Effect of niacin on the efficiency of nitrogen utilisation in the rumen of dairy cows

Abstract

The aim of the present study was to investigate the effect of an oral niacin supplementation of 6 g per day to a diet deficient in ruminally degradable protein (RDP) on rumen metabolism, microbial protein synthesis, nitrogen (N) balance and N utilisation in lactating cows. It should be assessed to what extend a niacin supplementation can compensate for restricting effects of a negative rumen N balance (RNB) on rumen fermentation.<br /> A total of 9 ruminally and duodenally fistulated lactating multiparous German Holstein cows was used and the diets varied as follows: RNB0 with energy, utilisable crude protein (uCP), and RNB (0.08 g N/MJ ME) according to the average requirement of the animals; RNB- with energy and uCP at the duodenum according to the average requirement of the animals, but with a negative RNB (-0.41 g N/MJ ME); and diet NA, which was the same ration as RNB-, but supplemented with 6 g niacin/d. <br /> Reducing the amount of RDP in the diet caused several effects in the N metabolism of the animals. The negative RNB reduced N excretion with urine, the total N excreted with urine and faeces, and the N balance. Plasma and milk urea content were lower as well as ammonia content in rumen fluid. Also the digestibility of the diet, in particular NDF, was reduced. Number of protozoa in rumen fluid was enhanced while the amount of microbial crude protein (MP) and the amount of uCP reaching the duodenum declined during N deficiency, but the use efficiency of N for MP synthesis and for milk production was higher. <br /> Supplemental niacin decreased the daily N excretion with faeces and elevated the N balance. No effects on milk yield and composition were observed, but the ammonia content in rumen fluid was higher. Addition of niacin could compensate for the decline in NDF digestibility. The number of protozoa in rumen fluid was higher in NA treatment as compared to RNB-. The amount of MP reaching the duodenum per day was unaffected by niacin administration, but the efficiency of MP synthesis from RDP was elevated compared to RNB-. <br /> In conclusion, supplemental niacin to diets with a negative RNB induced a more efficient use of rumen degradable N. A shift in the rumen microbial community which was mainly due to an increased number of protozoa may have led to modifications of rumen fermentation and changes in the composition of MP reaching the duodenum.

<strong>Effekte von Niacin auf die Effizienz der Stickstoffausnutzung im Pansen von Milchkühen</strong><br /> Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effekte einer oralen Niacingabe von 6 g zu einer Ration mit negativer ruminaler Stickstoff (N)-Bilanz (RNB) auf den Pansenmetabolismus, die mikrobielle Proteinsynthese, die N-Bilanz und die N-Verwertung bei laktierenden Milchkühen zu untersuchen und zu bewerten, in wieweit die Niacinsupplemetation die restriktiven Effekte einer negativen RNB auf die Pansenfermentation kompensieren kann. <br /> Die Studie wurde mit insgesamt neun pansen- und d ünndarmfistulierten laktierenden Deutschen Holstein Kühen durchgeführt. Die gefütterten Rationen waren wie folgt konzipiert: RNB0: Energiegehalt und Menge an nutzbarem Rohprotein (nXP) entsprechend dem Bedarf der Tiere und eine ausgeglichene RNB (0,08 g N/MJ ME); RNB-: Energie- und nXP-Gehalt entsprechend dem Bedarf der Tiere, jedoch mit negativer RNB (-0,41 g N/MJ ME); NA: Ration identisch mit RNB-, jedoch mit zusätzlicher Gabe von 6 g Niacin je Tier und Tag. <br />Die Reduktion der Menge pansenabbaubaren Proteins (RDP) in der Ration RNB- hatte diverse Effekte auf dem Metabolismus der Tiere. Die negative RNB reduzierte die N-Ausscheidung mit dem Harn, sowie die Gesamt-N-Ausscheidung und die N-Bilanz. Plasma- und Milchharnstoff waren verringert, gleiches galt für den Ammoniakgehalt im Pansensaft. Auch die ruminale und die Gesamttrakt-Verdaulichkeit der Ration, insbesondere der NDF-Fraktion, waren herabgesetzt. Während die Protozoenkonzentration im Pansensaft erhöht war, wurde die Menge mikrobiellen Rohproteins am Dünndarm (MP), sowie die Menge nXP durch den N-Mangel reduziert. Allerdings war die Nutzungseffizienz des N für die mikrobielle Synthese und die Milchproduktion erhöht.<br /> Der Zusatz von Niacin verringerte die t ägliche N-Ausscheidung mit dem Kot und erhöhte die N-Bilanz. Der Ammoniakgehalt im Pansensaft war höher aber es gab keine Effekte auf Milchmenge und -zusammensetzung. Die Niacingabe konnte die reduzierenden Effekte der negativen RNB auf die Verdaulichkeit der NDF kompensieren. Die Anzahl Protozoen im Pansensaft wurde durch Niacin erhöht, die tägliche Menge MP blieb unbeeinflusst. Jedoch stieg die Effizienz der MP-Synthese aus RDP im Vergleich zur Behandlung RNB-. <br /> Aus den vorliegenden Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass der Niacin-Zusatz von 6 g je Tier und Tag zu einer Ration mit negativer RNB eine effizientere Nutzung des RDP zur Folge hat. Verschiebungen in der mikrobiellen Population des Pansens auf Grund einer h öheren Protozoenkonzentration könnten zu Modifizierungen des Pansenmetabolismus und zu einer veränderten Zusammensetzung des MP geführt haben.