Bedeutung der Stärke-Herkunft und -Art

Sowohl bei den K- als auch bei den PL-Tieren hatte die Herkunft der Stärke (roh, d.h.

thermisch unbehandelt) einen Effekt auf die prc. Stärke-VR (in-vivo) als auch die Gasproduktion in den Inkubationsversuchen. Eine Sonderstellung nahmen hierbei die Kartoffelstärke und das Amaranth-Vollkornmehl ein.

Die im Amaranth enthaltene Stärke wurde von den PL-Tieren mit Abstand am besten verdaut (90,1 %) – bei Einsatz dieser Stärke bestand nicht einmal ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Die PL-Tiere konnten diese Art der Stärke trotz exokriner Pankreasinsuffizienz und ohne jede Enzymsubstitution so gut verdauen, dass das Niveau der

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Kontrolltiere erreicht wurde, während bei Einsatz der übrigen Stärken die Stärke-VR signifikant geringer war als bei den Kontrolltieren.

Die geringsten prc. Stärke-VR wurden in beiden Tiergruppen (K- und PL-Tiere) bei Einsatz von rKS ermittelt. Auch in der Überprüfung des Effektes der botanischen Herkunft mittels Inkubation von Ileumchymus gesunder und pankreasgangligierter Miniaturschweine mit roher Stärke zeigten sich Unterschiede in der Gasbildung. In beiden Gruppen führte die in-vivo prc.

am schlechtesten verdauliche Stärke (rKS) bei Einsatz als Substrat in der Inkubation zu geringsten Gasbildung, d.h., die Stärke, die sich in den in-vivo-Versuchen gegenüber dem enzymatischen Abbau (bei den Kontrolltieren) am stärksten „resistent“ erwiesen hatte, bedingte in-vivo ebenfalls die geringste Gasproduktion. Allerdings ist anzumerken, dass die Summe der FFS am Ende der Inkubation nicht geringer war als nach Inkubation der übrigen getesteten Stärkearten. Die geringste Gasbildung war bei Inkubation von Chymus der K-Tiere nach Einsatz von rAM als Substrat zu verzeichnen. Interessanterweise war die Gasbildung bei dieser Variante aber in beiden Tiergruppen vergleichbar, während bei den übrigen Stärkearten die Gasbildung in der Gruppe der PL-Tiere deutlich höher war. Diese Ergebnisse aus beiden Versuchen legen nahe, dass die Herkunft der Stärke auch Unterschiede im Umfang des enzymatischen wie auch des fermentativen Abbaus erklärt. Es ist bekannt, dass die Herkunft der Stärke durch den unterschiedlichen Aufbau der Stärkegranula wesentlichen Einfluss auf die „Resistenz“ der Stärke gegenüber körpereigenen und/oder mikrobiellen Enzymen hat.

Insbesondere bei den K-Tieren, aber auch bei den PL-Tieren, zeigte sich ein sehr enger Zusammenhang zwischen prc. Stärke-VR und der Granulagröße der eingesetzten Stärke-Art:

mit zunehmender Granulagröße sank die VR (siehe Abbildung 46).

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Abbildung 46: Praecaecale Stärke-Verschwindensraten (%) bei von K- und PL-Tieren in Abhängigkeit von der Granulagröße* (µm) der verschiedenen Stärken

*Werte laut Literatur (JANE et al. 1994)

Diese Beobachtung stimmt mit den Ergebnissen von LANGWORTHY u. DEUEL (1922) und KIENZLE et al. (1997) überein. Mit zunehmender Größe der Granula verschiebt sich das Oberflächen-Volumenverhältnis der Granula (LANGWORTHY u. DEUEL 1922; KIENZLE et al. 1998). Somit steht bei kleineren Granula (Amaranth) eine größere Oberfläche für den enzymatischen wie für den mikrobiellen Abbau zur Verfügung.

Die Nettogasproduktion (ml/24h) war bei Inkubation von Ileumchymus der K-Tiere enger mit der Granulagröße korreliert als bei Inkubation von Ileumchymus der PL-Tiere (siehe Abbildung 47). Bei Verwendung des Ileumchymus der PL-Tiere als Inokulum war ebenfalls bei Einsatz der KS als Substrat (größte Granulagröße) die geringste Gasbildung messbar; es scheint jedoch, als ob bei weiterer Verringerung der Granulagrößen (< 20 µm) bei dieser Gruppe keine weitere Steigerung der Gasbildung erfolgt. Daher ist bei dieser Gruppe der Zusammenhang zwischen Granulagröße und Gasbildung nicht so eng.

y = 101,56e^-0,007x

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Abbildung 47: Gasbildungsraten (ml/24h) im Ileumchymus von K- und PL-Tieren in Abhängigkeit der Granulagröße* (µm) der verschiedenen rohen Stärken

*Werte laut Literatur (JANE et al. 1994)

Ein weiterer wesentlicher Faktor, der die Abbaubarkeit der Stärkegranula bestimmt, ist die Beschaffenheit der Granulaoberfläche. Im Unterschied zu RS, AM und ES (JANE et al.

1994) weisen die Granula der KS bis auf wenige, schmale Fissuren keine besonderen Oberflächenstrukturen auf. Dadurch erhalten stärkespaltende Enzyme nur sehr schwer oder gar keinen Zugang in das Granulainnere. Bereits bestehende „Löcher“ werden hingegen durch Hydrolyse vergrößert und ermöglichen den Hydrolasen einen Abbau der Granula „von innen heraus“ – dieser Vorgang wird als Endokorrosion bezeichnet (KIENZLE et al. 1998).

Stärkearten mit einer hohen Anzahl von „Löchern“ (RS, AM, ES) zeigen eine hohe prc.

Verdaulichkeit (KIENZLE et al. 1997) wie es auch in den Screening-Tests ermittelt werden konnte. Neben den fehlenden Löchern zeigt KS im Vergleich zu den anderen eingesetzten Stärken eine sehr glatte Oberfläche, wodurch ein Anhaften der Amylasen bzw. Bakterien erschwert wird (KIENZLE et al. 1997), was sich auch in der niedrigeren prc. Stärke-VR und den niedrigen Gasbildungsraten widerspiegelt.

Neben den äußeren Granulaeigenschaften beeinflusst auch der innere Aufbau die enzymatische Abbaubarkeit maßgeblich. In diesem Zusammenhang spielt besonders der Grundbaustein Amylose eine entscheidende Rolle. Amylose wird enzymatisch langsamer

y = -5,778ln(x) + 78,775

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anderen Stoffen Komplexbindungen (besonders mit Fett und Phosphor) einzugehen und Wasserstoffbrücken zu Amylopektinmolekülen auszubilden (ROONEY u. PFLUGFELDER 1986). Ein hoher Amylosegehalt ist zudem am Aufbau von Granula mit höherer Enzymresistenz beteiligt. Da das Molekül die einzelnen Blocklets (Bausteine innerhalb eines Granulums) miteinander verbindet, wird damit die Stabilität der Granula beträchtlich verstärkt (RIDOUT et al. 2003). In-vivo zeigt sich bei den K- und PL-Tieren ein enger Zusammenhang zwischen der prc. Stärke-VR und dem Amylosegehalt der jeweiligen Stärke. In den in-vitro-Untersuchungen war hingegen lediglich bei den K-Tieren eine sehr enge Korrelation von Gasbildung und Amylosegehalt zu erkennen, während dies bei PL-Tieren nicht nachweisbar war (siehe Abbildung 48).

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Abbildung 48: Praecaecale Stärke-Verschwindensraten (%) und die Gasbildungsraten (ml/24h) im Ileumchymus von K- und PL-Tieren in Abhängigkeit vom Amylosegehalt (%) der verschiedenen Stärkearten

Im Falle der rohen Kartoffelstärke sind vermutlich zwei Faktoren für die niedrige prc. VR und in-vitro-Gasproduktion verantwortlich: der hohe Amylosegehalt, der für eine hohe Stabilität und hohe Enzymresistenz sorgt und zum anderen die fehlenden Zutrittspforten (Löcher) für Enzyme. Im Gegensatz dazu weist die Stärke in Amaranth kleine Granula, eine sehr porige Oberfläche und einen niedrigen Amylosegehalt auf und erfüllt damit alle Bedingungen, die

y = 110,6e^-0,026x

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Die in-vitro-Gasproduktion spiegelt ebenfalls die Effekte der Granulaarchitektur auf die besseren Fermentationseigenschaften wieder: während Kartoffelstärke (ohne jegliche prädisponierende Anheftungsstellen für Enzyme bei einem ungünstigen Oberflächen-Volumen-Verhältnis) die geringste Gasproduktion zeigt, variierte die Gasbildung der anderen Stärken kaum, war aber deutlich höher als die Werte, die nach Inkubation der rKS als Substrat erzielt wurden. Tendenziell wurde bei Einsatz von rAM t¼ früher erreicht. Dies wird vermutlich durch die kleine Granula-Oberfläche, den geringen Amylosegehalt und die Poren bedingt.

4.2.4 Bedeutung der thermischen Behandlung für die prc. Stärke-VR