Futtermittel - Energielieferant für die Tierernährung

Futtermittel - Energielieferant für die Tierernährung
- nutritive und antinutritive Nahrungsbestandteile -
1. NUTRITIVE BESTANDTEILE
KOHLENHYDRATE
FETTE
PROTEINE
MINERALSTOFFE
VITAMINE
SONSTIGE WIRKSTOFFE
2. ANTINUTRITIVE BESTANDTEILE
RÜCKSTÄNDE IN ROH- UND HILFSTOFFEN, PFLANZENGIFTE
SCHLECHTVERDAULICHE PFLANZENBESTANDTEILE
3. STOFFWECHSEL BEIM NUTZTIER
VERDAUUNG
ABSORPTION
FUTTERAUFNAHME
4. FUTTERMITTELQUALITÄT
FUTTERBEWERTUNG UND STOFFBILANZ
EINSATZ VON ENZYMEN IN FUTTERMITTELN
5. ANALYTIK
1. nutritive Bestandteile
Etwa 40-60% der Produktionskosten in der Tierhaltung entfallen auf die Fütterung. Der
Tierernährung kommt damit eine entscheidende Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit dieses Produktionszweiges zu. Die Kenntnis der ernährungsphysiologischen Zusammenhänge ermöglicht eine Voraussage des Futterwertes zu treffen.
Kohlenhydrate
Die Kohlenhydrate stellen in den meisten Futtermitteln den größten Anteil dar. Zu ihnen
zählen Stärke, Cellulose, Saccharose, Lactose und Glucose. Ihre ernährungsphysiologischen Eigenschaften sind sehr verschieden.
Der Abbau der Kohlenhydrate beginnt im Verdauungstrakt, wobei je nach Tierart und
Darmabschnitt körpereigene Verdauungsenzyme oder bakterielle Glycosidasen aktiv
sind.
Fette
Die Fette stellen neben den Kohlenhydraten die wichtigsten Energielieferanten in der
Nahrung dar, obwohl sie mengenmäßig weniger als Kohlenhydrate und Proteine vorhanden sind. Ihr Brennwert liegt jedoch um das 2,3fache höher als bei den oben KohTel: +49-33438-67005
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lenhydraten und Proteinen. Damit wird der Energiegehalt des Futtermittels durch geringe
Änderung des Fettgehaltes deutlich beeinflusst. Darüber hinaus sind die Fette durch Ihren
Gehalt an essentiellen Fettsäuren und Träger der fettlöslichen Vitamine von Bedeutung.
Proteine
Proteine stellen hinsichtlich Struktur und Funktion den wichtigsten Bestandteil der lebenden Zelle dar. Ihre Bedeutung als Energielieferant ist dagegen nur gering. Proteine
enthalten etwa 16% Stickstoff, 51-55% Kohlenstoff, 6-7% Wasserstoff und 21-23% Sauerstoff. Ihr Abbau führt zu den Aminosäuren und somit zum Aufbau körpereigenen Eiweißes.
Mineralstoffe
Der tierische Organismus benötigt außer Kohlenhydraten, Proteinen und Fette geringe
Mengen (0,1-2%) anorganischer Elemente, wie Calcium, Phosphor, Natrium, Kalium,
Magnesium, Schwefel und Chlor. Darüber hinaus sind die Spurenelemente Eisen, Zink,
Mangan, Cupfer, Kobalt, Molybdän, Selen, Iod, Fluor, und Chrom in Konzentrationen
von 0,1-50 mg/kg unentbehrlich. Calcium und Phosphor nehmen etwa 70% der mineralischen Bestandteile des Körpers ein. Mangelhafte Versorgung mit Calcium und/oder
Phosphor führt zu Stoffwechselerkrankungen.
Vitamine
Vitamine sind für den Ablauf der Stoffwechselvorgänge unentbehrliche Wirkstoffe, die
vom tierischen Organismus nicht oder nur in unzureichender Menge gebildet werden
können. Sie müssen daher mit der Nahrung zugeführt werden, wobei die optimale Dosierung bei den meisten Vitaminen unter 20mg/kg Futter liegt. Wiederkäuer können ihren
Bedarf an wasserlöslichen B-Vitaminen aus der Synthese durch Bakterien im Pansen
decken.
Sonstige Wirkstoffe
Mit der Intensivierung der Tierhaltung (Züchtung leistungsfähiger Rassen, Konzentration
der Zierbestände) ist nicht nur der Bedarf an Mineralstoffen, Spurenelementen und Vitaminen gestiegen. Es ist zugleich notwendig geworden, den mit dieser Umstellung verbundenen Gefahren hinsichtlich der Gesundheit der Tiere und der Verträglichkeit und
Haltbarkeit hochkonzentrierter Futtermischungen durch den Einsatz bestimmter Wirkstoffe zu begegnen. Zu diesen Stoffen gehören Antioxidantien, Emulgatoren und prophylaktisch wirkende Chemobiotika i.b. die Fütterungsantibiotika. Enzympräparate und
Hormone haben ebenfalls eine positive Wirkung. Gerade hier liegt eine rechtlich differenzierte Situation der Zulassung vor.
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2. antinutritive Bestandteile
Rückstände in Roh- und Hilfstoffen, Pflanzengifte
Viele Futtermittelrohstoffe enthalten außer den Nähr- und Wirkstoffen noch Begleitsubstanzen, die sich sowohl auf die Gesundheit der Tiere als auch auf die zu erwartende Leistungen und Qualität der erzeugten tierischen Produkte negativ auswirken können.
Zu diesen Begleitstoffen gehören Rückstände von Pflanzenschutz- und Düngemitteln und
von technologischen Hilfstoffen (Lösungsmittel). Diese Risiken lassen sich aber bei
sachgemäßer Anwendung bzw. deren Verzicht ausschließen.
Mycotoxine sind Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen, die schon in geringen Mengen die Gesundheit schädigen können. Vermieden werden kann ein Befall durch ausreichende Trocknung der Futtermittel sowie optimale Lagerbedingungen. Erhöhte Schwermetallkonzentrationen können die Enzymaktivität hemmen - die Nährstoffaufnahme wird
blockiert.
schlechtverdauliche Pflanzenbestandteile
Zu den in Futtermitteln natürlich vorkommenden Stoffen gehören ß-Glucane, Cellulose,
Pentosane und Phytinsäure. Sie sind schlecht verdauliche Futterinhaltsstoffe, die den
Nährwert des Futtermittels beeinflussen. Cellulose ist ein Polysaccharid, das für Monogastier unverdaulich ist und kann nur teilweise durch Mikroorgnismen im Darmtrakt gespalten werden. ß-Glucane sind stark verzweigte Polysaccharide. Diese Verzweigung ist
für die Wassereinlagerung (Quellung) und damit für antinutritive Wirkung (Viskositätssteigerung) verantwortlich. Eine ebenfalls stark viskositätserhöhende Wirkung haben.
Neben diesen zu den Nicht-Stärke-Polysacchariden (NSP) gehörenden Substanzen gibt es
vor allem in pflanzlichen Eiweißträgern (Leguminosen, Raps) höhere Gehalte an unverdaulichen Oligosacchariden (Raffinose, Stachyose, Verbascose).
Phytinsäure bildet mit verschiedenen Kationen ( Calcium, Magnesium, Eisen, Zink) feste
Komplexe und beeinträchtigt somit die Verfügbarkeit. In pflanzlichen Futtermitteln liegen ca. 50-80% des Phosphors als Phytate gebunden vor. Diese können nur durch das
Enzym Phytase (bei Monogasten kaum vorhanden) gespalten werden und damit für das
Tier nutzbar gemacht werden.
Der Gehalt an Nicht-Stärke-Polysacchariden (NSP) in Futtermitteln schwankt erheblich.
Er ist neben der Pflanzenart und -sorte von klimatischen Bedingungen dem Anbauort und
dem Erntezeitpunkt abhängig.
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Futtermittel
ß-Glucane
Weizen
Roggen
Triticale
Gerste
Hafer
Mais
Weizenkleie
Sojaschrot
Rapsschrot
Futtererbsen
2-15
5-30
2-20
15-107
30-66
1-2
*
*
*
*
Pentosane
Phytinphosphor
[g/kg] Trockensubstanz
55-95
2,3-2,9
75-91
2,5
54-69
*
57-70
2,2-2,9
55-69
2,1
40-43
2,1
150-250
7,2-9,2
30-45
4,4
*
6,8-8,3
*
1,9-2,4
* keine Angaben
Bei den einheimischen Getreidearten dominieren dabei die Pentosane. Roggen, Hafer und
Gerste enthalten daneben bedeutende Anteile an ß-Glucanen. Besonders der den lösliche
Anteil an ß-Glucanen und Pentosanen führt zu einer Viskositätserhöhung.
Durch die Quantifizierung der schlecht verdaulichen Futterinhaltsstoffe ist eine bessere
Beurteilung der Futtermittel hinsichtlich der Verwertung im Tier möglich, als anhand des
Rohfasergehaltes. So wird mit dem Rohfasergehalt die Fraktion der löslichen NSP nicht
erfasst.
Nicht-Stärke-Polysaccharide (NSP) „verdünnen“ durch ihre Unverdaulichkeit den verwertbaren Energie- und Nährstoffgehalt im Futter. Als Hauptbestandteil der pflanzlichen
Zellwand üben die NSP einen „Käfig-Effekt“ aus, d.h. sie umhüllen verdauliche Nährstoffe wie Stärke, Fett und Protein. Die löslichen Anteile der ß-Glucane, Pentosane und
Pectine und einige Glycoproteine lagern große Mengen Wasser ein und machen den Verdauungsbrei viskos und klebrig. Diese Viskositätserhöhung verschlechtert die Nährstoffabsorption im Darm. Außerdem wird die Durchmischung des Verdauungsbreies mit körpereigenen Enzymen gestört.
3. Stoffwechsel beim Nutztier
Verdauung
Die zur Aufrechterhaltung der Lebensvorgänge erforderlichen Nährstoffe müssen nach
der Aufnahme verdaut werden, d.h. in eine resorbierbare Form überführt werden, die
dann durch die Darmwand in die Blut- und Lymphbahnen transportiert werden können.
Bei der mechanischen Verdauung werden die Futterstoffe mechanisch zerkleinert und in
eine wässrige Suspension überführt. Die wässrige Suspension ist notwendig, um die katalytische Aktivität der Enzyme voll entfalten zu können.
Der enzymatische Abbau der Hauptnährstoffe zu Aminosäuren, Monosacchariden, Glyceriden und Fettsäuren erfolgt im Dünndarm unter Einwirkung von enzymhaltigen VerTel: +49-33438-67005
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dauungssekreten, nachdem zuvor eine Ansäurung und damit eine Denaturierung der Makromoleküle stattgefunden hat.
Absorption
Die Absorption der Nährstoffe erfolgt im Dünndarm. Der Dünndarm hat die Aufgabe, die
Produkte der enzymatischen und mikrobiellen Verdauung aus dem Darm aufzunehmen
und gleichzeitig den Eintritt von nichtverdauten Stoffen zu verhindern.
Futteraufnahme
Während bei der natürlichen Futtersuche die Nährstoffversorgung durch die Wahl der
Futterstoffe qualitativ und quantitativ beinflusst wird, bleibt dem Tier bei der Verabreichung von Futtermischungen nur der Einfluss auf die Menge, die das Tier zu sich nimmt.
Die Futteraufnahme wird durch die Größe des Magen (bzw. Vormagens) begrenzt. Längere Futterzeiten bzw. häufigere Fütterungen wirken sich positiv auf die Futteraufnahme
aus. Pelletieren des Futters führt zu einer Beschleunigung der Darmpassage und damit zu
erhöhter Futteraufnahme. Geruch, Geschmack und Aussehen können die Futtermittelaufnahme beeinflussen.
4. Futtermittelqualität
Futterbewertung und Stoffbilanz
Eine effektive Fütterung der Nutztiere setzt sowohl die Kenntnis der Futtermittelzusammensetzung als auch Angaben über den Nährstoffbedarf des Tieres voraus.
Die Kenntnis der Verdaulichkeit der Nährstoffe ist aber keine ausreichende Grundlage für
die Voraussage des Fütterungserfolges. Es muß darüber hinaus bekannt sein, im welchem
Umfang die aufgenommenen Stoffe im Tiergewebe für produktive Zwecke verwertet
werden.
Einsatz von Enzymen in Futtermitteln
Enzyme werden sowohl als Ergänzung körpereigener Enzyme als auch die vom Tier nicht gebil-
deten Enzyme zugesetzt.
Körpereigene Enzyme wie Amylasen und Proteasen werden bei der Fütterung größerer
Mengen pflanzlicher Futtermittel an Jungtiere eingesetzt.
Fremdenzyme dienen dem Abbau von Inhaltsstoffen, die durch körpereigene Enzyme
nicht verdaut werden können.
Zur Senkung der Viskosität im Verdauungsbrei ist die enzymatische Spaltung der löslichen NSP in kleinere Einheiten notwendig. Diese haben nicht mehr dieses Wasserbindevermögen. Enzyme, die die Zellwandstrukturen aufschließen, ermöglichen die
Freilegung der eingeschlossenen Nährstoffe.
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Enzyme üben einen positiven Effekt auf die tierische Leistung aus. Neben der besseren
Verfügbarkeit der Nährstoffe bewirken Enzyme eine kürzere Verweilzeit des Vedauungsbreies im Dünndarm.
Durch Einsatz von Enzymmischungen kann eine gleichbleibende Futterqualität erzeugt
werden, da die NSP-Gehalte sowohl zwischen den Getreidearten als auch innerhalb einer
Getreideart stark schwanken. Rohstoffe mit hohen NSP-Gehalten können durch Zusatz
von Enzymen im größeren Mengen dem Mischfutter ohne Leistungseinbußen zugegeben
werden. So lassen sich Rationen mit hohem Gerstenanteil in der Broilerfütterung einsetzen.
Neben den NSP-spaltenden Enzymen und Phytasen werden z.B. Proteasen, Amylasen
und Galactosidasen verwendet, da Untersuchungen gezeigt haben, daß auch Nährstoffe,
für deren Abbau vom Tier selbst Enzyme produziert werden, nicht immer optimal verdaut
werden.
Insgesamt kann gesagt werden, dass durch den Einsatz von Futterenzymen preiswertere
Mischfutter bei gleicher tierischer Leistung produziert werden können. Damit kann deren
Einsatz einen bedeutsamen Beitrag zur Rentabilitätssteigerung leisten. Durch den Einsatz
von Futterenzymen läßt sich die Futterverwertung verbessern und somit die Nährstoffaufnahme je kg erzeugtes Produkt deutlich reduzieren. Darüber hinaus sinkt der auf die Futtermenge bezogen Wasserverbrauch und leistet so einen Beitrag zu einer umweltschonenderen Tierproduktion. Sie stellen gewissermaßen eine Alternative zum umstrittenen Einsatz von Hormonpräparaten dar.
5. Analytik
Um die Mengen der zum Einsatz kommenden Enzyme genau bestimmen zu können, muss
der Gehalt der Nicht-Stärke-Polysaccharide und Phytate bekannt sein. Andererseits muss
die Aktivität der angebotenen Enzympräparate bekannt sein. Hierfür bieten die Hersteller
Hausmethoden an, die aber einen Vergleich gleicher Enzympräparate verschiedener Hersteller nicht zulässt.
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