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Die vorliegende Erfindung betrifft Bindematerialien, die bei der Herstellung von
Futtermitteln verwendet werden, die sich zur Verwendung bei der Fisch- und/oder
Krustentierzucht eignen.
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Es ist üblich, Fischfutter in Form von einzelnen Körnchen oder Pellets herzustellen, um
die Handhabung der Futtermittel zu erleichtern, Staubentwicklung und Abfall zu
verringern und die Größe und Dichte der Futterteilchen zu steuern. Zur Herstellung von
solchem Fischfutter wurde seit vielen Jahren herkömmlicherweise ein polymeres
Bindematerial als Teil der Zusammensetzung verwendet.
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Lignosulfonat wird weitverbreitet als Bindemittel verwendet, insbesondere beim
Pelletieren von Anfangsfutter (für sehr junge, rasch wachsende Fische). Es werden auch
Alginate und Guar Gum verwendet, und zwar im allgemeinen als Bindemittel in
feuchtem Futter für größere Fische. Obwohl alle diese drei Materialien im allgemeinen
als unschädlich angesehen werden, ist seit einigen Jahren bekannt, daß sie die
Verdauung der Futterstoffe durch die Fische in bestimmtem Ausmaß beeinflussen. Dies
wurde jedoch hingenommen, um die Futterstoffe in Teilchenform herstellen zu können.
Es wird auch Stärke verwendet, insbesondere in stranggepreßtem Fischfutter für größere
Fische, sie ist aber als Bindemittel weniger wirksam, sodaß eine beträchtliche Menge
erforderlich ist. Sie wurde in Mengen von etwa 20% eingesetzt und stellt eine
Energiequelle im Futtermittel dar; eine solche Stärkemenge entspricht allerdings nicht
der natürlichen Ernährung der Fische. Folglich ist es als wünschenswert erachtet
worden, die Stärkemenge zu reduzieren.
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Vom Stand der Technik zeigt die US-A-4.826.691 ein freifließendes, gepulvertes
Material, das ein Anlockmittel (das Fischmeh sein kann) und ein Bindemittel (das ein
nicht näher spezifiziertes PVP sein kann) enthält. Das Material ist zur Verwendung an
einem Köder bestimmt und haftet durch Feuchtigkeit am Körper des Köders und bildet
so einen Film, der sich langsam auflöst, wodurch Fische angezogen werden.
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In der JP-A-4.21 7.922 wird ein pelletierter Impfstoff geoffenbart. Er besteht aus "totem
Pilzkörper" mit einem Bindemittel, das ein nicht näher spezifiziertes PVP sein kann.
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Im Gegensatz zu dieser gängigen Praxis stellt die vorliegende Erfindung pelletiertes
Futter bereit, das sich zur Verwendung bei der Zucht von Fischen oder Krustentieren
eignet und bei dem spezifische Vinylpyrrolidon-Polymere oder -Copolymere als
Bindematerial für einen Nährstoff enthalten sind, der zumindest teilweise aus Fischmehl
besteht. Daher enthält ein Futtermittel gemäß vorliegender Erfindung ein Gemisch aus
Nährstoffen, die für Fische und/oder Krustentiere eßbar sind, zusammen mit einem
Vinylpyrrolidon-Polymer oder -Copolymer mit einem K-Wert von 15 bis 120, das in
einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% der Pellets vorhanden ist.
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Es wurde festgestellt, daß solche Polymere zufriedenstellende Bindungseigenschaften
aufweisen und daß die sie enthaltenden Pellets zu einem beträchtlich verbesserten
Wachstum und einer geringeren Sterblichkeit der Fische führen.
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Das Polymer kann Vinylpyrrolidon-Homopolymer oder -Copolymer sein, und es kann
sich dabei um ein lineares Polymer handeln. Wenn das Polymer ein Copolymer ist, sind
vorzugsweise zumindest 50% oder sogar zumindest 80% der Monomereinheiten
Vinylpyrrolidon.
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Polyvinylpyrrolidon-Homopolymer (PVP) ist in verschiedenen Kettenlängen und daher
mit unterschiedlichem Molekulargewicht im Handel erhältlich. Diese unterschiedlichen
Polyvinylpyrrolidon-Produkte sind oft durch K-Werte gekennzeichnet, die ein Maß für
die Viskosität sind und daher mit dem Molekulargewicht und dem Polymerisationsgrad
im Polymer in Zusammenhang stehen. Bei der vorliegenden Erfindung haben die
Polymere einen K-Wert von zumindest 15 und bis zu 120. Es wird bevorzugt, Polymere
mit einem K-Wert im Bereich von 20-100 einzusetzen.
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Die Nährstoffen, die im teilchenförmigen Fischfutter gemäß vorliegender Erfindung
enthalten sind, können jene sein, die normalerweise für andere teilchenförmige
Fischfutter verwendet werden. Häufig bestehen zumindest 30% der Formulierung und
oft zumindest 50% der Formulierung aus Fischmehl.
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Teilchförmiges Fischfutter wird üblicherweise auf drei Arten hergestellt, die alle in
irgendeiner Form das Strangpressen durch eine Düse umfassen. Die Verfahren werden
üblicherweise als Druckpelletieren (auch als Dampfpelletieren bekannt),
Extrusionspelletieren und Feuchtpelletieren klassifiziert.
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Beim Druckpelletieren wird das Gemisch aus Nährstoffen trockenem Dampf ausgesetzt,
der es erwärmt und den Feuchtigkeitsgehalt erhöht, woraufhin es mit Hilfe einer Walze
innerhalb einer Duse durch Löcher in der Düse gedrängt wird. Das Gemisch wird
während dieses Durchtritts durch die Düse zusammengepreßt; das zusammengepreßte
Extrudat wird beim Austritt aus der Düse in Stücke gehackt.
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Beim Extrusionspelletieren wird ebenfalls ein Strangpreßschritt eingesetzt, aber das
erhitzte Gemisch hat stromauf der Düse einen deutlich höheren Druck als stromab der
Düse. Das führt beim Austritt aus der Düse zur Ausdehnung und Verdampfung von
Feuchtigkeit, was die Bildung von Lücken verursacht und die Dichte der Pellets
verringert.
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Beim Feuchtpelletieren wird ein nasses Gemisch zu "Nudeln" stranggepreßt, die dann
in Stücke geschnitten werden.
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Bei allen dreien dieser Verfahren können Vinylpyrrolidon-Polymere als Bindemittel
verwendet werden, wobei das Bindemittel dem Nährstoffgemisch vor dem
Strangpressen des Gemischs zugesetzt wird, im allgemeinen auf die gleiche Weise wie
bei bisher verwendeten Bindemittelmaterialien. Bei stranggepreßten Pellets ist es
zweckmäßig, das Vinylpyrrolidon-Polymer mit Wasser zu mischen und die resultierende
Lösung oder Dispersion dann mit den Nährstoffen zu vermischen. Beim
Feuchtpelletieren kann das Polymer während des Vermischens der Nährstoffe in
Pulverform zugegeben werden.
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Die in ein Fischfutter eingearbeitete Menge an Polymer liegt im allgemeinen in einem
Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise 1 bis 8 Gew.-%.
Die mittlere Teilchengröße eines teilchförmigen Fischfutters kann nur 0,1 mm,
vorzugsweise zumindest 0,2 mm, betragen, die Pellets können aber auch Abmessungen
von bis zu 20 mm haben.
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Futterstoffe als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können bei der Zucht
sowohl von Krustentieren als auch von Wirbelfischen und sowohl in Süß- als auch in
Salzwasser eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nun durch das folgende Beispiel und Vergleichsbeispiel weiter
veranschaulicht.
Beispiel
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Vier Fischfutter für junge Lachse wurden nach der Druckpelletierungstechnik hergestellt.
Ihre Zusammensetzungen sind in nachstehender Tabelle 1 dargelegt. Wie aus der
Tabelle zu entnehmen, enthielten die Futterstoffe entweder 2 oder 5 Gew.-% eines
Bindematenals, das entweder Lignosulfonat oder Polyvinylpyrrolidon war. Das
Polyvinylpyrrolidon war ein lineares Homopolymer von Vinylpyrrolidon mit einem K-
Wert von etwa 30 und ist von International Specialty Products, Wayne, New Jersey,
USA, als Plasdone K-29/32 erhältlich.
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Die mit Polyvinylpyrrolidon hergestellten Pellets erwiesen sich als zufriedenstellend,
was Festigkeit und Härte betrifft. Sie schienen zumindest so hart wie Pellets zu sein, die
unter Verwendung einer gleichen Menge an Lignosufonat als Bindemittel hergestellt
wurden.
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Vier direkt analoge Futterstoffe wurden auf die gleiche Weise unter Einsatz modifizierter
Anteile der Nährstoffe, aber mit den gleichen Bindemittelmengen hergestellt, um
Fischfutter mit einem verringerten Fettgehalt (12% F.i.T.) herzustellen.
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Die Futterstoffe wurden für vergleichende Versuche eingesetzt, bei denen die
Futterstoffe für einen Zeitraum von 112 Tagen als einziges Futter für junge Atlantik-
Lachse in Süßwasser dienten. Als Fische wurden in diesen Vergleichsversuchen junge
Lachse verwendet, da diese eine der empfindlichsten Spezies sind, was die
Futtermittel bestandteile in der Anfangsphase der Fütterung betrifft.
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Für diesen Versuch wurden junge Atlantik-Lachse mit einem anfänglichen
Durchschnittsgewicht von 0,2 g in nichtmetallischen Behältern gehalten, die mit
Süßwasser mit 10-12ºC versorgt wurden und zu Beginn 600 Fische pro Behälter
enthielten. Das Futter wurde 24 h pro Tag alle 10 min automatisch mit einer Zufuhrrate
in den Behälter abgegeben, mit der die Fische mit einem Futterüberschuß versorgt
werden sollten. Tote Fische wurden aus den Behältern täglich entfernt und gezählt. In
Intervallen von 28 Tagen wurden 15 Fische aus jedem Behälter genommen und ihre
Körperzusammensetzung analysiert. Am Ende des Versuchs wurden histologische
Untersuchungen von Leber, Niere und Verdauungstrakt an Gruppen von jeweils 30 mit
dem jeweiligen Futter gefütterten Fischen durchgeführt
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Während der zweiten, dritten und vierten Versuchs-Periode von 28 Tagen wurde jedes
der in nachstehender Tabelle 1 angeführten Fischfutter als alleiniges Futter für eine
Gruppe von drei Fischbehältern verwendet. Während der ersten 28 Tage-Periode
wurden die entsprechenden Fischfutter mit 12% Fettgehalt eingesezt.
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Die Ergebnisse des Versuchs sind in nachstehender Tabelle 2 angeführt, worin
"Endgewicht" das mittlere Lebendgewicht der Fische am Ende jeder Periode von 28
Tagen bezeichnet,
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"BWI" ("body weight increase") die mittlere Körpergewichtszunahme pro Fisch, als
Prozentsatz des Endgewichts ausgedrückt, bezeichnet,
"Verhältnis Futter:Zunahme" das Gewicht des zugeführten Futters dividiert durch die
Gewichtszunahme der überlebenden Fische ist.
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Experimentelle Fehlerwerte sind Werte des "mittleren Standardfehlers", bei dem es sich
um die Standardabweichung dividiert durch die Quadratwurzel der Anzahl an
Beobachtungen handelt.
Tabelle 1
Formulierung und chemische Zusammensetzung der Nahrung
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¹Norse LT-94. Norsildmel, Bergen, Norwegen.
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²NorSalmoil. Norsildmel, Bergen, Norwegen.
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³Betain-reiches Nebenprodukt der Zuckerproduktion. Finsugar, Finnland.
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&sup4;Nutripur, Luca Meyer, Hamburg, Deutschland.
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&sup5;Storebakken und Austreng (1978b).
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&sup6;Borrebond. Borregaard Fabrikker, Sarpsborg, Norwegen.
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&sup7;Plasdone K-29/32. ISP, Wayne, NJ, USA.
Tabelle 2
wachstum, Futterumsatz und Sterblichkeit der jungen Lachse während des Versuchs
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In obiger Tabelle 2 werden die lndices a, b und c in jeder horizontalen Reihe der
Tabelle verwendet, um die Ergebnisse in Gruppen zu unterteilen, die sich voneinander
erheblich unterscheiden. So unterscheidet sich beispielsweise in der ersten Zeile der
Tabelle, die das Endgewicht der Fische nach 28 Tagen angibt, das Endgewicht von mit
Nahrung 3 und 4 gefütterten Fischen nicht sehr, beide Werte sind aber deutlich höher
als das Endgewicht von mit Nahrung 1 gefütterten Fischen, das wiederum beträchtlich
höher ist als das Endgewicht von mit Nahrung 2 gefütterten Fischen.
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Wie aus Tabelle 2 zu entnehmen ist, war das Wachstum während des Anfangsperiode
(der ersten 28 Tage) bei Fischen, die mit Nahrung 3 und 4 gefüttert worden waren, bei
der PVP als Bindemittel eingesetzt wurde, erheblich besser als bei jenen, die mit
Nahrung 1 und 2 gefüttert worden waren. In den darauffolgenden Perioden wuchsen
Fische, die mit Nahrung 2 gefüttert wurden, die eine höhere Menge (5%) Lignosulfonat
enthielt, weniger stark als jene, die mit den anderen Nahrungen gefüttert wurden.
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Die durch das Verhältnis Futter:Zunahme ausgedrückten Futterumsatzraten waren bei
Fischen, die mit Nahrung 3 und 4 gefüttert wurden, bei denen PVP als Bindemittel
eingesetzt wurde, ziemlich gut. Sie waren bei allen außer dem letzen 28 Tage-Zeitraum
in allen Stadien des Versuchs besser als jene für Nahrung 2 mit 5% Lignosufonat und
deutlich besser als jene für Nahrung 1 mit 2% Lignosulfonat.
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Die in der zweiten 28 Tage-Periode beobachteten niedrigen Werte für das Verhältnis
Futter:Zunahme führten zu gewissen Zweifeln darüber, ob die Futtermenge die Fische
tatsächlich wie beabsichtigt sättigte. Die Futtermenge wurde daher während der letzten
beiden 28 Tage-Zeiträume für alle vier Nahrungen erhöht. Sie wurde von 120% der
vorhergesagten Menge auf 130% der Menge erhöht, welche die Fische voraussichtlich
sättigen würde.
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Die hohe Wachstumsrate von mit Nahrung 3 und 4 gefütterten Fischen war von einer
hohen Überlebensrate begleitet. Fische mit Nahrung 1 (2% Lignosulfonat) unterlagen in
der Anfangsperiode einer deutlich höheren Sterblichkeit, während jene Fische mit
Nahrung 2 (5% Lignosulfonat) im gesamten Versuch eine beträchtlich höhere
Sterblichkeit autwiesen als die mit Nahrung 3 oder 4 gefütterten Fische.
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Tabelle 3 zeigt die Körperzusammensetzung von während des Versuchs als Proben
ausgewählten Fischen (chemische Analyse wurde durchgeführt, wie von Storebakken
und Austreng (1987 Aquaculture, 60:189-206) beschrieben).
Tabelle 3
Körperzusammensetzung (als % des Gesamtnaßgewichts des ganzes Fisches)
der jungen Lachse während des Versuchs
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Im allgemeinen hatten mit Nahrung 2 gefütterte Fische eine magerere
Körperzusammensetzung als die anderen Fischgruppen. Das entspricht dem geringeren
Körpergewicht und Wachstum.
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Bei den histologischen Untersuchungen am Ende des Versuchs waren die
Hämokritwerte des Bluts von mit Nahrung 3 und 4 gefütterten Fischen etwas höher als
die Hämokritwerte des Bluts von Fischen, die mit Nahrung 1 und 2 gefüttert wurden,
die Lignosulfonat enthielten, obwohl der einzige Vergleich von statistischer Signifikanz
jener von Nahrung 3 und 4 zu Nahrung 2 war.
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Bei der Untersuchung der Eingeweide und der Nieren wurde für keine der vier
Fischgruppen eine systemische lokale toxische Wirkung beobachtet. Bei der
Untersuchung der Leber der Fische wurden zwischen einzelnen gewisse Schwankungen
festgestellt, aber ein Auftreten von pathologischen Merkmalen wurde in jedem Fall nur
in geringem Ausmaß beobachtet.
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Aus diesen Ergebnissen ist zu erkennen, daß die Futterstoffe, die Polyvinylpyrrolidon als
Bindemittel in einer Menge von sowohl 2% als auch 5% enthielten, besonders in der
Anfangsperiode im Vergleich zu Futterstoffen, die Lignosulfonat als Bindemittel
enthielten, zu deutlich erhöhten Nahrungsumsatz-, Wachstums- und Überlebensraten
führten.