Die Gehalte der flüchtigen Fettsäuren Essigsäure, Propionsäure, Hexansäure, n-Buttersäure und n-Valeriansäure können der Dissertation von GÖRES (2016) entnommen werden. Nachfolgend sind die flüchtigen Fettsäuren i-Buttersäure und i-Valeriansäure als Vertreter des N-Stoffwechsels dargestellt (s. Abb. 4.1–4.4). Erfasst wurden zum einen die täglichen Konzentrationen in der Fermenterflüssigkeit als Parameter vor der „Fütterung“ und zum anderen die in 24 Stunden produzierten Gehalte, deren Fermentation in der Flüssigkeit des Überstandes gestoppt wurde.
68 4.1.1 Vorkommen von i-Buttersäure
(s. Abb. 4.1 u. 4.2 sowie Tab. 9.12–9.15)
Abb. 4.1: Konzentration der i-Buttersäure in der Fermenterflüssigkeit [mmol/l]
28–tägige Versuchsphase, Inkubation der Fermenter mit Kontrollsilage (KF-30/32) bzw. in der Zulagephase ( ) mit Schadsilage (TF-31/33)
und Sojaprotein (TF-31/33mS):
69 L31–L34
Konzentration von i-Buttersäure
Die Gehalte der i-Buttersäure in der Fermenterflüssigkeit stiegen in den ersten Tagen der Einlaufphase geringfügig an und pendelten in der Kontrollphase bei 1,2 mmol/l ein.
Mit Beginn der Zulagephase an Tag 10 stiegen die Gehalte der i-Buttersäure in den Testfermentern im Vergleich zu den Kontrollfermentern deutlich an (+38 bis +82 %) und erreichten Spitzenwerte von 2,1 mmol/l in TF-31mS an Tag 19 (+84 %). Die Werte der Kontrollfermenter blieben stabil bei 1,1–1,2 mmol/l. Die Zulage von Sojaprotein in TF-31mS führte zu höheren i-Buttersäuregehalten (+5 % bis +8 %; p = <0,001–0,002) im Vergleich zu TF-31. Während der gesamten Zulagephase und bis in die Erholungsphase hinein unterschieden sich die Gehalte der i-Buttersäure in den Testfermentern signifikant von denen der Kontrollfermenter. In der Erholungsphase sanken die Gehalte der i-Buttersäure von Tag 19 bis Tag 26 zuerst deutlich und ab Tag 22 langsamer ab, sodass an Tag 27 keine Unterschiede mehr zwischen den Kontroll- und den Testfermentern feststellbar waren.
L35–L38
Konzentration von i-Buttersäure
Im zweiten Laufblock war ebenfalls ein leichter Anstieg der i-Buttersäuregehalte in der Fermenterflüssigkeit während der Einlaufphase zu beobachten. Die Werte pendelten in der Kontrollphase bei 0,8 mmol/l ein. Analog zum ersten Laufblock folgte ein signifikanter Anstieg der i-Buttersäuregehalte in den Testfermentern im Vergleich zu den Kontrollfermentern während der Zulagephase auf 1,4–1,8 mmol/l (+84 % bis +120 %). Die höchsten Werte erreichte TF-33mS an Tag 16 mit 1,8 mmol/l (+126 %).
Auch zeigten die Fermenter TF-33mS höhere i-Buttersäuregehalte (+2 % bis +8 %;
p = 0,001–0,047) als TF-33. Die Kontrollfermenter hatten während der gesamten Zulagephase stabile Werte von rund 0,8 mmol/l. Ab Tag 26 der Erholungsphase waren keine wesentlichen Unterschiede mehr zwischen Kontroll- und Testfermentern zu beobachten, wobei sich die Reduktion der Werte in den Testfermentern wie in L31–L34 ab Tag 22 verlangsamte. Die Werte pendelten sich am Tag 27 bei den Ausgangswerten von 0,8 mmol/l ein.
70
Abb. 4.2: Produktion der i-Buttersäure [mmol/24h]
28–tägige Versuchsphase, Inkubation der Fermenter mit Kontrollsilage (KF-30/32) bzw. in der Zulagephase ( ) mit Schadsilage (TF-31/33)
und Sojaprotein (TF-31/33mS):
/ / entsprechende Fermentergruppen Weitere Legende s. Abb. 4.1
0,0
71 L31–L34
Produktion von i-Buttersäure
Im ersten Laufblock wurden in den Kontrollfermentern i-Buttersäuremengen von 0,3–0,4 mmol in 24 Stunden produziert. In den Testfermentern stiegen die Werte während der Zulagephase auf 0,6–0,8 mmol/24 h an (im Vergleich zur Kontrolle +56 % bis +89 %). Dabei unterschieden sich TF-31 und TF-31mS, wobei die Sojazulage die höheren i-Buttersäuremengen aufwies (+3 % bis +8 %; p = 0,009–0,010). Analog zu den gemessenen Werten in der Fermenterflüssigkeit des ersten Laufblockes waren die Werte der Testfermenter über die Dauer der Zulagephase und die ersten Tage der Erholungsphase hinweg signifikant unterschiedlich zu denen der Kontrollfermenter und pendelten sich am Ende der Erholungsphase an Tag 27 wieder im Bereich der letzteren bei 0,4 mmol/24 h ein, wobei die Reduktion der Gehalte von Tag 20 bis 22 deutlich schneller ablief als an den folgenden drei Tagen.
L35–L38
Produktion von i-Buttersäure
Die in 24 Stunden produzierten Mengen der i-Buttersäure im zweiten Laufblock verhielten sich im Verlauf des RUSITEC-Versuches gleichermaßen, wie die des ersten Laufblockes. Die Kontrollfermenter produzierten in der Einlaufphase geringfügig geringere i-Buttersäuremengen mit 0,3 mmol/24 h. In den Testfermentern stiegen die Werte auf 0,6–0,7 mmol/24h (+97 % bis +149 %) an, wobei die Sojazulage in TF-33mS im Vergleich zu TF-33 erneut die höheren Mengen produzierte (+3 % bis +7 %; p = 0,010–0,043). Auch hier unterschieden sich die Testfermenter signifikant von den Kontrollfermentern während der gesamten Zulagephase und bis in die Erholungsphase hinein. In diesem Laufblock verhielt sich die Reduktion der in 24 Stunden produzierten i-Buttersäuremengen analog zu dem im Fermenter beobachteten Verlauf. Zuerst fielen die Werte schneller und ab Tag 22 langsamer ab, um sich am Ende der Erholungsphase (Tag 26) wie im ersten Laufblock im Bereich der Kontrollfermenter bei Ausgangswerten von etwa 0,3 mmol/24 h einzupendeln.
72 4.1.2 Vorkommen von i-Valeriansäure
(s. Abb. 4.3 u. 4.4 sowie Tab. 9.15–9.19)
Abb. 4.3: Konzentration der i-Valeriansäure in der Fermenterflüssigkeit [mmol/l]
28–tägige Versuchsphase, Inkubation der Fermenter mit Kontrollsilage (KF-30/32) bzw. in der Zulagephase ( ) mit Schadsilage (TF-31/33)
und Sojaprotein (TF-31/33mS):
/ / entsprechende Fermentergruppen Weitere Legende s. Abb. 4.1
0
73 L31–L34
Konzentration von i-Valeriansäure
Die Gehalte der i-Valeriansäure stiegen in allen Fermentern in den ersten drei Tagen der Einlaufphase von 1,3 auf 3,0 mmol/l an und enthielten in den Kontrollfermentern KF-30 Konzentrationen von 3,1–4,2 mmol/l. Mit Beginn der Zulagephase stiegen die i-Valeriansäuregehalte in den Testfermentern auf 8,5–11,2 mmol/l (+77 % bis +185 %).
Die höchsten Gehalte wurden an Tag 18 und 19 mit 10,9 bzw. 11,2 mmol/l gemessen (+73 % bis +186 %), dabei zeigte die Sojazulage in den Testfermentern TF-31mS keine signifikanten Unterschiede zu TF-31. Hingegen war die Signifikanz der i-Valeriansäuregehalte von KF-30 gegenüber TF-31 bzw. TF-31mS in der gesamten Zulage- und Erholungsphase gegeben (p = <0,001). Die Gehalte der Testfermenter pendelten sich an Tag 27 wieder im Bereich der Kontrollfermenter bei etwa 4,3 mmol/l ein, wobei sie in den ersten drei Tagen deutlich schneller abfielen, als in den folgenden fünf Tagen.
L35–L38
Konzentration von i-Valeriansäure
Wie im ersten Laufblock, stiegen auch im zweiten Laufblock die i-Valeriansäuregehalte an den ersten drei Tagen von 1,6 um fast das doppelte auf 3,1 mmol/l an. Die Kontroll-fermenter pendelten sich bei 2,8–3,5 mmol/l in der Kontrollphase ein. In der Zulage-phase erhöhten sich die i-Valeriansäuregehalte der Testfermenter auf 4,4–6,9 mmol/l (+103 % bis +200 %). Die höchsten Werte hatten TF-33 und TF-33mS an Tag 16 (6,6 bzw. 6,9 mmol/l; +186 % bzw. +200 % gegenüber KF-32), dabei erzeugte die Sojazulage nur an Tag 14 und 15 signifikante Unterschiede zwischen den Testfermentern TF-33 und TF-33mS (jeweils +5 %; p = 0,028 bzw. 0,045). Die Signifikanz der Gehalte in TF-33 und TF-33mS gegenüber KF-32 blieb vollständig über die Zulage- und die Erholungsphase bestehen. Dabei befanden sich die i-Valerian-säurespiegel von TF-33 und TF-33mS mit 3,0–3,2 mmol/l im Gegensatz zum ersten Laufblock am Ende der Erholungsphase nicht gänzlich wieder im Bereich von KF-32 (2,1 mmol/l), dennoch erfolgte auch hier bis Tag 22 eine weitaus schnellere Reduktion der i-Valeriansäuregehalte als in den folgenden Tagen.
74
Abb. 4.4: Produktion der i-Valeriansäure [mmol/24h]
28–tägige Versuchsphase, Inkubation der Fermenter mit Kontrollsilage (KF-30/32) bzw. in der Zulagephase ( ) mit Schadsilage (TF-31/33)
und Sojaprotein (TF-31/33mS):
/ / entsprechende Fermentergruppen Weitere Legende s. Abb. 4.1
0
75 L31–L34
Produktion von i-Valeriansäure
In der Einlaufphase produzierten alle Fermenter i-Valeriansäuremengen von 0,6–1,0 mmol/24 h, die sich bei 1,3 mmol/24 h in der Kontrollphase einpendelten. Mit der Zulagephase stiegen die produzierten Mengen in den Überläufen der Testfermenter auf 1,8–4,5 mmol/24 h (+123 % bis +219 %) an. Dabei konnte, wie zuvor in der Fermenterflüssigkeit, kein signifikanter Unterschied zwischen Test-fermentern mit bzw. ohne Sojazulage festgestellt werden. Die Spitzenwerte erzielten die Testfermenter an Tag 18 und 19 mit im Mittel 4,5 mmol/24 h (+219 %). Dabei waren die Unterschiede der produzierten i-Valeriansäuregehalten zwischen KF-30 und TF-31 bzw. TF-31mS über die Zulage- und die Erholungsphase bis zum Tag 25 bzw.
26 signifikant. In der Erholungsphase näherten sich die Werte der Testfermenter mit 1,8 mmol/24 h wieder stark denen der Kontrollfermenter (1,6 mmol/24 h) an, erreichten diese jedoch nicht vollständig bis zum Tag 28. Von Tag 19 bis Tag 22 fielen die Werte deutlich schneller als in den folgenden Tagen der Erholungsphase ab.
L35–L38
Produktion von i-Valeriansäure
Auch im zweiten Laufblock stiegen die in 24 Stunden produzierten i-Valerian-säuremengen in den ersten Tagen der Einlaufphase von 0,5 auf 1,2 mmol/24 h an und pendelten sich bei 1,1 mmol/24 h ein. In der Zulagephase erhöhten sich die produzierten Mengen in den Testfermentern auf 1,3–2,6 mmol/24 h (+105 % bis +209 %). Dabei hatte die Sojazulage von TF-33mS an Tag 11 und 14 einen signifikanten Einfluss gegenüber TF-33 (jeweils +4 %; p = 0,012 bzw. 0,027). Die höchsten Werte ergaben sich hier ebenfalls an den letzten Zulagetagen in den Testfermentern mit je 2,5 mmol/24 h (+209 %). In der Erholungsphase sanken die produzierten i-Valeriansäurewerte auf 1,3 mmol/24 h ab, erreichten aber wie im ersten Laufblock nicht den Level der Kontrolle (KF-32: 0,8–0,9 mmol/24 h). Analog zu den vorherigen Beobachtungen im ersten Laufblock sanken die produzierten Mengen auch hier von Tag 19–22 deutlich schneller als in den folgenden Tagen der Erholungsphase.
Die signifikanten Unterschiede zwischen KF-32 und den Testfermentern TF-33 bzw.
TF-33mS erstreckten sich über die gesamte Zulage- und Erholungsphase.
76 4.2 Vorkommen von Ammoniak
(s. Abb. 4.5 sowie Tab. 9.19 u. 9.20)
Abb. 4.5: Ammoniakgehalte in der Fermenterflüssigkeit [mmol/l]
28–tägige Versuchsphase, Inkubation der Fermenter mit Kontrollsilage (KF-30/32) bzw. in der Zulagephase ( ) mit Schadsilage (TF-31/33)
und Sojaprotein (TF-31/33mS):
/ / entsprechende Fermentergruppen Weitere Legende s. Abb. 4.1
0,00
77 L31–L34
Konzentration im flüssigen Fermenterinhalt
Die Ammoniakgehalte pendelten sich in der Einlaufphase im ersten Laufblock bei 4,5–6,0 mmol/l in der Fermenterflüssigkeit ein. Mit Beginn der Zulagephase stiegen die Gehalte in TF-31 und TF31-mS auf 9,6–14,2 mmol/l (+106 % bis +215 % im Vergleich zur Kontrolle) an und bildeten einen plateauähnlichen Kurvenverlauf. Die Sojazulage in TF-31mS ergab zudem höhere Ammoniakgehalte von TF-31mS gegenüber TF-31 (+14 %; p = 0,003–0,043), dabei erreichte TF-31mS an Tag 17 einen Spitzenwert von 16,9 mmol/l (+220 %). In der Erholungsphase sanken die Gehalte von TF-31 und TF-31mS bis zum Tag 21 schnell ab und erreichten bis Tag 26 wieder den Level der Kontrollfermenter (4,0–5,3 mmol/l). Die Gehalte von KF-30 unterschieden sich von TF-31 bzw. TF-31mS in der Zulagephase hochsignifikant und auch in der Erholungsphase waren bis zum Tag 22 bzw. 23 noch Signifikanzen zu verzeichnen.
L35–L38
Konzentration im flüssigen Fermenterinhalt
Im zweiten Laufblock sanken die Ammoniakgehalte im Gegensatz zum ersten Laufblock in der Einlaufphase von 4,6 mmol/l in den ersten Tagen auf 1,6 mmol/l an Tag 7 in der Kontrollphase ab. In der Zulagephase stiegen die Gehalte in TF-33 bzw.
TF-33mS um mehr als das 10fache der Kontrolle auf 6,5–18,6 mmol/l (+468 % bis +1010 %) an. Ein plateauähnlicher Verlauf war auch hier zu beobachten, jedoch schwankten die Werte im Plateau stärker in einem Bereich von rund 11–19 mmol/l. Die Sojazulage spiegelte sich vergleichbar zum ersten Laufblock in höheren Ammoniakgehalten von TF-33mS gegenüber TF-33 wieder (+16 %;
p = 0,004–0,027). Den höchsten Gehalt wies TF-33 an Tag 16 mit 19,4 mmol/l (+1035 %) auf. In der Erholungsphase sanken die Ammoniakgehalte in den Testfermentern auf Werte von 1,3–1,6 mmol/l ab und pendelten sich damit im Bereich der Kontrollfermenter ein. Wie im ersten Laufblock sanken die Ammoniakgehalte bis zum Tag 22 erheblich schneller als in den folgenden Tagen der Erholungsphase.
Analog zum ersten Laufblock waren auch im zweiten Laufblock hochsignifikante Unterschiede zwischen KF-32 und TF-33 bzw. TF-33mS in der gesamten Zulagephase zu beobachten, die sich bis Tag 22 in die Erholungsphase hineinzogen.
78
4.3 Ergebnisse der Aminosäureanalyse (EVONIK Nutrition & Care GmbH) Im Folgenden sind die ausgewerteten Daten der Aminosäureanalyse von EVONIK Nutrition & Care GmbH aus 315 gefriergetrockneten Grassilagen im Totalaufschluss dargestellt (s. Abb. 4.6 bis Abb. 4.10). Arginin, Lysin und Methionin sowie GABA sind jeweils in Abhängigkeit vom RE/Rp Quotienten aufgeführt. Da die grafische Darstellung der Ergebnisse im Mittelpunkt stehen sollte, wurden keine weiteren statistischen Auswertungen vorgenommen. Aufgrund der Datenübermittlung von EVONIK Nutrition & Care GmbH wurde der Aminosäuregehalt jeweils prozentual anteilig an den gesamten Aminosäuren der TS erfasst, während der GABA-Gehalt in mg/kg TS ermittelt werden konnte.
Arginin zeigte eine deutliche Abhängigkeit vom RE/Rp-Quotienten in den Grassilagen.
Dabei wiesen die im RUSITEC eingesetzten Schadsilagen S-31 und S-33 einen RE/Rp-Quotienten von 42,9 % bzw. 40,3 % und die Kontrollsilagen K-30 und K-32 einen entsprechenden Quotienten von 59,5 % bzw. 60,6 % auf (s. Tab. 3.2). Die Arginingehalte in den Schadsilagen S-31 und S-33 lagen bei 1,9 bzw. 2,7 % der gesamten Aminosäuren. Die Kontrollsilagen K-30 und K-32 lagen bei deutlich höheren Arginingehalten von 5,1 bzw. 4,0 % der gesamten Aminosäuren.
R² = 0,54398
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Arginin[% ges. AS]
[RE/Rp]
Abb. 4.6: Abhängigkeit der Arginin-Gehalte [% der gesamten AS] vom Quotienten RE/Rp in 315 Grassilagen
■ eingesetzte Kontrollsilagen (K-30 und K-32) RUSITEC-Läufe L31- L38
▲eingesetzte Schadsilagen (S-31 und S-33) RUSITEC-Läufe L31- L38
♦ Silagen aus der Datenbank
79
Bei Lysin war kein deutlicher Unterschied zwischen den Schad- und Kontrollsilagen zu verzeichnen. Die Lysingehalte beliefen sich in K-30 und K-32 auf 5,2 % bzw. 6,1 % der gesamten Aminosäuren und in S-31 und S-33 auf 6,0 % bzw. 6,5 %.
R² = 0,00347
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Lysin [% ges. AS]
[RE/Rp]
R² = 0,06796
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0 20 40 60 80 100
Methionin[% ges. AS]
[RE/Rp]
Abb. 4.7: Abhängigkeit der Lysin-Gehalte [% der gesamten AS] vom Quotienten RE/Rp in 315 Grassilagen
■ eingesetzte Kontrollsilagen RUSITEC-Läufe L31- L38
▲eingesetzte Schadsilagen RUSITEC-Läufe L31- L38
♦ Silagen aus der Datenbank
Abb. 4.8: Abhängigkeit der Methionin-Gehalte [% der gesamten AS] vom Quotienten RE/Rp in 315 Grassilagen
■ eingesetzte Kontrollsilagen RUSITEC-Läufe L31- L38
▲eingesetzte Schadsilagen RUSITEC-Läufe L31- L38
♦ Silagen aus der Datenbank
80
Analog zu den Gegebenheiten von Lysin zeigten auch die Methioninwerte mit 2,0 % bzw. 2,1 % der gesamten Aminosäuren in den Kontrollsilagen und 2,2 % bzw. 2,1 % der gesamten Aminosäuren in den Schadsilagen S-31 bzw. S-33 wenig Unterschiede.
Die Ergebnisse von GABA können aus Gründen der Datenübermittlung in g/kg TS angegeben werden.
Die Verteilung der GABA-Gehalte war spiegelverkehrt wie beim Arginin durch den RE/Rp-Quotienten beeinflusst. Zudem wurden in den Schadsilagen (S-31 bzw. S-33) mit 7,6 und 9,6 g/kg TS deutlich höhere Gehalte gemessen als in den Kontrollsilagen (K-30 bzw. K-32 je 3,8 g/kg TS).
R² = 0,2461
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
GABA [g/kg TS]
[RE/Rp]
Abb. 4.9: Abhängigkeit der GABA-Gehalte [g/kg TS] vom Quotienten aus RE/Rp in 315 Grassilagen
■ eingesetzte Kontrollsilagen RUSITEC-Läufe L31- L38
▲eingesetzte Schadsilagen RUSITEC-Läufe L31- L38
♦ Silagen aus der Datenbank
81