştir. NDF ve ADF bakımdan zengin ancak protein bakımdan fakir olan buğday ve arpa samanının fermantasyonu sonucu elde edilen gaz miktarı ve bu değerlerden hesaplanan metabolik enerji ve organik madde sindirim derecesi gibi hayvan besleme açısından önemli parametreler, NDF ve ADF bakımdan fakir protein bakımdan zengin olan Yonca kuru otu ve yonca silajı gibi yemlerle karşılaştırıldığında, daha düşük bulunmuştur. KAYNAKLAR Abdulrazak, S A., Fujihara, T., Ondiek, J.K., Orskov, E. 2000. Nutritive evaluation of some Acacia tree leaves from Kenya. Animal Feed Science Technology, 85:89-98. Association of Official Analytical Chemists (AOAC) (1990) Official Method of Analysis. 15th.ed. Washington, DC. USA. pp.66-88. Blummel, M., Orskov, E.R. 1993. Comparison of in vitro gas production and nylon bag degradability of roughages in predicting of food intake in cattle. Animal Feed Science Technology, 40:109-119. Filya, I., Karabulut, A., Canbolat, O., Degirmencioglu, T., Kalkan, H. 2002. Bursa bölgesinde yetiştirilen yem hammaddelerinin besleme değeri ve hayvansal organizmada optimum değerlendirme koşullarının in vivo ve in vitro yöntemlerle saptanması üzerinde araştırmalar. U.Ü. Ziraat Fakültesi Bilimsel Araştırmalar ve İncelemeler Serisi. No:25, Bursa, 1-16. France, J., Daharona, M.S., Theodorou, M.K., Lister, S.J., Davies, D.R., Isaac, D. 1993. Model to interpret gas accumulation profiles associated with in vitro degradation of ruminant feed. Journal of Theoretical Biology, 163: 99-111. Getachew, G., Blummel, M., Makar, H.P.S., Becker, K.1998. In vitro gas measuring techniques for assessment of nutritional quality of feeds: a review. Animal Feed Science Technology, 72:261-281. Getachew, G., Crovetto, G.M., Fondevila, M., Krishnamoorthy, U., Singh, B., Spanghero, M., Steingass, H., Robinson, P.H., Kailas, M.M. 2002. Laboratory variation of 24 h in vitro gas production and estimated metabolizable energy values of ruminant feeds. Animal Feed Science Technology, 102:169-180. Kamalak, A., Canbolat, O., Gurbuz, Y., Ozay, O., Ozkose, E. 2004. Variation in metabolizable energy content of forages estimated using in vitro gas production. Pakistan Journal of Biological Sciences. 7(4):601-605. Khazaal, K., Markantonatos, X., Nastis, A., Orskov, E.R. 1993. Changes with maturity in fibre composition and levels of extractable polyphenols in Greek browse: effect on vitro gas production and in sacco dry matter degradation. Journal of the science of Food and Agriculture, 63, 237-244. Krishnamoorthy, H., Steingass, H., Menke, K.H. 1991. Preliminary observations on the relationships between gas production and microbial protein synthesis in vitro. Archiv für Tierernahrung, 41, 521-526. Mehrez, A.Z., Orskov, E.R.1977. A study of artificial fibre bag technique for determining the digestibility of feeds in the rumen. Journal of Agricultural Science, 88: 645-650. Menke, H.H., Steingass, H. 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research Development, 28: 7-55. Menke, K.H., Raab, L., Salewski, A., Steingass, H., Fritz, D., Schneider, W. 1979. The estimation of the digestibility and metabolisable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor. Journal of Agricultural Science, 93: 217-222. Ndlovu, L.R., Nherera, F.V. 1997. Chemical composition and relationship to in vitro gas production of Zimbabwean browsable indigenous tree species. Animal Feed Science Technology, 69:121-129. Norton, B.W. 2003. The nutritive value of tree legumes. http://www.fao.org/ag/agp/agpc/doc/publicat/gut t-shel/x5556e0j.htm. pp.1-10 Orskov, E.R. 1989. Recent advances in evaluation of roughages as feeds for ruminants. (Advances in animal nutrition. University of New England Printery, Armidale Ed. Farell D.J.,) 102-108.

KSÜ. Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2)-2005 120 KSU. Journal of Science and Engineering 8(2)-2005 Orskov, E.R., McDonald, P. 1979. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighed according to rate of passage. Journal of Agricultural Science, 92:499-503. Pearse, E.S., Hartley, H.O. 1966. Biometrika tables for statisticians. Vol.1. pp1-270. Camb. University Press. Ross, G.J.S. 1987. Maximum likelihood program. Rothamstad Experimental Station. Harpenden, UK. Tilley, J.M.A., Terry, R.A.1963. A two stage technique for in vitro digestion of forage crops. Journal of British Grassland Society, 18:104-111. Valentin, S.F., Williams, P.E.V., Forbes, J.M., Sauvant, D. 1999. Comparison of the in vitro gas production technique and the nylon bag degradability technique to measure short and long term processes of degradation of maize silage in dairy cows. Animal Feed Science Technology, 78: 81-99.