DE2451509B2 - Gegen bakterielle Desaminierung geschütztes Futtermittel auf Eiweißbasis - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft das im Patentanspruch 1 definierte Futtermittel auf Eiweißbasis und das im Patentanspruch 2 angegebene Verfahren zur Herstellung eines solchen Futtermittels. jo

Bekanntlich werden bei Wiederkäuern die in den Futtermitteln vorhandenen natürlichen Eiweißverbindungen wie auch synthetische Proteine und sonstige Stickstoffverbindungen nur sehr unvollkommen ausgenutzt. Das ist im wesentlichen darin begründet, daß die J> im Pansen, einem der Mägen des Wiederkäuers, vorhandenen Bakterien die Eiweißverbindungen weitgehend bis zum Ammoniak hin abbauen, jedoch nicht in der Lage sind, die Gesamtmengen des durch ihre Tätigkeit gebildeten Ammoniaks zu arteigenen Proteinen aufzubauen, die dann in den weiteren Abschnitten des Verdauungstraktes verdaut und resorbiert werden. Auf diese Weise geht ein großer Anteil Eiweißverbindungen des Futtermittels verloren, indem das im Pansen bildende Ammoniak mit dem Urin ausgeschieden wird. Je nach Art des Eiweißfuttermittels schwankt die Menge an nicht ausgenutztem Eiweiß bzw. dessen Aminosäuren. Sie beträgt aber häufig mehr als 50% — manchmal sogar bis zu 80%.

Es sind deshalb schon wiederholt Verfahren bekanntgeworden, diese Verschwendung wertvoller und ernährungsphysiologisch so bedeutender Eiweißverbindungen zu reduzieren. So wird in den deutschen Patentschriften 16 92441 und 1692412 ausgesagt, die Eiweißverbindungen mit gerbenden Substanzen, wie Tannin oder Aldehyden umzusetzen, so daß praktisch sämtliche Amino- bzw. Amidgruppen geschützt sind, dadurch den Pansen ohne Abbau passieren und dann in den nachfolgenden Teilen des Verdauungstraktes zur Verfügung stehen. Nachteilig am Verfahren der DE-PS 16 92 441 ist, daß dabei das Eiweiß zur Gänze denaturiert und umstrukturiert wird und daß für diese Durch-und-durch-Umsetzung erhebliche Wassermengen und lange Zeiten erforderlich sind. Diese bei der vorausgehenden Quellung aufgenommenen Wasser- b5 mengen müssen in einem anschließenden Trocknungsprozeß wieder entfernt werden. Dabei ist hinsichtlich der Temperatur eine Beschränkung auf 80 Grad erforderlich, um eine Schädigung der Eiweißverbindungen zu vermeiden. Das erfordert aber lange Trocknungszeiten und macht damit das Verfahren kostspielig und unwirtschaftlich. Ähnliche Nachteile weist auch das Verfahren nach der DF.-PS 16 92 412 auf. Dort wird zwar bereits ein lediglich oberflächlicher Schutz der Eiweißpartikelchen angestrebt Dieses Verfahren ist aber in seinem Ablauf schwierig zu beherrschen und arbeitet mit der zehnfachen Menge an wäßriger Lösung und verhältnismäßig langen Einwirkungszeiten, so daß die bei der DE-PS 16 92 441 geschilderten Nachteile in gleichem Ausmaß auch diesem Verfahren anhaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegen bakterielle Desaminierung geschütztes Futtermittel auf Eiweißbasis zu schaffen, das obige Nachteile nicht aufweist und das es insbesondere ermöglicht, den überwiegenden Teil der Eiweißverbindung;'^ chemisch unverändert in Labmagen und Darm zu überführen und das den Aufwand langer Einwirkungszeiten und einer längeren nachträglichen Trocknung zum Austreiben von Wasermengen nicht erfordert

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 definierte Erfindung gelöst

Der ganz wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Futtermittels besteht darin, daß mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Zeit und Energie die Eiweißpartikeln oberflächlich weitgehend geschützt sind, damit sie im Pansen nicht desaminiert werden, sondern unabgebaut den Labmagen und Darm erreichen und dort fermentativ abgebaut und resorbiert werden. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß durch die besondere Art, die Aldehyde mit Hilfe der amorphen Kieselsäure auf die Eiweißverbindungen zur Einwirkung zu bringen, zwar die überwiegende Menge der Proteine durch die Oberflächenschicht geschützt, aber in ihrer chemischen Struktur nicht verändert ist und damit für den fermentativen Abbau und die Resorption unbeeinträchtigt zur Verfügung steht.

Damit entgehen die wertvollen nativen Futtereiweiße dem mikrowellen verlustreichen Abbau im Pansen und stehen voll zur Verfügung. Diesem Umstand kommt aus zweierlei Gründen erhebliche Bedeutung zu. Einmal haben Wiederkäuer wie z. B. Mastrinder zur Zeit ihres größten Wachstums einen erheblichen zusätzlichen Bedarf an Aminosäuren. Zum anderen stimmt das Aminosäuremuster des Mikrobeneiweißes im Pansen, das dann im Labmagen und Darm zur Verfügung steht, nicht überein mit dem optimalen Aminosäuremuster des Wiederkäuers und ist beispielsweise durch einen ziemlich tiefliegenden Wert an Methionin charakterisiert. Aus diesem Grund ist Methionin in der Wiederkäuerenährung ein limitierender Faktor. Der Zusatz synthetischen Methionins in die Futterration ist zwecklos, nachdem dieses Methionin ebenfalls von den Bakterien abgebaut wird, teilweise als Schwefelquelle Verwendung findet, aber jedenfalls nicht im vollen Umfange in das Bakterienprotein eingebaut wird, so daß also das Bakterienprotein in seiner Zusammensetzung durch Methioninzulagen nicht zu verbessern ist. Andererseits enthält Fischmehl relativ viel Methionin, so daß sich das effektive Methioninangebot für den Wiederkäuer wesentlich erhöht, wenn das Eiweiß des Fischmehls erfindungsgemäß geschützt den Labmagen erreicht.

Es ist weiter von großem Vorteil, daß durch das vermehrte Aminosäureangebot in Labmagen und Darm mehr endogener Harnstoff aus dem rumino-repatitischen Kreislauf in den Pansen zurückfließt und dort

zusätzlich zur Verfugung steht.

Zweckmäßig werden nur bis zu maximal 70 Gew.-% des insgesamt erforderlichen Eiweißes in der vor Abbau im Pansen geschützten Form zur Fütterung eingesetzt und der restliche Bedarf aus dem Grundfutter gedeckt wie aus Mais- oder Grassilage und Getreide. Dadurch erhalten die Pansenbakterien zur Aufrechterhaltung ihres Stoffwechsels genügend Stickstoff.

Es ist nicht im einzelnen abgeklärt, worin die hervorragende Eignung der amorphen Kieselsäure zur Erzeugung der Oberflächenschicht beruht Wahrscheinlich liegt sie primär darin, daß die amorphe Kieselsäure als inertes anorganisches Material selbst nicht in Reaktion tritt, aber andererseits in der Lage ist, große Mengen der genannten kurzkettigen aliphatischen Aldehyde aufzunehmen und zum anderen beim Mischvorgang mit den Eiweißverbindungen die Aldehyde bzw. den Aldehydabspalter an die Eiweißverbindungen heranträgt Die Aldehyde stehen dadurch optimal für die Oberflächeneeaktion zur Verfügung, andererseits sorgt die Verteilung durch die amorphe Kieselsäure mit ihrem sehr großen Absorptionsvermögen dafür, daß es bei einer Oberflächenreaktion bleibt und keine Durchdringung der gesamten Eiweißpartikeln wie beim Arbeiten in wäßrigen Lösungen erfolgt Es werden deshalb auch nur so geringe Wassermengen mitverwendet wie sie für eine gute Durchmischung und Handhabung des Gemisches einerseits und andererseits zur Einbringung von genügenden Mengen Aldehyden unbedingt erforderlich sind. Bei der am günstigsten zum Unlöslichmachen eingesetzten 30—40%igen Formaldehydlösung ist im Gesamtfemisch eine Wassermenge zwischen 15 und 25 Gev.-% ausreichend. Diese Wassermenge ist so gering, daß wr'trscheinlich beim Mischvorgang und der dabei auftretenden Temperatur eine erhebliche Menge des Aldehyds verdampft und dadurch in Gasform auf die Eiweißverbindungen einwirkt und voraussichtlich diesem Umstand ganz erhebliche Bedeutung für Qualität, und Eigenschaften des vor Desaminierung geschützten Eiweißfutters zukommt. Die Wassermenge ist außerdem so gering, daß sie nicht in einem gesonderten Arbeitsvorgang entfernt werden muß, sondern die erfindungsgemäßen oberflächengeschützten Eiweißfuttermittel direkt weiterverarbeitet werden können, beispielsweise durch Verpressen und Einmischen in andere Futtermittel, um ein Fertigfutter herzustellen. Durch die beim Preßvorgang auftretende Temperatur wird ohnedies ein Teil der Flüssigkeit verdampft und vor allem der Rest an Aldehyd ausgetrieben.

Ein sehr wesentlicher Bestandteil der Erfindung liegt in dem Verfahren zur Erzeugung des nur oberflächlichen Schutzes der Eiweißverbindungen. Keinesfalls darf, wie bei dem vorbekannten Verfahren, durch Verwendung großer Wassermengen und langer Einwirkungszeiten eine Quellung und vollkommene Umsetzung der Eiweißverbindungen bewirkt werden, die alle oben aufgezeigten Nachteile mit sich bringen würde und den Aufwand der Trocknung erheblicher Wassermengen erfordert,

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines gegen bakterielle Desaminierung im Vormagen von Wiederkäuern geschützten Futtermittels auf Eiweißbasis besteht darin, daß das Futtermittel auf Eiweißbasis in einem gasdichten Gefäß mit einem Gemisch aus 30 bis 50 Gew.-% amorpher Kieselsäure und 70 bis 50 Gew.-% 30 bis 40%iger Formaldehydlösung(am besten in einem Kieselsäure-Formalinverhältnis von 40:60) vermischt wird. Amorphe Kieselsäure weist ein sehr großes Absorptionsvermögen auf, so daß z. B. mit 30 bis 4O^a/oiger Formaldehydlösung (Formalin) sehr konzentrierte Mischungen hergestellt werden können.

Amorphe Kieselsäure ist physiologisch neutral und ist als Fließhilfsstoff futtermittelrechtlich zugelassen. Da die Kieselsäure z. B. mit Formalin keine chemische Bindung eingeht wird es zwar genügend festgehalten

ίο zum Herantransport an die Eiweißverbindungen, wird dann aber seiner größeren Affinität zur organischen Substanz wegen leicht abgegeben und von den Eiweißverbindungen gebunden.

Als gut geeignet hat sich wegen seiner beträchtlichen

is Wasserlöslichkeit und damit einfachen Handhabung Formaldehyd in der handelsüblichen Form einer 30 bis 40°/oigen Lösang als Formalin erwiesen, das wahrscheinlich noch den Vorteil hat, zumindest teilweise über die Dampfform zu reagieren. Die damit erreichte Oberflächen-Schutzwirkung beruht wahrscheinlich darin, daß sich Methylenbrücken zwischen den Peptidgruppen ausbilden, die die bakterielle Desaminierung im Pansen blockieren, im sauren Milieu des Labmagens dann aber wieder zerlegt werden. Auch im Hinblick auf die Leichtigkeit der Wiederfreilegung des Proteins im Labmagen zeigt sich, das Umsetzungsprodukt mit Formaldehyd dem mit anderen Aldehyden überlegen.

Die erforderliche Menge an Aldehyden ist weitgehend von der Art und chemischen Struktur der zu schützenden Eiweißarten abhängig und von der Art der eingesetzten Eiweißfuttermittel. So wird beispielsweise für Fischmehl annähernd die dreifache Menge an Aldehyden benötigt als bei Sojaschrot Leinschrot liegt im Aldehydbedarf ungefähr in der Mitte zwischen beiden.

Das Futtermittel selbst enthält nach dem Vermischen und Erzeugung der Oberflächenschutzschicht unverändert die mitverwendete amorphe Kieselsäure und hat deshalb einen Gehalt von 1,5— i5 Gew.-^c/o an amorpher Kieselsäure als Aldehydüberträger — bezogen auf das Gewicht der ursprünglichen Eiweißverbindungen; am besten liegt dieser Gehalt bei 2 bis 9 Gew.-%. Er richtet sich zwangsläufig nach der Art des Futtermitteleiweißes, da die verschiedenen Arten unterschiedliche Mengen an Aldehyd benötigen, was sich durch einfache Versuche empirisch ermitteln läßt.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Futtermittels auf Eiveißbasis nach der Erfindung an einem Beispiel näher beschrieben:

so In einem weitgehend luftdichten Mischerwerden 2 kg amorphe Kieselsäure und 3 kg 3O°/oige Formaldehydlösung miteinander vermischt und in diese Formalin-Kieselsäure-Vormischung ein Gemisch aus 43 kg Sojaschrot und 7 kg Fischmehl eingetragen und 20 Min.

gemischt.

Für die Bereitung eines hochwertigen Beifutters werden zu

680 kg des so erhaltenen Gemisches von geschütztem Eiweiß

90 kg Dicalciumphosphat
30 kg Natriumbicarbonat
40 kg Kohlensaurer Kalk
70 kg Melasse

40 kg Mineralstoff-, Spurenelement- und Vitamin-Vormischung

zugemischt und daraus Pellets in einer Größe von 7 — 9 mm gepreßt.

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Für ein Tier von einem Lebendgewicht von Die Proben wurden zunächst 15 Stunden in

400-500 kg werden der Tagesfutterration aus 22 kg natürlichem Pansensaft inkubiert (bei 38°C) und der

Maissilage und 2 kg Getreide 500 g dieses hochwertigen freigewordene Proteinanteil bestimmt Anschließend

Beifutters zugemischt wurden die Rückstände wiederum 15 Stunden auf

Vergleichsversuche zwischen behandeltem, d. h.erfin- 3 künstlichem Magensaft nach Merck angesetzt und der

dungsgemäßem, und nicht behandeltem Eiweißfutter dabei erzielte Rückstand wiederum auf künstlichen

werden wie folgt durchgeführt Darmsaft nach Merck inkubiert

	A	B
	430 g Sojaschrot 70 g Fischmehl (unbehandelt)	430 g Sojaschrot 70 g Fischmehl (beh. nach erfindungs- gemäßem Verfahren)
Proteingehalt	44,96 %	42,28 %
Einsatz in Pansensaft	20 g	20 g
Pansensaft	180 ml	180 ml
Proieineinsäiz	8,99 g	8,46 g
Gelöstes Protein	2,3 g = 25,58%	0,2 g = 2,36%
Ungelöstes Protein	6,6g = 73,41 %	8,3 g = 98,10%
Einsatz in Darmsafi nach Inkubation in Magensaft	4,84 g	5,27 g
Gelöstes Protein	1,97 g	1,63 g
Ungelöstes Protein	2,94 g = 60%	3,54 g = 67%

Aus diesem Versuch ist eindeutig zu ersehen, daß das gleichgesetzt werden können mit den wesentlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte komplexeren Vorgängen in vivo, wo beispielsweise die Futtermittel im Pansensaft nur zu 2,36% gelöst wird, Stickstoffverluste durch Abbau im Pansen noch viel

während unbehandeltes Futtermittel derselben Zusam- 35 größer sind. Sie zeigen aber zumindest am Wert der mensetzung zu 25,58% gelöst wurde. Außerdem ist Löslichkeit des Proteins bereits die hervorragende ersichtlich, daß nach Behandlung in künstlichem Magen- Schutzwirkung beim erfindungsgemäßen Futtermittel,
und Darmsaft der Anteil an gelöstem und ungelöstem Die Verwendung der Erfindung kann dur>jh gesetzli-

Protein in beiden Proben beinahe dieselben Werte ehe Bestimmungen, insbesondere durch das Futtermit-

erreicht. Dabei ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese 40 telgesetz, beschränkt sein,
in vitro durchgeführten Vergleichsversuche nicht

Claims (2)

Patentansprüche

1. Gegen bakterielle Desaminierung im Vormagen von Wiederkäuern durch Umsetzung mit Aldehyden bzw. aldehydabspaltenden Substanzen oberflächengeschütztes Futtermittel auf Eiweißbasis, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Mischen von 1,5 bis 15 Gew.-% anr.orpher Kieselsäure — bezogen auf das Gewicht der zu schützenden ι ο Eiweißverbindungen — mit Formaldehyd, Acetaldehyd, Glyoxal, Glutaraldehyd oder Hexamethylentetramin und 10 bis 30minütiges Vermischen des zu schützenden Futtermittels auf Eiweißbasis mit dieser M ischung hergestellt ist

2. Verfahren zum Herstellen eines Futtermittels gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futtermittel auf Eiweißbasis in einem gasdichten Gefäß mit einem Gemisch aus 30 bis 50 Gew.-% amorpher Kieselsäure und 70 bis 50 Gew.-% 30 bis 40%iger Formaidehydiösung vermischt wird.