Grenzen des Hefeneinsatzes in der Tierernährung

Limitierungen für den Einsatz von Hefenprotein in der Tierernährung ergeben sich auf Grund der geschmacklichen Beeinträchtigung der Mischfuttermittel durch die Hefen. Dabei werden unterschiedliche Grenzwerte für die maximale Konzentration der mikrobiellen Eiweißträger im Mischfutter für Schweine angegeben. So sehen TEGEBE und ZIMMERMAN (1977) ab einem Anteil von 18 % Hefe eine deutliche Beeinträchtigung der Futteraufnahme. Andere Autoren setzen diese Grenze erst bei 22 % Hefenanteil (SCHULZ 1975).

Ferner stellt sich die Frage nach der Verwertung des Stickstoffs aus Nukleinsäuren mikrobiellen Ursprungs (s.o.) sowie nach einer möglichen Beeinträchtigung des Stoffwechsels (N-Bilanz) durch hohe Aufnahmen an Purinbasen (Adenin, Guanin) und Pyrimidinbasen (Uracil, Thymin, Cytosin). Die scheinbare Verdaulichkeit von Nukleinsäuren beträgt beim Ferkel 85 bis 96 % (ROTH und KIRCHGESSNER 1977). Durch Nukleasen werden aus Nukleinsäuren Nukleotide freigesetzt, worauf eine Dephosphorilierung mittels Phosphatasen erfolgt und der gebundene Phosphor somit als Orthophosphat von den Nukleosiden abgetrennt wird (GREIFE 1984). Die Absorption erfolgt zu einem Großteil auf der Stufe von Nukleosiden. Allerdings kann zusätzlich ein geringer Anteil auch in Form von freien Purin- sowie Pyrimidinbasen sowohl aktiv als auch passiv aufgenommen werden (MCALLAN 1980). Danach gelangen die Nukleinsäuremetabolite zur Leber und werden dort weiter verstoffwechselt (SONODA und TATIBANA 1978).

Die aufgenommenen Purin- und Pyrimidinbasen können in Abhängigkeit von der Spezies und dem Zielgewebe in unterschiedlichem Umfang genutzt werden (GREIFE 1984). Ein relativ kleiner Anteil (< 5 %) kann zur direkten Synthese von RNS und DNS (sog. „salvage pathway“) wiederverwertet und in Geweben mit hoher Zellteilung (z.B. Knochenmark) eingebaut werden (ABRAMS und GOLDINGER 1952). Durch Tracerstudien (¹⁴C-Isotope) an Ratten und Ferkeln kann GREIFE (1984) der Base Adenosin einen besonderen Stellenwert für diesen Stoffwechselweg beimessen.

Ein wesentlich größerer Anteil der Purine sowie der Pyrimidine wird im intermediären Stoffwechsel metabolisiert, wobei in Abhängigkeit von der Spezies unterschiedliche Endprodukte anfallen. Während beim Primaten und beim Geflügel (TANNHÄUSER und BOMMES 1914) die Harnsäure das Endprodukt des Purinstoffwechsels darstellt, wird bei anderen Säugetieren (BATELLI und STERN 1909) die Harnsäure durch die Urikase bis zum Allantoin im Purinstoffwechsel abgebaut. So kann es nach erhöhter Purinaufnahme beim Primaten zu einem Anstieg der Harnsäure im Blutplasma (GRÖBNER und ZÖLLNER 1977) sowie auf Grund der schlechten Löslichkeit der Harnsäure zur Bildung von Uratablagerungen in Gelenken sowie in Nierentubuli kommen und schließlich Gicht verursachen (MERTZ 1968). Aus diesem Grund sollen täglich nicht mehr als 2 g Nukleinsäure von einem Primaten aufgenommen werden (SCHULZ 1975). Da Allantoin leicht löslich ist und renal problemlos ausgeschieden wird, tritt bei anderen Säugetieren keine Gichtproblematik auf (GREIFE 1984). ROTH und KIRCHGESSNER (1977, 1978) stellen eine lineare Beziehung zwischen Purinaufnahme (aus RNA) und Allantoinexkretion über den Harn auf. So erscheinen 5 % des aufgenommenen Stickstoffs aus Nukleinsäuren im Kot, während etwa 30 % des Stickstoffs für den Proteinansatz zur Verfügung stehen und 65 % des Stickstoffs über den Harn ausgeschieden werden, wobei über ein Drittel des ausgeschiedenen Stickstoffs (Harn) in Form

von Allantoin vorliegen (ROTH und KIRCHGESSNER 1978). Bei einer täglichen Aufnahme von mehr als 0,4 g RNS/kg Körpermasse durch die Futtermittel kommt es allerdings zu einer überproportionalen Ausscheidung von Stickstoff (Harnstoff, Allantoin) über den Harn, was von den Autoren als „N-Mitreißeffekt“ auf Grund von hohen Aufnahmen mikrobieller RNS bezeichnet wird. Eine zur Purinbelastung proportional ansteigende Exkretion von Allantoin im Harn wurde bei Ratten (GREIFE 1980) sowie bei Ferkeln (ROTH und KIRCHGESSNER 1978; GREIFE und MOLNAR 1980) beobachtet. Lediglich 1 bis 4 % der gesamten renalen Purinausscheidung entfallen beim Säugetier auf die Harnsäure.

Die Pyrimidinbasen (Cytosin, Thymin, Uracil) können unabhängig von der Spezies bis zur Stufe des Ammoniaks abgebaut werden (ROTH und KIRCHGESSNER 1978). Der in den Purin- sowie in den Pyrimidinbasen enthaltene Stickstoff steht der Synthese von nicht essentiellen Aminosäuren nur bei einer ausreichenden Versorgung mit essentiellen Aminosäuren zur Verfügung (EGGUM und CHRISTENSEN 1973; GREIFE und MOLNAR 1983). Dem zu Folge können durch eine Supplementierung von hefenhaltigen Mischfuttermitteln mit Methionin die Blutharnstoffwerte gesenkt werden. So erklären MIYADA et al. (1997) sowie MOREIRA et al. (2002) den Zusammenhang zwischen dem Abfall des Blutharnstoffs und der Hefenfütterung von Babyferkeln bei einer ausreichenden Versorgung der Tiere mit essentiellen Aminosäuren mit einer optimalen Verwertung des Proteins aus hefenhaltigen Mischfuttern. GREIFE (1984) schlussfolgert aus Stoffwechseluntersuchungen mit radioaktiv markierter Nukleinsäure eine sehr hohe Verdaulichkeit der Nukleinsäuren sowie eine Unbedenklichkeit bezüglich einer Stoffwechselbelastung von Küken und Ferkel nach erhöhter Aufnahme von Nukleinsäuren.

2.3.6.1 Hygienische Anforderungen

Im Hinblick auf toxikologische Wirkungen der Hefen sind generell Kontaminationen mit organischen Stoffen aus dem Fermentations- und Aufbereitungsprozess oder Akkumulationen von z.B. Spurenelementen möglich (SCHULZ 1985). So weisen Hefen, die auf n-Alkanen wachsen (Laverna und Tropina), erhöhte Gehalte an polyzyklischen Kohlenwasserstoffen auf (GRIMMER und WILHELM 1968).

In der Konsequenz sind auf n- Alkanen gewachsene Hefen wegen der nicht zu kontrollierenden Kontaminationsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Kohlenwasserstoffen verboten (FMG, FMV Anlage 6 – Verbotene Futtermittel). Auf die Möglichkeit der Kontamination mit nicht umgesetzten Nährsubstraten wie z.B. n-Paraffinen oder Fetten wurde bereits hingewiesen (siehe Punkt 3.1.1.1). Hinsichtlich des mikrobiologischen Status der Hefen sollen die nach Auffassung der Gesellschaft für biotechnologische Forschung (DELLWEG 1982) in Tabelle 14 angegebenen Höchstwerte nicht überschritten werden.

Tab. 14: Mikrobiologische Anforderungen für Einzellerproteine (DELLWEG 1982)

Parameter Maximaler Keimgehalt

Lebende Bakterien (Aerobier) 10⁵KbE/g

Lebende Pilze 10²KbE /g

Enterobacteriacae 10 KbE /g

Salmonellen 1 KbE /50 g

Staphylokokkus aureus 1 KbE /g

Clostridien (gesamt) 10³KbE /g

Clostridium perfringens 10²KbE /g

Streptokokken der Serogruppe D 10⁴KbE/g

Die amerikanische FOOD AND DRUG ADMINISTRATION (FDA, 2003) hat nach ihren Richtlinien u. a. die Hefen der Gattungen Saccharomyces sowie die Hefen Klyuveromyces fragilis und lactis als auch deren Stoffwechselprodukte sowie die aus der Fermentation der genannten Hefen gewonnenen Enzyme als „RAGS (Recognized as generally safe)“ eingestuft.

Danach gelten diese Stoffe hinsichtlich ihrer Toxizität, Kanzerogenität, Teratogenität, Mutagenität und der Gefährdung der Fertilität des Menschen sowie der Tiere als unbedenklich. Hefen der Gattungen Saccharomyces und Kluyveromyces werden hinsichtlich ihres Gefahrenpotentials für Mensch und Tier als „unbedenklich“ eingestuft (§ 4, BioStoffVO).