Futtermittelkunde: Körnerleguminosen und Ölsaaten (LMU)

T I E R Ä R Z T L I C H E F AK U L T Ä T Übungen zur Futtermittelkunde: Körnerleguminosen, fettreiche Samen und Rückstände der Öl- und Fettgewinnung Lehrstuhl für Tierernährung und Diätetik  Lernziele Sie kennen die Nährstoffzusammensetzung von Körnerleguminosen, fettreic...

T I E R Ä R Z T L I C H E F AK U L T Ä T Übungen zur Futtermittelkunde: Körnerleguminosen, fettreiche Samen und Rückstände der Öl- und Fettgewinnung Lehrstuhl für Tierernährung und Diätetik  Lernziele Sie kennen die Nährstoffzusammensetzung von Körnerleguminosen, fettreichen Samen sowie von den Rückständen der Öl- und Fettgewinnung Sie können enthaltene antinutritive Inhaltsstoffe benennen Sie kennen typische Herstellungs- und Behandlungsverfahren für diese Futtermittel und Können Einsatzmöglichkeiten und -grenzen benennen 2  Gliederung der heutigen Übung Körnerleguminosen als wichtige eiweißreiche Futtermittel Einheimische und importierte Produkte (Soja) Ölsaaten Enthalten Fett und Eiweiß Nach dem Ölentzug sind die Rückstände eiweißreiche Futtermittel (Ölkuchen, Expeller, Extraktionsschrote) Pflanzenöle Werden aus Ölsaaten durch Press- oder Extraktionsverfahren gewonnen 3  Körnerleguminosen Wichtigste einheimische Arten für die Tierernährung: Ackerbohnen (Vicia faba): z. B. weiß-, buntblühend; kleine (Pferdebohnen) bzw. große Ackerbohne (Puff-, Saubohnen) Erbsen (Pisum sativum): weiß-, buntblühende Futtererbse Süßlupinen (Lupinus mutabilis, albus, luteus): z. B. gelbe, blaue, weiße Lupine Bitterlupinen = toxisch, Alkaloide (Sojabohne) 4  Soja 5 https://www.topagrar.com/perspektiven/news/neue-infografik-woher- kommen-unsere-sojabohnen-a-20000715.html  Praktische Übung 1 Erkennen von Körnerleguminosen 6  Körnerleguminosen – Wichtige Eigenschaften Proteinreich (relativ lysinreich und methioninarm) Schwankungen der Nährstoffgehalte und Qualitäten (Sorte, Standort, Klima) Ackerbohnen und Erbsen: stärkereich (auch Bohnen und Wicken) Süßlupinen (vergleichend zu Erbsen und Ackerbohnen): stärkearm, rohprotein- und fettreich, rohfaserreich Einsatzbegrenzung (ANF-Gehalte) 7  Nährstoffgehalte von Körnerleguminosen (Angaben in g/kg TS) (Jeroch et al. 2020) Süßlupinen Ackerbohnen Erbsen (blau) Rp 293 224 332 Rfe 18 19 61 Rfa 101 66 157 Ra 38 34 49 Stärke 428 532 103 Zucker 33 55 52 8  Gehalte an ausgewählten essenziellen Aminosäuren (Angaben in g/kg TS) (Jeroch et al. 2020) Rp Lys Met Cys Thr Trp Ackerbohnen 301 18,4 2,2 3,5 10,5 2,6 Futtererbsen 246 17,3 2,2 3,5 9,1 2,2 Süßlupine, blau 324 15,0 2,0 4,3 10,9 2,6 Sojabohne 408 24,9 5,5 6,3 15,9 5,5 Im Vergleich zu Raps (Ölsaat) und Weizen (Getreide) Raps 219 13,8 4,3 5,2 9,8 3,1 Weizen 142 3,8 2,2 3,2 4,0 1,7 9  Gehalte an Mengenelementen in Körnerleguminosen Leguminosen sind Calciumarm (1,5 bis 2,7 g/kg TS) Phosphorreich (4,9 bis 5,4 g/kg TS) Phytinsäure -> Antinutritiver Faktor (ANF) Phytatgebundener Anteil ca. 60-70 % Kaum pflanzeneigene Phytasen -> Geringe P-Verfügbarkeit 10 Quelle: Wikipedia  Antinutritive Faktoren – Bedeutung Pflanze Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe Schutz (Abwehr von Herbivoren und Pathogenen) Reservestoffe (N-Quelle, C-Quelle, P-Speicher) Tier Nachteilige Effekte: Nähstoffverdaulichkeit Gesundheit (Darmgesundheit, Dysbiosen, Intoxikationen) Leistung und Produktqualität (Geschmack/Geruchsveränderungen) 11  Antinutritive Faktoren (ANF) in Körnerleguminosen (Jeroch et al. 2020 u.a.) Betroffene Behandlungs- ANF Wirkung Vorkommen Tierarten* möglichkeit -Oligosaccharide Verdauungsstörungen, Lupine, Nicht- (Raffinose, Stachyose, Dysbiosen, Durchfälle, Erbse, Futterenzyme Wiederkäuer Verbascose) Flatulenz Ackerbohne Hämolyse, Störungen des Fettstoffwechsels, Pyrimidinglucoside Ackerbohne, Legehennen, Thermostabil, Legeleistung und (Vicin, Convicin) Wicke Sauen Sortenwahl Schlupffähigkeit ↓, Fruchtbarkeit und Laktation ↓ Futteraufnahme ↓, Hemmung Ackerbohne, Schwein, Tannine proteolytischer Enzyme → Sortenwahl Erbse Geflügel Proteinverdaulichkeit ↓ * Daher Einsatzbeschränkungen 12  Antinutritive Faktoren (ANF) in Körnerleguminosen (Jeroch et al. 2020 u.a.) Betroffene Behandlungs- ANF Wirkung Vorkommen Tierarten* möglichkeit Verdauungsstörungen, Sojabohne, Küken, Hitze- Proteaseinhibitoren Durchfall, reduzierte Ackerbohne, Ferkel behandlung Proteinverdaulichkeit Erbse Bindung an intestinale Rezeptoren, Auslöser Phaseolus- intestinaler Immunreaktionen Arten, Nicht- Hitze- Lectine Sojabohne, Nach Resorption: Hemmung Wiederkäuer behandlung Ackerbohne, der Proteinbiosynthese, Erbse Agglutination der Blutzellen * Daher Einsatzbeschränkungen 13  Antinutritive Faktoren (ANF) in Körnerleguminosen - Maßnahmen Phaseolus vulgaris: Einfluss der Hitzebehandlung (102 °C) und Behandlungsdauer 120 100 80 % 60 40 20 0 0 5 10 20 40 80 120 Minuten Wikipedia Lectine Trypsininhibitor-Aktivität 14  Körnerleguminosen - Einsatzempfehlungen Empfehlungen für Höchstgehalte (% des Ergänzungsfutters (Kälber) bzw. Alleinfutters) (Jeroch et al. 2020) Ackerbohnen Futtererbsen Süßlupinen Kälber 15 20 20 Mastschweine 15-25 40 15-20 Mastgeflügel 15 20-30 15 15 Legehennen 10-20 20-30 15  Gliederung der heutigen Übung Körnerleguminosen als wichtige eiweißreiche Futtermittel Einheimische und importierte Produkte (Soja) Ölsaaten Enthalten Fett und Eiweiß Nach dem Ölentzug sind die Rückstände eiweißreiche Futtermittel (Ölkuchen, Expeller, Extraktionsschrote) Pflanzenöle Werden aus Ölsaaten durch Press- oder Extraktionsverfahren gewonnen 16  Ölsaaten Ölsaaten (Sammelbegriff, botanisch unterschiedliche Herkunft) Nährstoffgehalte: Fettreich Hoher Proteingehalt, mäßige Proteinqualität Stärkefrei (geringe Mengen in Soja und Erdnuss) Ca eher gering, P ↑, P > Ca, Phytinsäure-P, relativ Mg-reich 17  Ölsaaten und Nebenprodukte Ölreiche Saaten enthalten ca. 22-55 % Fett Fettentzug -> Lebens-/Futtermittelgewinnung Fettgehalt variabel je nach Verfahren der Fettgewinnung Rückstand Fettarm (je nach Herstellungsverfahren) Energiereduziert Proteinreich Mengen- und spurenelementreich Z. T. faserreich 18  Ölsaaten und Nebenprodukte Welche Ölsaaten und welche daraus hergestellten Nebenprodukte sind in der Tierernährung praktisch relevant? Sojabohne Rapssamen Baumwollsaat Sonnenblumensaat Leinsamen Erdnuss Palmkern, Kokos 19  Praktische Übung 2 Erkennen von Ölsaaten 20  Verarbeitung der Ölsaaten Schälen Zerkleinern Hydrothermische Behandlung Evtl. Vorpressen Pressen Expeller Extraktion 21  Verfahren der Ölgewinnung – Pressen Diskontinuierliches Verfahren Kontinuierliches Verfahren Etag en- pres se 22 Plattenpresse Expellerpresse  Verfahren der Ölgewinnung – Extraktion Ölanteil Extrakteur Schrotanteil Lösungsmittel: Hexan Destillation Toaster Extraktionsmitteltank Trocknung, Entschleimung Kühlung Rohöl Extraktionsschrot 23  Nebenprodukte der Ölgewinnung Pressen -> Kuchen: ~10 % Restfettgehalt Expellerpresse -> Expeller: ~5 % Restfettgehalt Extraktion -> Extraktionsschrote: < 1 % Restfettgehalt Rohfett Rohprotein 45 40 35 30 25 % 20 15 10 5 0 24 Rapssaat Rapskuchen Rapsexpeller Rapsextraktionsschrot Quelle: Supplemente (2014), S. 114 25  Nebenprodukte der Ölgewinnung – Extraktionsschrote Sojaextraktionsschrot (SES) Wichtigster Proteinträger bei Nutztieren Hoher Rp-Gehalt (~44 % bzw. HP Soja ~48 %) Lysingehalt ↑; Methioningehalt limitierend Rapsextraktionsschrot (RES) Mögliche Alternative zu SES, abhängig vom ANF-Anteil (Glukosinolate) Mittlerer Proteingehalt (~40 %) Günstiges Aminosäuremuster (Methionin + Cystein ↑) Geringere Verdaulichkeit als SES (Rohfaser ↑) 26  Raps – Sorten und ANF-Gehalte Ursprüngliche Sorten mit hohen Gehalten an Erucasäure -> Myocardschäden, Wachstumsdepression Glucosinolaten -> Strumigen, Futteraufnahme und Wachstum ↓, schleimhaut-, nephro- und hepatotoxisch Ab Mitte der 70er Jahre Züchtung neuer Sorten 0-Raps (geringe Erucasäuregehalte) 00-Raps (geringe Erucasäure- und Glucosionolatgehalte) -> „Canola“ 27  Nebenprodukte der Ölgewinnung – Extraktionsschrote Inhaltsstoffe von Rapsextraktionsschrot im Vergleich zu Sojaextraktionsschrot (g/kg TS) Rapsextraktionsschrot Sojaextraktionsschrot Rohasche g 77 67 Rohprotein g 399 548 Lysin g 20 33,1 Methionin g 7,8 7,3 Cystein g 9,7 8,0 Rohfett g 25 13 Rohfaser g 131 39 Stärke g 0 69 Zucker g 80 115 28 ME Schwein MJ 11,1 16,2 Quelle: Jeroch et al. 2020  Nebenprodukte der Ölgewinnung Sonnenblumenprodukte Nährstoffgehalte abhängig vom Schalenanteil (Rfa ↑) Mittlerer Rp-Gehalt (Lysingehalt geringer als bei SES und RES) Verwendung: Ziervögel, Nutztiere Leinsamen Mittlerer Rp-Gehalt Hoher Anteil an Schleimstoffen und ungesättigten Fettsäuren Beim Pferd: Leinsamen vor der Fütterung überbrühen (cyanogene Glykoside) Leinsamenkuchen und -extraktionsschrot Verwendung: Pferde, Nutztiere, Heimtiere 29  Nebenprodukte der Ölgewinnung Baumwollsamen Nährstoffgehalte abhängig vom Schalenanteil Mittlerer Rp-Gehalt Baumwollsaatextraktionsschrot Gossypol (ANF -> Eisenbindung, Permeabilitätsstörungen, lebertoxisch) Gefahr der Mykotoxinbelastung (Aflatoxin) Verwendung: Nutztiere Erdnussrückstände Hoher Rp-Gehalt, ~ Soja (allerdings geringere biologische Wertigkeit) Gefahr der Mykotoxinbelastung (Aflatoxin) Verwendung: Rinder 30  Extraktionsschrote – Einsatzempfehlungen 31 Supplemente 2014  Praktische Übung 3 Erkennen von Nebenprodukten der Ölgewinnung 32  Gliederung der heutigen Übung Körnerleguminosen als wichtige eiweißreiche Futtermittel Einheimische und importierte Produkte (Soja) Ölsaaten Enthalten Fett und Eiweiß Nach dem Ölentzug sind die Rückstände eiweißreiche Futtermittel (Ölkuchen, Expeller, Extraktionsschrote) Pflanzenöle Werden aus Ölsaaten durch Press- oder Extraktionsverfahren gewonnen 33  Pflanzenöle – Bedeutung in der Tierernährung Craiyon.com Energielieferanten Bereitstellung essenzieller Fettsäuren Zudem Resorptionsförderung fettlöslicher Vitamine Staubbindung Akzeptanzsteigerung Diätetische Effekte (z. B. n-3-Fettsäuren) Beeinflussung des Fettsäurenmusters im tierischen Produkt 34  Pflanzenöle 35  Pflanzenöle 36  Pflanzenöle – Gewinnung Ölsaat Entschleimung Konditionierung Entsäuerung Vorpressung Bleichung Lösungsmittel- Desodorierung Extraktion Extraktions- Rohöl Vollraffinat schrot 37  Pflanzenöle und Fischöl Linoleic Linolenic Lauric Acid Palmitic Oleic Acid Acid C18:2 Acid C18:3 C12:0 Acid C16:0 C18:1 (n-9) (n-6) (n-3) Molecules 2017, 22, 1474, modifiziert 38  Fettsäuren Craiyon.com 39 Zentek 2022  Omega-3-Fettsäuren Craiyon.com n-6-Fettsäuren n-3-Fettsäuren Effekte auf Eicosanoide 1. Serie Prostaglandine 3. Serie Prostaglandine 2. Serie „anti“phlogistisch Prostaglandine 40 prophlogistisch  Pflanzenöle – Verwendung in der Tierernährung Craiyon.com Einsatzlimitierungen, da Beeinflussung der Speckkonsistenz (Schwein, PUFAs) Steigerung der Fettoxidation im Fleisch (ranziger Geruch/Geschmack) Reduktion des Milchfettgehalts (Rind: mikrobielle Aktivität im Pansen ↓, Acetat ↓) Weitere Beeinflussung der Produktqualität n-6- und n-3-Fettsäurengehalte im Eifett Konjugierte Linolsäuren in der Milch (Rind, PUFAs) 41  √ Gliederung der heutigen Übung Körnerleguminosen als wichtige eiweißreiche Futtermittel Einheimische und importierte Produkte (Soja) Ölsaaten Enthalten Fett und Eiweiß Nach dem Ölentzug sind die Rückstände eiweißreiche Futtermittel (Ölkuchen, Expeller, Extraktionsschrote) Pflanzenöle Werden aus Ölsaaten durch Press- oder Extraktionsverfahren gewonnen 42