Futtermittelkunde: Getreide und Getreidenebenprodukte - LMU Übungen - PDF

T I E R Ä R Z T L I C H E F AK U L T Ä T Übungen zur Futtermittelkunde: Getreide und Getreidenebenprodukte Nadine Paßlack Lehrstuhl für Tierernährung und Diätetik  Lernziele Sie können die Hauptnährstoffe von Getreide sowie Unterschiede zwischen Getreidearten nennen...

T I E R Ä R Z T L I C H E F AK U L T Ä T Übungen zur Futtermittelkunde: Getreide und Getreidenebenprodukte Nadine Paßlack Lehrstuhl für Tierernährung und Diätetik  Lernziele Sie können die Hauptnährstoffe von Getreide sowie Unterschiede zwischen Getreidearten nennen Sie kennen antinutritive Inhaltsstoffe in Getreide, ihre Wirkung und die daraus resultierenden Einsatzbeschränkungen Sie kennen die Eignung der Getreidearten für die verschiedenen Tierarten Sie können die Schritte der Getreideverarbeitung sowie die anfallenden Produkte und Nebenprodukte benennen 2  Getreide Cerealien (von Ceres, der römischen Göttin des Ackerbaus) sind Pflanzen aus der Familie der Gräser, die wegen ihrer Körner angebaut werden 3  Einteilung von Futtermitteln nach Energie- und Rohfasergehalt Konzentrate Grobfutter (Kraftfutter) Energiegehalt (ME) Niedrig Hoch Rohfasergehalt Hoch N i e d r i g ( < 18 % ) (pfl. Gerüstsubstanzen) Grünfutter Getreide Beispiele Grünfutterkonservate Körnerleguminosen - Silage Ölsaaten und Nebenprodukte - Heu - Trockengrün Futtermittel tierischer Herkunft Stroh Wurzeln und Knollen Ernährung monogastrischer Tiere Wiederkäuerernährung Einsatz hauptsächlich Leistungsfütterung von Herbivore Wiederkäuern und herbivoren Nichtwiederkäuer Nichtwiederkäuern 4  Getreidekörner Verwendung in der Tierernährung: Einzelfuttermittel oder Mischfutterbestandteil In behandelter (u. a. Schrot) oder unbehandelter Form (ganze Körner) Nebenprodukte aus industrieller Verarbeitung Hohe Lagerfähigkeit in unzerkleinerter Form, wenn: Trockensubstanzgehalt > 86 % und Lagertemperatur < 16 °C Kleine Körner sind reicher an Rohprotein, Rohfaser und Mineralstoffen Größere Körner haben einen höheren Stärke- und Fettgehalt 5  Aufbau des Getreidekorns Fruchtschale: Rfa Samenschale: Ra Aleuronschicht: Rp Mehlkörper / Endosperm: NfE (Stärke) Keimling: Rfe (v.a. Mais, Hafer), Rp, NfE 6 Jeroch et al. 2020  Nacktgetreide und Spelzgetreide, Begrannung Nacktgetreide: Korn nicht mit der Fruchtschale = Spelze verwachsen, fällt beim Dreschen aus der Spelze Weizen, Roggen Spelzgetreide: Korn fest mit der Fruchtschale = Spelze verwachsen, fällt beim Dreschen nicht aus der Spelze Hafer, Gerste, Dinkel, Reis, Hirse Rfa-reicher als Nacktgetreidearten Resistenter gegen Schädlinge als Nacktgetreidearten Begrannung: Weizen und Hafer keine 7 Gerste sehr lange, Roggen und Triticale mittellange Grannen 8 (Foto: CC0 / Pixabay / ulleo) Weizen Getreidearten Gerste (Foto: CC0 / Pixabay / HansLinde)  Verteilung der Nährstoffe im Getreidekorn (Roggen, Weizen) Anteil (%) am Gesamtkorn Fruchtschale Samenschale Aleuronschicht Mehlkörper Keimling 9 Supplemente (2014), S. 100  Nährstoffgehalte im Getreidekorn Fraktion Gehalt (g/kg TS) arm: Roggen, Reis, Mais Rohprotein 90 – 175 mittel: Hafer, Gerste reich: Weizen, Triticale, proteinreiche Gerste Rohfett 15 – 55 reich: Mais, Hafer arm: Milokorn, Mais, Roggen, Weizen, Triticale Rohfaser 25 – 120 mittel: Gerste reich: Reis, Hafer N-freie Extraktstoffe 670 – 820 Rohasche 15 – 60 arm: Hafer Stärke 445 – 735 reich: Mais, Milokorn Zucker 10 – 65 10  Nährstoffgehalte im Getreidekorn Mengenelemente Ca: gering P: hoch (Verwertbarkeit)* Ca / P: rel. P-Überschuss Mg: gering Na: gering * 60-70 % Phytinphosphor Spurenelemente Fe: bedarfsgerecht (übliche Ration) Mn: bedarfsgerecht (übliche Ration) Zn: supplementierungsbedürftig Cu: gering Se: gering Vitaminarm (außer B-Vitamine, Vitamin E im Supplemente (2014), S. 103 11 Keimling)  Praktische Übung 1 Erkennen von Getreidekörnern 12 Probennummer G1, G3, G4, G5a, G5b, G6, G7, G8, G9, G10, G12  Praktische Übung 1 Erkennen von Getreidekörnern Probennummer Inhalt G1 Mais Kreuzung aus Weizen und Roggen G3 Triticale G4 Gerste G5a Dinkel G5b Dinkel im Spelz G6 Hirse G7 Weizen G8 Reis, poliert G9 Roggen G10 Hafer 13 G12 Schwarzhafer  Futterwert Erntefrisches Getreide Nachreifeprozess: Entquellung der kolloidalen Bestandteile, Wasserabgabe („Schwitzprozess“), anfänglich geringe Enzymaktivität Geringere Fütterungseignung: Verdauungsstörungen insbesondere bei Roggen Empfindlich: Schweine, Pferde Verfütterung erst nach 4-wöchiger Lagerung (ansonsten max. 30 % des Getreideanteils) 14  Futterwert Auswuchsgetreide Keimung bereits in der Ähre oder Rispe; v.a. Roggen, Triticale, Hafer, evtl. auch Weizen Risiko: Kontamination mit Pilztoxinen (Wachstum unter der Spelze) Nährstoffumwandlungen Mobilisierung von Stärke und Reserveeiweiß, Phytatabbau, Zuckeranreicherung, Eiweißspaltprodukte, Peroxidbildung, Vitamin E-Verluste Gesteigerte Atmung in den Keimen: Keimverlust während der Ernte → Masse- und Nährstoffverluste Fütterungseignung: Nicht bei empfindlichen Tieren (Kälber, Ferkel, hochtragende Sauen, Küken, Pferde, Azidoserisiko beim Wiederkäuer) 15  Antinutritive Inhaltsstoffe und unerwünschte Stoffe Phytinsäure Nicht-Stärke-Polysaccharide (NSP) Mutterkorn 16  Phytinsäure Quelle: Wikipedia Phytinsäure Enthält sechs Phosphatreste Stellt die Hauptform des organischen Phosphors in Getreide dar Wiederkäuer: Mikrobielle Phytasen in den Vormägen -> Freisetzung von Phosphor 17  Phytinsäure Quelle: Wikipedia Phytinsäure Nichtwiederkäuer: Geringe mikrobielle Phytaseaktivität im Verdauungstrakt Phosphor-Verwertung hängt vom Gehalt an pflanzeneigener Phytase ab (hoch: Weizen, Triticale, Roggen; gering: Mais, Hafer) -> ~ 20-50 % Deutliche Verbesserung der Phosphor-Verwertung: Zusatz von Phytasen (Futtermittelzusatzstoff) -> + bis zu 30 % 18  Phytinsäure Phytinsäure Bindung zweiwertiger Metall-Ionen -> schwerlösliche Chelate -> verringerte Bioverfügbarkeit von Mineralien (z. B. Ca, Mg, Fe, Zn) 19 Agronomy 2019, 9, 803; doi:10.3390/agronomy9120803  Nicht-Stärke-Polysaccharide Arabinoxylane (Pentosane) β-Glucane Mögliche ernährungsphysiologische Konsequenzen Nur partielle energetische Verwertung Reduzierung der Verwertung an sich verdaulicher Zellinhaltsstoffe (Reduzierung des Gehaltes an umsetzbarer Energie) Unerwünschte (antinutritive) Nebenwirkungen 20  Nicht-Stärke-Polysaccharide ß-Glucane (löslicher Anteil) Pentosane (löslicher Anteil) Gerste Roggen Hafer Triticale Roggen (Weizen) - Viskositätserhöhung des Chymus - Beeinträchtigung der Verdauung und Resorption - Herabgesetzte Passagerate - Dysbiose im Dünndarm - Klebrige, wasserreiche Exkremente (-> „Wet Litter Syndrom“) 21 -> Einsatzbegrenzung, Einsatz von Enzymen (Zusatzstoffe; ß- Glucanasen, Xylanasen, Galactosidasen)  Mutterkorn Pilzbefall von Getreide durch Claviceps purpurea Toxische Wirkung durch Alkaloide: Ergotamin (Ergotismus), Ergonovin, Ergocryptin und weitere Voraussetzung: Spore muss während der Blüte den Fruchtknoten erreichen => Spelzen können den Sporen den Zugang zur Blüte verwehren Fremdbefruchter sind mehr gefährdet als Selbstbefruchter => Roggen > Triticale > Gerste > Hafer > Weizen 22  Mutterkorn Symptome bei Säugetieren (steigende Konzentration) Gliederschmerzen, Muskelkrämpfe, Lähmungserscheinungen, Absterben von Körperteilen, Tod Auswirkungen bei Nutztieren Futterverwertung ↓, Milchmangel (Prolactinantagonismus), Abort EU-Richtlinie 2002/32/EG Futtermittel: max. 0,1 % Quelle: Wikipedia 23  Praktische Übung 2 Probe mit Mutterkorn 24  Praktische Übung 2 Probe mit Mutterkorn Probennummer Inhalt G17 Mutterkorn 25  Getreidebearbeitung (Beispiele) Mechanische Bearbeitung Reinigen: u. a. geringerer Keimbesatz, Akzeptanzverbesserung Schroten, Quetschen, Walzen, Schälen, Entspelzen: u. a. Verbesserung der Mischfähigkeit und der Verdaulichkeit Risiko einer zu intensiven Zerkleinerung: Magenulzera (Schwein), Akzeptanzminderung (Geflügel) 26  Getreidebearbeitung (Beispiele) Biologische Behandlungsverfahren Ankeimen: u. a. Aktivierung korneigener Enzyme, Abbau antinutritiver Inhaltsstoffe, Proteinanreicherung, Stärke- und Zuckerverluste Einweichen: Aktivierung korneigener Enzyme, NSP-Abbau, Qualitätsverbesserung Fermentation: Einsatz von Mikroorganismen (insbes. bei Flüssigfütterung von Schweinen) 27  Getreidebearbeitung (Beispiele) Thermische/hydrothermische Behandlungsverfahren Puffen, Mikronisieren, Jet-Sploding, Dampfflockung, Expandieren: Stärkeaufschluss, Zerstörung antinutritiver Inhaltsstoffe, Reduktion der Keimzahl, Verbesserung der Pressfähigkeit Risiken: Proteinschädigung, Vitaminverluste, Verhaltensstörungen (Federpicken) 28  Praktische Übung 3 Erkennen von bearbeitetem Getreide 29 Probennummer G19a, G19b, G20, G23, G27, G31, G32  Praktische Übung 3 Erkennen von bearbeitetem Getreide Probennummer Inhalt G19a Gerstenschrot, fein G19b Gerstenschrot, grob G20 Puffmais G23 Gerste, gewalzt G27 Quetschhafer, melassiert G31 Hirseflocken G32 Maisflocken 30  Einsatz(grenzen) von Getreide Pferd: Hafer am besten verträglich, auch Gerste, Mais, Dinkel Keine Brotgetreide (Weizen, Roggen, Triticale) Stärkemenge limitierend (≤ 1 g/kg KM/Mahlzeit bzw. ≤ 5 g/kg KM/Tag) Wiederkäuer: Menge limitierend, Risiko Pansenazidose Schwein: v.a. Gerste, Weizen, auch Mais, Triticale, Roggen Aufschluss, Limitierung bei Bitterstoffen (Roggen, Triticale) Nutzgeflügel: v.a. Mais, Weizen, Gerste, auch Roggen Triticale, Hafer Bitterstoffe reduzieren Futteraufnahme, NSP-Gehalt (Wet Litter Syndrom) 31  Einsatz(grenzen) von Getreide Hund, Katze: Stärkeaufschluss durch thermische Behandlung! Craiyon.com Kaninchen, Nager: Einsatz v.a. bei granivoren Spezies Stärkegehalt bei Kaninchen und Meerschweinchen limitierend Ziervögel: Hirse, Milokorn, Hafer, Mais 32  Verfahren der Mehlmüllerei Getreidekörner (Roggen, Weizen) Schwarzreinigung Gereinigte Getreidekörner Weißreinigung Schälkleie mit Keimen Konditionieren Zerkleinern, Sieben Backschrote, Keime Nachmehl Futtermehl Grießkleie Kleie Grieße, Mehle (Weizenmüllerei) 33 Anfallende Futtermittel  Verfahren der Schälmüllerei Gereinigte Getreidekörner (Gerste, Hafer) oder Leguminosensamen (Erbsen) Schälen mit Schälmaschinen, schleifen, polieren, z.T. dämpfen, schroten Sieb- und /oder Windsichtung Lebensmittel: Futtermittel: Gerstengraupen Futtermehle Gerstengrütze Schälkleien Haferkerne Kleien Haferflocken Spelzen Hafergrütze Schalen 34  Nebenprodukte der Mehl- und Schälmüllerei Stärkegehalt Rohfasergehalt - Kleien mit Keimanteil (Ausmahlungsgrad 70 %) - Grießkleien (Ausmahlungsgrad 50 - 70 %) - Futtermehle (Ausmahlungsgrad  50 %) - Nachmehle (Ausmahlungsgrad < 40 %) 35  Nebenprodukte der Mehlmüllerei Stärke Rohprotein Rohfaser g/kg Trockensubstanz Weizennachmehl 519 193 33 Weizenfuttermehl 375 190 52 Weizengrießkleie 237 176 95 Weizenkleie 156 160 134 36  Nebenprodukte der Mehlmüllerei Ca P Mg Zn Cu g/kg TS mg/kg TS Weizennachmehl 0,9 7,4 2,9 99 6,6 Weizenfuttermehl 1,2 8,1 2,9 88 5,7 Weizengrießkleie 0,5 2,6 0,8 81 4,9 Weizenkleie 1,8 13,0 5,3 87 15,0 37  Enterolithen beim Pferd („Müllereipferdekrankheit“) IJVR, 2019, Vol. 20, No. 4, Ser. No. 69, Pages 270-276 Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 45 (2018) 23–30 38  Verwendung von Nebenprodukten der Mehl- und Schälmüllerei Rationsanteile: Futter-, Nachmehle: bis 30 % im Mischfutter Keime: Zuchttiere, Jungtieraufzucht Kleie: Diätetische Eigenschaften (leicht abführend) Risiken: Begrenzte Lagerfähigkeit (u. a. schneller Milbenbefall) Fettverderb bei keimhaltigen Produkten Futterstruktur (Nachmehle, Futtermehle) Ggf. Darmsteine (Pferd) 39  Nassmüllerei 40 Supplemente (2014), S. 107  Mais und Nebenprodukte Mais (g/kg) Maiskleber (g/kg) Maiskleberfutter, eiweißarm (g/kg) NfE Rfe Rp Ra Rfa NfE Rfe Rp Ra Rfa NfE Rfe Rp Ra Rfa 41  Verwendung von Maiskleber und Maiskleberfutter Rohfaserreich (Kleberfutter), ungünstige Proteinqualität → vorrangig bei Wiederkäuern Pigmentquelle für Legehennen (Lutein, Zeaxanthin) Vergleichsweise hohe Gehalte an S-haltigen Aminosäuren Maiskleber als Eiweißquelle in der Heimtierfütterung 42  Praktische Übung 4 Erkennen von Nebenprodukten der Müllerei 43 Probennummer G21, G25, G28, G29, G33  Praktische Übung 4 Erkennen von Nebenprodukten der Müllerei Probennummer Inhalt G21 Weizenkleie G25 Maiskleberfutter G28 Maiskeime G29 Haferschälkleie G33 Maiskleber 44