Hannover 2015 Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH 35392 Gießen · Friedrichstraße 17 · Tel. 0641 / 24466 · Fax: 0641 / 25375 E-Mail: [email protected] · Internet: www.dvg.de Luisa Borgelt ISBN 978-3-86345-295-7 Bibliografische Informationen der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. 1. Auflage 2015 © 2015 by Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH, Gießen Printed in Germany ISBN 978-3-86345-295-7 Verlag: DVG Service GmbH Friedrichstraße 17 35392 Gießen 0641/24466 [email protected] www.dvg.de Tierärztliche Hochschule Hannover Einflüsse einer zweistufigen Vermahlung in der Mischfutterproduktion auf die Leistung und Gesundheit von Absetzferkeln INAUGURAL – DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae (Dr. med. vet.) vorgelegt von Luisa Borgelt Oelde Hannover 2015 Wissenschaftliche Betreuung: Univ. Prof. Dr. J. Kamphues Institut für Tierernährung 1. Gutachter: Prof. Dr. J. Kamphues 2. Gutachter: Prof. Dr. K.-H. Waldmann Tag der mündlichen Prüfung: 13. November 2015 Die Förderung des Vorhabens erfolgte aus Mitteln der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF). Meiner Mutter Das Tragische an jeder Erfahrung ist, dass man sie erst macht, nachdem man sie gebraucht hätte. Friedrich Nietzsche Teile der vorliegenden Dissertation wurden bereits auf folgenden Tagungen präsentiert oder in wissenschaftlichen Journalen veröffentlicht: 18th Congress of the European Society of Veterinary and Comparative Nutrition Niederlande, Utrecht, 11. – 13. September 2014 BORGELT, L., C. RATERT, J. KAMPHUES (2014): Effects of compound feed with narrow vs. wide particle size distribution on digestibility, performance and gastric health in weaned piglets. Congress Proceedings, P 54 69. Tagung der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie Göttingen, 10. – 12. März 2015 BORGELT, L., C. RATERT, M. KÖLLN, K.-D. NEUMANN, J. KAMPHUES (2015): Effects of 2-stage grinding in production of compound feeds on digestibility, performance and gastric health in weaned piglets. Proc. Soc. Nutr. Physiol. 24, 53 19th Congress of the European Society of Veterinary and Comparative Nutrition Frankreich, Toulouse, 17. – 19. September 2015 BORGELT, L., C. RATERT, M. KÖLLN, K.-D. NEUMANN, J. KAMPHUES (2015) Performance and stomach health of weaned piglets fed a 2-stage coarsely ground diet Congress Proceedings, 107 Abkürzungen AUS Australien SchrotH Schrot Hammermühle AZF Aufzuchtfutter SchrotKH CH Schweiz CO2 Kohlenstoffdioxid DG Versuchsdurchgang dL Lebenstage SD Schrot KeilscheibenzerkleinererHammermühle Schrot WalzenstuhlHammermühle Standardabweichung dV Versuchstage SH Schleimhaut sVQ FA Futteraufnahme GB Großbritannien T scheinbare Gesamtverdaulichkeit Temperatur ggr. geringgradig TS Trockensubstanz GIT Gastro-Intestinal-Trakt TWh Terrawattstunde GMD geometric mean diameter (geometrischer mittlerer Durchmesser) hochgradig uS ursprüngliche Substanz VTH SchrotWH KM Institut für Futtermitteltechnologie, Braunschweig Körpermasse MF Mischfuttermittel XA Versuchstier SchrotH Versuchstier SchrotKH Versuchstier PelletKH Versuchstier SchrotWH Rohasche mgr. mittelgradig XF Rohfaser MW Mittelwert XL Rohfett NL Niederlande XP Rohprotein oS organische Substanz XS Stärke pcVQ scheinbar praecaecale Verdaulichkeit Pellet KeilscheibenzerkleinererHammermühle XZ Zucker ZA Südafrika φ relative Feuchtigkeit hgr. IFF PelletKH PN Pars nonglandularis d. Magens VTKH VTP VTWH der Gruppe der Gruppe der Gruppe der Gruppe Inhalt 1 Einleitung .............................................................................................. 17 2 Literatur................................................................................................. 19 2.1 Mischfutterproduktion in Deutschland ................................................................ 19 2.1.1 CO2-Bilanz in der Mischfutterherstellung .......................................................... 19 2.1.2 Herstellungsprozesse von Mischfuttermitteln (MF) ............................................ 21 2.1.3 Unterschiedliche Vermahlungstechniken .......................................................... 22 2.1.4 Stufenvermahlung ........................................................................................ 28 2.1.5 Pelletierung von Mischfuttermitteln ................................................................. 31 2.1.6 Beschreibung der Partikelgrößenverteilung im Mischfutter ................................. 33 2.2 Bedeutung der Mischfutter-Struktur in der Schweinehaltung ................................. 34 2.2.1 Verdaulichkeit und Leistung ........................................................................... 34 2.2.2 Magengesundheit ......................................................................................... 40 2.2.3 Morphologie und Gesundheit des Darmtrakts ................................................... 46 2.3 3 Ableitung der Aufgabenstellung ......................................................................... 49 Material und Methoden.......................................................................... 51 3.1 Versuchsziel .................................................................................................... 51 3.2 Tiere und Haltung ............................................................................................ 52 3.3 Versuchsablauf ................................................................................................ 53 3.4 Futter und Fütterung ........................................................................................ 54 3.5 Futtermitteluntersuchungen .............................................................................. 58 3.5.1 Rohnährstoffe .............................................................................................. 58 3.5.2 Mengen- und Spurenelemente ....................................................................... 61 3.5.3 Aminosäuren................................................................................................ 63 3.5.4 Umsetzbare Energie ...................................................................................... 63 3.5.5 Partikelgrößenverteilung ................................................................................ 64 3.6 Parameter / Erhebungen während der Versuchsphase ......................................... 65 3.6.1 Fütterung, Futteraufnahme und -aufwand ....................................................... 65 3.6.2 Körpermassenentwicklung ............................................................................. 65 3.6.3 Gesundheitsstatus ........................................................................................ 66 3.6.4 Kotbeschaffenheit ......................................................................................... 66 3.6.5 Partikelgrößenverteilung im Kot...................................................................... 67 3.6.6 Verdaulichkeit .............................................................................................. 68 3.7 Sektion ........................................................................................................... 71 3.7.1 Probenentnahme .......................................................................................... 73 3.7.2 Makroskopische Beurteilung der Magenwand ................................................... 75 3.7.3 Chymusanalysen .......................................................................................... 76 3.7.4 Gewebepräparation und histochemische Färbungen ......................................... 78 3.7.5 Auswertung der histologischen Präparate ........................................................ 80 3.8 4 Statistische Auswertung.................................................................................... 80 Ergebnisse ............................................................................................. 83 4.1 Versuchsfutter ................................................................................................. 83 4.1.1 Chemische Zusammensetzung ....................................................................... 83 4.1.2 Partikelgrößenverteilung ................................................................................ 84 4.2 Tiere .............................................................................................................. 86 4.2.1 Gesundheitszustand ...................................................................................... 86 4.2.2 Futteraufnahme ........................................................................................... 87 4.2.3 Scheinbare Gesamtverdaulichkeit (oS, XP, XS, XF)............................................ 87 4.2.4 Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit (oS, XP, XS) .......................................... 89 4.2.5 Entwicklung der Körpermasse ........................................................................ 90 4.2.6 Feed Conversion Ratio (FCR) ......................................................................... 92 4.3 Kotbeschaffenheit ............................................................................................ 93 4.3.1 Kotqualität, TS-Gehalt und pH-Wert................................................................ 93 4.3.2 Partikelgrößenverteilung im Kot...................................................................... 94 4.4 Chymusparameter (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) ...................................... 95 4.4.1 Masse und TS-Gehalte .................................................................................. 95 4.4.2 pH-Werte .................................................................................................... 98 4.4.3 XS-Gehalte .................................................................................................. 99 4.4.4 Laktat und flüchtige Fettsäuren (SCFA) ......................................................... 100 4.5 Makroskopische Befunde der Magenwand......................................................... 102 4.6 Organmassen des Gastro-Intestinal-Trakts ....................................................... 103 4.7 Histologische Parameter ................................................................................. 105 4.7.1 Kryptentiefe im Caecum und Colon ............................................................... 105 4.7.2 Histologische Befunde der Magenwand ......................................................... 105 5 Diskussion ........................................................................................... 107 5.1 Kritik der Methode ......................................................................................... 107 5.1.1 Tiere und Haltung....................................................................................... 107 5.1.2 Mischfutter und Fütterung ........................................................................... 108 5.1.3 Untersuchungsmethoden ............................................................................. 112 5.2 Leistungsparameter ....................................................................................... 114 5.2.1 Scheinbare Gesamtverdaulichkeit (sVQ) ........................................................ 114 5.2.2 Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit (pcVQ) ............................................... 119 5.2.3 Zootechnische Leistungen (ADFI, ADG, FCR) ................................................. 123 5.3 Gesundheit des Gastro-Intestinal-Trakts ........................................................... 125 5.3.1 Magengesundheit ....................................................................................... 125 5.3.2 Gesundheit des Darmtrakts ......................................................................... 131 5.4 Schlussfolgerungen ........................................................................................ 134 6 Zusammenfassung............................................................................... 137 7 Summary ............................................................................................. 141 8 Literaturverzeichnis ............................................................................ 145 9 Anhang ................................................................................................ 171 Abbildungen Abbildung 1: Prozentualer Energiebedarf am Gesamtverbrauch in der MF-Produktion (IFF, Braunschweig 2012) .................................................................... 20 Abbildung 2, schematisch: Aufbau einer Hammermühle (Anonym 2015a mod. nach Borgelt) ............................................................................................... 23 Abbildung 3, schematisch: Aufbau eines zweipaarigen Walzenstuhls (Anonym 2015b mod. nach Borgelt) .............................................................................. 25 Abbildung 4, schematisch: Aufbau einer Scheibenmühle (Jentzsch et al. 1985 mod. nach Borgelt) ....................................................................................... 26 Abbildung 5, schematisch: Abbildung eines Keilscheibenzerkleinerers (Thomas et al. 2012) .................................................................................................. 27 Abbildung 6: Mahlzone zwischen Keilscheiben (Hoffmann et al. 2011) ...................... 27 Abbildung 7: Ergebnis der Stufenvermahlung mittels Hammermühle (Lucht 2010) .... 29 Abbildung 8: Ergebnis der Stufenvermahlung Hammermühle und Labormahlwerk (Lucht 2010)........................................................................................ 30 Abbildung 9: Pelletierprozess schematisch (Brahmandam et al. 2013) ...................... 31 Abbildung 10: Einfluss der Prozesstemperatur in der MF-Herstellung auf Energieund XP-Verdaulichkeit bei Absetzferkeln (Arlinghaus et al. 2013) ........... 39 Abbildung 11: Prävalenz von Schleimhautveränderungen an der PN bei Schlachtschweinen ............................................................................... 41 Abbildung 12: Einflussfaktoren auf die Magengesundheit von Schweinen (angelehnt an: Wolf und Kamphues 2007) ............................................................. 42 Abbildung 13: Schema des Versuchsablaufs mit den zeit- und versuchsabhängigen Maßnahmen ........................................................................................ 53 Abbildung 14: Zeitlicher Ablauf der Kollektionsphase ............................................... 69 Abbildung 15: Einteilung des Mageninhaltes ............................................................ 73 Abbildung 16: Grafischer Vergleich der Partikelgrößenverteilung aller eingesetzten Mischfuttermittel .................................................................................. 85 Abbildung 17: Mittlere sVQ in % von oS, XP, XS und XF im 1. Durchgang (MW ± SD) ..................................................................................................... 88 Abbildung 18: Mittlere sVQ in % von oS, XP, XS und XF im 2. Durchgang (MW ± SD) ..................................................................................................... 88 Abbildung 19: Mittlere scheinbare praecaecale VQ von oS, XP und XS der Gruppen des 1. DG (MW ± SD) ......................................................................... 89 Abbildung 20: Mittlere scheinbare praecaecale VQ von oS, XP und XS der Gruppen des 2. DG (MW ± SD) ......................................................................... 90 Abbildung 21: Mittlere tägliche Zunahmen der Versuchstiere im gesamten Versuchszeitraum und relative Differenz (%) zur jeweiligen Kontrollgruppe (SchrotH) eines DG ........................................................ 92 Abbildung 22: Sektionsbilder des Magens eines Tieres der jeweiligen Fütterungsgruppe (eröffnet und ungeöffnet) des 2. Versuchsdurchgangs ............................................................................ 97 Abbildung 23: pH-Werte im Chymus der verschiedenen Magenregionen ................... 98 Abbildung 24: Mittlerer L-Laktatgehalt in Magen-, Dünndarm- und Caecumchymus, gruppenweise dargestellt ....................................................................100 Abbildung 25: Makroskopische Beurteilung der Pars nonglandularis (gelbe Markierung: Erosion; orange Markierung: Ulcus – siehe: 3.7.2) ............102 Abbildung 26: Pars nonglandularis mit hgr. Hyperkeratose und Ulcus (TrichromAzan) .................................................................................................106 Abbildung 27: Summenverteilung der Partikelgrößen von SchrotKH, PelletKH und Pellet + Cr2O3 (Nasse Siebanalyse) ......................................................110 Abbildung 28: Zeitlicher Verlauf der Entleerung von flüssigen und festen Nahrungsbestandteile aus dem Magen (Schumpelick et al. 2006) .........120 Abbildung 29: Entwicklung der relativen Futteraufnahme (g uS/kg KM) der Tiere des 1. DG (links) und 2. DG (rechts) ..........................................................123 Abbildung 30: Zeitliches Auftreten bestimmter Parameter zur Einschätzung des Wundalters (nach Wohlsein und Reiflinger 2011) ................................127 Abbildung 31: Auflösungsverhalten der Mischfutter des 2. DG direkt nach Zugabe von Wasser ........................................................................................130 Tabellen Tabelle 1: GMD (µm) handelsüblicher Mischfuttermittel für Schweine (Wolf et al. 2012) .................................................................................................. 35 Tabelle 2: Botanische Zusammensetzung der verschiedenen MF-Varianten............... 55 Tabelle 3: Nährstoff- und Energiegehalte der eingesetzten MF-Varianten je kg TS .... 83 Tabelle 4: Partikelgrößenverteilung der MF in % der TS (Nasse Siebanalyse) ............ 84 Tabelle 5: Durchschnittliche tägliche Futteraufnahme pro Tier und Gruppe wochenweise dargestellt (g uS; MW ± SD) ........................................... 87 Tabelle 6: Entwicklung der mittleren Körpermasse (kg) und Alter der Tiere im Versuchsverlauf (MW ± SD) ................................................................. 91 Tabelle 7: Wöchentlicher Futteraufwand (kg Futter uS / kg KM-Zunahme) gruppenweise zusammengefasst sowie die relative Differenz (%) zur jeweiligen Kontrollgruppe (SchrotH) ...................................................... 92 Tabelle 8: Mittlerer TS-Gehalt (%) und pH-Wert im Kot der Tiere aus den verschiedenen Fütterungsgruppen (MW ± SD) ...................................... 93 Tabelle 9: Mittlere Partikelgrößenverteilung der MF im Vergleich zum Kot der Tiere aus den verschiedenen Gruppen (Nasse Siebanalyse, kumulative Darstellung in %)................................................................................. 95 Tabelle 10: Mittlere Masse des Chymus (in g TS) aus Magen, Dünndarm, Caecum und Colon ............................................................................................ 95 Tabelle 11: TS-Gehalt (g/kg uS) im Chymus unterschiedlicher Lokalisationen im GIT (MW ± SD) .......................................................................................... 96 Tabelle 12: pH-Werte im Chymus einzelner Magenregionen, gruppenweise dargestellt ........................................................................................... 99 Tabelle 13: Mittlerer XS-Gehalt im Chymus des caudalen Dünndarms und Caecums, gruppenweise dargestellt (g/kg TS) ...................................................... 99 Tabelle 14: Acetat- (C2), Propionat- (C3) und Butyratgehalte (C4) in Magen-, Dünndarm- und Caecumchymus (mmol/kg uS) sowie deren prozentuales Verhältnis zueinander je Lokalisation ...............................101 Tabelle 15: Durchschnittliche Scores der Pars nonglandularis des Magens ...............103 Tabelle 16: Absolute (g uS) und relative Masse (% zur KM) der Organwand des GIT ............................................................................................................................104 Tabelle 17: Durchschnittliche relative tägliche Futteraufnahme der Ferkel (g uS/kg KM) ....................................................................................................114 Tabelle 18: Theoretische Passagerate des Magenchymus (%) errechnet anhand der letzten FA und der in der Sektion ermittelten Chymusmenge (Zeitraum 6 h) ....................................................................................................118 Tabelle 19: Charakterisierung der MF-Varianten hinsichtlich ihrer Partikelgrößenverteilung (%-Anteil) .....................................................137 Table 20: Characterization of COF variants in terms of their particle size distribution (percentage).......................................................................................141 Tabelle 21: Deklaration des eingesetzten Mineralfuttermittels (Phoskana F 50-O, KAWO, Nr. 70225) ..............................................................................171 Tabelle 22: Grunddaten aller Einzeltiere .................................................................172 Tabelle 23: Durchschnittliche tägliche Futteraufnahme (g), wöchentlich dargestellt..173 Tabelle 24: Körpermasse (kg) am Tag der wöchentlichen Wiegung sowie am Tag der Sektion (dV = Versuchstag)..........................................................174 Tabelle 25: Tageszunahmen (g), wöchentlich und über den Gesamtzeitraum erfasst175 Tabelle 26: Scheinbare Gesamtverdaulichkeit von oS, XP, XS und XF ......................176 Tabelle 27: Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit von oS, XP und XS ....................178 Tabelle 28: Kotscore (täglich erfasst, wöchentlich dargestellt), TS-Gehalt und pHWert im Kot (wöchentlich erfasst) ........................................................180 Tabelle 29: Partikelgrößenverteilung im Kot (2. Versuchswoche), in % der TS (Nasse Siebanalyse) ............................................................................181 Tabelle 30: Chymusmasse des GIT (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) absolut und relativ sowie deren TS-Gehalte in g/kg.................................................182 Tabelle 31: pH-Werte im Chymus einzelner Magenabschnitte sowie makroskopischer Score der PN (PN = Pars nonglandularis) ............................................183 Tabelle 32: Chloridgehalte im Chymus einzelner Magenabschnitte (PN = Pars nonglandularis) ...................................................................................184 Tabelle 33: Organmasse des GIT (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) absolut (g) und relativ (%) zur Körpermasse .........................................................185 Tabelle 34: Kryptentiefe im Caecum und Colon in µm .............................................186 Übersichten Übersicht 1: Hauptaufgaben der Mikrobiota nach Guarner und Malagelada (2003) aus Dohms (2004) ............................................................................... 46 Übersicht 2: Einteilung der Fütterungsgruppen beider Durchgänge .......................... 58 Übersicht 3: Untersuchungsparameter und -zeitpunkte ............................................ 65 Übersicht 4: Kotscore ............................................................................................. 66 Übersicht 5: Verteilung der Individuen auf die verschiedenen Sektionszeitpunkte ..... 71 Übersicht 6: Score zur makroskopischen Beurteilung der Pars nonglandularis ........... 75 Übersicht 7: Analysierte Parameter im Chymus der verschiedenen Lokalisationen ..... 76 Einleitung 1 Einleitung Die öffentlichen Diskussionen um Nachhaltigkeit, Tierwohl und Ethik in der Nutztierhaltung haben in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Der mangelnde Bezug des Verbrauchers zur Landwirtschaft, also zur Basis der Erzeugung von Lebensmitteln tierischer Herkunft, hat dazu geführt, dass sich die Realität der Tierhaltung und die gesellschaftlichen Erwartungen auseinander entwickelten und es zu einem enormen Vertrauensverlust seitens des Verbrauchers kam. Eine oftmals einseitige mediale Berichterstattung forcierte die Diskrepanz zusätzlich (SPILLER et al. 2015). Nichtsdestotrotz gibt es in der Nutztierhaltung auch Probleme, die es über kurz oder lang zu vermeiden gilt. Das betrifft u.a. das Auftreten von Magengeschwüren bei Schweinen. Nach einer Studie aus Großbritannien aus dem Jahr 2012 an knapp 10.000 Schlachtschweinen zeigten 80 % der Tiere pathologische Veränderungen an der Magenschleimhaut (SWABY UND GREGORY 2012). Auch in anderen europäischen Ländern ist diese Problematik bekannt. Dänemark reagierte bereits mit Gegenmaßnahmen. So verabschiedete das Ministerium für Lebensmittel, Landwirtschaft und Fischerei im März 2014 mit sofortiger Wirkung eine Gipfelerklärung zur Verbesserung der Haltungsbedingungen von Schweinen, in der u.a. auch verstärkte Maßnahmen zur Reduzierung des Auftretens von Magenulzera bei Schweinen durch vermehrte Gesundheitskontrollen erfolgen sollen (MINISTERIUM FÜR LEBENSMITTEL, LANDWIRTSCHAFT UND FISCHEREI, DK 13.04.2014). Inwieweit in Zukunft auch in Deutschland solche Kontrollen eingeführt werden, ist fraglich. Aktuelle Zahlen über das Ausmaß von Magenwandveränderungen bei deutschen Schlachtschweinen liegen nicht vor, die Problematik hingegen existiert dennoch auch in Deutschland (MARTENS 2012). Im Hinblick auf die (Magen-) Gesundheit von Schweinen ist die Frage nach dem Einfluss der Futterstruktur bzw. der Vermahlungsintensität des Mischfutters (MF) immer wieder Gegenstand vieler Studien (GROßE LIESNER 2008; ARLINGHAUS 2013; 17 Einleitung MÖßELER et al. 2014). Gleichermaßen kommen die genannten Autoren zu dem Schluss, dass sich – entgegen anderer wissenschaftlicher Studien (WÜNSCHE et al. 1987; WONDRA et al. 1995a) – eine leicht gröbere Futterstruktur nicht negativ auf die Verdaulichkeit auswirken muss und die Magengesundheit fördert, wie es letztlich im Sinne des „Tierwohls“ zu fordern ist. Neben Aspekten der Tiergesundheit sind auch Fragen der Nachhaltigkeit in der Mischfutterproduktion von besonderem Interesse. Der mit der Produktion verbundene Energieaufwand kann mit einem 2-stufigen Vermahlungsverfahren erheblich gesenkt werden. Der Verzicht auf eine Pelletierung birgt ein noch höheres energetisches Einsparpotential (IFF, BRAUNSCHWEIG 2011) und verringert letztlich die CO2-Emissionen. Vor diesem Hintergrund sind alternative Konzepte der Mischfutterproduktion gefordert, sodass im Rahmen dieser Dissertation folgende Fragen beantwortet werden sollten: Welchen Einfluss hat ein 2-stufig vermahlenes Mischfutter (Schrot, Pellet) auf die Verdaulichkeit von organischer Substanz, Rohprotein, Rohfaser und Stärke und damit auf die Voraussetzungen für hohe Leistungen? Welche Effekte hat die 2-stufige Vermahlung des Mischfutters auf die Integrität der Magenschleimhaut sowie die Morphologie des Gastro-Intestinal-Trakts? Hat neben der Art der Vermahlungsintensität evtl. auch die Pelletierung des Mischfutters an sich einen Einfluss auf die Magengesundheit von Schweinen? Die in diesem Projekt eingesetzten Mischfuttermittel wurden im Vorfeld von der Internationalen Forschungsgemeinschaft Futtermitteltechnik e.V. (IFF) in Braunschweig hergestellt. Ziel war es, Mischfutter mit der Kombination zweier Vermahlungstechniken (Walzenstuhl/Hammermühle, Multicracker/Hammermühle) zu produzieren, die in der Partikelgrößenverteilung ein enges Kornband (500 – 2000 µm) aufweisen und gleichzeitig den Energieaufwand senken sollten. 18 Literatur 2 Literatur 2.1 Mischfutterproduktion in Deutschland Das Bundesamt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) ist für die Erhebung der Daten zur Mischfutterproduktion in der BRD (Anzahl der Betriebe, Produktionsmengen) zuständig. Bis 1999/2000 geschah dies auf Grundlage der „Getreide-Meldeverordnung“ vom 26.06.1978, welche ab 2000/2001 durch die „Marktordnungswaren- Meldeverordnung“ vom 24.11.1999 abgelöst wurde (MARKTOWMELDV 24.11.1999). In Deutschland werden jährlich ca. 20 Mio. Tonnen (t) Mischfutter (MF) hergestellt. Im Jahr 2011/12 waren es 23,4 Mio. t, was die Vorjahresproduktion um etwa 3 % übertraf. Mit rund 10 Mio. t stellt die Produktion von Schweinemischfuttermitteln den größten Anteil dar, gefolgt von MF für Rinder (≈ 6,5 Mio. t), Mastgeflügel (≈ 4 Mio. t) und Nutzgeflügel (≈ 2 Mio. t). Der übrige Teil entfällt auf die Produktion von Futtermitteln für Pferde, Kälber und sonstige Nutztiere. Den größten Rohstoffanteil in der Mischfutterherstellung nimmt Getreide mit rund 11 Mio. t ein. Davon sind 5 Mio. t Weichweizen und jeweils 2 Mio. t Mais und Gerste. Die restliche Fraktion bildet in absteigender Reihenfolge Roggen, Triticale und Hafer. Im Gegensatz zum steigenden Produktionsumfang nimmt die Anzahl der Mischfutterhersteller in der BRD kontinuierlich ab: Gab es im Jahr 2002/2003 noch 408 meldepflichtige Betriebe, sind es heute nur noch 313 (BMELV / BLE 2012). 2.1.1 CO2-Bilanz in der Mischfutterherstellung 2013 betrug die CO2-Emission für die Produktion einer Kilowattstunde Strom ca. 559 g und konnte im Verlauf der letzten 25 Jahre um rund 180 g/kWh reduziert werden. Trotz steigender Stromproduktion und steigendem –verbrauch konnte die Gesamtemission an CO2 von 357 Mio. t im Jahre 1990 auf 317 Mio. t. im Jahr 2013 gesenkt werden (ICHA 2014). 19 Literatur Mit dem 2009 in Kraft getretenen Klima- und Energiepaket, in dem sich die EU darauf einigte, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2020 um mind. 20 % zu reduzieren, sowie die Steigerung der Nutzung erneuerbarer Energien bei gleichzeitiger Senkung des Energieverbrauchs durch höhere Energieeffizienz zu realisieren, wurde ein Stein ins Rollen gebracht, der sich vor allem in energieintensiven Industriezweigen bemerkbar machte. Mit der 2012 verabschiedeten EU-Energieeffizienz-Richtlinie wurde es dann schließlich noch konkreter. Die Mitgliedsstaaten verpflichteten sich eine jährliche Energieeinsparung von durchschnittlich 1,5 % im Zeitraum von 2014 – 2020 umzusetzen (BÖSCHEN UND BOHLMANN 2014). Die Möglichkeit von Stromsteuereinsparungen bietet für viele Unternehmen den Anreiz, zertifizierte Energiemanagementsysteme zu etablieren. Um Einsparungen zu erreichen, ist es jedoch notwendig, den Energiebedarf eines jeden einzelnen Prozesses zu bestimmen. Als Basis dafür dient die internationale Norm DIN EN ISO 50001. Mit deren Anwendung sollen durch systematische Prozessoptimierungen Energieeinsparpotenziale aufgezeigt werden, die bei konsequenter Nutzung die Betriebskosten senken, die Wettbewerbsfähigkeit erhöhen und zusätzlich durch staatliche Prämien gefördert werden (BUNDESMINISTERIUM FÜR WIRTSCHAFT UND TECHNOLOGIE). Auf die gesamte produzierende Industrie, wovon die Mischfutterindustrie ein nicht unerheblicher Teil ist, entfällt ca. 30 % (BÖSCHEN UND BOHLMANN des 2014) Gesamtenergieverbrauchs in Deutschland, der im Jahr 2013 bei ca. 566 Terrawattstunden (TWh) lag (ICHA 2014). Für die Futtermittelherstellung wurde Abbildung 1: Prozentualer Energiebedarf am Gesamtverbrauch laut statistischem Bundesamt in der MF-Produktion (IFF, BRAUNSCHWEIG 2012) im Jahr 2010 eine Energiemenge von 1,7 TWh benötigt. Die relevantesten Prozesse 20 Literatur (Abbildung 1) sind dabei das Pelletieren, Zerkleinern und Fördern. Zusammengenommen machen sie ungefähr 90 % des Energiegesamtverbrauchs in der MF-Produktion aus (IFF, BRAUNSCHWEIG 2012; PEHLKEN et al. 2015). Dabei wird der Energieaufwand für die Pelletierung von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst und bietet laut PEHLKEN et al. (2015) in allen drei Prozessstufen (Konditionieren, Pressen, Kompaktieren und Kühlen) ein erhebliches Einsparpotential. Kreislaufvermahlungen könnten ebenfalls zu Energieeinsparungen im Bereich der Zerkleinerung führen (BÖSCHEN UND BOHLMANN 2014). Den benötigten Energieaufwand eines produzierten Mischfutters zu ermitteln, ist nach FLACHOWSKY et al. (2011) schwierig, da bisher nur wenige gesicherte Angaben vorliegen. Fest steht, dass mit steigendem Zerkleinerungsgrad und erhöhtem „Veredlungsgrad“ (Schrot < Pellet < Extrudat) des MF der Energieaufwand steigt. Mit zunehmender Fokussierung auf die Tiergesundheit ändern sich die Empfehlungen dahingehend, anstatt einer möglichst feinen Vermahlung „Futter so grob wie möglich, so fein wie nötig“ zu zerkleinern (BETSCHER et al. 2010). Mit dieser Art der MFProduktion und evtl. dem Verzicht auf die Pelletierung könnten erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen erreicht werden, die zudem die CO2-Emission deutlich verringern würden. 2.1.2 Herstellungsprozesse von Mischfuttermitteln (MF) Bevor die Rohwaren einem Zerkleinerungsprozess unterzogen werden, mit dem Ziel die Mischfähigkeit, die Verdaulichkeit und auch die Futteraufnahme zu erhöhen, erfolgt eine Reinigung mit Separation möglicher Fremdbeimengungen. Steine, anhaftende Erde, aber auch Metallteile können während der Ernte, auf dem Transport- und Weiterverarbeitungsweg in die Rohkomponenten gelangen und erhebliche tiergesundheitliche sowie wirtschaftliche Schäden verursachen, oder auch die Arbeitssicherheit gefährden (Staubexplosionen). Durch Siebung, Luftreinigung und dem zum Abscheiden von Eisenteilen Futtermittelkomponente gereinigt. 21 eingesetzten Magneten, wird die Literatur Futtergetreide kann so bspw. länger lagerfähig, weniger mit Keimen und Toxinen belastet und daher für das Tier verträglicher sein. Wurden in den Anfängen der Mischfutterherstellung häufig die verschiedenen Komponenten (Getreide, Proteinfuttermittel) erst getrennt vermahlen, bevor man sie zusammenfügte (Einzelvermahlung), setzte sich bei den Herstellern im Laufe der Jahre der Trend zur Gemischtvermahlung durch. Die Entmischungsgefahr im fertigen MF, die Investitionskosten und der Platzbedarf sind hierbei geringer. Bei der Einzelvermahlung liegen die Rohstoffe bereits vermahlen in den Komponentenzellen vor und werden dann, je nach Rezeptur dosiert, eingewogen und gemischt. Im Falle einer Gemischtvermahlung werden die unvermahlenen Komponenten zunächst dosiert und eingewogen, dann zerkleinert und gemischt. Flüssige Komponenten (Melasse, Fett) werden mit einem nachgeschalteten Durchlaufmischer hinzugefügt. Ziel des Mischens sind homogene und stabile Futtermischungen, in denen sich alle eingesetzten Rohstoffe wiederfinden. Dabei gilt, je feiner die Komponente (Dichte, Haftkraft), desto bessere Eigenschaften hinsichtlich der Homogenität und Stabilität weist das Mischfutter auf. Um eine Entmischung zu vermeiden sowie bessere Fließeigenschaften zu erzielen, kann das vermahlene MF weiter konfektioniert werden. Die Pelletierung stellt in Europa die häufigste Form der Konfektionierung dar. Teilweise werden die Pellets wieder gebrochen und als gebröseltes Futter vermarktet. Andere Konfektionierungsmöglichkeiten sind das Expandieren und Extrudieren (KERSTEN et al. 2003; KAMPHUES et al. 2014). 2.1.3 Unterschiedliche Vermahlungstechniken Zur Zerkleinerung von Futtermittelkomponenten werden unterschiedliche MühlenTypen eingesetzt, die auch dem Mahlprodukt verschiedene Eigenschaften verleihen. Hammermühlen werden in diversen Ausführungen und verschiedenen Industriezweigen, so auch in Mischfutterwerken, aufgrund ihrer Robustheit eingesetzt. In einem massiven Stahlgehäuse ist ein zentraler Rotor gelagert, an dem über 22 Literatur Stehbolzen Hämmer (Schlegel) befestigt sind. Der Rotor kann sowohl horizontal, als auch vertikal angeordnet sein, wobei die horizontale Bauweise deutlich häufiger eingesetzt wird (LÖWE UND FEIL 2011). Dabei kann die Anzahl der Schlegel je nach Bauart variieren. Im oberen Teil des Mahlraums sind zwei Prallplatten befestigt, gegen die das Mahlgut geschleudert wird. Im unteren Teil befindet sich ein auswechselbarer Stahlsiebmantel, durch den das Mahlgut bei Erreichen der spezifischen Lochgröße hindurchfällt oder unter Zuhilfenahme eines Aspirationssystems abgesaugt wird (KERSTEN et al. 2003). Die Zerkleinerung des Materials wird durch Prall- und Stoßkräfte hervorgerufen (RUMPF 1959). Die Geschwindigkeit der Hammerspitzen Abbildung 2, schematisch: Aufbau einer Hammermühle (Anonym 2015a mod. nach BORGELT) (i.d.R. 80 – 115 m/sec) Sieblochdurchmesser und der entscheiden über die resultierende Partikelgröße des Mahlgutes (KOCH 2002). Aber auch die Art und der Feuchtigkeitsgehalt im Mahlgut sowie die Leistung und Bauweise der Hammermühle haben erheblichen Einfluss auf die entstehende Partikelgröße des Mahlproduktes (MARTIN 1985). Das Verteilungsmuster der Partikelgrößen des Mahlgutes variiert weit um das geometrische Mittel d.h. es entstehen einige große und viele kleine eher kugelige Zerkleinerungsprodukte mit Partikel mit glatter Oberfläche engem Partikelgrößenspektrum (KOCH sind 2002). mit der Hammermühle nur schwer zu realisieren. Mit steigender Umfangsgeschwindigkeit sinkt zwar der Anteil der groben Partikel, aber nur unter gleichzeitigem starken Anstieg des Anteils an Feinpartikeln (LÖWE UND FEIL 2011). Um in einem Mischfutterwerk Mühlen möglichst effizient und ohne Ausfälle nutzen zu können, muss ein gewisser Technisierungsgrad vorliegen. Lastabhängige Mahlgutzuund -abfuhr sowie eine lastabhängige Motorsteuerung müssen gewährleistet sein. Nur so kann garantiert werden, dass weder 23 Überlastung noch Leerlauf den Literatur Produktionsfluss behindern. Massenströme und Energieaufwand hängen aber auch von der Beschaffenheit des Mahlgutes ab. Bei gleichen Grundvoraussetzungen und Geräteeinstellungen ergibt sich, bezogen auf die maximal erreichbaren Massenströme (≈ 15 - 20 t/h), bei den Getreidearten Hafer : Gerste : Weizen : Mais von 1 : 2 : 3 : 4 (SCHADE folgende UND Reihenfolge: WÜNSCHE 1983). Auch die Drehzahlanpassung entscheidet über den Energieverbrauch: Wird das Produkt mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit immer feiner, sinkt der Massenstrom und der Energiebedarf steigt. Daher ist es sinnvoll, leichtere Mahlgüter mit eher tieferer Drehzahl und größerer Sieblochung zu vermahlen. Dafür verwendet man „frequenzgesteuerte Mühlenmotoren“. Für lagerfähiges Korn gilt, dass ein Anstieg der Produktfeuchte um 1 % einen Mehrbedarf an Energie für die Vermahlung von 7 % nach sich zieht (KERSTEN et al. 2003). HOFFMANN et al. (2011) sprechen bei trockenem Korn (12 – 14 % Feuchte) in Abhängigkeit der mittleren Teilchengröße von einem Energiebedarf von 5 – 10 KWh/t, bei feuchtem Korn (22 %) allerdings von einem Anstieg auf über 20 KWh/t. Damit weist die Hammermühle einen deutlich höheren Energiebedarf auf als andere Zerkleinerungstechniken. Bei einem Durchschnittspreis von 0,15 €/kWh entstehen somit Energiekosten zwischen 0,75 – 3,00 €/t MF. FANG et al. (1997) führten hingegen an, dass Walzenstühle im Vergleich zu Hammermühlen keine höhere Energieeffizienz zeigen. Der erste bekannte Walzenstuhl wurde 1588 von RAMELLI erbaut. Industriell genutzt wurden sie allerdings erst ab Ende des 19. Jahrhunderts, als MECHWART und GANZ Walzenstühle mit geriffelten, gusseisernen Walzen mit Differentialgetriebe bauten. Mit dieser Revolutionierung schaffte man es um 1875, an einem Tag 70 t Weizen und 35 t Roggen zu vermahlen, was mit den bis dahin verwendeten Steinmühlen nicht annähernd erreicht wurde; ihre Kapazitäten lagen bei 0,1 – 0,3 Tonnen pro Tag. So wurde nach mehr als zweitausend Jahren die Mühlsteinära beendet (MOOG 1953; SWITALSKI 2005). In der heutigen MF-Herstellung spielen Walzenstühle eher eine untergeordnete Rolle (KERSTEN et al. 2003). Diese werden zwar stetig in der Flockenherstellung und als 24 Literatur Pelletbrecher genutzt, hohe Investitionskosten und das unzureichende Zerkleinern von faserhaltigen Produkten führen aber nur zu mäßigem Walzwerken Einsatz (ALDERLIEFSTE von 2008). Trotzdem bieten Walzenstühle auch Vorteile in der MF-Herstellung, die ihre Nutzung, Kombination, zumindest attraktiv in werden lassen. Bei der Produktion von Mischfuttermitteln Abbildung 3, schematisch: Aufbau eines zweipaarigen Kornband Walzenstuhls (Anonym 2015b mod. nach BORGELT) einheitlicher mit und Struktur engem möglichst sind sie Technik der Wahl (KOCH 2002). Kernstück eines Walzenstuhls sind ein oder mehrere Walzenpaare (Abbildung 3), die über ein Dosierteil auf ganzer Breite mit dem Mahlgut beschickt werden. Die gewählte Mahlspaltbreite liegt üblicherweise zwischen 0,5 und maximal 5 mm (KERSTEN et al. 2003). Drehen die Walzen mit identischer Geschwindigkeit sind es vorwiegend Kompressionskräfte, die auf das Mahlgut wirken. Ist das Drehzahlverhältnis hingegen unterschiedlich, wirken zusätzlich auch Scherkräfte. Je nach Oberflächenbeschaffenheit des Walzenpaares wird das Korn außerdem durch Schleif- und Zerreißkräfte zerkleinert. Die vermahlenen Partikel sind kubisch, rechteckig und eher unregelmäßig im Vergleich zu Partikeln aus der Hammermühlenvermahlung und für eine weitere Konfektionierung weniger geeignet (KOCH 2002). Die Partikelgröße hingegen variiert nur wenig um das geometrische Mittel, wobei der Partikeldurchmesser im Durchschnitt größer ist (HOFFMANN et al. 2011). Der Feinanteil des Mahlgutes ist gering (KOCH 2002). Ein weiterer Unterschied zur Hammermühle besteht darin, dass die Kornfeuchte den Energiebedarf kaum beeinflusst: Pro Tonne MF werden etwa 3 – 8 kWh benötigt (HOFFMANN et al. 2011). ALDERLIEFSTE (2008) gibt Energiekosten von 0,21 € je produzierter Tonne MF bei einem unterstellten Strompreis von 0,15 €/kWh an. 25 Literatur Eine weitere alternative Vermahlungstechnik stellt die Scheibenmühle dar. Bis zu 60 % der dänischen Schweinehalter stellen ihr MF hofeigen her und zwar ausschließlich als Schrot. Hier finden Scheibenmühlen Mahlgut Abbildung 4, schematisch: Aufbau einer Scheibenmühle (JENTZSCH et al. 1985 mod. nach BORGELT) Verwendung. gelangt einstellbaren vorrangig axial Mahlspalt Hartmetallsegmenten durch zu den Das den mit bestückten Scheiben. Eine der Mahlscheiben ist dabei feststehend, während die andere um diese rotiert (NIELSEN 2008). Die Zerkleinerung erfolgt hauptsächlich durch Scher- und Reibekräfte. Beeinflusst wird die Struktur des Mahlgutes zum einen durch den Scheibenabstand, zum anderen durch die Umfangsgeschwindigkeit. Im Vergleich zur Hammermühle produziert die Scheibenmühle gröbere Strukturen ohne hohen Feinanteil < 500 µm (LÖWE UND FEIL 2011), die Partikelgrößenverteilung liegt laut NIELSEN (2008) im Bereich zwischen dem Zerkleinerungsspektrum einer Vermahlung mit der Hammermühle und dem Walzenstuhl. Der Energiebedarf beträgt in etwa 5 kWh/t Mahlgut und ist in etwa auf vergleichbarem Niveau mit dem eines Walzenstuhls. Nachteilig sind allerdings die im Vergleich zur Hammermühle geringen Massenströme, welche mit rund 5 t/h angegeben werden (HEMPEL UND HOFFMANN 2011). Nach Herstellerangaben (Fa. Skiold A/S, Saeby, DK) sollen aber durchaus Kapazitäten bis 15 t/h (Scheibenmühle SK10T) möglich sein, bei ähnlichem Energieverbrauch (ca. 5 kWh/t). Eine neuartige und „jüngere“ Zerkleinerungstechnik ist der sogenannte Keilscheibenzerkleinerer (Multicracker). Das Prinzip wird seit rund 25 Jahren in Feldhäckslern als Nachzerkleinerungseinrichtung (FRIEL UND SCHLEGEL 1992) und seit wenigen Jahren als separate Mühlen für die Zerkleinerung von Körnern eingesetzt. Das 26 Literatur Gerät besteht ähnlich einem Walzenstuhl aus einem Walzenpaar. Die Walze ist allerdings nicht sondern besteht keilförmigen sodass zylindrisch, ein aus Mahlscheiben, zickzackförmiger Mahlspalt entsteht und die effektive Mahlspaltlänge um den Faktor 3,6 erhöht wird. Eine der beiden Wellen wird starr gelagert, die andere federnd, um ein Auslenken bei Fremdkörpern zu ermöglichen. Abbildung 5, schematisch: Abbildung eines Keilscheibenzerkleinerers (THOMAS et al. 2012) Angetrieben werden die Walzen von zwei separaten Motoren, um verschiedene Drehzahlen einstellen zu können (FÜRLL et al. 2009). Die Keilscheibenoberfläche kann je nach Ausführung variieren. HOFFMANN et al. (2011) testeten Keilscheiben aus Metall mit unterschiedlichen Profilierungen. Zum Einsatz kamen radial verlaufende Riffelungen, wie sie auch von FRIEL SCHLEGEL (1992) aufgeraute eingesetzt UND wurden, Scheibenflanken, konzentrische Riffelungen mit einer nach außen gerichteten Schneidkante sowie kreisbogenförmige Riffelungen mit einer Schneidkante in Drehrichtung. Ergebnis Abbildung 6: Mahlzone (HOFFMANN et al. 2011) zwischen Keilscheiben ihrer Versuche kreisbogenförmige war, dass Riffelung die die höchsten Durchsätze (> 40 t/h) bei geringem Energiebedarf (< 3 kWh/t) erzielte. THOMAS et al. (2012) prüften den Einsatz von Keramikkeilscheiben, welche aber im Vergleich zu Stahlkeilscheiben schlechtere Energiebilanzen aufwiesen. Die Kornfeuchte beeinflusste den Energieverbrauch im Gegensatz zur Hammermühle nur mäßig. Bei 27 Literatur einer Kornfeuchte von 13 % lag der Verbrauch bei rund 1,9 kWh/t, bei einem Feuchtegrad von 20 % bei ca. 2,9 kWh/t. Das Mahlgut wird dem Walzenpaar von oben zugeführt. Die Variation in der Profilierung kann dabei den Materialeinzug unterstützen und formschlüssig erfassen. Je nach Drehzahlverhältnis wirken in der Mahlzone nicht nur Druckkräfte, sondern auch Schneid- und Scherkräfte auf das Mahlgut. Die Partikelgröße des Mahlprodukts ist auch hier abhängig von der Weite des Mahlspalts. Soll die mittlere Teilchengrößen < 1000 µm betragen, so steigt der Energiebedarf auf bis zu 4,7 kW/h, bei einem Ganzkornanteil von 0 %. Werden geringfügig höhere Ganzkornanteile toleriert, sinkt der Energiebedarf auf unter 3 kWh/t (HOFFMANN et al. 2011). 2.1.4 Stufenvermahlung Die Kombination zweier Vermahlungstechniken oder auch die sogenannte Kreislaufvermahlung sind die energiesparendsten Vermahlungsarten. Vorteile solcher mehrstufigen Vermahlungen sind zum einen die Senkung von Energie- und Betriebskosten, zum anderen die Herstellung von Mahlgut mit engerem Kornband bei gleichzeitiger Reduktion des Feinanteils (KERSTEN et al. 2003). LÖWE UND FEIL (2011) definieren ein enges Kornband durch eine Spannweite zwischen 500 – 2000 µm. Bei der Kreislaufvermahlung werden in den meisten Fällen Hammermühlen mit Sieben großen Sieblochdurchmessers ausgestattet, mit dem Ziel hohe Massenströme zu erreichen. Partikel, die noch nicht den gewünschten Zerkleinerungsgrad haben, werden abgesiebt und der Mühle ein zweites Mal zugeführt. Das verhindert, dass Feinanteile erneut vermahlen und die Hammermühle unnötiger Belastung ausgesetzt ist. Diese Art der Vermahlung kann bis zu 20 % Energiekosten einsparen (KERSTEN et al. 2003). Die Mehrstufenvermahlung basiert im Unterschied zur Kreislaufvermahlung auf zwei oder mehr Mühlen. Dabei kann es sich sowohl um gleiche Mühlen, als auch um verschiedene Mühlen-Typen handeln. Das Mahlgut wird über eine Vorabsiebung in zwei Fraktionen geteilt: Feinmaterial, welches nicht mehr der Vermahlung zugeführt 28 Literatur wird und Grobmaterial, welches nachzerkleinert werden muss (KERSTEN et al. 2003). LUCHT (2010) definiert dafür folgende Korngrößenbereiche: Fein (< 500 µm), mittel (500 – 1600 µm), grob (1600 – 2000 µm) und sehr grob (> 2000 µm). In einer Projektarbeit der Fa. Amandus Kahl GmbH und Co. KG und der Deutschen Müllerschule Braunschweig (DMSB) im Jahre 2010 wurden im Hinblick auf die Optimierung der Futterstruktur (Korngrößenanteil < 500 µm: ≤ 25 %, hoher Anteil mittlerer Korngrößen) und der Energieeffizienz bei der Herstellung von Mischfuttermitteln für Schweine verschiedene Kombinationen von Stufenvermahlungen geprüft. Nach LUCHT (2010) bringt die traditionell mit Hammermühlen durchgeführte Mehrstufenvermahlung nur ein inakzeptables Ergebnis in Bezug auf den Feinanteil des Mahlprodukts. Für die Untersuchungen wurden also vier verschiedene Vermahlungsvarianten mit einer Mischung aus den Komponenten Gerste, Roggen, Weizen, Sojaextraktionsschrot und Rapsschrot (…) getestet: 1. Brechwalzenstuhl (2-stufig/doppelt), ohne Zwischenabsiebung 2. Hammermühle und Hammermühle mit Zwischenabsiebung 3. Hammermühle und Brechwalzenstuhl mit Zwischenabsiebung 4. Hammermühle und Labormahlwerk mit Zwischenabsiebung Die ausschließliche Zerkleinerung mit einem Walzenstuhl ergab ein Produkt mit einem Feinanteil < 25 %, allerdings einem Anteil von 20 % > 2000 µm. Die 2-stufige Vermahlung mittels Hammermühlen ließ trotz großer Sieblochung und geringer Umfangsgeschwindigkeit erheblichen Anteil an einen Feingut entstehen (Abbildung 7). Mit der Abbildung 7: Ergebnis der Stufenvermahlung mittels Hammermühle (LUCHT 2010) 29 Literatur dritten Variante konnte die Zielsetzung weitestgehend erfüllt werden. Den größten Anteil im Mahlprodukt machte die mittlere Korngrößenfraktion aus. Der Feinanteil lag unter 25 %, der Anteil sehr grober Partikel unter 5 %. Mit der 4. Variante (Hammermühle und Labormahlwerk) konnte das Kornband des Produkts nochmals weiter eingeengt werden. Das Funktionsprinzip des Labormahlwerks entsprach dem eines Walzenstuhls mit dem Unterschied, dass Änderungen in Bezug auf Walzenumfangs- und Differentialgeschwindigkeit vorgenommen werden konnten. LUCHT (2010) gibt außerdem an, dass die Position des Walzenstuhls nach der Hammermühle bessere Ergebnisse erziele, als in umgekehrter Reihenfolge. Eine Hammermühle an zweiter Stelle erzeuge mehr Feinanteile als anders herum. Die benötigte spezifische elektrische Energie in kWh/t wurde Abbildung 8: Ergebnis der Stufenvermahlung Hammermühle und Labormahlwerk (LUCHT 2010) in allen dokumentiert. Versuchsansätzen Die 2-stufige Vermahlung mit Hammermühle und Walzenstuhl war gegenüber der ausschließlich mit der Hammermühle durchgeführten Stufenvermahlung um 30 % energiesparender. Andere Kombinationen verschiedener Mühl-Typen in einer mehrstufigen Vermahlung stehen bisher noch auf dem Prüfstand. Publizierte Artikel waren bis zum jetzigen Zeitpunkt nicht verfügbar. Dennoch gibt es noch nicht abgeschlossene Projekte z.B. vom Forschungsinstitut Futtermitteltechnik der Internationalen Forschungsgemeinschaft Futtermitteltechnik e.V. (IFF) in Braunschweig-Thune, in denen eine Stufenvermahlung mit anderen Mühlen-Typen (Walzenstuhl, Multicracker) als zweite Mahlstufe, in Kombination mit einer Hammermühle getestet wird. Ziel ist es, ebenfalls eine definiert gröbere Futterstruktur mit engem Kornband bei möglichst geringem Energieaufwand zu erzeugen (IFF, BRAUNSCHWEIG 2011). 30 Literatur 2.1.5 Pelletierung von Mischfuttermitteln Mit Entwicklung der Pelletpresse (EVENSTAD et al. 1941) fand rund 20 Jahre später auch das pelletierte MF zunächst Eingang in die Geflügelmast, dann aber auch mehr und mehr in die Fütterung von Schweinen. Vor allem technische und hygienische Vorteile (Staubentwicklung, Entmischung, Reduktion von Bakterien und Schimmelpilzen) brachten den Erfolg des pelletierten MF (SCHULZ 1969). Die Pelletierung stellt in Europa das gebräuchlichste Konfektionierungsverfahren dar. Rund 80 % aller hergestellten MF werden pelletiert vermarktet (KERSTEN et al. 2003), wobei in den letzten Jahren aufgrund von preislichen Entwicklungen sowie Veränderungen in Fütterungssystemen, in der Schweinefütterung ein Rückgang von pelletierten MF zu verzeichnen (IFF, BRAUNSCHWEIG ist 2011). Die dennoch weit verbreitete Nachfrage nach pelletiertem MF ist damit zu begründen, dass weniger Lager- und Transportvolumen benötigt werden, die Entmischung gering ist (KERSTEN et al. 2003) und im Allgemeinen die Futteraufnahme sowie die Verdaulichkeit im Vergleich zu schrotförmigen Abbildung 9: Pelletierprozess (BRAHMANDAM et al. 2013) schematisch Futtermitteln erhöht sind (WONDRA et al. 1995a). Auf das konventionelle Pelletieren entfallen rund 60 % des Gesamtenergiebedarfs für die Herstellung von MF in einem Mischfutterwerk (KIRCHNER 2013). Vor dem eigentlichen Pressvorgang (Abbildung 9) wird das schrotförmige MF i.d.R. konditioniert. Das geschieht durch Zusatz von gasförmigen oder flüssigen Stoffen (Melasse, Wasser, …). Mit der Sattdampfkonditionierung (sog. trockener Dampf) wird das Produkt erwärmt sowie leicht angefeuchtet, damit die Futterpartikel aneinander binden (LÖWE 2006). Massenströme, eine Die Vorteile verbesserte einer Stabilität 31 Konditionierung und sind u.a. erhöhte Abriebfestigkeit der Pellets, Literatur Hygienisierung des MF und Energieeinsparung beim Pressvorgang. Das konditionierte Schrot wird von den Pressrollen durch eine Pressform gedrückt (Ring- oder Scheibenmatrize) und außen durch Abstreifmesser auf eine voreingestellte Länge abgeschnitten. Für die mechanische Kompaktierung werden in etwa 10 – 25 kWh/t benötigt (KIRCHNER 2013). Direkt nach dem Pressen sind die Pellets noch heiß, weich und feucht (T: bis zu 90 °C, φ: ca. 17 %) und müssen, um lager- und transportfähig zu sein, aushärten und auf Raumtemperatur gekühlt (Band- oder Gegenstromkühler) werden. Die optimale Lagerfeuchtigkeit liegt bei ca. ≤ 14 % (KERSTEN et al. 2003). Das zu pelletierende Material ist besonders gut geeignet, wenn es aus unregelmäßigen Partikelformen besteht, die in ihrer Größe möglichst ähnlich sind (LÖWE UND FEIL 2011). Vergleicht man Ausgangsmaterials, die so Partikelgrößenverteilung ist festzustellen, eines dass die Pellets mit der seines Pressagglomeration eine Nachzerkleinerung bedingt und die verpressten Komponenten höhere Anteile feiner Partikel aufweisen (KAMPHUES et al. 2014). Ein sehr wichtiges Ziel bei der Pelletierung ist daher nicht nur die Pelletstabilität, sondern auch das Ausmaß der Nachzerkleinerung möglichst gering zu halten. Abrieb, Fein- bzw. Staubanteile stören Funktionsabläufe in Fütterungssystemen, werden von den Tieren weniger gern aufgenommen, bieten einen Nährboden für bakterielle Besiedlung und/oder bergen ein Unfallrisiko durch eine erhöhte Explosionsgefahr (LÖWE 2006). Um qualitativ hochwertige Pellets energieeffizient herzustellen, ist es notwendig, nicht nur die Pressagglomeration zu verbessern, sondern vor allem die Technik für den Konditionierungsprozess zu optimieren (KIRCHNER 2013). 32 Literatur 2.1.6 Beschreibung der Partikelgrößenverteilung im Mischfutter So groß die Vielzahl der Publikationen ist, die sich mit der „Struktur“ des MF auseinander setzten, so unterschiedlich fallen auch die Definitionen von „grobem“ oder „feinem“ Futter aus (GOODBAND et al. 2002). Vielfach wurde in der Vergangenheit die „Feinheit“ eines Futters auf die Größe der Sieblochung von Hammermühlen bezogen und nicht auf die im Futter enthaltene Partikelgrößenverteilung (WOLF et al. 2012). Um eine einheitliche Beurteilung gewährleisten zu können, entwickelte die American Feed Manufactures Association in Zusammenarbeit mit der American Society of Agricultural Engineers (ASAE) 1968 ein Methodenblatt für die „Bestimmung und Darstellung des Feinheitsgrades von Futtermitteln durch Siebung“ und anschließend rechnerisch ermitteltem GMD (Geometrischer Mittlerer Durchmesser). Dieses Methodenblatt wurde zuletzt 2008 von der American Society of Agricultural and Biological Engineers überarbeitet und gilt derzeit für den nordamerikanischen Raum für schrotförmige Einzel- und Mischfuttermittel (American National Standards Institut S319.4). Ziel dieser Methodik war und ist es, mit nur einem Wert die Feinheit des Mischfutters zu erfassen und vergleichbar zu machen (GOODBAND et al. 2002). In Deutschland gelten die Vorschriften der Deutschen Industrie-Norm DIN 66165-1 und -2, die allerdings nur für trockene Siebanalysen von Schüttgütern in der Industrie etabliert und für die Charakterisierung von Futtermitteln angepasst wurden. Eine amtliche Methode für die Bewertung der Partikelgrößenverteilung in MF (VDLUFA) wird angestrebt (WOLF et al. 2012). Die Methodik der Trockenen und Nassen Siebanalyse wird unter 3.5.5 näher erläutert. Im Allgemeinen erfolgt die Darstellung der Ergebnisse einer Siebanalyse tabellarisch oder graphisch als Angabe der Massenprozente oder mittels der Summenverteilung. Vorteil dieser detaillierten Darstellung ist die nähere Beschreibung der Verteilung von Partikelgrößen (enges od. weites Kornband); Nachteil hingegen ist die Vielzahl von Werten, die zu einer geringeren Übersicht führen kann. Die Angabe mittels GMD oder dMEAN (Diskrete Mittlere Partikelgröße) beschreibt, wie oben erwähnt, mit nur einem einzigen Wert die Struktur des Futtermittels. Der Vorteil dieser Darstellung ist die schnelle und einfache Erfassung der Grob- oder Feinheit des MF und außerdem der 33 Literatur schnelle und einfache Vergleich mit anderen MF. Auskünfte zur Verteilung der Partikelgrößen (Kornbandbreite) sind darin aber nicht mehr enthalten (WOLF et al. 2012). 2.2 Bedeutung der Mischfutter-Struktur in der Schweinehaltung Das vielfach kontrovers diskutierte Thema „Struktur (Vermahlungsintensität, Konfektionierung) in der Schweinefütterung“ ist nach wie vor unter den Aspekten Verdaulichkeit und Leistung, Magengesundheit sowie Morphologie und Gesundheit (Infektionen) des Darmtrakts Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten (VISSCHER et al. 2009; ARLINGHAUS et al. 2012; SANDER UND KAMPHUES 2012; BALL et al. 2015). 2.2.1 Verdaulichkeit und Leistung Für eine effiziente Ausnutzung des Futters ist die Verdaulichkeit von Energie und Nährstoffen in der Schweineproduktion maßgebend. Zu unterscheiden sind dabei die praecaecale Verdaulichkeit (pcVQ) und die Gesamtverdaulichkeit (sVQ). Unter anderem WÜNSCHE et al. (1987) zeigten, dass das Angebot eines fein vermahlenen MF zu einer höheren Verdaulichkeit und damit einer höheren Leistung führte. Unabhängig vom Alter der Tiere (GOODBAND et al. 2002) führt das Zerkleinern als solches also zu einem günstigerem Futteraufwand. Die vergrößerte Oberfläche der Futterpartikel und damit die bessere Interaktion zwischen Verdauungsenzym und Substrat wird als Ursache einer höheren Verdaulichkeit gesehen (HEALY et al. 1994; L'ANSON et al. 2012). Allerdings lässt sich dieser Trend nicht endlos steigern. In der Studie von GOODBAND et al. (2002) konnte gezeigt werden, dass Absetzferkel, denen ein MF mit einem GMD von 300 µm im Gegensatz zu Tieren, denen Futtermittel mit einem GMD von 500 µm vorgelegt wurde, eine geringere tägliche Zunahme, eine geringere Futteraufnahme und einen ungünstigeren Futteraufwand aufwiesen. HEALY et al. (1994) machten ähnliche Beobachtungen. Eine schrittweise Reduzierung der Partikelgröße im MF um je 100 µm bei einem GMD im Bereich von 1000 – 400 µm führte zu einer Verbesserung des Futteraufwands von je 1 – 1,5 %. Ab einem GMD von ≤ 300 µm hingegen verschlechterten sich die Futteraufnahme, die Körpermassenzunahme, und auch die Feed Conversion Ratio (FCR). Als Grund dafür sahen die Autoren vor allem, dass zu 34 Literatur feines Material dazu neige, in der Mundhöhle schneller klebrig, zäh und breiig zu werden und hierdurch die Futteraufnahme besonders reduziert würde. Für Weizen empfehlen GOODBAND et al. (2002) eine Partikelgröße zwischen 800 – 900 µm, HEALY et al. (1994) sehen generell für Getreide einen optimalen GMD zwischen 500 – 700 µm. MAVROMICHALIS et al. (2000) schlagen für Absetzferkel eine mittlere Partikelgröße im MF von 600 µm vor. In den Studien, in denen gröber strukturiertes Futter eine reduzierte Verdaulichkeit (~ 3 – 5 % ) der Energie, der organischen Substanz (oS) und des Rohproteins (XP) zeigte, war die mittlere Partikelgröße deutlich höher als üblich. So nutzten HEALY et al. (1994), KIM et al. (1995) oder auch WONDRA et al. (1995a) Vergleichsmischfutter mit einem GMD von 900 µm – 1000 µm. Nach WOLF et al. (2012) stellen diese hingegen keine praxisüblichen Größen dar. In der folgenden Tabelle 1 sind GMD-Werte handelsüblicher Alleinfuttermittel (schrotförmig bzw. pelletiert) für Ferkel und Mastschweine zusammengefasst. Tabelle 1: GMD (µm) handelsüblicher Mischfuttermittel für Schweine (WOLF et al. 2012) Alleinfutter für n Trockene Siebanalyse MW ± SD min - max n Nasse Siebanalyse MW ± SD min - max Ferkel 18 576 ± 151 273 - 820 17 291 ± 60,3 207 - 418 Mastschweine 30 544 ± 148 244 - 849 74 292 ± 62,9 148 - 416 ARLINGHAUS et al. (2012) schlussfolgerten aus ihren Ergebnissen, dass eine gröbere Vermahlung nicht zwangsläufig zu Leistungs- und Verdaulichkeitseinbußen führen müsse, solange es sich um vermahlene MF mit praxisüblichem GMD handele. LAURINEN et al. (2000) verglichen die Effekte des mit unterschiedlichen Vermahlungstechniken (Hammermühle, Walzenstuhl) zerkleinerten Getreides (Weizen und Gerste) im Hinblick auf die Verdaulichkeit und Leistung von Mastschweinen und kamen zu dem Ergebnis, dass die Vermahlungsart keinen Einfluss habe und die alleinige Bestimmung des Feinheitsgrades ein schlechter Parameter sei, um die Verdaulichkeit und Leistung vorherzusagen. Nicht nur die Partikelgrößenverteilung, sondern vielmehr die Form und Gestalt der Partikel im MF hätten einen größeren 35 Literatur Einfluss auf die Verdaulichkeit. WONDRA et al. (1995b) konnten positive Effekte der Walzenstuhlvermahlung im Hinblick auf die Verdaulichkeit feststellen. REECE et al. (1985) vermuteten, dass möglicherweise die eher sphärische Oberfläche der Partikel, die durch die Vermahlung mit der Hammermühle entstehe, die Enzym-SubstratBindung reduziere, was die von WONDRA et al. (1995b) beobachteten Effekte erklären würde. Wie oben bereits kurz erwähnt, steigt mit zunehmendem Feinanteil im MF nicht nur die Gesamtverdaulichkeit, sondern gleichermaßen auch die praecaecale Verdaulichkeit (WÜNSCHE et al. 1987; WEISTHOFF 1990). Bei handelsüblich vermahlenen MF liegt der Unterschied in der pcVQ oft nicht höher als der, in der Gesamtverdaulichkeit (3 – 5 %). Nach DEN HARTOG (2009) scheinen die Proteinquellen für eine maximale Ausnutzung jedoch feiner vermahlen werden zu müssen als die Kohlenhydratquellen, um eine zufriedenstellende VQ zu gewährleisten. LAWRENCE et al. (2003) konnten jedoch beim Angebot unterschiedlich fein vermahlenen Sojaschrotes keinen Einfluss auf die Rohprotein-sVQ feststellen. LAHAYE et al. (2008) beobachteten, dass sich die Partikelgröße vor allem auf die oS- und Energie-, nicht aber auf die ileale XPVerdaulichkeit (endogene Verluste [N, AA]1 korrigiert) auswirkte; zumindest nicht, wenn das Futter in schrotförmiger Form angeboten wurde. Positive Effekte der Pelletierung von MF im Hinblick auf Wachstum und Futteraufwand von Schweinen wurden bereits recht früh beobachtet. In seinem Bericht verweist SCHULZ (1969) sowohl auf Versuche, in denen die täglichen Zunahmen um 2,6 – 7 % und die FCR um 1,6 – 6 % verbessert werden konnten, aber ebenso auch auf Untersuchungen, in denen keine besonderen Effekte durch den Einsatz von pelletiertem MF im Vergleich zu schrotförmigem ersichtlich waren. Die allgemein bessere Futterverwertung führte SCHULZ (1969) auf die geringeren Futterverluste zurück. Diese nicht einheitlichen Resultate im Hinblick auf die Verdaulichkeit und die Leistung beim Einsatz von pelletiertem MF in der Schweineproduktion ziehen sich bis in 1 N= Stickstoff, AA = Amino Acids 36 Literatur heutige Diskussionen in der Tierernährung, wenn es um Vor- oder Nachteile der Pelletierung geht (ARLINGHAUS et al. 2013). Auch der Einsatz hydrothermischer Verfahren in der Mischfutterproduktion wird vor dem Hintergrund einer höheren Verdaulichkeit von Nährstoffen und Leistung der Schweine diskutiert. Die Modifikation der Stärke Gelatinisierung (Verkleisterung), bei der vereinfacht dargestellt, durch Wassereinlagerung das Stärkemolekül anschwillt, chemische Bindungen innerhalb der Doppelhelixstruktur gelockert und schließlich aufgelöst werden, führt zu einer erhöhten Löslichkeit und höherer Viskosität. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird dieser Vorgang auch „Stärkeaufschluss“ genannt. Allein durch die Vermahlung kann ein Stärkeaufschlussgrad (Bestimmung mittels Amyloglycosidasetest) von ca. 5 – 10 %, durch anschließende Pelletierung von ca. 14 – 23 % erreicht werden (ARLINGHAUS et al. 2013). Von besonderem Interesse ist dabei, dass die Vermahlungsart auch einen Einfluss auf den Aufschlussgrad zu haben scheint, da das mittels Walzenstuhl vermahlene Schrot im Mittel ca. 3 % höhere Werte aufwies als das mittels Hammermühle vermahlene Schrot. Mit dem Einsatz weiterer hydrothermischer Verfahren (Expandieren, Extrudieren), die hier nur kurz erwähnt werden sollen, konnten bspw. SVIHUS et al. (2005) zeigen, dass durch Steigerung von Prozesstemperatur und -druck der Anteil aufgeschlossener Stärke im MF zunimmt. HOLM et al. (1988) sehen in der zunehmenden Gelatinisierung der Stärke den Vorteil höherer enzymatischer Abbaubarkeit. Jedoch heißt das nicht, dass ein vollständiger Aufschluss die höchste Verdaulichkeit erzielt und daraus resultierend den günstigeren Futteraufwand bedingt (LV et al. 2006). Ein möglicher Grund für diese Beobachtung könnte die Bildung von resistenter Stärke sein, die eine geringere enzymatische Abbaubarkeit aufweist (ARLINGHAUS et al. 2013). MARTY UND CHAVEZ (1993) konnten zeigen, dass die XP-Verdaulichkeit beim Angebot von extrudierten Sojavollfettbohnen an Ferkel und Läufer signifikant höher war, als bei Sojaextraktionschrot. Dieser Unterschied zeigte sich bei älteren Tieren im Mastverlauf jedoch nicht mehr. MARISCAL-LANDÍN et al. (2008) beobachteten, dass Absetzferkel (5,5 kg KM) im Vergleich zu Mastschweinen (39,5 kg KM) eine geringere ileale XP- 37 Literatur Verdaulichkeit von Rapsschrot aufwiesen. Beim Angebot des gleichen MF in pelletierter Form hingegen konnte bei den Absetzferkeln im Unterschied zu den Mastschweinen eine signifikante Verbesserung der ilealen XP-VQ erzielt werden. LAHAYE et al. (2008) konnten jedoch in ihren Versuchen auch an Mastschweinen (37,5 kg) eine signifikant höhere ileale XP-Verdaulichkeit feststellen, wenn diese anstatt schrotförmigem MF pelletiertes erhielten. ARLINGHAUS et al. (2013) verglichen verschiedene Studien (SKOCH et al. 1983a, 1983b; BOLDUAN et al. 1993; JOHNSTON et al. 1998; TRAYLOR et al. 1998; ZHU et al. 2010; LUNDBLAD et al. 2011; L'ANSON et al. 2012) miteinander, in denen hydrothermisch behandelte sowie unbehandelte MF Absetzferkeln angeboten wurden, um mögliche Einflüsse der Prozesstemperatur auf die Gesamtverdaulichkeit von Energie und Protein bei Absetzferkeln zu ermitteln. Bei pelletiertem MF konnte im Vergleich zu schrotförmigem ein Anstieg der Energieverdaulichkeit von bis zu 5 % verzeichnet werden (Temp.: bis 90 °C). (Temp.: > 100 °C) erbrachten Extrudierte keine oder weitere expandierte MF Verbesserung. hingegen Bei der Gesamtverdaulichkeit des Rohproteins war das Bild deutlich inhomogener und variierte im Vergleich zum Angebot des schrotförmigen Kontrollfutters um etwa ± 4 % (Abbildung 10). Extrudiertes bzw. expandiertes MF erzielte auch in der XPVerdaulichkeit bei Schweinen keine höheren Werte. 38 Literatur Abbildung 10: Einfluss der Prozesstemperatur in der MF-Herstellung auf Energie- und XP-Verdaulichkeit bei Absetzferkeln (ARLINGHAUS et al. 2013) EDGE et al. (2005) untersuchten den Einfluss des Pelletdurchmessers (1,8 vs. 5,0 mm) auf die Leistung von Ferkeln in der Saugphase bzw. während und nach dem Absetzen. Während der Saugphase verbrachten die Ferkel, denen das größere Pellet angeboten wurde, deutlich mehr Zeit am Trog. Nach dem Absetzen kehrte sich dieses „troggerichtete“ Verhalten jedoch um. Die Tiere verbrachten wesentlich mehr Zeit an dem Trog, in dem sich die kleineren Pellets befanden. Erstaunlicherweise handelte es sich dabei aber um die Tiere, denen während der Saugphase das große Pellet angeboten worden war. Ein Einfluss auf die tägliche Zunahme, die Futteraufnahme bzw. –aufwand konnte nicht beobachtet werden. Über die Wirkung der Angebotsform (trocken od. flüssig) auf die Leistung von Absetzferkeln gibt es unterschiedliche Erkenntnisse. CHOCT et al. (2004) testeten flüssige MF-Rationen unterschiedlicher Mischungsverhältnisse (Futter : Wasser) und Quellzeiten. Während jede Futter : Wasser Relation (1:2, 1:3, 1:4) eine Steigerung der FCR im Vergleich zum trocken MF erzielte, konnten für die tägliche Zunahme sowie für die Futteraufnahme keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt werden. Mit fortschreitender Quellzeit hingegen (1 h : 15 h) nahmen sowohl die Futteraufnahme als auch die tägliche Zunahme der Ferkel zu. Die Autoren 39 Literatur sahen als mögliche Erklärung für die höhere Leistung zum einen eine eventuell verbesserte Nährstoffverfügbarkeit aufgrund einer erhöhten Enzymaktivität im flüssigen Futter, zum anderen die Verringerung der Partikelgröße durch das Vermischen des MF mit Wasser und damit eine größere Oberfläche der enzymatisch angreifbaren Nährstoffe. L'ANSON et al. (2012) konnten ebenfalls feststellen, dass Absetzferkel, die Flüssigfutter nach einer Quellzeit von 15 h erhalten hatten, eine höhere Zuwachsrate sowie eine höhere tägliche Futteraufnahme im Vergleich zu Tieren, die MF in trockener Form erhalten hatten, zeigten. Die FCR jedoch war bei den Tieren, denen Schrot zugeteilt worden war, signifikant herabgesetzt und somit günstiger im Vergleich zur Flüssigfütterung. MISSOTTEN et al. (2010) sehen den Grund für eine schlechtere FCR vor allem im höheren Futterverlust, der beim Angebot von MF in flüssiger Form entsteht, mit gutem Management aber gering zu halten ist. Die von CHOCT et al. (2004) aufgestellte These, dass die Nährstoffverfügbarkeit bei Flüssigfütterung möglicherweise höher sei, konnten bestätigen, da die Trockensubstanz-, Energie- L'ANSON und et al. (2012) nicht Rohproteinverdaulichkeit, verglichen mit trockenem Schrot, gleich waren. Dennoch sehen die Autoren in besonderem Maße Vorteile der Flüssigfütterung bei „frisch“ abgesetzten Ferkeln, da die höhere Futteraufnahme, besonders in den ersten fünf kritischen Tagen nach dem Absetzen, ein guter Start in die darauffolgende Mastphase sei. In einer weiteren Studie von L'ANSON et al. (2013) hingegen war die Futteraufnahme der mit Flüssigfutter gefütterten Ferkel und die täglichen Zunahmen geringer im Vergleich zu den Tieren, die trockenes Schrot erhalten hatten. Allerdings war die FCR bei der Flüssigfütterung etwas geringer, also günstiger. 2.2.2 Magengesundheit Bei Veränderungen der Schleimhaut der Pars nonglandularis (PN) des Magens kann es sich sowohl um Vorstufen von Magengeschwüren (Hyperplasie oder Hyperkeratose) als auch um schwerwiegendere Läsionen wie Erosion und Ulzeration handeln. In 98 % der Fälle treten beim Schwein diese Veränderungen an der PN auf, lediglich 2 % der Läsionen finden sich in der Fundus- oder Pylorusdrüsenregion (GANTER 1999). Mit 40 Literatur zunehmender Intensivierung der Schweineproduktion seit den 60er-Jahren treten solche Schleimhautveränderung (Abbildung 11) deutlich gehäuft auf (VAN DEN BERG et al. 2005). Abbildung 11: Prävalenz von Schleimhautveränderungen an der PN bei Schlachtschweinen Die Ätiologie von Magengeschwüren bei Schweinen ist sehr vielfältig und nicht eindeutig geklärt (FRIENDSHIP 2004). So geht man davon aus, dass verschiedene Stressoren (reizarme Umgebung, Stalleinrichtung, Rangkämpfe, Stallklima, Transport) einen enormen Einfluss auf die Entstehung von Magengeschwüren haben (HESSING et al. 1991; AMORY et al. 2006). Aber auch Vergiftungen (ALLEN UND HARDING 1962), Infektionen (QUEIROZ et al. 1996), Einflüsse des Futters oder auch die Anfälligkeit bestimmter Rassen (BERRUECOS UND ROBISON 1972) wurden und werden immer wieder als mögliche Ursache diskutiert. Im Folgenden soll vornehmlich der Einfluss der Futterstruktur bzw. der MFKonfektionierung auf die Integrität der Pars nonglandularis beschrieben werden, wobei erwähnt sei, dass eine stete Abgrenzung zu anderen potentiell kausalen Faktoren häufig nicht möglich ist (Abbildung 12). 41 Literatur Abbildung 12: Einflussfaktoren auf die Magengesundheit von Schweinen (angelehnt an: WOLF UND KAMPHUES 2007) In der Literatur vielfach und bereits vor knapp 50 Jahren beschrieben (MAHAN et al. 1966), ist der Einfluss der Vermahlungsintensität des MF auf die Entstehung von Magengeschwüren bei Schweinen. GROSSE LIESNER et al. (2009) hielten weniger den Rückgang der groben Partikelfraktion für ursächlich, als vielmehr die Zunahme des Anteils der feinen Fraktion (< 0,4 mm). Steigt der Anteil der Fraktion < 0,2 mm in der Nassen Siebanalyse über 35 %, so nimmt auch die ulzerogene Wirkung des MF zu (KAMPHUES et al. 2014). WONDRA et al. (1995b) sehen Vorteile in einer geringen Varianz der Partikelgrößenverteilung (enge Kornbandbreite) im Hinblick auf Veränderungen an der PN. Auch wenn der GMD der eingesetzten Mischfuttervarianten rund 850 µm betrug, konnten bei unterschiedlicher Kornbandbreite Effekte auf die Magengesundheit festgestellt werden. War die Variation der Anteile auf den jeweiligen Sieben hoch, so 42 Literatur konnten auch die stärksten Epithelveränderungen beobachtet werden. War die Variation gering, so zeigten sich auch die geringsten Veränderungen an der PN. Für die Vermeidung von Magenulzera soll nach FRIENDSHIP (2004) ein GMD von 700 µm, nach KAMPHUES et al. (2014) ein GMD von 550 µm nicht unterschritten werden. Auch über Effekte der Konfektionierung von MF auf die Magengesundheit von Schweinen wurde bereits vor Jahrzenten berichtet (CHAMBERLAIN et al. 1967; GAMBLE et al. 1967). Unabhängig davon, ob es sich um fein oder grob vermahlenes pelletiertes MF handelte, konnten MIKKELSEN et al. (2004) eine ulzerogene Wirkung durch die alleinige Pelletierung an sich im Gegensatz zu schrotförmigen MF feststellen, wobei nach NIELSEN UND INGVARTSEN 2000) gröber vermahlenes pelletiertes MF weniger Läsionen hervorriefen als fein vermahlenes pelletiertes MF. Dafür scheinen mehrere Faktoren zusammenzukommen. Der TS-Gehalt des Magenchymus ist bei Angebot von pelletiertem MF geringer im Vergleich zu dem bei Angebot von schrotförmigem Futter, was dazu führt, dass die ungeschützte Schleimhaut der PN (ohne Mukusschicht) vermehrt mit Magensäure in Kontakt kommt (DIXON et al. 1996). Der pH-Gradient innerhalb des Mageninhaltes ist beim Einsatz von pelletiertem MF nicht so deutlich ausgeprägt, wie bei Einsatz von grobem Schrot (WINTERMANN 2011). Zusätzlich decken sich und korrelieren diese Ergebnisse mit den von KÖTTENDORF (2009) gemachten Beobachtungen hinsichtlich des Gehaltes an Chlorid in den einzelnen Magenregionen. Bei geschichtetem Mageninhalt ist der tiefste pH-Wert im Bereich des Fundus zu finden und dementsprechend auch die höchsten Gehalte an Chlorid. Im Bereich der Cardia konnten die höchsten pH-Werte festgestellt werden, demzufolge auch die geringsten Chloridgehalte. BALL et al. (2015) hingegen konnten keine negativen Einflüsse pelletierter MF auf die Magengesundheit feststellen. Ebenso scheint die Passagerate des Magenchymus eine Rolle in der Entstehung von Magenulzera zu spielen. MAXWELL et al. (1970) konnten nachweisen, dass fein vermahlenes Schrot den Magen schneller verlässt als grobes Schrot. Zu einem gleichen Ergebnis kamen auch LANG et al. (1998). Durch eine schnellere Entleerung ist nach 43 Literatur FRIENDSHIP (2004) die Pars nonglandularis ungeschützt und empfindlicher gegenüber Noxen (niedriger pH-Wert, Gallensäuren, Pepsin). Widersprüchlich sind die Aussagen zum Einfluss der Angebotsform (fest/flüssig) auf die Magengesundheit. HAUTALA UND RAUTIAINEN (1991) konnten stärkere Veränderungen an der PN bei den Tieren feststellen, die Flüssigfutter erhielten, als bei denen, die mit trockenem MF versorgt wurden. DUBROCA et al. (2005) hingegen kamen zu gegenteiligen Ergebnissen. In ihren Untersuchungen traten häufigere und schwerwiegendere Veränderungen auf, wenn die Tiere Futter in trockener, anstatt in flüssiger Form erhalten hatten. WINTERMANN (2011) konnte in seinen Untersuchungen keine Effekte der unterschiedlichen Angebotsform auf die Magengesundheit feststellen. Weder der TS-Gehalt des Magenchymus, noch dessen Schichtung, noch die Beschaffenheit der Magenschleimhaut wurden durch die Angebotsform beeinflusst. MÖßELER et al. (2014) konnten diese Ergebnisse bestätigen und weisen auf den besonderen Einfluss der Partikelgrößenverteilung im MF auf das Magenmilieu hin. Das Mikrobiom des Gastro-Intestinal-Trakts (GIT) hat Einfluss auf eine Reihe von physiologischen und immunologischen Abläufen sowie auf Entwicklungs- und Ernährungsprozesse. Versuche mit gnotobiotischen Tieren zeigten im Vergleich zu Versuchen mit konventionell aufgezogenen Schweinen, dass kommensale Bakterien eine erhebliche Wirkung auf die Organ-, Gewebs- und Immunsystem-Entwicklung haben (SNEL et al. 2002). Das Mikrobiom schützt den Wirt vor der Besiedlung mit pathogenen Erregern, indem z.B. ein Überwuchern nur einer Art unterbunden wird. Schätzungen zufolge sind es 400 – 500 verschiedene Arten, die den GIT besiedeln (RICHARDS et al. 2005). MIKKELSEN et al. (2007) fanden heraus, dass vor allem grob geschrotetes MF im Gegensatz zu feinem und/oder fein vermahlenem und pelletiertem MF einen deutlichen Einfluss auf die Mikrobiota des Magens hat. Viele Arten von Laktobazillen sowie Propionat- und Butyratbildner können sich im Magen besser etablieren, wenn den Tieren zuvor ein grobes Schrot angeboten wurde. Die intensivere Azidierung in Kombination mit einem ausgeprägteren pH-Gradienten und einer verlangsamten Passagerate dürften Gründe einer effektiveren Magenbarriere sein. In 44 Literatur vielen Studien konnte nämlich gezeigt werden, dass durch die Fütterung gröber strukturierter MF das Auftreten bzw. die Vermehrung und Ausscheidungsdauer von pathogenen Keimen im GIT reduziert werden kann. Dies gilt vornehmlich für Infektionen mit Salmonellen und verschiedenen E. coli-Stämmen (MIKKELSEN et al. 2004; PAPENBROCK 2004; VISSCHER 2006; OELSCHLÄGER 2011; VON UND ZUR MÜHLEN 2015). Ähnlich wie die Ätiologie ist auch die Pathogenese von Magenulzera beim Schwein nicht abschließend geklärt. Aus der Fülle von Untersuchungen und Erklärungsansätzen lässt sich aber schließen, dass auch hier scheinbar eine Vielzahl von Faktoren zusammenkommt, die letztlich zur Erkrankung führen. So lässt bspw. BRUNSGAARD (1998) besonders der Mukusschicht, bzw. den Muzinen eine schützende Bedeutung zukommen, deren Gehalt sich mit unterschiedlichem Vermahlungsgrad des angebotenen MF ändert. Die Schichtung des Mageninhaltes bei verfüttertem groben Schrot , wie sie von KÖTTENDORF (2009) beschrieben wurde, gewährleiste eine gewisse Abgrenzung der „reizenden“ Substanzen, wie Pepsin oder HCl aus der Fundusregion zur ungeschützten Schleimhaut der PN (EISEMANN UND ARGENZIO 1999). Die gleichen Autoren bemessen auch den flüchtigen Fettsäuren (SCFA) eine bedeutende Rolle in der Pathogenese zu. Durch Permeation undissozierter SCFA durch die äußeren Zellschichten komme es zu Zellschwellung und Zellnekrose (ARGENZIO UND EISEMANN 1996). MÖßELER et al. (2014) vermuten, dass durch einen geringeren TS-Gehalt des Magenchymus bei sehr feinem, oder pelletiertem MF der negative FeedbackMechanismus gestört sei, welcher die Abgabe von HCl durch die Parietalzelle stoppt. Durch den flüssigeren Mageninhalt komme es zu einer Konzentrationsminderung der Salzsäure vor allem im Bereich des Fundus, die nicht mehr ausreiche, den negativen Feedback-Mechanismus auszulösen mit der Konsequenz, dass weiteres HCl produziert würde. 45 Literatur 2.2.3 Morphologie und Gesundheit des Darmtrakts Der Einfluss der Struktur des MF beschränkt sich nicht nur auf den Magen, sondern darüber hinaus auch auf den Darmtrakt. Dabei können primäre Einflüsse der MFStruktur und sekundäre Effekte, die als Resultat einer veränderten Mikrobiota gesehen werden können, unterschieden werden (BETSCHER et al. 2010). Insgesamt betrachtet (Übersicht 1) hat das Mikrobiom sowohl metabolische, trophische als auch protektive Funktionen (GUARNER UND MALAGELADA 2003). Übersicht 1: Hauptaufgaben der Mikrobiota nach GUARNER UND MALAGELADA (2003) aus DOHMS (2004) Fermentativer Abbau nicht verdaulicher Nährstoffe Metabolische Funktionen Bildung von SCFA Energiequelle für den Wirt Bildung von Vitaminen Absorption von Ionen Trophische Funktionen Protektive Funktionen Kontrolle der Zellproliferation des Epithels Differenzierung, Entwicklung des darmassoziierten Immunsystems Barriere gegen pathogene Keime Reduzierung bakterieller Translokation Neben der Zunahme der Masse der Magenwand (relativ und absolut) beim Angebot von grobem Schrot im Vergleich zu pelletiertem MF, konnten HEDEMANN et al. (2005) auch eine Zunahme der Massen von Dünndarm- und Caecumwand bei schrotförmig gefütterten Tieren feststellen. BRUNSGAARD (1998) und BETSCHER (2010) konnten dies nur für die Masse der Magen-, nicht jedoch für die der Darmwand bestätigen. Als Grund für die Zunahme werden die stärkeren kontraktilen Bewegungen der glatten Muskulatur, bedingt durch den höheren TS-Gehalt im Chymus, angesehen. Um den festeren Chymus weiter zu transportieren, seien mehr Kraft und damit mehr Muskelmasse nötig. 46 Literatur Aufgrund des puffernden Pankreassekrets ist der pH-Wert im Dünndarm höher als im Magen (pH 6 – 7) – Elimination oder Unterdrückung von Keimen, die den Magen schadlos passieren konnten, sind eingeschränkt. Im Gegensatz zum Menschen existiert jedoch beim Schwein auch im proximalen Darmabschnitt eine persistente Mikroflora (~108 Keime/g Chymus; vornehmlich aus Laktobazillen und Streptokokken bestehend; (MONTAGNE et al. 2003), welche durch die Bildung organischer Säuren (vor allem Milchsäure) das Milieu und somit mögliche pathogene Keime beeinflusst (KAMPHUES 2009). Über die tatsächliche Besiedlung und die Beeinflussung der Mikroflora des Dünndarms ist allerdings noch wenig bekannt, da ein erheblicher Teil der Bakterien sich nicht im Chymus befindet, sondern der Schleimhautoberfläche anhaftet. Dieses komplexe Habitat ist nur schwer mit üblichen Kultivierungsmöglichkeiten zu erfassen (SIMON 2006). PLUSKE et al. (1997) konnten zeigen, dass pelletiertes Futter bei Absetzferkeln zu kürzeren Villi und tieferen Krypten im Jejunum führt. Daraus resultiere eine verminderte Absorptions-, aber vermehrte Sekretionsleistung, was wiederum eine osmotische Diarrhoe begünstige. Gleichzeitig diene nicht absorbiertes Substrat als Nährstoff für enteropathogene Keime wie z.B. E. coli. In der Arbeit von BETSCHER (2010) hingegen bewirkte das pelletierte Futter eine Vergrößerung der Epitheloberfläche der Villi im Dünndarm. Die bakterielle Fermentation von Kohlenhydraten im Dickdarm führt insbesondere zur Bildung von flüchtigen Fettsäuren (SCFA). Fermentationsmuster stark variieren (BREVES UND Je nach Substrat kann das DIENER 2015). Forcieren leichter verfügbare Kohlenhydrate (z.B. Stärke) die Bildung von Propionat und Butyrat, steigt bei rohfaserreichem Chymus der Anteil an Acetat. VISSCHER (2006) konnte feststellen, dass beim Einsatz von grobem Schrot vermehrt Stärke im Dickdarm anflutet und durch mikrobielle Umsetzungen der Butyratgehalt ansteigt. Nahm man bisher an, dass die antimikrobielle Wirkung von SCFA vornehmlich auf der Reduktion des pH-Wertes beruhe, so konnten GANTOIS et al. (2006) nachweisen, dass bei hohen Butyratgehalten 47 Literatur im Dickdarmchymus eine Beeinflussung der Expression bestimmter Invasionsgene stattfindet, die es bspw. Salmonellen erschwert in die Wirtszelle einzudringen. BRUNSGAARD (1998), HEDEMANN et al. (2005) und BETSCHER (2010) zeigten, dass nach Einsatz gröberer Futterstrukturen die Kryptentiefe im Dickdarm von Schweinen signifikant höher war, als bei Tieren, die feines Schrot bzw. pelletiertes MF erhalten hatten. Grund dafür sei die durch den erhöhten Gehalt an Butyrat vermehrte Proliferationsrate der Epithelzellen, bei gleichzeitig verminderter Apoptoserate (CLAUS et al. 2003; MENTSCHEL UND CLAUS 2003). Dies hat ebenfalls Auswirkungen auf die Bildung schützender Muzine. So beobachtete BETSCHER (2010) eine Veränderung des Sekretionsmusters der Becherzellen zu Gunsten der neutralen Muzine bei Gabe eines fein vermahlenen und pelletierten MF (Nachweis mittels Perjodsäure-LeukofuchsinReaktion), während beim Angeobt von grobem Schrot die Anteile von sauren (Nachweis mittels Alcianblau-Reaktion) und neutralen Muzinen vergleichbar waren. HEDEMANN et al. (2005) hingegen konnten keine Unterschiede im Sekretionsmuster feststellen. Bei in vitro Versuchen beobachteten sie hingegen, dass weniger pathogene Keime am Darmepithel hafteten, wenn die Tiere schrotförmiges Futter erhalten hatten, im Vergleich zu jenen Tieren, denen pelletiertes MF angeboten worden war. BETSCHER et al. (2010) schlossen daraus, dass saure Muzine ein höheres protektives Potential gegenüber möglichen pathogenen Keimen haben dürften, als neutrale. 48 Literatur 2.3 Ableitung der Aufgabenstellung In Anlehnung an die Arbeit von ARLINGHAUS (2013), deren zentrale Aussage die Möglichkeit einer deutlichen Reduzierung der Vermahlungsintensität von Mischfuttermitteln ist, ohne Einbußen in der Verdaulichkeit zu verursachen, sollten in dem hier vorliegenden Versuchsprojekt die Einflüsse 2-stufiger Vermahlungstechniken getestet werden. Trotz aller günstigen Effekte einer gröberen Vermahlung auf die Tiergesundheit (PAPENBROCK 2004; KÖTTENDORF 2009; BETSCHER 2010; WINTERMANN 2011; ARLINGHAUS 2013), befürchtet die Praxis nach wie vor Einbußen in der „Ausnutzung“ des Futters und in der Leistung. Darüber hinaus ist der energetische Aufwand für die Mischfutterproduktion immens hoch. Durch die Herstellung von MF im 2-stufigen Verfahren können der Energiebedarf deutlich reduziert (LUCHT 2010) und definiert gröbere Futterstrukturen erzeugt werden (IFF, BRAUNSCHWEIG 2011). Für eine ökonomisch und ökologisch nachhaltige Schweinefleischproduktion stellen sich folgende Aufgaben: Mischfutter kostengünstiger herstellen bei Sicherung einer maximalen Nährstoffausnutzung, Leistungspotential der Tiere bis auf ein vertretbares Maß ausschöpfen, Tiergesundheit diätetisch bestmöglich beeinflussen! 49 Material und Methoden 3 3.1 Material und Methoden Versuchsziel In Kooperation mit dem Institut für Futtermitteltechnologie (IFF) in Braunschweig sollten im vorliegenden Dissertationsvorhaben mögliche Einflüsse einer 2-stufigen Vermahlung der Komponenten auf die Nährstoffverdaulichkeit sowie die gastrointestinale Gesundheit von Absetzferkeln untersucht werden. Die erste Versuchsphase im IFF zielte auf eine geeignete Zerkleinerungstechnologie, die ein möglichst enges Kornband (500 – 2000 µm) im MF bei gleichzeitig geringstem Energieaufwand für die Vermahlung gewährleisten sollte. Dabei kam im ersten Versuchsdurchgang ein Walzenstuhl, im zweiten Versuchsdurchgang ein Keilscheibenzerkleinerer jeweils in Kombination mit einer Hammermühle zum Einsatz. Die so produzierten „2-stufigen Mischfutter“ wurden im Vergleich zu einem üblichen, nur mit der Hammermühle vermahlenen Produkt, getestet. Im zweiten Versuchsdurchgang wurde das 2-stufig vermahlene MF außerdem in pelletierter Form angeboten. Der Fokus der eigenen Untersuchungen lag dabei auf der möglichen Beeinflussung der Nährstoffverdaulichkeit durch die unterschiedliche Mischfutterstruktur, bzw. durch den Einfluss der Konfektionierung. Von besonderem Interesse waren des Weiteren diverse Parameter der gastro-intestinalen Gesundheit (Entstehung von Magenulzera, Organmassen, histologisch-morphologische Befunde der Darmschleimhaut). Letztlich zielten die Untersuchungen auf die Entwicklung einer Mischfuttertechnologie, die gleichermaßen Aspekte des Energieaufwands, wie auch der Tiergesundheit und –leistung berücksichtigt. 51 Material und Methoden 3.2 Tiere und Haltung Für die Fütterungsversuche standen im Zentralen Tierhaus des Instituts für Tierernährung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover insgesamt 26 Absetzferkel zur Verfügung. Dazu wurden männlich kastrierte Ferkel (Danzucht) im Alter von 28 d aus verschiedenen Würfen von einem Ferkelerzeuger aus SachsenAnhalt gekauft. Der Betrieb gilt nachweislich als frei von PRRS-Virus, Salmonellen, Mykoplasmen, pathogenen APP, Dysenterie, Rhinitis atrophicans und Räude. Beim Einstallen betrugen die Körpermassen durchschnittlich 7,49 ± 0,799 kg. Im 1. Durchgang wurden 10, im 2. DG 16 Ferkel eingestallt. Nach der Ankunft erfolgte die Impfung gegen Mycoplasma hyopneumoniae (Ingelvac MycoFLEX®) und PRRSV (Intervet Porcilis® PRRS). Die Aufstallung erfolgte in 105 cm x 320 cm großen Einzelbuchten mit planbefestigtem Betonboden, in denen eine 1 m² große Ferkelmatte aus Kunststoff ausgelegt worden war. Darüber war eine Wärmelampe in ca. 110 cm Höhe angebracht. Am vorderen Ende der Bucht befand sich ein 100 cm breiter Steinguttrog, im hinteren Teil eine Nippeltränke, welche individuell der jeweiligen Tiergröße angepasst wurde. Ebenfalls im hinteren Teil befand sich ein ca. 20 cm breiter Gitterrost, durch den Urin und Wasser in ein Kanalisationssystem abfließen konnten. Die Abtrennung der Einzelbuchten wurde durch Metallgeländer mit 2 cm starken Gitterstäben, welche im Abstand von 7 cm angebracht waren, gewährleistet. Das Geländer hatte eine Bodenfreiheit von 15 cm und eine Gesamthöhe von 100 cm. Für die Aufstallung der Ferkel im 1. DG wurde jeweils eine Bucht zwischen zwei Tieren frei gelassen, um Vermischungen von Futterresten oder Exkrementen zu vermeiden. Im 2. DG wurden die Versuchstiere (VT) in einem anderen Teil des Tierhauses untergebracht, wobei sich die Stalleinrichtung nur geringfügig von der des 1. DG unterschied. Die Buchten glichen in Größe und Ausstattung den vorangegangenen. Lediglich der Futtertrog war leicht unterschiedlich. Der vordere Teil der Bucht wurde hier von einem 80 cm breiten schwenkbaren Metalltrog begrenzt, die seitliche Abgrenzung der Buchten erfolgte über bodenschlüssige Kunststoffplatten mit einer Höhe von 80 cm. Die Tiere hatten in beiden Durchgängen uneingeschränkten Sicht-, 52 Material und Methoden aber keinen Körperkontakt zu Artgenossen. Des Weiteren stand den Tieren Beschäftigungsmaterial in Form von Ketten bzw. Kunststoffbällen zur Verfügung. Die Stallinnentemperatur betrug im Mittel im 1. DG 20 °C, im 2. DG 25 °C. Der Bereich der Ferkelmatten war mit Temperaturen um 32 °C deutlich wärmer. Die Wärmelampen wurden im Verlauf des Versuchs höher gehängt, im 1. Versuchsdurchgang schließlich in der 3. Woche, im 2. DG bereits in der zweiten Woche ausgeschaltet. Der frühere Zeitpunkt des Abschaltens im 2. DG erklärt sich durch die in den Sommermonaten höheren Außentemperaturen. Die künstliche Beleuchtungsdauer betrug täglich 12 Stunden (07:00 – 19:00 Uhr). 3.3 Versuchsablauf Der experimentelle Teil der Versuche erstreckte sich über den Zeitraum von Oktober 2013 bis Juli 2014. Beide Versuchsdurchgänge folgten einem identischen Schema, welches in nachfolgender Abbildung näher beschrieben wird. dL = Lebenstag, dV = Versuchstag Abbildung 13: Schema des Versuchsablaufs mit den zeit- und versuchsabhängigen Maßnahmen 53 Material und Methoden Sieben Tage (-7 dV) vor Versuchsbeginn wurden die Ferkel gewogen und einer der 2 bzw. 3 verschiedenen Fütterungsgruppen zugewiesen, mit dem Ziel einer möglichst identischen Verteilung der mittleren Körpermasse. Die Gruppen bestanden aus jeweils 5 bzw. 6 Tieren. 3.4 Futter und Fütterung Die gerade abgesetzten Ferkel erhielten nach der Aufstallung im Zentralen Tierhaus des Instituts für Tierernährung das bereits im Erzeugerbetrieb verwendete Ergänzungsfuttermittel (SUPERWEAN, gekrümelt, UNA HAKRA, für Saugferkel Hamburg) für weitere 5 Tage (-12 dV – -8 dV) in trockener Form. An den darauffolgenden Tagen (-7 dV; -6 dV) wurde dieses Ergänzungsfuttermittel mit Ferkelaufzuchtfutter 1 (UNA START DIÄT, gekrümelt UNA HAKRA, Hamburg) verschnitten, bevor letzteres ausschließlich angeboten wurde. Drei Tage vor Versuchsbeginn wurde mit dem Ferkelaufzuchtfutter 1 das jeweilige Versuchsfutter vermischt. Vom 1. Versuchstag an erhielten die Tiere dann ausschließlich das jeweilige Versuchsfutter, d.h. besondere MF-Varianten. Die eingesetzten MF wiesen eine identische botanische und chemische Zusammensetzung auf, unterschieden sich allerdings in Vermahlungsgrad und – intensität bzw. in ihrer Konfektionierung (Schrot vs. Pellet [2. Durchgang]). Die Produktion der Versuchsfuttermittel erfolgte federführend durch das Forschungsinstitut Futtermitteltechnik der Internationalen Forschungsgemeinschaft Futtermitteltechnik e.V. (IFF) in Braunschweig-Thune, teils in Zusammenarbeit mit einem weiteren Mischfutterunternehmen2. 2 ForFarmers GmbH & Co. KG 54 Material und Methoden Die MF-Varianten beider Versuchsdurchgänge waren folgendermaßen zusammengesetzt: Tabelle 2: Botanische Zusammensetzung der verschiedenen MF-Varianten Komponente % - Anteil der Mischung Weizen 48,5 Gerste 25,0 Sojaextraktionsschrot 21,0 Mineralfutter und Vitamine* 3,10 L-Lysin 0,25 Methionin 0,15 Sojaöl 2,00 *Phoskana F 50-O, kawo GmbH, Hildesheim Die MF-Varianten für den 1. Versuchsdurchgang wurden nach folgendem Protokoll hergestellt: Die in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden für die Herstellung des Kontrollmischfutters („SchrotH“) in üblicher Weise ausschließlich mittels Hammermühle zerkleinert. Zunächst wurde der Feinanteil des Sojaschrots mittels eines 1 mm Siebes abgetrennt, der verbleibende Grobanteil mit den benötigten Mengen an Weizen und Gerste vermischt und mittels Hammermühle (Umfangsgeschwindigkeit: 70 m/s; Siebmaschenweite 3 mm) vermahlen. Anschließend wurde der Feinanteil des SESs der Mischung wieder zugesetzt und die weiteren festdispersen Komponenten beigemengt. Die Mischung wurde unter Zugabe von Sojaöl 4 Minuten gemischt (Pegasus® Mischer, Fa. Dinnissen BV, Sevenum, Niederlande). Für die Herstellung des Versuchsmischfutters („SchrotWH“) wurden die in Tabelle 1 gelisteten Rohwaren in einem 2-stufigen Prozess zerkleinert. Wieder wurde der Feinanteil des SESs mittels 1 mm Sieb abgetrennt, der verbleibende Grobanteil mit 55 Material und Methoden Weizen und Gerste vermischt und mit einer Walzenmühle (Mahlspaltweite 0,5 mm; Mahlwalzgeschwindigkeit: 450/150 U/min) vermahlen. Nun wurde der Feinanteil der Mischung mittels 2,5 mm Sieb separiert. Der verbleibende Grobanteil durchlief in einer zweiten Vermahlung die Hammermühle (Umfangsgeschwindigkeit: 70 m/s; Siebmaschenweite 3 mm). Das vermahlene Material wurde im Anschluss mit dem Feinanteil des Sojaextraktionsschrots und den festdispersen Komponenten vermengt und unter Zugabe des Sojaöls für 4 Minuten gemischt (Pegasus® Mischer, Fa. Dinnissen BV, Sevenum, Niederlande). Für die Bestimmung der praecaecalen Verdaulichkeit (pcVQ) wurde den Mischfuttervarianten als Marker Chrom(III)-oxid (Cr2O3; vorliegend als grünes, geruchloses Pulver) in einer Konzentration von 0,25 % zugesetzt. Ein Teil der Futtermittel SchrotH und SchrotWH wurde dazu im Bäcker-Boy (Fa. Stephan GmbH, Hameln, Deutschland) mit der entsprechenden Menge Cr2O3 vermischt. Die MF-Varianten für den 2. Versuchsdurchgang wurden nach folgendem Protokoll hergestellt: Zielstruktur für die Herstellung des „Kontrollmischfutters“ für diesen Durchgang war SchrotH aus dem ersten Versuchsdurchgang. Die Rohkomponenten (Gerste, Weizen, Sojaextraktionsschrot) waren bereits zuvor mit einem Keilscheibenzerkleinerer (MC 370 LIN TWIN, PTW Technologies GmbH, Lollar) zerkleinert, was aus logistischen Gründen nicht anders möglich war und sollten nun in der Partikelgrößenverteilung einem ausschließlich mittels Hammermühle zerkleinerten Futter angepasst werden. Dafür wurde nur der Grobanteil mit einem 2,5 mm Sieb abgetrennt und danach mit der Hammermühle (Umfangsgeschwindigkeit: 80 m/s; Siebmaschenweite 3 mm) vermahlen. Anschließend wurde die Mischung mit dem zuvor separierten Feinanteil und den festdispersen Komponenten versetzt und unter Zugabe von Sojaöl 4 Minuten gemischt (Pegasus® Mischer, Fa. Dinnissen BV, Sevenum, Niederlande). 56 Material und Methoden Da diese Mischfuttercharge in der Partikelgrößenverteilung dem Kontrollfutter des 1. Durchgangs (SchrotH) entsprach, wird auch dieses Futter im Nachfolgenden als SchrotH bezeichnet, obwohl es nicht nur mittels Hammermühle hergestellt war. Die MF für die beiden Versuchsgruppen SchrotKH und PelletKH wurden in einem 2stufigen Prozess zerkleinert. Die Rohkomponenten (Gerste, Weizen, SES) wurden im ersten Schritt mittels eines doppelpaarigen Keilscheibenzerkleinerers (MC 370 LIN TWIN, PTW Technologies GmbH, Lollar) vermahlen. Dabei befanden sich auf dem oberen Walzenpaar (1200 U/min) grob profilierte Scheiben, auf dem unteren Walzenpaar (1350 U/min) feiner profilierte Stahlscheiben. In einem zweiten Schritt erfolgte die Abtrennung des Feinanteils mit einem 2,5 mm Sieb und die Vermahlung des verbleibenden Grobanteils mittels Hammermühle (Umfangsgeschwindigkeit: 50 m/s, Siebmaschenweite: 3 mm). Beide Zerkleinerungsprodukte wurden im Anschluss mit den festdispersen Komponenten versetzt und unter Zugabe von Sojaöl im Mischer 4 Minuten gemischt (Pegasus® Mischer, Fa. Dinnissen BV, Sevenum, Niederlande). Das fertige Produkt stellte das Mischfutter SchrotKH dar. Für das Versuchsfutter PelletKH wurde ein Teil des SchrotKH im Anschluss an den Mischprozess pelletiert (Ringmatrizenpresse, Typ „Monoroll Labor“, Fa. Simon-Heesen B.V., Boxtel, Niederlande). Für die Pressagglomeration wurde eine 3 x 40 mm Matrize verwendet. Während des Pelletierprozesses wurde der Futtermittelmischung ein Sattdampfanteil von ca. 3 % zugefügt. Für die Bestimmung der pcVQ wurden den schrotförmigen MF-Varianten, wie bereits im 1. Durchgang, als Marker Chrom(III)-oxid in einer Konzentration von 0,25 % zugesetzt (Bäcker-Boy, Fa. Stephan GmbH, Hameln, Deutschland). Um ein chromoxidhaltiges Pellet zu erzeugen, wurde ein Teil des mit Cr2O3 versetzten SchrotKH institutsintern pelletiert (4 x 35 mm Matrize). Alle Versuchsmischfutter wurden ad libitum und in trockener Form angeboten, die Zuteilung erfolgte täglich morgens um 08:00 Uhr. Tränkwasser (Versorgung durch die Stadtwerke Hannover AG) stand den Tieren jederzeit in ausreichender Menge und Qualität über die Nippeltränken zur Verfügung. 57 Material und Methoden Zusammenfassend können die MF und Fütterungsgruppen folgendermaßen beschrieben werden (Übersicht 2): 2. Durchgang 1. Durchgang Übersicht 2: Einteilung der Fütterungsgruppen beider Durchgänge MF n, Tiere Vermahlungstechnik Konfektionierung SchrotH 5 konventionell (Hammermühle) Schrot SchrotWH 5 2-stufig (Walzenmühle, Siebung, Hammermühle) Schrot SchrotH 5 konventionell* (Hammermühle) Schrot SchrotKH 5 2-stufig (Keilscheibenzerkleinerer, Siebung, Hammermühle) Schrot PelletKH 6 Pressagglomeration aus SchrotKH Pellet, 3 mm * an Zielstruktur SchrotH aus 1. Versuchsdurchgang angepasst 3.5 Futtermitteluntersuchungen Um eine repräsentative Stichprobe der Versuchsfuttermittel zu gewinnen, wurden mittels Probenstecher alle gelieferten Futtersäcke beprobt, um sie chemisch und strukturell zu analysieren. Dazu musste ein Teil der entnommenen Stichprobe fein vermahlen werden (Zentrifugenmühle ZM 1000, Fa. Retsch, Haan; 10.000 U/min; 0,5 mm Sieb). 3.5.1 Rohnährstoffe Die Rohnährstoffe wurden mittels Weender Analyse, gemäß den amtlichen Methoden für die chemische Untersuchung von Futtermitteln der VDLUFA, Methodenbuch III (NAUMANN et al. 1976-) einschließlich der 8. Ergänzung von 2012 mit institutsinternen Modifizierungen analysiert. 58 Material und Methoden Trockensubstanz (TS) Für die Bestimmung des TS-Gehalts wurden ca. 3 g der Probe in einen gewichtskonstanten Porzellantiegel eingewogen, anschließend über Nacht im Trockenschrank bei 103 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, zum Erkalten auf Raumtemperatur in einen Exsikkator gestellt und anschließend ausgewogen. Der TSGehalt wird in g/kg der ursprünglichen Substanz (uS) angegeben. Rohasche (XA) und organische Substanz (oS) Die Fraktion der Rohasche wird durch die gesamte anorganische Substanz (Mengen-, Spurenelemente und HCl-unlösliche Asche) gebildet. 3 g des Probenmaterials wurden im Muffelofen bei 600 °C für 6 Stunden verascht und nach dem Abkühlen im Exsikkator ausgewogen. Mit dem so ermittelten XA-Gehalt kann der Anteil der oS an der TS errechnet werden (oS = TS – XA). Die oS besteht aus Rohprotein, Rohfaser, Rohfett und N-freien Extraktstoffen. Rohprotein (XP) Mit dem Analysator Vario Max® (Fa. Elementar, Hanau) erfolgte die Bestimmung des Gesamtstickstoffgehaltes nach der DUMAS- Verbrennungsmethode. 0,3 g Probenmaterial wurden dazu in einen Keramiktiegel eingewogen und unter Sauerstoffzugabe bei >1000 °C im Analysator verbrannt. Der durch Reduktion von Stickoxid gebildete molekulare Stickstoff wurde mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor quantitativ erfasst, sodass die geräteeigene Software den Stickstoffgehalt berechnete. Durch Multiplikation des bestimmten Wertes mit dem Faktor 6,25 ergab sich daraus der XP-Gehalt der Probe. Rohfett (XL) Zur Bestimmung des Gehaltes an Rohfett wurden 3 g der Probe mit 100 mL Wasser und 60 mL einer 30 %igen Salzsäure für 30 min gekocht und anschließend mit Wasser auf 300 mL aufgefüllt. Danach wurde die heiße Probe mit Hilfe eines Papierfaltenfilters (595 ½ D 185 mm, Fa. Schleicher & Schuell Micro Science GmbH, Dassel) filtriert und der Filter mit dem Rückstand bei 80 °C im Trockenschrank getrocknet. Die Extraktion 59 Material und Methoden des Fettes aus dem Filterpapier erfolgte mit 100 mL Petrolether im Soxhletapparat über eine Dauer von sechs Stunden. Mittels eines Rotationsverdampfers (Rotavapor R114, Fa. Büchi, Schweiz) erfolgte im Anschluss das Abdestillieren des Petrolethers. Die Kolben wurden wiederum bei 80 °C im Trockenschrank über Nacht getrocknet und der XL-Gehalt rechnerisch ermittelt. Rohfaser (XF) Zur Bestimmung wurde 1 g Probenmaterial in einem Glasfiltertiegel mit 100 ml 1,25 %iger Schwefelsäure versetzt und im Rohfaserextraktor (Fibertec 2010 Hot Extractor, Fa. Foss, Schweden) gekocht. Danach wurde die flüssige Phase abgesaugt, dem Rest 100 ml 1,25 %ige Natronlauge zugesetzt. Nach Ausspülen des Glasfiltertiegels mit heißem, destilliertem Wasser erfolgte die Trocknung bei 103 °C; nach Erkalten im Exsikkator und Auswiegen der Probe schließlich die Veraschung zur Bestimmung des Rohascheanteils im Muffelofen bei 500 °C. Der Rohfaseranteil errechnete sich dann durch Subtraktion des Rohascheanteils vom Probengewicht vor der Veraschung. Stickstofffreie Extraktstoffe (NfE) Zur Gruppe der N-freien Extraktstoffe zählen α-glykosidische Polysaccharide wie Stärke, Glycogen, lösliche Zucker (Glucose, Fructose, Saccharose, Lactose, Maltose und Oligosaccharide) sowie lösliche Teile von Cellulose, Hemicellulose, Lignin und Pektinen. Berechnet wurde die Fraktion der NfE nach folgender Formel: NfE = TS - (XA + XP + XL + XF) Stärke (XS) Die Bestimmung von Stärke erfolgte polarimetrisch. 2,5 g Probenmaterial wurden mit 50 mL einer 0,31 molaren Salzsäure versetzt. Der Aufschluss erfolgte durch 15 minütiges Kochen im Wasserbad. Nach Zusatz von 30 mL Aqua dest. wurde die Probe auf 20 °C abgekühlt und mit jeweils 5 mL CARREZ I- und CARREZ II-Lösung geklärt. Im Anschluss wurde die Probe auf 100 mL mit destilliertem Wasser aufgefüllt, geschüttelt und über einen Papierfaltenfilter gegeben. Die 60 Material und Methoden Bestimmung der optischen Drehung des Filtrats erfolgte mit Hilfe eines Polarimeters (Polatronic E, Fa. Schmidt und Haensch GmbH & Co., Berlin). Die Bestimmung des Blindwertes erfolgte nach gleichem Messprinzip. 5 g Probe wurden mit 80 mL einer 40 %igen Ethanollösung versetzt und eine Stunde bei Raumtemperatur inkubiert. Die Probe wurde auf 100 mL mit 40 %igem Alkohol aufgefüllt, anschließend flitriert. 50 mL des Filtrates wurden mit 2,1 mL einer 25 %igen Salzsäure gekocht und mit CARREZ I- und II-Lösung geklärt. Der Stärkegehalt der Probe errechnete sich aus der Differenz der optischen Drehung von Proben- und Blindwert. Zucker (XZ) Zu 2,5 g Probenmaterial wurden 200 mL einer 40 %igen Ethanollösung gegeben und eine Stunde geschüttelt, um das Herauslösen des Zuckers zu bewirken. Anschließend wurde mit je 5 mL CARREZ I- und II-Lösung die Probe geklärt, mit Ethanol (40%) auf 250 mL aufgefüllt und über einen Faltenfilter in einen Messzylinder filtriert. Im Filtrat noch enthaltener Alkohol wurde abgedampft und die restliche Lösung im Wasserbad abgekühlt. Durch anschließende Titration wurde der Zuckergehalt ermittelt, indem dieser mit dem Verbrauch von Natriumthiosulfat gleichgesetzt wurde. 3.5.2 Mengen- und Spurenelemente Die analytischen Grundlagen zur Bestimmung der Mineralstoffgehalte bilden ebenfalls die amtlichen Methoden für die chemische Untersuchung von Futtermitteln der VDLUFA, Methodenbuch III (NAUMANN et al. 1976-) einschließlich der achten Ergänzung von 2012 und institutsinternen Modifizierungen. Der Aufschluss für die weiteren Mineralstoffanalysen erfolgte mit 0,5 g Probenmaterial, zu dem 10 mL einer 65 %igen Salpetersäure und 2 mL 30 %iges Wasserstoffperoxid hinzugegeben und alles für ca. 30 min in einer Mikrowelle (mls. 1200 mega, Fa. Milestone, Shelton, USA) erhitzt wurde. Nach Erkalten wurde die Aschelösung mit Reinstwasser in einen 50 mL Messkolben überführt und filtriert (Rundfilter 589 Schwarzband, Ø 90 mm, Fa. Schleicher & Schuell Mikro Science GmbH, Dassel) und bis zur Eichmarke aufgefüllt. 61 Material und Methoden Calcium (Ca), Magnesium (Mg) Die Aschelösung wurde mit einer 0,5 %igen Lanthanchloridlösung verdünnt, um Störionen abzufangen. Mittels Atomabsorptionsspektrometer (Unicam SOLAAR MSeries Flame and Furnace Atomic Absorption Spectrometer Systems, Fa. Thermo Scientific, Waltham, USA) wurde die Probe auf ihre Ca- und Mg-Gehalte untersucht. Natrium (Na), Kalium (K) Die Aschelösung wurde mit Caesiumchlorid und Aluminiumnitrat-Lösung verdünnt und im Flammenemissionsverfahren nach SCHUHKNECHT UND SCHINKEL 1963) mittels Emissionsmessung im Atomabsorptionsspektrometer (Unicam SOLAAR MSeries Flame and Furnace Atomic Absorption Spectrometer Systems, Fa. Thermo Scientific, Waltham, USA) ermittelt. Chlorid (Cl) 2,5 g Probenmaterial wurden mit 10 mL destilliertem Wasser versetzt, für 30 min geschüttelt, auf 50 mL aufgefüllt und bei 3000 U/min in der Varifuge F (Fa. Heraeus Sepatech GmbH, Osterode im Harz) zentrifugiert. Aus dem Überstand erfolgte die Bestimmung des Cl-Gehaltes nach Fällungstitration (ChlorideAnalyser 925, Fa. Ciba Corning Diagnostics, Medfield, USA). Phosphor (P) 1,5 mL aufbereitete Probelösung wurde mit 10 mL eines Gemisches aus Ammoniummolybdat, Ammoniumvanadat sowie Salpetersäure versetzt und mit Reinstwasser auf 50 mL aufgefüllt. Basierend auf der Methode von GERICKE UND KURMIES 1952) wurde der P-Gehalt der Probe durch Vergleich mit Standardlösungen (bekannter P-Gehalt) kolorimetrisch im Spektralphotometer bei einer Wellenlänge von 365 nm ermittelt (UV-Visible Recording Spectrophotometer UV 1602, Fa. Schimadzu, Kyoto, Japan). 62 Material und Methoden Spurenelemente Die Gehalte an Kupfer (Cu), Zink (Zn) und Selen (Se) wurden mittels Atomabsorptionsspektrometer (Unicam SOLAAR MSeries Flame and Furnace Atomic Absorption Spectrometer Systems , Fa. Thermo Scientific, Waltham, USA) bestimmt. 3.5.3 Aminosäuren Lysin (Lys), Methionin (Met) Die Bestimmung des Lys- und Met-Gehaltes erfolgte durch Ionenaustauschchromatographie in einem Aminosäurenanalysator (Fa. Eppendorf, Biotronic, Modell LC 3000, Gündrow). Dazu wurde die Probe für die Bestimmung von Lysin durch saure Hydrolyse aufgeschlossen. 250 mg des Probenmaterials wurden mit 50 mL Hydrolysemischung (HCl: 6 mol/L, Phenol: 0,1 %) versetzt und für 24 h bei 110 °C gekocht, um nach Filtration und Trocknung im Rotationsverdampfer mit einer hinzugefügten definierten Menge eines internen Standards, den Gehalt an Lys mit dem Aminosäurenanalysator zu bestimmen. Für die Bestimmung von Met erfolgte vor der Hydrolyse eine Oxidation. Dazu wurden 250 mg der Probe mit 5 mL kalter Oxidationsmischung (H2O2: 30 %ig, Perameisensäure: 88 %ig) versetzt und für 24 h in ein Eisbad bei 0 °C in den Kühlschrank gestellt. Durch Zugabe von 0,9 g Natriumdisulfit wurde die Oxidation abgebrochen und wie oben für die Lys-Bestimmung beschrieben, weiterbearbeitet. 3.5.4 Umsetzbare Energie Die für diesen Versuch verwendeten Mischfuttermittel wurden anhand folgender Schätzgleichung (GfE 2008) berechnet: MESchw (MJ/kg TS) = 0,021503 XP + 0,032497 XL + 0,016309 XS + 0,014701 oR – 0,021071 XF oR = oS – (XP + XL + XS + XF) 63 Material und Methoden 3.5.5 Partikelgrößenverteilung Um die Partikelgrößenverteilung näher beschreiben zu können, wurde diese per Siebanalyse untersucht. Um die Futterstruktur unabhängig von der Konfektionierung des MF miteinander vergleichen zu können, wurde die Nasse Siebanalyse angewandt (KAMPHUES et al. 2007b; WOLF et al. 2010). Für Futtermittelproben kamen Siebsätze mit acht Ebenen (Maschenweite: 200, 400, 560, 800, 1000, 1400, 2000, 3150 µm) zum Einsatz. Die verwendeten Analysensiebe der Fa. Retsch GmbH (Haan) entsprachen der Norm DIN ISO 3310/1. Nasse Siebanalyse Der Siebsatz wurde bei 103 °C im Trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, im Exsikkator abgekühlt und anschließend die Leergewichte bestimmt. Vom Probenmaterial wurden > 50 g in ein Becherglas eingewogen und mit 1000 mL destilliertem Wasser aufgefüllt. Die Probe wurde nach 30 min leicht umgerührt und nach weiteren 30 min Quellzeit unter nochmaligem Rühren gesiebt. Dazu wurde der Siebsatz auf einen Auffangboden mit Auslaufrohr gesetzt und die Suspension gleichmäßig über das oberste Sieb gegeben. Die Probe wurde mit weiteren 10 L dest. Wasser gespült. Die Trocknung der nassen Siebe mit den darauf liegenden Futterpartikeln erfolgte über Nacht bei 103 °C im Trockenschrank, das Auswiegen der Siebe am Folgetag nach Erkalten im Exsikkator. Die prozentualen Anteile der einzelnen Fraktionen wurden unter Berücksichtigung des TS-Gehalts vom Ausgangsmaterial bestimmt. Der ausgewaschene Anteil (< 200 µm) wurde durch Subtraktion von der Gesamtmasse (in TS) berechnet. 64 Material und Methoden 3.6 Parameter / Erhebungen während der Versuchsphase Folgende Untersuchungen wurden in der Versuchsphase in allen Fütterungsgruppen tierindividuell durchgeführt: Übersicht 3: Untersuchungsparameter und -zeitpunkte Parameter Zeitintervall Futteraufnahme täglich Körpermasse wöchentlich (-12 dV, -7 dV, 1 dV, 8 dV, 15 dV, 22 dV, Sektionstag) Kotqualität Kot TS-Gehalt Kot pH Kot XS-Gehalt täglich wöchentlich (-12 dV, -7 dV, 3 dV, Kollektion, 17 dV, 24 dV, Sektionstag) 3.6.1 Fütterung, Futteraufnahme und -aufwand Den Absetzferkeln wurde jeden Morgen gegen 08:00 Uhr das entsprechende Versuchsfutter in frischer, trockener Form ad libitum angeboten und die Rationsmenge notiert (g uS). Am darauffolgenden Tag wurde die Rückwaage bestimmt und das Restfutter verworfen. Die Futteraufnahme konnte so täglich und tierindividuell bestimmt werden. Der Futteraufwand (Feed Conversion Ratio) berechnete sich aus dem Verhältnis von Futteraufnahme (kg uS) zu Körpermassenzunahme (kg) über den gesamten Versuchszeitraum. 3.6.2 Körpermassenentwicklung Jedes Ferkel wurde am Tag der Einstallung (28 dL), danach wöchentlich (33 dL, 40 dL, 47 dL, 54 dL, 61 dL) und am Sektionstag gewogen. Die Wägung erfolgte stets morgens vor erneuter Futterzuteilung, am Sektionstag unmittelbar vor der Tötung mit Hilfe einer elektronischen Viehwaage (Mobile Einzeltierwaage WA08, Fa. Meier Brakenberg GmbH & Co. KG, Extertal). Die Körpermassen der Tiere, die an den Tagen 65 Material und Methoden 69 dL – 71 dL erfasst wurden, wurden rechnerisch mit den zuvor erhobenen Daten auf den Lebenstag 68 korrigiert, um einen Einfluss der unterschiedlichen Sektionszeitpunkte auf die Leistungsdaten auszuschließen. Durch die wöchentliche Erfassung der Körpermasse konnte die tierindividuelle Entwicklung beobachtet sowie die FCR berechnet werden. 3.6.3 Gesundheitsstatus Das Allgemeinbefinden eines jeden Tieres wurde täglich kontrolliert, klinische Befunde (Verhaltensauffälligkeiten, Vomitus, Diarrhoe, Fieber) erfasst und ggf. behandelt. 3.6.4 Kotbeschaffenheit TS-, XS-Gehalte und pH-Werte im Kot der Ferkel wurden wöchentlich bestimmt (siehe Übersicht 3). Zusätzlich wurden in der Kollektionswoche noch die XP- und XA-Gehalte untersucht. Die Kotqualität wurde jeden Morgen vor der Stallreinigung mittels eines semiquantitativen Scores beurteilt. Übersicht 4: Kotscore Score Kotbeschaffenheit 1 fest, geformt 2 breiig, geformt 3 breiig, ungeformt 4 suppig 5 wässrig TS-Gehalt im Kot 30 – 60 g Kot wurden in gewichtskonstante Aluminiumschalen eingewogen und über Nacht bei 103 °C getrocknet. Nach Erkalten im Exsikkator erfolgten die Auswaage und die Berechnung des TS-Gehalts in g/kg der ursprünglichen Substanz (uS). 66 Material und Methoden pH-Wert im Kot Für die Messung wurde ca. 1 g Kot mit 4 mL destilliertem Wasser suspendiert. Nach 30 min erfolgte die pH-Wert-Bestimmung mittels pH-Meter (SG2 - SevenGo™, Fa. Mettler Toledo, Greifensee, Schweiz). XA-, XS- und XP-Gehalte im Kot Die frischen Kotproben wurden zunächst gefriergetrocknet (Gefriertrocknungsanlage Alpha 1-4 – Loc-1m und Gamma 1-20 – Lmc-1, Fa. Martin Christ GmbH, Osterode am Harz) und vermahlen (Zentrifugenmühle ZM 1000, Fa. Retsch, Haan; 10.000 U/min; 0,5 mm Sieb). Die Bestimmung von Rohasche, Stärke und Rohprotein im Kot erfolgte wie unter 3.5.1 beschrieben. 3.6.5 Partikelgrößenverteilung im Kot Der in der Kollektionswoche gesammelte Kot wurde mittels Nasser Siebanalyse auf seine Partikelgrößenverteilung hin untersucht. Für Kotproben kamen Siebsätze mit vier Ebenen (Maschenweite: 200, 400, 1000, 2000 µm) zum Einsatz. Die Analysensiebe der Fa. Retsch GmbH (Haan) entsprachen der Norm DIN ISO 3310/1. Der Siebsatz wurde bei 103° C im Trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, im Exsikkator abgekühlt und anschließend die Leergewichte bestimmt. Ca. 20 – 40 g Probenmaterial wurden in ein Becherglas eingewogen und mit 1000 mL destilliertem Wasser aufgefüllt. Die Probe wurde nach 30 min leicht umgerührt und nach weiteren 30 min Quellzeit unter nochmaligem Rühren gesiebt. Dazu wurde der Siebsatz auf einen Auffangboden mit Auslaufrohr gesetzt und die Suspension gleichmäßig über das oberste Sieb gegeben. Die Probe wurde mit weiteren 5 L dest. Wasser gespült. Die nassen Siebe mit den darauf liegenden Kotpartikeln wurden über Nacht bei 103 °C im Trockenschrank getrocknet und am Folgetag nach Erkalten im Exsikkator ausgewogen. Die prozentualen Anteile der einzelnen Fraktionen wurden unter Berücksichtigung des TS-Gehaltes des Ausgangsmaterials bestimmt. Der ausgewaschene Anteil (< 200 µm) wurde durch Subtraktion von der Gesamtmasse (in TS) berechnet. 67 Material und Methoden 3.6.6 Verdaulichkeit Für die Bestimmung der Verdaulichkeit können sowohl die Kollektionsmethode als auch die Markermethode angewandt werden. In diesem Versuch wurde die Kollektionsmethode zur Bestimmung der scheinbaren Gesamtverdaulichkeit (sVQ) verwendet, die Markermethode kam zur Ermittlung der praecaecalen Verdaulichkeit (pcVQ) zum Einsatz. Scheinbare Gesamtverdaulichkeit (sVQ) Die 5-tägige Kot-Kollektion fand in der zweiten Versuchswoche (8 dV – 13 dV) statt, um allen Fütterungsgruppen eine 7-tägige Adaptation an das Versuchsfutter zu gewährleisten. Zu Beginn der Kollektionsphase wurden die Einzelbuchten der Tiere gründlich gereinigt, um mögliche Kontaminationen in der Sammelphase zu vermeiden, die die Ergebnisse verfälschen könnten (Futterrückstände, Urin, Stäube etc.). Die Stalleinrichtung, wie in 3.2 beschrieben, wurde geringfügig verändert. Um zu verhindern, dass Kot durch den Gitterrost getreten wird, wurde der hintere Teil der Bucht durch eine Schwenktür abgetrennt, sodass sich für die Tiere in der Kollektionswoche die Bucht um ca. 100 cm verkürzte. Außerdem wurde die Ferkelmatte herausgenommen. Da eine Chymuspassage von 24 h unterstellt wurde (KIM et al. 2007), erfolgte die Kotsammlung (Abbildung 14) um einen Tag versetzt zur Fütterung. Die Futterzuteilung erfolgte auch in der Kollektionswoche um 08:00 Uhr für den jeweiligen Tag und endete nach 5 Tagen ebenfalls um 08:00 Uhr. Um Futterverluste und –kontaminationen so gering wie möglich zu halten, wurde mehrmals täglich der Bereich um die Futtertröge gekehrt und das Futter in den Trog zurückgegeben. Die Fäzes wurden regelmäßig im Abstand von 2 Stunden gesammelt. Dabei wurde auf größtmögliche Verlustfreiheit geachtet und zwischen kontaminiertem (=Beimengungen) Kot und unkontaminiertem Kot unterschieden. Für die späteren Analysen wurden nur unkontaminierte Fäzes verwendet, zur Ermittlung der Gesamtausscheidungsmasse der kontaminierte Kot miteinbezogen. 68 Material und Methoden Abbildung 14: Zeitlicher Ablauf der Kollektionsphase Die Zwischenlagerung der Proben erfolgte im institutseigenen Kühlhaus bei 6 °C in verschlossenen Kunststoffschalen. Die Sammelphase endete abends gegen 22:00 Uhr, der über Nacht abgesetzte Kot zählte zum Vortag. Die Gesamtmasse der Fäzes eines jeden Kollektionstages wurde mit einer elektronischen Waage erfasst (Acculab, Fa. Sartorius AG, Göttingen) und anschließend bei -18 °C eingelagert. Zur Analytik wurde der unkontaminierte Kot aus 5 Kollektionstagen aufgetaut und zu einer Poolprobe je Tier vereinigt. Die Homogenisierung der Proben erfolgte mit Hilfe einer Bohrmaschine mit Wendelrühraufsatz. Ein Teil dieser Poolproben wurde zur Bestimmung des TS-Gehalts verwendet, ein anderer Teil gefriergetrocknet (Gefriertrocknungsanlagen Alpha 1-4 – Loc-1m und Gamma 1-20 – Lmc-1, Fa. Martin Christ GmbH, Osterode am Harz) und der weiteren Analytik zugeführt. Die scheinbare Verdaulichkeit von oS, XP, und XS wurde nach folgender Formel berechnet (KAMPHUES et al. 2014). sVQ (%)= { Nährstoff im Futter - Nährstoff im Kot } x 100 Nährstoff im Futter Praecaecale Verdaulichkeit (pcVQ) Um die pcVQ der Versuchsfuttermittel zu untersuchen, wurde die Markermethode unter Verwendung von Chromoxid (Cr2O3) angewandt. Dazu wurde Cr2O3 zu 0,25 % dem jeweiligen Versuchsfuttermittel zugesetzt und den Tieren ab fünf Tagen vor der Sektion (4. Versuchswoche) gefüttert. In der Sektion wurde der Chymus aus den 69 Material und Methoden caudalen 3 m des Dünndarms, falls mengenmäßig für die Analystik nicht ausreichend, der Chymus aus den caudalen 5 m, für die Bestimmung der pcVQ gewonnen. Anschließend wurde der TS-Gehalt sowie die XA-, XP- und XS-Gehalte analysiert (siehe 3.5.1). Die scheinbare praecaecale Verdaulichkeit von oS, XP und XS wurde mit folgender Formel berechnet (KAMPHUES et al. 2014). pcVQ (%)= 100- { Indikator im Futter % x Nährstoff im Kot % } x 100 Indikator im Kot % x Nährstoff im Futter % Cr2O3-Analytik Sowohl die Kotproben aus der Sektion als auch die mit Chromoxid versetzten Mischfuttermittel wurden nach der Methode von (PETRY UND RAPP 1970) auf deren Cr2O3-Gehalt hin untersucht. Per Nassveraschung wurde Chromoxid mit Hilfe eines Oxidationsgemisches aus Schwefelsäure, Perchlorsäure und Natriummolybdat in Chromat überführt. Nach der Alkalisierung durch Zugabe von NaOH (0,1 mol/L) wurde die Extinktion bei einer Wellenlänge von 365 nm photometrisch bestimmt und der Chromgehalt errechnet. 70 Material und Methoden 3.7 Sektion Nach einer vierwöchigen Fütterungsphase erfolgte die Euthanasie und Sektion der Versuchstiere. Am Vorabend der Sektion wurde den Tieren das Futter entzogen, um nach 12-stündiger Nahrungskarenz mit einer erneuten Futterzuteilung 6 Stunden vor dem Sektionszeitpunkt eine ausreichende Füllung des Gastro-Intestinal-Trakts (GIT) zum Zeitpunkt der Sektion sicherzustellen. Übersicht 5: Verteilung der Individuen auf die verschiedenen Sektionszeitpunkte Fütterung 1. Durchgang Sektion 05:00 Uhr 11:00 Uhr 06:00 Uhr 12:00 Uhr 07:00 Uhr 13:00 Uhr 08:00 Uhr 14:00 Uhr 09:00 Uhr 2. Durchgang 15:00 Uhr 05:00 Uhr 11:00 Uhr 06:00 Uhr 12:00 Uhr 07:00 Uhr 13:00 Uhr 08:00 Uhr 14:00 Uhr VTH VTKH Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag VTWH 108 VTH 105 --- --- VTH 102 VTWH 109 --- --- VTWH 107 VTH 103 --- --- VTH 101 VTWH 110 --- --- --- VTWH 111 --- --- VTP 216 VTH 201 VTKH 208 VTP 211 VTKH 207 VTP 213 VTP 214 VTKH 209 VTH 203 VTKH 210 VTH 202 VTH 205 VTP 215 VTH 204 VTKH 206 VTP 212 = Versuchstier Grp. SchrotH; = Versuchstier Grp. SchrotKH; VTWH VTP = Versuchstier Grp. SchrotWH; = Versuchstier Grp. PelletKH Die Tiere wurden durch intramuskuläre Injektion von Ketamin (Ursotamin® 10 %, Fa. Serumwerke Bernburg, Bernburg; Wirkstoff: Ketaminhydrochlorid, Dosierung 20 mg/kg i.m.) und Azaperon (Stresnil® 4 %, Fa. Janssen Animal Health, Neuss; Wirkstoff: Azaperon, Dosierung: 2 mg/kg i.m.) narkotisiert. Anschließend wurden die 71 Material und Methoden Tiere gewogen und in einer geschlossenen, abgedunkelten Transportbox in den Sektionsraum des Tierhauses verbracht. Hier wurden den Schweinen via intracardialer Punktion (TSK-Supra Sonderkanüle, 1,2 mm x 100 mm, Fa. Erhardt Medizinprodukte GmbH, Geislingen) zunächst Blutproben entnommen, dann erfolgte die Euthanasie mittels T61® (Fa. Intervet, Unterschleißheim; Wirkstoffe: Tetracainhydrochlorid, Embutramid, Mebezoniumjodid; Dosierung: 0,4 ml/kg i.c.). Durch Auskultation des Herzens, Ausbleiben des Corneareflexes sowie weite, lichtstarre Pupillen wurde der Tod der Tiere festgestellt. Die Bauchhöhle des auf der rechten Körperseite gelagerten Tieres wurde durch einen Längsschnitt durch die Linea alba eröffnet, dann erfolgte die Eviszeration des GIT. Zunächst wurde das Caecum vorgelagert und am Ostium ileale sowie am Übergang zum Colonkegel doppelt ligiert, abgesetzt und entnommen. Der Magen wurde mit Hilfe von Darmklemmen an Cardia und Pylorus verschlossen, am Duodenum zusätzlich ligiert und schließlich herausgetrennt. Die Entnahme des Magens erfolgte mit möglichst geringen Erschütterungen und Lageveränderungen, um ein Durchmischen des Inhaltes zu vermeiden. Leber und Pankreas wurden ebenfalls vorsichtig herauspräpariert. Gleiches Vorgehen erfolgte auch für den Dünndarm sowie für den Colonkegel. Gyri centrifugales und centripetales wurden durch eine Ligatur im Bereich der Flexura centralis voneinander getrennt. Außerdem wurde den Tieren die Gld. mandibularis rechts und links entfernt. Alle Hohlorgane wurden im gefüllten, sowie entleerten Zustand gewogen, sodass sowohl die Eigen- als auch die Chymusmasse bestimmt werden konnte. Die Masse von Leber, Pankreas und Gld. mandibularis sowie die Länge des gesamten Dünndarms wurden ebenfalls ermittelt. 72 Material und Methoden 3.7.1 Probenentnahme Allen Versuchstieren wurden, wie im Folgenden beschrieben, Chymus- und Gewebeproben entnommen. Chymusproben Der Magen wurde in vier Bereiche unterteilt. Dazu wurde je nach Qualität des Chymus unterschiedlich vorgegangen. Handelte es sich um eher flüssigen Mageninhalt, welcher bei Tieren aus der Gruppe PelletKH immer zu finden war, teils aber auch bei Tieren der Kontrollgruppen vorkam, wurde mittels langer Darmklemmen die Einteilung in vier gleichgroße Bereiche am ungeöffneten Magen vorgenommen und die Teilmengen (Pars nonglandularis [PN], Cardia [Ca], Fundus [Fu] und Pylorus [Py]) in Kunststoffgefäßen aufgefangen. Bei Tieren mit festem Mageninhalt wurde der Magen an der Curvatura major eröffnet, aufgeklappt und die entsprechenden Teilmengen des Chymus (PN, Ca, Fu, Py) entnommen. Die folgende Abbildung zeigt sowohl die histologisch-anatomische Einteilung in die verschiedenen Schleimhautbereiche (farblich gekennzeichnet), als auch die institutsintern gewählte Unterteilung (schwarzes Linienkreuz), die aus praktikablen Gründen (Chymusmenge für die Analytik), nicht den strengen anatomischhistologischen Grenzen anzupassen war. Abbildung 15: Einteilung des Mageninhaltes 73 Material und Methoden Neben dem Mageninhalt wurden ebenfalls die Chymusmassen des Dünndarms (caudale 3 m, weitere 2 m und schließlich verbleibender cranialer Teil), des Colonkegels (Gyri centripetalis und centrifugales), des Caecums sowie eine Rectumprobe entnommen. Gewebeproben: Für die histologische Untersuchung wurden an verschiedenen Lokalisationen des GIT sowie der Darmanhangsdrüsen Gewebeproben entnommen: 1. Magen (ca. 2 x 2 cm großes Stück aus Pars nonglandularis, Übergang Cardiadrüsenzone) 2. Duodenum (ca. 4 cm langer Abschnitt distal Ductus pancreaticus) 3. Jejunum (ca. 4 cm langer caudaler Abschnitt) 4. Ileum (ca. 4 cm langer Abschnitt, Mitte Ileum) 5. Caecum (ca. 2 x 2 cm großes Teilstück aus Apex caeci) 6. Colonkegel (ca. 2 x 2 cm großes Teilstück aus zweitem Gyrus centripetalis) 7. Pankreas (ca. 2 x 2 x 2 cm großes Teilstück) 8. Leber (ca. 2 x 2 x 2 cm großes Teilstück) Um eine vorzeitige Autolyse der Proben zu vermeiden, erfolgte die Entnahme zeitnah zur Euthanasie. 74 Material und Methoden 3.7.2 Makroskopische Beurteilung der Magenwand Die entleerten Mägen wurden zunächst an der großen Curvatur vollständig eröffnet, aufgeklappt, mit physiologischer NaCl-Lösung abgespült und auf einer Styroporplatte mittels Stecknadeln fixiert. Die Magenschleimhaut eines jeden Tieres wurde fotografisch dokumentiert und sowohl sofort, als auch später anhand der Fotos beurteilt. Als Scoringsystem kam die Einteilung nach GROSSE LIESNER (2008), modifiziert nach WINTERMANN (2011), modifiziert3 (siehe Übersicht 6) zum Einsatz. Übersicht 6: Score zur makroskopischen Beurteilung der Pars nonglandularis Grad 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Makroskopischer Befund glatt, glänzend, ohne Auflagerungen erste Anzeichen einer Hyperkeratose, Schwellung, Randsaum ggr. Hyperkeratose, Schwellung, erste Anzeichen im Randbereich ggr. – mgr. Hyperkeratose, reliefartige Proliferation, vornehmlich im Randbereich mgr. Hyperkeratose, reliefartige Proliferation im Randbereich und der Mitte mgr. – hgr. Hyperkeratose, reliefartige Proliferation auf der gesamten Fläche 3 hgr. Hyperkeratose 4 Erosion 5 Ulceration Modifiziert nach VON UND ZUR MÜHLEN (2015) und BORGELT 75 Material und Methoden 3.7.3 Chymusanalysen Die gewonnen Chymusproben wurden für folgende Parameter der Analytik zugeführt: Übersicht 7: Analysierte Parameter im Chymus der verschiedenen Lokalisationen Chymuslokalisation Magen Masse pHWert TS Cl- XA XP XS Laktat SCFA Cr2O3 x PN x x x Cardia x x x Fundus x x x Pylorus x x x cranial x x caudal x x x x x centrifugales x x x centripetales x x x x x Jejunum Caecum x x x x x x x x Siebanalyse x x x x Colon Rectum x x (x) TS-Gehalt und pH-Wert Die Bestimmung erfolgte im homogenisierten Chymus der einzelnen Abschnitte des GIT analog zu den unter 3.5.1 beschriebenen Verfahren. XA-, XP-, XS- Gehalte Die frischen Chymusproben wurden zunächst gefriergetrocknet (Gefriertrocknungsanlage Alpha 1-4 – Loc-1m und Gamma 1-20 – Lmc-1, Fa. Martin Christ GmbH, Osterode am Harz) und gemahlen (Zentrifugenmühle ZM 1000, Fa. Retsch, Haan; 10.000 U/min; 0,5 mm Sieb). Die Bestimmung von Rohasche, Stärke und Rohprotein im Chymus erfolgte wie unter 3.5.1 beschrieben. 76 Material und Methoden Chlorid Zur Bestimmung des Cl-Gehalts im Chymus einzelner Magenabschnitte wurden ca. 2,5 g Probenmaterial mit 10 mL dest. Wasser versetzt. Die Analyse erfolgte analog zur Cl-Bestimmung in Futtermitteln (siehe 3.5.2). Laktat Die Konzentrationsbestimmung von Laktat im homogenisierten Chymus aus Magen, caudalem Dünndarm und Caecum wurde enzymatisch mittels Testkit (L-Milchsäure UV- Test, Fa. Boehringer Mannheim) durchgeführt. Kurzkettige flüchtige Fettsäuren (Short Chain Fatty Acids, SCFA) Mittels Gaschromatographie wurden die Gehalte an SCFA im Magen-, caudalem Dünndarm- und Caecumchymus ermittelt. Dazu wurde je 1 g der Proben mit Aqua dest. im Verhältnis 1:5 vermischt, anschließend 15 min bei 4000 U/min zentrifugiert (Megafuge 1.0, Fa. Heraeus, Hanau). 1 mL des Überstandes wurden zu 100 µL internen Standards (10 mL Methansäure 89 %ig und 0,1 mL 4-Methyl-Pentansäure) in ein Eppendorfgefäß gegeben und bis zur weiteren Bearbeitung bei – 18 °C gelagert. Zur Bestimmung der SCFA wurde die Probe aufgetaut, zentrifugiert und 400 µL des Überstandes in ein Mikrofläschchen (Fiolax-Braunglas, 40 x 7,0 mm, Fa. Ziemer, Langerwehe) überführt. Anschließend erfolgte die Analyse im Gaschromatographen (610 Series, Fa. Unicam, Kassel) entlang einer 2 m langen Säule (Chromosorb® WAW, Fa. Supelco Inc., USA) bei einer Säulentemperatur von 155 °C (Injektor: 175 °C, Detektor: 180 °C). Innerhalb der 25-minütigen Analysenzeit erfolgte die Auftrennung der einzelnen Fettsäuren, welche im Anschluss mittels Flammenionisationsdetektor in folgender Reihenfolge bestimmt wurden: Essigsäure, Propionsäure, iso-Buttersäure, nButtersäure, iso-Valeriansäure und n-Valeriansäure. Chromoxidgehalt Die Chromoxidbestimmung von Chymus- und Kotproben erfolgte nach der Methode von (PETRY UND RAPP 1970) siehe 3.6.6. 77 Material und Methoden 3.7.4 Gewebepräparation und histochemische Färbungen Die Gewebeproben von Caecum, Colon und Magen wurden nach behutsamer Reinigung mit physiologischer Kochsalzlösung mittels Stecknadeln auf Styroporplatten befestigt und in 3,7 %iger Formalinlösung fixiert. Die Gewebeproben aus Duodenum, Jejunum und Ileum wurden als Darmrohr abgebunden, 3,7 %iges Formaldehyd in das Lumen injiziert und anschließend auch darin eingelegt. Pankreas- und Lebergewebeproben wurden direkt in Formalin eingelegt. Nach vollständiger Fixierung erfolgten Zuschnitt und Überführung der Proben in Einbettkassetten. Im Gewebeeinbettungsautomaten (Shandon, Pathcentre, Fa. Thermo Scientific, Waltham, USA) wurden die Proben über Nacht nach folgendem Schema entwässert und eingebettet: nachfixieren für 1 h in 10 %igem Formaldehyd spülen mit Leitungswasser dehydrieren in aufsteigender Alkoholreihe (70 %, 85 %, 96 %) ersetzen des Restalkohols durch Isopropanol und Essigsäure-n-Butylester (EBE) Am nächsten Tag wurden die Proben mit 60 °C warmem Paraffin ausgegossen und zum Erkalten auf einer Kühlplatte (- 7 °C) abgestellt. Die Paraffinblöcke konnten so am Rotationsmikrotom (RM2065, Fa. Leica GmbH, Wetzlar) geschnitten (Schnittdicke ca. 4 µm), im Wasserbad bei 42° C gestreckt und im Anschluss auf einen Objektträger (Superfrost® plus, Menzel GmbH & Co. KG, Braunschweig) aufgezogen werden. Zum Ablaufen des Paraffins wurden die Objektträger über Nacht bei 60 °C in den Trockenschrank gestellt. 78 Material und Methoden Hämatoxylin-Eosin (HE-) Färbung Für die morphologische Untersuchung anhand einer HE-Färbung wurden die Schnitte nach folgendem Protokoll gefärbt: 2 x 5 min Xylol absteigende Alkoholreihe (2 x 5 min 100 %, je 2 min 96 % und 70 %, dest. Wasser) 4 min Hämalaun nach Mayer (Fa. Roth, Karsruhe) 15 min Spülen unter fließendem Leitungswasser 3 min 0,5 %ige Eosin-Gebrauchslösung (Fa. Roth, Karlsruhe) aufsteigende Alkoholreihe (dest. Wasser, je 2 min 70 % und 96 %, 2 x 5 min 100 %) 2 x 5 min Xylol eindecken mit Eukitt® (Fa. Kindler GmbH & Co., Freiburg) Azan-Färbung Zur Darstellung von Bindegewebe erfolgte für die Schnitte des Magens eine AzanFärbung. Folgendes Protokoll wurde angewandt: spülen mit dest. Wasser 15 min bei 60° C warmer Azokarminlösung (0,1 %ig) spülen mit dest. Wasser 3 min alkalische Anilinlösung (1 mL Anilinöl auf 1000 mL 96 %igen Ethanol) 1 min essigsaurer Alkohol 30 min 5 %ige Phosphorwolframsäure spülen mit dest. Wasser 30 min Anilinblau-Orange-Essigsäure (0,5 g Anilinblau, 2 g Orange G, 8 mL Eisessig auf 100 mL dest. Wasser) aufsteigende Alkoholreihe, eindecken mit Eukitt® 79 Material und Methoden 3.7.5 Auswertung der histologischen Präparate Zur Beurteilung morpholgisch-histologischer Veränderungen wurden die Schnitte des Magens mit einem Lichtmikroskop (Di-Li 2025, Fa. Distelkamp GmbH, Kaiserslautern) betrachtet und Veränderungen dokumentiert. Zur Bestimmung der Kryptentiefe in Caecum und Colon wurden pro Tier von 5 HE- Schnitten jeweils 3 median getroffene Krypten vermessen. Dabei lagen die Abstände einzelner Paraffinschnitte mindestens 25 µm auseinander, um wiederholte Messungen derselben Krypte zu vermeiden. In die Auswertung gelangten also pro Tier 15 Krypten aus Caecum und Colon. Die Messungen erfolgten mit einem „Leica DM 5500 B“ Mikroskop und dem Programm „Leica Application Suite Version 3.1.0“ (beides Fa. Leica GmbH, Wetzlar) sowie mit dem Mikroskop „Di-Li 2025“ (Fa. Distelkamp GmbH, Kaiserslautern) und der Software „ISCapture“ (Allied Scientific Pro, Gatineau, Canada). 3.8 Statistische Auswertung Die deskriptive Analyse statistischer Maßzahlen wie Datenumfang, Mittelwert, Standardabweichung und Prozentzahlen wurden mit Hilfe des Programms Excel 2010 (Fa. Microsoft Corp., USA) erstellt. Ihre Darstellung erfolgte in Tabellen und Diagrammen. Die deskriptiven Daten wurden weiter, in Absprache mit dem Institut für Biometrie, Epidemiologie und Informationsverarbeitung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, statistisch ausgewertet. Als Software diente dazu das Statistical Analysing System für Windows, SAS® Enterprise Guide Version 5.1 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Die Auswertung der Ergebnisse erfolgte bei nicht normalverteilten Residuen mittels WILCOXON-Tests (Prozedur NPAR1WAY); Messwerte innerhalb einer Versuchsgruppe an unterschiedlichen Lokalisationen wurden bei Normalverteilung der Residuen mittels Varianzanalyse für verbundene Stichproben (Prozedur MIXED) verglichen. Unterschiede zwischen den Gruppen bzw. Lokalisationen galten als signifikant, wenn 80 Material und Methoden die Irrtumswahrscheinlichkeit p < 0,05 betrug. Diese Differenzen sind in den nachfolgenden Tabellen mit unterschiedlichen Hochbuchstaben gekennzeichnet. 81 Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Versuchsfutter In diesem Versuchsvorhaben kamen vier MF-Varianten mit botanisch und chemisch identischer Zusammensetzung zum Einsatz, die sich aber – wie geplant – in der Vermahlungsintensität, -art und Konfektionierung unterschieden: SchrotH, SchrotWH, SchrotKH und PelletKH (siehe 3.4.). 4.1.1 Chemische Zusammensetzung Im Institut für Tierernährung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover wurden die Futtermittel zunächst auf ihre chemische Zusammensetzung untersucht. Wie die nachfolgende Tabelle zeigt, unterschieden sich die MF in ihrer chemischen Zusammensetzung kaum, Abweichungen einzelner Parameter variierten im Bereich des Analysenspielraums (Fachgruppe VI des VDLUFA 2014). Tabelle 3: Nährstoff- und Energiegehalte der eingesetzten MF-Varianten je kg TS MF / Parameter 1. DG 2. DG TS XA XP XL (g/kg uS) XF XS (g/kg TS) XZ Lys Ca P ME (MJ) SchrotH 882 53,4 201 42,6 45,5 462 40,1 14,0 11,1 5,71 15,2 SchrotWH 880 52,7 197 43,0 45,7 469 40,1 13,6 10,5 5,22 15,1 SchrotH 881 54,3 206 47,0 35,8 465 46,7 16,1 10,8 5,93 15,6 SchrotKH 880 55,7 217 44,3 38,9 457 48,8 15,7 10,8 6,34 15,5 PelletKH 879 56,3 212 46,4 37,3 466 43,7 16,0 10,5 6,14 15,6 83 Ergebnisse 4.1.2 Partikelgrößenverteilung Zur besseren Vergleichbarkeit der verschieden konfektionierten MF wurden alle mithilfe der Nassen Siebanalyse auf ihre Partikelgrößenverteilung untersucht. Da das pelletierte MF (PelletKH) aus dem SchrotKH produziert worden war, konnte ein möglicher Nachzerkleinerungseffekt beurteilt werden. Ziel bei der Herstellung der Versuchsfuttermittel war es, gröbere Mischfutterstrukturen mit engem Kornband (500 – 2000 µm) zu erzeugen, deren Produktion durch alternative Zerkleinerungstechniken energiesparender und somit kostengünstiger sei. Aus technischen Gründen konnten bei den Siebanalysen lediglich die Massenanteile im Bereich zwischen 560 – 2000 µm bestimmt werden, da eine andere Siebgröße (500 µm) nicht zur Verfügung stand. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick zu allen eingesetzten MF und ihrer Partikelgrößenverteilungen. Tabelle 4: Partikelgrößenverteilung der MF in % der TS (Nasse Siebanalyse) SchrotH, 1. DG SchrotWH, 1. DG SchrotH, 2. DG SchrotKH, 2. DG PelletKH, 2. DG Pellet + Cr2O3 3150 0,183 0,748 0,039 0,347 0,426 0,105 2000 3,22 6,81 2,78 15,2 10,8 2,77 1400 16,8 34,6 14,0 21,5 21,8 8,58 1000 14,5 15,1 14,3 11,3 13,4 11,0 800 8,41 6,06 7,13 5,23 6,36 6,16 560 9,25 6,62 10,0 6,17 7,89 9,11 400 6,73 3,29 5,49 4,64 4,26 5,04 200 7,31 4,41 9,88 5,68 7,11 9,77 < 200 kumulativ Siebweite (µm) 33,5 22,4 36,4 29,9 27,9 47,5 > 1000 34,7 57,3 31,1 48,3 46,5 22,5 ≥ 200 - 1000 31,7 20,4 32,5 21,7 25,6 30,1 < 200 33,5 22,4 36,4 29,9 27,9 47,5 > 2000 3,40 7,55 2,82 15,6 11,3 2,87 ≥ 560 - 2000 49,0 62,4 45,4 44,2 49,5 34,9 < 560 47,6 30,1 51,7 40,3 39,3 62,3 * 441 703 395 576 570 299 GMD * mod. nach Wolf et al. 2012 84 Ergebnisse Der Unterschied zwischen den Massenanteilen der einzelnen Siebfraktionen von SchrotKH und PelletKH konnte, trotz der Gefahr der Nachzerkleinerung durch die Pelletierung, gering gehalten werden, sodass diese beiden Futtermittel in ihrer Partikelstruktur als gleich beschrieben werden konnten, sie sich also ausschließlich in der Konfektionierung unterschieden. In Abbildung 16 sind die Partikelgrößenverteilungen aller MF (Nasse Siebanalyse) grafisch als Summenverteilung dargestellt. Das Einmischen des grünen, pulverförmigen Chrom(III)-oxids in die schrotförmigen Versuchsmischfutter erfolgte im institutseigenen Mischer. Das institutsintern hergestellte Cr2O3-Pellet wies hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung im Vergleich zum PelletKH starke Veränderungen auf. Durch die massive Nachzerkleinerung während der Pressagglomeration entstand ein Pellet, welches in der Partikelgrößenverteilung nicht mehr vergleichbar mit dem zuvor gefütterten PelletKH war. Die Fraktion < 200 µm erhöhte sich um rund 20 %-Punkte von ~ 28 % auf ~ 48 % in der Nassen Siebanalyse, was auch in der Grafik zu erkennen ist. Das Cr2O3-Pellet wies mit Abstand die feinste Struktur im Vergleich zu allen anderen eingesetzten MF auf. Abbildung 16: Grafischer Vergleich der Partikelgrößenverteilung aller eingesetzten Mischfuttermittel 85 Ergebnisse Nach KAMPHUES et al. (2014) sind Massenanteile von > 15 % – 20 % in der Fraktion > 1000 µm im MF für Schweine üblich. Als zu fein gelten MF, wenn dieser Anteil auf unter 5 % sinkt. Beträgt der Anteil der Partikel > 1000 µm mehr als 50 % wird das MF als zu grob eingestuft. Für die Fraktion < 200 µm gilt ein Anteil von < 35 % als üblich, bei > 50 % als zu fein. Unter diesem Gesichtspunkt waren SchrotKH und PelletKH gröber als übliche MF, wobei die Kontrollfuttermittel (SchrotH) in ihrer Partikelgrößenverteilung üblichen Schweinemischfuttern entsprachen. SchrotWH mit einem Anteil von 57,3 % der Partikel > 1000 µm war nach dieser Einteilung ein zu grobes MF. Die Beschreibung mittels GMD ergab allerdings, dass SchrotH beider Durchgänge mit Werten von 441 µm im 1. DG und 395 µm im 2. DG unterhalb der Empfehlung zur Vermeidung von Magenulzera (GMD nicht < 500 µm) lagen. Betrachtet man die Partikelgrößenverteilung der MF kumulativ mit der Einteilung > 2000 µm, ≥ 560 – 2000 µm und < 560 µm fällt auf, dass nur das SchrotWH einen Anteil > 50 % an Partikeln zwischen 560 – 2000 µm aufwies, und somit das Produktionsziel erreichte. 4.2 Tiere Im Folgenden werden die Ergebnisse der zootechnischen Parameter dargestellt. 4.2.1 Gesundheitszustand Der allgemeine Gesundheitszustand eines jeden Versuchstieres wurde während der 2 Versuchsdurchgänge täglich erfasst. Fieber und/oder Vomitus traten bei keinem Tier auf. Während der Adaptationsphase kam es im 1. Durchgang allerdings zum Verlust eines Versuchstieres durch massive Diarrhoe, verursacht durch E. coli Bakterien. Trotz intensiver Therapie (Infusion, NSAID, Antibiose) verstarb dieses Ferkel an Tag -4 dV. Durch Hygienemaßnahmen und räumlichen Abstand der Tiere zueinander konnte eine klinische Infektion anderer Ferkel verhindert werden. Zu Beginn der Versuchsphasen waren alle Ferkel klinisch gesund. 86 Ergebnisse 4.2.2 Futteraufnahme Die Futteraufnahme der einzeln gehaltenen Tiere wurde täglich und individuell erfasst. In der nachstehenden Tabelle 5 ist die wöchentliche Futteraufnahme pro Tier und Gruppe dargestellt. Die Kontrolltiere des 1. DG zeigten in den ersten drei Versuchswochen eine tendenziell höhere Futteraufnahme, als die Tiere der Gruppe SchrotWH. In der 4. Versuchswoche hingegen war in dieser Gruppe die Futteraufnahme geringfügig höher als in der Kontrollgruppe. Im 2. DG zeigte die Gruppe SchrotKH die höchste durchschnittliche Futteraufnahme zu jedem Zeitpunkt. Auch die Tiere, die das MF pelletiert erhielten, zeigten keine höhere Futteraufnahme. Die Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG waren jedoch nicht signifikant. Tabelle 5: Durchschnittliche tägliche Futteraufnahme pro Tier und Gruppe wochenweise dargestellt (g uS; MW ± SD) SchrotH SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH 1. Woche 353 319 434 467 361 (± 117) (± 118) (± 102) (± 99,1) (± 77,8) 2. Woche 679 633 768 802 704 (± 133) (± 148) (± 121) (± 121) (± 97,5) 3. Woche 978 925 941 1075 940 (± 226) (± 235) (± 165) (± 152) (± 108) 4. Woche gesamt 1013 1050 1119 1275 1198 (± 175) (± 225) (± 203) (± 198) (± 149) 756 732 816 905 801 (± 315) (± 339) (± 336) (± 322) (± 374) 1. Durchgang 2. Durchgang 4.2.3 Scheinbare Gesamtverdaulichkeit (oS, XP, XS, XF) Wie unter 3.6.6 ausführlich beschrieben erfolgte die Bestimmung der scheinbaren Gesamtverdaulichkeit (sVQ) in jedem Durchgang jeweils in der 2. Versuchswoche mittels Kollektionsmethode. In beiden Durchgängen unterschieden sich die Gruppen hinsichtlich der Verdaulichkeiten von oS, XP und XS nicht signifikant voneinander. Das Gleiche gilt auch für die XF-Verdaulichkeit im 1. DG (Abbildung 17). 87 Ergebnisse Abbildung 17: Mittlere sVQ in % von oS, XP, XS und XF im 1. Durchgang (MW ± SD) Für den 2. DG ergab sich hingegen für die XF-sVQ ein signifikanter Unterschied zwischen SchrotH und PelletKH zu SchrotKH. Mit 51,3 % war in der Gruppe SchrotKH die XF-sVQ um rund 11 Prozentpunkte höher als in der Kontrollgruppe und um etwa 7 Prozentpunkte höher als in der Gruppe PelletKH. a,b kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen (p < 0,05) Abbildung 18: Mittlere sVQ in % von oS, XP, XS und XF im 2. Durchgang (MW ± SD) 88 Ergebnisse 4.2.4 Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit (oS, XP, XS) Die mittels Markermethode bestimmte pcVQ war, wie schon die sVQ, für oS, und XS nicht signifikant unterschiedlich zwischen den Gruppen beider Durchgänge. Die XP-pcVQ der Gruppen des 1. DG unterschieden sich ebenfalls nicht signifikant voneinander. Die mittlere prozentuale pcVQ (Abbildung 19) der oS betrug für SchrotH des 1. DG 65,0 und für SchrotWH 67,3 %. Bei der pcVQ des XP wies die Kontrollgruppe geringfügig höhere Werte als die Versuchsgruppe auf (69,3 : 64,3 %). Bei der XSpcVQ war dieser Trend genau umgekehrt (SchrotH: 90,1; SchrotWH: 92,9 %). Abbildung 19: Mittlere scheinbare praecaecale VQ von oS, XP und XS der Gruppen des 1. DG (MW ± SD) Im 2. DG (Abbildung 20) variierten die durchschnittlichen Werte der Gruppen für die pcVQ der oS zwischen 62,0 und 66,4 %; für die pcVQ der Stärke zwischen 91,2 und 94,9 %. Die größte Divergenz zwischen den Gruppen lag in der praecaecalen XPVerdaulichkeit. Die Gruppe PelletKH wies mit 49,9 % die niedrigste XP-pcVQ auf, was gegenüber Gruppe SchrotKH auch signifikant abzusichern war, gegenüber der Kontrollgruppe SchrotH des 2. DG jedoch nicht. In beiden Durchgängen ähnelten sich die pcVQ der oS, der XS und auch des XP. Im 2. DG hingegen unterschieden sich die Gruppen SchrotKH und PelletKH in der XP-pcVQ signifikant voneinander. 89 Ergebnisse Abbildung 20: Mittlere scheinbare praecaecale VQ von oS, XP und XS der Gruppen des 2. DG (MW ± SD) 4.2.5 Entwicklung der Körpermasse Die Gruppeneinteilung der Ferkel erfolgte anhand der Körpermasse, die 7 Tage vor Versuchsanfang ermittelt worden war, da das Aufzuchtfutter bereits in der Woche vor Versuchsbeginn mit dem Versuchsfutter verschnitten wurde. Die durchschnittliche Körpermasse zu Beginn des Versuchs betrug im 1. DG 8,9 ± 1,0 kg für die Tiere der Gruppe SchrotH, die der Gruppe SchrotWH 8,5 ± 1,0 kg. Im 2. DG hatten die Tiere der Gruppen SchrotH und PelletKH mit durchschnittlich 8,8 ± 1,0 kg und 8,6 ± 1,2 kg im Vergleich zu den Ferkeln des 1. DG eine ähnliche Körpermasse. Lediglich die Tiere der Gruppe SchrotKH waren mit 9,4 ± 0,7 kg schwerer. Dieser Trend hielt sich über den gesamten Versuchszeitraum. Signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen entwickelten sich jedoch nicht. Tabelle 6 zeigt die durchschnittliche Körpermasse der Ferkel in den einzelnen Gruppen zu den verschiedenen Zeitpunkten. 90 Ergebnisse Tabelle 6: Entwicklung der mittleren Körpermasse (kg) und Alter der Tiere im Versuchsverlauf (MW ± SD) Versuchstag -7 1 8 15 22 29 SchrotH SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH 7,60 7,30 7,40 7,50 7,33 (± 1,19) (± 0,672) (± 0,822) (± 0,612) (± 0,753) 8,90 8,50 8,80 9,40 8,58 (± 1,01) (± 1,00) (± 1,04) (± 0,742) (± 1,24) 10,5 10,2 10,8 11,6 10,3 (± 0,822) (± 1,43) (± 1,20) (± 0,962) (± 1,83) 14,2 13,6 13,9 15,1 13,8 (± 1,28) (± 2,31) (± 1,78) (± 1,39) (± 2,40) 17,9 16,6 18,2 20,3 17,9 (± 1,56) (± 3,31) (± 1,75) (± 1,52) (± 3,09) 22,1* 21,1* 22,6* 25,6* 22,8* (± 1,75) (± 3,90) (± 1,87) (± 2,15) (± 3,71) 1. Durchgang Lebenstag 33 40 47 54 61 68 2. Durchgang * korrigiert auf 68. Lebenstag (siehe 3.6.2) Die nachfolgende Abbildung 21 stellt die täglichen Zunahmen der Tiere der einzelnen Gruppen über den Versuchszeitraum von 4 Wochen dar. Das um 18 % höhere Niveau der Gruppe SchrotKH ist deutlich zu erkennen, jedoch ist der Unterschied zu den anderen Gruppen nicht signifikant (p > 0,05). 91 Ergebnisse Abbildung 21: Mittlere tägliche Zunahmen der Versuchstiere im gesamten Versuchszeitraum und relative Differenz (%) zur jeweiligen Kontrollgruppe (SchrotH) eines DG 4.2.6 Feed Conversion Ratio (FCR) Im 1. DG benötigten die Tiere beider Gruppen in etwa die gleiche Futtermenge für eine Körpermassenzunahme von 1 kg (1,61 : 1,60). Die Gruppen SchrotKH und Tabelle 7: Wöchentlicher Futteraufwand (kg Futter uS / kg KM-Zunahme) gruppenweise zusammengefasst sowie die relative Differenz (%) zur jeweiligen Kontrollgruppe (SchrotH) 1. Woche relativ (%) 2. Woche relativ (%) 3. Woche relativ (%) 4. Woche relativ (%) gesamt relativ (%) SchrotH 1,57 SchrotWH 1,31 SchrotH 1,52 SchrotKH 1,49 PelletKH 1,44 (± 0,176) (± 0,429) (± 0,232) (± 0,232) (± 0,319) 100 84 100 98 95 1,29 1,33 1,73 1,60 1,41 (± 0,072) (± 0,124) (± 0,862) (± 0,060) (± 0,175) 100 103 100 92 81 1,85 2,13 1,53 1,45 1,62 (± 0,306) (± 0,293) (± 0,288) (± 0,066) (± 0,118) 100 115 100 94 106 1,69 1,53 1,78 1,68 1,73 (± 0,120) (± 0,079) (± 0,146) (± 0,257) (± 0,121) 100 90 100 94 97 1,61 1,60 1,65 1,57 1,58 (± 0,044) (± 0,097) (± 0,049) (± 0,095) (± 0,066) 100 98,8 100 95 95 1. Durchgang 2. Durchgang 92 Ergebnisse PelletKH des 2. DG hingegen zeigten relativ zur Kontrollgruppe einen um ca. 5 % geringeren Futteraufwand und lagen mit 1,57 und 1,58 auf ähnlichem Niveau. Auch hier zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen. 4.3 Kotbeschaffenheit Nachfolgend werden die Ergebnisse der Kotuntersuchungen dargestellt. 4.3.1 Kotqualität, TS-Gehalt und pH-Wert Die Kotqualität wurde täglich mittels eines semiquantitativen Scores (Übersicht 4) beurteilt und dokumentiert. Über den gesamten Versuchszeitraum beider Durchgänge zeigten die Tiere, die das jeweils zweistufig vermahlene Schrot erhielten, den makroskopischen festeren Kot (SchrotWH: 1,52 ± 0,517; SchrotKH: 1,81 ± 0,672) im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppen (1. DG SchrotH: 1,70 ± 0,442; 2. DG SchrotH: 2,01 ± 0,556) und zu den Tieren, die pelletiertes MF erhielten (PelletKH: 2,04 ± 0,596). Der TS-Gehalt sowie der pH-Wert im Kot wurden jeweils einmal wöchentlich bestimmt. Die nachstehende Tabelle 8 stellt die Ergebnisse gruppenweise dar. Tabelle 8: Mittlerer TS-Gehalt (%) und pH-Wert im Kot der Tiere aus den verschiedenen Fütterungsgruppen (MW ± SD) SchrotH SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH TS (%) pH-Wert TS (%) pH-Wert TS (%) pH-Wert TS (%) pH-Wert TS (%) pH-Wert 1. Wo. 26,8 6,79 22,7 7,27 25,9 6,52 25,7 6,70 27,9 6,61 (± 1,04) (± 0,389) (± 9,18) (± 0,727) (± 2,29) (± 0,485) (± 1,64) (± 0,245) (± 3,07) (± 0,255) 2. Wo. 26,4 6,77 26,6 6,76 21,3 6,04 24,9 6,38 25,0 6,37 (± 1,77) (± 0,479) (± 2,60) (± 0,169) (± 3,81) (± 0,191) (± 3,16) (± 0,526) (± 1,88) (± 0,206) 3. Wo. 25,4 6,92 25,3 7,11 24,4 6,42 23,5 6,39 25,4 6,63 (± 1,56) (± 0,354) (± 2,59) (± 0,213) (± 1,98) (± 0,327) (± 3,90) (± 0,298) (± 3,20) (± 0,465) 4. Wo. 26,3 6,77 23,9 6,89 23,5 6,47 23,5 6,23 24,3 6,53 (± 1,24) (± 0,165) (± 1,99) (± 0,319) (± 1,27) (± 0,503) (± 2,10) (± 0,460) (± 2,58) (± 0,574) ges. 26,2 6,81 24,6 7,01 23,8 6,36 24,4 6,42 25,6 6,53 (± 1,38) (± 0,333) (± 4,86) (± 0,434) (± 2,87) (± 0,413) (± 2,78) (± 0,407) (± 2,91) (± 0,391) 1. Durchgang 2. Durchgang 93 Ergebnisse Die TS-Gehalte im Kot unterschieden sich zwischen allen Gruppen im gesamten Durchschnitt (Woche 1 – 4) nur sehr marginal (23,8 – 26,2 %) und deckten sich mit den Befunden des makroskopischen Kotscores. Die pH-Werte zeigten sich ebenfalls in allen Gruppen recht konstant und bewegten sich stets im neutralen bis schwach sauren Bereich. 4.3.2 Partikelgrößenverteilung im Kot Die Kotstruktur (Verteilung der Partikelgrößen; Tabelle 9) wurde aus den in der Kollektionswoche gewonnenen Sammelkotproben mittels Nasser Siebanalyse bestimmt (siehe 3.5.5). Dabei fiel auf, dass alle Tiere, die schrotförmiges Futter erhalten hatten, unabhängig von der Futterstruktur eine ähnliche Verteilung der Partikelgrößen im Kot aufwiesen. Im MF SchrotWH hatte die Fraktion > 1000 µm einen Anteil von 57 %, der Kot dieser Gruppe wies in jener Fraktion noch einen Anteil von 25 % auf. SchrotH des 1. DG wies einen Anteil von 35 % der Partikel > 1000 µm auf, im Kot der Tiere dieser Gruppe betrug der Anteil noch 22 %. Damit unterschied sich der Anteil der groben Fraktion im Kot beider Gruppen des 1. DG um lediglich 3 Prozentpunkte. Ähnliches zeigte sich bei den Gruppen SchrotH und SchrotKH des 2. DG. Von ursprünglich 31 % in SchrotH und 48 % im MF SchrotKH der Fraktion > 1000 µm, fanden sich im Kot noch 20 (SchrotH) und 22 % (SchrotKH) wieder. Im Vergleich dazu war die Fraktion > 1000 µm im Kot der Tiere aus Gruppe PelletKH signifikant geringer (p ≤ 0,01). Das MF PelletKH unterschied sich in der Nassen Siebanalyse nur geringfügig von seinem Ausgangsmaterial SchrotKH, aus dem es hergestellt war (Fraktion > 1000 µm: 47 % vs. 48 %; siehe: 4.1.2). Die Fraktion > 1000 µm im Kot der Tiere aus Gruppe PelletKH wies allerdings nur noch einen Anteil von 10 % auf. 94 Ergebnisse Tabelle 9: Mittlere Partikelgrößenverteilung der MF im Vergleich zum Kot der Tiere aus den verschiedenen Gruppen (Nasse Siebanalyse, kumulative Darstellung in %) Versuchsmischfutter 2. Durchgang 1. Durchgang > 1000 µm a,b,c ≥ 200 1000 µm Kot der Kollektionsphase < 200 µm > 1000 µm a SchrotH 34,7 31,7 33,5 57,3 20,4 22,4 SchrotH 31,1 32,5 36,4 SchrotKH 48,3 21,7 29,9 25,4 52,9a (± 2,11) (± 2,16) (± 3,04) 24,7 20,5 54,8a (± 5,90) (± 2,50) (± 4,83) 46,5 25,6 27,9 a 19,7a 23,8a 56,5a (± 1,15) (± 1,66) (± 1,45) 21,8a 18,5b 59,7ab (± 4,70) (± 1,40) (± 4,40) b PelletKH a < 200 µm 21,7 a SchrotWH ≥ 200 1000 µm c 9,63 27,0 63,4b (± 1,87) (± 0,624) (± 1,45) kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG innerhalb einer Partikelgrößenfraktion (p < 0,05) 4.4 Chymusparameter (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) Im folgenden Kapitel werden die Ergebnisse der Analyse des Chymus beschrieben. 4.4.1 Masse und TS-Gehalte Tabelle 10: Mittlere Masse des Chymus (in g TS) aus Magen, Dünndarm, Caecum und Colon (absolut und relativ; MW ± SD) TS (g) SchrotH SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH 461a 376a 420a 542b 383a (± 121) (± 66,5) (± 63,2) (± 71,5) (± 57,2) a a a relativ 20,4 17,7 18,0 20,2 16,6a (g/kg KM) (± 4,13) (± 3,29) (± 2,75) (± 2,11) (± 3,74) 1. Durchgang a,b a 2. Durchgang kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG (p < 0,05) Wie in Tabelle 10 aufgelistet, war im 1. DG die mittlere Chymusmasse (TS) des gesamten GIT der Tiere aus der Kontrollgruppe sowohl absolut (+ 85 g), als auch in 95 Ergebnisse Relation zur Körpermasse (+ 2,7 g/kg) größer als bei denen der Versuchsgruppe SchrotWH. Im Gegensatz dazu war im 2. DG bei den Tieren aus der Versuchsgruppe SchrotKH sowohl absolut, als auch relativ zur KM gesehen die mittlere Chymusmasse (TS) am höchsten, gefolgt von den Tieren der Kontrollgruppe SchrotH (total: - 122 g; relativ: -2,2 g/kg KM) und den Tieren der Gruppe PelletKH (total: - 159 g; - 3,6 g/kg). Die absoluten Werte im 2. DG konnten statistisch abgesichert werden (p < 0,05). Hinsichtlich des mittleren TS-Gehaltes des Chymus (Tabelle 11) wiesen die Tiere der Gruppe PelletKH im Vergleich der Gruppen des 2. DG in allen Lokalisationen die geringsten Werte auf. Besonders deutlich war dies im Magen- und im Caecuminhalt. Zwischen den Gruppen des 1. DG und den Gruppen SchrotH und SchrotKH des 2. DG gab es hingegen nur geringe Unterschiede im mittleren TS-Gehalt des Magen-DarmInhaltes der Tiere. Tabelle 11: TS-Gehalt (g/kg uS) im Chymus unterschiedlicher Lokalisationen im GIT (MW ± SD) SchrotH Magen Dünndarm Colon SchrotH PelletKH 303a 269a 283a 306a 213b (± 28,0) (± 26,0) (± 14,6) (± 37,4) 160a 142a 117a 117a 108a (± 15,0) (± 9,09) (± 11,2) (± 14,4) (± 6,19) a a 151 142 102 116 80,6b (± 8,87) (± 11,0) (± 17,4) (± 15,2) (± 8,60) 231a 212a 177a 183a 148a (± 9,23) (± 33,0) (± 38,5) (± 33,0) (± 41,7) 1. Durchgang a,b SchrotKH (± 25,7) a Caecum SchrotWH a 2. Durchgang kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG (p < 0,05) In der Sektion fiel auf, dass die Mägen der Tiere, die zur Gruppe SchrotKH gehörten, einen deutlich festeren Chymus enthielten, als die der Tiere der Gruppe SchrotH und besonders PelletKH. Die Einteilung in die 4 anatomischen Regionen des Magens konnte bei den Tieren, die pelletiertes Futter erhalten hatten nur mittels Darmklemmen 96 Ergebnisse erfolgen, da der Inhalt sehr flüssig war. Bei den Tieren, die Schrot erhalten hatten, konnte die Einteilung am an der großen Curvatur eröffneten Magen stattfinden. Die folgenden Bilder zeigen jeweils den Mageninhalt, bzw. Magen eines Tieres aus den verschiedenen Fütterungsgruppen des 2. DG. Abbildung 22: Sektionsbilder des Magens eines Tieres der jeweiligen Fütterungsgruppe (eröffnet und ungeöffnet) des 2. Versuchsdurchgangs 97 Ergebnisse 4.4.2 pH-Werte Abbildung 23: pH-Werte im Chymus der verschiedenen Magenregionen Wie in Abbildung 23 zu erkennen, zeigten alle Tiere, die schrotförmiges Futter erhalten hatten, einen deutlichen Abfall des pH-Wertes im Magenchymus von der Pars nonglandularis (PN) bzw. Cardia- (Ca) zur Fundusregion (Fu) und einen anschließenden pH-Anstieg zur Pylorusregion (Py). Die Gruppe SchrotWH wies diese pH-Senkung am deutlichsten auf (PN: 5,23 ± 0,4; Fu: 2,20 ± 0,21). Im Durchschnitt fiel der pH-Wert bei allen Gruppen, die schrotförmiges MF erhalten hatten, von PN zu Fu um 2,31 ± 0,61. Bei Tieren der Gruppe PelletKH (in Abbildung 23 rot markiert) war dieser pH-Gradient wesentlich geringer ausgeprägt und alle vier Regionen zeigten einen eher konstanten pH-Wert. Es fiel auf, dass nicht nur der pH-Abfall von PN zu Fu geringer ausgeprägt war, sondern zum Magenausgang (Py) auch kein nennenswerter Anstieg mehr stattfand. In der nachfolgende Tabelle 12 sind die Ergebnisse noch einmal detailliert, sowohl nach Lokalisation, als auch nach Gruppe sortiert, dargestellt. 98 Ergebnisse Tabelle 12: pH-Werte im Chymus einzelner Magenregionen, gruppenweise dargestellt Lokalisation SchrotH aA PN 5,37 (± 0,289) aA Ca 4,96 (± 0,365) bA Fu Py 2,92 SchrotWH SchrotH aA aAB 5,23 4,50 (± 0,402) (± 0,435) bA aA 3,56 4,39 (± 1,03) (± 0,475) cB bAB 2,20 2,94 SchrotKH aA 4,66 (± 0,121) acA 4,12 (± 0,622) dA 2,48 PelletKH 3,95aB (± 0,634) 3,97aA (± 0,760) 3,49bcB (± 0,492) (± 0,212) (± 0,538) (± 0,494) (± 0,695) 4,44abA 3,73bA 3,18bA 3,41bcA 3,63acA (± 0,896) (± 0,886) (± 0,411) (± 0,683) (± 0,525) 1. Durchgang 2. Durchgang a,b,c,d kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Lokalisationen innerhalb einer Gruppe (p < 0,05) A,B kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines Durchgangs 4.4.3 XS-Gehalte Die Gruppen des 1. DG unterschieden sich hinsichtlich des XS-Gehalts im Dünndarmund Caecumchymus nicht signifikant voneinander. Im 2. DG hingegen wiesen die Tiere der Gruppe SchrotKH sowohl im Dünndarm als auch im Caecum die höchsten Stärkegehalte auf. Die mit Abstand geringsten Werte konnten bei den Tieren der Gruppe PelletKH festgestellt werden. Tabelle 13: Mittlerer XS-Gehalt im Chymus des caudalen Dünndarms und Caecums, gruppenweise dargestellt (g/kg TS) SchrotH SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH Dünndarm caudal 122a 96,2a 83,5ab 107a 59,1b (± 19,9) (± 12,1) (± 13,0) (± 16,4) (± 34,0) Caecum 111a 98,9a 102a 120a 50,9b (± 22,6) (± 18,2) (± 34,5) (± 6,42) (± 25,1) 1. Durchgang a,b 2. Durchgang kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG (p < 0,05) 99 Ergebnisse 4.4.4 Laktat und flüchtige Fettsäuren (SCFA) Die Laktatgehalte im Magen- und Dünndarmchymus der Tiere aus den beiden Gruppen des 1. DG waren recht gleichmäßig, lediglich im Caecumchymus war in der Gruppe SchrotWH der L-Laktatgehalt doppelt so hoch. Die Tiere der Gruppen SchrotH und SchrotKH des 2. DG wiesen, ähnlich zu den Gruppen des 1. DG, ebenfalls mehr oder weniger vergleichbare L-Laktatgehalte im Magen-, Dünndarm- und Caecumchymus auf. Diese Gruppen unterschieden sich nicht signifikant voneinander. Die Tiere der Gruppe PelletKH hatten im Magenchymus den geringsten L-Lakatgehalt. Die Gehalte im Dünndarmchymus hingegen waren im Vergleich zu den Tieren aus den Gruppen SchrotH und SchrotKH höher. Im Caecumchymus unterschied sich der mittlere L-Laktatgehalt der Tiere aus Gruppe PelletKH nicht von dem der Kontrollgruppe, wohl aber von dem der Gruppe SchrotKH. a,b kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG (p < 0,05) Abbildung 24: Mittlerer L-Laktatgehalt in Magen-, Dünndarm- und Caecumchymus, gruppenweise dargestellt Die Gehalte an flüchtigen Fettsäuren (Acetat [C2], Propionat [C3] und Butyrat [C4]) im Chymus von Magen, Dünndarm und Caecum konnten durch die unterschiedlich 100 Ergebnisse vermahlenen und konfektionierten Versuchsfuttermittel nicht beeinflusst werden. Im 1. DG zeigten die Tiere der Gruppen SchrotH und SchrotWH im Magen-, Dünndarm- und Caecuminhalt ähnliche Fettsäuregehalte sowie ein ähnliches Fettsäuremuster (Tabelle 14), welches sich nicht signifikant voneinander unterschied. Tabelle 14: Acetat- (C2), Propionat- (C3) und Butyratgehalte (C4) in Magen-, Dünndarm- und Caecumchymus (mmol/kg uS) sowie deren prozentuales Verhältnis zueinander je Lokalisation 1. Durchgang Gruppe SchrotH relativ (%) SchrotWH relativ (%) 2. Durchgang SchrotH C2 10,7 Magen C3 C4 1,48 0,657 C2 121 Caecum C3 C4 58,7 28,6 (± 0,416) (± 0,270) (± 3,92) (± 0,088) (± 0,958) (± 25,4) (± 18,5) (± 12,6) 82,8 11,8 5,44 92,1 1,98 5,88 58,7 27,7 13,7 8,81 1,69 0,901 11,0 0,252 0,452 101 44,5 19,2 (± 1,54) (± 0,408) (± 0,515) (± 5,51) (± 0,068) (± 0,574) (± 20,0) (± 11,7) (± 4,99) 77,4 14,8 7,88 94,5 2,47 3,04 61,4 26,5 12,1 11,8 0,232 0,388 95,3 51,6 14,5 n.a.* n.a. n.a. (± 5,62) (± 0,154) (± 0,597) (± 37,6) (± 22,5) (± 10,4) 94,5 2,51 2,95 58,8 32,3 8,98 n.a.* n.a. n.a. relativ (%) PelletKH Dünndarm C3 C4 0,290 1,11 (± 2,25) relativ (%) SchrotKH C2 14,5 n.a.* n.a. n.a. relativ (%) 5,27 0,107 0 89,1 58,0 25,5 (± 2,64) (± 0,177) (± 0) (± 28,3) (± 21,4) (± 15,1) 98,2 1,84 0 52,3 34,0 13,7 9,47 0,118 0,159 80,5 44,4 16,3 (± 3,39) (± 0,188) (± 0,231) (± 35,6) (± 16,4) (± 6,41) 97,7 0,974 1,28 56,3 31,8 11,9 * n.a.= nicht auswertbar Im 2. DG waren die Ergebnisse des Gehalts an SCFA im Magenchymus nicht auswertbar und werden deshalb in der Tabelle nicht dargestellt. Die SCFA-Gehalte im Dünndarm- und Caecumchymus unterschieden sich zwischen den einzelnen Gruppen nur sehr gering voneinander. Der fehlende Nachweis von C4 in der Gruppe SchrotKH ist wahrscheinlich auf einen methodischen Fehler während der Entnahme des Chymus zurückzuführen. 101 Ergebnisse Wie schon im 1. DG zu beobachten war, verschob sich das Verhältnis der Fettsäuren im Vergleich zum vorderen Darmtrakt im Caecumchymus zu Gunsten der Fraktionen C3 und C4. Dieser Trend konnte bei allen Gruppen festgestellt werden. Zwischen den Versuchs- und der Kontrollgruppe konnte kein signifikanter Unterschied in den SCFAGehalten im Chymus der verschiedenen Lokalisationen festgestellt werden. 4.5 Makroskopische Befunde der Magenwand Nach den in Abbildung 21 dargestellten unterschiedlichen Ausprägungen der Veränderungen im Bereich der Pars nonglandularis wurde der Magen eines jeden Versuchstieres makroskopisch auf Abweichungen untersucht und einem entsprechenden Scorewert zugeordnet. Abbildung 25: Makroskopische Beurteilung der Pars nonglandularis (gelbe Markierung: Erosion; orange Markierung: Ulcus – siehe: 3.7.2) Die Versuchsgruppen des 1. DG unterschieden sich nicht signifikant im mittleren Scorewert der PN. Im Durchschnitt hatten die Tiere der Gruppe SchrotH einen Score von 0,8 ± 0,25 – Tiere der Gruppe SchrotWH von 0,4 ± 0,37. Makroskopisch zeigten sich bei einigen Tieren erste Anzeichen einer Hyperkeratose, Schwellung des Epithels und Randsaumbildung. Tiere mit einem Score von 0 fanden sich im 1. DG nur in der Gruppe SchrotWH. 102 Ergebnisse Im 2. DG unterschieden sich die Versuchsgruppen signifikant voneinander. Tiere aus der Gruppe SchrotKH hatten keine makroskopischen Veränderungen im Bereich der PN des Magens. Die Schleimhaut war glatt, glänzend und ohne jegliche Auflagerungen. Jene Versuchstiere, denen SchrotH gefüttert worden war, zeigten leichte Veränderungen und glichen mit einem durchschnittlichen Score von 0,60 ± 0,42 den Versuchstieren aus dem 1. DG. Den signifikant ungünstigsten mittleren Scorewert im Vergleich der Gruppen des 2. DG wies Gruppe PelletKH auf (3,5 ± 0,84). Diese Tiere hatten in den letzten 5 Tage vor der Sektion das institutsintern hergestellte Pellet + Cr2O3 erhalten, welches anhand der Partikelgrößenverteilung (siehe Tabelle 4) als deutlich feiner im Vergleich zu dem bis dahin gefütterten PelletKH beschrieben werden muss. 4 Tiere dieser Gruppe zeigten hochgradige Hyperkeratosen, jeweils 1 Tier Erosionen bzw. Ulzerationen im Bereich der PN. Tabelle 15: Durchschnittliche Scores der Pars nonglandularis des Magens SchrotH a Score SchrotWH SchrotH a a b PelletKH 0,75 0,40 0,60 0 3,50c (± 0,250) (± 0,374) (± 0,418) (± 0) (± 0,837) 1. Durchgang a,b,c SchrotKH 2. Durchgang kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG (p < 0,05) 4.6 Organmassen des Gastro-Intestinal-Trakts Hinsichtlich der Organmassen des GIT (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) zeigte die unterschiedliche Futterstruktur der eingesetzten Futtermittel teils signifikante Effekte. So konnte bei den Tieren der Gruppe SchrotKH des 2. DG eine absolut höhere Magenwandmasse festgestellt werden im Vergleich zu den Tieren aus der Kontrollgruppe SchrotH sowie der anderen Versuchsgruppe PelletKH. Gleiches gilt für die absolute Masse der Dünndarmwand. Auch hier zeigte die Gruppe SchrotKH die höchsten Werte, die sich signifikant zu den anderen beiden Gruppen des 2. DG unterschieden. Die absolute Masse der Colonwand war in der Gruppe SchrotKH 103 Ergebnisse ebenfalls am höchsten, konnte allerdings nur zur Gruppe PelletKH und nicht zur Kontrollgruppe SchrotH des 2. DG abgesichert werden (p < 0,05). Die relativen Organmassen bezogen auf die Körpermasse unterschieden sich jedoch im Gruppenvergleich des 2. DG nicht voneinander (p > 0,05). Für die Organmassen der Wand von Magen, Dünndarm, Caecum und Colon der Tiere des 1. DG konnten sowohl absolut als auch relativ keine signifikanten Unterschiede gefunden werden. Tabelle 16: Absolute (g uS) und relative Masse (% zur KM) der Organwand des GIT Organ Magen Dünndarm Caecum Colon Angabe SchrotH SchrotWH 171 180 203 162a (± 41,7) (± 15,1) (± 9,59) (± 27,5) relativ (%) 0,728a 0,788a 0,770a 0,759a 0,700a (± 0,041) (± 0,132) (± 0,059) (± 0,067) (± 0,173) 1018a 980a 939a 1135b 975a (± 77,8) (± 111) (± 42,3) (± 53,0) (± 67,38) absolut (g) 4,56 4,63 4,02 4,24 4,16a (± 0,237) (± 0,633) (± 0,312) (± 0,218) (± 0,277) a 50,3 a a 47,3 a a 53,9 a a 64,1 (± 9,87) (± 11,3) (± 5,19) (± 9,92) a a a a 52,4a (± 8,12) relativ (%) 0,226 0,218 0,230 0,239 0,227a (± 0,046) (± 0,021) (± 0,022) (± 0,037) (± 0,054) absolut (g) 391a 404a 366ab 448a 368b (± 18,3) (± 85,9) (± 67,6) (± 62,6) (± 57,0) relativ (%) 1,76a 1,89a 1,55a 1,67a 1,56a (± 0,173) (± 0,289) (± 0,172) (± 0,205) (± 0,121) 1. Durchgang a,b b PelletKH 162 a a SchrotKH (± 11,5) relativ (%) a SchrotH absolut (g) absolut (g) a 2. Durchgang kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG (p < 0,05) 104 Ergebnisse 4.7 Histologische Parameter Nachfolgend werden die Ergebnisse der Vermessung der Kryptentiefe im Caecum und Colon sowie der histologischen Beurteilung der Pars nonglandularis des Magens dargestellt. 4.7.1 Kryptentiefe im Caecum und Colon Das Caecum und das Colon der Versuchstiere des 1. DG wurden hinsichtlich möglicher Unterschiede in der Kryptentiefe histologisch untersucht. Dabei konnte kein signifikanter Unterschied in der Ausprägung der durchschnittlichen Kryptentiefe zwischen den Versuchsgruppen festgestellt werden, wenn auch ein Trend zu im Mittel tieferen Krypten im Caecum von Tieren der Gruppe SchrotWH (x̅ + 43 µm) zu erkennen war. Die mittlere Kryptentiefe in der Gruppe SchrotH betrug 374 µm ± 53,7 im Vergleich zu 417 µm ± 35,6 in der Gruppe SchrotWH. Auch im Bereich des Colons unterschieden sich die Gruppen hinsichtlich der durchschnittlichen Kryptentiefe nicht signifikant voneinander. 4.7.2 Histologische Befunde der Magenwand Die Versuchstiere der Gruppe PelletKH zeigten makroskopisch deutliche Veränderungen im Bereich der PN. Um verifizieren zu können, wie alt die jeweilige Läsion ist, bzw. ob es sich um einen akuten, subakuten oder chronischen Prozess handelt, wurden die Magenschnitte mittels Bindegewebsfärbung (Trichrom-Azan) gefärbt und histologisch untersucht. Auch wenn das zeitliche Auftreten und die Verweildauer von Entzündungszellen je nach Gewebe und Tierart stark variieren können, ist eine näherungsweise Zeitangabe zur Wundaltersbestimmung möglich gewesen. Bei den Versuchstieren VTP 211 und VTP 216 fanden sich akute Ulzerationen im Bereich der Pars nonglandularis. Dominiert wurde das Zellbild von neutrophilen Granulozyten und Makrophagen. Vereinzelt traten auch Lymphozyten auf. Dies ließ den Rückschluss zu, dass die Läsion nicht älter als 5 d, wahrscheinlich eher 3 d alt war (WOHLSEIN UND REIFLINGER 2011). Bei VTP 211 war die Ulzeration makroskopisch sichtbar (Score: 5), bei VTP 216 hingegen nicht (Score: 3). Bei den übrigen 4 Tieren der Gruppe PelletKH 105 Ergebnisse bestätigten sich histologisch die bereits makroskopisch beobachteten hochgradigen parakeratotischen Hyperkeratosen (Abbildung 26). Abbildung 26: Pars nonglandularis mit hgr. Hyperkeratose und Ulcus (Trichrom-Azan) Eine Altersbestimmung des parakeratotisch-hyperkeratotischen Gewebes war als solches nicht möglich. 106 Diskussion 5 Diskussion Im Folgenden sollen zunächst die angewandten Methoden kritisch betrachtet und erörtert werden. Dabei wird nicht nur auf die eigens am Tier durchgeführten Untersuchungen eingegangen, Mischfuttertechnologie auf die sondern verwendeten auch auf MF-Varianten die als Einflüsse solche. der Daran anschließend werden die Ergebnisse im Hinblick auf die zootechnische Leistung sowie der Effekt auf den GIT der Tiere diskutiert. Abschließend wird anhand dieser Daten unter tiermedizinischen Gesichtspunkten ein Ausblick auf mögliche zukünftige Fütterungsstrategien in der Aufzucht/Mast von Absetzferkeln gegeben. 5.1 Kritik der Methode 5.1.1 Tiere und Haltung Die Untersuchungen wurden in beiden Durchgängen mit Absetzferkeln (siehe 3.2) durchgeführt. Für möglichst identische Bedingungen wurden die Tiere jeweils aus dem gleichen Betrieb zugekauft. Die Auswahl der Tiere erfolgte seitens des Landwirts, wobei jedes Ferkel aus einem anderen Wurf stammte. Der Zeitraum nach dem Absetzen kann als eine der „kritischsten Phasen“ in der Schweineproduktion angesehen werden. Das Ferkel ist in diesem Zeitraum verschiedensten Stressoren ausgesetzt. TUCHSCHERER UND MANTEUFEL (2000) bezeichnen Stress als „die unspezifische Antwort des Organismus auf unerwartete und auf irgendeine Weise bedeutsame Reize“. Dabei muss Stress nicht zwangsläufig negativ sein. Eine adäquate Reaktion bspw. auf eine gefährliche Situation kann lebensrettend sein. Schädlich wirkt Stress nur, wenn er unvorhersehbar und unkontrollierbar wird: Trennung vom Muttertier, fremde Artgenossen und Umwelt, neue Rangordnungen und auch die Umstellung auf ausschließlich festes Futter. Dabei spielt die Dauer des einwirkenden Stressors ebenfalls eine entscheidende Rolle. All das führt oftmals zu geringer und variierender Futteraufnahme und begünstigt die Empfänglichkeit des Schweins für Magen-Darm-Erkrankungen (KING UND PLUSKE 2003). 107 Diskussion Um den Tieren eine Eingewöhnungszeit zu gewähren, wurde eine 12-tägige Adaptationsphase vorangeschaltet. In dieser Zeit bekamen die Ferkel zunächst das ihnen bereits aus der Saugphase bekannte Starterfuttermittel in gekrümelter Form, um eine weitere Futterumstellung und damit einen weiteren Stressor zu vermeiden. Das Versuchsfutter wurde drei Tage vor Versuchsbeginn zunächst teilweise eingemischt, bevor es dann ausschließlich gefüttert wurde. Auf eine Gruppenaufstallung nach dem Absetzen, wie in einigen Vorgängerarbeiten durchgeführt, wurde bewusst verzichtet. Nach ihrer Ankunft wurden die Ferkel direkt einzeln aufgestallt. Zum einen mit dem Hintergrund Rangordnungskämpfe innerhalb einer neuen Gruppe zu vermeiden, zum anderen, um den Tieren eine weitere Umstallung wenige Tage später und damit zusätzliche Stressfaktoren zu ersparen. Trotz der Einzelaufstallung war es den Ferkeln möglich, durch Sichtkontakt zu anderen Artgenossen eine gewisse soziale Verbindung herzustellen. Die Einzelhaltung der Tiere spiegelt sicherlich nicht die landwirtschaftliche Praxis wieder, in der üblicherweise nach dem Absetzen die Tiere im Flatdeckbereich gruppenweise gehalten werden. Um aber eine Aussage über die tierindividuelle Futteraufnahme und die Verdaulichkeit der Nährstoffe zu treffen, war diese Haltungsvariante unumgänglich. 5.1.2 Mischfutter und Fütterung Die eingesetzten MF beider Versuchsdurchgänge waren in ihrer Zusammensetzung botanisch und chemisch identisch, die Einzelfutterkomponenten entstammten jedoch unterschiedlichen Chargen. Analytische Abweichungen hinsichtlich der Nährstoffgehalte bewegten sich im Rahmen des Analysenspielraums. Lediglich die Rohfasergehalte der MF-Varianten des 1. DG unterschieden sich um etwa 10 g/kg TS von den MF-Varianten des 2. DG. Zwischen den MF-Varianten innerhalb eines DG gab es allerdings hinsichtlich des XF-Gehaltes keine größeren Abweichungen. Da alle Versuchsparameter eines jeden Versuchsdurchgangs für sich ausgewertet wurden, ist diese Diskrepanz eher als nebensächlich zu werten. 108 Diskussion Da im 2. DG neben dem schrotförmigen MF auch ein pelletiertes eingesetzt wurde, erfolgte die Analyse der Partikelgrößenverteilung ausschließlich mit der Methode der Nassen Siebanalyse, wie von KAMPHUES et al. (2007b) beschrieben. Wie bereits unter 2.1.6 erläutert, existieren derzeit nur für die Trockene Siebanalyse offizielle Konventionen nach der deutschen Industrienorm. Die Partikelgrößenverteilung konfektionierter MF zu ermitteln, gestaltet sich dahingehend schwieriger, da vor der eigentlichen Siebung ein Auflösungsprozess bspw. des Pellets stattfinden muss. Dies geschieht im Allgemeinen mit dest. Wasser, aber auch die Lösung in alkoholischen Medien wird praktiziert (NEUMANN 2014). Vor allem in der vergleichenden Beurteilung der Ergebnisse der Trockenen und Nassen Siebanalyse gibt es wesentliche Unterschiede. Durch den Auflösungsprozess im dest. Wasser kommt es zum Quellprozess einzelner Bestandteile, die dann eine nicht reale Größe widerspiegeln und auf größeren Siebmaschenweiten liegen bleiben. Andererseits werden feinere Bestandteile im Wasser gelöst oder abgeschwemmt, die dann letztlich fälschlicherweise einer feineren Fraktion zugeordnet werden. Die Aussagekraft und Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Analysenergebnissen ist also nur innerhalb einer Methode gegeben. Aus diesem Grund können Resultate einer Trockenen Siebanalyse nicht mit jenen einer Nassen verglichen werden. Um die Partikelgrößenverteilung aller eingesetzten MF miteinander vergleichen zu können, wurde auch bei den schrotförmigen MF eine Nasssiebung vorgenommen. Ziel war, dass die eingesetzten Versuchsmischfutter Partikelgrößenverteilungen mit möglichst engem Kornband (500 – 2000 µm) aufweisen, die durch eine zweistufige Zerkleinerung außerdem eine signifikante Reduktion der Zerkleinerungsenergie herbeiführen könnten (IFF, BRAUNSCHWEIG 2011). Vor allem das im 1. DG eingesetzte MF SchrotWH mit einem Anteil von 62,4 % innerhalb der Größen 560 – 2000 µm erfüllte das angesteuerte Ziel. Alle anderen Versuchsmischfutter wiesen geringere Anteile im Bereich des angestrebten Kornbandes auf und erreichten nur Anteile von 44,2 % – 49,5 % zwischen 560 – 2000 µm. Vergleicht man das gesamte Partikelgrößenspektrum der eingesetzten Versuchsmischfutter miteinander, so erkennt man allerdings, dass die 1-stufig hergestellten Kontrollmischfutter des 1. und 2. DG (SchrotH) eine feinere 109 Diskussion Struktur aufwiesen, als die 2-stufig hergestellten Versuchsmischfutter SchrotWH, SchrotKH und PelletKH. Unter diesem Aspekt ist es also gelungen, definiert gröbere MF herzustellen. Grundlage des im 2. DG eingesetzten pelletierten Versuchsfutters war das zuvor 2-stufig vermahlene SchrotKH. Da der eine Teil schrotförmig, der andere Teil pelletiert den Ferkeln angeboten Konfektionierung wurde, untersucht sollte werden. der Der direkte immer Einfluss der wieder alleinigen beschriebene Nachzerkleinerungseffekt durch eine anschließende Konfektionierung (KAMPHUES 2007) konnte in diesem Fall sehr gering gehalten werden. Die Pelletierung verursachte keine gravierende Nachzerkleinerung und damit keinen nennenswerten Anstieg des Feinanteils wie die Abbildung deutlich 27 zeigt (graue Linien). Das institutsintern Abbildung 27: Summenverteilung der Partikelgrößen von Schrot KH, PelletKH und Pellet + Cr2O3 (Nasse Siebanalyse) hergestellte pelletierte MF Pellet + Cr2O3 (rote Linie) zur Ermittlung der pcVQ, welches ab 5 Tagen vor der Sektion verfüttert wurde, wies hingegen deutlich höhere Feinanteile auf, als das bis dahin verfütterte MF PelletKH. Die Verwendung unterschiedlicher Pelletiermaschinen sowie das Fehlen eines Vorkonditionierers (Zufuhr von Sattdampf) erklären mit hoher Wahrscheinlichkeit die stark unterschiedlichen Resultate in der Partikelgrößenverteilung. Alter- und Verschleißzustand (Koller, Matrizen), sowie geringere Technisierungsgrade älterer Maschinen üben demnach einen erheblichen Einfluss auf die Struktur des zu pelletierenden MF aus. 110 Diskussion Wie unter 4.1.2 bereits erwähnt, entsprachen nach Einschätzung von KAMPHUES et al. (2014) die eingesetzten Kontrollmischfutter (SchrotH) in ihrer Partikelgrößenverteilung einem üblichen Schweinemischfutter. Die Beschreibung mittels GMD hingegen ergab, dass SchrotH des 1. und 2 DG mit Werten von 441 µm und 395 µm sich unterhalb der Empfehlung zur Vermeidung von Magenulzera (GMD nicht < 550 µm) bewegten. Die 2-stufig hergestellten MF SchrotKH und PelletKH spiegelten ggr. gröber als üblich vermahlene MF wider, entsprachen aber in ihrem GMD-Wert (576 µm und 570 µm) den Empfehlungen von KAMPHUES et al. (2014) zur Vermeidung von Magenulzera. Die Beurteilung der Partikelgrößenverteilung eines MF anhand eines einzelnen Wertes sollte daher kritisch hinterfragt werden, da dieser durch Ungleichgewichte einzelner Fraktionsanteile stark beeinflusst wird. Ein bspw. fein vermahlenes Futter mit hohen Anteilen kleiner Partikel und nur einer „Ausreißerfraktion“ gröberer Anteile wird mit dem GMD nur unzureichend wahrheitsgetreu dargestellt. Für die exakte Beurteilung sollte daher, durchaus auch mittels grafischer Darstellung (Summenverteilung), die gesamte Bandbreite der Partikelgrößenfraktionen betrachtet werden. Vergleicht man dennoch die eingesetzten Versuchsmischfutter anhand des GMDWertes nach Nasssiebung mit in der Praxis üblichem MF für Ferkel, stellt man fest, dass dort deutlich feinere Futtermittel eingesetzt werden. Nach WOLF et al. (2012) finden sich in der Praxis Mischfutter mit einem durchschnittlichen GMD von 291 µm (min. 207 µm, max. 418 µm) in der Ferkelfütterung. Nach Einschätzung von KAMPHUES et al. (2014) bedeutet dieser Einsatz ein deutlich erhöhtes Risiko für das Auftreten von Magenulzera. Die tägliche Fütterung der Ferkel erfolgte individuell. Da die Stalleinrichtung nicht spezifisch nur für Absetzferkel, sondern auch auf größere Tiere ausgelegt ist, kam es durchaus vor, dass die Tiere sich mit ihren Füßen in die Futtertröge stellten oder auch mit dem gesamten Körper dort hineinlegten. Dementsprechend gelangte das Futter teils auch aus den Trögen auf den Boden. Um diese Futterverluste jedoch so gering wie möglich zu halten, wurden mehrmals täglich mittels Kehrblech und Handfeger die Reste zusammengekehrt und in den Trog zurückgegeben. 111 Diskussion 5.1.3 Untersuchungsmethoden Die im hiesigen Institut durchgeführten Untersuchungen basierten auf etablierten methodischen Grundlagen. Dennoch ist zu sagen, dass dabei auch Kompromisse eingegangen werden mussten, um bestimmte Versuchsziele zu erreichen. Die tägliche Futteraufnahme wurde mittels der Differenz aus Einwaage und Rückwaage bestimmt, in der Annahme, dass der TS-Gehalt der Rückwaage dem der Einwaage entsprach. In der Regel ist dieses Vorgehen üblich. GROßE LIESNER (2008) konnte bestätigen, dass es zu keinen nennenswerten TS-Gehalt Änderungen kommt. In den Fällen, in denen augenscheinlich die Rückwaage eine erhebliche Abweichung des TS-Gehalts der Einwaage aufwies (massives Einspeicheln, Wasserbeimengungen durch vorherige Tränkeaufnahme), wurde eine TS-Bestimmung durchgeführt und die tägliche Futteraufnahme mit dem ermittelten Wert korrigiert. Die Fütterung im Rahmen der Ermittlung der sVQ erfolgte ebenfalls ad libitum und nicht anhand der sonst üblichen Methode, die Tiere im Erhaltungsbedarf zu füttern. Auch wurde auf eine Aufstallung in Stoffwechselkäfigen verzichtet, wie sie beispielsweise von WEISTHOFF (1990) vorgeschlagen wird. Da ein Ziel der Untersuchungen war, so praxisbezogene Aussagen wie möglich zu treffen, wurde darauf bewusst verzichtet. Zum einen, weil Ergebnisse von ROTH UND KIRCHGESSNER (1984) darauf hindeuten, dass jene Verdaulichkeitswerte nicht mit denen unter Praxisbedingungen ermittelten vergleichbar sind, zum anderen, um den Tieren weiteren Stress durch eine zusätzliche Umstallung (Stoffwechselkäfig) zu ersparen. Für die Ermittlung der sVQ war eine Einzelaufstallung unumgänglich. Das Endgewicht zum Sektionszeitpunkt wurde nach vorangegangener 12-stündiger Nahrungskarenz und anschließend 6-stündigem Nahrungsangebot bestimmt. Dieses Vorgehen ist nicht praxisüblich, da die Schweine i.d.R nüchtern zum Schlachthof transportiert werden. Die so ermittelten Körpermassen mit vollem Magen führen vermutlich hinsichtlich der Leistungsparameter zu einer etwas günstigeren tgl. Zunahme sowie Futterverwertung. Da alle vorangegangenen Wiegungen jedoch auch an nicht genüchterten Tieren (ad libitum Fütterung) erfolgten und diese Prozedur für 112 Diskussion alle Versuchstiere gleich war, wird der methodische Fehler als gering eingeschätzt. Um Aussagen über die Magenfüllung, -inhalt und –schichtung treffen zu können, war dieses Vorgehen unumgänglich. Um sowohl Aussagen über den Mageninhalt als auch die –schleimhaut zu treffen, konnte der gesamte Magen nicht wie bei KÖTTENDORF (2009) in Gänze tiefgefroren werden, um dann an definierten Stellen exaktes Probenmaterial zu entnehmen, sondern musste im frischen Zustand eröffnet werden. Da die gewählte Einteilung des Magens nicht anatomisch exakt erfolgte, sondern geometrisch (Vierteilung), ist davon auszugehen, dass es bei der Probenentnahme durchaus zu Vermischungen einzelner Kompartimente (besonders PN und Cardia) gekommen ist (siehe Abbildung 15). Grund dieser generellen Vorgehensweise ist die Probenentnahme bei Mägen mit flüssigem Mageninhalt. Hier musste der Mageninhalt mit Darmklemmen in Abschnitte eingeteilt werden. Eine andere Einteilung als eine geometrische Vierteilung war praktisch nicht durchführbar. Konsequenterweise wurde diese Einteilung auch bei nicht flüssigen Mageninhalten gewählt, um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Aussagen zur Magenschichtung und damit verbundenen Parametern (pH-Wert, Cl-Gehalt) konnten damit gruppenvergleichend getroffen werden. Die makroskopische Beurteilung der Magenschleimhaut erfolgte nach einem modifizierten Score von GROßE LIESNER (2008), modifiziert nach WINTERMANN (2011). Im Unterschied zu WINTERMANN (2011) erfolgte bei Auftreten eines Ulcus generell die Bewertung mit Score 5. Es wurden keine einzelnen Abstufungen innerhalb der PN und damit kein errechneter Gesamtscore vergeben. Damit sollte vermieden werden, dass Tiere mit einem Ulcus in nur einem Teilbereich der PN niedrigere Scorewerte erhielten bzw. „gesünder“ eingestuft würden. Nachteil dieser Methode ist sicherlich, dass zwischen verschiedenen Ausprägungen eines Ulcus nicht unterschieden wird. Beabsichtigt war aber, mit einem einzigen Scorewert den Zustand der PN wiederzugegeben. Daher wurden auch die Einteilungen der Grade zur Ausprägung von Hyperkeratosen genauer beschrieben (siehe Übersicht 6). Anhand der Fotografien jedes eröffneten Magens fand eine Nachbetrachtung statt, die es ermöglichte, im direkten Vergleich eine genauere Abstufung bzw. Einteilung anhand der Schweregrade 113 Diskussion zu vollziehen. Dabei wurden nicht nur die Bilder dieses Versuchs mit einbezogen, sondern auch die Fotografien aus den Versuchen von VON UND ZUR MÜHLEN (2015). 5.2 Leistungsparameter Nachfolgend werden die Ergebnisse der Verdaulichkeit (sVQ, pcVQ) und die zootechnischen Leistungen (tgl. Futteraufnahme, Körpermassenzunahme, FCR) erörtert und diskutiert. 5.2.1 Scheinbare Gesamtverdaulichkeit (sVQ) Auch wenn sich Fütterung und Haltung der Versuchstiere von den im Feld praktizierten unterschieden, so konnten dennoch relative tägliche Futteraufnahmen erreicht werden (siehe 4.2.2), die den DLG Empfehlungen (2008) für diese Altersklasse entsprechen (44 – 47 g uS/kg KM). Dahingehend können durchaus die Ergebnisse dieser Versuche auf die Praxis übertragen werden und für die Entwicklung künftiger Fütterungsstrategien herangezogen werden. Tabelle 17: Durchschnittliche relative tägliche Futteraufnahme der Ferkel (g uS/kg KM) SchrotH 2. Versuchswo. SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH 47,9 46,5 55,4 53,0 50,3 (± 3,33) (± 2,33) (± 9,50) (± 4,69) (± 4,44) 1. Durchgang 2. Durchgang Wie unter 4.2.3 beschrieben, ergaben sich hinsichtlich der sVQ von oS, XP und XS keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen beider DG. Mit Werten zwischen 85,5 – 86,9 % entsprach die sVQ der oS dem Niveau, welches bei Ferkeln in diesem Alter und bei ad libitum Fütterung zu erwarten ist (KAMPHUES et al. 2007a). Die erhobenen Werte decken sich auch mit den Ergebnissen von ARLINGHAUS (2013). Die XF-sVQ zwischen den Tieren aus den Gruppen des 1. DG unterschied sich nicht signifikant voneinander. Auffällig war der deutliche Unterschied der XF-sVQ der Tiere der Gruppe SchrotKH des 2. DG im Vergleich zur Kontrollgruppe SchrotH und zur Gruppe PelletKH. 114 Diskussion Zunächst muss allerdings angemerkt werden, dass der Begriff „Rohfaser“ eine Sammelbezeichnung verschiedenster uneinheitlicher Stoffgruppen ist. Nach TROWELL et al. (1976) versteht man unter Nahrungsfasern alle pflanzlichen Polysaccharide und Lignin, welche von endogenen Verdauungsenzymen eines Monogastriers nicht gespalten werden können. Dabei werden alle Polysaccharide, die in Pflanzen vorkommen und nicht der Stärke zuzuordnen sind, als Nicht-Stärke-Polysaccharide bezeichnet. Strukturell handelt es sich hierbei um Cellulose, ß-Glucane, Arabinoxylane (Pentosane), Mannane, Galactane, Xyloglucane und Pektine. In der Tierernährung findet zur Bestimmung des Fasergehaltes eines Futtermittels vor allem die klassische Methode der Weender Analyse Anwendung. Als „Rohfaser“ wird der organische Rückstand nach Säure- und anschließender Alkalibehandlung bezeichnet. Es handelt sich also um die unlöslichen Nahrungsfaserrückstände aus den pflanzlichen Gerüstsubstanzen. Dazu zählen vornehmlich Cellulose, Hemicellulosen, Lignin, aber auch Stoffe wie Cutin und Suberin. Der lösliche Teil, z.B. einige Pentosane oder auch ß-Glucane, wird den stickstofffreien Extraktstoffen (NfE) zugerechnet. Das größte Defizit, welches der Weender Futtermittelanalyse immer wieder zugeschrieben wird, ist die Untergliederung der Kohlenhydrate in die NfE- und die Rohfaserfraktion. Ein nicht unerheblicher Teil der enzymatisch unverdaulichen Gerüstsubstanzen wird in der NfE-Fraktion erfasst. Da hier aber auch gut verdauliche Substanzen wie Stärke und Zucker zugerechnet werden, kann es durchaus zu Fehleinschätzungen in der Nährstoffverwertbarkeit kommen (JEROCH et al. 2008). Da die im Versuch ermittelte XF-sVQ auf chemisch und botanisch identischen Futtermitteln beruhte und die ermittelten XF-Gehalte der Versuchsfutter sich kaum unterschieden, kann davon ausgegangen werden, dass, auch wenn es sich bei der XF um eine sehr heterogene Stoffgruppe handelt, diese in den MF-Varianten aller Tiere gleichermaßen zusammengesetzt war. LIPIEC et al. (1994) untersuchten Futtermittel auf ihren Nahrungsfasergehalt mittels unterschiedlicher Methoden [XF gemäß HORWITZ et al. (1975); NDF, ADF, ADL sowie durch Differenz die Anteile an Hemicellulosen und Cellulose gemäß GOERING und VAN SOEST (1970); lösliche und unlösliche Nahrungsfasern 115 Diskussion (NF) nach ARRIGONI et al. (1984)]. Dabei stellte sich heraus, dass der ermittelte XFGehalt in Gerste, Weizen und Roggen im Wesentlichen den Anteil an Cellulose widerspiegelt. So betrugen bspw. die untersuchten Gehalte an XF in Gerste 7,6 %, die der Cellulose 7,8 %. Da die eingesetzten MF-Varianten auf Basis von Getreide (Weizen, Gerste) hergestellt wurden, kann angenommen werden, dass die XF-sVQ in erster Linie die Verdaulichkeit der Cellulose darstellt. Säugetiere besitzen keine endogenen cellulolytischen Enzyme. Die Spaltung von Kohlenhydraten aus Zellwandbestandteilen pflanzlichen Ursprungs findet unter anaeroben Bedingungen vor allem im Dickdarm durch die vorherrschende Mikrobiota statt. Diese ähnelt im Wesentlichen der in den Vormägen von Wiederkäuern und erreicht auch ähnliche Bakteriendichten (1010 – 1012/g Chymus). Abbauprodukte der Kohlenhydratfermentation sind die SCFA Acetat, Propionat und Butyrat. Das Schwein kann etwa 15 – 30 % seines Energiebedarfs durch die Verbrennung von SCFA aus dem Dickdarm decken (BREVES UND DIENER 2015). Die deutlich höhere XF-sVQ der Tiere aus der Gruppe SchrotKH hätte also auch höhere Gehalte an SCFA im Dickdarmchymus vermuten lassen. Im Caecumchymus konnte im Vergleich zu den anderen Gruppen aber kein höherer SCFA-Gehalt ermittelt werden. Da jedoch die Resorptionsrate von SCFA mit steigender Konzentration zunimmt (JEROCH et al. 2008), ist es fraglich, ob ein höherer Gehalt im Caecumchymus mit der angewandten Methodik überhaupt hätte gefunden werden können. Widersprüchlich zu einer verbesserten XF-sVQ der Gruppe SchrotKH steht die Tatsache, dass eigentlich weniger cellulolytische Bakterien im Dickdarm hätten vorherrschen müssen, da, postileal mehr XS anflutete (siehe Tabelle 13) und dadurch die cellulolytische Mikrobiota verdrängt worden wäre (JEROCH et al. 2008). Das hätte zur Folge haben müssen, dass die XF-sVQ auf ähnlichem Niveau liegt, wie die der anderen Versuchsgruppen (SchrotH und PelletKH). SANDER et al. (2012) fanden heraus, dass bei der Verfütterung von grobem Schrot 116 signifikant mehr Bakterien/g Chymus Diskussion (Laktobazillen) sowohl im Magen-, als auch im Caecumchymus zu finden sind. Möglicherweise bewirkt die grobe, schrotförmige Struktur des Futters der Gruppe SchrotKH, unabhängig von der Stärkeanflutung, eine generelle Beeinflussung der Mikrobiota des Dickdarms auch zu Gunsten der cellulolytischen Bakterien. Dieser Einfluss wäre dann weniger chemischer Natur, sondern sekundär auf die physikalische Struktur zurückzuführen. Ebenfalls erheblichen Einfluss auf die Verdaulichkeit von Nährstoffen hat die Passagerate der Digesta (PRD). So konnten ROTH Mastschweinen zeigen, dass bei Erhöhung des UND KIRCHGESSNER (1985) an Fütterungsniveaus auf den zweieinhalbfachen Erhaltungsbedarf die mittlere Retentionszeit von 52,5 auf 35,3 h verkürzt wurde und dieses an einen deutlichen Rückgang der Verdaulichkeit gekoppelt war. Ein steigender XF-Gehalt wirkte sich hier nur tendenziell verkürzend auf die PRD aus, bewirkte aber dennoch deutliche Einbußen in der Nährstoffverdaulichkeit. Im Gegensatz dazu verkürzte sich die PRD bei KASS et al. (1980), wenn Futtermittel mit höheren XF-Gehalten eingesetzt wurden. KIM et al. (2007) konnten ebenfalls an Schweinen zeigen, dass eine enge Korrelation zwischen der Höhe der Verdaulichkeit und der PRD besteht, allerdings völlig unabhängig vom XF-Gehalt des Futtermittels. In ihren Versuchen wurden identische Futtermittel eingesetzt und dennoch zeigten sich deutliche Unterschiede in der PRD und damit in der Höhe der Nährstoffverdaulichkeit. Als mögliche Gründe werden eine hohe individuelle Variabilität der Tiere, unterschiedliche Stressanfälligkeit, Unterschiede in der Höhe der Darmkapazität (Volumen) sowie Unterschiede in der Ausprägung der Darmperistaltik vermutet. Für eine verlängerte PRD der Tiere aus Gruppe SchrotKH spricht die erhöhte Kapazität des GIT, welche sich anhand der absoluten Chymusmengen sowohl zur Kontrollgruppe SchrotH, als auch zur Versuchsgruppe PelletKH absichern ließ (siehe Tabelle 10). Ebenso weißt die PRD des Magens, errechnet aus der Menge der letzten Futteraufnahme und der im Magen befindlichen Chymusmasse, auf eine verlängerte PRD bei den Tieren der Gruppe SchrotKH hin. Die Angaben in der folgenden Tabelle geben dabei den prozentualen Anteil an Chymus wieder, der theoretisch den Magen bereits passiert hat. 117 Diskussion Die Werte ließen sich statistisch nicht absichern, bestätigen aber (besonders die Ergebnisse des 2. DG), dass gröbere Strukturen länger im Magen verweilen (MARTENS 2012) und damit die Passagezeit verlängern. Tabelle 18: Theoretische Passagerate des Magenchymus (%) errechnet anhand der letzten FA und der in der Sektion ermittelten Chymusmenge (Zeitraum 6 h) SchrotH Magenpassage SchrotWH SchrotH SchrotKH PelletKH 63,5 72,1 70,9 65,6 73,7 (± 2,46) (± 11,8) (± 6,36) (± 3,15) (± 10,1) 1. Durchgang 2. Durchgang Dabei zeigten die Tiere der Gruppe SchrotKH des 2. DG, dass etwa 66 % des zuletzt aufgenommen Futters den Magen bereits wieder verlassen hatte (Sektion erfolgte 6 h nach Wiedervorlage des MF), bei den Tieren der Kontrollgruppe SchrotH und der Versuchsgruppe PelletKH betrug der Anteil allerdings schon 71 %, bzw. 74 %. Kritisch hinterfragt werden muss allerdings, inwiefern nach einem Zeitraum von 6 h die errechnete Passagerate noch aussagekräftig ist. In Abbildung 28 ist zu sehen, dass 6 h nach der Nahrungsaufnahme (Postlag Phase) der Unterschied zwischen der Restmenge im Magen nach solider und flüssiger Nahrung nicht mehr gravierend ist. Für eine klare Beurteilung der Passagerate des Magenchymus hätte eine Sektion bereits spätestens 3 h nach Nahrungsaufnahme, also noch in der Lag Phase erfolgen müssen. Auch die mittleren absoluten Organmassen von Caecum- und Colonwand waren bei Tieren der Gruppe SchrotKH am höchsten. Im Falle der Organmasse des Colons konnte der Wert statistisch zumindest zur Versuchsgruppe PelletKH abgesichert werden (siehe Tabelle 16). Bei den Tieren des 1. DG zeichneten sich allerdings keine Unterschiede bezüglich der Organmassen oder der Chymusmenge im GIT ab, obwohl das eingesetzte Versuchsfutter SchrotWH im Vergleich zu allen anderen eingesetzten MF die gröbste Partikelgrößenverteilung aufwies. Die relativen Organmassen (g/kg KM) unterschieden sich in den Gruppen nicht signifikant voneinander, obwohl auch hier die 118 Diskussion Gruppe SchrotKH tendenziell die höchsten Werte zeigte. In den Versuchen von ARLINGHAUS (2013) hingegen unterschied sich die Magenwandmasse der Gruppen Schrot grob und Pellet fein sowohl absolut als auch in Relation zur Körpermasse signifikant voneinander. Dass der Unterschied im Rahmen dieser Untersuchungen nur teilweise zu beobachten war, liegt wahrscheinlich daran, dass keine extrem feinen Futtermittel eingesetzt wurden. Der GMD des von ARLINGHAUS (2013) verfütterten „Pellet fein“ betrug 292 µm, das während der Kollektionswoche eingesetzte PelletKH hingegen 570 µm. Möglicherweise beeinflusst der Multicracker, bzw. Keilscheibenzerkleinerer die physikalische Struktur des MF durch vermehrte vertikale und radiale Scherkräfte sowie zusätzliche Druckkräfte günstiger. Der Zellverband, vor allem widerstandsfähige Gerüstsubstanzen, wird aufgebrochen und gelockert. An der größeren Oberfläche der Partikel können bakterielle Enzyme effektiver wirken. In der Summe scheint sich dies positiv (verlängernd) auf die PRD und nicht zuletzt damit auf die Nährstoffverdaulichkeit auszuwirken. Weitere Fütterungsversuche, nicht nur unter Laborbedingungen, sondern auch Feldversuche an größeren Tierzahlen wären notwendig, die im Rahmen dieses Versuchs ermittelten Ergebnisse zu bestätigen. 5.2.2 Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit (pcVQ) Zunächst sei noch einmal darauf hingewiesen, dass für die Ermittlung der pcVQ in den letzten 5 Versuchstagen dem MF ein unverdaulicher Marker (Chromoxid) zugefügt wurde und in diesem Zusammenhang das MF der Gruppe PelletKH eine enorme Nachzerkleinerung durch die institutsinterne Pelletierung erfuhr. Daher müssen die Ergebnisse der Gruppe PelletKH gesondert von denen der Gesamtverdaulichkeit gesehen werden (siehe 5.1.2). Wie auch schon für die scheinbare Gesamtverdaulichkeit beobachtet, gab es hinsichtlich der pcVQ im 1. DG keinerlei statistisch abgesicherten Unterschiede, im 2. DG hingegen unterschieden sich die Gruppen SchrotKH und PelletKH in Bezug auf die 119 Diskussion XP-pcVQ signifikant voneinander. Die pcVQ der oS und der Stärke waren in allen Gruppen auf vergleichbarem Niveau. Interessant und erwähnenswert ist, dass die Gruppe SchrotKH im Vergleich zur Gruppe PelletKH die höhere XP-pcVQ zeigte, nicht umgekehrt, wie vielleicht vermutet. In der Arbeit von ARLINGHAUS (2013) wies jene Gruppe, die das fein vermahlene und pelletierte MF zugeteilt bekommen hatte, die höchste pcVQ von Rohprotein auf, jedoch war dieser Unterschied zu den anderen Gruppen nicht signifikant. In der Literatur findet sich diesbezüglich die Hypothese, dass es durch ein ungünstigeres Oberflächen : Volumen Verhältnis bei grober Vermahlung zu geringerer enzymatischer Aktivität am Substrat kommt (DEN HARTOG 2009; WOLF et al. 2012) und daher eine geringere XP-Verdaulichkeit auftritt. Diese Begründung scheidet allerdings in diesem Fall aus, da es das MF mit der gröberen Vermahlung war, welches im Tier zu einer höheren XP-pcVQ führte. Betrachtet man dieses Ergebnis unter dem Aspekt der Passagerate, liegt auch hier die Vermutung nahe, dass die Enzymaktivität und –effektivität nicht nur von der Oberfläche des Substrats abhängig ist, sondern auch von der zur Verfügung stehenden Zeit. Der Transit des Chymus durch den Dünndarm dauert in etwa 1,5 – 2 Stunden, bevor dieser das Ileum und schließlich das Colon erreicht (EHRLEIN 2015a). Wie lange der Chymusfluss anhält, hängt von der Geschwindigkeit der Magenentleerung ab, die wiederum maßgeblich von der Struktur des Futters und dem daraus resultierenden TS- Gehalt des Chymus beeinflusst wird. Flüssiger Nahrungsbrei und kleine Partikel verlassen den Magen bereits kurz nach der Nahrungsaufnahme (Abbildung 28), die festeren und gröberen Bestandteile hingegen werden im Magen Abbildung 28: Zeitlicher Verlauf der Entleerung von flüssigen und festen Nahrungsbestandteile aus dem Magen (SCHUMPELICK et al. 2006) 120 Diskussion zurückgehalten (Lag Phase). Sie verlassen den Magen erst, wenn sie durch die Magenperistaltik ausreichend zerkleinert wurden, um den Pylorussphinkter zu passieren (EHRLEIN 2015b). Auch GROßE LIESNER (2008) konnte in ihren Untersuchungen bestätigen, dass die Tiere, denen grobes Schrot angeboten worden war, deutlich länger gefüllte Mägen aufwiesen, als jene Tiere, die feines und/oder pelletiertes Futter bekommen hatten. Auch MIKKELSEN et al. (2007) und MIKKELSEN et al. (2004) stellten fest, dass bei Angebot von grobem Schrot die Retentionszeit der Magendigesta verlängert war, was für eine positive Beeinflussung der Magenmikrobiota sorgte (Zunahme der Anaerobier) und dementsprechend zu einer erhöhten mikrobiellen Fermentation. Die in dieser Arbeit beobachtete signifikant geringere Konzentration an Laktat im Magenchymus der Gruppe PelletKH im Vergleich zu den Gruppen SchrotH und SchrotKH des 2. DG bestätigt dies. Die Tiere der Gruppe PelletKH des 2. DG hatten im Vergleich zur Kontrollgruppe SchrotH und zur Versuchsgruppe SchrotKH mit 213 g/kg zu 283 g/kg (SchrotH) und 306 g/kg (SchrotKH) einen signifikant geringeren TS-Gehalt des Magenchymus und dementsprechend einen flüssigeren Mageninhalt. Wenn die gröbere Struktur des MF dafür sorgt, dass der Chymusfluss und damit auch der Nährstofffluss verlangsamt würde, bliebe also für den Nährstoffabbau sowie die mikrobielle Fermentation mehr Zeit und könnte nachfolgend eine Erhöhung der Nährstoffverdaulichkeit bewirken. Die Denaturierung der Proteine und damit ihr erster „Abbauschritt“ im Magen würde durch die längere Verweildauer stärker ausgeprägt, die Wirksamkeit der proteolytischen Enzyme erhöht sein. Auf der anderen Seite gewährleistet die „Resorptionsreserve“ des Darms die gleichbleibende Resorptionsrate unabhängig von der anflutenden Nährstoffzusammensetzung. Danach verläuft zwar die Sättigungskinetik unterschiedlich (Kohlenhydrate > Protein > Fett), dennoch ist die vom Magen entleerte Nährstoffmenge i.d.R geringer als die Resorptionskapazität des Darms (WEBER UND EHRLEIN 1998). Allerdings gibt es bisher wenige Arbeiten, die sich ausschließlich mit der Struktur von MF und deren Auswirkung auf die Retentionszeit der Digesta, der Nährstoffresorption und damit der Verdaulichkeit befasst haben. Dennoch sollte das Ergebnis der höheren XP-pcVQ nicht überbewertet werden, da es gegenteilig zu bisherigen Studien ist, in denen feinere Strukturen tendenziell bessere 121 Diskussion XP-pcVQ erzielten (vgl. z.B. ARLINGHAUS 2013). Um dieses Ergebnis zu verifizieren, sind weitere Fütterungsversuche mit 2-stufig hergestellten MF dieser Art erforderlich. 122 Diskussion 5.2.3 Zootechnische Leistungen (ADFI, ADG, FCR) Die Parameter der täglichen Futteraufnahme (ADFI), der täglichen Zunahme (ADG) sowie der Futterverwertung (FCR) werden üblicherweise herangezogen um zootechnische Leistungen zu bewerten und zu vergleichen. Abbildung 29: Entwicklung der relativen Futteraufnahme (g uS/kg KM) der Tiere des 1. DG (links) und 2. DG (rechts) Wie unter 4.2.2 aufgeführt gab es bezüglich der Futteraufnahme keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG. Im Gegensatz zu den Ergebnissen von ARLINGHAUS (2013) und BULLERMANN (2012) war allerdings die relative wie auch die absolute Futteraufnahme der Gruppe PelletKH tendenziell geringer als die der Gruppen SchrotH und SchrotKH. Die in der Praxis und in der Literatur (u.a. HANCOCK UND BEHNKE 2001; BALL et al. 2015) vielfach beschriebene höhere Futteraufnahme beim Angebot eines pelletierten MF konnte hier nicht bestätigt werden. Besonders deutlich wird der Unterschied der ADFI in den ersten 2 Versuchswochen des 2. DG (Abbildung 29). Die Futterumstellung vom Ferkelstarter bzw. Aufzuchtfutter zum Versuchsfutter erfolgte sukzessive, sodass die verschiedenen MF zunächst „verschnitten“ wurden. Für die Gruppe PelletKH bedeutete dies, dass zwei völlig unterschiedlich konfektionierte MF (Brösel und Pellet) miteinander vermischt und angeboten wurden. Die Gruppen SchrotH und SchrotKH hingegen mussten sich nur geringfügig auf eine andere physikalische Struktur und damit auf eine veränderte Haptik einstellen. Da besonders Ferkel ein ausgesprochenes Explorationsverhalten (MARTENS 2012) zeigen (Wühlen, Kauen, Beißen), entstand der Eindruck, dass vor allem das SchrotKH größere haptische Reize bot und dementsprechend die Futteraufnahme forciert wurde. 123 Diskussion Die höhere ADFI der Tiere aus Gruppe SchrotKH spiegelte sich auch in der tendenziell höheren ADG wider (siehe Abbildung 21), wobei sich die FCR zwischen den Gruppen SchrotKH und PelletKH kaum (1,57 vs. 1,58) von der Gruppe SchrotH (1,65) des 2. DG unterschied. Die hier gemachten Beobachtungen decken sich nicht mit den Ergebnissen zahlreicher Studien, wonach eine feine Vermahlung und auch Pelletierung der MF zu einer günstigeren FCR führen (HEALY et al. 1994; LAURINEN et al. 2000; L'ANSON et al. 2012). Möglicherweise ist der Unterschied in der Partikelgrößenverteilung (extrem fein vs. extrem grob) der von den Autoren eingesetzten Futtermittel ein Grund für die beobachteten höheren Leistungen der Schweine. Wurden MF mit einem GMD > 1000 µm eingesetzt, also weitaus gröber als praxisübliche Werte (vgl. Tabelle 1), kam es bspw. zu geringeren tgl. Zunahmen der Tiere (WOLF et al. 2012). Die in diesem Versuch eingesetzten MF überschritten diese allgemein üblichen Werte zwar ebenfalls, aber nicht in jenem Ausmaß. Möglicherweise waren diese Unterschiede in der Vermahlungsintensität nicht ausreichend, um derartige Effekte in den Tiergruppen zu erzielen. Es bleibt festzuhalten, dass die 2-stufig hergestellten MF keine nachteilige Wirkung auf die Leistungen der Absetzferkel (sVQ, pcVQ, zootechnische Leistungen) zeigten. Im Falle des eingesetzten SchrotKH zeigten sich sogar Vorteile hinsichtlich der XF-sVQ und auch der XP-pcVQ. Welche physiologischen Mechanismen hier zugrunde liegen, konnte nicht abschließend geklärt werden. Unter anderem aus den Arbeiten von GROßE LIESNER (2008), KIM et al. (2007), MIKKELSEN et al. (2007) KASS et al. (1980) und den hier vorliegenden Ergebnissen kann aber abgeleitet werden, dass der Dauer der Magenentleerung sowie der Passagerate der Digesta enorme Bedeutung für die Verdaulichkeit der Nährstoffe und daraus resultierend auch für die Leistung von Absetzferkeln zukommen muss, die durch das Angebot des 2-stufig vermahlenen Schrots positiv beeinflusst wurden. 124 Diskussion 5.3 Gesundheit des Gastro-Intestinal-Trakts Im Folgenden soll anhand der Ergebnisse der makroskopischen und mikroskopischen Beurteilung des GIT dessen Entwicklung und Gesundheit diskutiert werden. 5.3.1 Magengesundheit Für die makroskopische Beurteilung der Pars nonglandularis (PN) des Magens fand ein veränderter Score nach GROßE LIESNER (2008), modifiziert nach WINTERMANN (2011), Anwendung. Wie schon seit langem (MAHAN et al. 1966) und aus etlichen vorangegangen Arbeiten bekannt (BETSCHER 2010; ARLINGHAUS 2013), zeigte sich auch in dieser ein deutlicher Effekt der Vermahlungsintensität auf die Integrität der Magenschleimhaut im Bereich der PN. Interessanter Weise zeigte jedoch nur die Gruppe SchrotKH des 2. DG einen Score von 0,0 und damit eine makroskopisch absolut intakte Schleimhaut der PN. Obwohl die MF-Variante SchrotWH die gröbste Vermahlung aufwies, konnten an den Mägen der damit versorgten Tiere leichte Veränderungen festgestellt werden (Score 0,40). Insgesamt wiesen aber alle Mägen von Tieren, die schrotförmiges MF erhalten hatten, wenn überhaupt nur ggr. Veränderungen an der PN auf. Zwischen den Gruppen des 1. DG gab es für dieses Merkmal keine signifikanten Unterschiede. Die Unterschiede hinsichtlich des makroskopischen Scores der PN des Magens konnten zwischen den Gruppen des 2. DG hingegen in allen Fällen statistisch abgesichert werden. Folgende Reihenfolge ergab sich bezüglich der Schweregrade der Schleimhautveränderungen im 2. DG: SchrotKH (Score 0,0) < SchrotH (Score 0,60) < PelletKH (Score 3,50). Doch nicht nur die Auswirkungen der Vermahlungsintensität, sondern auch der alleinige Einfluss der Konfektionierung auf die Magengesundheit ist von besonderem Interesse. Die Herstellung des im 2. DG eingesetzten Pellets erfolgte aus dem zuvor 2-stufig vermahlenen SchrotKH. Wie die Abbildung 16 zeigt, konnte der Nachzerkleinerungseffekt durch die Pelletierung nahezu gänzlich ausgeschaltet werden, sodass die Partikelgrößenverteilung der eingesetzten MF SchrotKH und PelletKH sich kaum unterschied (GMD: 576 vs. 570 µm). Wie bereits erwähnt, wurde in den letzten 5 Tagen vor der Sektion der Gruppe PelletKH ein aus SchrotKH und zugesetztem 125 Diskussion Chromoxid institutsintern hergestelltes Pellet + Cr2O3 vorgelegt, welches durch die Pelletierung massiv nachzerkleinert worden war (GMD: 299). Daher stellt sich die Frage, inwieweit die Veränderungen der Magenschleimhaut auf das ursprüngliche PelletKH oder das Pellet + Cr2O3 zurückzuführen sind. Im physiologischen Zustand ist das Epithel der Pars nonglandularis mehrschichtig, weiß – elfenbeinfarben, matt glänzend, hoch elastisch, drüsenlos und nicht von einer Mukusschicht bedeckt (DIXON et al. 1996). Schutzmechanismen, wie z.B. Bikarbonat-, oder Mukussekretion, die für die übrige Magenschleimhaut existieren, fehlen der PN. Bei „natürlicher Fütterung“ ergibt sich ihr Schutz durch den Mageninhalt (MARTENS 2012). Nach PREZIOSI et al. (2000) ist die Proliferation des Gewebes der PN gut mit der des Hautgewebes zu vergleichen, auch wenn es sich hierbei im Unterschied zur Haut um ein unverhorntes Plattenepithel handelt. Der Begriff Hyperkeratose beschreibt eine verstärkte Hornbildung, während die Parakeratose die fehlerhafte Hornbildung darstellt (BEINEKE et al. 2011). Im Falle der zottenartigen Zubildungen der PN handelt es sich um eine hyperkeratotische Parakeratose, da sich sowohl eine verstärkte, als auch eine fehlerhafte Hornbildung zeigt (THOMSON UND FRIENDSHIP 2012). Von der Neubildung einer Zelle im Stratum spinosum bis zum Erreichen der Epitheloberfläche und anschließender Desquamation dauert es unter physiologischen Bedingungen ca. 30 Tage (LIEBICH 2004). Diese Zeitspanne ist aber mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht auf die Bildung von hyperkeratotisch-parakeratotischem Gewebe im Magen übertragbar. Zum genauen zeitlichen Ablauf und der Dauer gibt es allerdings bisher keine gesicherten Erkenntnisse (GANS UND STEIGLEDER 2013). Die gesteigerte Proliferationsrate, welche in verändertem Gewebe der PN vorliegt (PREZIOSI et al. 2000), vermag aber die Bildung von hyperkeratotischen Parakeratosen in wesentlich kürzerer Zeit zu bewältigen, als für den physiologischen Zellzyklus benötigt wird. Zum Vergleich kann jedoch die Regenerationszeit der Epidermiszellen bei Psoriasiserkrankungen herangezogen werden. Nach STÜTTGEN et al. (2013) beträgt diese etwa 3 – 4 Tage. Die Mitoserate ist um das 6 – 9-fache über der Norm erhöht. In 126 Diskussion einer Studie von COLE et al. (2002) an magenfistulierten Schweinen konnte mittels Endoskopie gezeigt werden, dass innerhalb von 7 Tagen bereits Veränderungen an der PN zu beobachten sind, die sich in Form von hyperkeratotischen Parakeratosen, aber auch Ulzerationen zeigten. THOMSON UND FRIENDSHIP (2012) gehen davon aus, dass dem Auftreten von Magengeschwüren, also ulzerativen Prozessen in der PN, immer die Bildung von Proliferationshyperkeratosen vorausgeht. Ihre verdickte und raue Oberfläche kann im weiteren Verlauf zu Fissuren und Abrasionen führen, was letztlich in Erosionen oder auch Ulzerationen enden kann. Mikroskopisch betrachtet stimmen die Befunde weitestgehend mit der makroskopischen Einschätzung überein (EMBAYE et al. 1990; GROßE LIESNER 2008; WINTERMANN 2011). EMBAYE et al. (1990) verweisen aber darauf, dass auch makroskopisch „normal“ befundete Mägen (Score 0) durchaus mikroskopische Läsionen im Sinne von ggr. Parakeratosen aufweisen können. BARKER et al. (1993) weisen ebenfalls darauf hin, dass flächige Ulzerationen der PN mit gesundem Gewebe verwechselt werden können, weil die Abrasion derart glatt und glänzend ist, dass diese dann fälschlicherweise als unverändert eingestuft werden. Eine makroskopische Untersuchung ist jedoch für eine Wundaltersbestimmung als ungeeignet einzustufen. Für eine genauere zeitliche Einschätzung werden u. a. histologische Verfahren eingesetzt (WOHLSEIN UND REIFLINGER 2011). Wie unter 3.7.4 beschrieben, wurde eine Bindegewebsfärbung (Trichrom-Azan) angefertigt, um eine Abschätzung des Wundalters durchzuführen. Abbildung 30: Zeitliches Auftreten bestimmter Parameter zur Einschätzung des Wundalters (nach WOHLSEIN UND REIFLINGER 2011) 127 Diskussion Vor allem das Auftreten bestimmter Zelltypen in der resorptiven und proliferativen Phase der Wundheilung lässt sich histologisch gut erfassen (Abbildung 30). Mit der Trichrom-Azan Färbung zur Sichtbarmachung kollagener Fasern kann die resorptive und proliferative Phase von der Reifungsphase abgegrenzt werden. Treten diese Fasern bereits in der Wunde auf, kann von einem chronischen Geschehen (älter als 21 d) gesprochen werden. Die in dieser Studie untersuchten Mägen (Gruppe Pellet + Cr2O3) wiesen beim Vorkommen eines ulzerativen Prozesses in der PN ein Zellbild aus Lymphozyten überwiegend hingegen Makrophagen konnten nur und neutrophilen vereinzelt Granulozyten nachgewiesen werden. auf. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass die Ulzerationen nicht älter als 5 Tage sein konnten und somit in der Zeit der Fütterung des Pellet + Cr2O3 entstanden sein mussten. Das Wundalter der Ulzerationen im Bereich der PN konnte histologisch recht genau bestimmt werden. Eine Altersbestimmung der hyperkeratotischen Vorstufen hingegen konnte histologisch nicht erfolgen. Wenn aber die Proliferationsraten zur Bildung parakeratotischer Hyperkeratosen im Bereich der PN annähernd mit denen der Epidermis bei an Psoriasis Erkrankten übereinstimmen, wäre es durchaus denkbar, dass auch die makroskopisch sichtbaren zottigen Zubildungen an der PN der Tiere der Gruppe PelletKH allein in den letzten 5 Versuchstagen entstanden sind. Somit wäre der Auslöser möglicherweise nicht, wie vermutet, die Pelletierung generell, sondern die massive Nachzerkleinerung gewesen. Da Zellen des Stratum corneum allerdings permanent abschilfern und durch die erhöhte Mitoserate sehr schnell wieder neu gebildet werden, würden bei einer Regenerationszeit von 3 – 4 Tagen allerdings auch nie Zellen existieren, die älter wären, auch wenn der Prozess als solches schon länger andauerte. Für die Existenz der parakeratotischen Hyperkeratosen schon vor der Fütterung des Pellet + Cr2O3 sprechen die Ergebnisse von ARLINGHAUS (2013) und von VON UND ZUR MÜHLEN (2015). Vor allem in zuletzt genannter Studie kamen pelletierte Futtermittel zum Einsatz, die in Bezug auf die Zusammensetzung und Struktur des MF dem hier ursprünglich eingesetzten PelletKH sehr ähnelten (GMD 631 µm und 547 µm). 16 von 19 Tieren, die dieses MF erhalten hatten, wiesen in der Sektion deutliche Hyperkeratosen auf, 3 der 128 Diskussion Tiere makroskopisch erosive Läsionen. Zu ähnlichen Ergebnissen kam auch ARLINGHAUS (2013). Die identische Futterstruktur führte zu schwerwiegenderen Epithelveränderungen an der PN, wenn es in pelletierter Form aufgenommen wurde. Es ist also durchaus denkbar, dass das Angebot von pelletiertem MF bereits zu Versuchsbeginn Wegbereiter der auch in dieser Studie beobachteten Epithelveränderungen war. Das Angebot des deutlich nachzerkleinerten Pellet + Cr2O3 kann jedoch möglicherweise in Bezug auf das Auftreten der Ulzerationen als Auslöser gesehen werden. Die 12-stündige Nahrungskarenz vor der Sektion sollte ebenfalls mit Blick auf die Magengesundheit der Tiere nicht unberücksichtigt bleiben. Die Prävalenz von ulzerativen Prozessen an der PN ist nämlich höher, wenn die Tiere zuvor gefastet hatten. SWABY UND GREGORY (2012) fanden bei deutlich mehr Tieren Magengeschwüre, die eine Nacht ohne Fütterung im Schlachthaus aufgestallt waren, bevor sie am nächsten Morgen dann getötet wurden, als bei jenen, die direkt nach dem Transport geschlachtet wurden. Die 12-stündige Nahrungskarenz wurde bei jedem Tier vor der Sektion eingehalten, um die mit der letzten Mahlzeit aufgenommene Futtermenge genauer bestimmen zu können. Bei den Tieren der Gruppe SchrotKH schien diese Karenzzeit keine nachteiligen Auswirkungen auf den makroskopischen Score der PN zu haben. Da aber beim Angebot der pelletierten MF-Variante zusätzlich die Magenentleerung der Tiere beschleunigt war, kann es durchaus möglich sein, dass die Nahrungskarenz sich hier stärker auswirkte als bei den Tieren, die schrotförmiges MF erhalten hatten. „Schwerwiegender“ meint in diesem Zusammenhang, dass die PN eine längere Zeit ungeschützt, bzw. unbedeckt von Chymus war und somit die Magenflüssigkeit (HCl, Pepsin, …) Gewebereizungen verursachen konnte (MARTENS 2012). Auch in dieser Studie konnte, wie bereits in vorausgegangenen Arbeiten (z.B. (WINTERMANN 2011; BULLERMANN 2012), nachgewiesen werden, dass bei Vorlage von pelletiertem MF der TS-Gehalt im Mageninhalt von Schweinen signifikant geringer ist, als beim Angebot von schrotförmigen MF. Die Verflüssigung des Mageninhaltes führt 129 Diskussion zum Verlust der physiologischen Schichtung sowie zu Veränderungen der pHGradienten im Magenchymus (KAMPHUES 1987; KÖTTENDORF 2009; MÖßELER et al. 2014). Als eine weitere mögliche Erklärung, warum pelletiertes MF zur Entstehung von Magengeschwüren beitrage, wird die kürzere Futteraufnahme, die damit geringere Kautätigkeit und letztlich die reduzierte Salivation gesehen (MÖSSELER et al. 2011), welche schützend auf das Epithel der PN wirken könnte (Speichelmuzine etc.). Obwohl die Dauer der Futteraufnahme nicht erfasst wurde, so konnte doch beobachtet werden, dass die Beschäftigungsdauer bzw. Zeit der Futteraufnahme der Tiere, denen schrotförmiges MF angeboten worden war, länger schien als bei den Tieren, denen pelletiertes Versuchsfutter vorgelegt worden war. Dieser Eindruck konnte durch UND ZUR VON MÜHLEN (mündliche Mitteilung) bei parallel laufenden Versuchen bestätigt werden. Vor der Durchführung der Nasssiebung der Futtermittel wurden die Proben zunächst eingeweicht (Abbildung 31). Dabei kam es auch nach etwa 1 h nicht zur vollständigen Auflösung der Pellets. VON ZUR MÜHLEN UND (mündliche berichtete Mitteilung) sogar über unvollständig aufgelöste Pellets im Magenchymus nach der Sektion einzelner Abbildung 31: Auflösungsverhalten der Mischfutter des 2. DG direkt nach Zugabe von Wasser Tiere, sowohl bei Tieren, die fein, als auch bei Tieren, die grob vermahlenes und pelletiertes MF erhalten hatten. Diese Beobachtung konnte auch in der hier vorliegenden Arbeit gemacht werden. Daraus lässt sich schließen, dass unabhängig von feiner oder grober Struktur eines MF die Konfektionierung bzw. die Kompaktierung die physikalischen Eigenschaften dahingehend verändert, dass die erforderliche Schichtung der Ingesta sowie die ausreichende Magenfüllung nicht erreicht werden können. Nach THOMSON UND FRIENDSHIP (2012) trägt vor allem ein gut gefüllter Magen zur Vermeidung von Ulzerationen an der PN bei. Die Funktion des Magenspeichers 130 Diskussion wird durch Aufnahme pelletierter MF möglicherweise ungünstig beeinflusst, da die adaptive Relaxation, die über Spannungsrezeptoren in der Magenwand für eine Erschlaffung des Magens sorgt, bei unzureichender Füllung nicht ausgelöst wird. Diese regelt maßgeblich den Ablauf zwischen Magenspeicher und Magenpumpe, also auch den zeitlichen Verlauf der Magenentleerung (EHRLEIN 2015b). Das würde auch die Beobachtung zahlreicher Autoren (BETSCHER 2010; WINTERMANN 2011; ARLINGHAUS 2013) stützen, dass die Fütterung von schrotförmigem MF im Vergleich zu pelletförmigem MF zu einer signifikanten Erhöhung der Magenwandmasse führt, da die Magenperistaltik stärker ausgeprägt ist. Wie bereits erwähnt, konnte dies in Bezug auf die absolute Organmasse des Magens auch in der vorliegenden Arbeit bestätigt werden, in Relation zur KM gab es zwar tendenzielle Unterschiede, jedoch konnten diese nicht statistisch abgesichert werden. Für weitere Arbeiten wäre es interessant, den Füllungszustand des Magens nicht allein über die Masse des Chymus zu bestimmen, sondern auch über die Messung des Volumens. Das eingesetzte SchrotKH führte zu dem nummerisch höchsten TS-Gehalt im Magenchymus und augenscheinlich auch zu den „voluminösesten“ Mägen (siehe Abbildung 22). 5.3.2 Gesundheit des Darmtrakts Verschiedene Kriterien eignen sich dazu, Aussagen über die „Darmgesundheit“ zu treffen. Dazu zählen nicht nur die Parameter der Verdaulichkeit und der Verdauungsvorgänge, sondern auch morphologische Messungen (bspw. Kryptentiefe) oder das Ausmaß der Muzinbildung (VAN DER KLIS UND JANSMAN 2002). Aber auch die Kotqualität kann Informationen zum Gesundheitsstatus des Darms geben (PERSSON 1997). Physiologischerweise setzt das Schwein einen strangförmigen, fest-geformten Kot ab (BAUMGARTNER 2005), der etwa 75 % Wasser enthält (WALDMANN UND PLONAIT 2004). Vorteile eines fest-geformten Kots sind u.a. die erhöhte Sauberkeit der Tiere und damit die geringere Keimbelastung Infektionsübertragungen von Tier zu Tier. 131 sowie die Minderung von Diskussion Um den Einfluss des nachzerkleinerten Pellet + Cr2O3 auf die Kotqualität unberücksichtigt zu lassen, wurde der Kotscore der Tiere der Gruppe PelletKH an den letzten 5 Versuchstage nicht mit in die Auswertung einbezogen. Hinsichtlich der Kotqulität gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen dem täglich erhobenen Kotscore und dem wöchentlich ermittelten TS-Gehalt im Kot zwischen den Gruppen eines DG. Die Pelletierung zeigte jedoch einen tendenziellen Einfluss auf die Kotqualität. Zwar konnte auch hier kein signifikanter Unterschied festgestellt werden, dennoch hatten die Tiere der Gruppe PelletKH mit einem durchschnittlichen Scorewert von 2,04 den weichsten Kot. In der Arbeit von WARZECHA (2006) führte gröberes Futter zu weicherem, aber dennoch geformtem Kot, eine feine Futterstruktur hingegen zu festeren und eher schmierigen Fäzes. Diese Beobachtungen konnten in diesem Versuch so nicht bestätigt werden. Möglicherweise war die hier eingesetzte MFVariante mit der feinsten Futterstruktur (SchrotH) nicht fein genug, um derartige Unterschiede in der Kotkonsistenz zu erreichen. Da WARZECHA (2006) nur die Auswirkungen schrotförmiger MF überprüft hat und es bisher wenig Literatur dazu gibt, in welcher Form die Futterstruktur einen Einfluss auf die Kotqualität als solches hat (PAPENBROCK 2004; MOREL Vermutung, dass auch die UND COTTAM 2007), bleibt an dieser Stelle nur die Konfektionierung einen Einfluss darauf nimmt. Untersuchungen von KÖTTENDORF (2009) zeigten, dass die Aufnahme von pelletiertem MF bei Schweinen Veränderungen in der Verteilung der Partikelgrößenfraktionen im Magenchymus im Vergleich zur Aufnahme von schrotförmigem MF bewirkt. Wenn sich diese Veränderungen nicht nur auf den Mageninhalt beschränken, kann angenommen werden, dass auch die ausschließliche Konfektionierung Einfluss auf die spätere Kotkonsistenz nimmt. Die Ergebnisse der Nasssiebung des Kots stützen diese These. Trotz der annähernd gleichen Futterstruktur der MF-Varianten SchrotKH und PelletKH unterschieden sich die Anteile der Partikelfraktionen > 1000 µm und 200 – 1000 µm im Kot der Tiere aus diesen Gruppen signifikant voneinander (siehe 4.3.2). Die Partikelstruktur des Kots der Tiere der Gruppe PelletKH war insgesamt deutlich feiner, als jene der Gruppen SchrotKH und SchrotH des 2. DG, was auch den durchschnittlich weicheren bzw. schmierigeren Kot erklären würde. Der Grund für dieses Phänomen 132 Diskussion konnte abschließend nicht geklärt werden. Vermutlich beeinflusst der Pelletierprozess, durch Einwirkung von Druck und Hitze auf das zu pelletierende Mahlgut, pflanzliche Bestandteile (Zellwandstrukturen) auf molekularer Ebene in Form und Architektur derart, dass Veränderungen erst im Tier wirksam werden, ohne diesen Effekt in den Ergebnissen der Nasssiebung des MF feststellen zu können. Um hierzu gesicherte Aussagen zu treffen, wären allerdings weitere Untersuchungen und höhere Tierzahlen nötig. Ein Einfluss der Futterstruktur auf die Kryptentiefe des Dickdarms konnte in dieser Arbeit nicht statistisch abgesichert werden. Allerdings zeigen die Ergebnisse des 1. DG, dass die Aufnahme einer gröberen Futterstruktur (SchrotWH) durchschnittlich zu tieferen Krypten in Colon und Caecum der Absetzferkel führte, als es bei Aufnahme des SchrotH der Fall war. Diese Tendenz deckt sich mit den Aussagen zahlreicher Autoren (HEDEMANN et al. 2005; BETSCHER 2010; ARLINGHAUS 2013), wonach eine gröbere Vermahlung zu tieferen Krypten im Dickdarm führt. Das vermehrte Anfluten von Stärke im Dickdarm verschiebt nach VISSCHER (2006) das Fettsäuremuster in Richtung des Butyrats. Diesem wird eine entscheidende Rolle für die Ernährung der Epithelzellen im Dickdarm sowie eine Begünstigung der Proliferationsrate bei gleichzeitiger Minderung der Apoptoserate zugesprochen. Der höhere Anteil praecaecal unverdauter Stärke, der bei Vorlage von grobem MF entsteht, konnte in dieser Untersuchung nur im 2. DG festgestellt werden, nicht jedoch im 1. DG. Hier war der Anteil der praecaecal unverdauten Stärke nummerisch gesehen sogar bei der Kontrollgruppe (SchrotH) höher, als bei der Versuchsgruppe SchrotWH. Möglicherweise ist für die Ausprägung der Kryptentiefe nicht nur ein chemischer Einfluss (höherer Gehalt an Butyrat) verantwortlich, sondern in gewisser Weise auch ein durch gröbere Futterstrukturen stärker ausgeprägter physikalischer Reiz. Ob die ausschließliche Konfektionierung einen Einfluss auf die Morphologie des Dickdarm nimmt, konnte aufgrund des angebotenen Pellet + Cr2O3 nicht bestimmt werden. 133 Diskussion 5.4 Schlussfolgerungen Insgesamt konnte kein negativer Einfluss des gröber vermahlenen Schrots in beiden DG auf die Leistungsparameter oder Gesundheit des GIT beobachtet werden. Das im 2. DG eingesetzte SchrotKH zeigte deutliche positive Auswirkungen auf die Magengesundheit der Absetzferkel und zudem die günstigsten Werte bei den verschiedenen Leistungsparametern. Die in der Praxis sowie in vielen Literaturquellen geforderte feine Vermahlung für eine intensivere Nährstoffausnutzung konnte in diesem Versuch nicht bestätigt werden. Insbesondere die 2-stufige Vermahlung mittels Keilscheibenzerkleinerer und Hammermühle scheint positive Auswirkungen auf die Magengesundheit sowie Leistung der Absetzferkel zu haben. Der Grund für die signifikant höhere XF-sVQ der Gruppe SchrotKH des 2. DG konnte nicht abschließend geklärt werden. In weiteren Untersuchungen mit höheren Tierzahlen sollte aber getestet werden, ob diese Ergebnisse reproduzierbar sind. Außerdem wäre ein weiterer Schritt, die eingesetzten MF unter Praxisbedingungen zu testen. Die Erhebung wirtschaftlich relevanter Schlachtdaten wäre dann möglich. Für eine fundierte Aussage über die Auswirkungen der ausschließlichen Pelletierung auf die Magengesundheit sowie die Morphologie des Darmtrakts sollten ebenfalls weitere Untersuchungen angestrebt werden. Diesen Ergebnissen zufolge scheint nämlich nicht nur die Futterstruktur entscheidend für die Integrität der PN zu sein, sondern auch die Art der Konfektionierung des MF. Das würde für zukünftige Fütterungsstrategien den Einsatz von pelletiertem MF trotz aller logistischen und hygienischen Vorteile in Frage stellen. Mit Blick auf die immer lauter werdenden Forderungen der „Nachhaltigkeit“ und des „Tierwohls“ stellt sich die ernsthafte Frage nach der Vertretbarkeit der mit hohen Kosten verbundenen Konfektionierung der MF, wenn diese Vorteile nur bis zum Trog reichen (LÖWE UND FEIL 2011). Wie zu Beginn erwähnt (2.1.5), nimmt der Pelletierprozess 60 % der Gesamtenergiekosten bei der Herstellung eines MF ein. Ein im 2-stufigen Verfahren hergestelltes schrotförmiges MF hingegen, kann durchschnittlich etwa 30 % günstiger hergestellt werden als ein 1-stufig (nur mittels Hammermühle) vermahlenes Schrot. Der Verzicht auf die Pelletierung und die Herstellung 2-stufiger schrotförmiger MF würden zu einer deutlichen Reduktion der 134 Diskussion Energiekosten führen und damit gleichzeitig zu einer Minderung des CO2-Ausstoßes. Hinsichtlich des Aspekts „Tierwohl“ stellt sich die Frage, inwieweit ein – in Kenntnis der nachteiligen Folgen – wissentliches Verfüttern bestimmter MF vor dem Gesetz zu vertreten ist. Nach § 17 Abs. 2 S. 1a des LFGB müssen Futtermittel nämlich so beschaffen sein, dass sie der Gesundheit des Tieres nicht schaden. Sollten nach dänischem Vorbild auch in Deutschland in naher Zukunft Maßnahmen zur Reduzierung von Magenulzera veranlasst werden, z.B. Kontrollen der Mägen von Schlachtschweinen, sind Alternativen im Fütterungsmanagement gefragt. Unter Berücksichtigung der eingangs formulierten Aufgabenstellung zeigen die hier vorliegenden Ergebnisse, dass es möglich ist, im 2-stufigen Vermahlungsprozess MF kostengünstiger herzustellen, ohne Einbußen in der Verdaulichkeit und Leistung bei Absetzferkeln hinnehmen zu müssen. Gleichzeitig wirkt sich die Fütterung 2-stufiger MF positiv auf die Integrität der Magenschleimhaut aus. Daher müssen die vermeintlichen Vorteile der Pelletierung sowohl im Hinblick auf die CO2-Bilanz als auch auf die Tiergesundheit überdacht werden. 135 Zusammenfassung 6 Zusammenfassung Borgelt, Luisa: Einflüsse einer zweistufigen Vermahlung in der Mischfutterproduktion auf die Leistung und Gesundheit von Absetzferkeln Vor dem Hintergrund der energieeinsparenden Produktion von Mischfuttermitteln (MF) sollten in dieser Studie in Fütterungsversuchen herkömmlich zerkleinerte MF (1-stufig) mit 2-stufig vermahlenen MF hinsichtlich der Verdaulichkeit und Leistung von Absetzferkeln sowie deren Auswirkungen auf die Magengesundheit verglichen werden. Zusätzlich sollte untersucht werden, in welchem Ausmaß die Pelletierung – bei gleichbleibender Partikelgrößenverteilung eines MF – Einfluss auf die Integrität des Epithels der Pars nonglandularis (PN) des Magens nimmt. Hierzu wurden insgesamt 26 männliche, kastrierte Absetzferkel (Danzucht, Alter zu Versuchsbeginn: 40 d; KM: 8,83 ± 0,995 kg) in 2 Gruppen im 1. Durchgang (DG) und in 3 Gruppen im 2. DG aufgeteilt. Die Aufstallung erfolgte in einstreuloser Einzelhaltung über einen Versuchszeitraum von 4 Wochen. Den Tieren wurde jeweils eine der MFVarianten ad libitum und in trockener Form (1. DG: schrotförmig, 2. DG schrotförmig vs. pelletiert) vorgelegt. Die eingesetzten MF-Varianten unterschieden sich hinsichtlich der bei der Herstellung eingesetzten Vermahlungstechnik (1-stufig: Hammermühle vs. 2stufig: Walzenstuhl/Multicracker kombiniert mit einer Hammermühle) bzw. der Konfektionierung, waren jedoch botanisch und chemisch identisch. Die nachfolgende Tabelle 19 gibt einen Überblick der eingesetzten MF-Varianten. Tabelle 19: Charakterisierung der MF-Varianten hinsichtlich ihrer Partikelgrößenverteilung (%-Anteil) kumulativ Siebweite (µm) > 1000 ≥ 200 - 1000 < 200 GMD* (µm) SchrotH, 1. DG 34,7 31,7 33,5 441 SchrotWH, 1. DG 57,3 20,4 22,4 703 SchrotH, 2. DG 31,1 32,5 36,4 395 SchrotKH, 2. DG 48,3 21,7 29,9 576 PelletKH, 2. DG 46,5 25,6 27,9 570 Pellet + Cr2O3 22,5 30,1 47,5 299 (* mod. nach WOLF et al. (2012); H = Hammermühle; W = Walzenstuhl; K = Keilscheibenzerkl.) 137 Zusammenfassung Zur Bestimmung der praecaecalen Verdaulichkeit (pcVQ) wurde in den letzten 5 Tagen vor der Sektion den schrotförmigen MF-Varianten Chromoxid als Marker zugesetzt. Für die Tiere der Gruppe PelletKH wurde aus der Mischung SchrotKH + Cr2O3 ein institutsintern hergestelltes „Pellet + Cr2O3“ verwendet, welches durch die Pelletierung eine massive Nachzerkleinerung erfuhr. Die Gesamtverdaulichkeit (sVQ) wurde in der 2. Versuchswoche mittels Kollektionsmethode bestimmt. Nach Versuchsende wurden die Tiere (Alter: 68 d ± 3 d) euthanasiert, anschließend seziert, die Organmassen des GIT sowie Chymusmassen bestimmt und Gewebeproben zur histologischen Untersuchung morphologischer Parameter entnommen. Außerdem wurde die Magenschleimhaut der Pars nonglandularis mittels eines semiquantitativen Scores beurteilt. Die wesentlichen Ergebnisse der Arbeit werden nachfolgend zusammengefasst. Verdaulichkeit der Nährstoffe (oS, XP, XS, XF) Die 2-stufige Vermahlung des MF wirkte sich nicht negativ auf die sVQ von oS (Ø 86 %), XP und XS aus. Für die XF-sVQ konnte im 2. DG ein signifikanter Unterschied (p ≤ 0,05) zwischen den Gruppen SchrotH (40,5 %), PelletKH (44,0 %) und der Gruppe SchrotKH (51,3 %) festgestellt werden. Die XS wurde mit einer sVQ von 99 % in allen Gruppen vollständig verdaut. Für die pcVQ von oS und XS gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen im 1. sowie des 2. DG (p ≥ 0,05). Tendenziell führten aber die feineren MF-Strukturen zu einer im Durchschnitt um 3 %-Punkte höheren XS-pcVQ, was auch durch den XS-Gehalt im postilealen Chymus untermauert wurde. Die XP-pcVQ der Tiere der Gruppe PelletKH war um rund 14 %-Punkte geringer (p ≤ 0,05) als jene der Tiere der Gruppe SchrotKH des 2. DG. Zootechnische Leistungsparameter Hinsichtlich der Parameter ADFI, ADG und FCR konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen eines DG beobachtet werden (p ≥ 0,05). 138 Zusammenfassung Tendenziell zeigten die Gruppen, die 2-stufig vermahlenes MF erhalten hatten, günstigere Werte (FCR: 1. DG: SchrotH 1,61; SchrotWH 1,60; 2. DG: SchrotH 1,65; SchrotKH 1,57; PelletKH 1,58). Morphologie des Gastro-Intestinal-Trakts Tiere, die schrotförmige MF-Varianten erhalten hatten, zeigten keine bzw. nur ggr. Veränderungen an der PN des Magens (Ø Score: 0,421). Tiere der Gruppe PelletKH des 2. DG wiesen hingegen deutliche Veränderungen (Ø Score: 3,50) auf. Die Kryptentiefe im Dickdarm unterschied sich zwischen den Gruppen eines DG nicht signifikant voneinander (p ≥ 0,05), obwohl die Tiere, die das jeweils gröbere MF erhalten hatten, nummerisch tiefere Krypten aufwiesen. Die Struktur der Fäzes der Tiere der Gruppe PelletKH war signifikant feinpartikulärer (p = 0,008) im Vergleich zu Fäzes der Tiere aus den Gruppen SchrotH und SchrotKH des 2. DG. Unterschiede im Kotscore konnten nicht statistisch abgesichert werden, obwohl die Tiere der Gruppe PelletKH über den gesamten Versuchszeitraum den weicheren Kot zeigten (Kotscore: SchrotH 2,01; SchrotKH 1,81; PelletKH 2,04). Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass das Angebot eines 2-stufig hergestellten MF (Energieersparnis im Herstellungsprozess: ca. 30 %) keine negativen Auswirkungen auf die Verdaulichkeit der Rohnährstoffe und Leistung von Absetzferkeln hat. Insbesondere die Tiere der Gruppe SchrotKH wiesen keine Veränderungen an der Magenschleimhaut auf und zeigten gleichzeitig die günstigsten Werte in Bezug auf die Verdaulichkeit sowie auf die Leistungsparameter. Dass die Magengesundheit durch die alleinige Pelletierung von MF negativ beeinflusst wird, konnte zwar nicht abschließend geklärt werden, die Ergebnisse legen aber diese Vermutung nahe, sodass in weiteren Versuchen dieser Fragestellung nachgegangen werden sollte. Im Hinblick auf ökonomisch und ökologisch nachhaltige Schweineproduktion sowie die diätetisch bestmögliche Beeinflussung der Tiergesundheit scheint die Verwendung 2-stufig vermahlener MF vorteilhaft zu sein. 139 Summary 7 Summary Borgelt, Luisa Effects of a two-stage grinding in the compound feed production on performance and health of weaned piglets In view of the production of energy-saving compound feed (COF), conventionally ground COF (1-stage) should be compared with a 2-stage ground COF in terms of digestibility and performance as well as their effects on gastric health of piglets. Additionally, the influence of compaction (pelleting) on the integrity of the epithelium of the Pars nonglandularis (PN) in stomach should be investigated. For this purpose, a total of 26 weaned barrows (age at trial’s begin 40 d; DanBred, BW: 8.83 ± 0.995 kg) were divided into 2 groups in the 1st trial and into 3 groups in the 2nd trial. The piglets were housed individually without litter. Botanically and chemically identical diets, which differed only in grinding type, intensity and compaction (1-stage: hammermill vs. 2-stage: rollermill/multicracker combined with a hammermill), were offered over a period of 4 weeks (1st trial: meal; 2nd trial: meal vs. pellet). The following table gives an overview of the used COF variants. Table 20: Characterization of COF variants in terms of their particle size distribution (percentage) > 1000 COFH, 1st tr. 34.7 COFRH, 1st tr. 57.3 COFH, 2nd tr 31.1 COFMH, 2nd tr. 48.3 pelletMH, 2nd tr. 46.5 pellet + Cr2O3 22.5 ≥ 200 - 1000 31.7 20.4 32.5 21.7 25.6 30.1 < 200 33.5 22.4 36.4 29.9 27.9 47.5 GMD* (µm) 441 703 395 576 570 299 cumulative Sievescreen (µm) (*according to (WOLF et al. 2012) For the determination of ileal digestibility (ID) chromium oxide as an indigestible marker was added to COF variants in the last 5 days prior to dissection of piglets. For the animals of the group pelletMH the mixture of COFMH + Cr2O3 was pelleted with an institution-own pelleting press. Thus, the structure was secondary crushed. The 141 Summary determination of the apparent total tract digestibility (ATTD) took place in the second week of the trials by using the collection method. At the end of the trials the animals (age: 68 d ± 3 d) were euthanized and dissected. The organ masses of the gastro-intestinal tract and digesta were determined and tissue samples were taken for histological examination of morphological parameters. In addition, the mucosa of the PN was evaluated by a macroscopic scoring system. Following the main results of this study are summarized: Nutrient digestibility (OM, CP, CF, starch) 2-stage ground COF had no diminishing effects on ATTD of OM (Ø 86%), CP and starch in piglets. For the ATTD of CF a significant difference (p ≤ 0.05) between the groups COFH (40.5%), pelletMH (44.0%) and the group COFMH (51.3%) was observed in the 2nd trial. The starch was completely digested (ATTD: 99%) in all groups. There were no significant differences between the groups of the 1 st and 2nd trial in the ID of OM and starch (p ≥ 0.05). But a numerically higher ID of starch (3 percentage points [PP]) was found, when COF with lower GMD were offered. This was underpinned by the starch content of the postileal chyme. The average ID of CP was 14 PP lower (p ≤ 0.05) in group pelletMH compared to group COFKH of the 2nd trial. Zootechnical performance parameters With regard to the parameters ADFI, ADG and FCR no significant differences between the groups of each trial were observed (p ≥ 0.05). But most favorable FCR were found in groups which received 2-stage ground COF (1st trial: COFH 1.61; COFRH 1.60; 2nd trial: COFH 1.65; COFMH 1.57; pelletMH 1.58). 142 Summary Morphological parameters of the gastrointestinal tract Animals, which were offered mealy COF showed none to low grade alterations of the PN of the stomach (Ø Score: 0.421), respectively. Piglets of the group pelletMH showed high grade alterations of the PN of the stomach (Ø Score: 3.50). The crypt depth in the colon did not differ significantly (p ≥ 0.05) between the groups of each trial, although there were tendentially deeper crypts in those piglets that received the coarser COF. The particle size distribution of the feces of the animals of the group pelletMH was significantly finer compared to the feces of the piglets of groups COFH and COFMH in the 2nd trial (p = 0.008). Differences in fecal score could not be statistically verified (p ≥ 0.05), even though the group pelletMH showed the softer feces over the total period of trial (fecal score: COFH 2,01; COFMH 1,81; pelletMH 2,04). These results clearly show that the feeding of 2-stage ground COF (energy savings in the production by about 30% compared to 1-stage ground diets) has no negative effects on digestibility and performance in weaned piglets. In particular, piglets fed the COFMH had lowest alterations of the PN of the stomach compared to the piglets offered the COFH and pelletMH. Whether stomach health is adversely affected by the exclusive compaction of COF could not be proven for sure. But the results suggested this presumption. This question should be investigated in further experiments. 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Woche 2. Woche 3. Woche 4. Woche 1 VTH 101 348 582 955 1106 1 VTH 102 260 611 820 931 1 VTH 103 367 774 1245 1113 1 VTH 105 436 751 892 903 1 VTWH 107 416 782 1104 1164 1 VTWH 108 273 523 769 881 1 VTWH 109 400 766 1231 1243 1 VTWH 110 176 515 692 878 1 VTWH 111 328 578 829 1085 2 VTH 201 379 743 942 1350 2 VTH 202 517 999 1113 1199 2 VTH 203 360 613 781 871 2 VTH 204 462 646 893 1015 2 VTH 205 454 840 977 1158 2 VTKH 206 403 701 955 1122 2 VTKH 207 469 805 1130 1448 2 VTKH 208 484 785 1073 1250 2 VTKH 209 406 727 1066 1298 2 VTKH 210 574 990 1150 1256 2 VTP 211 298 583 812 973 2 VTP 212 338 549 781 1036 2 VTP 213 406 847 1133 1516 2 VTP 214 299 543 714 1044 2 VTP 215 316 708 991 1234 2 VTP 216 507 996 1210 1388 173 Anhang Tabelle 24: Körpermasse (kg) am Tag der wöchentlichen Wiegung sowie am Tag der Sektion (dV = Versuchstag) PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Gruppe DG Tier 1. dV 8. dV 15. dV 22. dV Sektion 1 VTH 101 7,6 9,3 12,4 16,8 21,0 1 VTH 102 9,6 10,8 14,0 16,6 21,4 1 VTH 103 9,8 11,2 15,2 20,0 25,2 1 VTH 105 8,6 10,6 15,0 18,0 21,8 1 VTWH 107 9,6 12,1 16,2 20,4 25,6 1 VTWH 108 7,8 8,8 11,4 13,8 17,0 1 VTWH 109 9,2 11,0 15,6 19,8 25,2 1 VTWH 110 7,2 8,8 11,2 13,4 18,2 1 VTWH 111 8,8 10,4 13,4 15,6 21,6 2 VTH 201 8,0 10,0 11,5 17,5 23,8 2 VTH 202 8,5 10,5 15,5 20,0 26,4 2 VTH 203 8,0 9,5 12,5 15,5 19,4 2 VTH 204 10,5 12,5 15,0 19,0 23,4 2 VTH 205 9,0 11,5 15,0 19,0 24,6 2 VTKH 206 9,5 11,0 14,0 19,0 25,8 2 VTKH 207 9,0 11,5 15,0 20,5 27,4 2 VTKH 208 10,5 13,0 16,5 21,5 28,8 2 VTKH 209 8,5 10,5 13,5 18,5 24,6 2 VTKH 210 9,5 12,0 16,5 22,0 27,6 2 VTP 211 8,0 9,5 12,5 16,0 21,4 2 VTP 212 8,0 9,5 12,0 15,5 21,4 2 VTP 213 9,5 12,0 16,0 21,0 27,8 2 VTP 214 7,0 8,0 11,5 14,5 20,4 2 VTP 215 8,5 10,0 13,5 18,5 23,2 2 VTP 216 10,5 13,0 17,5 22,0 27,4 174 Anhang Tabelle 25: Tageszunahmen (g), wöchentlich und über den Gesamtzeitraum erfasst PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Gruppe DG Tier 1. Woche 2. Woche 3. Woche 4. Woche gesamt 1 VTH 101 243 443 629 600 479 1 VTH 102 171 457 371 600 407 1 VTH 103 200 571 686 650 531 1 VTH 105 286 629 429 543 471 1 VTWH 107 357 586 600 743 571 1 VTWH 108 143 371 343 457 329 1 VTWH 109 257 657 600 675 552 1 VTWH 110 229 343 314 600 379 1 VTWH 111 229 429 314 750 441 2 VTH 201 286 214 857 786 545 2 VTH 202 286 714 643 614 571 2 VTH 203 214 429 429 557 407 2 VTH 204 286 357 571 557 445 2 VTH 205 357 500 571 629 520 2 VTKH 206 214 429 714 686 526 2 VTKH 207 357 500 786 986 657 2 VTKH 208 357 500 714 814 610 2 VTKH 209 286 429 714 614 519 2 VTKH 210 357 643 786 700 624 2 VTP 211 214 429 500 543 432 2 VTP 212 214 357 500 657 447 2 VTP 213 357 571 714 857 631 2 VTP 214 143 500 429 657 447 2 VTP 215 214 500 714 671 525 2 VTP 216 357 643 643 771 604 175 (Σ 5d) in g 2289 2230 3023 2843 3103 2036 2699 2036 2315 Tier 1 VTH 101 1 VTH 102 1 VTH 103 1 VTH 105 1 VTWH 107 1 VTWH 108 1 VTWH 109 1 VTWH 110 1 VTWH 111 Grp. DG 947 947 oS 197 201 XP XF 469 45,7 462 45,5 XS TS FA Futteranalyse (g/kg TS) Anhang 176 315 304 435 302 452 405 510 400 304 (Σ 5d) in g TS Kotabsatz Tabelle 26: Scheinbare Gesamtverdaulichkeit von oS, XP, XS und XF SchrotH SchrotWH 258 284 235 300 252 272 263 239 280 (g/kg uS) TS Gehalt XP 851 252 851 256 867 241 840 243 842 253 857 233 868 268 869 256 858 251 oS 25,2 27,2 29,6 22,7 20,5 27,4 33,3 29,9 24,8 XS oS XP XS XF Gesamtverdaulichkeit (%) 163 87,8 82,9 99,3 51,1 154 86,6 81,0 99,1 49,2 191 85,3 80,7 99,0 32,3 165 86,8 82,0 99,3 46,3 162 87,0 81,7 99,4 48,0 175 87,1 83,5 99,2 45,1 174 84,5 77,5 98,8 35,4 180 83,5 77,2 98,8 29,3 154 87,9 83,4 99,3 55,1 XF Kotanalyse (g/kg TS) Anhang Grp. 4 VTP 211 VTP 212 2 2 3431 2242 2144 3175 1961 2209 3944 2664 944 212 466 37,3 2879 944 217 457 38,9 3000 2563 3040 499 318 337 535 346 338 541 418 433 452 304 477 390 332 666 384 (Σ 5d) in g 234 258 270 240 227 271 255 202 266 235 285 246 223 223 147 228 (g/kg uS) TS Kotabsatz TS Gehalt 860 854 848 845 861 845 841 887 861 868 865 880 876 869 868 888 oS 327 293 279 303 304 282 288 320 297 325 233 298 266 281 275 285 XP 32,4 31,5 33,1 37,0 35,5 37,3 39,0 54,1 31,2 45,7 34,9 37,9 35,4 32,0 52,2 28,5 XS 87,0 oS XS 177 XF 80,8 99,2 46,7 XP Gesamtverdaulichkeit (%) 126 135 140 124 133 141 127 125 135 128 152 146 151 149 86,8 87,2 85,9 84,9 83,9 86,3 87,8 85,3 86,3 86,1 89,1 85,4 86,0 87,3 77,5 99,1 50,8 80,4 99,1 48,8 79,3 99,0 40,9 75,9 98,8 44,0 74,7 98,8 37,3 79,6 98,9 42,3 81,8 98,8 55,1 76,9 98,1 49,5 79,4 99,0 47,6 77,5 98,5 50,6 87,3 99,1 53,7 77,3 98,7 36,1 80,4 98,9 36,5 81,2 99,1 42,5 132 78,44 68,6 97,4 13,1 138 XF Kotanalyse (g/kg TS) Differenz der SD zum Mittelwert nach Ausschaltung des fraglichen Messwertes um das 4-fache überschritten, Ausschluss nach SCHIEMANN 1981) VTP 216 VTKH 210 2 2 VTKH 209 2 VTP 215 VTKH 208 2 2 VTKH 207 2 VTP 214 VTKH 206 2 2 VTH 205 2 VTP 213 VTH 204 2 2 2410 946 206 465 35,8 VTH 203 2 2581 2829 XF 2779 XS VTH 201 XP 2 VTH 202 oS 2 (Σ 5d) in g Tier (g/kg TS) Futteranalyse DG TS FA Fortsetzung Tabelle 26: Scheinbare Gesamtverdaulichkeit von oS, XP, XS und XF SchrotH SchrotKH PelletKH Tier VTH 101 VTH 102 VTH 103 VTH 105 VTWH 107 VTWH 108 VTWH 109 VTWH 110 VTWH 111 Grp. DG 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3220 2670 in g/d Ø TS FA Anhang 947 947 oS 197 201 XP 469 462 XS 178 2,47 2,65 Cr2O3 Futteranalyse (g/kg TS) Tabelle 27: Scheinbare praecaecale Verdaulichkeit von oS, XP und XS SchrotH SchrotWH 5,88 7,05 8,36 7,61 7,35 8,84 5,91 8,88 6,20 Cr2O3 914 902 879 891 893 886 907 887 910 oS 204 199 177 240 200 159 186 182 143 XP 111 98 95 74 103 101 115 117 155 XS Chymusanalyse (g/kg TS) 59,5 66,7 72,6 69,5 68,4 72,0 57,1 72,1 59,0 oS 56,7 64,7 73,5 60,5 66,0 76,3 58,5 73,0 69,6 XP 90,1 92,7 94,0 94,9 92,6 93,5 88,9 92,4 85,7 XS pc Verdaulichkeit (%) Anhang Grp. VTKH 208 VTKH 209 VTKH 210 VTP 211 VTP 212 2 2 2 2 2 VTP 216 VTKH 207 2 2 VTKH 206 2 VTP 215 VTH 205 2 2 VTH 204 2 VTP 214 VTH 203 2 2 VTH 202 2 VTP 213 VTH 201 2 2 Tier DG 713 806 721 in g/d Ø TS FA 944 944 946 oS 212 217 206 XP 466 457 465 XS 179 2,75 2,27 2,80 Cr2O3 Futteranalyse (g/kg TS) 6,47 8,12 6,75 5,78 8,37 6,88 4,20 6,41 2,07 6,13 8,00 6,43 7,63 6,97 9,04 Cr2O3 XP 204 180 270 202 201 190 XS 115 72,4 79,7 83,7 76,0 106 64,4 66,9 58,2 65,5 61,6 71,1 oS 65,2 69,3 42,7 64,0 60,7 71,3 XP 90,6 94,5 92,5 93,4 93,4 93,0 XS pc Verdaulichkeit (%) 287 255 251 236 171 241 223 19,4 58,3 89,3 96,5 101 81,4 117 69,7 62,4 62,7 69,5 69,1 48,8 65,8 54,2 51,0 50,5 63,5 65,4 57,4 67,2 874 359 32,0 67,5 30,1 kein Ilealchymus in Sektion gewonnen 846 873 896 878 882 893 911 97,1 98,6 94,9 90,9 93,2 92,7 90,4 90,9 Chromoxidgehalt im Chymus zu gering 906 893 906 888 904 882 oS Chymusanalyse (g/kg TS) Fortsetzung Tabelle 27: Scheinbare praecaecale (pc) Verdaulichkeit von oS, XP und XS SchrotH SchrotKH PelletKH Anhang Tabelle 28: Kotscore (täglich erfasst, wöchentlich dargestellt), TS-Gehalt und pH-Wert im Kot (wöchentlich erfasst) 1. Woche PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Grp. DG Tier Score TS (g) 2. Woche pH Score TS (g) 3. Woche pH Score TS (g) 4. Woche pH Score TS (g) pH 1 VTH 101 1,43 282 6,59 1,36 280 7,25 1,43 248 7,24 1,43 253 6,97 1 VTH 102 2,00 260 6,44 1,93 239 6,11 2,50 235 6,48 2,14 273 6,83 1 VTH 103 1,50 269 6,78 1,71 263 6,81 1,86 267 6,79 1,93 252 6,61 1 VTH 105 1,43 260 7,33 1,43 272 6,91 1,50 267 7,17 1,57 275 6,66 1 VTWH 107 1,79 239 7,68 1,50 252 6,93 1,50 238 7,10 1,29 241 7,11 1 VTWH 108 1,57 300 6,20 1,07 300 6,62 1,14 285 6,79 1,43 213 6,39 1 VTWH 109 1,29 242 7,02 1,86 235 6,90 2,07 226 7,18 1,64 229 7,01 1 VTWH 110 2,64 70,0 8,13 1,00 284 6,81 1,14 276 7,08 1,21 266 7,17 1 VTWH 111 1,50 285 7,30 1,50 258 6,55 1,50 240 7,38 1,71 248 6,76 2 VTH 201 2,14 221 5,99 2,07 228 6,13 2,14 220 6,13 1,64 221 6,59 2 VTH 202 2,57 258 6,23 3,00 147 5,73 2,14 235 6,08 1,86 227 5,97 2 VTH 203 2,14 277 7,22 2,29 223 6,01 1,14 246 6,75 1,86 254 7,23 2 VTH 204 1,71 265 6,78 2,50 223 6,23 1,93 244 6,76 1,36 238 6,06 2 VTH 205 2,00 276 6,38 1,79 246 6,11 1,71 274 6,36 2,14 238 6,50 2 VTKH 206 1,86 262 6,58 1,00 285 7,04 1,07 255 6,62 1,00 228 6,72 2 VTKH 207 2,00 242 7,05 2,07 235 6,18 1,86 246 6,43 1,14 250 6,59 2 VTKH 208 1,57 283 6,70 1,43 266 6,59 1,29 266 6,66 1,29 257 6,34 2 VTKH 209 1,79 249 6,39 2,64 202 5,62 3,00 167 5,92 3,00 203 5,80 2 VTKH 210 2,29 248 6,79 1,93 255 6,47 1,93 242 6,30 2,07 239 5,70 2 VTP 211 2,00 282 6,63 1,43 271 6,17 1,07 272 6,33 1,07 290 6,21 2 VTP 212 2,57 222 6,18 2,36 227 6,45 1,86 243 6,95 2,29 242 6,33 2 VTP 213 1,50 277 6,95 2,00 240 6,31 2,43 201 5,84 3,00 212 6,03 2 VTP 214 2,00 311 6,74 1,64 270 6,52 2,07 245 7,08 2,71 237 7,62 2 VTP 215 2,14 299 6,53 1,93 258 6,64 1,93 267 6,87 2,14 231 6,31 2 VTP 216 2,21 283 6,61 2,07 234 6,11 2,21 294 6,71 2,43 244 6,67 180 Anhang Tabelle 29: Partikelgrößenverteilung im Kot (2. Versuchswoche), in % der TS (Nasse Siebanalyse) Siebmaschenweite (µm) PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Grp. DG Tier 2000 1000 400 200 < 200 kumulativ > 1000 ≥ 200 < 200 µm µm 1000 µm 1 VTH 101 5,03 16,3 20,1 5,65 52,9 21,4 25,8 52,9 1 VTH 102 4,71 17,2 21,6 6,73 49,8 22,0 28,3 49,8 1 VTH 103 3,40 15,8 17,8 5,98 57,0 19,2 23,8 57,0 1 VTH 105 7,24 17,1 17,7 5,94 52,0 24,3 23,7 52,0 1 VTWH 107 11,7 13,3 14,6 4,99 55,4 25,0 19,6 55,4 1 VTWH 108 3,28 13,6 18,8 5,74 58,6 16,9 24,5 58,6 1 VTWH 109 10,0 14,1 13,7 4,02 58,2 24,1 17,7 58,2 1 VTWH 110 5,85 18,1 15,4 5,35 55,3 23,9 20,8 55,3 1 VTWH 111 17,7 15,8 15,0 4,85 46,6 33,5 19,9 46,6 2 VTH 201 9,18 11,8 16,4 5,16 57,5 20,9 21,6 57,5 2 VTH 202 6,60 13,9 19,4 6,16 54,0 20,5 25,5 54,0 2 VTH 203 6,62 11,4 19,2 6,15 56,6 18,0 25,4 56,6 2 VTH 204 7,06 12,9 18,1 5,49 56,5 19,9 23,5 56,5 2 VTH 205 6,85 12,4 17,3 5,73 57,7 19,3 23,1 57,7 2 VTKH 206 13,8 13,6 13,1 5,63 53,9 27,4 18,8 53,9 2 VTKH 207 7,85 13,5 13,4 5,54 59,7 21,4 18,9 59,7 2 VTKH 208 10,9 11,3 13,7 5,75 58,4 22,2 19,5 58,4 2 VTKH 209 10,5 13,0 12,0 4,11 60,4 23,5 16,1 60,4 2 VTKH 210 5,01 9,44 14,5 5,01 66,1 14,5 19,5 66,1 2 VTP 211 0,90 11,9 17,8 8,06 61,4 12,8 25,8 61,4 2 VTP 212 1,31 8,51 17,8 9,00 63,3 9,80 26,8 63,3 2 VTP 213 0,54 6,77 18,8 8,67 65,2 7,30 27,5 65,2 2 VTP 214 0,30 9,89 18,6 8,99 62,2 10,2 27,6 62,2 2 VTP 215 0,72 8,62 18,4 8,62 63,7 9,30 27,0 63,7 2 VTP 216 0,78 7,52 17,9 9,09 64,8 8,30 27,0 64,8 181 Anhang Tabelle 30: Chymusmasse des GIT (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) absolut und relativ sowie deren TS-Gehalte in g/kg PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Gruppe DG Tier Σ Chymus GIT in g TS relativ (g/kg KM) TS Gehalt (g/kg uS) Magen Dünndarm Caecum Colon 1 VTH 101 485 23,1 344 181 150 237 1 VTH 102 375 17,5 274 139 138 217 1 VTH 103 647 25,7 299 163 163 241 1 VTH 105 336 15,4 294 157 152 228 1 VTWH 107 373 14,6 252 158 137 208 1 VTWH 108 262 15,4 226 132 146 203 1 VTWH 109 378 15,0 280 144 148 230 1 VTWH 110 394 21,7 278 135 155 259 1 VTWH 111 470 21,8 309 140 123 159 2 VTH 201 347 14,6 274 112 114 206 2 VTH 202 437 16,5 302 130 131 229 2 VTH 203 398 20,5 250 117 120 233 2 VTH 204 401 17,1 271 101 84,7 139 2 VTH 205 518 21,1 316 123 119 220 2 VTKH 206 542 21,0 283 129 125 215 2 VTKH 207 592 21,6 309 128 134 210 2 VTKH 208 632 21,9 321 119 121 186 2 VTKH 209 483 19,6 314 117 97,4 134 2 VTKH 210 463 16,8 303 93,0 104 169 2 VTP 211 444 20,8 207 103 88,5 227 2 VTP 212 414 19,4 202 118 87,9 160 2 VTP 213 286 10,3 166 110 87,3 132 2 VTP 214 347 17,0 192 111 77,1 133 2 VTP 215 409 17,6 242 110 67,9 116 2 VTP 216 399 14,6 270 100 74,6 120 182 Anhang Tabelle 31: pH-Werte im Chymus einzelner Magenabschnitte sowie makroskopischer Score der PN (PN = Pars nonglandularis) pH- Wert PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Grp. DG Tier SH-Score PN Cardia Fundus Pylorus 1 VTH 101 5,38 5,39 3,60 3,08 0,5 1 VTH 102 5,17 4,48 2,42 5,00 1,0 1 VTH 103 5,84 5,23 2,48 5,44 1,0 1 VTH 105 5,10 4,75 3,17 4,22 0,5 1 VTWH 107 5,02 2,78 2,09 3,36 0,5 1 VTWH 108 5,05 2,94 1,86 3,38 0,5 1 VTWH 109 4,71 2,56 2,21 3,59 0,0 1 VTWH 110 5,53 4,30 2,34 2,88 0,0 1 VTWH 111 5,84 5,23 2,48 5,44 1,0 2 VTH 201 3,92 4,83 2,97 3,11 1,0 2 VTH 202 4,36 4,74 3,46 3,57 1,0 2 VTH 203 4,69 4,56 3,48 2,52 0,5 2 VTH 204 4,43 3,69 2,42 3,24 0,0 2 VTH 205 5,10 4,13 2,37 3,46 0,5 2 VTKH 206 4,56 3,59 2,00 2,49 0,0 2 VTKH 207 4,67 3,37 2,00 3,32 0,0 2 VTKH 208 4,55 4,45 3,15 3,29 0,0 2 VTKH 209 4,85 4,30 2,53 3,54 0,0 2 VTKH 210 4,66 4,87 2,73 4,4 0,0 2 VTP 211 4,31 4,41 3,55 3,55 5,0 2 VTP 212 4,22 4,21 4,12 4,21 3,0 2 VTP 213 3,14 3,12 3,12 3,09 4,0 2 VTP 214 3,13 2,91 2,45 3,08 3,0 2 VTP 215 4,41 4,71 4,37 4,29 3,0 2 VTP 216 4,47 4,46 3,35 3,55 3,0 183 Anhang Tabelle 32: Chloridgehalte im Chymus einzelner Magenabschnitte (PN = Pars nonglandularis) Chloridgehalt (g/kg uS) PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Grp. DG Tier PN Cardia Fundus Pylorus 1 VTH 101 1,39 1,36 2,78 2,88 1 VTH 102 0,96 1,67 3,65 2,48 1 VTH 103 0,96 1,22 3,47 1,27 1 VTH 105 0,96 1,91 3,18 2,71 1 VTWH 107 1,32 3,13 3,87 3,47 1 VTWH 108 1,65 3,30 4,92 3,23 1 VTWH 109 0,87 3,30 3,65 3,18 1 VTWH 110 0,69 2,08 3,13 3,23 1 VTWH 111 0,63 1,56 3,65 1,09 2 VTH 201 2,31 1,56 3,26 3,37 2 VTH 202 2,54 2,45 3,60 2,13 2 VTH 203 1,08 1,50 1,84 3,26 2 VTH 204 1,35 1,66 3,75 3,06 2 VTH 205 1,30 3,08 3,98 3,08 2 VTKH 206 1,12 2,94 3,82 3,53 2 VTKH 207 1,48 2,53 4,49 3,53 2 VTKH 208 0,94 1,12 3,49 1,57 2 VTKH 209 0,84 1,78 3,47 3,01 2 VTKH 210 0,77 1,12 3,21 2,43 2 VTP 211 3,53 3,53 3,36 3,64 2 VTP 212 3,52 3,14 3,08 3,31 2 VTP 213 2,63 3,38 3,72 2,95 2 VTP 214 2,38 1,86 1,49 2,09 2 VTP 215 1,76 2,31 2,10 2,45 2 VTP 216 1,99 2,53 2,53 2,28 184 Anhang Tabelle 33: Organmasse des GIT (Magen, Dünndarm, Caecum, Colon) absolut (g) und relativ (%) zur Körpermasse PelletKH SchrotKH SchrotH SchrotWH SchrotH Grp. DG Tier Magen Dünndarm Caecum Colon abs. rel. abs. rel. abs. rel. abs. rel. 1 VTH 101 154 0,736 894 4,26 41,8 0,200 416 1,98 1 VTH 102 148 0,691 1037 4,84 42,8 0,200 368 1,72 1 VTH 103 175 0,693 1110 4,40 50,2 0,200 380 1,51 1 VTH 105 173 0,793 1031 4,73 66,5 0,300 400 1,84 1 VTWH 107 194 0,757 1050 4,10 53,3 0,210 545 2,13 1 VTWH 108 93,7 0,551 973 5,72 33,4 0,200 332 1,95 1 VTWH 109 217 0,861 1151 4,57 65,1 0,260 442 1,76 1 VTWH 110 171 0,938 877 4,82 37,8 0,210 400 2,20 1 VTWH 111 180 0,833 849 3,93 47,0 0,220 302 1,40 2 VTH 201 195 0,820 939 3,95 56,7 0,240 424 1,78 2 VTH 202 177 0,670 978 3,70 54,4 0,210 424 1,61 2 VTH 203 156 0,800 881 4,54 48,9 0,250 275 1,42 2 VTH 204 183 0,780 916 3,91 48,7 0,210 314 1,34 2 VTH 205 190 0,770 981 3,99 60,8 0,250 391 1,59 2 VTKH 206 218 0,840 1138 4,41 70,2 0,270 465 1,80 2 VTKH 207 191 0,700 1116 4,07 67,8 0,250 525 1,92 2 VTKH 208 204 0,710 1225 4,26 73,1 0,250 482 1,67 2 VTKH 209 201 0,820 1102 4,48 61,1 0,250 383 1,56 2 VTKH 210 201 0,730 1095 3,97 48,2 0,170 384 1,39 2 VTP 211 146 0,680 940 4,39 42,3 0,200 309 1,44 2 VTP 212 218 1,02 924 4,32 58,0 0,270 362 1,69 2 VTP 213 149 0,540 1074 3,86 52,2 0,190 392 1,41 2 VTP 214 150 0,740 911 4,47 64,5 0,320 310 1,52 2 VTP 215 156 0,670 959 4,13 45,4 0,200 374 1,61 2 VTP 216 152 0,560 1044 3,81 52,3 0,190 462 1,68 185 Anhang Tabelle 34: Kryptentiefe im Caecum und Colon in µm Caecum SchrotWH SchrotH Gruppe DG Colon Tier MW SD MW SD 1 VTH 101 397 ± 66,6 1 VTH 102 334 ± 33,6 387 ± 48,3 1 VTH 103 439 ± 32,5 435 ± 24,4 1 VTH 105 326 ± 35,2 364 ± 27,0 1 VTWH 107 367 ± 27,1 380 ± 42,9 1 VTWH 108 437 ± 33,7 1 VTWH 109 411 ± 21,7 1 VTWH 110 408 ± 29,0 1 VTWH 111 462 ± 22,0 186 nicht untersucht nicht untersucht 389 ± 37,5 nicht untersucht 447 ± 42,2 DANKSAGUNG Mein erster Dank gilt Prof. Dr. J. Kamphues, meinem Doktorvater, für das Anvertrauen dieses interessanten Themas sowie dem allzeit fachlichen Beistand und den bereichernden Denkanstößen. Auch für Ihr Verständnis und Ihre Rücksichtnahme in Situationen, die das Leben schreibt und eine Promotion für eine Weile zweitrangig werden lassen, möchte ich mich an dieser Stelle bedanken. Ebenso danke ich Dr. Christine Ratert für Ihre Betreuung, eine durchaus kritische Korrektur und die wertvollen Anregungen bei der Fertigstellung der Dissertation. Herrn Prof. Dr. A. Beineke danke ich für seine Unterstützung bei patho-histologischen Fragen. Ebenso sei Bettina Buck aus dem Institut für Pathologie herzlich gedankt. Den überaus freundlichen Mitarbeiterinnen Marion Gähle und Doris Walter aus dem Institut für Anatomie möchte ich hiermit ein großes Dankeschön für Ihre Hilfsbereitschaft aussprechen. Mike Patzer und Uli Liedtke. Für jeden Doktoranden, der im Tierhaus tätig ist – an Euch kommt man nicht vorbei. Und das ist auch gut so! Danke für Aufmunterungen jedweder Art, Motivationsstützen und die kleinen Späße am Rande. Ebenso sei dem restlichen Tierpflegerteam und den Labormitarbeitern für die tatkräftige Unterstützung sehr gedankt. Ein besonderes Dankeschön möchte ich den Freunden und Kollegen – „den Ursprungsfrollegen“ um Xaver, Diana, Robert, Mareike, Christine, Sandra, Frau Mischok und Frau Maipian aussprechen, die mich als „Gießenerin“ so herzlich in ihre Mitte aufgenommen haben. Ihr habt mir den Start echt leicht gemacht! Besonders du, Frau auf und davon, warst und bist eine tolle Frollegin! Für die schönen und kurzweiligen Abende bei gutem Essen danke ich dem Kulinarischen Quartett. Die Kombination aus vier verrückten, manchmal sehr hitzigen Vögeln, möchte ich nicht mehr missen. Zum Glück liegt zur Abkühlung immer genügend auf Eis. Danke, liebe Reupelhorsts! Last but not least möchte ich mich bei meiner großen und wunderbaren Familie bedanken. Bei meinen Eltern, die mich zu dem gemacht haben, was ich bin und mich bei meiner Berufswahl nach ihren Kräften jederzeit unterstützt haben. Meiner Schwester Verena, die immer ein offenes Ohr und einen leckeren Kaffee für mich parat hat. Und bei dir, Julia. Du bist einfach ohne Worte. Danke für Dich. Hannover 2015 Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH 35392 Gießen · Friedrichstraße 17 · Tel. 0641 / 24466 · Fax: 0641 / 25375 E-Mail: [email protected] · Internet: www.dvg.de Luisa Borgelt ISBN 978-3-86345-295-7
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