Der Schweinedarm arbeitet – unterschiedliche Rohfaserquellen im

Futter und deren Bewertung

Petra Wolf

petra.wolf@uni-rostock.de

Eigenschaften von Ballaststoffen

unlösliche Ballaststoffe lösliche Ballaststoffe

Cellulose, Hemicellulosen, Lignin Pektine, Mucilagen

Vorkommen Getreide(spelzen), Sbl.ex.schrot, Stroh Tr.schnitzel, Trester

Eigenschaften Wasserbindungsvermögen Quellvermögen

schlecht fermentierbar zum größten Teil fermentierbar

Effekte Darmmotilität Normalisierung der Darmfunktion

Beschleunigung der Darmpassage eutrophe Wirkung

Erhöhung des Kotvolumens Erhöhung des Kotvolumens

Pars

nongland

ularis

Cardia

Fundus

Pylorus

Eigenschaften von Ballaststoffen

Peristaltik verstärkt

Darmpassage beschleunigt

Dehnung der Magenwand

Ballaststoffe binden Wasser

Eutrophe Wirkung

Ballaststoffe

Charakterisierung der Rohfaser

N A D L

NDF Neutral Detergent fibre

ADF Acid Detergent fibre

ADF Acid Detergent lignin

ADL NDF

Ra

Rfe

Rp

NfE

Rfa

Stärke

Zucker

organischer Rest

Hemicellulose

Lignin

Cellulose ADF - ADL

rasch langsam unverdaulich

mikrobiell fermentierbar

ADF

Charakterisierung der Rohfaser

NDF - ADF

Verdauungskoeffizient von Faserfraktionen beim Schwein

Verdauungskoeffizient Ferkel Sau Rohfaser (Weender) 0,471 0,638

NDF 0,684 0,748

ADF 0,446 0,586

Cellulose 0,443 0,638

NSPgesamt 0,644 0,739

NSPunlöslich 0,565 0,679

modifiziert nach NOBLET und BACH-KNUDSEN 1997

lösliche Fasern (leicht fermentierbar)

Pektine, lösliche Hemicellulosen, Oligosaccharide

unlösliche Fasern (schwer bis nicht fermentierbar)

Lignin, Cellulose, unlösliche Hemicellulosen

Trockenschnitzel, Apfel-/Traubentrester

Haferschalen, Sbl. extr.schrot (verkieselte Faser), Stroh

„Fasermix“

„Rfa-Konzentrate“ in der Schweinefütterung

Komponente Rfa NDF ADF ADL VQRfa (%)

Trockenschnitzel 170 428 226 9 81 Weizenkleie 118 453 132 37 16 Grünmehl 243 538 297 79 43 Stroh 390 745 465 83

Haferspelzen 325 420 133 23 15 Sojabohnenschalen 390 678 456 3 44

Apfeltrester 215 355 285 2 70 Traubentrester 225 707 595 2 65

Faser-Konzentrate 600 - 700 800 - 850 600 - 650 250 - 300 2 - 50

zum Vergleich

Gerste 50 163 57 11 20 Weizen 29 106 26 9 28

eigene Analysendaten

„alte“ „neue Analytik“ Angaben in g/kg TS

Faserfraktionen faserreicher Futtermittel

Faserfraktionen in Stroh

Gerstenstroh Rapsstroh Haferstroh Weizenstroh

(% i. TS)

Hemicellulose 20,4 16,4 23,3 23,7

Cellulose 33,3 42,4 37,6 34,2

Lignin 17,1 14,2 12,9 13,9

ND

F AD

F AD

L

Adapa et al. 2009

Vorkommen von Faserträgern im Mischfutter für Schweine

GRÜNEWALD und PREIßINGER 2014

Anteil (%) im Mischfutter für …. Faserträger Sauen, trgd. Sauen, lakt. Mastschweine Ferkel Weizenkleie 84,2 72,5 61,1 44,3

Tr.schnitzel 78,9 70,6 5,7

Sbl.exschrot 31,6 21,6 6,2 1,1

Sojaschalen 31,6 15,7 3,4

Malzkeime 19,3 9,8 5,3 5,7

Haferschälkleie 17,5 2 0,9

Cellulose 12,3 3,9 1,8 11,4

Weizengrießkleie 12,3 21,6 15,0 8,0

Stroh (auf eigenem produziert Betrieb Pelletieranlage)

Maissilage (unter Nutzung der Abwärme aus der Biogasanlage getrocknet)

Miscanthus (Rfa-Gehalt: 500 g/kg TS; hohe Flächenerträge: 15 – 20 t TS/ha)

Alternativen zu „klassischen“ faserreichen Einzel-FM

- protrahierte/kontinuierliche Aufnahme - Futteraufnahmedauer ↑ (Beschäftigung mit der Futteraufnahme)

- mechanische/volumenmäßige Sättigung - Vorbereitung auf die Futteraufnahme in der Laktation - Frequenz/Intensität von Magenulcera ↓ - Geschwindigkeit der Chymuspassage im Darm (Obstipation↓, MMA ↓) - forcierte Enzymproduktion durch Stimulierung der Darmmucosa - Nährsubstrat für die Darmschleimhaut (Acetat / Proprionat / Butyrat = 65 : 20 : 10)

Effekte der Rfa-Versorgung bei Schweinen

- protrahierte/kontinuierliche Aufnahme - Futteraufnahmedauer ↑ (Beschäftigung mit der Futteraufnahme)

- mechanische/volumenmäßige Sättigung - Vorbereitung auf die Futteraufnahme in der Laktation - Frequenz/Intensität von Magenulcera ↓ - Geschwindigkeit der Chymuspassage im Darm (Obstipation↓, MMA ↓) - forcierte Enzymproduktion durch Stimulierung der Darmmucosa - Nährsubstrat für die Darmschleimhaut (Acetat / Proprionat / Butyrat = 65 : 20 : 10)

Effekte der Rfa-Versorgung bei Schweinen

Einfluss der Rfa-Quelle auf die Futteraufnahme tragender Sauen

Anteil im Futter Futteraufnahme Rfa (%) (kg/Sau/Tag) (g/Tag) Tr.schnitzel 65 2,3 294

Stroh 36 6,4 1029

Haferschalen 37 7,7 1088

Malzkeime 46 6,8 624

Reiskleie 61 7,6 1485

Weizenkleie 67 7,1 590

modifiziert nach Brouns et al. 2014

Einfluss der Rfa-Gehalte im Futter auf Aktivitäten* tragender Sauen

* Zeitraum außerhalb der Futteraufnahme

Futter I II III restriktiv ad libitum Rfa (%) 23,0 18,2 5,30 NDF (%) 49,4 42,5 20,5 ADF (%) 28,4 23,5 7,8

Aktivitäten (% der Zeit ohne Futteraufnahme Kettenspielen 2,9 3,2 5,5 0,3 Beißen an Objekten 1,0 1,1 2,1 0,1 Leerkauen 6,8 13,3 9,5 1,6 Stereotypien 17,9 30,2 49,8 6,3 Wasseraufnahme 2,9 2,6 4,2 2,9 Ruhen 43,8 16,2 3,5 78,6

modifiziert nach Bergeron et al. 2000

Einfluss einer Faserzulage auf das Verhalten von Jungsauen

Kontrolle Lignocellulose Pektin 5% 10% 7,5% 15%

Liegen (%)1 86,4 85,5 87,1 85,7 84,9

Exploration 7,0 8,5 7,6 9,0 8,3

Kauen 16,1 16,3 15,6 16,8 17,5 Geschwindigkeit 3,1 3,2 2,3 3,2 2,8 zum Futter (km/h)2

modifiziert nach da Silva et al. 2012

1) % der Beobachtungszeit (6x pro Tag 1 h) 2) 7 h nach der letzten Mahlzeit

- protrahierte/kontinuierliche Aufnahme - Futteraufnahmedauer ↑ (Beschäftigung mit der Futteraufnahme)

- mechanische/volumenmäßige Sättigung - Vorbereitung auf die Futteraufnahme in der Laktation - Frequenz/Intensität von Magenulcera ↓ - Geschwindigkeit der Chymuspassage im Darm (Obstipation↓, MMA ↓) - forcierte Enzymproduktion durch Stimulierung der Darmmucosa - Nährsubstrat für die Darmschleimhaut (Acetat / Proprionat / Butyrat = 65 : 20 : 10)

Effekte der Rfa-Versorgung bei Schweinen

0

1

2

3

4

5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 µm

GMDmodifiziert

grob mittel fein

Alterationen im Bereich der Pars oesophagea in Abhängigkeit zum GMD

Mac

rosk

opis

cher

Sco

re d

er P

ars

oeso

phag

ea

0=ke

ine,

1=l

eich

te, 2

=mitt

lere

, 3=h

gr.

Hyp

erke

rato

sis,

4=E

rosi

on, 5

=Ulc

us

Chemische und physikalische Eigenschaften typischer Rfa-Träger

Berrocoso et al. 2015

Stroh Haferschalen Tr. Schnitzel Weizenkleie

Rohfasergesamt (%) 78,5 71,3 59 37,2

- unlöslich 74,7 70,6 47,4 32,1

- löslich 3,8 0,7 11,6 5,1

physikalische Eigenschaften

GMD (µm) ± SGD 570 ± 2,01 610 ± 1,90 796 ± 2,10 637 ± 1,70

WHC (mL/g TS) 5,2 ± 0,41 4,6 ± 0,75 9,8 ± 0,21 7,7 ± 0,38

SWC (mL/g TS) 2,4 ± 0,51 2,4 ± 0,40 5,3 ± 0,78 2,1 ± 0,22

GMDmodifiziert-Werte in Futtermitteln für Mastschweine aus Betrieben mit unterschiedlicher Prävalenz von Magengeschwüren

Prävalenz von Magengeschwüren Siebanalysen/Futterprobe

n (n)

GMDmodifiziert (µm)

+++ 87 ≤ 300

++ 63 > 300 bis 400

+ 48 > 400 bis 500

- 42 > 500

Problematik im Bestand (Klassifizierung anhand vorberichtlicher Angaben wie Mortalität im Bestand, Schlachthofbefunden, Sektionsergebnissen): +++ hochgradig, ++ mittelgradig, + geringgradig, - kein Problem

- protrahierte/kontinuierliche Aufnahme - Futteraufnahmedauer ↑ (Beschäftigung mit der Futteraufnahme)

- mechanische/volumenmäßige Sättigung - Vorbereitung auf die Futteraufnahme in der Laktation - Frequenz/Intensität von Magenulcera ↓ - Geschwindigkeit der Chymuspassage im Darm (Obstipation↓, MMA ↓) - forcierte Enzymproduktion durch Stimulierung der Darmmucosa - Nährsubstrat für die Darmschleimhaut (Acetat / Proprionat / Butyrat = 65 : 20 : 10)

Effekte der Rfa-Versorgung bei Schweinen

Parameter + Trockenschnitzel + Lignocellulose (10 %) (2,5 %) TS-Gehalt (%) 25,6 ± 2,66 27,7 ± 3,80 Eindringtiefe* (mm) 12,1 ± 2,32 11,0 ± 2,68 Sensorik - weich u. geformt (n/n) 52 / 52 46 / 54 - fest u. geformt (n/n) 0 / 52 3 / 54

* Penetrometer

WARZECHA 2006

Einfluss von Rfa-Trägern im Mischfutter auf die Kotqualität von Sauen eine Woche a.p.

Rfa-Gehalt des Futters

(%)

6,1

3,2

beobachtete Sauen

18

18

Tiere mit Kotverhaltung

3

13

Palisse et al. 1979

Zum Auftreten von Verstopfung und Kotverhaltung bei tragenden Sauen in Abhängigkeit vom Rfa-Gehalt des Futters

Einfluss unterschiedlich fermentierbarer Rohfaser auf die Kotqualität bei Sauen

Kontrollfutter

13%

Weizenstroh

19%

Sojabohnen- schale

n 17 17 18

tägliche Rfa-Aufnahme (g)

49 162 196

„Kothärte“ 1 (breiig)-5 (hart)

Tag 109 4,2 4,3 3,2

Tag 3 p. p. 4,0 4,5 3,7

Tag 10 p. p. 3,4 3,4 2,9

Nelson et al. 1992

Diss. Kleine 2012

Kombinierte Fütterung mit Maissilage

Alleinfutter für tragende Sauen (Angaben in %)

Kontrollgruppe Versuchsgruppe

Maissilage 0 40

CCM 15 20

Ergänzer* 25 20

Weizen 5 10

Gerste 55 10

* lt. Deklaration: Sojaextraktionsschrot 57,50 %

Weizengrießkleie 31,20 %

Calciumcarbonat 4,60 %

Monocalciumphosphat 2,50 %

Sojaöl 2,00 %

Natriumchlorid 1,80 %

Botanische Zusammensetzung

Kontrollgruppe Versuchsgruppe

pro kg uS pro kg TS pro kg uS pro kg TS

TS

g

211 193

Rohasche 8,5 40,28 10 51,81

Rohprotein 32 151,66 29,6 153,37

Rohfett 7,1 33,65 7,7 39,90

Rohfaser 10,7 50,71 15,6 80,83

NfE 152,7 723,70 130,1 674,09

Stärke 109,9 520,85 85,3 441,97

Zucker 7,5 35,55 4,7 24,35

ME* MJ 3,02 14,33 2,57 13,30

*kalkuliert

Chemische Zusammensetzung

Kontrollgruppe Versuchsgruppe (n = 57) (n=57) Rfa-Gehalt im Futter 50,7 80,7 (g/kg TS) Rfa-Aufnahme 117 ± 20,9 183 ± 35,0 (g/Sau/Tag) TS-Gehalt im Kot 26,5 ± 3,23 25,0 ± 4,63 (%)

TS-Gehalt im Kot

Geburtsverlauf, Wurfgröße, Ferkelverluste

Score/Maßnahme Kontrollgruppe (n=69) Versuchsgruppe (n=74) n % n %

Geburt ohne Hilfe 41 59,4a 43 58,1a

Ferkel, geboren 12,9a ± 2,74 12,5a ± 3,06

lebend geboren 11,9a ± 2,39 11,7a ± 2,82

tot geboren 0,841a ± 1,09 0,548a ± 0,782

mumifiziert geboren 0,145a ± 0,394 0,260a ± 0,553

Ferkelverluste* 76 9,23a 48 5,64b

* von der Geburt bis zum Absetzen

Vorkommen von MMA

Kontrollgruppe (n=69) Versuchsgruppe (n=67)

erkrankt n % n % 0 nicht 54 78,3 67 93,1 1 ggr 8 11,6 3 4,17 2 mgr 6 8,70 2 2,78 3 hgr 1 1,45 0 0

Partikelgrößen im Kot

- protrahierte/kontinuierliche Aufnahme - Futteraufnahmedauer ↑ (Beschäftigung mit der Futteraufnahme)

- mechanische/volumenmäßige Sättigung - Vorbereitung auf die Futteraufnahme in der Laktation - Frequenz/Intensität von Magenulcera ↓ - Geschwindigkeit der Chymuspassage im Darm (Obstipation↓, MMA ↓) - forcierte Enzymproduktion durch Stimulierung der Darmmucosa - Nährsubstrat für die Darmschleimhaut (Acetat / Proprionat / Butyrat = 65 : 20 : 10)

Effekte der Rfa-Versorgung bei Schweinen

Einfluss der Rfa-Quelle* auf die Mucosa-Morphologie bei Absetzferkeln

Berrocoso et al. 2015

* 2,5%iger Anteil im Futter

Villushöhe (µm)

Kryptentiefe (µm)

Kontrolle Stroh Haferschalen Tr.schnitzel Weizenkleie

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

- protrahierte/kontinuierliche Aufnahme - Futteraufnahmedauer ↑ (Beschäftigung mit der Futteraufnahme)

- mechanische/volumenmäßige Sättigung - Vorbereitung auf die Futteraufnahme in der Laktation - Frequenz/Intensität von Magenulcera ↓ - Geschwindigkeit der Chymuspassage im Darm (Obstipation↓, MMA ↓) - forcierte Enzymproduktion durch Stimulierung der Darmmucosa - Nährsubstrat für die Darmschleimhaut (Acetat / Proprionat / Butyrat = 65 : 20 : 10)

Effekte der Rfa-Versorgung bei Schweinen

Einfluss der Rfa-Quelle auf den Gehalt an flüchtigen Fettsäuren im Caecum von Mastschweinen

Kontrolle Maisfaser* Sojaschalen* Weizenkleie* Erbsenschalen* mmol/kg

Acetat 106 120 132 118 115

Propionat 55,5 50,6 69,3 55,8 54,0

Butyrat 17,6 13,5 16,9 29,2 12,6

FFSgesamt 179 184 219 203 181

CHEN et al. 2014

* Anteil im Mischfutter: 10 % Absetzen bis 30. Tag nach dem Absetzen 20 % 30. – 90. Tag nach dem Absetzen 30 % 90. – 160. Tag nach dem Absetzen

Effekte der Rohfaser auf das Infektionsgeschehen bei Ferkeln

Effekt Rfa-Quelle Autor(en) E. coli ↓ Weizenkleie (4%) Molist et al. 2010 (4,7 0,7 log10 KbE/d im Ileum) ETEC K88 induzierte Diarrhoe↓ Weizenkleie González-Ortiz + Bohnenschalen et al. 2013 E. coli K 88↓ Hafer-/Erbsenschalen Kim et al. 2008 (in vivo / in vitro) Becker et al. 2009

ETEC Stämme: spezielle Fimbrien (colonizing factors) Anheften an die Epithelzellen im Darm verhindern Austreiben durch Darmperistaltik

Rfa-Quellen: „receptor like ingredients“ binden Pathogene schneller als Wirtszellen im GIT fördern Austreiben durch Darmperistaltik

Einfluss der Rfa-Quelle im Futter auf die Gewichtsentwicklung und das Auftreten von Diarrhoe bei Absetzferkeln1)

Kontrolle Stroh* Haferschalen* Tr.schnitzel* Weizenkleie* Hygiene im Betrieb

KMZ (g/d) 573 500 505 503 532

Diarrhoe (%)2 1,2 1,7 2,9 2,8 2,1

Hygiene im Betrieb ↓

KMZ (g/d) 401 384 409 407 414

Diarrhoe (%)2 6,8 7 7,7 5,8 5,8

Berrocoso et al. 2015

1) Versuchszeitraum: 1. – 21. Tag nach dem Absetzen 2) Anteil der Tage im Versuchszeitraum, an denen Ferkel Diarrhoe haben

* 2,5%iger Anteil im Futter

Rfa NDF ADF g/kg g/kg g/kg Sau, tragend 70 > 200 < 80 Sau, laktierend 45 > 160 < 70 Mastschweine > 30 > 130 < 40

Empfehlungen zu NDF- und ADF-Gehalten in Futtermitteln für Schweine

modifiziert nach Lindermayer 2009

Rfa-Gehalt von mind. 8% i. TS im Alleinfutter für tragende Sauen (bis eine Woche vor erwartetem Abferkeltermin) (Ø 88 % TS im Futter → Rfa-Gehalt von mind. 7% ) § 25(6) Tierschutz-Nutztierhaltungs-VO 8/2006

Rationsgestaltung → Rfa-Aufnahme von mind. 200 g/Sau/d

Rfa-Versorgung bei tragenden Sauen

Umsetzung dieser Forderung in der Praxis?

Rfa- Gehalte in Alleinfuttermitteln für Schweine (Einsendungsbereich)

35,1 ± 6,29

57,0 ± 10,9

0

10

20

30

40

50

60

70

g/kg uS*

43,3 ± 5,73 38,0

± 7,02

Ferkel trgd. Sauen lakt. Sauen Mastschweine (n = 63) (n=47) (n=16) (n=28)

* bei 88% TS

< 70 g Rfa/kg 85% 70 g Rfa/kg 15%

Alleinfuttermitteln für tragende Sauen - Deklaration -

ZUSAMMENSETZUNG Gerste, Sojaextraktionsschrot, Weizenkleie, Weizen, Trockenschnitzel, Sojabohnenschalen, Calciumcarbonat, Pflanzenöl….

INHALTSSTOFFE Rohprotein 14,0 %, Rohfett 3,0 %, Rohfaser 5,8 %, Rohasche 5,1 % Calcium 0,65 %, Phosphor 0,50 %, Natrium 0,20 %

Wir machen darauf aufmerksam, dass die rechtlich geforderte Rfa-Versorgung

durch alleinige Gabe dieses Futters nicht gewährleistet ist. ?

Umsetzung dieser Forderung in der Praxis?

Limitierungen klassischer Rfa-Träger Komponenten limitierende Eigenschaft Kleien Hygienestatus ↓, Mykotoxine, Tr. schnitzel Kotkonsistenz ↓, Ca ↑ (Pufferwirkung → MMA) Grünmehl Hygienestatus, K-Gehalt ↑, Ca-Gehalt ↑ Stroh/-mehl Hygienestatus ↓, Fusarientoxine, Technik Sojaschalen Preis!, Verfügbarkeit am Markt, hygroskopisch Biertreber Haltbarkeit, Hygienestatus ↓, Hordenin (?) Sbl.exschrot Hygienestatus ↓, „harte“ Rohfaser

STABENOW 2002, BÜTTNER 2006, WOLF und KAMPHUES 2012

Kosten klassischer Rfa-Träger im Vergleich zu Getreide (Stand Januar 2016)

Komponente MJ ME/kg Cent/kg Cent/1 MJ ME

Mais 14,1 20,0 1,418 Weizen 13,8 20,5 1,486 Gerste 12,5 20,8 1,664 Hafer 11,3 21,3 1,885

Trockenschnitzel 9,0 17,2 1,910 Weizenkleie 9,1 18,2 2,000

Maissilage1) 7,8 7,4 0,949

1) basierend auf 29,4 €/to; Kalkulation auf 88% TS

Kalkulation der Mehrkosten bei Einsatz faserreicher Einzel-FM

Anforderung 70 g Rfa / kg Futter

Gerste/Soja* 51 g Rfa / kg Futter

∆ 20 g Rfa / kg Futter

erforderliche Menge (g) Cent/kg Kosten (Cent) zum Ausgleich Tr. Schnitzel 120 17,2 2,06 Weizenkleie 170 18,2 3,09 Lignocellulose 30 578 17,3

* übliche Anteile bei Rp-Gehalt der Mischung von 10%

Zusammenfassung/Schlussfolgerungen

Unterschiedliche Effekte der Rfa-Träger

- unlösliche Fasern Wasserbindung, Förderung der Darmperistaltik - lösliche Fasern Quellungsvermögen, eutrophe Wirkung

Angaben zum Bedarf an NDF, ADF, ADL

- wenig systematische Untersuchungen

- fehlende Angaben zu Gehalten in Futtermitteln

- Umsetzbarkeit in die Praxis

Professur für Ernährungsphysiologie und Tierernährung

© 2009 UNIVERSITÄT ROSTOCK | AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT