DE69726279T2

DE69726279T2 - Stoff zur erhöhung der effizienz der vermehrung und der produktion von säugetieren

Info

Publication number: DE69726279T2
Application number: DE69726279T
Authority: DE
Inventors: Ake Lignell; Johan Inborr
Original assignee: Astareal AB
Current assignee: ASTRAREAL AB, GUSTAVSBERG, SE
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2017-03-22
Also published as: CZ302998A3; US6054491A; DE69726279D1; AU2313397A; SE9601197L; JP3620858B2; DK0912106T3; NZ331861A; ATE254405T1; CA2249456A1; JP2000507821A; PL328996A1; AU716605B2; CA2249456C; PL185045B1; EP0912106A1; EP0912106B1; IL126029A0; IL126029A; SE506191C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Produktion von bzw. der Produktivität bei Zucht- und Nutzsäugetieren und die Verwendung eines Mittels, das aus mindestens einer Art von Xanthophyllen, bevorzugt natürlich erzeugtem Astaxanthin, besteht. Es wird im Futter an Zucht- und Nutztiere verabreicht, um eine erhöhte Produktion davon zu erhalten.
Hintergrund
In der Futter-, Vieh-, Tierzucht- und Haustierindustrie ist die Produktion von bzw. die Produktivität bei Zucht- und Nutztieren von großer Bedeutung für die Wirtschaft. Daher besteht eine Nachfrage nach Mitteln, die die Produktivität erhöhen, z. B. durch verbesserte Fruchtbarkeit, mehr lebendgeborene Nachkommen (speziell Schweine, Kühe und Schafe), eine geringere Sterblichkeit nach der Geburt, ein gesteigertes Wachstum während der Säugeperiode, eine höhere Milchproduktion, eine kürze Erholungsphase zwischen der Entwöhnung und neuer Brunst und ein allgemein verbesserter Gesundheitszustand aufgrund einer gesteigerten Immunabwehr.
Die vorliegende Erfindung stellt jetzt die Verwendung eines solchen Mittels bereit, das aus mindestens einer Art von Xanthophyllen, bevorzugt natürlich erzeugtem Astaxanthin, besteht.
Astaxanthin gehört zu den Xanthophyllen, die eine große Gruppe von Carotinoiden sind, die im Molekül Sauerstoff zusätzlich zu Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten. Die Carotinoide werden de novo von Pflanzen, Pilzen und einigen Bakterien erzeugt.
Xanthophylle werden seit langer Zeit im Futter für Legehennen und in einigen Teilen der Welt im Futter für Hähnchen verwendet, aber nicht im Futter für Zucht- und Nutzsäugetiere. Der Zweck war einzig die Pigmentierung des Produkts, des Eigelbs oder Fetts und Hautgewebes, um die Nachfrage der Verbraucher zu erfüllen. Als Quellen für das Pigment wurden sowohl natürlich erzeugte Xanthophylle als auch synthetisch erzeugte verwendet (H. Hencken, 1992, Poultry Science, 71: 711–717; H. Karunajeewa & A. Hoffman, 1992, Arch. für Geflügelkunde 56(3): 109–112).
Daher war zuvor unbekannt, daß Xanthophylle, und darunter Astaxanthin, die Fähigkeit zur Erhöhung der Produktion von bzw. der Produktivität bei Zucht- und Nutzsäugetieren haben.
Der Grund für die verbesserte Produktivität, wenn Astaxanthin-angereichertes Futter erfindungsgemäß verwendet wird, ist nicht bekannt, aber es kann vermutet werden, daß dies auf den antioxidativen Eigenschaften von Astaxanthin und damit der Fähigkeit zum Abfangen sogenannter freier Radikale beruht. Die anderen Xanthophylle besitzen ebenfalls antioxidative Eigenschaften. Jedoch wurde in biologischen Tests bezeigt, daß Astaxanthin deutlich die besten antioxidativen Eigenschaften im Vergleich mit anderen Carotinoiden besitzt (W. Miki, 1991, Pure and Appl. Chem. 63(1): 141–146).
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Erhöhung der Produktion von bzw. der Produktivität bei Zucht- und Nutzsäugetieren bereit, worin ein Mittel, das aus mindestens einer Art von Xanthophyllen besteht, im Futter an die Säugetiere verabreicht wird.
Beispiele für Zucht- und Nutzsäugetiere sind Schweine, Rinder, Schafe, Pferde, Hunde etc..
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Art von Xanthophyll bevorzugt Astaxanthin. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Astaxanthin verabreicht, das in mit Fettsäuren veresterter Form vorliegt. Die letztgenannte Form von Astaxanthin kann durch Kultivierung der Alge Haematococcus sp. produziert werden. Die verabreichte Menge des Mittels ist geeigneterweise im Bereich von 1 bis 50 mg Mittel pro kg Futter.
Das in der Erfindung verwendete Mittel kann aus einer Mischung aus unterschiedlichen Arten von Xanthophyllen oder unterschiedlichen Formen des gleichen Xanthophylls bestehen, wie aus einer Mischung aus synthetisiertem Astaxanthin und natürlich erzeugtem Astaxanthin.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner die Verwendung eines Mittels ("Wirkstoffs"), der aus mindestens einer Art von Xanthophyllen besteht, zur Erhöhung der Produktion von bzw. der Produktivität bei Zucht- und Nutzsäugetieren durch Verabreichung des Mittels im Futter an die Säugetiere.
Ebenfalls in diesem Aspekt der Erfindung ist die bevorzugte Art von Xanthophyll Astaxanthin, das in einer besonders bevorzugten Ausführungsform in mit Fettsäuren veresterter Form vorliegt.
Beschreibung von Experimenten und Herstellung des Mittels
Das in den Experimenten verwendete Mittel war das Xanthophyll Astaxanthin, das über Algen erzeugt wurde, und die verwendeten Säugetiere waren Schweine.
Es wird erwartet, daß Astaxanthin aus anderen Quellen sowie andere Xanthophylle ähnlich nützlich für die Zwecke der Erfindung sind. Ein Vorteil der Verwendung von Astaxanthin aus Algen ist jedoch, daß das Astaxanthin in mit Fettsäuren veresterter Form vorliegt (B. Renström et al., 1981, Phytochem 20(11): 2561–2564), wobei das veresterte Astaxanthin dadurch stabiler während der Handhabung und Lagerung als freies Astaxanthin ist.
Das natürlich erzeugte Astaxanthin kann auch aus Pilzen und Schalentieren erhalten werden, zusätzlich zu der Herkunft aus Algen. Das im vorliegenden Test verwendete Astaxanthin wurde über die Kultivierung der Alge Haematococcus sp. in der nachfolgend beschriebenen Weise erzeugt.
Haematococcus sp. ist eine einzellige grüne Alge, die zur Ordnung Vovocales gehört, Familie Chlamydomonadaceae. Die Vermehrung findet normalerweise durch ungeschlechtliche Zellteilung statt, aber sporadisch tritt eine isogame geschlechtliche Vermehrung auf. Wenn die Alge stationär kultiviert wird, wächst sie in Form von sogenannten Makrozoiden, die mit Geißeln versehen sind. Wenn der Nährstoffgehalt des Mediums abnimmt und begrenzend für fortgesetztes Wachstum wird, verlieren die Zellen die Geißeln und gehen in ein Palmellastadium über und bilden danach sogenannte Hämatozysten. Sie sind durch eine starke Zellwand gekennzeichnet, die die Zelle einschließt, die wiederum reich an Fettvakuolen ist, in denen Astaxanthin angereichert ist. Die Hämatozyste ist ein Ruhestadium für die Alge, durch die sie Trockenperioden etc. überleben kann.
Für die Produktion wird geeigneterweise eine Art oder ein Stamm von Haematococcus sp. ausgewählt, die/der schnell wächst und hohe Titer von Astaxanthin erzeugt. Eine Anzahl unterschiedlicher Arten und Stämme von Haematococcus sind über sogenannte Kultursammlungen erhältlich, und es besteht ebenfalls die Möglichkeit der Isolierung eines geeigneten Stammes aus wildwachsenden Populationen. Eine geeignete Art ist H. pluvialis, die von NIVA, Norwegen, erhältlich ist. Stammkulturen der Algen werden in keimfreier Kultur in einem dafür geeigneten Medium gehalten, siehe Tabelle 1. Die Temperatur sollte ca. +25°C und die Lichtintensität ca. 50 μEm^–2S^–1 sein.
Tabelle 1 Zusammensetzung des Wachstumsmedium für Haematococcus sp.
Impfmaterial wird aus den Stammkulturen für die Produktionskultur entnommen. Die Zelldichte bei der Impfung beträgt > 5.000 Zellen/ml, und die Kultur wird auf ein größeres Volumen neu geimpft, wenn die Zelldichte ca. 200.000 Zellen/ml erreicht, was ca. fünf Tage erfordern wird. Bei der Kultivierung des Algenmaterials wird die Temperatur bei ca. +25°C gehalten, und die Lichtintensität sollte ca. 100 μEm^–2S^–1 sein. Die gleiche Zusammensetzung des Mediums wird verwendet wie für die Stammkulturen. Die Kulturen werden mit Druckluft bewegt, die mit 1–5% CO₂ angereichert ist.
Alternativ kann CO₂ separat in einer solchen Menge hinzugegeben werden, daß der pH-Wert des Mediums zwischen 6,5 und 8,5 gehalten wird.
Wenn das Volumen der Algenkultur ca. 100 l erreicht, wird es zur Impfung einer Produktionseinheit verwendet, die aus einer Vorrichtung besteht, in der die Algenzellen Licht auch dann ausgesetzt werden können, wenn das Kulturvolumen 2 bis 100 m³ betragen kann. Eine solche Vorrichtung kann als flaches Becken, als Konstruktion aus transparenten Röhren, als gegen eine Lichtquelle gerichtete Platten oder alternativ, wie im Beispiel, als Tank konstruiert werden, der mit Tauchbeleuchtung in Form von Fluoreszenzlampen ausgerüstet ist.
Das Produktionsgefäß wird mit einer Zelldichte von > 5.000 Zellen/ml geimpft, und das Medium wird mit Nährsalzen gemäß Tabelle 1 angereichert. Die Temperatur wird bei ca. +25°C gehalten, und die Lichtintensität sollte 100 μEm^–2S^–1 sein. Die Kultur wird mit Hilfe von Druckluft bewegt. Kohlendioxid wird zur Kultur hinzugegeben, so daß der pH-Wert zwischen 6,5 und 8,5 sein wird. Wenn die Nahrung im Medium abzunehmen beginnt, verändern sich die Algenzellen zum Palmellastadium und beginnen, Astaxanthin zu synthetisieren. In diesem Zusammenhang wird die Lichtintensität geeigneterweise auf ca. 250 μEm^–2S^–1 und die Temperatur auf +30°C erhöht und NaCl zum Medium hinzugegeben, so daß ein Salzgehalt von 0,1–0,3% erhalten wird. Diese Veränderungen werden vorgenommen, um die Produktion von Astaxanthin zu beschleunigen. In 10 bis 20 Tagen haben die Zellen Hämatozysten erzeugt, und die Zelldichte hat auf 5–10 × 10⁵ Zellen/ml zugenommen.
Die Zellen werden vom Medium über Sedimentation oder über Zentrifugieren abgetrennt. Die geernteten Algenzellen in Form einer Paste werden dann durch einen Homogenisator geleitet, um die Zellwände aufzubrechen. Die aus Zellen mit aufgebrochenen Zellwänden bestehende Paste kann dann auf zwei alternativen Wegen verarbeitet werden. Die Paste kann entweder getrocknet werden, so daß ein trockenes Pulver erhalten wird. Das Trocknen sollte so nachsichtig wie möglich erfolgen, so daß das Astaxanthin nicht abgebaut wird. Eine Alternative zum Trocknen der Paste ist die Extraktion des Pigments aus der Paste. Da Astaxanthin hoch hydrophob ist, kann die Extraktion mit einem geeigneten Öl, z. B. Sojaöl, vorgenommen werden.
Die Menge von Astaxanthin im Futter sollte bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 mg Astaxanthin/kg Futter sein, und in den folgenden Experimenten wurden 5 mg Astaxanthin/kg Futter verwendet.
Experiment
Das vorliegende Experiment wurde durchgeführt, um die Wirkung der Ergänzung der Mutterschwein-Ernährung mit Astaxanthin im Zeitraum 21 Tage vor dem Werfen und während der Säugeperiode auf die Wachstumsgeschwindigkeit von Ferkeln zu untersuchen, entwöhnt auf Ernährung mit oder ohne Astaxanthin-Ergänzung.
Materialien und Methoden
Versuchsgestaltung
Ein kommerzielles Mutterschwein-Futter wurde mit und ohne natürliches Astaxanthin (Haematococcus pluvialis) ergänzt (5 mg/kg) und an trächtige Mutterschweine verfüttert, um zwei experimentelle Behandlungen zu ergeben.
Insgesamt 739 Mutterschweine mit zwei Geburten und darüber wurden in zwei experimentelle Gruppen auf Basis von Geburtenanzahl und Alter unterteilt. Die Mutterschweine wurden mit ihrem jeweiligen experimentellen Futter ab 35 Tage vor dem Ferkeln, während des Säugens und bis 21 Tage nach dem Entwöhnen gefüttert.
Die Anzahl geborener und totgeborener Ferkel und die Anzahl von Ferkeln, die vor dem Entwöhnen starben, wurden aufgezeichnet. Zusätzlich wurde die Wurfmasse am Tag 21 nach der Geburt und die Anzahl der Tage zwischen dem Entwöhnen und der erneuten Paarung aufgezeichnet (Tabelle 2). Diese Messungen wurden ebenfalls während der anschließenden Geburt durchgeführt (Tabelle 3). Tabelle 2 Wirkung von Ergänzung (5 mg/kg) des Mutterschwein-Futters mit natürlichem Astaxanthin (Haematococcus pluvialis) auf die Mutterschweinleistung
Tabelle 3 Leistung von Mutterschweinen, die natürliches Astaxanthin (Haematococcus pluvialis) während der vorhergehenden Säugeperiode und 21 Tage nach der Entwöhnung erhalten haben

FR: Ferkelrate
WRMI: Intervall von Entwöhnung bis zur erneuten Paarung
BA: Anzahl von lebendgeborenen Schweinen
SBP: Totgeburten-Prozentanteil

Aus den oben dargestellten Ergebnissen kann geschlossen werden, daß natürlich erzeugtes Astaxanthin die Leistung der Mutterschweine verbessert.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Produktion von bzw. der Produktivität bei Zucht- und Nutzsäugetieren, dadurch gekennzeichnet, dass den Säugetieren ein Wirkstoff bestehend aus mindestens einer Art von Xanthophyllen im Futter verabreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Art des Xanthophylls Astaxanthin ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Astaxanthin in mit Fettsäuren veresterter Form vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Menge des verabreichten Wirkstoffs im Bereich von 1 bis 50 mg Wirkstoff pro kg Futter liegt.
Verwendung eines Wirkstoffs bestehend aus mindestens einer Art von Xanthophyllen zur Erhöhung der Produktion von bzw. der Produktivität bei Zucht- und Nutzsäugetieren, wobei der Wirkstoff den Säugetieren im Futter verabreicht wird.
Verwendung nach Anspruch 5, wobei die Art des Xanthophylls Astaxanthin ist.
Verwendung nach Anspruch 6, wobei das Astaxanthin in mit Fettsäuren veresterter Form vorliegt.