Aufgeschlossenes Getreide wirkt Wunder

Mehr Wissen für Sauenhalter und Mäster
Sonderdruck aus dem dlz agrarmagazin/primus Heft März 2005
Postf. 40 05 80, 80797 München, Tel. (089) 127 05-276, e-mail: Reddlz@dlv.de, www.dlz-agrarmagazin.de
Aufgeschlossenes
Getreide wirkt Wunder
Die Futterzusammensetzung
beeinflusst in hohem
Maße das Verdauungsvermögen
der abgesetzten
Ferkel. Unterstützend wirkt
in dieser für die Tiere sensiblen
Phase der Einsatz von
aufgeschlossenem Getreide.
Es ist besser verdaulich und
fördert die Darmgesundheit,
meint Dr. Heinrich
Kleine Klausing, Düsseldorf.
Mit dem Absetzen von der Sau
stellt sich für die Ferkel eine
einschneidende Änderung in
der Nahrungszusammensetzung ein:
von der „flüssigen Ernährung“ mit Sauenmilch,
gekennzeichnet durch hochverdauliches
Protein, Fett und Laktose,
hin zu einer Nahrung, die sich vor allem
aus Getreidestärke und pflanzlichem
Protein zusammensetzt. Gleichzeitig
ändert sich auch die Aktivität der
verschiedenen Verdauungsenzyme, allen
voran die Aktivität der für die Stärkeverdauung
wichtigen Amylase (siehe
Abbildung „Enzymproduktion nach dem
Absetzen”).
Im Vergleich zum Absetzzeitpunkt verringert
sich die Aktivität von Amylase,
Chymotrypsin und Lipase sehr kurzfristig
auf nur ein Viertel bis ein Fünftel.
In der zweiten Woche nach dem
Sonderdruck
Absetzen ist die Konzentration an Lipase
nach wie vor niedrig, die Aktivität
des Chymotrypsin und der Amylase
erst wieder auf 70 beziehungsweise 74
Prozent der Aktivität zum Absetzen angestiegen.
Diese Situation muss bei der
Zusammensetzung des Ferkelfutters
und der Auswahl der Rohstoffe beachtet
werden.
Damit die Getreidestärke bei der deutlich
begrenzten Amylase-Aktivität zum
weit überwiegenden Teil im Dünndarm
enzymatisch verdaut werden kann, ist
es möglich, die Stärke im Getreide vor
Einsatz im Futter über eine intensive
technische Behandlung „aufzuschließen“.
Damit verbunden ist ein „Leistungseffekt“
über eine bessere Verdaulichkeit
und gesteigerte Futteraufnahme.
Außerdem wird so vermieden, dass
übermäßig viel unverdaute Stärke in
Schwein
Aufgeschlossenes Getreide
im Ferkelfutter fördert die
Verdauung.
den Dickdarm gelangt. Und damit wird
potenziellen Schadkeimen wie E. coli
eine wichtige Nahrungsbasis entzogen
und somit „Durchfallsicherheit“ erreicht.
Technologien
für den „Stärkeaufschluss”
Für die Behandlung von Getreide mit
dem Ziel des „Stärkeaufschlusses“ werden
in der Praxis verschiedene technische
Verfahren herangezogen. Thermische
Verfahren (z. B. Infrarotbestrahlung,
Heißluftbehandlung) nutzen die
Einflussgrößen Temperatur und Verweilzeit.
Bei hydrothermischen Verfahren
(z. B. Toasten) wird zusätzlich
Feuchte genutzt. Eine Kombination
hydrothermischer Prozesse (Einflussgrößen:
Temperatur, Feuchte, Verweil-
1

2
Quelle: Makkink, C.A. (1993)
Ferkelfütterung
zeit) mit einer mechanischen Behandlung
(Einflussgrößen: Druck und Scherkräfte)
stellt die Extrudertechnologie
dar. Das Prinzip der Extrusion ist bereits
aus dem Begriff abzuleiten. Das Verb
„extrudieren“ kommt aus der lateinischen
Sprache und bedeutet „hinaus-
/hindurchstoßen /-drücken“. Das Material
wird im Extruderkanal je nach
Bautyp durch ein oder zwei schneckenförmige
Wellen unterschiedlicher Konfiguration
(„Ein- oder Zweiwellenextruder“)
unter Vorwärtsförderung geknetet
und durch kleine Öffnungen in einer
den Kanal abschließenden Platte
oder durch einen Spalt gedrückt. Dabei
wird im Extruderkanal ein bauartspezifisch
hoher Druck (bis über 100 bar
möglich) aufgebaut. Sobald das Produkt
den Extruder verlässt, kommt es
zu einer plötzlichen Entspannung und
einer Expansion des extrudierten Materials.
Durch die einwirkenden Scherkräfte,
den Druck, die spezifische Prozesswärme
und den Expansionseffekt
wird die Materialstruktur deutlich verändert
und eine charakteristische, visuell
sichtbare Texturierung erreicht.
Bei einer derartigen Materialbehandlung
können hohe Temperaturen von
bis zu 200 °C entstehen, wobei die Einwirkzeiten
sehr kurz sind (wenige Sekunden).
Daraus abgeleitet werden solche
Extrusionsprozesse auch mit der
Abkürzung „HTST“ (high temperature,
short time) gekennzeichnet. Eine weitere
Unterscheidung liegt in der vor der
Extrusion durchgeführten Konditionierung
des Materials und der dabei über
Dampf zugeführten Feuchtemenge. Bei
der „feuchten Extrusion“ unter Wasserund
Dampfzusatz über einen Konditionierer
(bis gut 30 Prozent Feuchte im
Material) ist nach dem Extrusionsprozess
eine Trocknung des Materials unbedingt
erforderlich. Dieser sehr energie-
und damit entsprechend kostenintensive
Behandlungsschritt hat einem
breiten Einsatz der Extrusionstechnik
Enzymproduktion nach dem Absetzen
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
rel. Aktiviät/g Mucosa
4 5
Alter (Wochen)
6
Amylase Lipase Chymotrypsin
zur Veredlung von Komponenten für
die Nutztierernährung bisher entgegengestanden.
Eine entscheidende Weiterentwicklung
der bekannten Extrusionstechnologie
ist die so genannte opticon®-Verfahrenstechnik.
Dabei wird eine gezielte
intensive Stoffwandlung analog dem
vorstehend beschriebenen „feuchten“
Extrusionsprozess erzielt. Aufgrund der
neuartigen Konzeption ist hier aber keine
energieaufwendige Trocknung des
behandelten Materials notwendig – es
schließt sich an den Behandlungsprozess
lediglich ein herkömmlicher Kühler
an. Diese Technik bietet die Möglichkeit,
verschiedene Getreidearten im
Gemisch aufzuschließen und somit
kostenintensiven Lagerraum für einzelne
aufgeschlossene Getreidearten im
Mischfutterwerk oder auf dem landwirtschaftlichen
Betrieb einzusparen.
Feste Molekülstrukturen
werden aufgebrochen
Im Prestarter sollen
25 bis 40 Prozent aufgeschlossenes
Getreide
enthalten sein.
Zum Verständnis, was den „Aufschluss
von Stärke“ in Getreidekörnern beeinflusst,
ist zunächst ein Blick in die Morphologie
und chemische Struktur von
Stärke notwendig. Getreide enthält je
nach Art zwischen 40 bis 60 Prozent
Stärke. Rein chemisch kann Stärke in
Amylose und Amylopektin aufgeteilt
werden. Die Amylose (etwa 20 bis 30
Prozent der Getreidestärke) besteht aus
verbundenen Glucosemolekülen, die in
dieser Bindung
schraubenförmig
gewundene lange
Ketten darstellen.
Amylopektin
(rund 70 bis 80
Prozent der Stärke)
ist ein verzweigtes
Polysaccharid, in
dem zwischen
2000 und 200 000
Glucosemoleküle
verbunden sind.
Das Verhältnis von
Amylose zu Amylopektin,
die Kettenlänge
und der
Verzweigungsgrad
der Glucoseketten beeinflussen
deutlich die technischen
Eigenschaften der verschiedenen
Getreidearten und deren
Stärkeverdaulichkeit.
Im Mehlkörper des Getreidekorns
liegt die Stärke in Form einzelner
Granula mit einer Größe zwischen 2
und 200 µm vor. Diese Stärkekörner
sind unter dem Raster-Elektronenmikroskop
(1000-fache Vergrößerung) sehr
gut zu erkennen (siehe unten stehendes
Foto links). Sie werden im Innern durch
Wasserstoffbrücken recht stabil zusammengehalten.
Die verzweigten Molekülketten
des Amylopektins können
in diesen Granula gemeinsam mit den
unverzweigten Amylosemolekülen semikristalline
bis kristalline Bereiche bilden.
Diese fest organisierte Struktur ist
wasserunlöslich und in der nativen, unzerkleinerten
Form gegenüber einem enzymatischen
Abbau recht widerstandsfähig.
Durch eine intensive mechano-hydrothermische
Behandlung von Getreide
werden diese Strukturen bis in den Molekularbereich
verändert, die Stärke wird
„aufgeschlossen“. Die Haupteffekte sind
eine deutliche Vergrößerung der Oberfläche
der Stärkegranula und die weitgehende
Aufspaltung des Amylopektin
und der Amylose. Auch diese Strukturveränderungen
sind unter dem Mikroskop
sehr gut zu erkennen. Die typischen
Stärkekörner sind durch die Behandlung
weitgehend zerstört und zum Großteil
zu flachen, an zerlaufenen Kunststoff erinnernde
Areale zusammengeschmolzen
(siehe Foto unten rechts).
Für die Ferkelfütterung ist weiterhin bedeutend,
dass neben Größe und Form
der Stärkekörner auch deren innerer
Aufbau (kristalline sowie amorphe, gelähnliche
Bereiche) zwischen den Getreidearten
Weizen, Gerste und Mais
deutlich variieren kann. Hierauf hat
auch die Behandlung des Getreides
nach der Ernte einen bestimmenden
Einfluss. So haben Untersuchungen im
Bereich der Getreideforschung ergeben,
dass bei Mais während der Trocknung
eine Änderung im Ordnungszustand
der Stärke eintritt. Mais muss aufgrund
der im Vergleich zu Weizen und Gerste
deutlich höheren Feuchte bei der Ernte
grundsätzlich intensiv getrocknet werden.
Die Stärke wird hierdurch enzymatisch
nochmals deutlich schlechter angreifbar.
Dies ist unter anderem auch
der Grund, dass native Maisstärke beim
jungen Ferkel schlechter verdaulich ist
als beispielsweise unbehandelte Weizenstärke.
Daher spielt der technische
Aufschluss insbesondere auch für die
Verdaulichkeit der Maisstärke eine
große Rolle.
Sonderdruck

Links: unbehandelte
Getreidemischung in
Wasser. Rechts: aufgeschlossene
Mischung.
Stabile Verdauung
im Dünndarmbereich
Der Grad der Stärkemodifizierung
durch eine druckhydrothermische Behandlung
kann analytisch mittels der
so genannten Amyloglucosidase-Methode
(AMG-Methode) der LUFA Nord-
West als „Stärkeaufschlussgrad“ bestimmt
werden. Laut LUFA ist aber zu
beachten, dass die ermittelten Werte
nur innerhalb der gleichen Getreideart
direkt miteinander vergleichbar sind.
Im Rahmen der Qualitätssicherung
werden bei der Herstellung von aufgeschlossenem
Getreide entsprechend
eines festgelegten Schlüssels Produktionsmuster
auf den Stärkeaufschlussgrad
nach AMG-Methode untersucht.
Hochaufgeschlossene Getreidearten für
die Ferkelfütterung sollten einen Aufschlussgrad
von im Mittel über 70 Prozent
aufweisen.
Die Auflösung der festen Strukturen in
den Stärkegranula durch einen intensiven
druckhydrothermischen Aufschluss
bedingt rein physikalisch ein deutlich
verbessertes Wasseraufnahme- und damit
Quellvermögen. Dies ist auch auf
dem Foto auf Seite 19 zu erkennen. Im
linken Becherglas wurde eine definierte
Menge unbehandelter Getreidemischung
mit Wasser versetzt. Das unbehandelte
Getreidemehl setzt sich
eindeutig erkennbar ab. Im Vergleich
dazu wurde im rechten Becherglas die
identische Menge aufgeschlossener Getreidemischung
mit einer entsprechenden
Wassermenge vermischt. Das Wasser
wird vom aufgeschlossenen Getreidemehl
vollständig aufgenommen, es
entsteht ein homogener Futterbrei.
Sonderdruck
Dies hat für die Verdauung nachvollziehbare
Vorteile. Denn ein Futter mit
aufgeschlossenem Getreide wird auch
in der Magenflüssigkeit entsprechend
besser gelöst, homogener durchmischt
und gewährleistet so eine gleichmäßige
Durchsäuerung – wichtige Voraussetzung
für eine stabile Verdauung im
Dünndarmbereich. Und in der Flüssigfütterung
der Aufzuchtferkel beeinflusst
aufgeschlossenes Getreide die
Homogenität des Futterbreies in den
Aufgeschlossenes Getreide
wird schneller abgebaut
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% der Stärke abgebaut zu Glucose
0 20 60
Minuten
120 240
Ferkelfütterung
Ferkel mit deutlich begrenzter Amylaseaktivität
eine gesteigerte Stärkeverdaulichkeit
im Dünndarm erreicht. Dabei
wird sehr schnell Glucose (Traubenzucker)
freigesetzt, die direkt über die
Darmwand absorbiert wird und im
Stoffwechsel zur Verfügung steht.
Dieser deutlich verbesserte Abbau der
Stärke zu Glucose lässt sich mittels eines
speziellen Laborverfahrens „in vitro”
messen. So wurde zum Beispiel eine
Getreidemischung aus 50 Prozent Weizen,
25 Prozent
Mais und 25 Prozent
Gerste vor
und nach Aufschluss
über die
bereits genannte
opticon®-Verfahrenstechnikuntersucht.
In der aufgeschlossenenMischung
waren
nach einer Stunde
bereits 90 Prozent
der Stärke zu Glukose
abgebaut, in
der unbehandelten
Mischung erst
60 Prozent (siehe
Abbildung „Aufgeschlossenes
Getreide
wird schneller abgebaut”).
Da die Verweildauer
des Futterbreies im vorderen Dünndarm
weniger als eine Stunde beträgt
und dann der Übertritt in das Ileum
(Hüftdarm) folgt, gelangen bei ausschließlich
unbehandelter Getreidemischung
im Ferkelfutter entsprechend
größere Mengen unverdauter Stärke in
das Ileum. Diese stehen dann potenziell
krankmachenden Darmbakterien
wie E. coli, Salmonellen, aber auch dem
Ileitis-Erreger Lawsonia intracellularis
als Nahrungsquelle zur Verfügung. Der
intensive Aufschluss der Stärke in der
Getreidemischung und deren anteiliger
Einsatz im Ferkelfutter kann somit wesentlichen
Einfluss auf die Erhaltung
eines stabilen und gesunden Darmmilieus
ausüben.
unbehandelte Getreidemischung
aufgeschlossene
Getreidemischung
Verlauf des Stärkeabbaus vor und nach druckhydrothermischer Behandlung
(In vitro-Messung der Glucosefreisetzung nach Pancreatin-Inkubation)
Futterleitungen und im Trog positiv.
Das Futter entmischt sich deutlich weniger
und setzt sich im Trog wesentlich
langsamer ab.
Aufgeschlossenes Getreide kann auch
die Akzeptanz des Ferkelfutters und die
Futteraufnahme der Ferkel positiv beeinflussen.
Ein Teil der aufgeschlossenen
Stärke wird bereits im Maul der
Ferkel durch die Speichelamylase verdaut
und zu Maltose (Malzzucker) abgebaut.
Dadurch entsteht ein natürlicher
Süßgeschmack, der sich positiv
auf Akzeptanz und die Futteraufnahme
auswirkt. Weiterhin wird beim jungen
Getreide unter dem Mikroskop:
links = unbehandelt,
rechts = druckhydrothermisch
aufgeschlossen.
Fotos: BSSB/Schuhmann (1), Werkbild (3), Bräunig (1)
3

4
Wie vorstehend bereits erläutert, muss
für eine optimierte Stärkeverdauung im
vorderen Dünndarmbereich neben dem
Einsatz von aufgeschlossenem Weizen
gerade auch ein druckhydrothermischer
Aufschluss von Teilen des in der
Rezeptur verwendeten Mais erfolgen.
Aber auch aufgeschlossene Gerste ist in
Betracht zu ziehen. So zeigen Praxisuntersuchungen
aus Spanien und anderen
europäischen Ländern, dass bei
Einsatz von aufgeschlossener Gerste im
Ferkelfutter sowohl Zuwachsleistung
als auch Futterverwertung signifikant
verbessert werden konnten. Als Grund
hierfür wird neben der verbesserten
Stärkeverdaulichkeit im vorderen
Dünndarmbereich die beim druckhydrothermischen
Aufschluss stattfindende
intensiven Konditionierung der Faserfraktionen
gesehen. Dadurch werden
diese Strukturkohlenhydrate in der
Gerste besser löslich und erhalten ein
gesteigertes Wasserbindevermögen.
Dieser Faktor ist auch für die Kotkonsistenz
nachweislich positiv zu werten.
Fazit
Ferkelfütterung
So mit aufgeschlossenem Getreide mischen
Die Tabelle gibt Empfehlungen, wie
aufgeschlossenes Getreide phasengerecht
in Futtermischungen für Absetzund
Aufzuchtferkel verwendet werden
sollte.
In den Mischungen kann natürlich
auch Mais als alternative Getreideart
mit bis zu 20 Prozent der fertigen Mischung
einbezogen werden. Dafür
wird der Anteil Weizen entsprechend
reduziert. Speziell bei Absetzgewichten
deutlich unter 8 kg hat sich der Einsatz
hochverdaulicher Proteinquellen wie
*oder Sojaschrot + Mineralfutter für Ferkel + Säurekombination
Die Leistung und Gesundheit der Ferkel
können durch eine dem Verdauungsvermögen
der Tiere in den einzelnen
Aufzuchtphasen angepasste Futterzusammensetzung
wesentlich unterstützt
werden. „Aufgeschlossenes Getreide“
Milchprodukte, Sojaproteinkonzentrat
und Kartoffeleiweiß sowie auch Laktose
als schnellverfügbare zusätzliche Energiequelle
bewährt. In die auf dem Hof
erstellte Absetzmischung sind diese
Komponenten am Einfachsten und Sichersten
durch spezielle Starterkonzentrate
einzubringen. Die notwendige Ergänzung
mit Protein, Aminosäuren, Vitaminen,
Spurenelementen, Mineralstoffen
und Säure erfolgt zum Beispiel
über spezielle Ergänzungsfutter für Aufzuchtferkel.
– kk –
Zusammensetzung des Ferkelfutters in Prozent
Futterkomponente Absetzmischung Aufzuchtmischung I Aufzuchtmischung II
7-10 kg ab 10 kg ab 20 kg
Weizen 15 - 30 30 - 50 30 - 50
Gerste 10 - 20 15 - 30 15 - 30
Getreidemix,
aufgeschlossen
25 - 40 10 - 20 0 - 10
Starterkonzentrat 5 - 10 – –
Ferkelergänzer* 25 - 30 25 - 30 25
nimmt hier eine zentrale Position ein
und ist heute nicht mehr nur ein Produkt
für „Prestarter“, sondern findet
zunehmend auch in Aufzuchtfutterkonzepten
erfolgreich Anwendung.
Beim Einsatz von aufgeschlossenem
Getreide in der Ferkelfütterung sollte
man nicht nur eine Getreideart betrachten,
da die Kombination von aufgeschlossenem
Weizen, Mais und Gerste
zusätzliche Vorteile für die Verdauung,
die Leistung und die Darmgesundheit
der Ferkel bringt. Mit heute auf
dem Markt verfügbaren neuen Techniken
können diese drei Getreidearten
auch als Mischung druckhydrothermisch
aufgeschlossenen werden.
Mit dem weitgehenden Aufschluss der
Stärke (Aufschlussgrad im Mittel über
70 Prozent) in dieser Mischung und deren
anteilige Verwendung in einzelnen
Ferkelfuttersorten – zwischen etwa 40
und 20 Prozent je nach Fütterungsphase
(siehe Kasten „ So mit aufgeschlossenem
Getreide mischen”) – wird die Stärkeverdauung
ganz gezielt in vordere Darmabschnitte
verlagert. Neben einem damit
verbundenen „Leistungseffekt”
über eine bessere Verdaulichkeit und gesteigerte
Futteraufnahme gelangt weniger
unverdaute Stärke in das Ileum und
den Dickdarm. So wird potenziellen
Schadkeimen wie E. coli eine wichtige
Nahrungsbasis entzogen und zusätzliche
„Durchfallsicherheit” erreicht. (br)
Sonderdruck