Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH 35392 Gießen · Friedrichstraße 17 · Tel. 0641 / 24466 · Fax: 0641 / 25375
E-Mail: info@dvg.de · Internet: www.dvg.de ISBN 978-3-86345-352-7
Annika Heuermann Hannover 2016
INAUGURAL-DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Annika Heuermann
Aurich
Hannover 2016
Tierärztliche Hochschule Hannover
Die Vermahlungsintensität von Sojaprodukten als Mischfutterkomponenten für die Broilermast – Einflüsse auf Verdaulichkeit,
Mastleistung und Fußballengesundheit?
Bibliografische Informationen der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.
1. Auflage 2016
© 2016 by Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH, Gießen
Printed in Germany
ISBN 978-3-86345-352-7
Verlag: DVG Service GmbH Friedrichstraße 17
35392 Gießen 0641/24466 info@dvg.de www.dvg.de
Tierärztliche Hochschule Hannover
Die Vermahlungsintensität von Sojaprodukten als Mischfutterkomponenten für die Broilermast – Einflüsse auf Verdaulichkeit, Mastleistung und
Fußballengesundheit?
INAUGURAL - DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Annika Heuermann
Aurich
Hannover 2016
Wissenschaftliche Betreuung: Univ. Prof. Dr. J. Kamphues
Institut für Tierernährung
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
1. Gutachter: Univ. Prof. Dr. J. Kamphues
2. Gutachterin: Univ. Prof. Dr. S. Rautenschlein, PhD
Tag der mündlichen Prüfung: 07.11.2016
Meiner Familie
Teile der vorliegenden Dissertation wurden bereits auf folgenden Tagungen präsen- tiert oder in wissenschaftlichen Journalen veröffentlicht:
70. Tagung der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie Hannover, 8. - 10. März 2016
A. Heuermann, M. Kölln, T. Jackisch, J. Kamphues
A new grinding technology for soybean byproducts in broiler diets: Effects on perfor- mance, excreta and litter quality as well as on foot pad health.
Proceedings of the society of nutrition physiology 25, S. 136
16th International Conference on Production Diseases in Farm Animals Wageningen, Niederlande, 20. - 23. Juni 2016
A. Heuermann, M. Kölln, T. Jackisch, J. Kamphues
Finely ground soybean byproducts in broiler diets: performance, excreta quality and foot pad health.
Book of abstracts, S. 54
20th Congress of the European Society of Veterinary and Comparative Nutri- tion
A. Heuermann, M. Kölln, T. Jackisch, J. Kamphues Berlin, 15. - 17. September 2016
High grinding intensity for soybean products – effects on protein digestibility, perfor- mance, excreta composition and foot pad health of broilers?
Congress Proceedings, S. 189
20-23 June 2016
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... 1
2 Schrifttum ... 3
2.1 Allgemeines zur Masthühnerfütterung ... 3
2.2 Bedeutung und Einsatz von Sojanebenprodukten in der Mast ... 4
2.3 Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit beim Vogel ... 6
2.3.1 Proteinverdauung ... 6
2.3.2 Kontraktionszyklus des Muskelmagens ... 7
2.3.3 Bestimmung der Verdaulichkeit von Nährstoffen ... 8
2.3.4 Bestimmung der praecaecalen Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit ... 10
2.3.5 Proteinqualität ... 12
2.3.6 Rohprotein- und Aminosäurenbedarf von Broilern ... 15
2.4 Bedeutung der Vermahlungsintensität von Futterkomponenten ...18
2.4.1 Bestimmungsmöglichkeiten der Partikelgröße ... 18
2.4.2 Verdaulichkeit und Leistung ... 19
2.4.3 Magen-/Darmgesundheit ... 27
2.5 Fußballenentzündung ...30
2.5.1 Bedeutsamkeit in der Mastgeflügelhaltung ... 30
2.5.2 Ätiologie ... 31
2.6 Ableitung der Aufgabenstellung ...34
3 Material und Methoden ...37
3.1 Versuch I mit dem Fokus Leistung und Fußballengesundheit ...37
3.1.1 Chemische Analysen (Futtermittel und Probenmaterialien) ... 37
3.1.2 Partikelgrößenverteilung (Sojaprodukte, Versuchsfuttermittel) ... 44
3.1.3 Vermahlungstechnologie für die Sojaprodukte ... 45
3.1.4 Zusammensetzung der Versuchsfuttermittel ... 46
3.1.5 Tiere ... 48
3.1.6 Haltung und Fütterung ... 48
3.1.7 Leistungsparameter ... 50
3.1.8 Exkremente- und Einstreuproben ... 50
3.1.9 Beurteilung der Fußballengesundheit ... 51
3.1.10 Sektion ... 53
3.2 Versuch II mit dem Fokus Protein- und Aminosäurenverdauung ...55
3.2.1 Chemische Analysen (Futtermittel und sonstige Probenmaterialien) .... 55
3.2.2 Partikelgrößenverteilung (Sojaprodukte, Versuchsfuttermittel) ... 56
3.2.3 Zusammensetzung der beiden Versuchsfuttermittel ... 56
3.2.4 Tiere ... 57
3.2.5 Haltung und Fütterung ... 57
3.2.6 Leistungsparameter ... 58
3.2.7 Exkremente- und Einstreuproben ... 58
3.2.8 Beurteilung der Fußballengesundheit ... 59
3.2.9 Sektion ... 59
3.2.10 Praecaecale Verdaulichkeit ... 59
3.3 Statistische Auswertung ...61
4 Ergebnisse ...63
4.1 Versuch I mit dem Fokus Leistung und Fußballengesundheit ...63
4.1.1 Gesundheitszustand und Tierverluste ... 63
4.1.2 Versuchsfuttermittel ... 63
4.1.3 Partikelgrößenverteilung in den Sojaprodukten sowie in den hier verwendeten Versuchsfutter-Varianten ... 66
4.1.4 Futter- und Wasserverbrauch ... 68
4.1.5 Leistungsparameter (Körpermassenentwicklung und Futteraufwand) .. 70
4.1.6 TS-Gehalte und pH-Werte der Exkremente ... 73
4.1.7 TS-Gehalte und pH-Werte der Einstreu ... 75
4.1.8 Fußballengesundheit ... 78
4.1.9 Sektionsergebnisse ... 79
4.2 Versuch II mit dem Fokus Protein- und Aminosäurenverdauung ...84
4.2.1 Gesundheitszustand und Tierverluste ... 84
4.2.2 Versuchsfuttermittel ... 84
4.2.3 Partikelgrößenverteilung in den beiden Versuchsfutter-Varianten ... 85
4.2.4 Futter- und Wasserverbrauch ... 86
4.2.5 Chromoxid-Passagerate ... 87
4.2.6 Praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit ... 88
4.2.7 Leistungsparameter (Körpermassenentwicklung und Futteraufwand) .. 89
4.2.8 TS-Gehalte und pH-Werte der Exkremente ... 90
4.2.9 TS-Gehalte und pH-Werte der Einstreu ... 92
4.2.10 Fußballengesundheit ... 93
4.2.11 Sektionsergebnisse ... 94
5 Diskussion ...95
5.1 Kritik an der Methode ...95
5.1.1 Tiere und Haltung ... 95
5.1.2 Futter- und Wasserversorgung ... 97
5.1.3 Parametererhebung ... 100
5.2 Leistungen bei unterschiedlicher Vermahlungsintensität des jeweiligen Sojaprodukts ...104
5.3 TS-Gehalt im Dünndarmchymus bei unterschiedlicher Vermahlungsintensität
des jeweiligen Sojaprodukts ...111
5.4 Chymusviskosität bei unterschiedlicher Vermahlungsintensität des jeweiligen Sojaprodukts ...112
5.5 Exkremente- und Einstreuqualität bei unterschiedlicher Vermahlungsintensität des jeweiligen Sojaprodukts...115
5.5.1 pH-Wert der Exkremente und der Einstreu ... 115
5.5.2 TS-Gehalt in den Exkrementen und der Einstreu... 116
5.6 Fußballengesundheit bei unterschiedlicher Vermahlungsintensität des jeweiligen Sojaprodukts ...122
5.7 Praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit bei unterschiedlicher Vermahlungsintensität des LP-SES ...128
5.8 Schlussfolgerungen ...134
6 Zusammenfassung...137
7 Summary ...143
8 Literaturverzeichnis ...147
9 Anhang ...175
9.1 Versuchsfuttermittel ...175
9.2 Partikelgrößenverteilung ...177
9.3 Futterverbrauch ...179
9.4 Wasserverbrauch ...182
9.5 Verdaulichkeit ...185
9.6 Körpermassen ...186
9.7 pH-Werte ...199
9.8 FPD-Scores ...201
9.9 Sektionsparameter ...212
1.10 Tabellenverzeichnis ...218 9.10 Abbildungsverzeichnis ...225
Abkürzungsverzeichnis
AA amino acids NfE Stickstofffreie Extraktstoffe
ANF antinutritive Faktoren NSP Nicht-Stärke-Polysaccharide AS
CP
Aminosäuren crude protein
oS pcVQ
Organische Substanz praecaecale Verdaulichkeit Cys
DEB
Cystein
dietary electrolyte balance
Ra Rfa Rfe
Rohasche Rohfaser Rohfett dMEAN Diskrete Mittlere
Partikelgröße
Rp SES
Rohprotein
Sojaextraktionsschrot
FCR Feed Conversion Ratio WV Wasserverbrauch
FPD Foot pad dermatitis SPK Sojaproteinkonzentrat
FV Futterverbrauch TS Trockensubstanz
GIT Gastrointestinaltrakt uS ursprüngliche Substanz GMD Geometrischer Mittlerer
Durchmesser
V VDD
Verdaulichkeitsstudie vorderer Dünndarm HDD hinterer Dünndarm vs. versus = gegenübergestellt HP-SES High-Protein-
Sojaextraktionsschrot
KM Körpermasse
LP-SES Low-Protein-
Sojaextraktionsschrot
LT Lebenstag
Lys Lysin
ME umsetzbare Energie Met Methionin
Chemische Elemente und Maßeinheiten wurden entsprechend der offiziellen No- menklatur (IUPAC) abgekürzt.
Einleitung
1 Einleitung
Die Anforderungen an ein Mischfuttermittel in der Broilermast sind hoch: Erstrebens- wert sind heutzutage neben einer optimalen Körpermassenentwicklung - bei gerin- gem Futteraufwand - auch positive Effekte auf die Tiergesundheit.
Gerade die Futterstruktur stellt diesbezüglich einen wichtigen Einflussfaktor dar. So wurden in verschiedenen Studien bereits deutliche Beziehungen zwischen der Fut- terstruktur und der Magen-/Darmgesundheit bei Broilern sowie Einflüsse der Parti- kelgröße auf die Nährstoffverdaulichkeit festgestellt. Demnach wirkt sich eine grobe Struktur des Getreides im Alleinfuttermittel beim Geflügel positiv auf die Entwicklung des Gastrointestinaltraktes (GIT) aus (SVIHUS 2011), während eine feine Vermah- lung der Proteinkomponente eine höhere praecaecale Verdaulichkeit der in ihr ent- haltenen Proteine und Aminosäuren ermöglicht (KLUTH 2011). Allerdings liegt der Fokus in der aktuellen Debatte „optimale Futterstruktur“ vorrangig auf den Getreide- komponenten.
Neben einer physiologischen Entwicklung des gesamten Verdauungstrakts sollte das Mischfutter auch eine entsprechende Fußballengesundheit der Tiere ermöglichen.
Dabei wird ein hoher Feuchtegehalt der Einstreu als Hauptursache für das Auftreten von Fußballenentzündungen beim Geflügel angesehen (MAYNE et al. 2007), der vor allem durch die Exkremente- und Einstreuqualität bestimmt wird (KAMPHUES et al.
2011). Einen ungünstigen Einfluss auf die Beschaffenheit der Exkremente wird unter anderem den antinutritiven Faktoren (ANF), den Oligosacchariden wie Stachyose und Raffinose sowie den hohen K-Gehalten im Sojaextraktionsschrot (SES) zuge- schrieben (YOUSSEF et al. 2011a). Dabei ist bislang nicht geklärt, ob die Fut- terstruktur ebenfalls einen Einfluss auf die Fußballengesundheit der Tiere nehmen kann, indem sie sich beispielsweise auf die Chymus- und Exkrementequalität aus- wirkt.
Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Studie verschiedene Mischfutter- Varianten verwendet, die sich primär in der Vermahlungsintensität der Sojaprodukte unterschieden. Anlass für diese Arbeit gab eine neu entwickelte Vermahlungstechnik, die es ermöglichte, die Sojaprodukte so fein zu vermahlen, dass der Großteil der Partikel einen Durchmesser von < 63 µm aufwies.
Einleitung
Dabei wurde zum einen der Frage nachgegangen, welche Auswirkungen diese sehr feine Vermahlung von Sojaprodukten im Mischfutter auf die Mastleistung der Tiere hat. Gleichzeitig sollten mögliche Einflüsse auf die Extremente- und Einstreuqualität und damit auf die Fußballengesundheit näher ermittelt werden.
Nach Klärung möglicher Effekte auf die Leistung der Tiere sollten des Weiteren Aus- wirkungen auf die Verdaulichkeit von Rohprotein (Rp) und Aminosäuren (AS), und zwar im praecaecalen Bereich, geprüft werden, da diese den Wert als Proteinquelle maßgeblich determiniert.
Schrifttum
2 Schrifttum
Bei Betrachtung aktueller Statistiken wird die Bedeutung der Geflügelfleischprodukti- on ersichtlich. Während der generelle Fleischverbrauch stagniert, nimmt der Ver- brauch an Geflügelfleisch zu. Pro Kopf lag dieser 2015 in Deutschland bei 19,4 kg, 2014 betrug dieser noch 19,2 kg (BLE 2016). Davon macht Fleisch, das aus der Broilermast stammt, den größten Anteil aus (JEROCH et al. 2013).
2.1 Allgemeines zur Masthühnerfütterung
Die Mast beginnt für Broiler bereits mit dem ersten Lebenstag. Dabei wird zwischen Kurz-, Mittel- und Langmast unterschieden. Bei der Mittelmast (36-38 Tage) handelt es sich in Deutschland mit über 80 % um die häufigste Form. Diese zielt auf die spä- tere Vermarktung der Teilstücke (JEROCH et al. 2013; KAMPHUES et al. 2014). In der Regel erfolgt die Fütterung als sogenannte Phasenfütterung. Zum Einsatz kom- men dabei meist pelletierte Alleinfuttermittel, die vor allem in ihren Energie-, Protein- sowie Mineralstoffgehalten dem Bedarf der Tiere in der jeweiligen Phase angepasst sind (JEROCH et al. 2008b; KAMPHUES et al. 2014; KIRCHGESSNER et al.
2014a).
Neben der Phasenfütterung gibt es als weitere Fütterungspraktik die Universalfütte- rung. Diese ist durch die Fütterung des gleichen Mischfutters über die gesamte Mast gekennzeichnet, was eine Überversorgung mit Energie zu Beginn und eine Unterver- sorgung zum Ende der Mast zur Folge hat.
Darüber hinaus gibt es die Form der kombinierten Fütterung, in der Getreide und Er- gänzungsfutter zum Einsatz kommen. Mit fortschreitender Mastdauer erhöht sich der Getreideanteil unter gleichzeitiger Reduzierung des Anteils an Ergänzungsfutter (KAMPHUES et al. 2014).
In der Broilerhaltung macht die Futterversorgung mit 70 % den Großteil der Kosten in der Mast aus. Dies zeigen die Ergebnisse aus der Betriebszweigauswertung der Landwirtschaftskammer Niedersachsen aus dem Wirtschaftsjahr 2013/2014.
Schrifttum
2.2 Bedeutung und Einsatz von Sojanebenprodukten in der Mast Wie dem vorherigen Kapitel zu entnehmen ist, werden Broiler in der Praxis üblicher- weise mit einem pelletierten Alleinfuttermittel versorgt. Die Basis dieses Alleinfutters bilden in der Regel Weizen und Mais. Beide Getreide weisen bereits einen gewissen Proteingehalt auf und tragen damit zur Proteinversorgung bei. Um den Proteingehalt im Futter zu optimieren, wird meist SES als Proteinträger eingesetzt (JEROCH et al.
2013). Es handelt sich dabei um ein Nebenprodukt der Öl- und Fettgewinnung. Die Ölextraktion aus der Sojabohne bewirkt eine Anreicherung von Rp. Dies und die ho- he Biologische Wertigkeit des Proteins machen aus dem entstehenden SES einen wertvollen Eiweißlieferanten (KAMPHUES et al. 2014). Des Weiteren enthält es im Vergleich zu anderen Extraktionsschroten einen geringen Gehalt an Fasersubstan- zen und weist damit eine hohe Verdaulichkeit der organischen Substanz (oS) auf, dies wirkt sich positiv auf den Gehalt an umsetzbarer Energie aus (JEROCH et al.
2008a; JEROCH et al. 2013).
Diese Eigenschaften machen Soja mit einem Anteil von 66 % zu dem am häufigsten eingesetzten Eiweißfuttermittel in der Tierernährung (ANONYM 2016a).
Abhängig von dem Vorhandensein der Sojabohnenschale bei der Herstellung des SES wird zwischen Low-Protein- (LP-) und High-Protein- (HP-) SES unterschieden.
Bei letzterem handelt es sich um ein Extraktionsschrot, das aus geschälten Sojaboh- nen hergestellt wird. Fehlt der Schalenanteil, verringert sich der Rohfaser- (Rfa-) Ge- halt, was dementsprechend zu einem höheren Rp-Anteil führt. Der Rp-Gehalt liegt dadurch bei ungefähr 48 %. Dies macht das HP-SES zu einem wertvolleren Produkt als das LP-SES. Bei diesem erfolgt vor der Extraktion keine Entfernung der Schale, dadurch variiert der Rp-Gehalt um etwa 44 %. Für die Inaktivierung antinutritiver Substanzen erfolgt eine thermische Behandlung der SES mittels toasten (SEILER 2006; KAMPHUES et al. 2014).
Ein weiteres Sojaprodukt ist das Sojaproteinkonzentrat (SPK). Im Vergleich zu den beiden zuvor genannten SES zeichnet es sich durch einen deutlich höheren Rp- Gehalt (60 %) sowie durch eine feinere Partikelgröße aus. Bei der Herstellung zum SPK erfolgen zunächst ein Aufbrechen, Schälen und Kochen der Sojabohnen mit anschließender Entfettung. Im nächsten Schritt wird das Material erhitzt, um die ANF
Schrifttum
zu entfernen. Es entsteht ein „gereinigtes“ Sojabohnenmehl. Durch Ethanol- Extraktion werden schließlich die hitzebeständigen ANF dem Mehl entzogen. Zum Schluss erfolgt eine Trocknung und Vermahlung, die für die sehr feine und mehlarti- ge Konsistenz des SPK verantwortlich ist (ANONYM -).
Die unterschiedlichen Rp-Gehalte der genannten Sojaprodukte wirken sich schließ- lich auch auf ihre Marktpreise aus. So belaufen sich die Kosten von LP-SES auf zur- zeit 430 €/mt und von HP-SES auf 510 €/mt. Für SPK liegt der aktuelle Tagespreis sogar bei 810 €/mt1. Ein Vergleich mit den gegenwärtigen Tagespreisen (ANONYM 2016b) für Weizen (134,08 €/t) und Mais (136,43€/t) zeigt, dass es sich bei den So- japrodukten um deutlich teurere Futterkomponenten handelt. Auch wenn diese im Vergleich zum Weizen und Mais im Mischfuttermittel in geringeren Mengen einge- setzt werden, tragen sie dennoch wesentlich zur Höhe der Futterkosten, die sich laut der Betriebszweigauswertung der Landwirtschaftskammer Niedersachsen (Wirt- schaftsjahr 2013/2014) auf0,614 €/kg Lebendgewicht belaufen, bei (SCHIERHOLD et al. 2016).
1 Laut persönlicher Mitteilung (E-Mail) von Herrn T. Jackisch (Fa. Köster Marine Proteins, Hamburg), Aktuelle Tagespreise für LP-SES, HP-SES und SPK, 15.08.2016.
Schrifttum
2.3 Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit beim Vogel
2.3.1 Proteinverdauung
Die Proteinverdauung beginnt bereits im Drüsenmagen. Dieser sezerniert das Enzym Pepsinogen, welches im sauren Milieu zu Pepsin aktiviert wird. Das Futter verbleibt nur kurz im Drüsenmagen, so dass die Enzyme erst im Muskelmagen ihre ganze Wirkung entfalten (JEROCH et al. 2013). Der im nächsten Kapitel beschriebene Re- flux von einem Teil des Muskelmageninhalts ermöglicht einen weiteren Kontakt mit der im Drüsenmagen sezernierten Salzsäure und Enzymen (DUKE 1992). Das Pep- sin spaltet Peptidbindungen zwischen den AS und bildet so aus den Futterproteinen kürzere Peptidketten. Diese gelangen dann zur weiteren Verdauung in den Dünn- darm.
Dort wirken die Enzyme Trypsin, Chymotrypsin und Elastase, die von der Bauch- speicheldrüse produziert werden. Nachdem diese, auch als Endopeptidasen be- zeichneten Enzyme aktiviert wurden, beginnen sie mit der Spaltung der Proteine bzw. Polypeptidketten. Der Begriff Endopeptidasen leitet sich von ihrem Wirkungsort ab, da die Spaltung innerhalb des Proteins erfolgt. Dabei sind sie auf bestimmte AS- Sequenzen spezifiziert (JEROCH et al. 2013).
Neben den Endopeptidasen sind auch Exopeptidasen in die Proteinverdauung im Dünndarm involviert. Diese sind weniger spezifisch und spalten die AS nach und nach ab. Auch sie werden von der Bauchspeicheldrüse sezerniert. Es handelt sich dabei um die Carboxypeptidasen A und B.
Im nächsten Abbauschritt kommen die Aminopeptidasen zum Einsatz, die sich an der Membran der Darmzellen befinden. An den Peptidenden, wo sich eine freie Ami- nogruppe befindet, spalten sie die AS ab.
Darüber hinaus gibt es noch Di- und Tripeptidasen, die wahrscheinlich erst intrazellu- lär wirken, nachdem die Peptide resorbiert wurden (JEROCH et al. 2013).
Schrifttum
2.3.2 Kontraktionszyklus des Muskelmagens
Der Muskelmagen ist aus kräftigem Muskelgewebe aufgebaut. Seine Innenseite ist mit einer Koilinschicht ausgekleidet. Dabei handelt es sich um eine dicke Hornhaut mit Furchen. Sie dient der mechanischen Zerkleinerung und bildet einen Schutz ge- gen Salzsäure und eiweißspaltende Enzyme. Der Muskelmagen stellt eine Art Zahn- ersatz dar und ist demnach für die Futterzerkleinerung zuständig (JEROCH et al.
2013).
Der im Folgenden beschriebene gastroduodenale Zyklus stützt sich auf die an Puten gemachten Beobachtungen von DUKE (1992):
Gelangen Futterpartikel in den Muskelmagen, öffnet sich der Pylorus durch die Kon- traktion der schmalen Muskeln. Es folgt eine kräftige, peristaltische Kontraktion im Duodenum. Das breite Muskelpaar kontrahiert kurz danach und ein Teil des Magen- inhalts gelangt ins Duodenum, ein anderer Teil wieder in den Drüsenmagen. Mit Ent- spannung der breiten Muskeln kommt es zur Kontraktion des Drüsenmagens, wodurch Partikel aus dem Kropf und aus dem Reflux in den Muskelmagen befördert werden. Dieser Kontraktionszyklus läuft viermal pro Minute ab. Die Zerkleinerung der Futterpartikel erfolgt durch ihr Reiben gegen die Koilinschicht an der Mageninnensei- te und gegen andere sich im Magen befindliche Partikel innerhalb der Kontraktions- phase der breiten Muskeln. Die kleinen Muskeln hingegen sorgen für den Transport der Futterpartikel zu den Vermahlungszonen zwischen den Kontraktionen der breiten Muskeln.
Wie MOORE (1999) bei Gänsen feststellte, werden die Futterpartikel auf eine be- stimmte Größe zerkleinert und gelangen dann aus dem Muskelmagen in das Duo- denum. Dabei fungiert der Pylorus wie ein Sieb. Aufgrund seiner kleinen Öffnung und Faltung ist er nur für ausreichend zerkleinerte Partikel durchlässig. HETLAND et al.
(2002) sowie AMERAH und RAVINDRAN (2008) fanden heraus, dass der Durch- messer der meisten Partikel, die das Duodenum erreichen, unter 0,1 mm liegt, wenn es sich um Futtermittel handelte, die ganzen Weizen oder grobe Getreidepartikel enthielten. Die durchschnittliche Partikelgröße, die den Muskelmagen verlässt, be- trägt laut FERRANDO et al. (1987) in der Regel jedoch zwischen 0,5 und 1,5 mm.
Schrifttum
Demnach scheint eine eher grobe Futterstruktur zu einer intensiveren Zerkleinerung im Muskelmagen und schließlich zu kleineren Partikeln im Duodenum zu führen.
2.3.3 Bestimmung der Verdaulichkeit von Nährstoffen
Die Verdaulichkeit gibt darüber Auskunft, zu welchem Grad eine bestimmte Nähr- stoffmenge, die sich im Futter befindet, absorbiert wird. Sie erschließt sich aus der Differenz der über das Futter aufgenommenen Nährstoffmenge (oder Energie) und der Menge, die über den Kot bzw. die Exkremente wieder ausgeschieden wird (KAMPHUES et al. 2014; KIRCHGESSNER et al. 2014b). Dabei wird die Verdaulich- keit eines Futtermittels entweder in Prozent oder als Faktor dargestellt und kann dementsprechend Werte bis maximal 100 % bzw. 1,0 annehmen (KAMPHUES et al.
2014) .
Die Bestimmung der Verdaulichkeit von Nährstoffen kann anhand der Kollektions- oder Markermethode erfolgen.
Kollektionsmethode
Die Kollektionsmethode dient im Allgemeinen der Ermittlung der Verdaulichkeit über den gesamten Magen-Darmtrakt. Sie wird unterteilt in eine Adaptations- und eine Kollektionsphase. Die Adaptation dient zum einen der Gewöhnung der Tiere an das zu testende Futtermittel und zum anderen der Sicherstellung, dass sich im Verdau- ungstrakt der Tiere keine Bestandteile des davor verwendeten Futters mehr befin- den. Sie ist mindestens genauso lang wie die eigentliche Kollektion. Beim Geflügel handelt es sich dabei um mindestens 3 Tage (KIRCHGESSNER et al. 2014b).
Während des Kot- bzw. Exkrementesammelns ist es notwendig, die Tiere so zu hal- ten, dass keine Kontamination des Kotes bzw. der Exkremente durch beispielsweise Haare, Federn oder Einstreu erfolgt. Zum anderen wird das Sammeln in regelmäßi- gen Abständen durchgeführt, um Nährstoffverluste (wie zum Beispiel NH3) zu verhin- dern. Bei der Fütterung der Tiere ist darauf zu achten, dass die Energieaufnahme in etwa dem Erhaltungsbedarf der Tiere entspricht.
Mittels dieser Methode lässt sich die scheinbare Verdaulichkeit berechnen. Diese gibt prozentual die Differenz zwischen den Nährstoffmengen an, die mit dem Futter
Schrifttum
aufgenommen und mit dem Kot bzw. den Exkrementen ausgeschieden wurden. Ge- eignet ist diese Art der Bestimmung bei Rfa oder Stärke, da es sich dabei um Nähr- stoffe handelt, die kaum ins Darmlumen sezerniert werden.
Wird ein Nährstoff in höheren Maßen ins Darmlumen sezerniert, ist folglich ein ent- sprechend hoher Anteil dieses Nährstoffes im Kot bzw. in den Exkrementen endoge- nen Ursprungs. Daraus ergeben sich für die scheinbare Verdaulichkeit geringere Werte als für die wahre Verdaulichkeit. Aus diesem Grund wird beispielsweise bei der Bestimmung der Rp-Verdaulichkeit die wahre Verdaulichkeit ermittelt, indem die endogene Sekretion bei der Berechnung Berücksichtigung findet. Die Ermittlung der endogenen Menge kann durch N-freie Ernährung oder mittels Regressionsgleichun- gen (tierartspezifisch) erfolgen (KAMPHUES et al. 2014).
Indikatormethode
Bei der Indikatormethode wird dem Futter entweder ein Marker mit inerten und nicht resorbierbaren Eigenschaften zugesetzt oder es wird ein Stoff verwendet, der sich auf natürliche Weise im Futtermittel befindet und ebenfalls nicht resorbiert wird. Bei den zugesetzten Markern handelt es sich meist um Chromoxid oder Titanoxid, bei letzterem kann man Lignin oder HCl-unlösliche Asche nutzen (KAMPHUES et al.
2014) .
Die Berechnung der Verdaulichkeit erfolgt auf Basis der Verhältnisse von Nährstoff und Indikator im Futtermittel sowie im Kot. Ein quantitatives Sammeln von Kot ist damit nicht mehr nötig (KIRCHGESSNER et al. 2014b).
Ebenfalls wird mit dieser Methode zunächst die Verdaulichkeit über den gesamten Magen-Darmtrakt ermittelt. Es besteht aber auch die Möglichkeit für die Bestimmung der sogenannten „partiellen“ Verdaulichkeit, das heißt, der Fokus wird auf die Ver- daulichkeit in einem bestimmten Abschnitt des Verdauungstraktes gelegt. Darunter fällt unter anderem die Ermittlung der praecaecalen Verdaulichkeit, die heute die ent- scheidende Größe in der Futtermittelbewertung und in der Bedarfsformulierung dar- stellt (KAMPHUES et al. 2014).
Schrifttum
2.3.4 Bestimmung der praecaecalen Rohprotein- und Aminosäurenverdaulich- keit
Für die Ermittlung der Verdaulichkeit von Rp und AS beim Geflügel stellt die prae- caecale Verdaulichkeitsanalyse die geeignetste Methode dar. Ein Grund ist die Tat- sache, dass ausschließlich die praecaecal verdauten Proteine und AS vom Tier ver- wertet werden (KAMPHUES et al. 2014). Eine Bestimmung der Verdaulichkeit über Exkremente-Analysen bietet zwar die Vorteile, dass die Durchführung einfach und ein Töten der Tiere für die Probengewinnung nicht nötig ist. Allerdings sind aufgrund der postilealen mikrobiellen Fermentation der AS sowie der Kontamination der Fäzes mit Harnsäure Verdaulichkeitsmessungen anhand von Exkrementen weniger sinn- voll, da sie zu Fehleinschätzungen führen (DOESCHATE et al. 1993; RAVINDRAN et al. 1999). Die von RAVINDRAN et al. (1999) durchgeführte Studie an Broilern mit 12 verschiedenen Futterkomponenten, darunter auch Weizen und SES, lässt unter an- derem vermuten, dass ein hoher Anteil an fermentierbaren Kohlenhydraten im pos- tilealen Darmtrakt zu einer vermehrten mikrobiellen Umsetzung von Ammoniak und Aminen zu AS führt. Die Konsequenz ist ein hohes Vorkommen dieser AS in den Ex- krementen und damit eine zu geringe Einschätzung der Verdaulichkeit. Vor allem bei der Fütterung von Weizen stellten die Autoren geringere Verdaulichkeitswerte fest, wenn diese über Exkremente analysiert wurden. Für die Beurteilung des Futterwer- tes wird daher in der Geflügelfütterung die praecaecale Verdaulichkeit von Rp und AS eines Futtermittels herangezogen. Allerdings ist für die Bewertung von Futtermit- teln eine Standardisierung der Methodik erforderlich (KLUTH u. RODEHUTSCORD 2006). Für Schweine existiert bereits eine Empfehlung für die Durchführung von Ver- suchen, die auf die Bestimmung der praecaecalen Verdaulichkeit zielen (GFE 2005).
Beim Geflügel ist es sinnvoll eine Standardisierung, v.a. bezüglich des Darmab- schnittes, aus dem der Chymus entnommen wird, zu entwickeln. Im Allgemeinen er- folgt die Chymusgewinnung zwischen dem Meckelschen Divertikel (Beginn des Ile- ums) und dem Übergang vom Ileum in das Colon und in die Caeca (KLUTH u.
RODEHUTSCORD 2006). Die genaue Lokalisation der Probengewinnung variiert jedoch zwischen verschiedenen Studien, da innerhalb des genannten Bereiches un- terschiedliche Abschnitte für die Chymusgewinnung gewählt werden. Zum Beispiel
Schrifttum
wählten KADIM und MOUGHAN (1997) die letzten 15 cm des Ileums, während RAVINDRAN et al. (2001) den Chymus aus der „hinteren Ileum-Hälfte“ entnahmen.
Der Chymus kann auf zwei verschiedene Arten entnommen werden: Eine Möglich- keit ist das vorsichtige Ausstreichen des Inhalts mittels Druck. Allerdings besteht bei dieser Methode die Gefahr, dass Epithelbestandteile oder Sekrete in die Probe ge- langen und so die Analysenergebnisse verfälschen können. Aus diesem Grund wird empfohlen, den Darmabschnitt mit destilliertem Wasser auszuspülen (RODEHUTSCORD u. KLUTH 2003).
Da Verdaulichkeitsstudien zum einen vorwiegend an Tieren durchgeführt werden, die sich im Wachstum befinden, und zum anderen mit einer hohen Anzahl an Tieren verbunden ist, würde es einen zu großen Aufwand bedeuten, die Probenentnahme über einen operativen Eingriff durchzuführen. Daher erfolgt die Entnahme des Chy- mus innerhalb eines kurzen Zeitfensters nach Tötung des Tieres (RODEHUTSCORD u. KLUTH 2003).
Für die Bestimmung der wahren Verdaulichkeit ist es notwendig, die endogene AS- Ausscheidung miteinzubeziehen. Bei diesen handelt es sich vor allem um Verdau- ungssekrete, abgeschilferte Epithelzellen und Mucoproteine (MOUGHAN u.
SCHUTTERT 1991; RAVINDRAN et al. 2004).
Die Ermittlung des endogen gebildeten Rp kann entweder mittels N-freier Ernährung oder mit Hilfe von Regressionsgleichungen, die tierartspezifisch sind, erfolgen. So- wohl die Menge, als auch das AS-Muster der endogenen Fraktion hängen von ver- schiedenen Faktoren ab. In der Regel erfolgt eine Unterteilung in „basale“ und „spe- zifische“ Ausscheidungen. Erstere stehen im direkten Zusammenhang mit der aufge- nommenen Menge an Futter, andere Inhaltsstoffe sowie der Proteinträger sind dabei unbedeutend. Die basalen endogenen Ausscheidungen werden auch als Bestandteil des Bedarfes der Tiere angesehen (JANSMAN et al. 2002; RODEHUTSCORD u.
KLUTH 2003). Spezifische Ausscheidungen werden hingegen primär durch das Fut- termittel selbst und damit auch von der Menge und Art des Proteinträgers beein- flusst. Bedeutung haben dabei der Gehalt an Faserfraktionen, Nicht-Stärke- Polysaccharide (im Hinblick auf die Chymusviskosität) oder antinutritive Faktoren im Futter. Aber auch Vorgänge, die an bzw. in der Darmwand ablaufen (Apoptoserate),
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und wieder resorbierte endogene Proteine nehmen Einfluss (ANGKANAPORN et al.
1997; DÄNICKE et al. 2000; KAMPHUES et al. 2014).
Dementsprechend werden endogene Ausscheidungen bei der Bestimmung der Ver- daulichkeit als störend angesehen.
Bei vergleichender Betrachtung verschiedener Studien, in denen eine proteinfreie Fütterung erfolgte oder enzymatisch hydrolysiertes Casein (EHC) eingesetzt wurden, gibt es allerdings erhebliche Variationen innerhalb der gemessenen endogenen Aus- scheidungen. Dies trifft vor allem auf Studien zu, die dabei eine unterschiedliche Me- thodik angewandt, aber auch auf Studien, die mit der gleichen Methodik gearbeitet haben (JANSMAN et al. 2002; RAVINDRAN et al. 2004). Dies hat zur Folge, dass diese Bestimmungen der endogenen Ausscheidungen aufgrund der Ungenauigkeit weniger sinnvoll sind.
Für die Ermittlung der wahren Verdaulichkeit eignet sich daher am ehesten die An- wendung der linearen Regression (KLUTH u. RODEHUTSCORD 2006). Diese stellt den linearen Zusammenhang zwischen der AS-Aufnahme aus einem bestimmten Proteinträger und dem Fluss am Ileumende dar und basiert auf ein stufenweises Zu- geben des Proteins, welches getestet werden soll. Die lineare Beziehung zwischen AS-Aufnahme und -ausscheidung ist dabei nicht neu. Bereits MITCHELL und BERT (1954) wiesen diese in einem Versuch mit Ratten nach, allerdings bezogen auf die Stickstoffgehalte im Futter und in den Fäzes. KLUTH et al. (2005a) haben zum Bei- spiel anhand dieser Methode bereits die Verdaulichkeiten verschiedener Erbsensor- ten ermittelt.
2.3.5 Proteinqualität
Proteine erfüllen im Organismus vielfältige Funktionen. Zum einen sind sie beteiligt am Gewebeaufbau durch Membran- und Muskelfaserbildung, zum anderen wirken sie als Enzyme und sind damit Voraussetzung für den Ablauf chemischer Reaktionen im Körper (JEROCH et al. 2013).
Die Qualität eines Proteins leitet sich von seiner AS-Zusammensetzung ab, und da- mit aus den Mengenverhältnissen der essentiellen AS zueinander. Aber auch die Verdaulichkeit der AS und deren anschließende Verwertung im Organismus bestim-
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men den Proteinwert. Letztere werden durch die Biologische Wertigkeit des Proteins dargestellt. Ein qualitativ hochwertiges Protein zeichnet sich dadurch aus, den Bedarf an AS für die Erhaltung und Leistung des Tieres zu decken (KAMPHUES et al.
2014).
Dabei ist zu beachten, dass für die Erhaltung ein anderes AS-Muster notwendig ist als für die Leistung. Gewebe, die zum Erhaltungsbedarf beitragen, besitzen eine ho- he Regenerationsrate. Dazu zählen beispielsweise die Darmwand oder das Pan- kreas. Der Leistungsbedarf für zum Beispiel Körpermassenzuwachs, Milch, Gefieder oder Eier, wird hingegen von Geweben geringerer Regenrationsrate beeinflusst (KAMPHUES et al. 2014). Aus beiden ergibt sich für die jeweilige Tierart das soge- nannte AS-Bedarfsmuster, welches je nach Alter, Genotyp, Geschlecht und Leis- tungsart variiert (HÄFFNER et al. 1998; KAMPHUES et al. 2014).
Von besonderer Bedeutung sind die limitierenden AS. Für die Eiweißsynthese im Organismus erfolgt ein Aneinanderreihen bestimmter essentieller und nicht essentiel- ler AS anhand einer bestimmten Gensequenz. Fehlt eine der dafür erforderlichen AS, kommt es zum Erliegen der Synthese. Im Falle einer nicht-essentiellen AS kann die- se vom Körper selbst gebildet werden, handelt es sich dabei jedoch um eine essenti- elle AS, ist die Eiweißsynthese nicht möglich (HÄFFNER et al. 1998). Letztere kön- nen eben nicht vom Körper selbst synthetisiert werden. Daher muss die Aufnahme über das Futter erfolgen (JEROCH et al. 2013). Die essentielle AS, die im Futterpro- tein, im Vergleich zum Bedarf, am wenigsten enthalten ist, wird als erstlimitierende AS bezeichnet. Dementsprechend gibt es auch eine zweit- und nächstlimitierende AS.
Es ist also notwendig, dass das Futter einen ausreichenden Gehalt an limitierenden AS aufweist, um den Bedarf des Tieres sicher zu decken.
Für eine effiziente Nutzung des Proteins sind demnach das AS-Muster (g AS / 100g Rp) und seine Biologische Wertigkeit entscheidend. Es ist daher notwendig, die AS- Muster der einzelnen Futterkomponenten bei der Mischfutterherstellung zu berück- sichtigen, um durch deren Zusammenfügen die erforderliche AS-Zufuhr zu erreichen.
Dies kann auch durch die Zugabe von synthetischen AS erfolgen. Zudem ist es von Wichtigkeit, keine AS-Imbalanzen zu erzeugen. Dies ist der Fall, wenn das AS-
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Muster des Futterproteins erheblich von dem Bedarfsmuster des Tieres abweicht.
Dabei spielt es keine Rolle, ob der Gehalt an einzelnen AS zu hoch oder zu gering ist. Die Folge ist in jedem Fall eine verminderte AS- und Proteinverwertung. Eine stärker ausgeprägte Divergenz wirkt sich zusätzlich negativ auf die Futteraufnahme und das Wachstum des Tieres aus (KAMPHUES et al. 2014).
Für die Visualisierung des oben Beschriebenen wird gerne das sogenannte „Lie- bigsche Fass“ genutzt (siehe Abbildung 1). Sein Fassungsvermögen steht für das Proteinsynthesevermögen des Tieres. Die essentiellen AS bilden die Dauben des Fasses. Dabei stellt die kürzeste Daube die erstlimitierende AS dar. Durch Zugabe dieser AS nimmt die Daube an Länge zu und ermöglicht eine Steigerung des Fas- sungsvermögens bis zur nächsthöheren Daube, die von der zweitlimitierenden AS gebildet wird. Demnach ermöglicht die gezielte Zugabe von einzelnen limitierenden AS dem Tier eine effizientere Nutzung des vorhandenen Futterproteins (HÄFFNER et al. 1998).
In der Arbeit von SERRANO et al. (2013) gab es Hinweise darauf, dass SES aus verschiedenen Ursprungsländern unterschiedliche Rp-Gehalte und AS-Muster auf- weisen. So beobachteten die Autoren bei SES aus Argentinien, Brasilien und den USA Variationen im Lysin-Gehalt zwischen 2,69 % (Brasilien) und 3,02 % (USA) in der uS. Die Rp-Gehalte variierten ebenfalls. Zudem ergaben sich Unterschiede in der AS-Verdaulichkeit. Für das aus Brasilien stammende SES ermittelten die Autoren
Abbildung 1: Darstellung des "Liebigschen Fasses“ (HÄFFNER et al. 1998)
Methionin Lysin
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eine scheinbare praecaecale ileale Lysin-Verdaulichkeit von 85 %, wohingegen das SES aus den USA einen Wert von 89 % erreichte. Für diesen Effekt haben die Auto- ren mehrere Erklärungsansätze: Zu diesen zählen mögliche Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung und Struktur der ursprünglichen Sojabohnen, Varia- tionen in den Herstellungsbedingungen der SES, die zu unterschiedlichen Gehalten an ANF geführt haben könnten oder eine stärkere Hitzeeinwirkung, welche eventuell eine Maillard-Reaktion begünstigt und eine Reduzierung des nutritiven Wertes von Rp, besonders aber Lysin, zur Folge gehabt haben könnte.
Eine bedarfsgerechte Versorgung der Tiere ist auch aus Sicht der Umwelt erstre- benswert. Bei einer ineffizienten Nutzung des Futterproteins wird ein Großteil der resorbierten AS nicht für die Eiweißbildung verwendet, sondern wieder abgebaut.
Dies erfolgt vor allem in der Leber und in den Nieren. Der dabei entstehende Stick- stoff wird beim Vogel im Wesentlichen als Harnsäure ausgeschieden (HÄFFNER et al. 1998). Ein gezielter AS-Einsatz ermöglicht einen geringeren Rp-Gehalt im Misch- futter. Dies reduziert die Stickstoffausscheidung und trägt so zu einer Entlastung der Umwelt bei. Dies ist vor allem in Gebieten mit einer hohen Nutztierdichte von Bedeu- tung (KAMPHUES et al. 2014).
2.3.6 Rohprotein- und Aminosäurenbedarf von Broilern
In diesem Abschnitt erfolgt eine Beschreibung der wesentlichen Aspekte, die bei der Bedarfsermittlung für Rp und AS beim Geflügel, insbesondere bei Broilern zu be- rücksichtigen sind. Auf genaue Angaben zum Bedarf an Rp und der einzelnen AS in Zahlen sowie Berechnungen wird dabei verzichtet.
Eine Unterteilung in Erhaltungs- und Leistungsbedarf wird auch in der Broilerfütte- rung vorgenommen. Ersterer wird beeinflusst von der Lebendmasse und dem Geno- typ des Tieres. Der Bedarf für die Leistung ergibt sich aus den benötigten Proteinen bzw. AS, die für die Federbildung und den Körperproteinansatz nötig sind. Beide un- terscheiden sich in ihrem Proteingehalt und AS-Muster. Der Unterschied wird beson- ders deutlich anhand der AS Lysin sowie Methionin plus Cystein. Der Anteil von Ly- sin beträgt 1,8 g / 100 g Federprotein, während das Restkörperprotein einen Anteil von 7,0 g / 100 g aufweist. Die schwefelhaltigen AS Methionin und Cystein sind im
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Federprotein, im Vergleich zum Restkörperprotein (3,8 g / 100 g), zu einem deutlich höheren Anteil (8,8 g / 100 g) enthalten (JEROCH et al. 2008b). Beim Geflügel stellt in der Regel Methionin die erstlimitierende AS dar (BLAIR 2008).
Dabei wird der Bedarf für den Körperproteinansatz durch die tägliche Zunahme, den Rp-Gehalt im Zuwachs und das AS-Muster des Körperproteins bestimmt. Der Bedarf für die Federbildung ist abhängig von der täglich gebildeten Menge an Federn, dem Rp-Gehalt in den Federn sowie dem AS-Muster des Federproteins (JEROCH et al.
2013).
Bei der Fütterung spielt der Energiegehalt des Futters eine entscheidende Rolle, da dieser in einem engen Zusammenhang mit der Rp- bzw. AS-Aufnahme steht. Ge- meint ist damit die bestehende Abhängigkeit zwischen Energiegehalt und Futterauf- nahme. Bei hohen Energiegehalten im Mastfutter verringert sich die Futteraufnahme.
Dementsprechend muss auch der Gehalt an AS im Futter hoch sein, damit eine aus- reichende Zufuhr gewährleistet ist. Aus diesem Grund richtet sich der erforderliche Gehalt an AS im Futter unter anderem nach seinem Energiegehalt. Die Angabe er- folgt dann als g Rp bzw. g AS / MJ ME (HÄFFNER et al. 1998; JEROCH et al. 2013).
Tabelle 1: Einteilung der proteinogenen AS beim Geflügel (JEROCH et al. 2013)
Essentiell Semiessentiell Nicht essentiell
Arginin Cystein Alanin
Histidin Tyrosin Asparaginsäure
Isoleucin Asparagin
Leucin Glutaminsäure
Lysin Glutamin
Methionin Glycin
Phenylalanin Prolin
Threonin Serin
Tryptophan Valin
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Im Unterschied zum Säugetier handelt es sich bei Arginin um eine essentielle AS (siehe Tabelle 1). Der Grund liegt im nicht vorhandenen Harnstoffzyklus des Vogels, da in diesem die Argininsynthese stattfindet.
Semiessentielle AS können bis zu einem gewissen Grad im Körper synthetisiert wer- den. Die Synthesekapazität ist entweder begrenzt oder es müssen andere essentiel- le AS für ihre Bildung zur Verfügung stehen. Demnach kann die Cysteinsynthese nur bei Anwesenheit von Methionin erfolgen, während Tyrosin aus Phenylalanin gebildet wird. Dies ist auch bei der Mischfutterherstellung von Bedeutung. Wird zum Beispiel Cystein in ausreichender Menge hinzugegeben, reicht eine geringere Menge an Me- thionin aus (JEROCH et al. 2013).
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2.4 Bedeutung der Vermahlungsintensität von Futterkomponenten Die Vermahlungsintensität von Futterkomponenten stellt einen wichtigen Diskussi- onspunkt sowohl in der Geflügel- als auch in der Schweinefütterung dar. Dabei soll die Futterstruktur der Optimierung von Leistungsparametern dienen. Aber auch ge- sundheitsfördernde Eigenschaften nehmen einen wichtigen Platz in der Debatte ein.
Beide Aspekte werden im Folgenden genauer erläutert. Dabei wird ersichtlich, dass ein enger Zusammenhang zwischen beiden Faktoren besteht (KAMPHUES u. WOLF 2007; BETSCHER et al. 2010; KLUTH 2011).
2.4.1 Bestimmungsmöglichkeiten der Partikelgröße
Ein Mischfutter besteht aus zahlreichen Partikeln unterschiedlicher Größe. Ihre Ver- teilung gibt Aufschluss darüber, ob es sich insgesamt um ein grob oder fein struktu- riertes Futter handelt.
Mittels trockener oder nasser Siebanalyse lässt sich die Partikelgrößenverteilung be- stimmen. Erstere empfiehlt sich für schrotförmige Einzel- oder Mischfuttermittel, wäh- rend die nasse Siebanalyse nur für verpresste bzw. kompaktere Einzel- oder Misch- futtermittel verwendet wird (KAMPHUES et al. 2014).
Für die Durchführung der nassen Siebanalyse existiert bislang keine „offizielle“ Vor- schrift. Bei der trockenen Siebanalyse sind hingegen Anweisungen in der VDLUFA- Verbandsmethode zu finden (KAMPHUES et al. 2014). Das genaue Vorgehen beider Analyseformen wird in Kapitel 3.1.2 beschrieben.
Die Partikelmenge, die sich nach der Analyse auf den verschiedenen Sieben befin- det, wird üblicherweise als prozentualer Anteil in einer Tabelle oder Grafik angege- ben. Dies ermöglicht eine detaillierte Beschreibung der Partikelgrößenverteilung, da jede Partikelfraktion wiedergegeben wird. Daneben gibt es aber auch andere Mög- lichkeiten der Ergebnisdarstellung, die zu einer vereinfachten Übersicht führen und damit die Vergleichbarkeit zwischen Mischfuttermitteln erleichtern. Zu diesen zählt der Geometrische Mittlere Durchmesser (GMD). Dieser Wert entstammt einem ame- rikanischen Methodenblatt, welches von der American Society of Agricultural Engi- neers 1968 entwickelt und 2008 zuletzt überarbeitet wurde (ASAE 2008). Für seine
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Berechnung erfolgt ein Logarithmieren des Zahlenwertes, der die Menge auf dem jeweiligen Sieb wiedergibt (KAMPHUES et al. 2014).
Eine weitere Darstellungsweise ist die dMEAN (Diskrete Mittlere Partikelgröße) (FRITZ et al. 2012). Diese beschreibt die Partikelgrößenverteilung ebenfalls in nur einem Wert. Berechnet wird sie anhand einer Formel, welche die Anteile der Partikel auf den Sieben und die Maschenweiten zwischen zwei übereinander liegenden Sie- ben als arithmetische Mittel miteinbezieht (WOLF et al. 2012).
Sowohl der GMD als auch die dMEAN ermöglichen somit eine schnelle Auskunft über den Vermahlungsgrad des Mischfutters.
2.4.2 Verdaulichkeit und Leistung
Einige Studien setzten sich bereits mit dem Thema Futterstruktur auseinander, unter anderem mit der Intention, den Einfluss grober und feiner Futterpartikel auf Leis- tungsparameter wie Nährstoffverdaulichkeit oder Körpermassenzunahmen zu ermit- teln. Die Untersuchungen reichen dabei bis ins Jahr 1935 zurück. Schon damals wurden bei Hühnern Unterschiede in der Nährstoffnutzung beobachtet, wenn sie aufgebrochenen oder vermahlenen Mais erhielten (FRITZ 1935).
Eine Theorie für eine verbesserte Nährstoffverdaulichkeit durch geringe Partikelgrö- ßen ist, dass die vergrößerte Oberfläche kleiner Partikel Verdauungsenzymen eine größere Angriffsfläche bietet, sodass ein schnellerer Umsatz des Substrats ermög- licht wird (NIR et al. 2001; CARRE 2004).
Weiter vermuten CARRE et al. (1991), dass die Zellwände grober Partikel einen limi- tierenden Faktor für die Proteinhydrolyse darstellen. Durch die Zerkleinerung bre- chen die Zellwände auf und ermöglichen einen leichteren Zugang für Verdauungs- enzyme.
Leider existiert nur eine geringe Anzahl an Studien, die sich ausschließlich mit der optimalen Partikelgröße für Proteinträger in Futtermittel für Geflügel auseinanderset- zen (u. a. KILBURN u. EDWARDS 2004; GANZER et al. 2007; VALENCIA et al.
2009). Wohingegen der Einfluss des Vermahlungsgrades von Getreidekörnern, in den meisten Fällen Weizen, bereits in einer größeren Anzahl an Studien untersucht
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wurde (u. a. NIR et al. 1994a; SVIHUS u. HETLAND 2001; HETLAND et al. 2002;
PÉRON et al. 2005; WITTE 2012).
Zunächst soll auf Studien an Broilern und Schweinen eingegangen werden, in denen Untersuchungen zum Vermahlungseinfluss von Futterkomponenten durchgeführt wurden, die als Proteinträger fungieren.
In Hinblick auf die Nährstoffverdaulichkeit in Futtermitteln scheint sich zunächst ein feinerer Vermahlungsgrad von Proteinträgern günstig auf die Leistung auszuwirken (KLUTH 2011). So beobachteten FASTINGER und MAHAN (2003) einen positiven Effekt auf die praecaecale Verdaulichkeit von essentiellen AS bei Absetzferkeln, wenn diese SES erhielten, welches eine Reduzierung der durchschnittlichen Parti- kelgröße erfuhr (siehe Tabelle 2). Auch LAWRENCE et al. (2003) untersuchten in ihrer Studie die Wirkung von feiner vermahlenem SES im Futter für Schweine. Aller- dings zeigten die Tiere hier keine Leistungsunterschiede. Als mögliche Ursache wird der vergleichsweise geringe Anteil an SES in den Versuchsfuttermitteln angegeben.
Dementsprechend hat das SES laut den Autoren nur einen geringen Einfluss auf die Partikelgrößenverteilung des gesamten Futters (siehe Tabelle 3). Dies deckt sich mit den Beobachtungen von VALENCIA et al. (2008), die in ihren Untersuchungen mit Schweinen ebenfalls keine Beeinflussung der täglichen KM-Zunahmen durch eine unterschiedliche Vermahlungsintensität des SES feststellten (siehe Tabelle 3).
KILBURN u. EDWARDS (2004) wiesen in ihrer Arbeit mit Broilern hinsichtlich der Leistung nur einen geringfügigen Zusammenhang zwischen Partikelgröße von SES und Leistung nach. Broiler, die fein vermahlenes SES in ihrem auf Mais basierten Futter enthielten, zeigten eine leichte Tendenz zu höheren Körpermassen (siehe Ta- belle 3). Dies stimmt mit den Messungen aus der Studie von GANZER et al. (2007) überein, die beim intensiver vermahlenen SES eine höhere Verdaulichkeit für Rp und alle AS bei Broilern ermitteln konnten. Dem unterschiedlich stark vermahlenen SES wurden als weitere Komponenten Mais, Maisstärke, Weizenkleber sowie AS in freier Form zugesetzt und als Pellets angeboten. Die mittlere Partikelgröße des fein ver- mahlenen SES betrug 0,63 mm, die des grob vermahlenem 1,01 mm (siehe Tabelle 2). Bei Mais machten selbige Autoren hingegen die Beobachtung, dass dieser bei einem geringeren Vermahlungsgrad eine höhere Verdaulichkeit der AS aufweist als
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in stärker zerkleinerten Form. In der Arbeit von VALENCIA et al. (2009) zeigte die Reduzierung der mittleren Partikelgröße von SES und Sojavollfettbohnen bei Broilern hingegen keinen signifikanten Einfluss auf die scheinbare ileale Rp- und AS- Verdaulichkeit. Allerdings ergab sich numerisch beispielsweise eine geringgradig hö- here Rp-Verdaulichkeit für die fein vermahlenen Versionen (siehe Tabelle 2). Zu ähn- lichen Ergebnissen kamen SANDER et al. (2016): In ihrer Arbeit untersuchten sie unter anderem den Einfluss unterschiedlich strukturierter Alleinfuttermittel, deren Hauptkomponenten Weizen und SES darstellten, auf die Leistung sowie auf die praecaecale Rp- und AS-Verdaulichkeit bei Broilern. Die Fütterung fein vermahlener und pelletierter Alleinfuttermittel führte zwar numerisch zu einer günstigeren schein- baren ilealen Rp- und Met-Verdaulichkeit als die Fütterung grob vermahlener und ebenfalls pelletierter Alleinfuttermittel, allerdings ergaben sich auf statistischer Ebene keine Unterschiede. Hinsichtlich der täglichen Körpermassenzunahme und des Fut- teraufwandes wurden weder statistisch noch numerisch wesentliche Unterschiede festgestellt. Jedoch führte die Fütterung eines Extrudats mit gleicher Zusammenset- zung, aber einem geringerem GMD als die „feinen“ Pellets, zu einer signifikant höhe- ren praecaecalen Rp- und AS-Verdaulichkeit (siehe Tabelle 2). Insgesamt ist also von einer positiven Beeinflussung der Feinvermahlung auf die Rp- und AS- Verdaulichkeit auszugehen.
Tabelle 2: Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit (pcVQ) für Rp und die AS Methionin (Met) (%) in Abhängigkeit von der Partikelgröße des SES im Futtermittel
* GMD der auf Weizen und SES basierten Alleinfuttermittel
** Wahre praecaecale Verdaulichkeit (%) Partikelgröße
(µm) SES Scheinbare pcVQ (%) Tierart Autor
Rp Met
949 600 329 185
-
85,9 87,5 88,0 86,1
Schwein
FASTINGER und MAHAN
(2003) 881
47
84,3 85,4
86,3
87,1 Broiler VALENCIA et al.
(2009) 1010
630
73**
78**
77**
83** Broiler GANZER et al.
(2007) 468*
316*
244*
77,8 80,9 85,7
88,0 90,6 92,2
Broiler SANDER et al.
(2016)
Schrifttum
Tabelle 3: Leistungsergebnisse in Abhängigkeit von der Partikelgröße des SES im Futtermittel
Partikelgröße
(µm) SES Leistung Tierart Autor
Tgl. KM-
Zunahmen (g) KM (g) 1239
(unvermahlen) 891
382/331 399/347
Broiler (LT 16)
KILBURN und EDWARDS
(2004) 965
742 639
542 538 541
Schwein (LT 35-56)
LAWRENCE et al. (2003) 881
47
361 359
Schwein (LT 23-45)
VALENCIA et al.
(2008)
Für fein vermahlene Erbsen ermittelten CRÉVIEU et al. (1997) mit 89,9 % eine deut- lich höhere scheinbare praecaecale Proteinverdaulichkeit als für grob vermahlene (70,2 %). Diese standen den Tieren in schrotförmiger Konfektionierung zu Verfü- gung.
Auch in Hinblick auf die Stärkeverdaulichkeit erscheint eine Reduzierung der Parti- kelgröße von Leguminosen als vorteilhaft. So ergab sich für fein vermahlene Erbsen mit 96 % eine deutlich höhere Stärkeverdaulichkeit als für gröber vermahlene (84 %) (CARRÉ et al. 1998). Eine feinere Vermahlung von Ackerbohnen auf eine Partikel- größe von 0,16 mm wirkte sich ebenfalls positiv auf die Stärkeverdaulichkeit und da- mit auch auf den ME-Gehalt des Futters aus (LACASSAGNE et al. 1991).
Anders als beim Proteinträger kristallisiert sich aus Studien, die sich auf Weizen und Mais konzentrierten, die Empfehlung, eine gröbere Struktur dieser Komponenten im Futter beizubehalten (SVIHUS 2011). Laut SVIHUS (2011) sollten 30 % der Getrei- departikel eine Mindestgröße von 1 mm aufweisen, während AMERAH et al. (2007) bei einem maisbetonten Futter eine Größe von 600 µm als optimal bezeichnet. Aller- dings existieren auch Studien, die keine Unterschiede in den Leistungsparametern feststellten oder deren Ergebnisse für eine feinere Vermahlung sprechen. Dies ist vermutlich zurückzuführen auf Faktoren wie beispielsweise die Konfektionierung des Futters, der Härtegrad des Getreidekorns, der Getreidetyp oder die Vermahlungsme- thode (AMERAH et al. 2007).
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So stellten SVIHUS et al. (2004b), bezogen auf die Stärkeverdaulichkeit, keinen Ein- fluss des Vermahlungsgrades von Weizen fest, wenn dieser den Versuchsfuttermit- teln vor dem Pelletieren entweder als ganzes Korn oder in fein vermahlener Form zugefügt wurde. Als möglicher Grund für die Ergebnisse wird die Pelletierung ange- geben, die zu einem Ausgleich der Größenunterschiede der Partikel geführt haben könnte.
Ähnlich lassen sich auch die Beobachtungen von PÉRON et al. (2005) erklären: Sie wiesen zwar einen positiven Einfluss auf die Stärkeverdaulichkeit beim Weizen nach, wenn dieser in vermahlener Form vorlag. Allerdings wurden keine Unterschiede zwi- schen den Fütterungsgruppen hinsichtlich Körpermasse und Futteraufnahme nach- gewiesen. Auch hier fand eine Pelletierung des Futters statt. Zudem handelte es sich in der Studie um eine Hartweizen-Variante. SVIHUS (2011) vermutet, dass der Mus- kelmagen trotz hoher Vermahlungskapazität dem durch den harten Weizen beding- ten hohen Vermahlungsbedarf nicht gerecht werden kann. Dies wäre auch eine Er- klärung für die Ergebnisse von CARRÉ et al. (2005), der eine Studie mit verschiede- nen Weizensorten unterschiedlichen Härtegrades durchgeführt hat und zu dem Re- sultat kam, dass eine negative Korrelation zwischen der Stärkeverdaulichkeit und der Härte des Weizens besteht.
Ein partieller Austausch geschroteten Weizens gegen ganze Körner wirkte sich in der Arbeit von SVIHUS und HETLAND (2001) jedoch positiv auf die Stärkeverdaulichkeit aus. In einer nachfolgenden Studie kamen HETLAND et al. (2002) zu ähnlichen Er- gebnissen: In dieser wurde gemahlener Weizen zu unterschiedlichen Anteilen durch ganze Weizenkörner ersetzt. Die Zugabe der Körner erfolgte nach dem Pelletiervor- gang. Die Fütterung von ganzen Weizenkörnern führte zu einer signifikanten Verbes- serung der Stärkeverdaulichkeit im Vergleich zu gemahlenem Weizen. Laut der Auto- ren liegt die Erklärung in der gesteigerten Muskelmagenaktivität, die auf die Fütte- rung mit ganzen Getreidekörnern zurückzuführen ist. Ein gut entwickelter Muskel- magen scheint demnach die Fähigkeit der Tiere, Stärke zu verdauen, positiv zu be- einflussen. Bei Fütterung mit einem hohen Anteil an ganzen Körnern zeigten die Tie- re jedoch einen reduzierten Futterverbrauch und geringere Körpermassenzunahmen.
Dies erklären sich die Autoren anhand der begrenzten Kapazität des Muskelmagens
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die Körner zu zerkleinern. Das Resultat ist eine verlangsamte Passagerate durch den Verdauungstrakt. Als weitere Theorie wird ein höheres Sättigungsempfinden ge- nannt. Die FCR war bei allen Fütterungsgruppen allerdings ähnlich.
WITTE (2012) ermittelte in seiner Arbeit eine höhere scheinbare Stärkeverdaulichkeit bei Broilern, wenn diese Pellets mit groben anstatt fein vermahlenen Weizen erhiel- ten (94,8 % vs. 93,8 %). Allerdings ergab sich bei den Tieren, denen Pellets mit gan- zen Weizenkörnern zur Verfügung standen, mit 91,3 % die geringste Stärkeverdau- lichkeit, obwohl diese die höchsten Körpermassen erreichten. Als Ursache vermutete WITTE (2012) ebenfalls die Zugabe des Korns vor der Pelletierung, in der Studie von HETLAND et al. (2002) erfolgte dies beispielsweise danach.
Auch bei WU et al. (2004) erzielten die Broiler, deren Futter ganze Körner enthielt, bessere Ergebnisse in den Leistungsparametern (Körpermassenzunahme und Fut- tereffizienz) als die Tiere, denen Futter mit gemahlenem Weizen zur Verfügung stand. Ähnliches wurde auch von SVIHUS und HETLAND (2001) beobachtet.
NIR et al. (1994a) kamen ebenfalls zu dem Ergebnis, dass eine Fütterung gröber vermahlenen Weizens bei Broilern zu einer verbesserten Leistung führt. Dabei wur- den drei verschiedene Vermahlungsgrade (fein, medium und grob) des Weizens ein- gesetzt. Die Broiler, welche die „Medium“-Version erhielten erzielten die beste Leis- tung. Bezüglich der Futteraufnahme zeigten „Medium“ und „Grob“ die höchsten Wer- te.
BANK (2010) führte eine Verdaulichkeitsstudie mit Mastputen durch, denen sie unter anderem Weizen oder Mais in unterschiedlicher Zerkleinerungsintensität zur Verfü- gung stellte. Dabei stellte sie fest, dass bei Weizen überhaupt keine intensivere Ver- mahlung für eine günstigere Stärkeverdaulichkeit notwendig war und sich eine zu starke Zerkleinerung sogar negativ auswirkte. Die Zerkleinerung von Mais begünstig- te jedoch die Stärkeverdaulichkeit (98,2 % vs. 97,5 %).
Wie dem Kapitel 2.3.2 zu entnehmen ist, sind die Futterpartikel, die den Dünndarm erreichen, kleiner, wenn das Futter einen hohen Anteil an strukturierten Komponen- ten aufweist (HETLAND et al. 2002; HETLAND et al. 2003; AMERAH et al. 2008).
Der Grund dafür liegt vermutlich in der bereits erwähnten besseren Muskelmagen- entwicklung, die durch eine grobe Futterstruktur stimuliert wird (SVIHUS 2011). Die
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daraus resultierende effizientere Vermahlung der Futterpartikel erhöht die Menge an feinen Partikel und damit die Verdaulichkeit dieser (LENTLE et al. 2006).
Der positive Einfluss grober Futterkomponenten auf die Nährstoffverdaulichkeit und Leistung der Tiere wird demnach der günstigeren Muskelmagenentwicklung zuge- schrieben (NIR et al. 1994a; AMERAH et al. 2008). Da grobe Futterpartikel intensiver zerkleinert werden müssen, durchlaufen sie den oben beschriebenen Kontraktions- zyklus häufiger und verbleiben somit länger im Muskelmagen. Das heißt, eine grobe Futterstruktur hat eine längere Verweildauer zur Folge. Dementsprechend verlängert sich der Kontakt mit Verdauungsenzymen und Salzsäure und ermöglicht so einen intensiveren Nährstoffaufschluss (SVIHUS 2011). Dies würde auch die häufig beo- bachtete längere Passagedauer bei gröber strukturierten Futter im Vergleich zu Fut- ter, das feinere Partikel enthält, erklären (NIR et al. 2001). Zudem führt der längere Kontakt mit Salzsäure zu einer stärkeren pH-Wert-Absenkung des Mageninhalts (NIR et al. 1994b; ENGBERG et al. 2002), was wiederrum positive Auswirkungen auf die Magen-Darm-Gesundheit hat (siehe Kapitel 2.4.3).
Die pH-Wert-Absenkung des Muskelmageninhalts scheint außerdem die Pepsinsek- retion im Drüsenmagen anzuregen. Es wird angenommen, dass die gesteigerte Akti- vität dieses Enzyms sowie der niedrige pH-Wert zu einer vermehrten Denaturierung und Hydrolyse der sich im Muskelmageninhalt befindlichen Proteine führt und sich damit positiv auf die Proteinverdauulichkeit auswirkt (GABRIEL et al. 2008).
Weiterhin wurde beobachtet, dass nicht nur der Muskelmagen bei Fütterung mit gro- bem oder ganzem Weizen an Masse zunimmt, sondern auch das Pankreas (BANFIELD et al. 2002; ENGBERG et al. 2004; SVIHUS et al. 2004a; WU et al.
2004; GABRIEL et al. 2008; WITTE 2012).
Die Gewichtszunahme des Pankreas ist vermutlich auch verantwortlich für die ge- steigerte Amylase-Aktivität, die im Jejunum festgestellt wurde (HETLAND et al. 2003;
SVIHUS et al. 2004a). SVIHUS (2011) nimmt an, dass die Aktivitätszunahme des Muskelmagens die Cholecystokinin-Sekretion, die bei Vögeln im Duodenum stattfin- det (DENBOW 2000), stimuliert. Eine gesteigerte Cholecystokinin-Sekretion regt über den Vagus-Nerv wiederrum die Sekretion exogener Enzyme im Pankreas an (LI u. OWYANG 1993).
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Zudem wurden höhere Konzentrationen an Gallensäuren in Muskelmägen von Tie- ren gemessen, die ein Futter erhielten, dem nach dem Pelletieren ganzer Weizen (SVIHUS et al. 2004a) bzw. Haferschalen (HETLAND et al. 2003) hinzugefügt wurde.
Laut den Autoren spricht dies für einen verstärkten gastroduodenalen Reflux, eben- falls bedingt durch eine gesteigerte Cholecystokinin-Freisetzung. Diese Annahme stützt sich auf die Beobachtungen von DUKE (1992), in denen er feststellte, dass Cholecystokinin einen stimulierenden Einfluss auf den Reflux ausübt. Dieser Effekt wirkt sich wieder günstig auf die Proteinverdauung aus, da der Kontakt zwischen Di- gesta, Pepsin und Salzsäure intensiviert wird (GABRIEL et al. 2008).
Es wird ersichtlich, dass die Darreichungsform des Futters in der Debatte um die op- timale Futterstruktur eine nicht unerhebliche Rolle zu spielen scheint. NIR et al.
(1995) äußerten diesbezüglich, dass die Partikelgröße in Pellets durchaus relevant sei, da sie sich nach der Aufnahme im Kropf auflösen und dann als einzelne Partikel vorliegen. Wie den Studien von SVIHUS et al. (2004b) und PÉRON et al. (2005) al- lerdings zu entnehmen ist, machen die Autoren die Pelletierung dafür verantwortlich, dass sich keine Unterschiede zwischen den Leistungsparametern der Broiler erga- ben. Auch bei ENGBERG et al. (2002) erzielten die Broiler ähnliche Körpermassen, obwohl die jeweiligen Pellets aus fein oder grob vermahlenen Partikeln bestanden.
In der von LENTLE et al. (2006) durchgeführten Studie wiesen die Broiler, deren pel- letiertes und auf Weizen-basiertes Futter die gröbsten Partikel aufwies, bessere FCR-Werte auf. Hinsichtlich Körpermasse und Futteraufnahme zeigten die Tiere ebenfalls keine Unterschiede.
Als Grund wird der Nachzerkleinerungseffekt des Futters durch den Pelletiervorgang angesehen.
In der Arbeit von WITTE (2012) erzielte jedoch die Gruppe, deren Pellets ganzen Weizenkörnern enthielten, die höchste mittlere Körpermasse, trotz Zugabe der Kör- ner vor dem Pelletieren.
Laut KAMPHUES und WOLF (2007) gibt es neben Pelletierung und Vermahlung weitere Faktoren, welche die „Struktur“ eines Mischfutters und seine Wirkung auf die Leistung bestimmen. Berücksichtigung sollten beispielsweise auch die Zerkleine- rungsart und -intensität sowie die Durchmesser der Pellets finden.
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2.4.3 Magen-/Darmgesundheit
Wie im vorherigen Kapitel beschrieben, ist ein gut entwickelter Muskelmagen eine Voraussetzung für physiologische Abläufe diverser Verdauungsprozesse. Dabei wird seine Entwicklung entscheidend von der Futterstruktur beeinflusst. Dies geht aus zahlreichen Studien zu dieser Thematik hervor. Durch morphologische Veränderun- gen im GIT nimmt die Futterstruktur dabei sowohl Einfluss auf die Verwertung von Nährstoffen, als auch auf andere physiologische Vorgänge, was wiederrum zu Ver- änderungen auf mikrobieller Ebene führt. Schließlich sind die aufgeführten Parame- ter auch als Einflussfaktoren auf die Gesundheit des Tieres anzusehen.
Wie bereits erwähnt, führt der Einsatz grober Futterkomponenten beim Geflügel zu einer stärkeren Entwicklung des Muskelmagens. Dieser weist bei Tieren, deren Fut- ter grobe Futterbestandteile enthält, im Vergleich zu Tieren, deren Futter ausschließ- lich aus gemahlenen oder feineren Komponenten besteht, ein deutlich höheres abso- lutes und relatives Gewicht auf (NIR et al. 1994a; ENGBERG et al. 2002; HETLAND et al. 2002; WITTE 2012). Dieses Phänomen wurde auch in Studien mit Schweinen beobachtet (HEDEMANN et al. 2005; BETSCHER 2010).
Beim Geflügel wird die gesteigerte muskuläre Aktivität des Magens als Hauptgrund für seine stärkere Entwicklung angesehen. Sie ist notwendig um dem hohem Auf- kommen grober Partikel gerecht zu werden (HILL 1971).
Des Weiteren machten GABRIEL et al. (2003) die Beobachtung, dass auch die Drü- senmagengesundheit durch eine grobe Futterstruktur positiv beeinflusst wird. Bei vergleichender Bewertung der Drüsenmägen von Broilern, die Futter mit gemahlenen Weizen erhielten, und Broilern, denen ein Futter mit ganzem Weizen zur Verfügung stand, wiesen erstere eine Drüsenmagendilatation auf. Laut der Studie waren alle Tiere (n=12) dieser Gruppe davon betroffen. Bei ihnen war keine deutliche Abgren- zung zwischen Drüsen- und Muskelmagen mehr sichtbar. Auch in der Arbeit von WITTE (2012) war dieses Erkrankungsbild fast ausschließlich bei Broilern zu be- obachten, deren Pellets fein vermahlenen Weizen enthielten (anstatt grob vermahle- nen Weizens oder ganzer Weizenkörner).
Auch O’DELL et al. (1959) stellten neben einer Unterentwickelung des Muskelma- gens ein gehäuftes Auftreten einer Drüsenmagenerweiterung fest, wenn es im Futter
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an Struktur fehlte. Bei Fütterung von ganzem Weizen kam es nach JONES und TAYLOR (2001) bei Broilern dagegen zu einem reduziertem Vorkommen dieser Er- krankung.
Im Falle einer Dilatation nimmt der Drüsenmagen nicht an Gewicht zu (BANFIELD et al. 2002; GABRIEL et al. 2003; GABRIEL et al. 2008). Als Ursache wird eine Erweite- rung der Drüsen, die sich in der Submukosa des Organs befinden, angenommen (O’DELL et al. 1959).
Grobe Futterbestandteile tragen damit zu einer normalen Entwicklung des Drüsen- und Muskelmagens bei, ein unterentwickelter Muskelmagen, wie er bei unstrukturier- tem Futter vorkommt, ist demnach als „unphysiologisch“ anzusehen (SVIHUS 2011).
Die Futterstruktur scheint sich hinsichtlich morphologischer Veränderungen fast aus- schließlich auf den vorderen Verdauungstrakt zu beschränken. Es wurden im Darm- trakt kaum Reaktionen, zum Beispiel in Form einer relativen Gewichtszunahme fest- gestellt. Die Erklärung hierfür liegt nach Einschätzung von BETSCHER et al. (2010) vermutlich darin, dass die Partikel, die den Darmtrakt erreichen, durch den Muskel- magen bereits intensiv zerkleinert wurden und so keinen Einfluss mehr nehmen.
Ein weiterer positiver Effekt einer gröberen Futterstruktur ist die bereits erwähnte längere Verweildauer grober Partikel im Muskelmagen. Diese begünstigt nicht nur den Nährstoffaufschluss, sondern auch die Magen-/Darmgesundheit. Die höhere muskuläre Aktivität stimuliert die Salzsäuresekretion im Drüsenmagen, in Kombinati- on mit der längeren Retentionszeit des Muskelmageninhalts, kann diese zudem län- ger einwirken. Die Folge ist ein tieferer pH-Wert im Inhalt des Muskelmagens, wie in vielen Studien bei grob strukturiertem Futter nachgewiesen wurde (NIR et al. 1994a;
GABRIEL et al. 2003; SVIHUS 2011; ÜFFING 2012). ENGBERG et al. (2004) vermu- ten außerdem, dass auch eine Stimulation der bakteriellen Fermentation zu niedrige- ren pH-Werten beiträgt. Dies begründen sie mit dem Anstieg an Laktobazillen und deren Fermentationsprodukte (Milchsäure) in Muskelmägen von Broilern, die mit ganzem Weizen gefüttert wurden.
Der niedrigere pH-Wert führt außerdem zu einer nachweislichen Reduzierung der pathogenen Mikroflora im GIT. MIKKELSEN et al. (2004) stellten bei Schweinen, die mit grob vermahlenem Futter versorgt wurden, geringere pH-Werte im Magenchymus
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und deutlich weniger Salmonellen im Magen und Caecum fest. Zu ähnlichen Ergeb- nissen kamen auch ENGBERG et al. (2004): Sie beobachteten geringere Keimzah- len an Anaerobiern im Muskelmagen sowie an Laktose-negativen Enterobacteriacae, wie Salmonellen, im Intestinaltrakt bei Broilern, die ganzen Weizen erhielten, und machten dafür den geringeren pH-Wert im Muskelmagen verantwortlich.
Auch BJERRUM et al. (2005) führen in ihrer Studie die reduzierte Anzahl von Clos- tridium perfringens und Salmonella Typhimurium im Muskelmagen und in den nach- folgenden Darmabschnitten bei Broilern auf den niedrigen pH-Wert zurück, der durch die Fütterung grober Weizenkörner bedingt ist.
Einen ähnlichen Effekt stellte ÜFFING (2012) bei Broilern fest, in deren pelletierten Mischfutter die Hauptkomponenten nur grob vermahlenen waren. Diese wiesen im Muskelmagen sowohl geringere pH-Werte als auch reduzierte Gehalte an E. coli so- wie Staphylokokken und Streptokokken auf.
Des Weiteren stellte BETSCHER (2010) eine Wirkung der Futterstruktur auf die Mukusschicht des GIT bei Schweinen fest. Diese hat eine schützende Funktion, in- dem sie das Epithel neben mechanischen und chemischen Einwirkungen auch vor dem Eindringen von Pathogenen bewahrt. Bei der Verwendung von Pellets, die eine feine Struktur aufwiesen, waren vor allem neutrale Muzine vorzufinden, wohingegen der Einsatz gröber strukturierten Futters ein Auftreten sowohl neutraler als auch sau- rer Muzine gleichermaßen bewirkte. Saure Muzine wirken effizienter gegen Pathoge- ne und sind widerstandsfähiger.
Erwähnenswert ist auch, dass die Einstreu in der von ELWINGER et al. (1991) mit Broilern durchgeführten Studie bei Austausch von gemahlenem gegen ganzen Wei- zen höhere TS-Gehalte aufwies. Eine trockenere Einstreu wirkt sich wiederrum güns- tig auf die Fußballengesundheit der Tiere aus (KAMPHUES et al. 2011).
