Fragenkatalog

N-freie Extraktstoffe bilden zusammen mit Rohfaser (XF) die Rohkohlenhydrate (Rohlipide).

-> Zucker, Stärke, Glykogen, Inulin, Hemizellulosne, Pektine, lösliche Anteile von Zellulose u. Pentosanen, Lignin

-> NfE = 1000 – Rohasche (XA) – Rohprotein (XP) – Rohfett (XL) – Rohfaser (XF) (g/kg Trockenmasse)

• Nur Stoffgruppen erfasst, die in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrem ernährungsphysiologischen Wert (heterogenem Charakter) für das Tier nicht einheitlich sind -> v.a. Rohkohlenhydrate weisen unterschiedliche Verdaulichkeit auf

• Untergliederung der Kohlenhydrate in NfE und Rohfaser

  • XF-Bestimmung erfasst nur einen Anteil der pflanzlichen Gerüstsubstanzen (bei Stoh z.B. ca. 50%), der andere – lösliche – Teil kommt zur NfE-Fraktion

  • Unschärfe – man kann nicht direkt sagen, ob XF oder NfE gut oder schlecht verdaulich sind

    
    

    ->Mögliche Analysefehler summieren sich in der rechnerisch erfassten NfE-Fraktion

    
    

    Also: erweiterte Futtermittelanalyse nach van Soest:

1. Kohlenhydrate

   - Wichtige Energiequelle

   - Spezifische Funktionen als organische Grundbausteine

2. Fett

   - Einfache Lipide als Speicherfunktion -> Energiegewinnung, Wärmeisolierung, Schutz empfindlicher Organe

   - Komplexe Lipide als Membranbestandteile für Signalweiterleitung

3. Eiweiß

   - Enzyme (katalysieren Stoffumsetzungen)

   - Regulatoren (Hormone, z.B. Wachstumshormone, Insulin)

   - Stütz- und Schutzfunktion (organische Substanz von Knochen, Bindegewebe, Haut, Haare, Federn, Wolle)

   - Kontraktile Funktionen (Muskeln)

   - Abwehrfunktion (Immunkörper)

   - Transportfunktion (Hämoglobin)

a) Schmelzpunkt: Maß für Härte eines Fettes; bei Zimmertemperatur alle gesättigten FS bis C8 und ungesättigte FS flüssig

b) Jodzahl: Maß für Anzahl der Doppelbindungen und damit für Gehalt an ungesättigten FS

c) Verseifungszahl: Maß für das mittlere Kettenlänge (Molekulargewicht) der Fettsäuren

d) Säurezahl: Maß für Gehalt an freien FS

e) Aldehydzahl: Maß für Gehalt an Aldehyden im Fett

f) Peroxidzahl: Maßstab für Oxidationsstatus/Verderb des Fettes (Freisetzung von Jod aus Kaliumjodid)

1. Reservestoff/Energiegewinnung

2. Wärmeisolierung

3. Schutz empfindlicher Organe

4. Speicherung/Träger von fettlöslichen Vitaminen (A, D, E, K)

5. am Aufbau von Zellmembran (Glyko- und Phospholipide) und Hormonen (Prostaglandine) beteiligt

1.) Monosaccharide = Einfachzucker (-ose)

- Pentosen

- Hexosen (Fruchtzucker – am meisten vertreten)

2.) Oligosaccharide = Mehrfachzucker (-sacchardie)

- Disaccharide

- Trisaccharide

3.) Polysaccharide = Vielfachzucker (-sane)

- Pentosane

- Hexosane

4.) Heteropolysaccharide

- Hemizellulose

- Pektine

- Lignin

• Blutzucker = Glukose (Einfachzucker)

• Blutzuckerspiegel (Menge an Glukose im Blut) muss konstant gehalten werden für einen ungestörten Ablauf der Körperfunktionen

• Mensch: 70 – 100 mg/100 ml Wiederkäuer: 50 mg/100 ml

• Weicht Blutzuckerspiegel vom Optimalwert ab, schüttet Bauchspeicheldrüse Hormone aus: §

  • Blutzuckerspiegel zu hoch: Ausschüttung von Insulin für Absenkung -> Körperzellen können mehr Glukose aufnehmen, Leber speichert Glukose als Glykogen

  • Blutzuckerspiegel zu niedrig: Ausschüttung von Glukagon (Gegenspieler von Insulin) für Erhöhung -> Glukagon bringt die Leber dazu, das gespeicherte Glykogen in Glukose zu zerlegen und in das Blut abzugeben

Abbau der KH über Pyruvat zu Propionsäure, Essigsäure und Buttersäure sowie zu Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und H2O. Bei der Fermentation wird Wärme freigesetzt.

Kennzeichnend für Aminosäuren sind das Vorhandensein einer Aminogruppe (-NH2) und einer Carboxylgruppe (-COOH) Allgemeine Struktur einer AS:

Aminosäuren können nicht gespeichert werden

• Essenzielle AS: sind unentbehrlich und können nicht im Organismus synthetisiert werden (müssen Organismus in der gesamten erforderlichen Menge im Futter zugeführt oder mikrobielle verfügbar gemacht werden); 9 essenzielle AS bekannt

  - Lysin, Methionin, Tryptophan, Threonin, Valin

• Semiessenzielle AS: können zwar prinzipiell vom Organismus synthetisiert werden, aber nicht in bedarfsdeckenden Mengen

  - Alanin, Glycin, Prolin, Serin

• nicht-essenzielle AS: kann der Organismus auf verschiedenen Wegen im Stoffwechsel selber synthetisieren; dafür ausreichend Kohlenhydrate und geeignete Stickstoffverbindungen benötigt

  - Arginin, Glutamin, Cystein, Tyrosin

• NPN-Verbindungen = Nicht-Protein-Stickstoff

• Stickstoffhaltige Verbindungen nichteiweißartiger Natur (keine Peptidbindungen -> strukturelle Eigenschaft eines Proteins fehlen)

• Vertreter: Alkaloide, Amide, Ammoniumsalze, Betain, Cholin, Nitrat, Nitrit, Purine, Pyrimidine (- freie AS)

• Monogastrische Tiere können von NPN-Verbindungen nur freie AS und deren Amide umsetzen. Grund: für Verwertung der NPN-Verbindungen Mikroorganismen notwendig

• Für Wiederkäuer NPN-Verbindungen gewisser ernährungsphysiologischer Wert

Monogastrier

• Eiweiß:

  1. Magen: proteinspaltende Enzyme werden zunächst aktiviert; durch aktive Endopeptidase Pepsin -> Proteine bevorzugt an Stellen mit aromatischen AS gespalten; Salzsäure hilft bei Denaturierung der Eiweiße und unterstützt damit die Arbeit der Enzyme

  2. Dünndarm: weitere Zerlegung der Proteine zu kurzkettigen Peptiden und AS. Dabei sind die Proteasen Trypsin und Chymotrypsin und Peptidasen beteiligt. Danach Resorption der Endprodukte aus Darmlumen in die Dünndarmzelle (mittels spezifischer Transporter)

  
  

• Kohlenhydrate

  1. Die Kohlenhydrate werden sowohl enzymatisch als auch mikrobiell verdaut.

  2. Als erstes findet die enzymatische Verdauung statt. Diese beginnt im Maul durch Speichel (a-Amylase). Im Magen übernehmen mikrobielle Enzyme die Verdauung. Im Dünndarm dient das Pankreassekret und die Dünndarmschleimhaut der Verdauung.

  3. Ab dem Dickdarm verläuft die Kohlenhydrat Verdauung dann bakteriell, durch die Enzyme.

  
  

• Fette

  1. Ein Teil der Triglyceride wird durch die Zungengrundlipase und Magenlipase gespalten

  2. Der große Teil der Triglyceride wird im Dünndarm durch die Pankreaslipase (Bauchspeicheldrüse) gespalten und verdaut.

  3. Die Fettmoleküle müssen gleichmäßig verteilt werden, das passiert durch die Emulgierung mit Gallensäuren und anhand der Darmwand.

Wiederkäuer

• Eiweiß

  1. Der Wiederkäuer kann Eiweiße durch körperfremde Enzyme im Pansen verdauen (70 – 85 %). Die weitere Verdauung findet im Labmagen und Darm statt, sie entspricht etwa dem Prozess der Monogastrier (15 – 30 %).

  2. Dir körperfremden Enzyme stammen von den Enzymen und setzen die Eiweiße zu Aminosäuren und zu NH3 um. Dabei entsteht CO2 und frei Fettsäuren.

  3. Die Aminosäuren und NH3 werden von den Mikroorganismen zur eigenen Proteinsynthese benutzt.

  4. Das nicht im Pansen abgebaute Protein (UDP) gelangt in den Labmagen und Dünndarm. Dort werden auch die Aminosäuren resorbiert.

  
  

  
  

• Kohlenhydrate:

  1. Pansen: überwiegende Menge (ca. 70 %) an KH durch Mikroorganismen umgesetzt; Abbau der KH über Pyruvat zu Propionsäure, Essigsäure und Buttersäure (kurzen Fettsäuren) sowie CO2, CH4 und H2O. Dabei wird Wärme freigesetzt.

  2. Nicht im Pansen fermentierte Kohlenhydrate werden als Durchflussstärke beschrieben und im Dünndarm zu Glukose abgebaut à Blutzucker

  
  

• Fette

  1. Durch lipogene Enzyme der Mikroorganismen wird im Pansen zum großen Teil die Triglyceride hydrolysiert/zerlegt. Das daraus resultierende Glycerin gelangt in den Stoffwechselweg der Kohlenhydrate. Die Fettsäuren werden nicht weiter abgebaut.

  2. Absorption der kurzkettigen Fettsäuren findet im Pansen statt und die der langkettigen Fettsäuren im Dünndarm.

Proteinumsetzung:

• Proteinverdauung überwiegend im Pansen durch die Enzyme der Mikroorganismen

• Das Futter enthält neben den Proteinen auch NPN-Verbindungen.

• Das Futterprotein (AS u. NPN) wird nach und nach durch die Enzyme zu Aminosäuren und weiter zu NH3 abgebaut

• Das Kohlenstoffgerüst der Aminosäuren liefert beim Abbau CO2 und freie Fettsäuren

• Die abgebauten Aminosäuren und das NH3 wird von den Mikroorganismen für die eigene Proteinsynthese genutzt

• Durch Transaminierungsprozesse können Mikroorganismen N auf N-frei Moleküle übertragen à sie bauen Aminosäuren und Proteine selbst auf

• Alternativ zum Proteinaufbau verwenden Mikroorganismen Aminosäuren und Peptide zur Energiequelle.

• Bakterien und Protozoen im Pansen können aus NPN-Verbindungen alle Aminosäuren herstellen.

Ruminohepatischen N-Kreislauf:

• Ist ein N-Kreislauf im Proteinstoffwechsel des Wiederkäuers (Pansen -Leber)

• Kennzeichnend ist dafür der ökonomische N-Haushalt o Rücktransport des in der Leber gebildeten Harnstoffs in Pansen über Blut und Speichel

• Wenn in der Ration < 13 % XP i. d. TM (XP-Unterversorgung) läuft folgendes ab:

  • Weniger Harnstoff mit Harn ausgeschieden

  • Harnstoff in dieser Situation vermehrt über Speichelflüssigkeit in Pansen oder diffundier direkt in den Pansen

  • Der erneute im Pansen angekommene Harnstoff wird durch die von den Mikroorganismen gebildeten Ureasen zu NH3 gespalten

    -> es entsteht eine neue N-Quelle für die Mikroorganismen

Mikroorganismen benötigen:

• Stickstoff (N)

• Energie (aus Abbau von Kohlenhydraten)

• Schwefel und andere Minerale und Vitamine

RNB = ruminale Stickstoffbilanz

• Gibt für ein Futter an, ob durch das entsprechende Futtermittel in der Milchkuhfütterung ein Stickstoff-Überschuss oder ein N-Mangel im Pansen vorliegt (Differenz N-Gehalt im XP d. Ration und N-Gehalt im nXP)

• RNB für Bewertung Effizienz des mikrobiellen N-Umsatzes

• Mengen an fehlendem N im Pansen sorgen für eine Beeinträchtigung der mikrobiellen Proteinsynthese

• Zu große Mengen an verfügbaren N im Pansen führen zu Stoffwechselbelastung und Umweltbelastungen

• Ziel: ausgeglichene RNB

• RNB = (g Rohprotein - g nutzbares Protein) / 6,25

• UDP = unabgebautes Protein (Durchflussprotein)

• Anteil des Rohprotein im Futter, der bei Wiederkäuern im Pansen durch die Pansenmikroben nicht abgebaut wird und damit direkt als Proteinquelle im Dünndarm zur Verfügung steht. Auch als „Durchflussprotein“ bezeichnet

• UDP = 100%− Abbaubarkeit des Futterprotein in %

  
  

  nXP = nutzbares Rohprotein am Dünndarm §

• Menge an Rohprotein, die das Futter für Milchkühe im Dünndarm liefern kann

• nXP = Bakterienproteinmenge + unabgebautes Futterprotein(UDP)

  
  

• Niedriger UDP-Gehalt: Feuchte Grassilage, Frisches Gras, Erbsen

• Hoher UDP-Gehalt: Rapsextraktionsschrot, Biertreber, Zuckerrübentrockenschnitzel

Eiweißmangel

• Leistungseinbußen

Eiweißüberschuss

• vermehrter Abbau von Eiweiß zur Energiegewinnung

• Entgiftung der Abbauprodukte in Leber und Nieren (Tiere vertragen vorübergehende Eiweißversorgung relativ gut)

• vermehrte N-Ausscheidung (Umwelt), stoffbelastend, Kosten

• Aufrechterhaltung der Körperfunktionen (-> Erhaltungsumsatz)

• Leistung von Arbeit bzw. Aufbau von Produkten (-> Leistungsumsatz)

Grundumsatz:

• Rein mechanische Energie für Herztätigkeit, Kreislauf, …

• Energie für notwendige biochemische Reaktionen der Umsatzvorgänge

• Grundsatz-Energie wird aus KH oder aus Fett gewonnen

• Grundumsatzmessungen an Tieren nähern sich dem eigentlichen Erhaltungsumsatz

  
  

  Erhaltungsumsatz:

  
  

• Notwendige Energiemenge für Leistungsbereitschaft (Kau- und Verdauungstätigkeit, notwendige Bewegung für Gesundhaltung) • Erhaltung lebensnotwendiger Prozesse

  
  

  Leistungsumsatz:

  
  

• Wenn Nährstoff-Zufuhr größer als zur Deckung des Erhaltungsbedarfs notwendig

• Umsatz: Produkte (z.B. Milch, Eier)

• Großer Einfluss Muskelmasse auf Grundumsatzhöhe : Kleiner Vogel höherer prozentualer Muskelanteil in seiner LM als Schwein

• Hormonelle Einflüsse: V.a. Schilddrüsenfunktion; je höher Thyroxinproduktion, umso höher GU

• Nebennierenrindenfunktion:

  - GU erniedrigt bei Nebennierenrindenausfall è Kleinere Tiere stoffwechselaktiver -> höherer Energie-Umsatz je Masseeinheit

  - Daher als Bezugsbasis „kg “hoch”0,75“ (metabolische Körpermasse) wählen, da diese die Unterschiede zwischen Tierarten ausgleicht -> LM eines schweren Tieres wird nach unten korrigiert

Rechenweg: 37,7 : 6,5 = 5,8 kg TM : 0,35 (TS) = 16,57 kg FM

1 Kg Körpermasse bringt 21 MJ NEL

Tiere benötigt

1. Bilanzmethode (Sammeltechnik; = klassische Methode)

2. Indikatormethode

3. in sacco-Methoden („aufschraubbare Tiere“)

   
   

   Tiere nicht benötigt

4. in vitro-Methoden

   a. Gasbildung

   b. ELOS-Wert

Vorteile:

- genau

- Widerspiegelung der tatsächlichen Verhältnisse

Nachteile

- Futteraufnahme u. Kotausscheidungen über längeren Zeitraum exakt (verlustfrei!) erfassen

- viele Futtermittel nicht allein verfütterbar

- sehr zeit-, arbeitsaufwendig, kostenintensiv

- Tiere in Bewegung eingeschränkt!

• Scheinbare Verdaulichkeit

-Differenz zwischen Nährstoff-Menge des Futters und Nährstoff-Menge des Kotes

-Fehlinterpretationen, weil Nährstoff-Anteil endogener Herkunft als nicht resorbierter Nährstoff-Anteil aus dem Futter betrachtet wird

• Wahre Verdaulichkeit

-Kot-Nährstoff-Ausscheidung um endogenen Anteil korrigiert („Scheinbare“ Verdaulichkeit wird korrigiert)

-Bei Nicht-Berücksichtigung der endogenen Verluste -> Unterschätzung der tatsächlichen (wahren) Verdaulichkeit

• Die scheinbare Verdaulichkeit ist niedriger als die wahre Verdaulichkeit. Unterschiede vor allem bei Proteinen und Mineralstoffen, da hier viele Substanzen endogenen Ursprungs sind

1.) Tierart und Tierkategorie

• Größte Unterschiede zwischen Tierarten bei VXF: Wiederkäuer > Pferd > Schwein > Huhn § Rasse, Alter, Trächtigkeit kaum Einfluss

• Ausnahme: Ältere Schweine haben besseres Verdauungsvermögen als Ferkel Kalb, Lamm: geringere Raufutterverwertung

2.) Futtermenge

• Abhängigkeit zwischen Futtermenge und Verdaulichkeit

  • Rind: ausgeprägt: steigende Nährstoffzufuhr -> abnehmende Verdaulichkeit

  • Schwein: kein/geringer Einfluss

3.) Rationszusammensetzung

• Streng genommen kann jedes Futtermittel oder jeder Pflanzeninhaltsstoff die Verdaulichkeit eines anderen Futtermittels oder Nährstoffs beeinflussen

4.) Zubereitung der Futtermittel

• Mahlen oder quetschen Getreide -> kann Verdaulichkeit verbessern

• Thermische Behandlung von Sojaex.-schrot verbessert VXP

• Dämpfen: bei Monogaster für Kartoffeln erforderlich