3 Eigene Untersuchungen
4.4 Perspektiven für Molkenhefe im Mischfutter von Absetzferkeln
In diesem Abschnitt soll abschließend eine Bewertung des Ersatzes von Sojaextraktionsschrot durch Molkenhefe im Mischfutter für Absetzferkel sowohl aus ernährungsphysiologischer Sicht als auch unter ökonomischen Aspekten erfolgen. Im Rahmen der Beurteilung von molkenhefenhaltigen Mischfuttern mit einem erheblich reduzierten Anteil an Sojaextraktionsschrot im Vergleich zu einem praxisüblichen Kontrollfutter mit
Sojaextraktionsschrot (20 % Anteil) als Proteinquelle sind verschiedene Punkte zu beachten.
Diese sollen im Folgenden in einer Übersicht kurz dargestellt werden:
1. Die Verdauungsphysiologie des Absetzferkels:
verzögerte Entwicklung der Verdauungskapazität insbesondere von pflanzlichen Proteinen nach dem Absetzen (WILSON und LEIBHOLZ 1981)
Abfall der Aktivität von Verdauungsenzymen auf 40 % der ursprünglichen Aktivität (AUMAÎTRE 1983)
hoher Bedarf (absolut) an Protein und Aminosäuren, v. a. Lysin (NRC 2001)
ghohe Anforderungen der Absetzferkel sowohl an die Qualität als auch an die Quantität des Proteins.
2. Limitierende Faktoren bei Einsatz von Sojaprodukten:
Aminosäurenmuster (Lysin k, Methionin k)
allergene Wirkung einiger Sojaproteine (LI et al. 1990) intestinale Störungen durch Stachyose (Kohlenhydrat) schwer verdauliche Rohfaserbestandteile
gSojaproteine sind bei alleiniger Anwendung zur bedarfsgerechten Versorgung von Absetzferkeln nicht ohne Risiko einsetzbar.
3. Eigenschaften von Molkenhefe und Effekte von molkenhefehaltigen Mischfuttern laut vorliegenden Untersuchungen:
Verwertung (Veredelung statt Entsorgung) von Nebenprodukten unter kontrollierbaren Bedingungen produziert (Futtermittelsicherheit) Ausschluss von Kontaminationen (Mikroorganismen, PCB´s, Dioxine)
für alle Tierarten einsetzbar, keine Einschränkungen wie z.B. bei Fischmehl (forensische Aspekte, Mischfutterhersteller)
gute Ergänzungseigenschaft im Kombination mit Getreide hohe biologische Wertigkeit (lysinreich)
Futteraufnahme (und Kotqualität) nicht beeinträchtigt
höhere Verdaulichkeit von Nährstoffen (oS, Rfe, NfE) sowie von P N-Bilanz positiv beeinflusst (Verdaulichkeit, Retention)
Steigerung der Mastleistungen (Zunahmen, Futterverwertung) gregenerative, sichere und hochwertige Proteinquelle.
Schließlich sind bei der Bewertung von Futtermitteln nicht allein ernährungsphysiologische (s. o.) Aspekte zu berücksichtigen, sondern für die Beurteilung der Perspektiven eines eventuellen Einsatzes der Hefen in der Fütterungspraxis sind diese vor allem im Hinblick auf eine ökonomisch ausgerichtete Tierproduktion zu prüfen. So wäre die Verwendung einer hochwertigen, aber sehr kostenintensiven Proteinquelle aus ökonomischen Gründen nur in gewissen Grenzen durch ihre Qualität zu rechtfertigen (z.B. Magermilchprotein für Babyferkel). Unter Berücksichtigung des Rohproteingehaltes sowie der N-Verdaulichkeit der
unterschiedlichen Proteinquellen lassen sich die Kosten auf der Basis aktueller Preise für jeweils ein Gramm verdauliches Rohprotein angeben (für Molkenhefe noch nicht verfügbar).
Ferner können unter der Prämisse eines Kostengleichgewichtes für jeweils ein Gramm verdauliches Rohprotein (bezüglich der Molkenhefe und einem zu vergleichenden Futtermittel) Aussagen über die Relation des Preises (je Gewichtseinheit ursprüngliche Substanz Futter, handelbar) der Molkenhefe im Vergleich zum jeweiligen Futtermittel (Tab.
44) getroffen werden.
Tab. 44: Rohproteingehalte, N-Verdaulichkeit (VQN) und Gehalte an verdaulichem Rohprotein sowie Kosten verschiedener Proteinquellen
1) allen Futtermitteln wurde eine Trockensubstanzgehalt von 880 g TS/kg uS unterstellt
2) ergibt die Relation des Preises (je Gewichtseinheit uS Futter) der Molkenhefe im Vergleich zu den Kosten von Futtermitteln unter der Prämisse, das die Kosten für ein Gramm verdauliches Rohprotein aus beiden Proteinquellen (Molkenhefe und das verglichene Futtermittel) sich im Gleichgewicht befinden in %
3) noch nicht bekannt
Somit bleiben bei der Bewertung der Kosten von Molkenhefe neben den bereits erwähnten positiven Auswirkungen auf die Nährstoffverdaulichkeit und den N-Sttoffwechsel (direkte Auswirkungen) die zusätzlichen ernährungsphysiologischen Effekte des Sojaersatzes (indirekte Effekte) sowie forensische Aspekte (Fischmehl) zu beachten. Ein Einsatz in der Tierernährung ist generell denkbar, sofern sich die Kosten für die Molkenhefe zwischen dem Sojaextraktionsschrot (preiswerteste Proteinquelle) zum einen und sehr hochwertigen Rohproteinquellen (kostenintensiv) zum anderen eingliedern. Höhere Kosten der Molkenhefe als für das Sojaextraktionsschrot sind auf Grund der beschriebenen Effekte eines Austausches (s. o.) in gewissen Grenzen vertretbar, während bei einem Überschreiten der Kosten wie z.B.
für das Magermilchpulver der Einsatz ökonomisch nicht mehr vertretbar ist.
5 Zusammenfassung
Spark, Matthias: Untersuchungen zum Futterwert einer auf Molke produzierten Hefe (Kluyveromyces fragilis) als Eiweissfuttermittel für Absetzferkel
Die Versorgung von Absetzferkeln mit hochwertigem Protein stellt sowohl aus ernährungsphysiologischer als auch aus ökonomischer Sicht eine besondere Herausforderung für die Mischfutterindustrie dar, die durch die eingeschränkte Verwendung von Proteinen tierischer Herkunft (VerfVerbG 2001) an Brisanz gewonnen hat.
Der hohe Proteinbedarf von Absetzferkeln zum einen sowie der Gehalt an antinutritiven Inhaltsstoffen in Sojaprodukten (Stachyose, Glycinin) zum anderen schließen eine alleinige Versorgung der Tiere auf Basis von Getreide und Sojaextraktionsschrot nahezu aus, sofern keine gezielte Substitution mit Aminosäuren (Lysin, Methionin) erfolgt.
In der Konsequenz ergibt sich für die Mischfuttermittelindustrie eine entsprechende Nachfrage an hochwertigen Proteinquellen, die über günstige Ergänzungseigenschaften (v.a.
lysinreich) in Kombination mit Getreide verfügen.
Ziel der vorliegenden Untersuchungen waren Aussagen über den Futterwert von Hefen als Proteinquelle im Mischfutter für Absetzferkel, und zwar im Austausch gegen Sojaextraktionsschrot (übliche Proteinquelle). Im Vordergrund stand dabei eine auf Molke gewachsene Hefe (Nebenprodukt einer Käserei). Mit zunehmenden Anteilen dieser Hefe im Mischfutter (6, 12 und 17 %) konnten 20, 40 und 60 % des Sojaproteins ersetzt werden.
Zusätzlich kamen zwei weitere, bereits auf dem Markt befindliche Hefen (Bier- bzw.
Milchhefe) zum Einsatz, wodurch jeweils 40 % des Sojaproteins im Mischfutter ausgetauscht werden konnten. Zum Vergleich wurde in der Kontrollgruppe ausschließlich Sojaextraktions-schrot mit einer Aminosäurenergänzung als Proteinquelle eingesetzt.
Neben der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten Hefen interessierten besonders die Effekte der molkenhefehaltigen Alleinfuttermittel (12 % Hefenanteil) auf die Akzeptanz der Mischfutter und auf die Leistungen (Tageszunahmen, Futterverwertung) sowie auf die Kotqualität von Absetzferkeln bei ad-libitum-Fütterung. Ferner wurden die Alleinfuttermittel (mit und ohne Hefen) sowie die Hefen (mittels Differenzmethode) hinsichtlich ihrer Nährstoffverdaulichkeit sowie N-Bilanz untersucht. Nicht zuletzt spielten ökonomische Aspekte bei der Bewertung der verschiedenen Mischfutter eine bedeutende Rolle.
Die eigenen Untersuchungen gliederten sich zum einen in futtermittelkundliche Analysen der unterschiedlichen Chargen der Molkenhefe, die unter verschiedenen Bedingungen produziert wurden, sowie der Bier- und Milchhefe. Von besonderem Interesse war hier die Proteinqualität (Rohprotein, Reineiweiss, Aminosäuren, RNS-N).
Die Akzeptanzuntersuchungen erfolgten sukzessiv in zwei Durchgängen (I, II) an insgesamt 20 Ferkeln (Haltung zu zweit), wobei zwischen Durchgang I und II ein Wechsel zwischen dem Kontroll- und Versuchsfutter (12 % Molkenhefeanteil in der Mischung) vorgenommen wurde.
Die Verdaulichkeitsuntersuchungen sowie die N-Bilanzen gliederten sich in einen ersten Durchgang mit drei Bilanzen (n=7) sowie in einen zweiten und dritten Durchgang mit jeweils zwei Bilanzen (n=8), wobei zwischen den Bilanzen ein Wechsel der Behandlungen erfolgte, so dass jedes Tier mehrere Behandlungen erfuhr (Crossing-over). Während der fünftägigen
Bilanzphase wurden die Tiere einzeln in Bilanzkäfigen untergebracht und restriktiv gefüttert (90 g uS Futter/kg KM0,75), wobei eine vollständige Sammlung aller Ausscheidungen (Kot, Harn) möglich war. Neben dem Nährstoffgehalt der Ausscheidungen interessierte besonders der Gehalt an Endprodukten des Purinstoffwechsels (v. a. Allantoin) im Harn. Für die Analysen der Hefen, der Mischfutter sowie der Kot- und Harnproben auf ihren Nährstoffgehalt kamen etablierte Methoden (VDLUFA-Vorschriften; GfE) zur Anwendung.
Der Allantoingehalt wurde nach der Methode von SMITH und McALLAN (modifiziert nach HORNAWSKY und MÜLLER) bestimmt.
Ergebnisse:
1. Die Rohproteingehalte in der Molkenhefe variierten zwischen 324 (Charge III) und 434 (Charge II) g/kg TS. Höchste Werte wurden in der Bierhefe (473 g/kg TS) ermittelt, während der Gehalt in der Milchhefe 331 g Rp/kg TS betrug.
2. Das Verhältnis zwischen Reineiweiss und Rohprotein nahm in der Molkenhefe den höchsten Wert (85,8 %) an. Alle Hefen sowie alle Chargen der Molkenhefe enthielten niedrigere RNS-Gehalte als erwartet (35,0- 48,0 g/kg TS).
3. Der Lysingehalt in den verschiedenen Chargen der Molkenhefe variierte zwischen 6,33 und 7,81 g/100 g Rp, während in der Bier- bzw. in der Milchhefe 7,12 bzw. 6,86 g Lysin/100 g Rp enthalten waren. Die Aminosäurenmuster (g Aminosäure/100 g Rp) aller untersuchten Hefen sowie Hefenchargen wiesen wenige Variationen auf.
4. Eine Beeinträchtigung der Futteraufnahme durch molkenhefehaltiges Mischfutter (12 % Hefenanteil) konnte ausgeschlossen werden. Viel mehr kam es zu einer Steigerung der Futteraufnahme von Absetzferkeln in der Versuchsgruppe (mit Molkenhefeeinsatz) im Vergleich zu Tieren der Kontrollgruppe (907 vs. 1026 g uS/Tag).
5. Ein Austausch von Sojaprotein durch Molkenhefeprotein in Höhe von 40 % im Mischfutter (MO 100) bedingte tendenziell höhere Tageszunahmen (549 vs. 693 und 906 vs. 982 g KM/Tag) sowie einen niedrigeren (p<0,05) Futteraufwand (1,65 vs. 1,48 und 1,86 vs. 1,65) in beiden Durchgängen des Akzeptanzversuchs.
6. Die Verdaulichkeit aller Nährstoffe von Alleinfuttermitteln mit Molkenhefe war unabhängig von der verwendeten Konzentration durchweg höher als vom Kontrollfutter (VQoS Kontrollfutter vs. molkenhefehaltiges Mischfutter: 88,0 vs. 89,0 %).
7. Mit zunehmendem Anteil an Molkenhefe (6, 12 und 17 %) im Alleinfuttermittel konnte ein konstanter Anstieg der Verdaulichkeit (86,5 vs. 87,1/ 87,7/ 88,2 %) und N-Retention (59,5 vs. 60,1/ 60,9/ 62,0 %) für die gesamte Mischung im Vergleich zum Kontrollfutter beobachtet werden. Mittels Differenzmethode wurde für die Molkenhefe eine N-Verdaulichkeit von 92,2 % ermittelt.
8. Aus dem Molkenhefenprotein konnte mehr Stickstoff für den Ansatz verwertet werden als aus dem Kontrollfutter auf der Basis von Sojaprotein (67,4 vs. 59,5 % ).
9. In der höchsten Dosierung an Molkenhefe (17 %) stiegen die N-Ausscheidungen in Form von Allantoin (Stoffwechselendprodukt) auf lediglich 4,28 % der N-Exkretionen über den Harn an (vgl. Kontrolle 1,71%).
An Hand der vorliegenden Untersuchungen ist ein Ersatz von Sojaprotein durch Molkenhefenprotein bis zu einer Höhe von 60 % ohne negative Einflüsse auf die Gesundheit sowie auf die Kotqualität der Tiere möglich. Darüber hinaus wurden durchweg positive Effekte auf die Leistung (Tageszunahmen) sowie auf den N-Metabolismus der Tiere erzielt.
Ferner ist der Ersatz von Sojaprodukten durch hochbekömmliche Hefen auch aus tierärztlicher Sicht von erheblicher Bedeutung, da somit antinutritive Sojainhaltsstoffe (Stachyose, Glycinin) in Mischfuttermitteln für Absetzferkel deutlich reduziert werden können. Zudem kann bei Gewährleistung von kontrollierten Produktionsbedingungen sowie Verwendung von Ausgangsmaterialien (Nebenprodukte der Lebensmittelsindustrie) mit definierter Qualität ein akzeptables Maß an Futtermittelsicherheit bei der Hefenproduktion erzielt werden. Schließlich stellen Hefen als End-of-Pipe Produkt eine regenerative und zu gleich wertvolle Nährstoffquelle dar. Voraussetzung für den Einsatz von Molkenhefe in einer auch zukünftig ökonomisch ausgerichteten Tierproduktion ist die Wettbewerbsfähigkeit mit konkurrierenden Futtermitteln (Marktpreis von Magermilchprotein, Fischmehl).
6 Summary
Spark, Matthias: Experiments to determine the feed value of yeast grown on whey (Kluyveromyces fragilis) as a source of protein in the feeding of weaned piglets.
Supplying weaned piglets with a valuable source of protein has become a challenge for the industry with regards to the physiology of digestion and economic standpoints, due to the limitation in the use of meat meal and fish meal. High protein requirements of piglets on one hand and a relatively high amount of antinutritive ingredients in soy products (stachyose, glycinin) make it impossible to feed animals solely on the basis of wheat and soybean meal (cost reduction) provided that specific amino acids (lysine, methionine) are not substituted.
Consequently, the demand is high for valuable protein sources which, when combined with wheat, supplement essential amino acids (most importantly, lysine).
The goal of this study was to examine the feed value of yeasts as a source of protein in diets for weaned piglets and as a substitute for soybean meal (the customary source of protein).
Emphasis was laid on a yeast grown on whey (side- product of cheese production). When using this yeast in increasing concentrations in diets for weaned piglets (6, 12 and 17%), increasing amounts of the soy bean meal could be replaced (20, 40 and 60%).
Also examined were two yeasts already available on the market (beer and milk yeast), which replaced 40% of the soybean meal in the diets. As a comparison, a control diet containing wheat, soybean meal (source of protein) and supplementary amino acids was used. Matters of interest were the chemical composition of the yeasts and the effects of the whey yeast in the diet on feed acceptance, performance of weaned piglets (daily weight gain, feed conversion ratio) and on the consistency of the faeces when piglets were fed ad libitum. Furthermore, the digestibility and the N- balance of the diets (with or without yeasts) and of each of the yeasts (with the differential method) was examined. Economical aspects played a major role in the evaluation of the different feeds as well.
Analysis of several batches of the whey yeast (all produced under different conditions) as well as of the beer and milk yeast were conducted. Especially interesting was the quality of the protein (crude protein, true protein, amino acids, RNA-N).
The acceptance trials were both conducted in two phases with a total of 20 piglets (two piglets as a group). Between the first and the second phase, the control and the trial diet (with 12%
whey yeast) were switched.
The digestibility and balance trials were both conducted in three phases. The first phase was comprised of three balances (n=7), the second and third of two balances (n=8). Diets were switched after each balance, so that each piglet received every treatment. The single piglets were housed in metabolic cages and fed restrictively 90g oS/kg BW0.75. During the actual balance phase for a period of five days, all excretions (faeces and urine) were completely collected. The amount of nutrients in the urine was determined, and, more importantly, also the amount of allantoin. This end- product of the purine metabolism was quantified with the Method from Smith and McAllan (modified by Hornawsky and Müller). Established methods (VDLUFA, GfE) for anaylsis were used to examine the yeasts, feed, the feces and the urine (Weender analysis).
Results:
1. The amounts of crude protein in the whey yeast varied between 324 (3rd charge) and 434 g/kg DM (2nd charge). Highest values were found in the beer yeast (473 g XP/kg DM);
the lowest in the milk yeast (331 g XP/kg DM).
2. The largest relationship of true protein and crude protein was found in the whey yeast (85.8 %). All yeasts contained less RNA than expected (35.0- 48.0 g/kg DM).
3. Lysine levels varied with the different batches of the whey yeast between 6.33 and 7.81 g/100 g XP; the beer and the milk yeast contained 7.12 and 6.86 lysine/100 g XP, respectively. There was little variation in the amount of amino acids (g/100 g XP) in all of the examined yeasts.
4. Piglets fed diets containing whey yeast showed an increased feed intake compared with animals of the control group (907 vs. 1026 g oS/day).
5. A substitution of 40 % of the soy protein in the diet with whey yeast resulted in higher daily weight gains (549 vs. 693 and 906 vs. 982 g BW/day) and a lower (p<0.05) feed conversion ratio (1.65 vs. 1.48 and 1.86 vs. 1.65) than with the control diet in both rounds of the acceptance trial.
6. The digestibility of nutrients in diets with whey yeast, regardless of the yeast concentration, was higher than in the control diet (89.0 ± 0.86 vs. 88.0 ± 0.87 %).
7. Increasing amounts of whey yeast in the diet (6, 12 und 17 %) resulted in increasing N- digestibility (86.5 vs. 87.1/ 87.7/ 88.2 %) and N-Retention (59.5 vs. 60.1/ 60.9/ 62.0 %) for the diets containing yeast as compared with the control diet. An N- digestibility of 92.2% for the whey yeast was calculated with the differential method.
8. The N-utilisation of whey yeast was higher than of the control diet, with soy and wheat as the main ingredients (67.4 vs. 59.5 %).
9. When pigs were fed with the highest concentration of whey yeast in the diet (17 %), only 4.28 % of the N-excretion in the urine was caused by N from allantoin. (control diet: 1.71 %).
As proven in these experiments, a replacement of soy protein with whey yeast protein has no negative effects on the health nor on the faeces consistency. In fact, positive effects on the performances (daily weight gain) and on the N-metabolism were even achieved. The replacement of soy bean meal with highly digestible yeasts is welcomed as well by veterinary practitioners, due to the reduction of anti- nutritive soy ingredients (stachyose, glycinin) in diets of weaned piglets.
The controlled production conditions of the yeasts as well as the use of high quality products result in an acceptable degree of feed safety; in addition, the yeast as an end-of-pipe-product is a regenerative and thus valuable nutrient source. A stipulation for the use of yeasts, however in a food production controlled by economic standpoints, is their price and the costs of other competing feeds.
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