der Tierärztlichen Hochschule Hannover
Untersuchungen zum Futterwert einer auf Molke produzierten Hefe (Kluyveromyces fragilis)
als Eiweissfuttermittel für Absetzferkel
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades eines
Doktors der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Matthias Spark
aus Löningen
Hannover 2004
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. J. Kamphues
2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. G. Flachowsky
Tag der mündlichen Prüfung: 01.06.2004
und Anke
Spark M., H. Paschertz und J. Kamphues (2003):
Yeast (different sources and levels) as protein source in diets of reared piglets: effects on protein digestibility and N-metabolism.
7th Conference of the ESVCN, Hannover, 03. - 04. 10.2003, p. 80
1 EINLEITUNG 19
2 SCHRIFTTUM 20
2.1 Die Rohproteinverdaulichkeit und N-Bilanz beim Schwein 20
2.1.1 Vom Tier ausgehende Einflüsse 21
2.1.2 Vom Futtermittel ausgehende Effekte 22
2.1.2.1 Nährstoffgehalt und Zusammensetzung der Futtermittel 22
2.1.2.2 Herkunft des Proteins 24
2.1.2.3 Antinutritive Inhaltsstoffe 24
2.1.3 Einflüsse der Futterzubereitung 25
2.2 Versorgung von Absetzferkeln mit Rohprotein 26
2.2.1 Proteinbedarf und Proteinbewertung 26
2.2.2 Von Tieren stammende Einweißfuttermittel 29
2.2.3 Pflanzliche Eiweißfuttermittel 31
2.2.4 Einsatz unterschiedlicher Proteinquellen bei Absetzferkeln 33
2.3 Hefen 36
2.3.1 Gesetzliche Regelungen für ihren Einsatz in der Tierernährung 36
2.3.2 Produktion und Bearbeitung 36
2.3.3 Zusammensetzung 38
2.3.3.1 Rohnährstoffe 39
2.3.3.2 Nukleinsäuren 40
2.3.3.3 Aminosäuren 41
2.3.3.4 Vitamine 42
2.3.3.5 Mineralstoffe 43
2.3.4 Futterwert 44
2.3.5 Einsatz von Hefen in der Schweinefütterung 45 2.3.6 Grenzen des Hefeneinsatzes in der Tierernährung 47
2.3.6.1 Hygienische Anforderungen 48
3 EIGENE UNTERSUCHUNGEN 50
3.1 Material und Methoden 50
3.1.1 Versuchsziel 50
3.1.2 Futtermittelkundliche Untersuchungen an Hefen 51
3.1.2.1 Fragestellung 51
3.1.2.2 Untersuchungsmaterial 51
3.1.2.3 Untersuchungsparameter 52
3.1.3 Akzeptanz-/ Verdauungs- und N-Bilanzversuche mit
Absetzferkeln 53
3.1.3.1 Fragestellung 53
3.1.3.2 Versuchstiere 53
3.1.3.3 Haltung 54
3.1.3.4 Versuchsplan 55
3.1.3.5 Versuchsfutter und Fütterung 56
3.1.3.7 Untersuchungsparameter 59
3.1.4 Untersuchungsmethoden 60
3.1.5 Berechnung 67
3.1.6 Statistik 68
3.2 Ergebnisse 70
3.2.1 Zusammensetzung der Hefen 70
3.2.1.1 Rohnährstoff-, Stärke- und Zuckergehalt 70
3.2.1.2 Aminosäurengehalt 72
3.2.1.3 Nukleinsäurengehalt 74
3.2.1.4 Mineralstoffgehalt 75
3.2.1.5 Hygienestatus 76
3.2.2 Akzeptanzversuche 76
3.2.2.1 Futteraufnahme, Tageszunahmen und Futteraufwand 76
3.2.2.2 Kotqualität 78
3.2.3 Verdaulichkeitsversuche (Leistung, Verdaulichkeit, Kotqualität) 80 3.2.3.1 Futteraufnahme, Zunahmen und Futteraufwand 81
3.2.3.2 Trockensubstanzgehalt im Kot 82
3.2.3.3 Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe 83 3.2.4 N-Bilanz (N-Aufnahme, -Ausscheidung, -Ansatz und –
Verwertung) 87
3.2.5 Blutparameter 93
3.2.6 Energiegehalt der Molkenhefe 94
4 DISKUSSION 96
4.1 Kritik der Methoden 96
4.1.1 Tiere/ Versuchsbedingungen 96
4.1.2 Ermittlung der Verdaulichkeit und der N-Retention 97 4.1.3 Ableitung des Energiegehalts in Molkenhefe 99 4.2 Zusammensetzung und Futterwert der Hefen 100
4.2.1 N-Gehalt 101
4.2.2 Kohlenhydrate 102
4.2.3 Mengenelemente 104
4.3 Die Leistung von Absetzferkeln bei Einsatz hefenhaltiger
Mischfutter 104 4.3.1 Futteraufnahme, Zunahmen und Futteraufwand 104
4.3.2 Kotqualität 106
4.3.3 Verdaulichkeit von Nährstoffen hefenhaltiger Alleinfuttermittel (organische Substanz, Rohfett, Rohfaser, NfE) sowie von
Calcium und Phosphor 108
4.3.4 N-Stoffwechsel 112
4.3.5 Verdaulichkeit und N-Bilanz bei unterschiedlichen
Produktionsbedingungen für die Hefen 117
4.3.6 Energiegehalt 118
4.4 Perspektiven für Molkenhefe im Mischfutter von Absetzferkeln 118
7 LITERATURVERZEICHNIS 126
8 TABELLENANHANG 147
Nr. Titel Seite Tab. 1: Rohproteingehalte (g/kg Körpermasse) und Aminosäurengehalte (g/ 100
g Rohproteinansatz) von Ferkeln und der Bedarf an Rohprotein im Mischfutter (%) sowie an Aminosäuren (g/Tag) von Ferkeln
unterschiedlichen Gewichts 27
Tab. 2: Aminosäurenzusammensetzung des Körperproteins von Schweinen (20
kg Körpermasse) im Vergleich zu dem Idealen Protein 28 Tab. 3: Rohprotein- und Aminosäurengehalte in Futtermitteln tierischer Herkunft 30 Tab 4.: Präzäkale (wahre) Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit (%) von
Futtermitteln tierischer Herkunft 31
Tab. 5: Rohprotein- und Aminosäurengehalte in Futtermitteln pflanzlicher
Herkunft 32 Tab 6.: Präzäkale (wahre) Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit (%) von
Futtermitteln pflanzlicher Herkunft 33
Tab. 7: Chemische Zusammensetzung von Hefen 40
Tab. 8: Gehalte an Nukleinsäuren, Ribonukleinsäuren (RNS) und
Desoxyribonukleinsäuren (DNS) in Hefen 41
Tab. 9: Aminosäurengehalte in Hefen 42
Tab. 10: Vitamingehalte in Hefen 43
Tab. 11: Rohasche- und Mineralstoffgehalte in Hefen 43 Tab. 12: Wahre, ileale (wVN) und scheinbare präzäkale Verdaulichkeit (sVN),
Biologische Wertigkeit (BW) und Verwertung des Rohproteins (N-
Verw.) aus Hefen unterschiedlicher Herkunft 44 Tab. 13: Wahre (wV) und scheinbare präzäkale Verdaulichkeit (sV) einiger
Aminosäuren aus Hefen 45
Tab. 14: Mikrobiologische Anforderungen für Einzellerproteine 49 Tab. 15: Zuteilung der Mischfutter in den Akzeptanzversuchen 56 Tab. 16: Zuteilung der Mischfutter in den Verdauungsversuchen 56 Tab. 17: Anteile der Futtermittelkomponenten im Mischfutter von Kontroll- und
Versuchsgruppen der Akzeptanz- und Verdauungsversuche (%) 57 Tab. 18: LPS-Gehalte, Pufferkapazitäten und pH-Wert der für die
Akzeptanzversuche verwendeten Mischfutter 57 Tab. 19: LPS-Gehalte, Pufferkapazitäten und pH-Wert der für die
Verdauungsversuche verwendeten Mischfutter 58 Tab. 20: Energie-, Rohnährstoff-, Stärke- und Zuckergehalte in Hefen (g/kg TS) 71
Form von Ribonukleinsäure) sowie Anteil des RNA-N am
Gesamtstickstoff in den eingesetzten Hefen 74
Tab. 23: Mengenelementgehalte in Hefen 75
Tab. 24: Spurenelementgehalte in Hefen 75
Tab. 25: Lipopolysaccharidgehalte in Hefen 76
Tab. 26: Körpermassen, tägliche Futteraufnahme, Tageszunahmen und Futteraufwand von Absetzferkeln in Kontroll- und Versuchsgruppe
während der Akzeptanzversuche 78
Tab. 27: TS-Gehalte und pH-Werte in Kotproben von Absetzferkeln der Kontroll-
und Versuchsgruppe während der Akzeptanzversuche 79 Tab. 28: Körpermasse, tägliche Futteraufnahme, Tageszunahmen und
Futteraufwand von Absetzferkeln in Kontroll- und Versuchsgruppen in
Durchgang I der Verdauungs- und Bilanzversuche 81 Tab. 29: Körpermasse, tägliche Futteraufnahme, Tageszunahmen und
Futteraufwand von Ferkeln in Kontroll- und Versuchsgruppen in
Durchgang II und III der Verdauungs- und Bilanzversuche 82 Tab. 30: Trockensubstanzgehalte (%) im Kot von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchsgruppen in den Bilanzversuchen (MW ± s), Durchgänge I- III 82 Tab. 31 : Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe ( %) sowie der
Mengenelemente Calcium und Phosphor aus den Alleinfuttermitteln der Kontroll- und Versuchsgruppen in den Durchgängen I-III der
Verdaulichkeitsuntersuchungen 85 Tab. 32: Scheinbare Stickstoffverdaulichkeit (%) der gesamten Mischung (Rpges)
sowie der Hefen allein1) (Rphefen) in Kontroll- und Versuchsgruppen;
Durchgang I-III der Verdaulichkeitsuntersuchungen 85 Tab. 33: N-Bilanz von Absetzferkeln in Kontroll- und Versuchsgruppen während
der Bilanzversuche; Durchgang I 88
Tab. 34: N-Bilanz von Absetzferkeln in Kontroll- und Versuchsgruppen während
der Bilanzversuche; Durchgänge II und III 89 Tab. 35: RNA-Gehalte eingesetzter Alleinfuttermittel, Gehalte an Allantoin-N und
Gesamt-N im Harn (absolut und relativ) von Absetzferkeln der Kontroll-
und Versuchsgruppen in den Bilanzen; Durchgänge I bis III 91 Tab. 36: Harnstoffgehalte im Blut von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchsgruppen während der Verdauungsversuche, Durchgänge I-III 93 Tab. 37: Scheinbare Verdaulichkeit (VQ in %) der Rohnährstoffe organische
Substanz, Rohprotein, Rohfett und NfE aus Molkenhefe abgeleitet an
Hand der Differenzmethode sowie mittels Regressionsverfahren 95 Tab. 38: Vergleich der unterschiedlich ermittelten Energiegehalte in Molkenhefe 95 Tab. 39: Gehalte an verschiedenen Kohlenhydratfraktionen (g/kg TS) in der
untersuchten Hefen 103
Getreidearten sowie in Hefen 108
Tab. 41: Vergleich der scheinbaren Verdaulichkeit von Nährstoffen (%) in Hefen
nach unterschiedlichen Quellen 110
Tab. 42: Gesamtphosphor- und Ribonukleinsäurengehalte sowie P-Fraktionen in
den eingesetzten Hefen (g/kg TS) 111
Tab. 43: An Hand der N-Retention abgeleiteter Rohproteingehalt im Körpermassenansatz von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchsgruppen während der Verdauungsversuche; Durchgang I-III 115 Tab. 44: Rohproteingehalte, N-Verdaulichkeit (VQN) und Gehalte an
verdaulichem Rohprotein sowie Kosten verschiedener Proteinquellen 120
Tabellen im Tabellenanhang
Nr. Titel Seite
Tab. I: Geschlechtsverteilung, Alter und Gewicht der Absetzferkel zu Beginn
des ersten bzw. zweiten Durchganges während des Akzeptanzversuchs 147 Tab. II: Alter und Gewicht der Absetzferkel im ersten Durchgang jeweils zu
Beginn der Bilanzen 147
Tab. III: Alter und Gewicht der Absetzferkel im zweiten Durchgang jeweils zu
Beginn der Bilanzen 148
Tab. IV: Alter und Gewicht der Absetzferkel im dritten Durchgang jeweils zu
Beginn der Bilanzversuche 148
Tab. V: Chemische Zusammensetzung der Mischfutter für die
Akzeptanzversuche (g/kg TS) 149
Tab. VII: Aminosäurengehalte (g/kg TS) der untersuchten Hefen 151 Tab. VIII: Aminosäurenmuster (g/ 100g Rp) der untersuchten Hefen 151 Tab. IX: In Molkenhefe untersuchte Organochlorpestizide 152 Tab. X: Futteraufnahme (g uS/ Tag/ 2 Tiere) von Absetzferkeln (n=2) der
Kontroll- und Versuchsgruppe im ersten und zweiten Durchgang (DG I
und DG II) des Akzeptanzversuches 153
Tab. XI: Kottrockensubstanzgehalte (%) von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchgruppe im ersten Durchgang des Akzeptanzversuches 154 Tab. XII: Kottrockensubstanzgehalte (%) von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchgruppe im zweiten Durchgang des Akzeptanzversuches 154 Tab. XIII: pH-Werte in Kotproben von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchsgruppe im ersten Durchgang des Akzeptanzversuches 155
Tab. XVa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der ersten Bilanz, Durchgang I 156 Tab. XVb: Rohnährstoff-, Calcium- und Phosphorgehalte von Sammelkotproben der
Absetzferkel in der ersten Bilanz, Durchgang I 156 Tab. XVc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der ersten Bilanz, Durchgang I 157 Tab. XVd: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der ersten Bilanz,
Durchgang I 157
Tab. XVIa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der zweiten Bilanz, Durchgang I 158 Tab. XVIb: Rohnährstoff-, Calcium- und Phosphorgehalte von Sammelkotproben
von Absetzferkeln der zweiten Bilanz, Durchgang I 158 Tab. XVIc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der zweiten Bilanz,
Durchgang I 159
Tab. XVId: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der zweiten Bilanz,
Durchgang I 159
Tab. XVIa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der dritten Bilanz, Durchgang I 160 Tab. XVIIb: Rohnährstoff-, Calcium- und Phosphorgehalte von Sammelkotproben
von Absetzferkeln der dritten Bilanz, Durchgang I 160 Tab. XVIIc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der dritten Bilanz,
Durchgang I 161
Tab. XVIId: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der dritten Bilanz,
Durchgang I 161
Tab. XVIIIa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der vierten Bilanz, Durchgang II 162 Tab. XVIIIb: Rohnährstoff-, Calcium- und Phosphorgehalte von Sammelkotproben
von Absetzferkeln der vierten Bilanz, Durchgang II 162 Tab. XVIIIc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der vierten Bilanz,
Durchgang II 163
Tab. XVIIId: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der vierten Bilanz,
Durchgang II 163
Tab. XIXa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der fünften Bilanz, Durchgang II 164
von Absetzferkeln der fünften Bilanz, Durchgang II 164 Tab. XIXc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der fünften Bilanz,
Durchgang II 165
Tab. XIXd: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der fünften Bilanz,
Durchgang II 165
Tab. XXa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der sechsten Bilanz, Durchgang III 166 Tab. XXb: Rohnährstoff-, Calcium- und Phosphorgehalte von Sammelkotproben
von Absetzferkeln der sechsten Bilanz, Durchgang III 166 Tab. XXc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der sechsten Bilanz,
Durchgang III 167
Tab. XXd: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der sechsten Bilanz,
Durchgang III 167
Tab. XXIa: Futteraufnahme, Tageszunahme, Futterverwertung sowie Kotmenge- und TS-Gehalt, Harnmengen und Rohproteingehalt (Rp) im Harn von
Absetzferkeln der siebten Bilanz, Durchgang III 168 Tab. XXIb: Rohnährstoff-, Calcium- und Phosphorgehalte von Sammelkotproben
von Absetzferkeln der siebten Bilanz, Durchgang III 168 Tab. XXIc: Scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe (%) sowie von Calcium
und Phosphor bei einzelnen Absetzferkeln der siebten Bilanz,
Durchgang III 169
Tab. XXId: N-Bilanz (g N/kg KM0,75 pro Tag) bei Absetzferkeln der siebten Bilanz,
Durchgang III 169
Tab. XXII: Regressionsgleichungen für die Allantoin-N-Exkretion in Abhängigkeit
von der Herkunft der verabreichten mikrobiellen Stickstoffmenge (x) 170 Tab. XXIII: Regressionsgleichungen für die N-Retention in Abhängigkeit von der
Tageszunahme (x) der Absetzferkel 170
Tab. XXIVa: Harnstoff- und Harnsäuregehalte im Serum von Absetzferkeln der
Kontroll- und Versuchsgruppen während der zweiten Bilanz 170 Tab. XXIVb: Harnstoff- und Harnsäuregehalte im Serum von Absetzferkeln der
Kontroll- und Versuchsgruppen während der dritten Bilanz 170 Tab. XXIVc: Harnstoff- und Harnsäuregehalte im Serum von Absetzferkeln der
Kontroll- und Versuchsgruppen während der sechsten Bilanz 171 Tab. XXIVd: Harnstoff- und Harnsäuregehalte im Serum von Absetzferkeln der
Kontroll- und Versuchsgruppen während der Bilanzen, Durchgänge I-III 171 Tab. XXV: NSP-Anteile der einzelnen Futtermittelkomponenten sowie der
Gesamtgehalt an NSP´s in Mischfuttern von Kontroll- sowie
Versuchsgruppe der Akzeptanzversuche (g/kg TS) 171
Nr. Titel Seite Abb. 1: Schematischer Ablauf zur Herstellung von Molkenhefe (Kluyveromyces
fragilis) 52 Abb. 2: Rohprotein- und Reineiweißgehalt (absolut in g/kg TS, relativ in %) in
den untersuchten Hefen (Bier-, Milch- und Molkenhefe III für eigene
Versuche eingesetzt) 72
Abb. 3: Aminogramm (ausgewählter Aminosäuren) der untersuchten Hefen bzw.
der Hefenchargen 73
Abb. 4: Aminogramm1) (aller untersuchter Aminosäuren) der eingesetzten Hefen
(Bierhefe, Milchhefe, Molkenhefe III) 74
Abb. 5: Futteraufnahmeverhalten von Absetzferkeln (jeweils 2 Tiere als Gruppe) im ersten und zweiten Durchgang der Akzeptanzversuche (Kontrollfutter
ohne Hefeneinsatz, Versuchsfutter mit 11,17 % Molkenhefe) 77 Abb. 6: Entwicklung der TS-Gehalte im Kot von Absetzferkeln aus Kontroll- und
Versuchsgruppe im ersten und zweiten Durchgang der
Akzeptanzversuche (Kontrollfutter ohne Hefeneinsatz; Versuchsfutter
mit 11,17 % Molkenhefe) 79
Abb. 7: Entwicklung der pH-Werte im Kot von Absetzferkeln aus Kontroll- und Versuchsgruppe im ersten und zweiten Durchgang der
Akzeptanzversuche (Kontrollfutter ohne Hefeneinsatz; Versuchsfutter
mit 11,17 % Molkenhefe) 80
Abb. 8: Scheinbare Stickstoffverdaulichkeit (%) der gesamten Mischung und der Hefen allein (ermittelt über Differenzrechung) in Kontroll- und
Versuchsgruppen der Verdaulichkeitsversuche, Durchgänge I-III 86 Abb. 9: Ca-Verdaulichkeit (%) in Abhängigkeit vom Ca-Anteil aus Hefen am
Gesamtcalciumgehalt (%) von eingesetzten Alleinfuttermitteln während
der Verdaulichkeitsuntersuchungen, Durchgänge I-III 86 Abb. 10: P-Verdaulichkeit (%) in Abhängigkeit vom P-Anteil aus Hefen am
Gesamtphosphorgehalt (%) von eingesetzten Alleinfuttermitteln während
der Verdaulichkeitsuntersuchungen, Durchgänge I-III 87 Abb. 11: N-Verwertung (%) aus der Gesamten Mischung sowie aus den Hefen
allein in Kontroll- und Versuchsgruppen (ermittelt über
Differenzrechnung) 90 Abb.12: Stickstoffausscheidung in Form von Allantoin über den Harn von
Absetzferkeln der Kontroll- und Versuchsgruppen in den Bilanzen,
Durchgänge I-III 91
Abb. 13: N-Ausscheidung in Form von Allantoin über den Harn in Abhängigkeit von der Stickstoffaufnahme als Ribonukleinsäuren (unterschiedlicher Menge und Herkunft) von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchsgruppen in den Bilanzen, Durchgänge I-III 92
Absetzferkeln der Kontroll- und Versuchsgruppen während der
Bilanzversuche, Durchgänge I-III 93
Abb. 15: Vergleich des IDEALEN PROTEINS (NRC 2001) mit dem
Aminosäurenmuster aus Sojaextraktionsschrot und einer Kombination aus 60 % Sojaprotein und 40 % Molkenhefenprotein unter
Berücksichtigung der präzäkalen Aminosäurenverdaulichkeiten 114 Abb. 16: N-Exkretion in Form von Allantoin über den Harn in Abhängigkeit von
der Aufnahme an RNS-N von Absetzferkeln der Kontroll- und
Versuchsgruppen während der Verdauungsversuche, Durchgänge I-III 116
Verzeichnis der Übersichten
Nr. Titel Seite
Übers. 1: Bedingungen und Ziele der Palatabilitätsversuche 55 Übers. 2: Bedingungen und Ziele der Bilanzversuche 56
Übers. 3: Modell zur statistischen Analyse 69
±s Standardabweichung
Abb. Abbildung
BFS Bakteriell-fermentierbare-Substanz BH Alleinfutter für Schweine mit 8 % Bierhefeanteil BHZP Bundes-Hybrid-Zucht-Programm Cys Cystin
Fa. Firma
FMVO Futtermittelverordnung
g Gramm
HCL Salzsäure
I.E. internationale Einheiten
Hrsg. Herausgeber
KBE Kolonie-bildende-Einheiten KM Körpermasse
KM0,75 metabolische Körpermasse
LPS Lipopolysaccharide Lys Lysin
ME umsetzbare Energie
MH Alleinfutter für Schweine mit 12 % Milchhefeanteil Min Minute
MJ Megajoule
MO 50 Alleinfutter für Schweine mit 5,58 % Molkenhefe MO 100 Alleinfuttermittel mit 11,2 % Molkenhefe
MO 150 Alleinfuttermittel mit 16,8 % Molkenhefe
n Anzahl der Proben
NfE Stickstoffreie Extraktstoffe
NH3 Ammoniak
NPN Nicht-Protein- Stickstoff
N-Ret. Stickstoffretention
oS organische Substanz
p Irrtumswahrscheinlichkeit
pH potentia Hydrogenii
ppr. postprandium Ra Rohasche Rfa Rohfaser Rfe Rohfett Rp Rohprotein
sV scheinbare Verdaulichkeit
Tab. Tabelle
TS Trockensubstanz
uS ursprüngliche Substanz
VDLUFA Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
z.B. zum Beispiel
1 Einleitung
Die Versorgung von Absetzferkeln mit hochverdaulichen und bekömmlichen Mischfuttern stellt hinsichtlich der Ernährungsphysiologie der Tiere in dieser Lebensphase sowie im Rahmen einer ökonomisch ausgerichteten Tierproduktion hohe Ansprüche an die Mischfutterindustrie. Vor diesem Hintergrund nimmt die Versorgung insbesondere mit hochwertigem Protein einen besonderen Stellenwert ein. Einerseits ist durch das Verfütterungsverbot die Verwendung von Tiermehl für landwirtschaftliche Nutztiere untersagt sowie der Einsatz von Fischmehl deutlich eingeschränkt und zum anderen ist eine ausschließliche Verwendung von Sojaextraktionsschrot als Proteinquelle (Kostenreduzierung) im Mischfutter für Absetzferkel auf Grund der noch begrenzten Verdauungskapazität der Tiere (AUMAÎTRE 1983) sowie antinutritiver Inhaltsstoffe im Sojaextraktionsschrot (Glycinin, Stachyose) nicht denkbar (LI et al. 1990).
Gleichzeitig sind die Bestrebungen groß, den Anteil an hochwertigen (kostenintensiven) Proteinquellen in der ökonomisch orientierten Tierproduktion zu begrenzen (so viel wie nötig, so wenig wie möglich). In diesem Zusammenhang gewinnt die Verarbeitung von Nebenprodukten aus der Lebensmittelindustrie zunehmend an Bedeutung. Mit Hilfe von Mikoorganismen (z.B. Hefen) können die in großen Mengen zur Verfügung stehenden, organischen Produkte zu hochwertigen Proteinen veredelt (fermentiert) werden. Diese sogenannten „End-of-Pipe-Produkte“ gewinnen nicht nur auf Grund ihres regenerativen und vor allem rohstoffsparenden Charakters (Rückführung von Nährstoffen) zunehmend an Bedeutung auch für die Tierernährung (KAMPHUES 2001), sondern stellen auch auf Grund ihrer hohen Gehalte an Protein sowie an Lysin eine attraktive Ergänzungsmöglichkeit in Alleinfuttermitteln auf Getreidebasis dar. Wegen der hohen biologischen Wertigkeit des Proteins dürften sich die Hefen insbesondere für die Ernährung von Jungtieren eignen.
In den vorliegenden Untersuchungen sollte der Futterwert verschiedener Hefen als Eiweissquellen im Mischfutter für Absetzferkel ermittelt werden. Im Vordergrund stand dabei eine besondere Hefe, die auf einem molkeähnlichen Produkt einer Käserei großtechnisch gewonnen wurde. Mit steigenden Konzentrationen im Mischfutter (6, 12 und 17 %) konnten durch das Hefenprotein jeweils 20, 40 oder 60 % des Sojaproteins im Mischfutter ersetzt werden. Zum Vergleich kam in der Kontrollgruppe ausschließlich Sojaprotein mit einer Aminosäurenergänzung zum Einsatz. Ferner wurden zwei bereits am Markt verfügbare Hefen (Bier- bzw. Milchhefe) als Rohproteinquellen untersucht (jeweils 40 % Ersatz von Sojaprotein). Folgende Parameter waren von besonderem Interesse:
Chemische Zusammensetzung der Hefen
Akzeptanz der verschiedenen hefenhaltigen Mischfutter
Bekömmlichkeit der Alleinfuttermittel sowie Kotqualität der Tiere Leistung (Tageszunahmen, Futteraufwand) der Tiere
scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe und N-Bilanz Ökonomie des Hefeneinsatzes im Mischfutter.
Für alle Versuche kamen bewusst Absetzferkel zum Einsatz, da die Tiere in dieser Lebensphase den höchsten Bedarf an Proteinen und Aminosäuren aufweisen sowie die höchste Inzidenz nutritiv bedingter Störungen aufweisen.
2 Schrifttum
In diesem Kapitel wird zunächst die Beeinflussung der Rohnährstoffverdaulichkeit durch tierspezifische sowie vom Futtermittel und von deren Zubereitung ausgehende Faktoren erörtert und im Anschluss die Bedeutung dieser Faktoren für die N-Bilanz dargestellt. Danach erfolgen einige Ausführungen zum Bedarf von Absetzferkeln unter besonderer Berücksichtigung der Ernährungsphysiologie der Tiere in dieser Lebensphase sowie zur Proteinbewertung von einigen derzeit am Markt verfügbaren Eiweissquellen.
Ferner werden die Einsatzmöglichkeiten sowie der Stellenwert sowohl von Tieren stammende Proteinquellen als auch von Proteinen pflanzlicher Herkunft für die Fütterung von Absetzferkeln herausgearbeitet. Schließlich wird ein Überblick zu den gesetzlichen Rahmenbedingungen, zur Produktion und zur Zusammensetzung von Hefen aufgezeigt.
Außerdem soll der Einsatz von Hefen als alternative Proteinquelle in der Tierernährung unter besonderer Berücksichtigung möglicher Auswirkungen von Hefenproteinen auf den N- Stoffwechsel von Absetzferkeln beleuchtet werden. Nicht zuletzt werden hygienische Anforderungen an Hefen, um diese als Futtermittel einsetzten zu können, erörtert.
2.1 Die Rohproteinverdaulichkeit und N-Bilanz beim Schwein
In der Schweinemast wird heute seitens des Marktes eine hohe Produkt- und Schlachtkörperqualität verlangt, zudem soll aber auch unter Gewährleistung einer möglichst hohen Lebensmittelsicherheit zu günstigsten Bedingungen produziert werden. Der Landwirt muss sich diesen Anforderungen anpassen und seine Produktion auf einen hohen Effizienzgrad ausrichten. Aus Sicht der Tierernährung bedeutet diese Forderung, die hohe, genetisch fixierte Wachstumskapazität der Tiere mit möglichst geringem Futteraufwand durch hochwertige Futtermittel (vom Jungtieralter an) zu erzielen.
Beim Absetzferkel ist neben einer hohen Verdaulichkeit eine möglichst gute Bekömmlichkeit der Futtermittel von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund bleibt zu beachten, dass bestimmte Proteinfraktionen einiger Futtermittel (v. a. proteinreich) allergische Reaktionen beim Absetzferkel hervorrufen, welche sich negativ auf die Tiergesundheit und nicht zuletzt auch auf die N-Bilanz auswirken (BIMBO und GROWTHER 1992). Ferner senkt eine erhöhte Verdaulichkeit den Futteraufwand erheblich und spart somit Futterkosten. Darüber hinaus reduziert eine Erhöhung der Proteinverdaulichkeit die Stickstoffausscheidung und verbessert die N-Bilanz. So kann die Belastung der Umwelt (N-Eintrag) gesenkt werden, ohne die Tierzahlen zu verringern (FASSHAUER 1993). Eine hohe N-Bilanz ist auch vor dem Hintergrund der Verbrauchererwartungen (Schlachtkörper mit einem hohen Magerfleisch- anteil sowie hohem Proteinansatz), von großer Bedeutung.
Eine Beeinflussung der Verdaulichkeit kann durch das Tier selbst, durch das Futtermittel bzw.
Futtermittelinhaltsstoffe sowie durch die Futterzubereitung erfolgen (KAMPHUES et al.
1999). Diese Faktoren werden im Folgenden näher beleuchtet.
2.1.1 Vom Tier ausgehende Einflüsse
Die tierartlich und altersabhängig differierende Ausbildung des Verdauungstraktes, die unterschiedliche Ausstattung mit Enzymen und die Dauer der Chymuspassage sind verant- wortlich für die unterschiedliche Verdauungskapazität der einzelnen Spezies (KAMPHUES et al. 1999). Darüber hinaus begründen MOSENTHIN et al. (1997) die artspezifisch differierende Verdaulichkeit einerseits mit der Variation der enzymatischen Hydrolyse, andererseits mit der unterschiedlichen Passagerate der Ingesta.
Einen besonderen Einfluss auf die Verdaulichkeit hat das Alter der Tiere. So steigt mit zunehmendem Alter die Verdaulichkeit der organischen Substanz sowie der Rohnährstoffe an (AXELSON 1955). ROTH und KIRCHGESSNER (1984, 1985) erklären die positive Korrelation zwischen der Körpermasse und der Verdaulichkeit des Rohproteins einerseits durch die deutliche Zunahme der Aktivität der Verdauungsenzyme (Proteasen, Lipasen, Glucosidasen) in den ersten Lebenswochen des Ferkels und andererseits durch die anatomischen und physiologischen Veränderungen des Verdauungstraktes in Abhängigkeit vom Wachstum. Den Anstieg der Verdauungskapazität mit zunehmendem Alter der Ferkel sehen WALKER et al. (1986), GREEN et al. (1987) und LI et al. (1993) ebenfalls als Grund für den Anstieg der präzäkalen Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit an. Einen Einfluss des Geschlechts auf die Nährstoffverdaulichkeit konnten HENNING et al. (1978, 1979) durch Untersuchungen an Börgen und weiblichen Schweinen hingegen ausschließen.
Auf die positive Beziehung zwischen höherer Rohproteinverdaulichkeit und verzögerter Passagerate von Futterprotein bis zum terminalen Ileum weisen DARCY et al. (1981) und TURLINGTON et al. (1989) hin. In Fütterungsversuchen mit Absetzferkeln zeigte sich die positive Auswirkung einer restriktiven Futterzuteilung auf die Gesamtverdaulichkeit der Rohnährstoffe (KAMPHUES 1987), was zum einen mit einer schnelleren, intensiveren Azidierung des Mageninhaltes und damit verbundenen besseren Bedingungen für die Aktivität der Verdauungsenzyme (pH-Optimum) und zum anderen mit einer längeren Aufenthaltsdauer des Chymus im Dickdarm zu erklären ist. ROTH und KIRCHGESSNER (1984) begründen die negative Korrelation zwischen steigendem Fütterungsniveau und der Gesamtverdaulichkeit der Rohnährstoffe mit einer insgesamt beschleunigten Passagerate, die bei einer intensiveren Fütterung auftritt. Einen nachhaltigen Einfluss der Fütterungsintensität auf die präzäkale Verdaulichkeit von Rohprotein und Aminosäuren konnten VAN LEEUWEN et al. (1987), WANG und FULLER (1990) und MORZ et al. (1991) allerdings nicht feststellen.
Als weiteren tierspezifischen Einflussfaktor auf die Stickstoffverdaulichkeit sind endogene N- Verluste zu erwähnen. DE LANGE et al. (1990) messen diesen endogenen N-Ausscheidungen für die Bewertung der scheinbaren präzäkalen Verdaulichkeit eine erhebliche Bedeutung bei.
Insgesamt hängen die endogenen N-Verluste von der Höhe der Proteinaufnahme, von Art und Menge der pflanzlichen Gerüstsubstanzen (Rohfaser), vom Gehalt an antinutritiven Inhaltsstoffen sowie von der Struktur und der Zusammensetzung der Futtermittel ab (SAUER und OZIMEK 1986). Deshalb deuteten RADEMACHER et al. (2000) auf die Notwendigkeit der Bewertung des Proteins auf der Stufe der präzäkalen (ilealen) wahren Verdaulichkeit vor allem bei proteinarmen Futtermitteln auf Grund des relativ hohen Anteils basaler, endogener N-Verluste am Gesamtstickstofffluß im Darmlumen hin. Während die scheinbare
Verdaulichkeit der Aminosäuren mit steigendem Aminosäurengehalt in der Mischung auf Grund des relativ geringeren Anteils an endogenen N-Verlusten kurvenlinear ansteigt, bleibt die wahre präzakale Verdaulichkeit der Aminosäuren von der Höhe der Aminosäurenzulage unbeeinflusst.
Ferner wird eine Wirkungsspezifität der an der Proteinverdauung beteiligten Proteasen als Ursache für unterschiedliche Verdaulichkeitskoeffizienten in der Literatur diskutiert. So zeigt Trypsin eine hohe Wirkungsspezifität für Peptidverbindungen, die unter Beteiligung der Carboxylgruppen von Arginin und Lysin entstanden sind, während Arginylprolyl- und Lysylprolylverbindungen von Trypsin nicht gespalten werden können (MOSENTHIN et al.
1997). KAKADE (1974) stellt für Proteine mit weitem Arginin-/Lysin- zu Prolinverhältnis einen positiven Effekt auf die Proteinverdaulichkeit fest. TAVERNER et al. (1981) konnten diesen Zusammenhang in Untersuchungen an Weizen unterschiedlicher Herkunft allerdings nicht bestätigen. Schließlich ist der Gesundheitsstatus der Tiere verantwortlich für eine Erzielung einer hohen Effizienz in der Schweinemast. Erkrankungen, wie z.B. Parasitenbefall, Diarrhoe oder intestinale Dysbiosen wirken sich unter anderem negativ auf die Verdaulichkeit der Nährstoffe aus (KAMPHUES et al. 1999).
2.1.2 Vom Futtermittel ausgehende Effekte
2.1.2.1 Nährstoffgehalt und Zusammensetzung der Futtermittel
Die Verdaulichkeit der Rohnährstoffe wird vor allem durch die Zusammensetzung der Futtermittel bestimmt. Einen wesentlichen Einflussfaktor stellt dabei der Rohfasergehalt dar.
Durch steigende Rohfasergehalte nimmt die Verdaulichkeit der organischen Substanz sowie einiger anderer Rohnährstoffe (u. a. Rohprotein) kontinuierlich ab (AXELSON 1955). Der Autor berechnet für jede Erhöhung des Rohfasergehaltes um einen Prozentpunkt eine Reduktion der Verdaulichkeit der organischen Substanz um 1,68 Prozentpunkte.
DROCHNER (1984) bestätigt die negative Korrelation zwischen dem Rohfasergehalt und der Rohproteinverdaulichkeit. Der Autor begründet dies mit erhöhten endogenen N-Verlusten, Bindung einzelner Aminosäuren an die Rohfaser (Maskierung), Beeinträchtigung der enzymatischen Spaltung des Futterproteins sowie mit einer vermehrten Fixierung von Stickstoff durch Mikroben im Darmlumen. ROTH und KIRCHGESSNER (1985) beobachten ebenfalls eine Beeinträchtigung der Verdaulichkeit durch steigende Rohfasergehalte.
Neben der Rohfaser kann der Rohfettgehalt im Futtermittel ebenfalls zu einer Beeinflussung der Verdaulichkeit führen. So konnten LI und SAUER (1994) einen linearen Anstieg der präzäkalen Verdaulichkeit von Rohprotein und Aminosäuren durch stufenweise Erhöhung des Rohfettgehaltes von 3,20 % auf 12,2 % nach Zugabe von Rapsöl feststellen. Als Ursachen für diese geringgradig verbesserte Verdaulichkeit des Rohproteins werden eine verzögerte Magenentleerung sowie eine verminderte intestinale Fermentation des Proteins genannt (DEN HARTOG et al. 1989). Insgesamt ist die Beeinflussung der Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit sowohl durch pflanzliche als auch durch tierische Fette jedoch als marginal einzustufen (SAUER et al. 1980, JUST et al. 1980, IMBEAH et al. 1991).
Ferner ermittelt AHLBORN (1993) eine Beeinträchtigung der Verdaulichkeit sowohl des Stickstoffs als auch des Rohfetts und der Rohfaser sowie einiger Mineralstoffe durch Laktose.
Die Beeinflussung der N-Verdaulichkeit erklären SAUER et al. (1986) durch eine vermehrte Bindung von Stickstoff auf Grund erhöhter mikrobieller Tätigkeit im Darm sowie durch eine verminderte Freisetzung und Absorption von Ammoniak, bedingt durch die fermentative Absenkung des pH-Wertes im Chymus. RETTIGER und CHEPLIN (1921) begründen die verminderte N-Verdaulichkeit mit einer vermehrten Stickstoffsekretion in das Darmlumen sowie einer erhöhten Passagezeit, bedingt durch die reizende sowie osmotische Wirkung der mikrobiellen Stoffwechselprodukte (organische Säuren) aus der Kohlenhydratfermentation.
Auf die Beeinflussung der Gesamtprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit durch den Rohproteingehalt im Futtermittel weist DAMMERS (1964) hin. SAUER et al. (1980), VAN LEEUWEN et al. (1987), LI et al. (1993) sowie FAN et al. (1993, 1994) bestätigen diesen Zusammenhang für die präzäkale Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit. Die Steigerung der Verdaulichkeit wird von den Autoren SAUER et al. (1980) und VAN LEEUWEN et al. (1987) auf den Austausch von eiweißarmen Futtermitteln (z.B. Getreide) durch eiweißreichere, hochverdauliche Futtermittel wie z.B. Sojaextraktionsschrot zurückgeführt, während HEE et al. (1988) diesen Zusammenhang als Konsequenz einer erhöhten Sekretion proteolytischer Enzyme bei steigenden Rohproteingehalten betrachten.
Allerdings ist die Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit durch Erhöhung des Proteingehaltes im Futtermittel nicht beliebig zu steigern. Vielmehr stellt sich in Abhängigkeit von der Proteinquelle sowie der einzelnen Aminosäuren ein charakteristischer Plateauwert ein, nach dessen Überschreitung es keine Korrelation mehr zwischen der Verdaulichkeit und der Konzentration an Rohprotein sowie Aminosäuren gibt (SAUER et al.
1989, 1991 und FAN et al. 1994). Bei einer Überdosierung kann es sogar zu einer Depression der präzäkalen Verdaulichkeit kommen. Diesen Zusammenhang begründen POPPE et al.
(1983) mit einer vermehrten Sekretion endogener Aminosäuren, während LI et al. (1993) dafür eine Überlastung der Absorptionskapazität für bestimmte Aminosäuren verantwortlich machen. Zu dem kann eine Imbalance im Aminosäurenmuster, bedingt durch gegenseitige Beeinträchtigungen der Transportsysteme, zu einer verminderten präzäkalen Verdaulichkeit führen (SAVOI 1991).
Neben rein chemischen Faktoren (Zusammensetzung) beeinflussen auch physikalische Faktoren, wie z. B. ein unterschiedliches Löslichkeitsverhalten der Proteine, die N- Verdaulichkeit (ROLLS et al. 1972). Darüber hinaus nehmen die Tertiärstruktur der Proteine (REDDY er al. 1998) sowie Unterschiede in der Stabilität und Flexibilität der Proteinstrukturen (DESPHANE und DAMODARN 1989) Einfluss auf die Stickstoffverdaulichkeit. Hohe Cystingehalte und damit verbunden ein hohes Vorkommen an Disulfitbrücken in Proteinen können wesentlich zur Stabilität der Tertiärstruktur von Proteinen beitragen und somit eine verminderte Rohproteinverdaulichkeit bewirken.
2.1.2.2 Herkunft des Proteins
Neben den verschiedenen Inhaltsstoffen der Futtermittel spielt auch die Herkunft der Proteine für die Verdaulichkeit und Verwertung des Stickstoffs eine Rolle. SLUMP et al. (1977) konnten z.B. mit zunehmendem Austausch von Weizen gegen Sojaextraktionsschrot eine Verbesserung der scheinbaren Verdaulichkeit von Protein und Aminosäuren im Futtermittel erzielen. Ferner stellte DAMMERS (1964) eine deutlich höhere scheinbare Protein- sowie Aminosäurenverdaulichkeit im Magermilchpulver als in anderen Proteinträgern (Gerstenschrot, Tiermehl, Sojaschrot) fest und begründet damit den hohen Futterwert des Magermilchproteins für die Versorgung von Absetzferkeln. ASCHE et al. (1989) erklären beim Absetzferkel die höhere Verdaulichkeit des Proteins aus Magermilchpulver als aus Sojaextraktionsschrot und Maiskleber mit einer schnelleren Hydrolyse und einer schnelleren Absorption des Magermilchproteins. SAVOIE et al. (1988) und GALIBOIS et al. (1989) bestätigen dies durch vitro- Untersuchungen an verschiedenen Futterproteinen. Bei der Verwendung von Getreide (Weizen, Gerste) in Mischfutter für Absetzferkel bleibt eine deutliche Variation der präzäkalen Verdaulichkeit der einzelnen Aminosäuren sowie des Proteins zu beachten, die sowohl durch qualitative als auch durch quantitative Veränderungen der Proteinfraktionen im Getreide, d. h. eine ungleichmäßige Verteilung und Verwertung der einzelnen Aminosäuren aus den unterschiedlichen Proteinfraktionen, bedingt werden (MOSENTHIN et al. 1997). Zu den in der Fütterung von Absetzferkeln eingesetzten Proteinquellen siehe Punkt 2.2.2 und 2.2.3.
2.1.2.3 Antinutritive Inhaltsstoffe
Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe mit antinutritiver Wirkung können sowohl Leistungsdepressionen bewirken als auch die Tiergesundheit negativ beeinflussen (MOSENTHIN et al. 1997). So können z.B. Tannine, die vor allem in Ackerbohnen und Hirsen, aber auch in Gerste und Erbsen enthalten sind, auf Grund ihres bitteren Geschmacks zu einer verminderten Akzeptanz führen. Darüber hinaus bilden sie einen Komplex mit Futterproteinen und schützen diese vor eine Proteinverdauung, wodurch die präzäkale Verdaulichkeit erheblich vermindert wird (MOSENTHIN 1997). Ferner kann es zu einer erhöhten endogenen Proteinausscheidung im Ileum (MOSENTHIN et al. 1993) kommen, was JANSMANN et al. (1995) mit einer verstärkten Bindung von Enzymen und anderen Proteinen sowie mit einer Schädigung der Darmschleimhaut begründen. Zu dem beeinträchtigen erhöhte Gehalte an Glucosinolaten die Akzeptanz der Futtermittel (MOSENTHIN et al. 1993). Schließlich reduzieren Proteine mit antigener Wirkung, wie z.B.
die in Sojabohnen, Erbsen und Lupinen enthaltenen Lectinen die Gesamtverdaulichkeit der Nährstoffe und dadurch bedingt auch die N-Verwertung erheblich (HUISMAN 1990). Auf die negativen Auswirkungen von Proteinaseinhibitoren, wie z.B. Trypsininhibitoren, wird in Abschnitt 2.1.3 eingegangen.
2.1.3 Einflüsse der Futterzubereitung
Die Verdaulichkeit lässt sich unter anderem durch verschiedene thermische (Erhitzen), hydrothermische (Dämpfen) und mechanische (Quetschen, Schroten) Behandlungsverfahren beeinflussen. Ziel dieser Maßnahmen kann zum einen ein Aufschluss der Nährstoffe und zum anderen eine Inaktivierung antinutritiver Inhaltsstoffe sein, wobei allerdings Beein- trächtigungen der Verdaulichkeit durch die beschriebene Maßnahmen zu berücksichtigen sind. So beobachten KIRCHGESSNER (1997) und KAMPHUES et al. (1999) durch Schroten und Quetschen eine Verbesserung der Verdaulichkeit von Futtermitteln beim Schwein. Mit steigendem Vermahlungsgrad von Weizen (SAUER et al. 1977), von Hirse (OWSLEY et al.
1981) sowie von Gerste (WÜNSCHE et al. 1987) kann ein signifikanter Anstieg der präzäkalen Verdaulichkeit für Aminosäuren belegt werden. Dabei geben die Autoren einen Wert von 3 mm für die optimale Partikelgröße an.
HEINZ und POPPE (1975) weisen auf den Anstieg der Proteinverdaulichkeit in Futtermitteln durch eine Hitzeeinwirkung (maximal 60 °C) von maximal 19 min hin. Bei Überschreitung ist allerdings eine Abnahme der Verdaulichkeit zu beobachten, welche die Autoren auf eine Schädigung des Proteins zurückführen. KNABE et al. (1989) führen hohe Schwankungen der präzäkalen Rohprotein- und Lysinverdaulichkeiten (z.B. in Tiermehlen) auf die unterschiedliche Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien, im wesentlichen aber auf die hohe vorgeschriebene Temperatureinwirkung (133 °C, 3 bar über 20 min) auf das Tiermehl während der Verarbeitung zurück. Die bei der so genannten Maillard-Reaktion entstandenen Kondensationsprodukte aus z.B. reduzierenden Zuckern (Fruktose) und der freien Epsilon- Aminogruppe einiger Aminosäuren stehen der intermediären Verwertung in deutlich geringerem Umfang zur Verfügung (SHERR et al. 1989). Davon sind vor allem die Aminosäuren Lysin, Methionin, Cystin und Tryptophan betroffen.
Während vom absorbierten freien Lysin nur etwa 22 % des Stickstoffs über den Harn ausgeschieden werden, beträgt dieser Anteil beim Mono-Fruktose-Lysin über 72 %. Darüber hinaus hemmen diese Kondensationsprodukte (lysinhaltig) die Lysinabsorption und blockieren intestinale Transportmechanismen. Die Notwendigkeit einer Dampferhitzung von Futtermitteln besteht z.B. beim Monogastrier für Sojaprodukte (Toasten), um hitzelabile, die Proteinverdauung hemmende Inhaltsstoffe (Trypsininhibitoren), zu inaktivieren. Diese binden das Trypsin und reduzieren dessen enzymatische Aktivität. Dadurch bleibt eine Aktivierung der übrigen Proteasen aus, so dass die Proteinverdauung nur unvollständig abläuft. Durch ausbleibende Rückkopplungssignale kommt es zu einer vermehrten Sekretion von Enzymvorstufen in das Darmlumen und somit zu einer deutlichen Erhöhung der endogenen N-Verluste (PFEFFER 1987). So stellen SAUER et al. (1986, 1990), sowie JONDREVILLE et al. (1992) in Abhängigkeit vom Gehalt an Trypsininhibitoren eine Verminderung der präzäkalen Aminosäurenverdaulichkeit von bis zu 22 % fest.
2.2 Versorgung von Absetzferkeln mit Rohprotein
In diesem Abschnitt erfolgt zunächst eine Erläuterung zum Proteinbedarf der Tiere. Ferner wird auf die verschiedenen Proteinquellen, deren Rohprotein- sowie Aminosäurengehalte und auf die Verdaulichkeit eingegangen. Schließlich werden Möglichkeiten sowie Grenzen für den Einsatz diverser Rohproteinquellen in der Fütterung von Absetzferkeln vorgestellt.
2.2.1 Proteinbedarf und Proteinbewertung Bedarf der Tiere
Die Versorgung von Absetzferkeln mit hochwertigem Protein stellt eine Herausforderung für die Tierernährung sowohl aus ernährungsphysiologischer als auch aus ökonomischer Sicht dar. Dabei spielt die Umstellung der Proteinversorgung, d. h. der Übergang von der Ernährung mit hochwertigem Milchprotein aus der Sauenmilch auf die Versorgung mit kostengünstigen, überwiegend pflanzlichen Proteinen eine besondere Rolle, da die Tiere während der Säugezeit auf die enzymatische Hydrolyse von hochwertigem Milchprotein eingestellt sind und eine noch wenig entwickelte Verdauungskapazität für pflanzliche Proteine aufweisen. Ferner bedingen ein relativ höherer Proteinansatz während der Ferkelaufzucht als in der Mast (KIRCHGESSNER et al. 1984) sowie Veränderungen der Gewebeproportionen und der Aminosäurengehalte der Ganzkörper der Tiere im Verlauf der Aufzucht (< 20 kg Körpermasse) einen speziellen Bedarf (Tab. 1) von Absetzferkeln (OSLAGE und SCHULZ 1977). Dabei gerät die Forderung nach der Hochwertigkeit der Proteinquellen (Magermilchpulver, Fischmehl, Kartoffel- und Kleberproteine) in Konflikt mit den ökonomischen Rahmenbedingungen der heutigen Tierproduktion (BERK 2002).
Nach Untersuchungen von SCHULZ und BERK (nicht veröffentlicht, persönliche Mitteilung) beträgt der Rohproteinanteil im Ansatz von Absetzferkeln ca. 170 g/kg Körpermasse. Zu berücksichtigen bleibt die Beeinflussung des Aminosäurenmusters im Ansatz sowohl durch die Proteinqualität als auch durch die Proteinquantität (KIRCHGESSNER et al. 1984), sofern das genetisch bedingte Ansatzvermögen noch nicht ausgeschöpft ist (SUSENBETH 2002).
Dieser Sachverhalt wird durch eine veränderte Gewebeproportion bei einem hohen Ansatzniveau erklärt (STAUDACHER et al. 1984) sowie mit unterschiedlichen Anteilen des Erhaltungs- und Leistungsbedarfs (SUSENBETH 2002) in Abhängigkeit vom Alter der Tiere.
Der Rohproteinanteil sowie die Aminosäurenzusammensetzung des Körpers bilden somit die Grundlage für die Ableitung des Bedarfs (Tab. 1) von Absetzferkeln.
Darüber hinaus weisen SEVE und AUMAÎTRE (1975) auf die Notwendigkeit der Versorgung von Absetzferkeln mit hochwertigem Protein, d.h. vor allem Magermilchpulver, aber auch ersatzweise Fischmehl oder Kartoffeleinweiß, hin. Eine Ernährung ausschließlich auf der Basis von pflanzlichen Proteinen (v. a. Extraktionsschrote) ist immer mit einem deutlichen Einbruch der Stickstoffverdaulichkeit verbunden (AUMAÎTRE 1983). Vielmehr steigt die Verdaulichkeit des Stickstoffs von Absetzferkeln erst langsam von 79 % auf 89 % (von der 3. bis zur 9. Lebenswoche) an. Der Autor macht dafür die verzögerte Entwicklung der Chymotrypsin- und Trypsinaktivitäten in der Bauchspeicheldrüse verantwortlich, die ihrerseits u. a. durch die Futterzusammensetzung zu beeinflussen ist.
Andererseits muss sich die Futterrezeptur an diesen physiologischen Gegebenheiten orientieren (AUMAÎTRE 1983). Hinzu kommt ein Abfall der Enzymaktivitäten in der Bauchspeicheldrüse (Amylase, Lipase, Chymotrypsin) unmittelbar nach dem Absetzen auf unter 40 % ihrer ursprünglichen Aktivität. Erst eine Woche später erreichen die Enzymaktivitäten wieder ihr Ausgangsniveau.
Tab. 1: Rohproteingehalte (g/kg Körpermasse) und Aminosäurengehalte (g/100 g Rohproteinansatz) von Ferkeln und der Bedarf an Rohprotein im Mischfutter (%) sowie an Aminosäuren (g/Tag) von Ferkeln unterschiedlichen Gewichts (NRC 2001)
Bedarf 2) Parameter
Körpermassen-
zusammensetzung 1) 3 – 5 5 – 10 10 – 20
Rohprotein 170 26,0 23,7 20,9
Lysin 6,50- 6,70 3,80 6,70 11,5
Methionin 2,00- 2,20 1,00 1,80 3,00
Met./ Cys. 3,90- 4,10 2,20 3,80 6,50
Threonin 3,50- 3,80 2,50 4,30 7,40
Tryptophan 1,10- 1,20 0,70 1,20 2,10
1) abgeleitet aus Ganzkörperanalysen von Tieren zwischen 4 und 11 kg Körpermasse nach STRUNZ (1965), OSLAGE und SCHULZ (1977); KIRCHGESSNER, STAUDACHER und STEINHART (1984) und SCHULZ (nicht veröffentlicht, persönliche Mitteilung)
2) nach NRC (2001) für Absetzferkel im nachfolgend angegebenen Körpermassenbereich (in kg)
Für Tiere mit Körpermassen über 20 kg bleibt die Zusammensetzung des Proteinansatzes bei optimaler Versorgung konstant, so dass der Leistungsbedarf für den Körpermasseansatz der Tiere im Wesentlichen vom Alter (Gewicht) abhängt (MOSENTHIN 1999). Daraus ergibt sich eine optimale Zusammensetzung des Proteins im Mischfuttermittel, die als Idealprotein (NRC 2001) bezeichnet wird und dem relativen Verhältnis der essentiellen Aminosäuren im Vergleich zum Lysin als Referenzaminosäure entspricht (Tab. 2).
Diese Aminosäuren-zusammensetzung im Mischfutter stellt die Vorraussetzung für eine maximale Verwertung der essentiellen Aminosäuren und des Proteins dar (SUSENBETH 2002) und orientiert sich hauptsächlich am Aminosäurenmuster des Gesamtkörperproteins (Tab. 2). Auf Grund der ungünstigeren, intermediären Verwertung der schwefelhaltigen Aminosäuren, Threonin und Tryptophan sind diese im Ideal Protein etwas höher enthalten als im Gesamtkörperprotein (DE LANGE 1990).
Die Anpassung der Versorgung an den Gesamtbedarf der Tiere an Rohprotein und Aminosäuren in Abhängigkeit von z.B. Alter und Wachstumsintensität erfolgt über die Einstellung der absoluten Gehalte des Idealen Proteins (optimale Relation zwischen den essentiellen Aminosäuren). Ziel dieses Konzeptes ist eine exakt dem Bedarf angepasste Versorgung mit Aminosäuren, um einerseits eine Unterversorgung, verbunden mit Leistungseinbußen, und andererseits übermäßige (unnötige) N-Ausscheidungen über die Exkremente zu vermindern.
Tab. 2: Aminosäurenzusammensetzung des Körperproteins von Schweinen (20 kg Körpermasse) im Vergleich zum Ideal Protein
Ideales Protein Protein
Aminosäuren
Gesamtkörper-
protein 1) I2) II 3)
Lysin 100 100 100
Methionin + Cystin 49,0 50,0- 55,0 57,0
Threonin 61,0 65,0- 70,0 64,0
Tryptophan 12,0 17,0- 19,0 18,0
Leuzin 111 90,0- 110 95,0
Isoleucin 53,0 50,0- 60,0 53,0
Valin 72,0 65,0- 75,0 67,0
Phenylalanin + Tyrosin 100 95,0- 115 92,0
Histidin 47,0 30,0- 40,0 32,0
1) nach BATTERHAM et al. (1990) und CAMPBELL et al. (1998)
2) nach FULLER et al. (1989), MENKE et al. (1995), SUSENBETH (2002)
3) NRC (2001)
Von besonderer Bedeutung für die Eiweißsynthese im Stoffwechsel der Tiere sind die essentiellen Aminosäuren Lysin, Methionin und Cystin (schwefelhaltig) sowie Threonin und Tryptophan (vollständige Zufuhr über das Futter). Dabei wird die am stärksten im Minimum befindliche sowie für den Proteinansatz wichtigste Aminosäure als sog. erstlimitierende Aminosäure (Lysin) bezeichnet (SUSENBETH 2002). Das Liebigsche Fass verdeutlicht die Verwertungsmöglichkeit der einzelnen Aminosäuren in Abhängigkeit von der relativen Aminosäurenzusammensetzung: bei Verlängerung der kürzesten Lamelle wird das Fassungsvermögen bis zur zweitniedrigsten Lamelle erweitert. Auf die Bedeutung des Lysingehaltes für den Proteinansatz weisen auch LANGER und FULLER (1996) sowie SUSENBETH et al. (1999) hin. Dabei besteht bis zum Erreichen eines Sättigungswertes (Plateau) eine lineare Beziehung zwischen dem Lysingehalt und dem Proteinansatz (Dosis- Wirkungsprinzip). Dieser Zusammenhang besteht ebenfalls für die Aminosäuren Threonin, Methionin und Cystin sowie für Tryptophan, wobei allerdings die partiellen Verwertungen der einzelnen Aminosäuren zu berücksichtigen sind (HEGER et al. 2002).
Da mit zunehmender Körpermasse (Alter) allerdings der Erhaltungsbedarf (gemessen am Gesamtbedarf) an Aminosäuren ansteigt und zur Deckung des Erhaltungsbedarfs höhere Anteile an schwefelhaltigen Aminosäuren sowie an Threonin und Tryptophan als für den Leistungsbedarf erforderlich sind (FULLER et al. 1989), erhöhen sich in der Konsequenz die relativen Anteile der genannten Aminosäuren in der Mischung für schwerere (ältere) Tiere.
Den relativ höheren Bedarf an schwefelhaltigen Aminosäuren sowie an Threonin und Tryptophan im Erhaltungsstoffwechsel begründet MOSENTHIN (1999) mit höheren endogenen Verlusten sowie mit einer ungünstigeren Verdaulichkeit und Verwertung dieser Aminosäuren. Während BOISEN (1997) auf Grund des geringen Anteils (1- 3%) des Erhaltungsbedarfs am Gesamtbedarf (COLE 1996) für wachsende Schweine mit einem hohen genetisch fixierten Proteinansatz eine altersabhängige Differenzierung des Idealproteins als nicht notwendig betrachtet, kommen BAKER und CHUNG (1992) zu dem Entschluss, die Aminosäurenzusammensetzung des Idealproteins dem steigenden Erhaltungsbedarf der Tiere anzupassen.
Proteinbewertung
Zur weiteren Verbesserung der Aminosäurenversorgung der Tiere schlägt MOSENTHIN (1999) eine Erweiterung des Konzeptes durch die Berücksichtigung der ilealen Verdaulichkeit der einzelnen Aminosäuren vor. Dadurch würde die Bewertung des Futterproteins nicht wie bislang auf der Stufe von Bruttogehalten erfolgen, sondern auf der Stufe der tatsächlich am Dünndarm verfügbaren Aminosäurengehalte. So können Mischfutter besser kalkuliert werden und Prognosen für den Ansatz sicherer getroffen werden (RADEMACHER et al. 2000). Den Stellenwert der Beurteilung auf der Grundlage der präzäkalen Verdaulichkeit verdeutlichen MOSENTHIN et al. (1997). Durch die katabolen Prozesse im Dickdarm liegen allgemein die Werte für die Gesamtverdaulichkeit über denen der präzäkalen Verdaulichkeit und führen in der Konsequenz zu einer Überbewertung des Futterproteins.
SUSENBETH (2002) geht bei der Proteinbewertung einen Schritt weiter und verweist auf eine Berücksichtigung der endogenen N-Verluste. Der Autor differenziert bei dieser Stickstofffraktion zwischen den unspezifischen endogenen Verlusten, die nicht vom Futtermittel, wohl von der Fütterungsintensität beeinflusst werden, und den spezifischen endogenen Verlusten, die von bestimmten Eigenschaften des Futtermittels (z. B. antinutritive Inhaltsstoffe, Rohfaser) abhängen. Im Gegensatz zur scheinbaren präzäkalen Verdaulichkeit (s. o.) berücksichtigt die „standardisierte präzakale Verdaulichkeit“ die Fraktion der endogenen Verluste, so dass eine noch präzisere Bewertung des Proteins möglich wird.
Allerdings weisen JANSMAN et al. (2002) auf die Problematik der Erfassung und der Bewertung von endogenen Verlusten hin, da z.B. Verwertungsverluste der einzelnen Aminosäuren nicht berücksichtigt werden. Deshalb zieht SUSENBETH (2002) das „Slope- Ratio-Modell“ zur Ermittlung der Bioverfügbarkeit von Aminosäuren vor. In diesem mathematischen Ansatz kann an Hand der Steigung der Regressionsgraden, die sich aus der Leistungssteigerung (N-Ansatz) durch die Aminosäurenaufnahme (Menge und Herkunft) ergibt, die Verfügbarkeit der jeweiligen Aminosäure ermittelt werden. Dieses Modell besitzt auf Grund seiner hohen Genauigkeit und des damit verbundenen Aufwandes jedoch Referenzcharakter, beschreibt allerdings die Dosis-Wirkungsbeziehung eines Nährstoffes und der Leistung (in diesem Fall N-Ansatz) sehr genau.
2.2.2 Von Tieren stammende Einweißfuttermittel
Seit dem 01.01.2001 dürfen „vom Tier stammende Eiweiße und Fette“ nur noch mit Einschränkungen verwendet werden. So ist die Verfütterung von „proteinhaltigen Erzeugnissen und von Fetten aus Geweben warmblütiger Landtiere und von Fischen“ an Nutztiere im Sinne des Gesetzes (Wiederkäuer, Schwein, Geflügel, Equiden) verboten (§1, Verfütterungsverbotsgesetz, VerfVerbG). Davon ausgenommen sind generell Milch und Milcherzeugnisse (§ 2) sowie Fischmehl für die Verwendung im Mischfutter für Schweine und Geflügel. Jährlich müssen somit ca. 255.000 t Futterprotein substituiert werden (BERK 2002), um dem Bedarf an hochwertigem Protein von wachsenden Tieren, insbesondere aber von sehr jungen Tieren (Absetzferkel), gerecht zu werden, worin der Autor eine Herausforderung für die Mischfuttermittelindustrie sieht.
Jedoch beträgt der Anteil an Proteinen tierischer Herkunft an der für die Gesamtproduktion von Schweinefleisch (Nahrungsprotein) erforderlichen Proteinmenge nur ca. 3 %. Proteine tierischer Herkunft (z. B. Tiermehl) sind vor allem vor dem Hintergrund der guten Verwertung, aber auch im Rahmen eines „Rezyklierens“ (Stickstoff und Phosphor) zu betrachten (ZENTEK et al. 2002) und somit auch aus ökonomischen Gründen als wertvolle Rohnährstoffquellen (BERK 2000) anzusehen. Der hohe Proteingehalt, eine gute Stickstoffverdaulichkeit (Tab. 3 und 4) sowie eine gute bis sehr gute Biologische Wertigkeit der Eiweiße kennzeichnen diese Futtermittel. Darüber hinaus verfügen diese Proteinquellen über hohe Gehalte an Calcium, hochverdaulichem Phosphor und Vitamin-B12 während antinutritive Inhaltsstoffe nicht enthalten sind (JEROCH et al. 1999).
Tab. 3: Rohprotein- und Aminosäurengehalte in Futtermitteln tierischer Herkunft (BOESING 1989; KNABE et al. 1989, DEGUSSA 1997, DLG 1991, RADEMACHER et al. 2000)
Roh- protein
Lysin Methio- nin
Methionin und Cystin
Threonin Trypto- phan N-Verbindung
Futtermittel (g/kg TS) (g/100 g Rohprotein)
Blutmehl 874 8,53 1,14 2,32 4,32 1,70
Fischmehl 638 7,55 2,77 3,74 4,17 1,10
Fleischknochenmehl 1) 480 4,99 1,28 2,28 3,15 0,52
Fleischmehl 2) 541 4,98 1,29 2,68 3,42 0,69
Tiermehl 550 5,26 1,39 2,59 3,53 0,75
Magermilchpulver 361 7,75 2,50 3,30 4,41 1,37
1) 45- 50 % Rp-Gehalt 2) > 50 % Rp-Gehalt
KIRCHGESSNER (1997) bewertet das Milchprotein als das höchst verdauliche Futtermittel in der Ferkelernährung neben der Sauenmilch. Eine dem Magermilchpulver vergleichbare Qualität weist unter den Proteinquellen tierischer Herkunft lediglich das Fischmehl auf (Tab.
3 und 4), das durch hohe Proteingehalte gekennzeichnet und im Hinblick auf das Aminosäurenmuster sowie auf die präzäkale Verdaulichkeit von Aminosäuren mit dem Milchprotein vergleichbar ist. So zählen JEROCH et al. (1999) das Fischmehl zu den wertvollsten Eiweißfuttermitteln neben dem Magermilchpulver.
Trotz der hohen Wertigkeit dieser Proteinquelle für wachsende Tiere wird Fischmehl nur noch in sehr geringem Umfang in der Fütterungspraxis eingesetzt (tierartspezifische Zulassung). Mischfuttermittel herstellende Betriebe lehnen auf Grund des Verfütterungsverbotes von Fischmehl an Wiederkäuer den Einsatz dieser hochwertigen Proteinquelle für alle Alleinfuttermittel ab (auch Schwein und Geflügel), um eine mögliche Kontamination (Produktionsanlage, Transportfahrzeuge, etc.) von Futtermitteln für Wiederkäuer durch Alleinfuttermittel mit zugelassenem Fischmehleinsatz (Schwein oder Geflügel) oder durch eventuelle Fehlmischungen sicher ausschließen zu können (Gefahr der Verschleppung).
Dabei übertreffen proteinreiche Tiermehle (Fleischmehle und Fleischknochenmehle, Rohproteingehalt > 50 %), d. h. Produkte aus „warmblütigen Landtieren“ im Hinblick auf ihr Aminosäurenmuster die Qualität von pflanzlichen Proteinquellen wie z.B.
Sojaextraktionsschrot, erreichen aber nicht die ernährungsphysiologisch günstige
Zusammensetzung sowie die Verdaulichkeit von Milch- oder Fischproteinen (Tab. 3 bis 6).
Darüber hinaus zeigt Blutmehl z.T. zwar höhere Gehalte an Rohprotein und Aminosäuren als Magermilch, besitzt aber ein weniger ausgewogenes Aminosäurenmuster zu Lasten von Methionin und Cystin und stellt deshalb nur in Kombination mit zusätzlichen S-haltigen Aminosäuren eine wertvolle Proteinquelle in der Fütterung von Absetzferkeln dar.
Die Qualität von Proteinen tierischer Herkunft hängt von der originären Rohstoffzusammensetzung der Produkte ab (BERK und SCHULZ 2001). So führen hohe Gehalte an Bindegewebe (insbesondere Kollagen) nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Proteinverdaulichkeit, sondern begrenzen durch einen niedrigen Lysingehalt zusätzlich die Wertigkeit des Proteins (KAMPHUES et al. 1999). Ferner kann die Verfügbarkeit von Lysin und schwefelhaltigen Aminosäuren bis zu 30 % durch die vorgeschriebene Hitzeinwirkung bei der Verarbeitung (30 min, > 130 °C) verringert werden (JEROCH et al. 1993).
Tab 4.: Präzäkale (wahre) Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit (%) von Futtermitteln tierischer Herkunft (KNABE et al. 1989, MOSENTHIN et al.
1997, RADEMACHER et al. 2000) N-Verbindung
Futtermittel
Roh- protein
Lysin Methio- nin
Methionin und Cystin
Threonin Trypto- phan
Blutmehl 88,0 94,0 88,0 88,0 89,0 91,0
Fischmehl 85,0 89,0 89,0 85,0 88,0 86,0
Fleischknochenmehl 1) 74,0 77,0 77,0 67,0 74,0 73,0
Fleischmehl 2) 77,0 77,0 84,0 79,0 78,0 78,0
Tiermehl 77,0 79,0 82,0 79,0 79,0 79,0
Magermilchpulver 91,0 97,0 97,0 96,0 93,0 91,0
1) 45- 50 % Rp-Gehalt 2) > 50 % Rp-Gehalt
2.2.3 Pflanzliche Eiweißfuttermittel
Die pflanzlichen Proteinquellen haben seit der Einschränkung für die Verwendung von Proteinquellen tierischer Herkunft (VerfVerbG 2001) an Bedeutung zugenommen und tragen in Kombination mit einzelnen, großtechnisch gewonnenen Aminosäuren im Wesentlichen zur Deckung des Proteinbedarfs in der Ernährung von landwirtschaftlichen Nutztieren bei.
Insgesamt stellen die pflanzlichen Proteine sowohl im Bezug auf die Gehalte an Rohprotein und Aminosäuren als auch im Hinblick auf die Verdaulichkeit ihrer N-haltigen Verbindungen eine inhomogene Gruppe dar (Tab. 5 und 6). Die derzeit in der Fütterung von Schweinen am meisten verwendeten Proteinquellen sind die Extraktionsschrote (BERK 2000). Lediglich Sojaextraktionsschrot weist einen Lysingehalt über 6 g/100 g Rohprotein auf, verfügt aber über geringere Gehalte an schwefelhaltigen Aminosäuren als Rapsextraktionsschrot (Tab. 5).
Allerdings werden die S-haltigen Aminosäuren aus Sojaextraktionsschrot besser verdaut als aus Rapsextraktionsschrot (Tab. 6).
Einschränkungen für den Einsatz von Raps- und Sojaprodukten in der Fütterung von Absetzferkeln ergeben sich auf Grund von antinutritiven Inhaltsstoffen. Zu diesen Stoffen gehört die in Raps und Soja vorkommende Erucasäure, die durch ihre toxische Wirkung zu Schädigungen des Herzmuskels führen kann (JEROCH 1993). Im Rahmen des
Extraktionsvorganges wird diese toxische Fettsäure nahe zu vollständig entfernt (99,9 %). Die hauptsächlich in Rapsprodukten enthaltenen Glucosinolate führen zu einer Beeinträchtigung der Akzeptanz. Ferner besitzen die im Verdauungstrakt aus den Glucosinolaten freigesetzten Senföle sowie das Goitrin eine thyreostatische Wirkung und können (dosisabhängig) eine Kropfbildung beim Tier auf Grund der gestörten Thyroxinsynthese verursachen (KIRCHGESSNER 1997). So legen JEROCH et al. (1993) in Hinblick auf den Gehalt an antinutritiven Inhaltsstoffen für den so genannten (0/0)-Raps, der bereits durch züchterische Maßnahmen auf einen Minimalgehalt an Erucasäure und Glucosinolaten optimiert wurde, einen Höchstanteil von 3 % und für Sojaextraktionsschrot einen Maximalgehalt von 18 % im Mischfutter für Absetzferkel fest. Auf die Notwendigkeit einer Erhitzung von Sojaprodukten auf Grund von Trypsininhibitoren wurde bereits unter Punkt 2.1.3 eingegangen (s. o.).
Tab. 5: Rohprotein- und Aminosäurengehalte in Futtermitteln pflanzlicher Herkunft (KNABE et al. 1989, DEGUSSA 1997, DLG 1991, RADEMACHER et al.
2000)
Roh- protein
Lysin Methio- nin
Methionin und Cystin
Threonin Trypto- phan N-Verbindung
Futtermittel (g/kg TS) (g/100 g Rohprotein)
Rapsextraktionsschrot 343 5,39 2,00 4,54 4,34 1,29 Sojaextraktionsschrot 1) 441 6,05 1,40 2,91 3,91 1,34 Sojaextraktionsschrot 2) 474 6,13 1,39 2,89 3,87 1,35
Maiskleber 3) 602 1,58 2,41 4,12 3,36 0,54
Weizenkleber 844 1,70 1,60 3,80 2,60 0,90
Kartoffeleiweiß 839 7,89 2,28 3,90 5,83 1,38
1) 44 % Rp-Gehalt 2) 48 % Rp-Gehalt
3) 60 % Rp-Gehalt
Als weitere proteinreiche Futtermittel pflanzlichen Ursprungs kommen Klebereiweiße (Mais- und Weizenkleber) in Frage (Tab. 5), welche auf Grund ihrer weniger günstigen Aminosäurenzusammensetzung (Tab. 6) nur von mittlerer Qualität sind und begrenzt in der Fütterung von monogastrischen Tieren zum Einsatz kommen (JEROCH et al. 1999).
Lediglich bei einer Substitution mit Lysin und Tryptophan stellen diese Rohproteinquellen hochwertige Rohproteinquellen dar. Zu erwähnen ist allerdings die hohe Verdaulichkeit der Aminosäuren (Tab. 6) aus Klebereiweißen.
Schließlich wird Kartoffeleiweiß in der Fütterung von Absetzferkeln eingesetzt. Diese Rohproteinquelle ist von sehr hoher Qualität und eignet sich v. a. zur Ergänzung von lysinarmen Getreide (Tab. 5). Im Rahmen der Produktion von Kartoffelprotein kommt es z. T.
zu einem sehr hohen Eintrag an Kalium über das Fruchtwasserkonzentrat, so dass Kartoffelprotein nicht in beliebigen Mengen eingesetzt werden kann (KIRCHGESSNER 1997). Ferner reduzieren hohe Anteile an steroidalen Glykoalkaloiden die Akzeptanz dieser Produkte (FRIEDMAN 1992). Der Einsatz der beiden letztgenannten Produkten in der Fütterungspraxis wird durch die relativ geringe Verfügbarkeit auf dem Markt sowie den hohen Preis dieser Produkte limitiert (BERK 2000).
Tab 6.: Präzäkale (wahre) Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit (%) von Futtermitteln pflanzlicher Herkunft (KNABE et al. 1989, DEGUSSA 1997, RADEMACHER et al. 2000)
N-Verbindung Futtermittel
Roh- protein
Lysin Methio- nin
Methionin und Cystin
Threonin Trypto- phan Rapsextraktionsschrot 73,0 74,0 81,0 75,0 71,0 71,0 Sojaextraktionsschrot 1) 87,0 89,0 90,0 86,0 86,0 87,0 Sojaextraktionsschrot 2) 87,0 89,0 90,0 86,0 86,0 87,0
Maiskleber 3) 87,0 87,0 97,0 93,0 90,0 86,0
Weizenkleber 100 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0
Kartoffeleiweiß 90,0 90,0 91,0 82,0 86,0 80,0
1 44 % Rp-Gehalt 2 48 % Rp-Gehalt
3 60 % Rp-Gehalt
2.2.4 Einsatz unterschiedlicher Proteinquellen bei Absetzferkeln Leistung und Verdaulichkeit
Die Wirkung unterschiedlicher Proteinquellen (Kasein, Magermilch, isoliertes Sojaprotein) in der Fütterung frühabgesetzter Ferkel (ab 4 kg Körpermasse) wird in Versuchen von MÜLLER et al. (1974) verglichen. Dabei nehmen die Tageszunahmen, die N-Verwertung und die scheinbare Stickstoffverdaulichkeit von der Gruppe mit einem Mischfutter auf Kasein- Magermilchbasis (KIRCHGESSNER und KELLNER 1972) über die Gruppe mit einer Sojaprotein-Magermilchdiät (KELLNER und KIRCHGESSNER 1973) und letztlich über die Gruppe ausschließlich mit Sojaprotein als Rohproteinquelle (MÜLLER et al. 1974) jeweils ab. Das Verhältnis der Leistungen (Tageszunahmen, N-Verwertungen), die in den genannten Versuchen ermittelt wurden, beträgt in der oben beschriebenen Reihenfolge der Mischfutter mit unterschiedlichen Rohproteinquellen etwa 100 : 90 : 70. Der Niveauabfall der genannten Parameter (Tageszunahmen, N-Verwertung) ist also am deutlichsten zwischen der Gruppe mit nur pflanzlichem Protein und den beiden Gruppen mit Magermilch und Kasein als Rohproteinquelle. Begründet wird dieser Zusammenhang mit der insgesamt niedrigeren N- Verdaulichkeit des Sojaproteins beim Absetzferkel (siehe oben) und dem Aminosäurenmuster des Sojaproteins (Tab. 5, 6).
Sowohl bei der Verdaulichkeit als auch bei der Verwertung pflanzlicher Proteinquellen (vor allem Sojaextraktionsschrot) besteht eine deutliche Altersabhängigkeit von Absetzferkeln (WILSON und LEIBHOLZ 1981). Während bei 7 bis 14 Tage alten Ferkeln die Tageszunahmen bei überwiegender Sojafütterung (75 % des Gesamtproteins aus Soja) um 85
% im Vergleich zu einer Magermilchdiät (75 % des Gesamtproteins aus Magermilch) verringert sind, beträgt diese Leistungsverminderung bei Ferkeln (gleiche Fütterungs- bedingungen wie zuvor) zwischen dem 21. und dem 28. Lebenstag nur noch 31 %. Die Verdaulichkeit des Milchproteins beträgt unabhängig vom Alter (zwischen Lebenstag 10 und 25) zwischen 97 und 98 %, während die Verdaulichkeit des Sojaproteins erst mit zunehmendem Alter der Absetzferkel (10.- 25. Lebenstag) von 73,4 % auf 82,3 % ansteigt (WILSON und LEIBHOLZ 1981). Diesen Zusammenhang belegen HAYS et al. (1969) und AUMAÎTRE (1983). Die Autoren geben sowohl für zwei als auch für fünf Wochen alte
