Untersuchungen zum Sulfatgehalt in Molkepulvern und Milchaustauschern sowie dessen Einfluß auf die Kotqualität und die scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz und der Mengenelemente bei Kälbern

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Aus dem Institut für Tierernährung der Tierärztlichen Hochschule Hannover

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Untersuchungen zum Sulfatgehalt in Molkepulvern und Milchaustauschern sowie dessen Einfluß auf die Kotqualität

und die scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz und der Mengenelemente bei Kälbern

I N A U G U R A L - D I S S E R T A T I O N zur Erlangung des Grades eines

D O C T O R M E D I C I N A E V E T E R I N A R I A E durch die Tierärztliche Hochschule Hannover

Vorgelegt von M o n i k a S t o l t e

aus Peine

Hannover 2000

(2)

Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. J. Kamphues

1. Gutachter: Univ. - Prof. Dr. J. Kamphues

(3)

M e i n e r O m a

u n d C h r i s t i a n G e i l s

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KAMPHUES, J., M. STOLTE, A. TSCHENTSCHER u. P. RUST (1999):

Untersuchungen zu Sulfatgehalten in Milchaustauschern und Molkeprodukten sowie zur Be- deutung der Sulfataufnahme für die Kotbeschaffenheit bei Kälbern.

Dtsch. Tierärztl. Wschr. 106, 457-496

KAMPHUES, J., M. STOLTE, A. TSCHENTSCHER u. P. RUST (2000):

Untersuchungen zum Sulfatgehalt in Milchaustauschern (und Molkeprodukten) und seiner Be- deutung für die Kotbeschaffenheit bei Kälbern.

Proceedings of the Society of Nutrition Physiology 9, 161

KAMPHUES, J., M. STOLTE u. P. RUST (2000):

Untersuchungen zur Zusammensetzung von Molkeprodukten sowie zur Bedeutung des Sulfat- gehaltes in Milchaustauschern für die Kotqualität bei Kälbern.

in: FLACHOWSKY, G. u. J. KAMPHUES (Hrsg.): Tierernährung - Ressourcen und neue Aufgaben; Kurzfassungen der Beiträge zum Workshop 15.-16. Juni 2000, Landbauforschung Völkenrode, 41

KAMPHUES, J., M. STOLTE u. P. RUST (2000):

Untersuchungen zur Zusammensetzung von Molkeprodukten sowie zur Bedeutung des Sulfat- gehaltes in Milchaustauschern für die Kotqualität bei Kälbern.

in: FLACHOWSKY, G. u. J. KAMPHUES (Hrsg.): Tierernährung - Ressourcen und neue Aufgaben; Proc. zum Workshop 15.-16. Juni 2000, Landbauforschung Völkenrode, Sonder- heft (im Druck)

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Seite

I. EINLEITUNG 21

II. SCHRIFTTUM 23

1. Schwefel- und Sulfatstoffwechsel 23

1.1. Der Schwefelkreislauf in der Natur 23

1.2. Der Stoffwechsel von Schwefel und Sulfat im Tier 24

1.2.1. Monogastrier 25

1.2.2. Ruminantia 26

1.3. Schwefel- und Sulfat-Bilanz bei Rindern 28

2. Sulfate und ihre Auswirkungen 30

2.1. Sulfate in Futtermitteln 30

2.2. Sulfate im Tränkewasser 32

2.3. Experimentelle Untersuchungen zu Sulfaten 34

2.3.1. Magnesiumsulfat als ein Faktor bei der Retention von Calcium und

Phosphor beim Rind 35

2.3.2. Der Einfluß von Natriumsulfat auf die Futterverwertung beim Wiederkäuer 36 2.3.3. Untersuchungen zu den Effekten von Natrium- und Magnesiumsulfat auf

den intestinalen Wasserumlauf beim Pferd 36 2.3.4. Die Wechselbeziehungen zwischen Methionin, Cholin und Sulfat im Futter

von Absetzferkeln 37

2.4. Sulfate in der Pharmakologie 37

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III. EIGENE UNTERSUCHUNGEN 41

1. Material und Methoden 41

1.1. Futtermittelkundliche Untersuchungen an Molkepulvern und Milchaustauschern 42

1.1.1. Fragestellung 42

1.1.2. Untersuchungsmaterial 42

1.1.3. Untersuchungsparameter 42

1.2. Verdauungs- und Bilanzversuche an Kälbern 43

1.2.1. Fragestellung 43

1.2.2. Versuchstiere 43

1.2.3. Verwendete Milchaustauscher 44

1.2.4. Fütterung 49

1.2.5. Versuchsablauf 50

1.2.6. Gewinnung des Probenmaterials 51

1.2.6. Untersuchungsparameter 52

1.3. Untersuchungsverfahren 53

1.3.1. Kotkonsistenz 53

1.3.2. Kotfarbe 54

1.3.3. Weender Futtermitteluntersuchung (VDLUFA Stand : 1997) 54

1.3.4. Laktose 55

1.3.5. Stärke (VDLUFA Stand : 1997) 56

1.3.6. Mengenelemente 56

1.3.7. Sulfat 59

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1.3.13.3. Blutgaswerte und Säure-Basen-Status 64

1.4. Berechnungen 65

1.5. Statistische Auswertung 66

2. Ergebnisse 67

2.1. Zusammensetzung der Molkepulver und Milchaustauscher (Einsendungen und Feldproben)

67

2.1.1. Rohnährstoff-, Stärke- und Laktosegehalte in Molkepulvern 67 2.1.2. Mengenelement- und Sulfatgehalte in Molkepulvern 68 2.1.3. Mengenelement- und Sulfatgehalte in Milchaustauschern 69 2.2. Ergebnisse der Verdauungs- und Bilanzversuche mit Kälbern bei unterschiedlicher Sulfataufnahme

70

2.2.1.Sulfatkonzentrationen in der verabreichten MAT-Tränke 71 2.2.2. Gesundheitsstatus und Entwicklung der Kälber in den Verdauungs- und

Bilanzversuchen 71

2.2.2.1. Körpertemperatur 72

2.2.2.2. Körpermasseentwicklung der Kälber 72

2.2.3. Kotmenge und -zusammensetzung bei Kälbern in den Verdauungs- und

Bilanzversuchen 73

2.2.3.1. Kotmenge, Kotfarbe und Kotkonsistenz 73

2.2.3.2. Kotzusammensetzung 74

2.2.4. Scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz, der Mengenelemente

und des Sulfates in den Verdauungs- und Bilanzversuchen 80 2.2.4.1. Scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz 80 2.2.4.2. Scheinbare Verdaulichkeit der Mengenelemente und des Sulfates 81 2.2.5. Harnmenge und -zusammensetzung der Kälber in den Bilanzversuchen 84

2.2.5.1. Harnmenge 85

2.2.5.2. pH-Wert des Harns 85

2.2.5.3. Mengenelement- und Sulfatgehalte im Harn 86

(10)

2.2.6. Mengenelement- und Sulfatbilanzen der Kälber 86

IV. DISKUSSION 91

1. Kritik der Methoden 91

1.2. Verdauungs- und Bilanzversuche 92

2. Ergebnisse 94

2.2. Verdauungs- und Bilanzversuche 97

2.2.1. Verträglichkeit der Milchaustauscher 97

2.2.2. Mögliche Ursachen der Veränderung der Kotqualität 103 2.2.3. Schicksal des Sulfates nach oraler Aufnahme und dessen laxierender Effekt 105 2.2.4. Bedeutung der Untersuchungsergebnisse für Klinik und Fütterungspraxis 108

3. Schlußfolgerungen 111

V. ZUSAMMENFASSUNG 113

VI. SUMMARY 115

VII. LITERATURVERZEICHNIS 117

(11)

Nr.: Titel Seite

Tab. 1: Sulfathaltige Mineralstoffzulagen in Futtermitteln 31 Tab. 2: Auswirkungen von Sulfaten im Tränkewasser von Tierbeständen 33 Tab. 3: Auswirkungen und Empfehlungen von Sulfatgehalten im Tränkewasser

von Rindern 34

Tab. 4: Zusammensetzung der Kontrollmilchaustauscher (MAT-K1-K2) 45 Tab. 5: Zusammensetzung der Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt

durch Einmischung sulfatreicher Molkepulver

(MAT-M1-M4 und MAT-B) 46

Tab. 6: Zusammensetzung der Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmischung von Mineralsalzen (MAT-S1-S4) 48 Tab. 7: Fütterungsschema der Verdauungs- und der Bilanzversuche mit Kälbern 51 Tab. 8: Rohnährstoffgehalte der eingesandten und in Form von Feldproben

gewonnenen Molkepulverproben 68

Tab. 9: Mineralstoffgehalte der eingesandten und der als Feldproben gewonnenen

Molkepulverproben 68

Tab. 10: Rohasche- und Mineralstoffgehalte der eingesandten und der als Feldpro-

ben gewonnenen Milchaustauscherproben 70

Tab. 11: Sulfatgehalte der in den Verdauungs- und Bilanzversuchen mit Kälbern

eingesetzten Milchaustauscher [g] pro Liter Tränke 71 Tab. 12: Körpermasseentwicklung der Kälber [g/Tag] während der Verdauungs-

und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Versuchsmilchaustauschern 73

Tab. 13: Täglich abgesetzte Kotmengen von Kälbern [g/Tag] während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

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Tab. 14: Trockensubstanzgehalte [%] im Kot bei Kälbern während der

Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. 15: pH-Werte im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzver-

suche nach Fütterung von Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauschern 79 Tab. 16: Mittlere Konzentrationen im Kot und mittlere tägliche faecale Ausschei-

dung von Milchsäure und flüchtigen Fettsäuren von Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Versuchsmilchaustauscher 80

Tab. 17: Scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz [%] bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von

Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauschern 81

Tab. 18: Scheinbare Verdaulichkeit [%] der Mengenelemente (Ca, P, Mg, Na und K) bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach

Fütterung von Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauschern 82 Tab. 19: Scheinbare Verdaulichkeit des Sulfates [%] bei Kälbern während der

Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. 20: Scheinbare Verdaulichkeit des Schwefels und des Sulfates [%] bei

Kälbern während der Bilanzversuche nach Fütterung vom Kontroll- bzw.

Versuchsmilchaustauscher 84

Tab. 21: Scheinbar verdaute Mengen an Mineralstoffen [g/4 Tage] bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

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vom Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher 88 Tab. 26: Natrium- und Kaliumbilanz bei Kälbern während der Bilanzversuche nach

Fütterung vom Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher 89 Tab. 27: Schwefel- und Sulfatbilanz bei Kälbern während der Bilanzversuche nach

Fütterung vom Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher 90 Tab. 28: Rohnährstoffgehalte der untersuchten Molkepulverproben im Vergleich

zu den Werten aus der DLG-Futterwerttabelle (1997) 94 Tab. 29: Scheinbare Verdaulichkeit [%] der Mengenelemente (Ca, P, Mg, Na und

K) bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung der

MAT-S2-S4 101

Tab. 30 Vergleich der Trockensubstanzgehalte im Kot [%] und der scheinbaren Verdaulichkeit [%] der organischen Substanz und der Mineralstoffe von Kälbern unterschiedlichen Alters während der Bilanzversuche nach

Fütterung vom Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher 103

Tabellen im Tabellenanhang

Tab. Ia: Blutuntersuchungen der Kälber 1-6 zu Beginn der Eingewöhnungsphase 131 Tab. Ib: Blutuntersuchungen der Kälber 7-12 zu Beginn der Eingewöhnungsphase 132 Tab. Ic: Blutuntersuchungen der Kälber 13-17 zu Beginn der

Eingewöhnungsphase 133

Tab. II: Zusammensetzung des für die Versuchsmilchaustauscher M1-M4 verwendeten Molkepulvers A und des für den Versuchsmilchaustauscher

B verwendeten Molkepulvers B 134

Tab. IIIa: Zusammensetzung der Molkepulverproben 1-10 135 Tab. IIIb: Zusammensetzung der Molkepulverproben 11-20 135 Tab. IIIc: Zusammensetzung der Molkepulverproben 21-29 136

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Tab. IVa: Rohasche- und Mineralstoffgehalte in den Milchaustauscherproben 1-7 136 Tab. IVb: Rohasche- und Mineralstoffgehalte in den Milchaustauscherproben 8-14 137 Tab. IVc: Rohasche- und Mineralstoffgehalte in den Milchaustauscherproben 15-21 137 Tab. IVd: Rohasche- und Mineralstoffgehalte in den Milchaustauscherproben 22-28 138 Tab. IVe: Rohasche- und Mineralstoffgehalte in den Milchaustauscherproben 29-34 138 Tab. V: Rectal gemessene Körpertemperatur der Kälber während der

Kontrollphasen K1 und K2 der Verdauungsversuche 139 Tab. VI: Rectal gemessene Körpertemperatur der Kälber während der

Versuchsphasen M1 bis M4 der Verdauungsversuche 140 Tab. VII: Rectal gemessene Körpertemperatur der Kälber während der

Versuchsphasen S1 bis S4 der Verdauungsversuche 141 Tab. VIII: Rectal gemessene Körpertemperatur der Kälber während der Bilanzversu-

che nach Fütterung vom Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher 142 Tab. IX: Kotfarbe der Kälber während der Kontrollphasen K1 und K2 der

Verdauungsversuche 143

Tab. X: Kotfarbe der Kälber während der Versuchsphasen M1-M4 der

Tab. XI: Kotfarbe der Kälber während der Versuchsphasen S1-S4 der

Tab. XIIa: Kotfarbe der Kälber während der Bilanzversuche nach Fütterung vom

Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher (2. Tag - 4. Tag) 146 Tab. XIIb: Kotfarbe der Kälber während der Bilanzversuche nach Fütterung vom

Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauscher (5. Tag - 6. Tag) 147

(15)

nach Fütterung vom Kontroll- bwz. Versuchsmilchaustauscher 151 Tab. XVII: Milchsäurekonzentrationen [µmol/kg uS] im Kot bei Kälbern während der

Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XVIII: Tägliche Ausscheidung von Milchsäure [µmol/Tag] mit dem Kot bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll-

bzw. Versuchsmilchaustauschern 152

Tab. XIX: Gehalt an flüchtigen Fettsäuren [mmol/kg uS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XX: Gehalte an flüchtigen Fettsäuren [mmol/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXI: Tägliche Ausscheidung von flüchtigen Fettsäuren [mmol/Tag] mit dem Kot bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von

Kontroll- bzw. Versuchsmilchaustauschern 154

Tab. XXII: Rohaschegehalte [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXIII Gehalte organischer Substanz [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXIV: Calciumgehalte [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXV: Scheinbare Verdaulichkeit des Calciums [%] bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

(16)

Tab. XXVI: Phosphorgehalte [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXVII: Scheinbare Verdaulichkeit des Phosphors [%] bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXVIII: Magnesiumgehalte [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXIX: Scheinbare Verdaulichkeit des Magnesiums [%] bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXX: Natriumgehalte [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXXI: Scheinbare Verdaulichkeit des Natriums [%] bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXXII: Kaliumgehalte [g/kg TS] im Kot bei Kälbern während der Verdauungs- und Bilanzversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

Tab. XXXIII: Scheinbare Verdaulichkeit des Kaliums [%] bei Kälbern während der Verdauungsversuche nach Fütterung von Kontroll- bzw.

(17)

Nr. Titel Seite

Abb. 1: Der Schwefelkreislauf in der Natur 23

Abb. 2: Schicksal des Schwefels im Verdauungstrakt des Wiederkäuers 27 Abb. 3: Verteilung der Sulfatgehalte in den Molkepulverproben 69 Abb. 4: Mittlerer Trockensubstanzgehalt im Kot von Kälbern in Abhängigkeit von

der Sulfatkonzentration in der Tränke während der Verdauungsversuche und während der Versuchsphasen der Bilanzversuche 76 Abb. 5: Veränderung der mittleren Trockensubstanzgehalte im Kot nach dem Fut-

terwechsel während der Bilanzversuche 77

Abb. 6 : Mittlere Trockensubstanzgehalte im Kot von Kälbern in Abhängigkeit von der Sulfataufnahme während der Verdauungsversuche mit Kennzeichnung der drei eingesetzten Milchaustauschergruppen 78 Abb. 7 : Mittlere Trockensubstanzgehalte im Kot in Abhängigkeit von der

Sulfataufnahme mit Kennzeichnung signifikant unterschiedlicher Bereiche 99 Abb. 8 : Vergleich der faecalen und renalen Ausscheidung von Sulfat und Schwe-

fel von Kälbern unter dem Einfluß einer forcierten Sulfataufnahme 106 Abb. 9: Mittlere tägliche faecale Sulfatabgabe und mittlere tägliche faecale

Wasserabgabe der Kälber nach forcierter Sulfataufnahme 107

(18)

Abkürzungsverzeichnis

Abb. Abbildung

abs. absolut

Aqua dest. Aqua destillata

BE base excess

BW body weight

bzw. beziehungsweise

ca. circa

d day

DCAB diatary cation anion balance

DM dry matter

E. coli Escherichia coli

EDTA Ethylen-diamin-Tetraacetat et al. et alii

f Umrechnungsfaktor von Bariumsulfat zu Sulfat

Fa. Firma

fFS flüchtige Fettsäuren

g Gravitationsfeldstärke g = 9,81 m/s^-2

gem. gemessen

GPT Glutamat-Pyruvat-Transaminase

Gr. Granuolzyten

Gs. Ew. Gesamteiweiß

HCl Salzsäure

HClO4 Perchlorsäure

HCO3 a aktueller Bikarbonatgehalt

HCO3 s Standard bezogener Bikarbonatgehalt

h hours

ICP-OES inductiv coupelt plasma - optical emission spectroscopy

KOH Kalilauge

KM Körpermasse

L-LDH L-Laktat-Dehydrogenase

LM Lebendmasse

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n Anzahl der Proben / Tiere NAD Nicotinamid-adenin-dinucleotid

NADH⁺ Nicotinamid-adenin-dinucleotid reduziert

NaOH Natronlauge

NfE N-freie Extraktstoffe n.n. nicht nachweisbar oS organische Substanz

p Überschreitungswahrscheinlichkeit pCO2 partialer Kohlenstoffdioxiddruck pO2 partialer Sauerstoffdruck

r Korrelationskoeffizient

Ra Rohasche

rel. relativ

s Standardabweichung

SO4

2- Sulfat

sV scheinbare Verdaulichkeit

Tab. Tabelle

TS Trockensubstanz

U Umdrehung

uS ursprüngliche Substanz

VDLUFA Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Forschungs- und Untersuchungs- anstalten

x Mittelwert

z.B. zum Beispiel

(20)

(21)

I. EINLEITUNG

Bei der bekanntermaßen hohen Erkrankungsrate von Kälbern in den ersten Lebenswochen spielen Diarrhöen eine sehr große Rolle. Ihre Ursachen sind sehr vielfältig, auch nutritive As- pekte werden diskutiert (COENEN 1998; HERMÜLHEIM 2000; NIEUWENHUIZEN 2000).

Das Spektrum der in der Kälberaufzucht in der postkolostralen Phase eingesetzten Milchaus- tauscher umfaßt Produkte mit einem hohen Magermilchanteil (bis zu 50 %) und sogenannte

„Nullaustauscher” (ohne Casein) mit hohem Molkepulveranteil.

TSCHENTSCHER (1998) und KAMPHUES et al. (1999c) führten Untersuchungen über die Mechanismen der Auslösung von Durchfällen bei Kälbern nach Einsatz asche- und molkepro- duktreicher Milchaustauscher durch. Dabei wurde beobachtet, daß die Einmischung von asche- und mengenelementreichem Molkepulver in Milchaustauscher die Kotqualität negativ (Rück- gang des Kottrockensubstanzanteils von 17,7 ± 2,6 % auf 11,5 ± 2,9 %) beeinflußt. Vergleich- bar hohe Mengenelementzulagen führten dagegen zu keiner Veränderung der Kotbeschaffen- heit. Die Tiere zeigten keinerlei sonstige Anzeichen einer Infektion. Die scheinbare Verdau- lichkeit der organischen Substanz wurde durch die Einmischungen nicht verändert. Eine Beein- flussung der Mikroflora ist aufgrund der Untersuchungsergebnisse, insbesondere der Gehalte an Laktat, sowie an flüchtigen Fettsäuren und Ammoniak, weitgehend auszuschließen. Eine fermentative Genese konnte daraufhin und aufgrund der Kot-pH-Werte und des Ausbleibens klinischer Symptome ausgeschlossen werden.

Ziel dieser Arbeit war die Abklärung der unklaren Pathogenese dieser Verdauungsstörungen, die zunächst hypothetisch mit einer forcierten Sulfataufnahme in Zusammenhang gebracht wurden. Vor diesem Hintergrund erfolgte eine systematische Überprüfung von Molkepulvern und Milchaustauschern auf ihre Zusammensetzung, insbesondere auf ihren Sulfatgehalt. Mit Hilfe von Verdauungsversuchen wurde die Verträglichkeit von Milchaustauschern mit unterschiedlichen Sulfatquellen (Natrium- und Magnesiumsulfat bzw. sulfatreichen Molkepulvern) und variierenden Sulfatkonzentrationen bei Kälbern geprüft. Schließlich wurde durch ergän- zende Bilanzuntersuchungen der Sulfatstoffwechsel näher untersucht.

(22)

I. EINLEITUNG

(23)

II. SCHRIFTTUM

1. Schwefel- und Sulfatstoffwechsel

1.1. Der Schwefelkreislauf in der Natur

Das Element Schwefel gibt es in den Oxidationsstufen von +6 bis -2.

Schwefel in seinen verschiedenen Formen ist für alle Organismen essentiell, etwa als Amino- säurenbestandteil, als Coenzym- oder Mukopolysaccharidbaustein.

Kein Lebewesen kann jedoch alle Schwefelformen nutzen oder produzieren, so daß in der Na- tur ein Schwefelkreislauf entsteht (Abb. 1).

Pflanzen, Mikroorganismen

Sulfatester Sulfatreduzierende Bakterien Sulfat

(S)

Chemolithotrophe Schwefelbakterien Photolithotrophe Schwefelbakterien

Organische, reduzierte Schwefelverbindungen

Tiere, Mikroorganismen, Pflanzen (?)

Schwefel- wasserstoff

Abb. 1: Der Schwefelkreislauf in der Natur (modifiziert nach SIEGEL 1975)

Tiere können ihren Bedarf an divalentem und hexavalentem Schwefel durch die Aufnahme sol- cher Pflanzen und Mikroorganismen decken, die organische Thiole zu Sulfaten oxidieren.

(24)

II. SCHRIFTTUM

Tiere und einige Mikroorganismen können zusätzlich anorganische Sulfide zu Sulfaten oxidieren. Im Vergleich zur Oxidation von Cystein ist diese Möglichkeit aber wahrscheinlich für diese Tiere quantitativ weniger wichtig (SIEGEL 1975).

Den Vorgang der Reduktion von hexavalentem Schwefel mit Inkorporation des entstehenden Schwefelwasserstoffes in organische Verbindungen kann ebenso von Mikroorganismen und Pflanzen, nicht aber von Tieren geleistet werden.

Dieser Prozeß der Biosynthese von organischen Thiolen wird, da die verfügbare Form von Schwefel in der Regel Sulfat ist, „Sulfat-Assimilation“ genannt.

Die Thiole werden metabolisiert und größtenteils als Schwefelwasserstoff wieder abgegeben.

Diese Dissimilation findet insbesondere auf den Böden von Meeren, Seen und Flüssen und in Sümpfen statt.

Spontan oder durch mikrobielle Aktivität wird der Großteil des Schwefelwasserstoffes zu Sul- faten oxidiert. Ein kleiner Teil reagiert zu unlöslichen Sulfiden oder elementarem Schwefel.

Die „schwefeloxidierenden Bakterien“ spalten sich in zwei Gruppen, zum einen in die farblo- sen, aeroben, chemolithotrophen Bakterien und zum anderen in die purpurnen und grünen, anaeroben, photolithotrophen Bakterien.

Der Schwefelkreislauf in der Natur ist somit geschlossen (SIEGEL 1975).

1.2. Der Stoffwechsel von Schwefel und Sulfat im Tier

Der Schwefelgehalt im tierischen Organismus beträgt etwa 0,25 %, wobei hohe Anteile in Haa- ren, Wolle und Gefieder enthalten sind (MÄNNER u. BRONSCH 1987).

(25)

struktur der Proteine eine wichtige Rolle. Ähnliche Funktion hat Schwefel als Baustein der Mukopolysaccharide, dazu gehören das Hyaluronat, Heparin, Chondroitinsulfat und Keratan- sulfat (MÄNNER u. BRONSCH 1987).

Bei der Betrachtung des Schwefelstoffwechsels muß unterschieden werden zwischen dem Schwefelstoffwechsel von Monogastriern und Ruminantia.

1.2.1. Monogastrier

Monogastrier sind auf die exogene Zufuhr der essentiellen S-haltigen Aminosäure Methionin und der organischen S-Verbindungen Thiamin und Biotin angewiesen.

Vorwiegend wird Schwefel über die S-haltigen Aminosäuren Cystein, Cystin und Methionin von den monogastrischen Tieren aufgenommen.

Organische Schwefelverbindungen können von Monogastriern gut verwertet werden (MÄNNER u. BRONSCH 1987). Bezüglich der Verwertung anorganischer Schwefelverbin- dungen werden verschiedene, teilweise auch gegensätzliche Aussagen getroffen. PETZINGER (1996) beschreibt das Sulfatanion als schwer und SCHRÖDER (1994) sogar als nicht resor- bierbar. Von ANKE u. HENNIG (1972) wird jedoch über eine rasche Absorption des Sulfat- und des Sulfid-Schwefels berichtet, ebenso von MÄNNER u. BRONSCH (1987) bezüglich wasserlöslicher, anorganischer Schwefelverbindungen. Ein Teil des anorganischen Schwefels kann zudem von Bakterien des Verdauungskanals, besonders bei Tieren mit voluminösen Gär- kammern, in organische Schwefelverbindungen überführt und so von den Monogastriern verwertet werden. Auch per os aufgenommener Schwefel, der im Darmsaft unlöslich ist, wird von der Intestinalflora teilweise in die Sulfidform überführt, danach absorbiert und als Sulfat- Schwefel mit dem Harn exkretiert (ANKE u. HENNIG 1972).

Der im Stoffwechsel gebildete „Sulfat-Schwefel“ leitet sich primär vom Cystein ab (MÄNNER u. BRONSCH 1987).

Vom Körper aufgenommener anorganischer Schwefel wird umgehend renal als Sulfat oder Schwefelsäureester eliminiert. Mehr als 90 % des „Sulfat-Schwefels“ werden innerhalb von vier Tagen nach der Aufnahme auf diese Weise ausgeschieden, wobei der Hauptteil in den ersten 24 Stunden exkretiert wird. Ein Teil des aufgenommenen Sulfates reichert sich in Niere

(26)

II. SCHRIFTTUM

und Milz an und verbleibt dort für längere Zeit, gleichzeitig wird ein Teil des neutralen Schwe- fels zu Sulfat oxidiert und ausgeschieden. Die Synthese von Sulfatestern scheint, mit Ausnah- me der Nieren, in allen Geweben, insbesondere in Leber und Eingeweiden, vor sich zu gehen (ANKE u. HENNIG 1972).

1.2.2. Ruminantia

Bei Tieren mit voluminösen Vormägen wird anorganischer Schwefel bakteriell in schwefelhaltige Aminosäuren und andere organische Schwefelverbindungen umgewandelt (ANKE u.

HENNIG 1972).

Der Magen-Darm-Trakt des Rindes kann zur Betrachtung des Schwefelstoffwechsels in zwei große Systeme geteilt werden (Abb. 2) :

1. In das Funktionssystem Netzmagen und Pansen, in dem vor allem Schwefel zu Schwefel- wasserstoff reduziert wird. Der entstandene Schwefelwasserstoff wird entweder in mikrobielles Protein umgewandelt oder direkt über die Magenwand absorbiert.

2. In das Funktionssystem Blättermagen, Labmagen und Darm, in dem die Prozesse der Ver- dauung von Proteinen und anderen schwefelenthaltenden Substanzen und die Absorption von Aminosäuren, Peptiden sowie anorganischer und organischer Sulfate stattfindet (BRAY u.

TILL 1975) .

(27)

(MÄNNER u. BRONSCH 1987). Zur Optimierung der bakteriellen Syntheserate bedarf es einer Anpassungsphase an die jeweiligen Bedingungen.

Aufnahme Pansen-Netzmagen Blättermagen-Labmagen-Darm Kot Verdauungstrakt

Blut und extrazelluläre Flüssigkeit (Anorganischer und organischer Schwefel) Sulfate

Leber Niere Urin Haare, Milch Sulfide

Sulfide

Wolle

Gewebe Anorganischer Schwefel z.B. Sulfate

Organischer Schwefel z.B. AS, Proteine, Ester

Abb. 2: Schicksal des Schwefels im Verdauungstrakt des Wiederkäuers (modifiziert nach BRAY u. TILL 1975)

Natürliche Proteinquellen im Futter enthalten auch ausreichend Schwefel, wenn jedoch NPN- Verbindungen verfüttert werden, kann der Bedarf an Schwefel für die mikrobielle Proteinsyn- these ansteigen (SHIRLEY 1992).

Die scheinbare Verdaulichkeit des Schwefels im Vormagensystem kann bei Rindern von negativen Werten bis zu 100% schwanken.

Der im Dickdarm meßbare Schwefel entstammt vor allem unverdaulichen Pflanzenpartikeln oder Rückständen mikrobieller Proteine oder Sekretion von Sulfaten aus dem Blut (BRAY u.

TILL 1975).

Bei Wiederkäuern besteht zusätzlich ein endogener Kreislauf. Intermediär zu Sulfat oxidierter Proteinschwefel gelangt mit dem Speichel erneut in den Pansen, wo er zur Synthese von Thio- aminosäuren genutzt wird (ANKE u. HENNIG 1972).

(28)

II. SCHRIFTTUM

Im Plasma liegt Schwefel entweder in Form von Aminosäuren, Peptiden, Sulfatestern oder als Sulfat vor. In der Leber, und bei Bedarf auch in anderen Organen, können schwefelhaltige A- minosäuren zu „aktiviertem“ Sulfat (Adenosin-3´-phosphat-5´-phosphosulfat - notwendig für die Einführung von Sulfatgruppen in organische Verbindungen durch Sulfo-Transferasen) oxidiert werden (MÄNNER u. BRONSCH 1987).

1.3. Schwefel- und Sulfat-Bilanz bei Rindern

Die folgenden Untersuchungen wurden von WARTH (1932) an vier Ochsen durchgeführt, eingeteilt in zwei Gruppen zu jeweils zwei Tieren. In den einleitenden Untersuchungen erhielt eine Probandengruppe Fingerhirsestroh (0,35 g anorganisches Sulfat/100 g TS), die andere Gruppe Heu (0,17 g anorganisches Sulfat/100 g TS), ergänzt durch 40 ccm einer Natriumsul- fatlösung (10 %). Nach Aufnahme des Fingerhirsestrohs schieden die Tiere den Großteil des zugefügten Sulfates renal aus. Die mit Heu gefütterten Ochsen retinierten dagegen Sulfat.

Daraufhin wurden mit Fingerhirsestroh als sulfatreicher Ration und Heu als sulfatarmer Ration folgende Fragestellungen untersucht:

- renale Exkretion von flüchtigen Phenolen und Sulfaten - Sulfat-Bilanzen

(Sulfataufnahme: a) Strohfütterung:14,7-19,2 g/Tag; b) Heufütterung: 6,63-17,6 g/Tag) - Gesamtschwefelbilanzen

(Schwefelaufnahme: a) Strohfütterung: 7,64-10,1 g/Tag; b) Heufütterung: 4,98-8,52 g/Tag) Die Exkretion von verdaulichem organischen Schwefel wurde mit Erdnuß-Kuchen als Quelle

(29)

Aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen zog WARTH (1932) folgende Schlüsse:

1. Rinder scheiden mit Harn, Kot und Schweiß weniger mineralische Sulfate aus, als sie mit den Futterrationen aufgenommen haben. Ein Großteil des aufgenommenen, mineralischen Sulfates wird mit dem Harn ausgeschieden, geringe Sulfatmengen mit dem Kot und unerheb- liche Konzentrationen mit dem Schweiß.

2. Es besteht die Möglichkeit der mikrobiellen Umwandlung der Sulfate im Kot in Sulfide oder organischen Schwefel. Die im Kot gefundenen Sulfidanteile sind jedoch gering und abhängig von der Natur des Futters. In Inkubationsversuchen, bei denen die mikrobielle Aktivität ge- testet werden sollte, konnten nach Zugabe von Sulfaten zum Kot keine mikrobiellen Umset- zungen der Sulfate festgestellt werden.

3. Durch Bilanzversuche konnte gezeigt werden, daß bei ausreichender Gesamtschwefelver- sorgung Verluste an mineralischem Sulfat mit dem Anstieg organischen Schwefels korres- pondieren. Anorganisches Sulfat geht demnach als organisch gebundener Schwefel im Kot verloren.

4. Es zeigte sich, daß organischer Schwefel auf zwei Wegen ausgeschieden werden kann, faecal und bei reichlicher Überversorgung auch renal.

5. Es ist zu vermuten, daß sowohl im Verdauungstrakt metabolisiertes Sulfat als auch organischer Schwefel faecal ausgeschieden werden.

(30)

II. SCHRIFTTUM 2. Sulfate und ihre Auswirkungen

2.1. Sulfate im Futtermittel

In der Tierernährung wird allgemein eine ausreichende Versorgung mit Schwefel unterstellt (PÜSCHNER u. SIMON 1988).

Ein Schwefelmangel führt beim Wiederkäuer zu einer Einschränkung der mikrobiellen Synthese schwefelhaltiger Aminosäuren im Pansen. Bei Schafen verschlechtert sich zudem die Wollqua- lität (PÜSCHNER u. SIMON 1988).

Bis heute befassen sich allerdings nur wenige Untersuchungen mit dem Sulfatgehalt in Futter- mitteln, allenfalls bei diätetischen Maßnahmen (DCAB-Konzept in der Gebärpareseprophylaxe sowie Verabreichung von Glaubersalz bei Sauen zur Vermeidung der peripartalen Kotverhal- tung; KAMPHUES 1996a; KAMPHUES et al.1999b). ANKE u. HENNIG (1972) wiesen einen Gehalt von 470 mg Schwefel/kg Kuhmilch nach, davon 12 mg (2,6 %) Sulfat.

Auch zum Gesamtschwefelgehalt liegen auf dem Sektor Kälberfütterung mit Milchaustau- schern der Tierernährung nur wenige Daten vor.

In der Hauptlaktationsperiode enthält Kuhmilch durchschnittlich 300 mg Schwefel/kg uS (BÜNGER 1991). Frische Kuhmilch hat laut DLG-Futterwerttabelle (1973) einen Schwefelge- halt von 2,0 g/kg TS, bovine Kolostralmilch 4,2 g/kg TS und Magermilch von der Kuh

(31)

Bei Sulfatüberschuß (> 20 g/kg TS) in Milchaustauschern ist, aufgrund der Interaktion von Schwefel (S) und Molybdän (Mo) auf die Kupferabsorption (Cu) und -verwertung, eine Erhö- hung des Kupfergehaltes durchzuführen.

Bei Aufnahmen von 3,5 bis 4 g S/kg TS und 3 mg Mo/kg TS kommt es zur Bildung unverfüg- barer Kupfer-Thiomolybdat-Komplexe und dadurch zur Beeinträchtigung der Cu-Absorption.

Der Kupferminimalbedarf verdoppelt bis vervierfacht sich. Die Kupfergehalte in Blut und Le- ber nehmen ab und die Weitergabe von Kupfer an den Foetus wird insbesondere bei Färsen vermindert (BÜNGER 1991).

Das Stickstoff-Schwefel-Verhältnis (N:S) im Futtermittel bei Wiederkäuern ist ebenfalls zu berücksichtigen, da bei Zusatz von NPN-Verbindungen und Schwefel die mikrobielle Protein- synthese beeinflußt werden kann. Bei Kälbern werden bei einem N:S-Verhältnis von 86:1 Ge- wichtsverluste beobachtet, bei N:S-Verhältnissen von 12:1 bis 4:1 jedoch gute Zunahmen er- zielt (CHALUPA 1971; SHIRLEY 1992).

Ebenfalls über gute Zuahmen wird bei Ferkeln und Küken nach Sulfatzulagen zum Futter (die Mengenangaben werden nicht genau quantifiziert) berichtet (ALMQUIST 1964; LOVETT et al. 1986).

Sulfatverbindungen finden in der Futtermittelindustrie hauptsächlich Verwendung zur Sicher- stellung der Versorgung mit Mengen- und Spurenelementen (Tab. 1). Eine gesetzliche Rege- lung hinsichtlich zulässiger Sulfatkonzentrationen in Futtermitteln gibt es derzeit nicht.

Tab. 1: Sulfathaltige Mineralstoffzulagen in Futtermitteln mineralische

Einzelsubstanz

sulfathaltige Ver- bindung

Tierart jeweilige Gesamthöchstgehalte der mineralischen Einzelsubstanzen [88 % TS, mg/kg]

Calcium Calciumsulfat¹ alle keine Begrenzung Magnesium Magnesiumsulfat^1,2 alle keine Begrenzung Natrium Natriumsulfat¹ alle keine Begrenzung Eisen Eisensulfat^1,2 alle 1250 als Hepatahydrat/

keine Begrenzung als Monohydrat Kobalt Kobaltsulfat^1,2 alle 10

Kupfer Kupfersulfat^1,2 Kälber 30 im MAT/ 50 Mangan Mangansulfat^1,2 alle 250

Zink Zinksulfat^1,2 alle 250

(¹- LANDWIRTSCHAFTSKAMMER HANNOVER u. FUTTERBERATUNGSDIENST HANNOVER e.V. 1992; ²- SÜLFLOHN 1999)

(32)

II. SCHRIFTTUM 2.2. Sulfate im Tränkewasser

Die Wasserqualität wird definiert durch Geschmack, mineralische und organische Inhaltsstoffe, Salzgehalt, vollständig gelöste Salze, Bakterien sowie potentielle natürliche und chemische Kontaminationen (FLECK VEENHUIZEN u. SHURSON 1992).

Sulfate führen zu einem salzigen und bitteren Geschmack des Wassers, wodurch bei Rindern die Aufnahmemenge bishin zur vollständigen Verweigerung reduziert werden kann (DIGESTI u. WEETH 1976).

Gemäß Trinkwasserverordnung von 1986 sind 250 mg Sulfat/l Trinkwasser zulässig. Im Trän- kewasser sind Konzentrationen bis zu 500 mg Sulfat/l Tränkewasser als Höchstmenge empfoh- len, wenn das Futter nicht zusätzlich kontaminiert ist; andernfalls wäre als Höchstmenge im Tränkewasser der zehnte Teil anzusetzen (HAPKE 1988).

Die im Tränkewasser gefundenen Sulfatkonzentrationen schwanken in Norddeutschland zwischen 0 - ca. 600 mg Sulfat/l Wasser (SCHULZE-HORSEL 1998). In Ohio wurden sogar Konzentrationen bis zu 1629 mg Sulfat /l Wasser festgestellt (FLECK VEENHUIZEN 1993).

Konzentrationen bis 5000 mg Sulfat/l Wasser in der Natur werden als nicht ungewöhnlich be- schrieben (FLECK VEENHUIZEN u. SHURSON 1992).

Bei Tränkewasser mit einer Konzentration von 600 mg Sulfat/l Wasser ist bei Ferkeln bereits eine laxierende Wirkung dieses Inhaltstoffes nicht mehr auszuschließen (FLECK VEENHUIZEN et al. 1992).

Nach Aufnahme von Tränkewasser mit höheren Sulfatkonzentrationen (2814-3493 mg Sulfat/ l Tränkewasser) zeigten Rinder eine Reduktion der Wasser- und Fut-

(33)

In der Mutterkuhhaltung erhöht sich nach Aufnahme von sulfatreichem Wasser durch die Mut- terkühe die postnatale Kälbersterblichkeit (SMART et al. 1986).

Die Konzentration von Methämoglobin und Sulfhämoglobin steigt signifikant nach Aufnahme von sulfatreichem Wasser an, wobei der Hämoglobingehalt unbeeinflußt bleibt (WEETH u.

CAPPS 1972).

Das mögliche Absinken des Blutthiaminspiegels (bei hohen Sulfatgehalten im Tränkewasser) begünstigt zudem das Auftreten einer Polioenzephalomalazie bei Rindern (RAISBECK 1982;

OLKOWSKI et al. 1991).

Bei Sulfatüberschüssen im Futter in Gegenwart von Molybdän ist die intestinale Kupferabsorp- tion, insbesondere die Kupferretention, gestört, wodurch ein sekundärer Kupfermangel entste- hen kann (MENKE 1987).

Es wird von einer Tierart- und Altersspezifität der Sulfattoleranz ausgegangen (FLECK VEENHUIZEN u. SHURSON 1992; Tab. 2).

Bei Rindern ist zudem bekannt, daß die Toleranz gegenüber dem Schwefelgehalt im Tränke- wasser direkt vom Schwefelgehalt im Futter abhängig ist (PULS 1994; Tab. 3).

Tab. 2: Auswirkungen von Sulfaten im Tränkewasser von Tierbeständen

Tierart und Nutzungsform

Sulfatgehalt im Trän-

kewasser [mg/l] Auswirkungen

Legehennen 1000 keine Entwicklungsstörungen¹ Legehennen 6177 Abfall der Eiproduktion²

Absetzferkel 2402 Abnahme der Kot-TS, Anstieg der Wasseraufnahme, kein Leistungsrückgang³

Sauen 3320 kein Effekt auf die Reproduktionsleistung⁴

1 - VOHRA (1980); ² - KRISTA et al. (1961); ³ - ANDERSON u. STOTHERS (1978);

4 - PATERSON et al. (1979)

(34)

II. SCHRIFTTUM

Tab. 3: Auswirkungen und Empfehlungen von Sulfatgehalten im Tränkewasser von Rindern

Sulfatgehalt im Tränkewasser [mg/l]

Auswirkungen und Empfehlungen

500 Korrektur von Schwefeldefiziten im Futter¹

1000 empfohlenes Maximum bei adäquater Futterkonzentration oder hohen Temperaturen¹

1462 Reduktion der Wachstumsrate (vermutlich aufgrund des Kupfermangels)¹ 2000 geschmacksbedingter Abfall der Tränkeaufnahme ³

2104-3590 möglicher Anstieg der Mortalität (vermutlich aufgrund des Kupfermangels), Reduktion der Futteraufnahme^{1, 2}

2150-2500 maximale Toleranzgrenze bei niedrigen Sulfatgehalten im Futter³

3317-5000 Reduktion der Futter- und Wassseraufnahme, der Gewichtszunahmen und evtl. der Wasserausscheidung^{1, 3}

7000 geringgradige Gewichtsverluste¹

7369 bei Verabreichung über einen Zeitraum von zwei Jahren sind keine negativen Auswirkungen festzustellen, plötzliche Exposition führt jedoch zu wäßrigem Durchfall, Bauchschmerzen und Krämpfen¹

10000 hochgradige Gewichtsverluste¹

1 - PULS (1994); ² - MENKE (1987):³ - WEETH u. HUNTER (1971)

2.3. Experimentelle Untersuchungen zu Sulfaten

Die Wechselwirkungen von Sulfaten auf die Verdauungsphysiologie wurden unter verschiedenen Aspekten untersucht, u.a. Magnesiumsulfat als ein Faktor bei der Retention von Calcium und Phosphor beim Rind (PALMER et al. 1928), der Einfluß von Natriumsulfat auf die Fut- terverwertung beim Wiederkäuer (TELLER et al. 1977), die Effekte von Natrium- und

(35)

2.3.1. Magnesiumsulfat als ein Faktor bei der Retention von Calcium und Phosphor beim Rind

Aufgrund des Wissens um den Antagonismus zwischen Magnesium und Calcium sowie um die Beziehung zwischen dem Calcium- und Phosphorstoffwechsel, wurde diese Interaktion als mögliche Ursache für einen Mineralstoffmangel untersucht.

Zwei ausgewachsene, trockengestellte Kühe und zwei Färsen wurden als Versuchstiere für das Experiment ausgewählt. Vor Versuchsbeginn wurde bei allen Tieren der Gehalt an anorganischem Phosphor im Plasma bestimmt. Jeweils die Kuh und die Färse mit dem höheren Phos- phorspiegel wurden zu Versuchstieren bestimmt, die anderen zu Kontrolltieren.

Die Basisfutterration aus Prärieheu, Hafer, Klebermehl und Zuckerrohrmelasse war phosphor- arm. Die Versuchstiere erhielten täglich 165 bzw. 156 g Bittersalz (Magnesiumsulfat). In einer Versuchsphase wurde die Futterration der Färse zusätzlich durch 100 g Natriumdihydro- genphosphat ergänzt.

Die Ergebnisse zeigten, daß die Calciumretention durch die hohe Magnesiumaufnahme bei der phosphorarmen Grundration behindert wurde.

Der Blutcalciumspiegel des ausgewachsenen Tieres blieb trotz einer negativen Calciumbilanz konstant. Der Plasmaspiegel des anorganischen Phosphors fiel jedoch ab. Für das junge Tier erwies sich die erhöhte Magnesiumaufnahme als schädlicher Faktor. Trotz einer negativen Cal- ciumbilanz blieb bei dem Jungtier der Plasmaspiegel an anorganischem Phosphor nahezu konstant, wohingegen der Calciumspiegel im Plasma abnahm.

Nach Zulage von Phosphor zu der Ration stiegen jedoch die retinierten Mengen von Phosphor und auch von Calcium wieder an.

Durch Ergänzung anorganischen Phosphors im Futtermittel konnte somit der durch erhöhte Magnesiumgaben hervorgerufene Calcium- und Phosphormangel wieder ausgeglichen werden.

Über besondere Effekte der Sulfatkomponente wurden keine Angaben gemacht (PALMER et al. 1928).

(36)

II. SCHRIFTTUM

2.3.2. Der Einfluß von Natriumsulfat auf die Futterverwertung beim Wiederkäuer

Nach Fütterung von 17-25 g Natriumsulfat pro Tag wurde in diesem Experiment bei trocken- stehenden, nicht tragenden Kühen im Alter von fünf bis neun Jahren kein Einfluß auf die Ver- daulichkeit der Trockensubstanz, der Energie und der Stärke der Futtermittel beobachtet.

Die scheinbare Verdaulichkeit von Schwefel blieb konstant zwischen 32,6 % bis 35,2 %.

Die Ausscheidung von Schwefel mit dem Kot stieg mit dem Schwefelgehalt im Futter zwar an, der Großteil des aufgenommenen Sulfat-Schwefels wurde jedoch mit dem Harn ausgeschieden.

Bei Maissilagefütterung bewirkte eine Sulfatzugabe eine verbesserte Stickstoff-Retention, die auf eine verminderte N-Ausscheidung mit dem Harn zurückgeführt wurde.

Nach Aufnahme von Natriumsulfat konnte eine Beeinflussung der Ausscheidung von Natrium und Kalium über Kot oder Harn nicht und von Magnesium und Phosphor nur geringgradig festgestellt werden. Eindeutige Ergebnisse über die Auswirkungen der Sulfataufnahme auf die scheinbare Verdaulichkeit des Calciums wurden nicht gewonnen, jedoch Hinweise auf eine unveränderte oder geringgradig erhöhte scheinbare Verdaulichkeit des Calciums (TELLER et al. 1977).

2.3.3. Untersuchungen zu den Effekten von Natrium- und Magnesiumsulfat auf den intestinalen Wasserumlauf beim Pferd

Nach oraler Natriumsulfatgabe von 1g/kg LM/d stieg bei den Pferden die Wasseraufnahme sowie die faecale und renale Wasserexkretion deutlich an. Unverändert blieb der Wasserbedarf hingegen nach Magnesiumsulfataufnahme von 0,8 g/kg LM/d. In diesem Fall erhöht sich die

(37)

Die Sulfate wurden insgesamt zu rund 50-70 % scheinbar verdaut, überwiegend praecaecal bei der Verabreichung von Natriumsulfat und vorwiegend im Dickdarm bei der Gabe von Magne- siumsulfat. Im Dickdarm von Pferden schien die Absorption von Schwefel nach Reduktion von Sulfat zu Schwefelwasserstoff möglich, ähnlich wie in den Vormägen der Wiederkäuer, bei denen die Sulfatabsorption 70-87 % erreichte (STEINHAUSEN 1959; BOUCHARD u.

CONRAD 1973).

Diese Untersuchungen belegten einen nachhaltigen Einfluß beider Sulfatverbindungen auf den intestinalen Wasserumlauf beim Pferd. Magnesiumsulfat spielte dabei überwiegend für den ile- ocaecalen Wasserfluß, und Natriumsulfat vor allem für die Wasserabsorption im Dickdarm eine Rolle (MEYER et al. 1986).

2.3.4. Die Wechselbeziehungen zwischen Methionin, Cholin und Sulfat im Futter von Absetzferkeln

Zwischen Methionin, Cholin und Sulfat wurden bei Absetzferkeln insofern Interaktionen festgestellt, als daß bei Zugabe von Natriumsulfat und Cholin oder Natriumsulfat und Methionin zum Futtermittel die täglichen Zunahmen anstiegen. Durch Zulage aller drei Substanzen wurde jedoch keine weitere Steigerung dieses Effektes beobachtet. Die Einmischung der Einzelsub- stanzen zeigte keinen Einfluß auf die Entwicklung der Lebendmasse.

Diese diätetisch verursachte Steigerung der Gewichtszunahmen beruhte vermutlich bei beiden Substanzkombinationen auf einer Supplementierung von Methionin bzw. dessen Funktion als Quelle instabiler Methylgruppen, wodurch eine bessere Verwertung der im Futter enthaltenen Proteine ermöglicht wurde (LOVETT 1986).

2.4. Sulfate in der Pharmakologie

In der Pharmakologie spielen Sulfate hauptsächlich in Form von Magnesiumsulfat (Bittersalz) und Natriumsulfat (Glaubersalz) eine Rolle.

(38)

II. SCHRIFTTUM

Beiden Salzen wird eine hervorragende Eignung zur Anwendung als Laxantien zugeschrieben.

Sie gehören zur Gruppe der salinischen Laxantien mit osmotischer Wirkung (HAPKE 1988;

KUSCHINSKY 1993). Der Wirkungsbereich dieser Sulfatverbindungen wird sowohl im Dünndarm als auch im Dickdarm vermutet (HAPKE 1988; PETZINGER 1996).

Der osmotischen Wirkung wird eine Nonpermeabilität der Darmwand für das Sulfatanion zugrunde gelegt (SCHRÖDER 1994). Eine Sulfatakkumulation im Darmlumen verursacht einen lokalen Anstieg des osmotischen Drucks mit konsekutiver Wasserbindung und sogar Was- sersekretion durch die Darmwand. Das somit vermehrte Ingestavolumen löst einen Dehnungs- reiz aus, der wiederum die Darmperistaltik erhöht. Es kommt zur Defäkation von wäßrigem Kot (HAPKE 1988; KUSCHINSKY 1993). Therapeutische Anwendungsbereiche sind z.B.

Darmentleerung vor Geburten und vor Operationen (PETZINGER 1996).

Natriumsulfat wird als Laxans in der Dosierung von 0,5-1,0 g/kg KM als Lösung (4 %) eingesetzt (UNGEMACH 1994). Zur MMA-Prophylaxe werden bei Schweinen ebenfalls 0,5-1 g Natriumsulfat/kg KM über das Futter oder 10-20 ml einer isotonen Natriumsulfatlö- sung oral verabreicht (PETZINGER 1996). Bei Überdosierungen kann es zu Lähmungser- scheinungen, erhöhter Atemfrequenz, erhöhter Herzfrequenz, vermehrtem Durst, lokalen Schleimhautreizungen im Darm und profusem Durchfall mit Störungen des Elektrolythaushal- tes kommen (HAPKE 1988).

Magnesiumsulfat löst sich in Wasser vollständig auf. Bezogen auf das Molgewicht besitzt Magnesiumsulfat eine relativ stärkere laxierende Wirkung als Natriumsulfat (PETZINGER 1996). Es entwickelt, in Wasser gelöst, einen bitteren Geschmack, was in der Regel zu einer

(39)

(LÜLLMANN et al. 1996). Bei Überdosierungen kann es zu Vergiftungserscheinungen kommen, z.B. in Form von gebärpareseähnlichen Symptomen. Eine erhöhte Magnesiumresorption führt aber auch zu muskulären Übertragungsbehinderungen und Verwirrtheit als Ausdruck einer beginnenden „Magnesiumnarkose“ (KUSCHINSKY et al. 1993; STÖBER 1994). Eine warme (50 °C), gesättigte Magnesiumsulfatlösung (Dosierung: Hund 1g/kg KM), schnell in- travenös oder intrakardial verabreicht, kann zur Euthanasie eingesetzt werden (HAPKE 1988).

Des weiteren finden nachfolgende Sulfatverbindungen in der Literatur Erwähnung: Bariumsul- fat als passives Röntgenkontrastmittel; Calciumsulfat als Füllstoff für Tabletten, Kapseln und Dragèes; Eisensulfat zur Behandlung von Eisenmangelanämien; Kobaltsulfat zur Beseitigung von Kobaltmangel bei Wiederkäuern; Kaliumaluminiumsulfat (Alaun) als Adstringens; Kupfer- sulfat als Ätzmittel, z.B. zur Beseitigung unerwünschter Granulationen sowie Kupfer- und Zinksulfatlösungen (1-4 %) als Emetica bei Hund und Schwein (KIMBEL 1992; PETZINGER 1996; KROKER 1994; LÜLLMANN et al 1996).

(40)

II. SCHRIFTTUM

(41)

III. EIGENE UNTERSUCHUNGEN

1. Material und Methoden

Am Anfang der eigenen Untersuchungen stand die Hypothese, daß möglicherweise die bei Ein- satz bestimmter Molkepulver beobachteten Kotveränderungen von Kälbern (in Form von Durchfall) auf höhere Sulfataufnahmen zurückzuführen sein könnten. Vor diesem Hintergrund sollten mit der vorliegenden Arbeit nähere Kenntnisse über

- Sulfatgehalte in Molkeprodukten und Milchaustauschern,

- den Einfluß verschiedener Sulfataufnahmen auf die Kotqualität von Kälbern sowie über

- das Schicksal des Sulfates (Verdaulichkeit und Exkretion) nach Aufnahme mit der Tränke

gewonnen werden. Dementsprechend gliederten sich die eigenen Untersuchungen in futtermittelkundliche Arbeiten an Molkepulvern und Milchaustauschern und in Verdauungs- und Bi- lanzversuche, in denen - bei unterschiedlicher Herkunft und Konzentration des Sulfates in der

MAT-Tränke - die möglichen Effekte des Sulfates auf die Kotzusammensetzung und -beschaffenheit sowie die scheinbare Verdaulichkeit, die Gehalte und renale Exkretion des Sul-

fates bei Kälbern näher geprüft wurden. Eine unterschiedliche Sulfataufnahme wurde durch Verwendung eines besonders sulfatreichen Molkepulvers bzw. von Natrium- und Magnesium- sulfat als Komponenten im MAT erreicht.

(42)

III. EIGENE UNTERSUCHUNGEN

1.1. Futtermittelkundliche Untersuchungen an Molkepulvern und Milchaustauschern

1.1.1. Fragestellung

Ziel dieses Abschnittes war - wie vorher dargelegt - die Erstellung einer Übersicht über die Zusammensetzung der zur Zeit im Handel üblichen Molkepulver und Milchaustauscher mit besonderer Berücksichtigung des Sulfatgehaltes.

1.1.2. Untersuchungsmaterial

Als Untersuchungsgut dienten Feldproben von Molkepulvern (n = 25) und Milchaustauschern (n = 11) aus den Jahren 1995-2000 (Juni) sowie Einsendungen von Molkepulvern (n = 4) und Milchaustauschern (n = 23) an das Institut für Tierernährung der Tierärztlichen Hochschule Hannover aus demselben Zeitraum.

1.1.3. Untersuchungsparameter

Die Molkepulver wurden auf ihre Trockensubstanz (TS)- und Rohaschegehalte (Ra), ihre Ge- halte an Rohprotein (Rp), Rohfett (Rfe) und Rohfaser (Rfa) sowie auf ihre Stärke- und Lakto- segehalte untersucht. Die Gehalte an Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Phosphor (P), Natrium (Na), Kalium (K) und Sulfat (SO4

2-) wurden ebenfalls bestimmt.

Die Untersuchung der Milchaustauscher beschränkte sich auf die TS- und Ra-Gehalte sowie die oben genannten Mineralstoffe.

(43)

1.2. Verdauungs- und Bilanzversuche an Kälbern

1.2.1. Fragestellung

In den Fütterungsversuchen mit Kälbern wurden mögliche Effekte einer differierenden Sulfataufnahme mit der Tränke auf

- die Kotbeschaffenheit und -zusammensetzung (Verträglichkeitsstudien)

- Ausscheidung mikrobiell gebildeter Metaboliten mit dem Kot (Effekte auf die intestinale mikrobielle Aktivität)

- Verdaulichkeit der organischen Substanz sowie der Mengenelemente und Sulfat (Verdauungsversuche)

- Retention von Schwefel bzw. von Sulfat sowie von Mengenelementen (Bilanzversuche)

untersucht.

1.2.2. Versuchstiere

Für die Untersuchungen standen 17 männliche Kälber der Rasse “Deutsche Schwarz-Bunte”

mit einem hohen genetischen Anteil der Rasse “Holstein-Friesian” zur Verfügung. Zu Ver- suchsbeginn waren die Tiere zwischen 12 und 19 Tage alt und wogen zwischen 37,0 und 58,6 kg. Ausnahmen waren die Kälber 5 und 6, die bei Versuchsbeginn 31 bzw. 44 Tage alt waren und 69,6 kg bzw. 65,2 kg wogen.

Zu Beginn der Eingewöhnungsphase wurde der Gesundheitszustand der Kälber anhand von Blut- und Kotproben überprüft.

Die Blutuntersuchungen wurden im Labor der Klinik für Rinderkrankheiten der Tierärztlichen Hochschule Hannover durchgeführt. Es wurden Differentialblutbilder erstellt, der Hämatokrit, der Plasmagesamteiweißgehalt, die Blutgaswerte und der Säure-Basen-Status bestimmt. Die ermittelten Werte lagen im physiologischen Bereich oder wiesen lediglich geringgradige Ab- weichungen davon auf (Tab. Ia-Ic).

(44)

Als Ursache der geringgradigen Referenzwertüberschreitungen ist der frühe Zeitpunkt der Blutentnahme anzunehmen, zudem sich die Kälber noch in der Eingewöhnungsphase nach Neueinstallung befanden.

Die Kotproben wurden auf E. coli (speziell auf die Kapselantigene 88 und 99), Salmonellen, Kokzidien und Rota-Corona-Viren untersucht. Das Kalb 13 erkrankte während der ersten Kontrollphase an einer E. coli-Infektion. Während der Infektion wurde dieses Tier von den Auswertungen grundsätzlich ausgeschlossen. Die erfolgreiche Ausheilung wurde durch eine erneute Kotuntersuchung bestätigt.

Die mikrobiologischen Untersuchungen wurden vom Institut für Mikrobiologie und Tierseu- chen der Tierärztlichen Hochschule Hannover durchgeführt, die virologischen und parasitolo- gischen Untersuchungen vom Veterinäruntersuchungsamt Hannover.

1.2.3. Verwendete Milchaustauscher

Es kamen insgesamt 11 Milchaustauschermischungen zum Einsatz, die sich in folgende drei Gruppen einteilen lassen:

- Kontrollmilchaustauscher

- Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmischung sulfatreicher Molke- pulver

- Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmischen von Magnesium- und Natriumsulfat

Die Gesamtdauer der Versuche machte bei dem Kontrollfutter 2 und bei einigen Versuchsfut-

(45)

1. Kontrollmilchaustauscher

Bei dem Kontrollmilchaustauscher (MAT-K2) der Tiere 1-6 handelt es sich um einen soge- nannten “Nullaustauscher” (ohne Casein), der 5,32 bis 6,72 g Sulfat/kg TS enthielt. Um in den Kontrollgruppen eine geringere Sulfataufnahme zu erreichen, wurde im weiteren Verlauf der Versuche zusätzlich ein weiteres Kontrollfutter (MAT-K1) angeboten. Das Produkt wies einen Magermilchanteil von 50 % und einen Sulfatgehalt von 2,17 g/kg TS auf (Tab. 4).

Der Kontrollmilchaustauscher 1 diente auch während der Bilanzversuche als Kontrollmilchaus- tauscher.

Tab. 4: Zusammensetzung der Kontrollmilchaustauscher (MAT-K1-K2) MAT-K1 MAT-K2 TS [g/kg uS] 960 905 - 953 Ra [g/kg TS] 70,2 95,0 - 104

Rp ″ 214 189 - 216

Rfe ″ 149 140 - 158

Rfa ″ < 5 < 5

NfE ″ 564 525 -567

Stärke ″ 52,7 11,7 - 37,7

Laktose ″ 459 430 - 462

oS ″ 930 896 - 905

Ca ″ 7,76 5,25 - 7,32

Mg ″ 1,32 1,77 - 2,07

P ″ 7,00 8,32 - 9,15

Na ″ 4,65 8,04 - 9,71

K ″ 16,7 24,4 - 28,5

Cl ″ 11,6 12,9 - 15,7

S ″ 2,80 nicht geprüft

SO42- ″ 2,17 5,32 - 6,72 Cu [mg/kg TS] 2,68 3,33 - 7,16

Zn ″ 77,7 41,3 - 84,2

Fe ″ 85,0 45,8 - 191

Mn ″ 55,1 25,9 - 57,2

Se ″ 0,59 0,13 - 0,32

pH-Wert 6,50 5,46 - 5,75

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2. Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmischung sulfatreicher Molke- pulver

Als Grundlage der Versuchsfutter diente der Kontrollmilchaustauscher 2. Durch Einmischen von sulfatreichem Molkepulver A (Tab. II) wurden die Konzentrationsstufen M1 - M4 erstellt (Tab. 5). Der Versuchsmilchaustauscher für die Bilanzversuche (MAT-B) wurde mit Molke- pulver B (Tab. I) gemischt, sein Sulfatgehalt betrug 15,9 g/kg TS (Tab. 5).

Tab. 5: Zusammensetzung der Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmi- schung sulfatreicher Molkepulver (MAT-M1-M4 und MAT-B)

MAT-M1 MAT-M2 MAT-M3 MAT-M4 MAT-B

TS [g/kg uS] 943 949 916 910 939

Ra [g/kg TS] 111 123 128 144 131

Rp ″ 192 195 177 187 197

Rfe ″ 123 127 120 111 108

Rfa ″ < 5 < 5 < 5 < 5 < 5

NfE ″ 659 552 573 555 563

Stärke ″ 33,4 30,3 21,4 23,9 14,5

Laktose ″ 459 455 447 444 472

oS ″ 889 877 872 856 869

Ca ″ 8,28 9,04 9,50 11,4 10,2

Mg ″ 2,08 2,61 2,37 2,37 2,27

P ″ 9,35 8,26 11,4 12,5 11,4

Na ″ 10,2 12,3 11,5 15,8 10,9

K ″ 29,4 31,9 28,9 36,0 32,4

Cl ″ 17,2 17,3 18,2 19,6 17,6

S ″ nicht geprüft nicht geprüft nicht geprüft nicht geprüft 8,38

2- ″

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3. Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmischen von Magnesium- und Natriumsulfat

Auch hier diente der Kontrollmilchaustauscher 2 als Grundlage. Magnesiumsulfat und Natri- umsulfat wurden im Verhältnis 1+6 (bezogen auf den jeweiligen Sulfatanteil) eingemischt. Mit Hilfe der Mineralstoffeinmischungen wurden vier Konzentrationsstufen (S1 - S4) an Sulfat- gehalten der Versuchsmilchaustauscher erstellt (Tab. 6).

In zwei Versuchsphasen wurden jeder Mahlzeit die Mineralsalze separat zugefügt. Bei dem Versuchsfutter der Stufe S2 mit separater Mineralstoffzulage wurden den Chargen 2 und 3 des Kontrollfutters 2 jeweils 1,052 g Natriumsulfat und 0,073 g Magnesiumsulfat zu 100 g uS des Kontrollmilchaustauschers zugelegt. Dem Versuchsmilchaustauscher der Stufe S4 mit separater Mineralstoffzulage wurden jeweils zu 125 g uS von Charge 4 des Kontrollfutters 1,566 g Natriumsulfat und 0,221 g Magnesiumsulfat zugefügt (Tab. 6).

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Tab. 6: Zusammensetzung der Versuchsmilchaustauscher mit hohem Sulfatgehalt durch Einmi- schung von Mineralsalzen (MAT-S1-S4)

MAT-S1 MAT-S2 MAT-S3 MAT-S4 TS [g/kg uS] 933 927 - 959 949 - 952 932 - 945 Ra [g/kg TS] 106 106 - 111 111 - 113 107 - 115

Rp ″ 206 182 - 207 188 - 208 193 - 202

Rfe ″ 140 132 - 158 148 - 149 146 - 151

Rfa ″ < 5 < 5 < 5 < 5

NfE ″ 545 531 - 579 529 - 550 530 - 552

Stärke ″ 22,2 10,6 - 48,4 8,64 - 24,0 11,5 - 13,8 Laktose ″ 462 438 - 479 462 - 466 427 - 465

oS ″ 894 889 - 894 887 - 889 885 - 893

Ca ″ 7,81 5,61 - 7,32 7,27 - 7,37 5,58 - 7,24 Mg ″ 2,16 1,98 - 2,30 2,03 - 2,09 2,19 - 2,34 P ″ 8,46 8,22 - 9,07 8,31 - 9,35 8,78 - 9,31 Na ″ 11,6 11,1 - 13,3 12,2 - 12,3 10,3 - 12,1 K ″ 27,7 25,0 - 28,1 24,6 - 27,4 27,2 - 28,1 Cl ″ 15,5 12,7 - 15,8 15,2 - 16,3 12,6 - 15,4 SO42- ″ 10,2 10,9 - 14,9^1,2 13,4 - 13,5 16,0 - 16,7¹ Cu [mg/kg TS] 11,7 1,67 - 16,4 5,68 - 12,5 1,47 - 7,69 Zn ″ 43,3 44,9 - 81,2 48,8 - 82,8 48,8 - 84,5

Fe ″ 169 45,2 - 116 48,9 - 121 94,0 - 136

Mn ″ 25,2 13,4 - 56,5 18,6 - 46,8 25,5 - 43,5 Se ″ 0,35 0,14 - 0,33 0,17 - 0,48 0,12 - 0,26 pH-Wert 5,52 5,48 - 5,56 5,46 - 5,59 5,51

(49)

1.2.4. Fütterung

Während der ersten fünf Lebenstage erhielten die Kälber im Herkunftsbetrieb Kolostrum, nach Einstallung im Institut Kontrollmilchaustauscher. Während der Eingewöhnungsphase wurde auch Kälberdiättränke (Effydral^) und schwarzer Tee angeboten. Die Zahl der Mahlzeiten wurde auf drei pro Tag festgesetzt (um 7.00 Uhr, 13.00 Uhr und 19.00 Uhr).

Die Tiere 11 - 14 erhielten während der letzten Kontrollphase mit dem Futter MAT-K2 und die Tiere 11 und 13 in der Versuchsphase M3 bzw. die Tiere 12 und 14 in der Versuchsphase M4 nur zwei Mahlzeiten täglich, und zwar um 7.00 Uhr und um 19.00 Uhr.

Richtwert für die täglich angebotene Tränkemenge waren 10 % der Körpermasse, bei einer grundsätzlichen Konzentration von 125 g MAT je l Aqua dest.. Die Tiere wurden zu Beginn jeder Kontroll- und Versuchsphase gewogen und die Tränkemengen entsprechend dem Ge- wicht der Tiere angepaßt.

Die Kälber 3 und 4 erhielten in der ersten Kontrollphase mit dem Futter MAT-K2 und das Kalb 4 auch in der Versuchsphase S2 nur 100 g MAT/l Aqua dest.. Dem Kalb 4 wurde die Tränke in der Versuchsphase S2 in einer Konzentration von 100 g MAT pro l Aqua dest. angeboten und das Magnesium- und Natriumsulfat zusätzlich direkt in die Tränke gemischt. Bei den Tieren 5 und 6 wurde in der Versuchsphase S4 eine Mineralstoffzulage aus Magnesium- und Natriumsulfat zusätzlich zu 125 g MAT/l Aqua dest. in die Tränke gegeben.

Die Tränke wurde als Warmtränke (jeweils frisch angerührt bei 40-45 °C und bei 39 °C angeboten) in Eimern mit Saugern verabreicht. Die Rationen wurden stets vollständig aufgenommen.

Ab dem 10. Lebenstag stand Aqua dest. zur freien Aufnahme zur Verfügung. Es wurde kein weiteres Futter angeboten, um entsprechend definierte Nährstoff- und Sulfataufnahmen wäh- rend der Versuche zu sichern.

(50)

III. EIGENE UNTERSUCHUNGEN 1.2.5. Versuchsablauf

Die Tiere wurden einzeln und einstreulos aufgestallt.

Es befanden sich grundsätzlich mindestens zwei Kälber parallel im Versuch, wobei ein Kalb mit dem Kontrollmilchaustauscher und eines mit dem Versuchsmilchaustauscher versorgt wurde.

Ein Fütterungszeitraum umfaßte fünf Tage (Fütterung mit einem Kontrollmilchaustauscher - Kontrollphase oder Fütterung mit einem Versuchsmilchaustauscher - Versuchsphase). Am Tag vor Versuchsbeginn erhielt jedes Kalb Kontrollmilchaustauscher. Nach Durchlaufen einer Kon- troll- bzw. Versuchsphase erfolgte ein Wechsel des Futters nach dem Cross-over-Prinzip. Je- des Tier durchlief so mehrere Kontroll- und Versuchsphasen mit variierenden Sulfatgehalten (evtl. auch verschiedener “Herkunft”) im Futter (Tab. 7).

Die Kontroll- und Versuchsphasen werden in der weiteren Darstellung entsprechend dem je- weilig eingesetzten Futter benannt.

Jeweils der 2.-5. Tag der ersten Kontrollphase bzw. jeder Versuchsphase wurden bei der Aus- wertung berücksichtigt.

Zur Überwachung des Gesundheitszustandes wurde jeweils morgens und abends die rectale Körpertemperatur der Tiere gemessen.

Während des Bilanzversuches wurden die Tiere auf Bilanzständen mit einem kunststoffumman- telten Gitterrost gehalten, in denen aufgrund von Plexiglaswänden Sichtkontakt zum Nachbar- tier bestand.

Der Versuchsablauf entsprach dem der Verdauungsversuche. Während der Bilanzversuche

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Die Tiere befanden sich einschließlich der Adaptationsphase durchschnittlich über ca. sieben Wochen im Versuch.

Tab. 7: Fütterungsschema der Verdauungs- und Bilanzversuche mit Kälbern Fütterungsversuch

Futter Anzahl (n) Kälber-Nr.

MAT-K1 11 7-17

MAT-K2 12 1-10/12/14

MAT-M1 3 15-17

MAT-M2 6 7-10/12/14

MAT-M3 6 7-10/12/14

MAT-M4 2 11/13

MAT-S1 2 15/16

MAT-S2 6 1-4/11/13

MAT-S3 5 1-3/11/13

MAT-S4 4 1/2/5/6

Bilanzversuch

Futter Anzahl (n) Kälber-Nr.

MAT-K1 8 7-14

MAT-B 8 7-14

1.2.6. Gewinnung des Probenmaterials

Sowohl in den Kontroll- als auch in den Versuchsphasen wurde der gesamte Kot (möglichst verlustfrei) gesammelt.

Zur Kotsammlung wurden ausgewogene Plastikbeutel mittels Klebeband direkt um den freira- sierten Anus fixiert und regelmäßig gewechselt.

Jede Kotprobe wurde gewogen. Anschließend erfolgte eine Beurteilung der Kotkonsistenz und -farbe sowie die Bestimmung des pH-Wertes.

Für die Messung des Gehaltes an Laktat und flüchtigen Fettsäuren wurden am 3.-5. Ver- suchstag der Verdauungsversuche und am 2.-6. Tag der Bilanzversuche nur direkt nach der Defäkation gewonnene Kotproben verwendet.

Bis zur weiteren Analyse wurde das restliche Probenmaterial bei - 21 °C asserviert.

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Die Probengefäße zur Harnsammlung während der Bilanzversuche wurden regelmäßig kontrol- liert.

Am 2.-6. Tag wurde morgens vor der Fütterung Spontanharn genommen und darin sofort der pH-Wert und das spezifische Gewicht gemessen.

Aus den täglichen Harnmengen wurde jeweils eine Tagesmischprobe erstellt und ein Aliquot davon bei -21 °C bis zu den weiteren Analysen eingefroren.

Die Blutproben zur Erstellung von roten und weißen Blutbildern, zur Bestimmung der Häma- tokritwerte und der Gesamteiweißgehalte sowie zur Erfassung der Blutgaswerte und des Säu- re-Basenstatus zu Beginn der Eingewöhnungsphase wurden durch Punktion der Vena jugularis entnommen. Die Proben wurden in EDTA-beschichteten sowie in unbeschichteten Probenröhr- chen gesammelt. Zur Bestimmung der Blutgase wurden Blutproben in Lithium-Heparin beschichteten Kapillaren gewonnen, die sofort nach der Entnahme gekühlt und analysiert wurden.

1.2.7. Untersuchungsparameter

Alle in den Versuchen eingesetzten Milchaustauscher und Molkepulver durchliefen jeweils eine komplette Weender-Futtermittelanalyse.

Darüber hinaus wurden die Laktose- und Stärkegehalte bestimmt sowie die Gehalte an Spuren-, Mengenelementen und Sulfat. Der Schwefelgehalt der in den Bilanzversuchen eingesetzten Milchaustauscher wurde zusätzlich bestimmt.

Die Kotproben eines Tages wurden zu einer Tagesmischprobe vereint und ein Aliquot

(53)

In diesen Mischproben wurden TS- und Rohaschegehalte sowie die Calcium-, Phosphor-, Magnesium-, Natrium-, Kalium- und Sulfatgehalte und während der Bilanzversuche zusätzlich der Schwefelgehalt bestimmt.

An den Tagen 3-5 bzw. 2-6 (während der Bilanzversuche) jeder Fütterungsphase wurden von den Tieren 7-17 frische Kotproben für die Messung des Gehaltes an Laktat und flüchtigen Fettsäuren gewonnen. Bei den Tieren 3-6 wurden in den Versuchsphasen die Proben wie be- schrieben gezogen, in den Kontrollphasen jedoch nur am 3. Fütterungstag. Von den Tieren 1 und 2 wurden keine Proben zur Bestimmung des Gehaltes an flüchtigen Fettsäuren und Laktat gewonnen.

Aus jeweils einem Aliquot der einzelnen Tagesharnproben der Bilanzversuche wurde eine Kon- troll- bzw. eine Versuchsphasenmischprobe hergestellt.

In diesen Mischproben wurden der Calcium-, Phosphor-, Magnesium-, Natrium-, Kalium-, Schwefel- und Sulfatgehalt bestimmt.

1.3. Untersuchungsverfahren

1.3.1. Kotkonsistenz

Die Kotkonsistenz wurde zunächst visuell nach folgender Skala und mit entsprechenden Werten beurteilt :

1 - geformt 2 - breiig 3 - dünnbreiig 4 - flüssig (suppig) 5 - wäßrig

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III. EIGENE UNTERSUCHUNGEN 1.3.2. Kotfarbe

Die Kotfarbe wurde nur grobsinnlich beurteilt.

Die angewendete Farbskala zeigt Nuancen von gelblich über gelbgrün, grün und grünoliv bishin zu oliv, dunkeloliv und braun.

1.3.3. Weender Futtermitteluntersuchung (VDLUFA Stand : 1997)

- Trockensubstanz

Für die Bestimmung der Trockensubstanz wurden 3 g Probenmaterial in einen gewichtskon- stanten Porzellantiegel eingewogen und bei 105 °C im Trockenschrank (bis zur Massenkon- stanz) getrocknet.

Von den Kotproben wurde jeweils ein Aliquot der Tagesmischprobe getrocknet.

- Rohasche

Es wurden 3 g Probenmaterial bei 600°C im Muffelofen bis zur Massenkonstanz verascht.

- Rohprotein

Zur Rohproteinbestimmung diente das Analyseverfahren nach Kjeldahl. 1 g Analysengut wurde mit konzentrierter Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat ((NH4)2SO4) umgesetzt. Nach Zugabe

(55)

-Rohfett

Zur Bestimmung des Rohfettes wurde zunächst ein Säureaufschluß durchgeführt. 3 g Proben- material wurden dazu mit 100 ml Aqua dest., 60 ml Salzsäure (30%) und einigen Siedestein- chen versetzt, mit Aqua dest. auf ca. 200 ml aufgefüllt und 30 min. gekocht. Es folgte die Filt- ration mit Hilfe eines angefeuchteten Faltenfilters (Faltenfilter, Nr. 595, 18 cm, Fa. Schleicher

& Schuell, Dassel). Der Faltenfilter wurde mit heißem Wasser bis zur Chloridfreiheit nachge- spült und über Nacht bei 80 °C getrocknet. Anschließend erfolgte eine 6-stündige Extraktion des Analysengutes mit Petrolether im Soxhlet-Apparat (mind. 15 Umläufe pro Stunde). Nach Abdestillation des Petrolethers und Trocknung (bei 80 °C über Nacht) wurde die Probe aus- gewogen und der Rohfettgehalt berechnet.

- Rohfaser

Bei der Bestimmung des Rohfasergehaltes wurde 1 g des Probenmaterials in einer Glasfritte mit einer Porenweite von 0,2 µm 30 min. mit Schwefelsäure (1,25 %) gekocht. Nach Absau- gen der Säure wurde die Probe 30 min. mit Natronlauge (1,25 %) gekocht, anschließend bei 105 °C im Trockenschrank über Nacht getrocknet und bei 450 °C im Muffelofen ausgeglüht.

Die Nachweisgrenze bei dieser Bestimmung des Rohfasergehaltes lag bei 5 g/kg TS des Pro- benmaterials.

1.3.4. Laktose

0,5 g des Probenmaterials wurden in einen Meßkolben eingewogen, etwa 60 ml Aqua dest.

hinzugefügt und über 15 min. bei ca. 70 °C gehalten. Zur Klärung der Probe dienten die Zuga- ben von 5 ml Carrez-Lösung I und 5 ml Carrez-Lösung II. Nach jeder Zugabe wurde die Pro- benlösung kräftig geschüttelt. Mit Natronlauge (c[NaOH] = 0,1 mol/l) wurde der pH-Wert zwischen 7,5 und 8,5 eingestellt. Sobald die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt war, erfolgte ein Auffüllen des Kolbens mit Aqua dest. bis zur Eichmarke. Anschließend wurde die Lösung filtriert und im Verhältnis 1:2 mit Aqua dest. verdünnt.