3. Eigene Untersuchungen
3.1 Material und Methoden
3.1.4 Versuchsfutter
–Basisdiät–
Das von MANDISCHER (2002) entwickelte „Mischfutter (M57)“ war die Basis für die Versuche zur Bestimmung der Verdaulichkeit (bzw. der Verschwindensrate) der verschiedenen Stärken. Dieses Futter erwies sich auch für den Einsatz im Screeningtestverfahren als geeignet (BECKER 2005). Es zeichnet sich durch einen hohen Stärke- (573 g/kg TS) und einen niedrigen Rfe-Gehalt (20,7 g/kg TS) aus. Es ist bezüglich der eingesetzten Komponenten an die menschliche Ernährung angelehnt und wurde von MANDISCHER (2002) auf Datenbasis des Ernährungsberichtes des Jahres 1996 der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V. entwickelt (s. Tabelle 10). Dabei wurde der Fettanteil durch die Komponentenauswahl gering gehalten, um dem Bestreben nach einer fettarmen Diät gerecht zu werden. Die chemische Zusammensetzung der Basisdiät M57 ist in Tabelle 11 dargestellt.
Tabelle 10: Botanische Zusammensetzung (%) der Versuchsdiät „M57“ (nach MANDISCHER 2002)
Weizengriesmehl 550 29,5 Geflügelfleischmehl 10,2
Reis, geschält 14,0 Fischmehl 64 3,50
Maisstärke, gereinigt 14,0 Casein, gereinigt 5,90
Kartoffelstärke 11,0 Cellulosepulver, gereinigt 4,30
Ergänzungen als Vormischung (Vitamine, Mineralstoffe, Träger: Saccharose) 7,60 Tabelle 11: Nährstoffgehalte der eingesetzte Basisdiät „Mandischer Futter“ (M57)
Analysenparameter g/kg TS
Rohprotein 215
Rohfett 20,7
Rohasche 79,6
Rohfaser 37,4
N-freie Extraktstoffe 647
Stärke 573
Eine einzelne Mahlzeit bestand aus 250 g uS dieser M57-Diät (TS-Gehalt: 907g/kg). Jede Mahlzeit wurde mit 0,625 g Cr2O3 der Firma Aldrich (Steinheim) als Marker versetzt, mit 1000 ml Wasser angerührt und als breiiges Futter angeboten.
„Struktur“ bzw. Vermahlungsgrad der eingesetzten Futtermittel
Das in den Arbeiten an den fistulierten Schweinen verwendete Mischfutter musste eine sehr feine Struktur aufweisen, da nur so ein Verstopfen der Fisteln verhindert wurde. Zu grobe Futterpartikel, ein klebriger, zäher Chymus und langfaserige Strukturen können die Fistel verlegen und so den geregelten Chymusfluss behindern. Das Versuchsfutter stellte die Firma Altromin (Lage) her. Das Futter lag als feines Schrot vor, welches im Produktionsprozess 2 x pelletiert und 3x geschrotet worden war. Aufgrund der starken Klumpenbildung des Futters im trockenen Zustand wurde eine nasse Siebanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse der Siebanalyse sind Tabelle 12 zu entnehmen.
Tabelle 12: Futterstruktur (Partikelgrößenverteilung) der eingesetzten Basisdiät M57 mittels nasser Siebanalyse (Anteil in %)
Sieb (mm) Massenanteile der Fraktionen (%)
> 2,0 0,00
> 1,4 0,08
> 1,0 0,21
> 0,8 0,32
> 0,56 2,42
> 0,4 1,93
> 0,2 13,8
< 0,2 81,3
Testmahlzeit: „M57“ mit Stärkezusatz + Chromoxid
Von den 250 g der oben beschriebenen M57-Diät wurden 75 g (uS) durch die zu prüfenden Stärken ersetzt. Hinzugefügt wurden dieser Mischung 0,625 g Cr2O3 als Marker sowie 1000 ml Wasser.
Insgesamt wurden sieben unterschiedliche Versuchsdiäten (s.u.) eingesetzt, deren Zusammensetzung in Tabelle 13 dargestellt ist. Die Nährstoffanalyse der verwendeten Stärken ist Tabelle 14 zu entnehmen.
1. 250 g (uS) Basisdiät M57 (M57)
2. 175 g (uS) M57 + 75 g (uS) Kartoffelstärke (M57KS) 3. 175 g (uS) M57 + 75 g (uS) Maisstärke (M57MS) 4. 175 g (uS) M57 + 75 g (uS) Erbsenmehl (M57EM) 5. 175 g (uS) M57 + 75 g (uS) Weizenstärke (M57WS) 6. 175 g (uS) M57 + 75 g (uS) Reisstärke (M57RS) 7. 175 g (uS) M57 + 75 g (uS) Erbsenstärke (M57ES)
Tabelle 13: Nährstoffanalyse der eingesetzten Stärken (g/kg TS)
Tabelle 14: Analysierte Nährstoffgehalte (g/kg TS) in den eingesetzten Futtervarianten (175 + 75 g)
M57 M57KS M57MS M57EM M57WS M57RS M57ES
Stärke 573 673 674 535 676 675 679
Rp 215 160 152 214 152 155 152
Rfe 20,7 14,6 15,2 21,4 16,1 16,2 15,4
Zur Überprüfung der Ergebnisse der SV-Screeningtests wurde die Verdaulichkeit der Stärke der Diäten M57WS (höchste Stärke-VR) und der Diät M57RS (niedrigste Stärke-VR) in einer Chymussammlung nach Anfütterung, d. h. im klassischen Procedere bestimmt.
3.1.4.2 „Fett-Versuche“
Testmahlzeit: Sondennahrung „Calshake®“ mit Zusatz verschiedener Fette, Öle bzw. freier Fettsäuren
Calshake® -Basisdiät
Auf Basis des Calshake® (Cal) der Firma Fresenius (Bad Homburg) entwickelte ZANTZ (2006) eine für in-vivo-Screeningverfahren zur Testung der Wirksamkeit von Lipasen geeignete Testmahlzeit. Der Calshake® ist eine in Milch zu suspendierende, fettreiche, hochkalorische pulverförmige Sondennahrung, die zudem hoch/leicht verdaulich ist. Diese Sondennahrung fand als Testmahlzeit auch in den hier durchgeführten Versuchen Anwendung.
Durch Homogenisierung mit Hilfe eines Ultra-turrax 900® (9500 U/min) konnte eine sehr feine Verteilung der einzelnen Bestandteile erreicht werden. Hinzu kam der Vorteil einer hervorragenden Stabilität der erzeugten Emulsion. Bereits BECKER (2005) setzte das auch hier verwendete Chromoxid der Firma Aldric (Steinheim) zur optischen Kontrolle der Anflutung des aus der markerhaltigen Mahlzeit stammenden Chymus an der Fistel ein. Ein weiterer Aspekt war die Möglichkeit einer marker-korrigierten Berechnung der praecaecalen Verschwindensraten (VR) der Rohnährstoffe wie bereits von BECKER (2005) beschrieben.
Diese Testmahlzeit wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit bei den Screeningtests zur Bestimmung der Verschwindensrate des Rohfettes bzw. der verschiedenen Fettsäuren bei Einsatz verschiedener Fette, Öle und freien Fettsäuren verwendet.
Herstellerempfehlung für die Zubereitung und die daraus resultierende Zusammensetzung des Calshake®
1 Beutel á 87 g Pulver (Angaben in g/kg Pulver: 244 Rfe; 43 Rp; 649 Kohlenhydrate (KH); 0 Rfa; Energiegehalt: 2077 kJ/Beutel) wird mit 240 ml Milch (Fettgehalt 3,5 %) vermischt.
Angaben pro 100 ml zubereiteten Calshake®:
9,6 g Rfe; 3,8 g Rp; 21,7 g Kohlenhydrate; 0 Rfa; Energiegehalt: 788 kJ
Modifikation des Calshake® durch ZANTZ (2006) zur Lipase-Screening-Testmahlzeit
1. 247,2 g H-Milch (1,5 % Fett) und 0,368 g Cr2O3; eine Minute homogenisieren mittels Ultra-turrax 900® (9500 U/min)
2. Zufügen von 29,9 g Olivenöl (Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe); zwei Minuten homogenisieren
3. Zugabe eines Beutels (87 g) Calshake®-Pulver; zwei Minuten mit Handmixer untermischen
4. Hinzufügen von 9,88 g Methocel®; drei Minuten homogenisieren mittels Ultra-turrax 900®
Durch die Zugabe von praecaecal unverdaulichen Ballaststoffen (Methocel®) konnte ZANTZ (2006) die Chymusmasse und damit auch die zur Analyse zur Verfügung stehende Menge an Probenmaterial erhöhen. Die Stabilität der Emulsion erhöhte sich, so dass einer Entmischung der Komponenten der Testmahlzeit vorgebeugt wurde.
Für weitere Angaben zur Entwicklung und Verwendung dieser Testmahlzeit wird auf die Arbeiten von ZANTZ (2006) und CLASSEN (2008) verwiesen.
Das in vorangegangenen Versuchen (ZANTZ 2006; CLASSEN 2008) eingesetzte Olivenöl wurde durch diverse andere Öle und Fette ersetzt. Dazu wurde in den Versuchen die zu testende Mahlzeit nach oben beschriebenem Protokoll angefertigt und die 29,9 g Olivenöl jeweils durch ein anderes zu testendes Öl, Fett bzw. ein Gemisch aus freien Fettsäuren in gleicher Menge (jeweils 29,9 g) ersetzt.
Die Analyse des Calshake® modifiziert nach ZANTZ (2006), inklusive Olivenöl ergab die in Tabelle 15 aufgeführte Zusammensetzung und das in Tabelle 16 dargestellte Fettsäurenmuster.
Tabelle 15: Nährstoffgehalt (g/kg TS) der eingesetzten Basisdiät Calshake® modifiziert nach ZANTZ (2006, inkl. Olivenöl)
g/kg TS
Rohfett 351
Rohprotein 76,9
Rohfaser 17,2
Rohasche 22,8
Zucker 272
Tabelle 16: Fettsäurengehalte (g/kg TS) der eingesetzten Basisdiät Calshake® modifiziert nach ZANTZ (2006, exkl. Olivenöl)
C8 C10 C12 C14 C16 C18 C18:1 C18:2 C18:3n6 Summe
5,29 2,61 1,25 4,64 88,35 20,31 79,49 8,26 0 210
Calshake® mit Zusatz verschiedener Fette, Öle bzw. freier Fettsäuren
Im Rahmen dieser Arbeit erfolgten die FVSV mittels Screeningtestverfahren auf Basis des im vorangegangenen Abschnitt dargestellten Calshake® bei gleichzeitigem Ersatz der 29,9 g Olivenöl durch eine entsprechende Menge verschiedener Fette, Öle sowie eines Gemisches von freien Fettsäuren (FFS).
Kriterium für die Auswahl der Fette, Öle und freien Fettsäuren war dabei eine differierende Fettsäurenzusammensetzung und die Abdeckung jeweils unterschiedlicher Spektren an FS.
Gleichzeitig waren diese Komponenten aber durchaus handelsüblich, um die Verfügbarkeit jederzeit zu gewährleisten. Die verwendeten Zutaten sollten zudem auch in der Humanernährung (exklusive Sheabutter) verwendet werden.
Zum Einsatz kamen:
1. Kokosöl (-fett) (Kö) 2. Kakaobutter (Kb) 3. Sheabutter (Sb) 4. Sonnenblumenöl (Sö)
5. Distelöl (Dö)
6. Leinöl (Lö)
7. Freie Fettsäuren (FFS), Handelsname: Spezial-Olein
Kokosöl wurde aufgrund seines hohen Anteils an Laurinsäure (C 12:0; 400 g/kg Fett) gewählt. In der verwendeten Kakaobutter war ein hoher Anteil an Palmitinsäure (C 16:0; 249 g/kg Fett) vertreten, während in den übrigen verwendeten Fetten und Ölen längerkettige Fettsäuren überwogen. So bildete in der Sheabutter Stearinsäure (C 18:0; 474 g/kg Fett) den größten Anteil der Fettsäuren. Sonnenblumenöl enthielt kein C 18:0, dafür aber einen überwiegenden Anteil an einfach- und zweifach-ungesättigten Fettsäuren (Ölsäure; C18:1=
305 g/kg Fett; Linolsäure; C18:2= 689 g/kg Fett). Distelöl bestand zu einem hohen Anteil aus C 18:2 (779 g/kg Fett), ebenso wie Leinöl, welches im Unterschied zum Distelöl aber C 16:0 aufwies. Das hier verwendete Leinöl enthielt überwiegend ungesättigte Fettsäuren, hauptsächlich Linolensäure (C 18:3; 548 g/kg Fett). Zudem wurde ein Gemisch aus freien Fettsäuren eingesetzt, dass keine gesättigten Fettsäuren enthielt und in dem Ölsäure (C 18:1) und Linolsäure (C 18:2) das Fettsäurenmuster dominierten.
Die Fettsäurenzusammensetzung der getesteten Fette/Öle und freien Fettsäuren ist in Tabelle 17 dargestellt. Werte der im FS-Muster dominierenden FS sind dabei durch Fettdruck hervorgehoben. Die Fettsäuren C 15 und C 17 waren nicht enthalten und wurden daher in der Darstellung nicht berücksichtigt (zum Analysespektrum und der FS-Detektion siehe Kritik der Methode bzw. FS-Analytik).
Tabelle 17: Fettsäurenzusammensetzung (g/kg Fett) der zu testenden Fette/Öle/freien Fettsäuren
C8 C10 C12 C14 C16 C18 C18:1 C18:2 C18:3n6 Kokosöl 64,4 61,6 400 157 84,2 29,5 61,7 14,1 n.n.
Kakaobutter n.n. n.n. n.n. n.n. 249 406 148 27,2 10,2 Sheabutter n.n. n.n. n.n. n.n. 46,6 474 399 16,5 10,2 Sonnenblumenöl n.n. n.n. n.n. n.n. 58,3 n.n. 305 689 n.n.
Distelöl n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. 5,75 116 779 n.n.
Leinöl n.n. n.n. n.n. n.n. 47,3 n.n. 216 176 548 Freie Fettsäuren n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. 290 456 41,1 Der TS-Gehalt der eingesetzten Fette/Öle bzw. des Gemisches freier Fettsäuren betrug immer nahezu 100 %. Hersteller und Handelsbezeichnung der eingesetzten Fette/Öle und freien Fettsäuren sind in Tabelle 18 aufgeführt. Besonders bei der Auswahl des Sonnenblumenöls wurde Wert darauf gelegt, ein handelsübliches Produkt auszuwählen, welches allgemein verfügbar ist.
Tabelle 18: Bezeichnung und Herkunft der eingesetzten Fette, Öle und freien Fettsäuren
Bezeichnung Hersteller weitere Angaben
Kokosöl, raffiniert
Sheabutter, raffiniert Caesar & Loretz GmbH, Hilden vor der Vermischung mit den übrigen Futterkomponenten leicht erwärmt werden. Obwohl vom Hersteller als Öl bezeichnet, lag auch Kokos-„Öl“ in teigig-brüchiger Konsistenz vor (siehe Tabelle 19), die bei Erwärmung durch Handkontakt jedoch sofort flüssig wurde. In der vorliegenden Arbeit wurde die vom Hersteller angegebene Bezeichnung „Kokosöl“
beibehalten. Aufgrund der Schmelztemperatur liegt das Kokosöl in seinem Herkunftsgebiet (Tropen) als Öl vor, in Mitteleuropa jedoch oftmals als Fett, so auch bei der in den Versuchsräumen herrschenden Temperatur von 22 ± 2 °C. Zur Mischfutterherstellung wurde das Kokosöl leicht erwärmt.
Die anderen Öle und freien Fettsäuren waren bei Raumtemperatur flüssig.
Tabelle 19: Konsistenz und Schmelztemperatur der eingesetzten Fette/ Öle/ freien Fettsäuren Konsistenz bei Raumtemperatur (22°C) Schmelztemperatur (°C)
Kokosöl teigig, brüchig 18 bis 231
Kakaobutter pulvrig 322
Sheabutter rindertalgartig 322
Sonnenblumenöl flüssig -16 bis -183
Distelöl flüssig -72
Leinöl flüssig -18 bis -273
FFS flüssig 8 bis 102
1) nach Angaben der deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaften 2) Herstellerangaben
3) FNR e.V., Gülzow
Nach oben beschrieben Verfahren wurden die entsprechenden Versuchsmahlzeiten für die FVSV angefertigt. Die Calshake®-Basisdiät + 29,9 g der eingesetzten Fette/Öle und freien Fettsäuren wurden den Tieren einmalig um 7.oo Uhr morgens in einer Mahlzeit gefüttert. In Tabelle 20 ist die chemische Zusammensetzung der insgesamt sieben verschiedenen Versuchsfuttervarianten aufgeführt. Auf eine Bestimmung der Stärke-Konzentration wurde aufgrund der geringen Stärkekonzentration in der Basisdiät (1,73 g/kg TS) verzichtet, zumal keine Stärke hinzugefügt wurde. In Tabelle 21 sind die pro Versuchsmahlzeit enthaltenen Nährstoffmengen dargestellt.
Allen Mischfuttermitteln wurde Chromoxid in einer Dosierung von 0,368 g/Mahlzeit als Marker zugegeben.
Tabelle 20: Chemische Zusammensetzung (g/kg TS) der in den Fettversuche-Screeningtests eingesetzten Mischfuttervarianten
Calshake® (87g + 247,2 g H-Milch) + (29,9 ….g)
Kokosöl Kakaobutter Sheabutter Sonnenbl. Distelöl Leinöl FFS
Ra 23,0 23,6 24,7 26,9 25,6 26,6 27,0
Rp 86,5 84,9 87,8 86,2 83,5 84,4 85,0
Rfe 369 365 352 348 329 322 290
Rfa 43,1 42,5 43,0 36,3 40,4 36,1 6,04
Zucker 288 282 275 271 256 273 279
Tabelle 21: Nährstoffgehalte der eingesetzten Versuchsfuttervarianten der FVSV pro Versuchsmahlzeit (g)
Calshake® +
Kokosöl Kakaobutter Sheabutter Sonnenbl. Distelöl Leinöl FFS
Ra 3,40 3,52 3,69 4,03 3,98 3,95 4,01
Rp 12,8 12,7 13,1 12,9 12,5 12,5 12,6
Rfe 54,5 54,4 52,4 52,2 49,3 47,9 43,1
Rfa 6,37 6,33 6,41 5,44 6,05 5,37 0,90
Zucker 42,6 42,0 40,9 40,6 38,3 40,5 41,4
In den sieben im Rahmen der Untersuchungen der FVSV verwendeten Diäten wurde das Fettsäurenmuster analysiert, das in Tabelle 22 dargestellt ist. Die verschiedenen Mahlzeiten mit Calshake® + Fett/Öl/FFS differierten im Gehalt der unterschiedlichen Fettsäuren und hatten somit -wie gewünscht- ein unterschiedliches Fettsäurenmuster. So hatte die mit Kokosöl versetzte Diät (Cal + Kö) einen hohen Anteil an C 12, während die mit Kakaobutter versetzte Diät viele gesättigte langkettige FS enthielt. Cal + Sb enthielt dagegen viel C 18 und C 18:1. Die Diäten mit Sonnenblumenöl und Distelöl wiesen ebenso wie die Diäten Cal + FFS viel C 18:2 auf und Cal + Lö schließlich viel C 18:3 (s. Tabelle 23).
Tabelle 22: Fettsäuren im Futter (Calshake® + Fett/Öl/freie Fettsäuren) in g/kg TS
Calshake®+ C8 C10 C12 C14 C16 C18 C18:1 C18:2 C18:3n6 Summe Kokosöl 17,4 12,8 86,9 37,8 75,3 28,5 67,7 4,17 n.n. 331 Kakaobutter 3,66 1,86 n.n. 3,07 127 94,4 114 9,25 3,55 357 Sheabutter 3,11 1,54 n.n. 2,58 66,9 97,3 121 9,31 4,16 306 Sonnenbl. n.n. n.n. n.n. n.n. 66,9 23,5 97,2 124 n.n. 312 Distelöl n.n. n.n. n.n. n.n. 67,1 15,7 68,9 148 n.n. 300 Leinöl n.n. n.n. n.n. n.n. 61,9 17,5 79,9 32,4 90,5 282 FFS n.n. n.n. n.n. n.n. 65,3 15,7 66,7 148 n.n. 296 Tabelle 23: Fettsäurenmenge im Calshake® + Fett/Öl/freie Fettsäuren in g pro Mahlzeit Calshake®+ C8 C10 C12 C14 C16 C18 C18:1 C18:2 C18:3n6 Summe
Kokosöl 2,57 1,90 12,8 5,58 11,1 4,21 10,0 0,62 n.n. 48,9 Kakaobutter 0,55 0,28 n.n. 0,46 18,9 14,1 17,0 1,38 0,53 53,1 Sheabutter 0,46 0,23 n.n. 0,38 9,97 14,50 18,0 1,39 0,62 45,6 Sonnenbl. n.n. n.n. n.n. n.n. 10,0 3,52 14,6 18,6 n.n. 46,7 Distelöl n.n. n.n. n.n. n.n. 10,1 2,35 10,3 22,1 n.n. 44,9 Leinöl n.n. n.n. n.n. n.n. 9,19 2,60 11,9 4,81 13,4 41,9 FFS n.n. n.n. n.n. n.n. 9,69 2,33 9,90 22,0 n.n. 43,9
3.1.5 Versuchsdurchführung und Probenentnahme