Der Wiederkäuer ist dank seines Vormagensystems in der Lage, aus vergleichsweise "minderwertigem" - für den Menschen nicht nutzbarem - Futter die hochwertigen Lebensmittel Milch und Fleisch zu erzeugen. Gleichzeitig kann der Wiederkäuer lebenswichtige Eiweißbausteine (Aminosäuren) mit Hilfe der Pansenmikroben selbst produzieren und ist nicht auf deren Zufuhr von außen angewiesen, wie es Huhn oder Schwein sind.

Bei der Fütterung von Wiederkäuern werden also nicht nur die Tiere an sich, sondern gleichzeitig die Pansenmikroben gefüttert - einzellige Bakterien und einfache mehrzellige Organismen. Ziel der Wiederkäuerfütterung ist es, gleichmäßige Nährstoffverhältnisse im Wiederkäuermagen zu schaffen. So soll ein optimales Wachstum der Pansenmikroben sicher gestellt und damit für ein gleichmäßiges und vollständiges Angebot an Aminosäuren im Darm gesorgt werden.

Durch eine regelmäßige und angepasste Futtervorlage soll die Vermehrung der Mikroben so weit wie möglich verstärkt werden. Ein kontinuierlicher Kreislauf entsteht: Einerseits vermehren sich die Mikroben ständig, andererseits stirbt etwa dieselbe Menge ab. Die abgestorbene Mikrobenmasse steht dann im Darm als Lieferant von Aminosäuren zur Verfügung. Dort werden alle notwendigen Bausteine (Nährstoffe) entnommen, um daraus Fleisch und Milch aufzubauen. Ist eine Aminosäure im Defizit, muss diese aus den anderen ersetzt werden. Dies ist sehr energieaufwendig und geht zu Lasten der Milch- oder Fleischproduktion.

Zu den einfachen Stickstoff-Verbindungen zählen:

• NH₃: Ammoniak
• NH₄⁺: Ammonium
• CO(NH₂)₂: Harnstoff

Die Pansenmikroben wandeln das Protein der Futtermittel in Ammoniak (NH₃) um, woraus sie eigenes Protein aufbauen (siehe Abbildung).

Kommt über das Futter zuviel Protein in den Pansen, muss der überschüssige Ammoniak über die Leber entsorgt werden, da Ammoniak sonst als Zellgift wirkt. Diese Form des Eiweißüberschusses zeigt sich in Form hoher Harnstoffgehalte in den monatlichen Milchleistungsprüfungs-Berichten (Optimalbereich: 15-30 mg je100 ml Milch, Werte deutlich über 30 mg sind kritisch). Die Bewertung des Harnstoffgehaltes in der Milch gibt Auskünfte über mögliche Auswirkungen einer unausgewogenen Fütterung.

Hohe Harnstoffgehalte in der Milch bedeuten auch eine übermäßige Belastung des Organismus. Hier entsteht der Spagat in der Fütterung: Für gute Fleisch- und Milchleistungen sind hohe Proteingehalte erwünscht. Allerdings ist die mikrobielle Proteinsynthese im Pansen auch auf eine ausreichende Energiezufuhr aus dem Futter angewiesen (Kohlenhydrate). 

Geschütztes (hitzebehandeltes) Eiweiß kann den Pansen zu bestimmten Anteilen passieren, ohne dass es von den Mikroben abgebaut wird. Dadurch ist es möglich, im Darm hohe Eiweißmengen zur Verfügung zu stellen, ohne den Pansen bzw. die Leber mit zu hohen Ammoniakmengen zu belasten. Das im Darm anflutende und vom Tier nutzbare Protein (nXP) besteht also zum Großteil aus Mikrobenprotein sowie aus dem weit geringeren Anteil an unabgebautem Futterprotein. Der Anteil an UDP unterscheidet im wesentlichen die gängigen Eiweißfuttermittel.

Der UDP-Anteil in der Biertreber-Silage wird nur von guten Grascobs erreicht. Sonnenblumenkuchen liefert ähnliche Werte, ist aber aufgrund seines Geschmacks als Einzelfutter am Trog kaum einsetzbar und daher besser für den Einsatz im Mischwagen geeignet. Der Rohfasergehalt und die Rohfaserqualität sind abhängig vom Schalenanteil im Kuchen und können stark schwanken. Die Verfügbarkeit von Sonnenblumenkuchen dürfte begrenzt sein. Ähnliches gilt für Sojabohnenschrot. Dort ist zusätzlich der hohe Fettgehalt zu beachten, der nach dem Pressen in der Bohne verbleibt. Zuviel Fett im Pansen verzögert den mikrobiellen Futterabbau und führt daher zu Verzehrsdepressionen. In der Praxis liegt die maximale Einsatzmenge von Sojabohnenschrot bei etwa zwei Kilogramm je Kuh und Tag.

Erbsen und Ackerbohnen haben einen etwas geringeren Anteil an UDP als Sojabohnen und Sonnenblumen. Sie belasten daher den Pansen stärker. Dennoch sind sie nicht ohne Grund die Haupteiweißlieferanten im Ökolandbau. Ein hoher UDP-Anteil ist besonders bei hohen Leistungen notwendig. Der permanente Eiweiß-Überschuss, der im ökologischen Landbau lang vermutet wurde, findet höchstens zu Beginn der Vegetationsperiode im Mai und Juni sowie am Ende der Weidesaison bei vier oder fünf Schnitten statt, wenn wenig Sonne und viel Regen auf die Flächen fällt. Gerade in der Winterfütterung ist oftmals ein Mangel an nutzbarem Protein feststellbar, da nicht alles Rohprotein, das in der Analyse festgestellt wird, auch für das Tier nutzbar ist.

Ausreichend Energie für eine optimale Proteinversorgung

Die Pansenmikroben benötigen für ein optimales Wachstum neben dem Protein eine optimale Menge an Energie, die ebenfalls mit dem Futter vor allem in Form von Zellulose und Stärke zugeführt wird. Hier kommt das "Nutzbare Rohprotein" ins Spiel. Es ist ein theoretischer Wert, der sich besonders gut am Beispiel der Maissilage erklären lässt: Mais bringt 86 Gramm Rohprotein pro Kilogramm Trockenmasse in den Pansen, hat aber 130 Gramm nutzbares Rohprotein. Als stärkereiches Futtermittel bringt die Maissilage soviel Energie zum Füttern der Pansenmikroben mit, dass diese 130 Gramm Protein daraus aufbauen können.

Grasprodukte bringen im Verhältnis meist mehr Rohprotein als Energie mit. Daher kann der Mais (oder Getreide) das überschüssige Protein des Grases nutzen und zu einer hohen Proteinsynthese im Pansen beitragen. Ob und wie hoch ein Futtermittel zur Proteinlieferung beitragen kann, zeigt die Ruminale Stickstoff-Bilanz (RNB) an. Ein negativer Wert bedeutet, dass noch Eiweiß zugeführt werden muss, damit die Ration ausgeglichen ist. In der Gesamtration darf ein positiver Wert bis 50 gehen, ohne dass eine übermäßige Leberbelastung wegen hoher Eiweißgehalte zu erwarten ist. Kurzfristig können Werte bis 100 toleriert werden.

Ausgleich von Protein-Mangel im Grundfutter

Futteranalysen von Grassilagen haben gezeigt, dass darin nicht immer genügend Rohprotein vorhanden ist. In schlechten Grundfutterjahren ist sogar ein Eiweiß-Defizit in Grasprodukten möglich. In diesen Fällen bieten Erbsen und Ackerbohnen einen guten Ausgleich. Die Energie aus Gras oder Getreide ist hauptsächlich im Pansen verfügbar. Daher ist es ein Vorteil, wenn Erbsen und Ackerbohnen ihr Rohprotein ebenfalls hauptsächlich im Pansen zur Verfügung stellen.

Die benötigten Rohstoffe für die Leistungen der Rinder stehen damit zeitgleich und am selben Ort zur Verfügung. Das beschleunigt den Abbau im Pansen und es kann rascher neues Futter gefressen werden. Bedeutend sind diese Vorgänge besonders bei den hohen Milchleistungen frischlaktierender Kühe. Diese Leistungen müssen "ausgefüttert" werden, da sie dem Landwirt Milch bringen und den Kühen Gesundheit. Das "Herunterbremsen" von Leistungen vereinfacht zwar meist den Umgang mit den Tieren, geht aber nicht selten zu Lasten ihrer Gesundheit. Die bisher so geschätzte "Sonderleistung" des Biertrebers, das heißt Eindicken des Kotes bei jungem Grünfutter, können Erbsen und Ackerbohnen nicht ersetzen.