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Fütterungsversuche 20 Nutzungsmöglichkeit von Glycerin als Futtermittel Untersuchungen zum Stoffwechsel von Glycerin Dr. Claudia Kijora, Berlin Glycerin wurde bereits erfolgreich in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts als Substrat gegen Ketose bei Wiederkäuern eingesetzt. Wegen des vergleichsweise hohen Preises von Glycerin war die Nutzung begrenzt und geriet nahezu in Vergessenheit. Mit Beginn der Biodieselproduktion standen plötzlich größere Mengen Glycerins zur Verfügung. Das bot den Anlass, die Nutzungsmöglichkeit von Glycerin als Futterkomponente zu prüfen. In einer Reihe von Untersuchungen an der Humboldt-Universität zu Berlin wurden Stoffwechsel von Glycerin und die Verträglichkeit größerer Mengen Glycerins (bis 30 % in der Ration) und unterschiedlicher Reinheit (technisches vs. reinst. Glycerin) untersucht. Die Untersuchungen wurden an Ratten (Stoffwechsel), Mastschweinen und Bullen durchgeführt. In-vitro- Untersuchungen mit Pansensaft sollten Auskunft über die Umsetzung von Glycerin durch Pansenmikroben geben. ◆ Futtereigenschaften von Glycerin Glycerin schmeckt süß und wird von allen Tierarten gern aufgenommen. So führt Glycerinfütterung zur Steigerung der Futteraufnahme. In unseren Untersuchungen lag die Futteraufnahmesteigerung bei 10–20 %. Sie ist unabhängig von der Glycerinmenge in der Ration (5–30 %). Glycerin ist eine visköse wasserlösliche Flüssigkeit, die als Futterkomponente gut zu verarbeiten ist, wenn der Anteil in der Futtermischung nicht mehr als 10 % beträgt. Größere Mengen führten zu Verklumpungen der Futtermischungen. ◆ Verdauung und Stoffwechsel beim Schwein Glycerin ist als Bestandteil der Fette bei einem Schwein von 100 kg Lebendmasse in Mengen von etwa 2,4 kg im Körper vorhanden. Nur 0,02 % oder 0,5 g liegen als freies Glycerin vor. Wird Glycerin verfüttert, so wird es sehr schnell und nahezu vollständig verdaut. Im Kot erscheinen, unabhängig von der Dosierung in der Ration nur Spuren von freiem Glycerin. Bereits 30 Minuten nach der Futteraufnahme erreicht die Glycerinkonzentration im Blutplasma Werte, die den Normalwert um das 250-fache überschreiten können. Übersteigen die Blutwerte das 10-fache der Normalkonzentration, kann die Niere Glycerin nicht mehr vollständig filtrieren und es wird teilweise unverwertet mit dem Harn ausgeschieden. Bei den Untersuchungen wurden bei etwa 5 % Glycerin in der Ration keinerlei Verluste über den Harn ermittelt. Rationsanteile von 10 % führten schon zu einer 80-fachen Steigerung der Blut-Glycerinkonzentration gegenüber dem Normwert und Glycerin wurde im Harn nachgewiesen. Nach der Verdauung gelangt Glycerin in die Leber, wo es mittels des Enzyms Glycerokinase in Glycerin-3-Phosphat umgewandelt wird. Weitere enzymatische Umsetzungen Tab. 1: Lebendmasseentwicklung und Pansenparameter nach Glycerinfütterung Kontrollgruppe Glyceringruppe Lebendmasse Beginn/kg 215,4 � 12,6 224,4 � 12,7 Lebendmasse Ende/kg 423,2 � 13,9 436,8 � 13,0 Lebendmassezunahme g/Tag 976 � 27 997 � 39 Futteraufwand kgT/kg Zunahme 6,80 6,42 pH im Pansen/ Mittelwert aus 11 Messungen 6,71 � 0,06 6,64 � 0,04 kurzkettige Fettsäuren gesamt mmol/l 101,4 � 5,04 96,05 � 2,73 Acetat : Propionat 3,8 : 1 3,4 : 1 folgen bis zur Stufe von Glycerin-Aldehyd-3- Phosphat. Diese Verbindung mündet entweder in den Citratzyklus, in welchem unmittelbar Energie gewonnen wird oder wird zu Glucose aufgebaut. Die Glucose kann dann wiederum in verschiedene Stoffwechselwege einmünden. Wichtige Wege sind: Glycogensynthese, Energiegewinn im Muskel, Fettsynthese im Muskel und Fettgewebe und Synthese nichtessentieller Aminosäuren. Aus den Untersuchungen ergab sich weiter, dass Glycerin schnell umgesetzt wird und innerhalb von 6 Stunden zwei Drittel des aufgenommenen Glycerins in Energie umge- VeredlungsProduktion 2/2007
wandelt war. Nur relativ geringe Mengen wurden im Fettgewebe wiedergefunden. Auch ein Beitrag zur Verbesserung der N-Bilanz wurde von Glycerin nicht geliefert. Glycerin übt durch seine Eigenschaften (Erhöhung der Osmolarität) einen großen Einfluss auf den Wasserhaushalt aus. So muss bei Glycerinverfütterung streng darauf geachtet werden, dass Wasser immer frei zur Verfügung steht. Besonders bei Nutzung technischen Glycerins mit Anteilen von etwa 5 % Kochsalz (NaCl) muss ein freier Wasserzugang gesichert sein. Messungen zum Wasserumsatz bei Glycerinverfütterung ergaben bei 10 % Rationsanteil eine Erhöhung der Wasserausscheidung im Harn von 40 % gegenüber einer Kontrollgruppe ohne Glycerinfütterung. ◆ Technisches Glycerin Bei Verfütterung von 3 verschiedenen Proben technischen Glycerins in Rationsanteilen von 5 und 10 % konnten wir sowohl hinsichtlich der Futteraufnahme als auch der Wachstumsleistung keine signifikanten Unterschiede zum reinen Glycerin nachweisen. ◆ Umsatz von Glycerin im Pansen Wir analysierten den Umsatz von Glycerin im Pansen mittels in-vitro-Inkubation von Pansensaft und nach Infusion von Glycerin in den Pansen von fistulierten Bullen. Das Reaktionsprodukt von Glycerin ist hauptsächlich Propionsäure. So steigt nach Glycerininfusion in Höhe von 10 % der Ration die Propionsäurekonzentration im Pansen an und das Essigsäure : Propionsäure : Verhältnis verengt sich von 3,5 : 1 ohne Glycerin auf 2,1 : 1 am 7. Tag. Gleichzeitig mit dieser Veränderung ergab sich eine Senkung des pH- Wertes im Pansen von 6,3 auf 5,4. Die Geschwindigkeit des Glycerinumsatzes im Pansen, bestimmt im in-vitro-Ansatz, ist moderat. Etwa 0,6 g Glycerin werden pro Liter Pansensaft in der Stunde umgesetzt. VeredlungsProduktion 2/2007 Bei Infusion von Glycerin in den Pansen von Bullen war nach 4 Stunden kein Glycerin im Pansen nachzuweisen. Neben dem Umsatz, hauptsächlich zu Propionsäure, haben wir die Resorption über die Pansenwand und den Transport ins Duodenum nachweisen können. Mit dem Pansensaft strömen jedoch nur 2 % der aufgenommenen Menge ins Duodenum. Die über die Pansenwand resorbierte Menge wurde nicht exakt erfasst, jedoch stieg die Konzentration von Glycerin im Blut um das 3-fache signifikant an. Gleichzeitig verringerten sich im Blut die Harnstoffkonzentration und die Acetonkörpermenge (�-Hydroxybutyrat). Bei der Verfütterung von Glycerin in Höhe von 4 % Rationsanteil an Mastbullen ermittelten wir geringere Veränderungen von Pansenparametern verglichen zum Infusionsversuch. Die Ergebnisse eines Fütterungsversuches an Bullen zeigt Tabelle 1. ◆ Fazit Aus stoffwechselphysiologischer Sicht kann Glycerin an Schweine in Rationsanteilen bis zu 5 % mit positiver Wirkung auf die Futteraufnahme und Mastleistung verfüttert werden. Der Einsatz von technischem Glycerin zeigte keine Unterschiede in der Wachstumsleistung zum reinen Produkt. Höhere Glycerinmengen führen zu einer ineffizienten Nutzung und zu einer Belastung des Wasserhaushaltes. Daher muss bei Glycerinverfütterung freier Wasserzugang gesichert sein. Auch für Wiederkäuer stellt Glycerin eine gute Energiequelle dar. Hauptprodukt des Glycerinabbaus im Pansen ist Propionsäure, die als Glycoseprecursor geeignet ist, einer ketotischen Stoffwechsellage entgegenzuwirken. Der direkte Draht Dr. Claudia Kijora Telefon: 030-20936373 E-Mail: claudia.kijora@rz.hu-berlin.de » Zahlen und Fakten Boom in der Ölsaatenverarbeitung hält an Die Ölsaatenverarbeitung in Deutschland ist im Jahr 2006 weiter angestiegen auf fast 10 Mio. t (9,907 Mio. t). Zur mit Abstand wichtigsten Ölsaat hat sich der Raps entwickelt (6,2 Mio. t oder 63 % der Gesamtverarbeitung) gefolgt von Soja (3,4 Mio t). Alle übrigen Ölsaaten (Sonnenblumen, Lein, Kopra) spielen mit 0,3 Mio. t nur eine untergeordnete Rolle. Triebfeder für diese Entwicklung ist nach wie vor der Pflanzenöl-Markt. Der Verbrauch ist um rd. 1⁄3 von 4,4 auf 5,8 Mio t gestiegen. Dabei reichte die Steigerung der hiesigen Verarbeitung von 3,1 auf 3,3 Mio t nicht aus, diese Nachfrage zu decken, sondern die Importe stiegen um mehr als 1 Mio t von 2,4 auf 3,5 Mio t an, vornehmlich Rapsöl, dessen Anteil am Gesamtverbrauch auf 59 % angestiegen ist. Der Verbrauch von Ölschroten erhöhte sich von 7,0 auf 7,3 Mio. t. Nach wie vor ist das wichtigste Eiweißfuttermittel der Sojaschrot mit 4,5 Mio. t oder 62 % am Gesamtverbrauch. Der Anteil von Rapsschrot steigt aber ständig an und hat inzwischen mit 2,2 Mio. t 30 % Anteil am Gesamtölschroteverbrauch. Ein weiterer Anstieg des Rapsschrot-Verbrauches auf bis zu 3 Mio. t scheint bereits kurzfristig möglich. Ölsaatenverarbeitung und Verbrauch Öle und Ölschrote in Deutschland 2005 2006 Mio. t Ölsaatenverarbeitung % Mio. t % Sojasaat 3,5 36 3,4 34 Rapssaat 5,6 59 6,2 63 Gesamt 9,5 100 9,9 100 Verbrauch Pflanzenöle Sojaöl 0,4 9 0,7 12 Rapsöl 2,3 52 3,4 59 Gesamt 4,4 100 5,8 100 Verbrauch Ölschrote Sojaschrot 4,3 61 4,5 62 Rapsschrot 2,0 28 2,2 30 Gesamt 7,0 100 7,3 100 Fütterungsversuche 21
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