The effect of milk replacers containing fermented plant protein and a higher carbohydrate content on the growth performance and profitability of Holstein bull calves
Loading...
Date
2025
Authors
Kriel, Elsa Ena
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract in other languages 𝘚𝘤𝘳𝘰𝘭𝘭 𝘥𝘰𝘸𝘯 𝘧𝘰𝘳 𝘈𝘧𝘳𝘪𝘬𝘢𝘢𝘯𝘴
Abstract in other languages 𝘚𝘤𝘳𝘰𝘭𝘭 𝘥𝘰𝘸𝘯 𝘧𝘰𝘳 𝘈𝘧𝘳𝘪𝘬𝘢𝘢𝘯𝘴
Abstract
𝑬𝒏𝒈𝒍𝒊𝒔𝒉
The objective of this study was to evaluate the biological and economic viability of alternative milk replacers for Holstein bull calves, focusing on high-carbohydrate and fermented plant protein-based formulations. The primary goals were to assess the impact of these alternatives on calf growth, health, and profitability by identify the most cost-effective options for farmers.
𝗖𝗵𝗮𝗽𝘁𝗲𝗿 𝟯 investigate the effects of fermented plant protein (FP) and increased carbohydrate (HC) levels in milk replacers on calf growth performance. Four different milk replacers were formulated: a
conventional replacer (A), one with 20% fermented plant protein (B), a high-carbohydrate replacer (C), and a high-carbohydrate replacer with 20% fermented protein (D). These milk replacers were tested in a 77-day trial (TP, total phase) involving 32 Holstein bull calves, which were randomly assigned to four treatments (n = 8). The trial was divided into two phases: Phase 1 (P1, days 0–63), where milk replacers were fed, and Phase 2 (P2, a two-week post-weaning period), designed to evaluate weaning shock. Milk replacer intake was controlled, while starter meal intake was offered 𝘢𝘥 𝘭𝘪𝘣𝘪𝘵𝘶𝘮. Growth performance metrics such as weight gain, dry matter intake (DMI), average daily gain (ADG), DMI as a percentage of body weight (DMI/BW%), and feed conversion ratio (FCR) were analysed using a factorial ANOVA. An interaction was observed for TP FCR (P = 0.036). Except for controlled milk replacer intake and P2 DMI/BW% and P2 FCR, milk replacers containing FP generally resulted in poorer performance (P < 0.05) compared to milk replacers containing standard protein (SP). The lower performance was attributed to the higher levels of trypsin inhibitors present in the FP, which negatively impacted calf growth. High-carbohydrate milk replacers promoted greater starter meal intake during all phases (P < 0.05) and is recommended. Fermented protein should only be considered when the fermentation process is improved to reduce trypsin inhibitor levels to below 4 mg/g of protein.
𝗖𝗵𝗮𝗽𝘁𝗲𝗿 𝟰 shifts focus to the financial analysis, comparing the cost-effectiveness of the different milk replacers (A, B, C and D). Financial parameters such as total cost, average daily cost (ADC), cost per weight gain (Cost/WD), and income from the sale of calves were assessed. In terms of overall cost and ADC, treatment D was the most economical, with a total feeding cost of R2739.40 per calf for TP. However, when factoring in feed conversion ratio (FCR), treatment C was the most costeffective, with the highest income and lowest cost per unit weight gain (R58.83), although not significantly different when compared to Treatments A and D.
𝗖𝗵𝗮𝗽𝘁𝗲𝗿 𝟱 extends the financial analysis by exploring the use of girth circumference weight estimation tapes as an alternative to expensive electronic scales. This method is valuable for calf
management, as weight is crucial for feed management and medication protocols. The study found that while the specific tape used in the trial overestimated calf weights, it holds potential as a lowcost alternative, with further refinement needed. The data collected can contribute to the development of a larger database to improve future weight prediction tools.
𝗜𝗻 𝗰𝗼𝗻𝗰𝗹𝘂𝘀𝗶𝗼𝗻, this study demonstrates that high-carbohydrate milk replacers are a viable and costeffective alternative to conventional formulations, offering potential cost savings without sacrificing calf growth performance. While fermented plant protein showed promise as a cost-effective protein source, its effectiveness in this trial was reduced by the presence of trypsin inhibitors, which could be addressed through improved processing methods. Additionally, Chapter 5's exploration of girth circumference measurement as a cost-effective weight estimation tool further supports the economic viability of alternative approaches to calf rearing. The findings highlight the need for ongoing research to optimize these alternatives and improve profitability in the dairy industry.
___________________________________________________________________
𝑨𝒇𝒓𝒊𝒌𝒂𝒂𝒏𝒔 Die doel van die studie was om die biologiese en ekonomiese lewensvatbaarheid van alternatiewe melkvervangers vir Holstein bulkalwers te evalueer, met die fokus op formulasies met ‘n hoër koolhidraat en gefermenteerde plantproteïen insluitings. Die primêre doelwitte was om die impak van hierdie alternatiewe op kalfgroei, gesondheid en winsgewendheid te evalueer. In 𝗛𝗼𝗼𝗳𝘀𝘁𝘂𝗸 𝟯 is die effek van gefermenteerde plant proteïen (FP) en verhoogde koolhidraat (HC) insluitings vlakke deur vier melkvervangers vir kalwers ondersoek. Die vier melkvervangers was 'n standaard melkvervanger (A), een wat 20% gefermenteerde plantproteïen bevat het (B), 'n hoëkoolhidraat melkvervanger (C) en 'n hoë-koolhidraat melkvervanger wat 20% gefermenteerde proteïen bevat het (D). Hierdie melkvervangers is getoets in 'n 77-dae proef (TP, totale fase) met 32 Holstein bulkalwers, wat ewekansig aan vier behandelings (n = 8) toegeken is. Die proef is in twee fases verdeel: Fase 1 (P1, dae 0–63), waar melkvervangers gevoer is, en Fase 2 (P2, 'n twee weke na-speen tydperk), wat gebruik is om speenskok te evalueer. Melkvervanger-inname was beheer, terwyl die aanvangsmeel 𝘢𝘥 𝘭𝘪𝘣𝘪𝘵𝘶𝘮 beskikbaar was. Groeiprestasie-maatstawwe soos gewigstoename, droëmateriaal-inname (DMI), gemiddelde daaglikse toename (GDT), DMI as 'n persentasie van liggaamsgewig (DMI/BW%) en voeromsettingsverhouding (FCR) is met behulp van 'n faktoriale ANOVA ontleed. 'n Interaksie is waargeneem vir TP FCR (P = 0.036). Behalwe vir beheerde melkvervanger-inname en P2 DMI/BW% en P2 FCR, het melkvervangers wat FP bevat, oor die algemeen swakker prestasie (P < 0.05) tot gevolg gehad in vergelyking met standard proteïen (SP) melkvervangers. Die laer prestasie kan toegeskryf word aan die hoër vlakke van tripsien-inhibeerders teenwoordig in die FP, wat kalfgroei onderdruk het. Hoë-koolhidraat melkvervangers het inname van die aanvangsmeel gedurende alle fases bevorder (P < 0,05) en word aanbeveel. Gefermenteerde proteïen moet slegs oorweeg word wanneer die fermentasieproses verbeter word om tripsieninhibeerdervlakke tot onder 4 mg/g proteïen te verminder. In 𝗛𝗼𝗼𝗳𝘀𝘁𝘂𝗸 𝟰 het die fokus na die finansiële aspekte verskuif, waar die koste-doeltreffendheid van hierdie melkvervangers (A, B, C en D) geëvalueer is. Finansiële parameters soos totale koste, gemiddelde daaglikse koste (ADC), koste per gewigstoename (Cost/WD), en inkomste uit die verkoop van kalwers is ealueer. Wat algehele koste en ADC betref, het Behandeling D die beste presteer, met 'n totale voerkoste van R2739.40 per kalf vir TP. Wanneer voeromsettingsdoeltreffenheid (FCR) inag geneem word, was Behandeling C egter die mees kostedoeltreffende opsie, met die hoogste inkomste en die laagste koste per eenheid gewigstoename (R58,83), alhoewel daar geen beduidende verskil was in vergelyking met Behandelings A en D nie. 𝗛𝗼𝗼𝗳𝘀𝘁𝘂𝗸 𝟱 het die finansiële analise uitgebrei deur die gebruik van borsomtrekmaatband as 'n alternatief vir duur elektroniese skale te ondersoek. Hierdie hoofstuk het ten doel gehad om hierdie laekoste-metode verder te verifieer as metode om die gewig van kalwers te beraam, aangesien gewig 'n noodsaaklike bestuurshulpmiddel is wat gebruik word tydens voerbestuur en medikasieprotokolle. Die studie het bevind dat hoewel die spesifieke maatband wat in die proef gebruik is, die gewig van kalwers oorskat het, die data wat ingewin is kan bydra tot die ontwikkeling van 'n groter databasis wat gebruik kan word om meer akkurate voorspellingsgereedskap in die toekoms te ontwikkel. Ten slotte het die studie getoon dat hoë-koolhidraat melkvervangers 'n lewensvatbare, kosteeffektiewe alternatief vir konvensionele melkvervangers is. Dit het die potensiaal om koste besparings te bied sonder om kalfgroei te benadeel. Terwyl gefermenteerde plantproteïen belofte toon as 'n koste-effektiewe proteïenbron, was die prestasie in hierdie proef onderdruk deur die teenwoordigheid van tripsien-inhibeerders. Dit kan aangespreek word deur beter verwerkingsmetodes te ontwikkel om die tripsien-inhibeerders te de-aktiveer. Die borsomvangmaatband kan as 'n laekoste manier om gewig te beraam bydra tot die ekonomiese lewensvatbaarheid van kalfgrootmakers. Die bevindings beklemtoon die behoefte aan voortgesette navorsing om hierdie alternatiewe te optimaliseer vir verbeterde winsgewendheid in kalfproduksie. ___________________________________________________________________
𝑨𝒇𝒓𝒊𝒌𝒂𝒂𝒏𝒔 Die doel van die studie was om die biologiese en ekonomiese lewensvatbaarheid van alternatiewe melkvervangers vir Holstein bulkalwers te evalueer, met die fokus op formulasies met ‘n hoër koolhidraat en gefermenteerde plantproteïen insluitings. Die primêre doelwitte was om die impak van hierdie alternatiewe op kalfgroei, gesondheid en winsgewendheid te evalueer. In 𝗛𝗼𝗼𝗳𝘀𝘁𝘂𝗸 𝟯 is die effek van gefermenteerde plant proteïen (FP) en verhoogde koolhidraat (HC) insluitings vlakke deur vier melkvervangers vir kalwers ondersoek. Die vier melkvervangers was 'n standaard melkvervanger (A), een wat 20% gefermenteerde plantproteïen bevat het (B), 'n hoëkoolhidraat melkvervanger (C) en 'n hoë-koolhidraat melkvervanger wat 20% gefermenteerde proteïen bevat het (D). Hierdie melkvervangers is getoets in 'n 77-dae proef (TP, totale fase) met 32 Holstein bulkalwers, wat ewekansig aan vier behandelings (n = 8) toegeken is. Die proef is in twee fases verdeel: Fase 1 (P1, dae 0–63), waar melkvervangers gevoer is, en Fase 2 (P2, 'n twee weke na-speen tydperk), wat gebruik is om speenskok te evalueer. Melkvervanger-inname was beheer, terwyl die aanvangsmeel 𝘢𝘥 𝘭𝘪𝘣𝘪𝘵𝘶𝘮 beskikbaar was. Groeiprestasie-maatstawwe soos gewigstoename, droëmateriaal-inname (DMI), gemiddelde daaglikse toename (GDT), DMI as 'n persentasie van liggaamsgewig (DMI/BW%) en voeromsettingsverhouding (FCR) is met behulp van 'n faktoriale ANOVA ontleed. 'n Interaksie is waargeneem vir TP FCR (P = 0.036). Behalwe vir beheerde melkvervanger-inname en P2 DMI/BW% en P2 FCR, het melkvervangers wat FP bevat, oor die algemeen swakker prestasie (P < 0.05) tot gevolg gehad in vergelyking met standard proteïen (SP) melkvervangers. Die laer prestasie kan toegeskryf word aan die hoër vlakke van tripsien-inhibeerders teenwoordig in die FP, wat kalfgroei onderdruk het. Hoë-koolhidraat melkvervangers het inname van die aanvangsmeel gedurende alle fases bevorder (P < 0,05) en word aanbeveel. Gefermenteerde proteïen moet slegs oorweeg word wanneer die fermentasieproses verbeter word om tripsieninhibeerdervlakke tot onder 4 mg/g proteïen te verminder. In 𝗛𝗼𝗼𝗳𝘀𝘁𝘂𝗸 𝟰 het die fokus na die finansiële aspekte verskuif, waar die koste-doeltreffendheid van hierdie melkvervangers (A, B, C en D) geëvalueer is. Finansiële parameters soos totale koste, gemiddelde daaglikse koste (ADC), koste per gewigstoename (Cost/WD), en inkomste uit die verkoop van kalwers is ealueer. Wat algehele koste en ADC betref, het Behandeling D die beste presteer, met 'n totale voerkoste van R2739.40 per kalf vir TP. Wanneer voeromsettingsdoeltreffenheid (FCR) inag geneem word, was Behandeling C egter die mees kostedoeltreffende opsie, met die hoogste inkomste en die laagste koste per eenheid gewigstoename (R58,83), alhoewel daar geen beduidende verskil was in vergelyking met Behandelings A en D nie. 𝗛𝗼𝗼𝗳𝘀𝘁𝘂𝗸 𝟱 het die finansiële analise uitgebrei deur die gebruik van borsomtrekmaatband as 'n alternatief vir duur elektroniese skale te ondersoek. Hierdie hoofstuk het ten doel gehad om hierdie laekoste-metode verder te verifieer as metode om die gewig van kalwers te beraam, aangesien gewig 'n noodsaaklike bestuurshulpmiddel is wat gebruik word tydens voerbestuur en medikasieprotokolle. Die studie het bevind dat hoewel die spesifieke maatband wat in die proef gebruik is, die gewig van kalwers oorskat het, die data wat ingewin is kan bydra tot die ontwikkeling van 'n groter databasis wat gebruik kan word om meer akkurate voorspellingsgereedskap in die toekoms te ontwikkel. Ten slotte het die studie getoon dat hoë-koolhidraat melkvervangers 'n lewensvatbare, kosteeffektiewe alternatief vir konvensionele melkvervangers is. Dit het die potensiaal om koste besparings te bied sonder om kalfgroei te benadeel. Terwyl gefermenteerde plantproteïen belofte toon as 'n koste-effektiewe proteïenbron, was die prestasie in hierdie proef onderdruk deur die teenwoordigheid van tripsien-inhibeerders. Dit kan aangespreek word deur beter verwerkingsmetodes te ontwikkel om die tripsien-inhibeerders te de-aktiveer. Die borsomvangmaatband kan as 'n laekoste manier om gewig te beraam bydra tot die ekonomiese lewensvatbaarheid van kalfgrootmakers. Die bevindings beklemtoon die behoefte aan voortgesette navorsing om hierdie alternatiewe te optimaliseer vir verbeterde winsgewendheid in kalfproduksie. ___________________________________________________________________
Description
Dissertation (M.Sc.(Animal Science))--University of the Free State, 2025