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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Stämme der Gattung Lactobacillus
und ein Futtermittelprodukt für
Pferde, das einen oder mehrere der Stämme umfasst.
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Stand der
Technik
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Bei
Pferden können
Störungen
der Darmflora dazu führen,
dass ihre Fähigkeit
zum Aufnehmen von Nährstoffen
aus dem Futter beeinträchtigt,
die Wirksamkeit reduziert und die Resistenz gegenüber verschiedenartigen
Infektionen und begleitenden Infektionen gestört ist. Andere Symptome sind
eine veränderte
Konsistenz der Exkremente, die häufig übelriechend
sind, und ein hässliches
Fell. Es ist bekannt, dass Störungen der
Darmflora vor allem in Stresssituationen auftreten, z. B. bei langen
Transporten oder bei Änderungen
der stabilen Umgebung, bei zu hartem Training und bei Futterwechsel,
jedoch auch beim Behandeln mit Antibiotika. Probleme einer gestörten Darmflora
treten auch bei Fohlen auf, die in der ersten Zeit nach der Geburt
erst eine eigene Darm-Mikroflora erhalten müssen.
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Verschiedene
Störungen,
die mit einer Änderung
der bakteriellen Darmflora assoziiert sein können, sind Entzündungen
der Darmschleimhaut und Magengeschwüre sowie bakterielle Infektionen,
die z. B. zu einer akuten Kolitis, wie einer Chlostridiose des Darms,
die sich in Diarrhö und
Toxämie
manifestiert und u. a. durch Clostridium difficile aufgelöst wird,
und zu einer Kolik führen,
z. B. der Baron-Gruff-Krankheit, die durch Clostridium perfringens
ausgelöst
wird.
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Das
Vorliegen von coliformen Bakterien in den Exkrementen wurde seit
langem verwendet, um den Gesundheitszustand von Pferden bezüglich Störungen der
Darmflora zu beurteilen. Ein hoher Gehalt an diesen Bakterien wurde
als Zeichen dafür
angesehen, dass die Eingeweide in einem guten Zustand sind, während ein
niedriger Gehalt an diesen Bakterien und außerdem ein hoher Gehalt an
Bacillus bzw. Clostridium spp. mit Darmstörungen in Zusammenhang gebracht
wurden. Außerdem
wurde dem Vorliegen von Schimmelpilzen und anderen Pilzen eine schädliche Wirkung
auf die Darmflora zugeschrieben. Ferner ging man davon aus, dass
eine herabgesetzte Körpertemperatur,
unter 37°C,
Probleme im Gastrointestinaltrakt anzeigt. Die normale Temperatur
von Pferden liegt im Bereich von 37,3 bis 37,8°C.
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Lactobacilli
stellen eine der Hauptgruppen von Mikroorganismen in der Darm-Mikroflora von gesunden Pferden
dar. Fujisawa et al. beschreiben in Bifidobacteria Microflora, Bd.
12 (2), S. 87–90,
1993, die Isolierung von 286 Lactobacillus-Stämmen aus dem Gastrointestinaltrakt
von gesunden Pferden. Der größte Teil
der Stämme
konnte identifiziert werden, wobei sie zu den Arten L salivarius,
L. acidophilus und L. reuteri gehören und die letzteren zwei
Arten in allen Teilen des Gastrointestinaltrakts gefunden wurden,
während
L. salivarius nicht aus dem Magen isoliert wurde. Außerdem darf
man nicht vergessen, dass die Mikroflora auch durch die Art des
Futters beeinflusst wird, die das Pferd frisst.
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Probiotische
Mittel, das sind verschiedene Bakterien- und Hefe-Präparate,
die oral verabreicht werden, um die Gesundheit von Mensch und Tier
zu verbessern, wurden schon seit langem gegen Darmstörungen eingesetzt,
um die Darmfunktion und den allgemeinen Gesundheitszustand zu verbessern.
Als probiotische Mittel werden im Allgemeinen verschiedene Stämme von
Milchsäure-produzierenden
Bakterien verwendet, z. B. Stämme
von Lactobacillus und Streptococcus. Die probiotische Hypothese
sagt, dass ein Verabreichen der Bakterien an die Eingeweide in einer
ausreichenden Menge während
Stress- oder Krankheitszuständen,
d. h. wenn die Darmflora so stark gestört ist, dass pathogene Bakterien
begünstigt
sind, dagegen wirkt, dass sich die nicht erwünschten Bakterienstämme in den
Eingeweiden ansiedeln. Das Aufrechterhalten einer gesunden Darmflora
wäre dann
ausschlaggebend dafür,
die Krankheiten zu verhindern, die mit Störungen der Darmflora zusammenhängen.
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In:
Fox, Veterinary Medicine, August 1988, Probiotics: Intestinal inoculants
for production animals, findet sich eine Übersicht über verschiedene handelsübliche probiotische
Mittel, die zur Aufzucht verschiedener Tiere, insbesondere von Hühnern, Schweinen
und Kälbern,
verwendet werden.
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Bekannter
Stand der Technik
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Heute
ist es üblich,
Pferde, die übelriechende
Exkremente ausscheiden, mit Sauermilch oder Joghurt zu füttern, um
die zugrundeliegenden Störungen
im Magen und in den Eingeweiden zu beheben. Auf dem Markt befindliche
Produkte für
Pferde sind z. B. Bakteriebalans (Lantmännen, Schweden) und Lactosat®häst (Ewos
Sverige AB, Södertälje), die
beide drei verschiedene Stämme
von Milchsäure-produzierenden
Bakterien, d. h. von Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus
und Streptococcus faecium, enthalten. Diesen Mitteln ist gemeinsam,
dass die Lactobacilli, die in den verabreichten Produkten vorliegen,
entweder solche sind, die in dem fermentierten Produkt von Natur
aus überwiegend
vorliegen, oder solche, die aus Menschen isoliert wurden.
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Ein
weiteres Mittel, das gegen Darmstörungen bei Pferden verwendet
wurde, ist ColiCure (VETTECH AB, Stockholm), ein Produkt, das aus
einem gereinigten und sta bilisierten Stamm von Escherichia coli,
der ursprünglich
aus dem Pferd isoliert wurde, in einer Konzentration von > 109 lebensfähigen Bakterien
pro ml besteht. Das gleiche Prinzip liegt der Verabreichung von „Mansch" („mash") zugrunde, hierbei
handelt es sich um dispergierte Exkremente von einem gesunden Pferd,
d. h. es besteht darin, einen Bakterienstamm zu bekommen, der in
die Umgebung des Darms passt und sich dort ansiedeln kann. Es ist
jedoch umstritten, Bakterien der Familie der Enterobacteriaceae,
z. B. E. coli, zuzugeben, da die Gefahr einer Pathogenität und eines
Auftretens von Endotoxinen besteht.
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EP 0 203 586 beschreibt
eine Zusammensetzung zum Behandeln von gastrointestinalen Störungen bei
Tieren, insbesondere von solchen, die durch enterotoxigene Stämme von
Escherichia coli verursacht werden, die auf dem Stamm Lactobacillus
fermentum ATCC 53113 basiert, der aus dem Schwein isoliert wurde. Ein
Vorteil der neue Zusammensetzung soll darin bestehen, dass sie nicht
pathogen ist und dass sie wirkt, indem sie verhindert, dass infektiöse Organismen
an die Darmschleimhaut binden. Außerdem findet sich eine Übersicht
von verschiedenen Bakterien, die verwendet wurden, um gastrointestinale
Störungen
zu verhindern oder zu beheben, wobei sich jedoch bei allen erwiesen
hat, dass sie nur zum Teil wirksam sind.
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Früher wurde
schon gezeigt, dass bestimmte Stämme
von Lactobacillus plantarum die Fähigkeit besitzen, sich im Eingeweidesystem
des Menschen für
einen bestimmten Zeitraum anzusiedeln. In
EP 0554418 werden bestimmte Stämme von
Lactobacillus beschrieben, insbesondere L. plantarum 299 DSM 6595
und Varianten davon, die die Fähigkeit
besitzen, sich in den Eingeweiden anzusiedeln und nach der oralen
Verabreichung noch mindesten elf Tage zu verbleiben. Bei diesen
Stämmen
zeigte sich, dass sie eine günstige
Wirkung auf verschiedene Störungen
der Mikroflora des menschlichen Darms ausüben.
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Die
normale Flora von Lactobacilli in den Eigenweiden ist bei verschiedenen
Tierarten unterschiedlich, und obwohl es sein kann, dass die gleiche
Lactobacillus-Art in zwei verschiedenen Tierarten gefunden wird, gehören die
Bakterien normalerweise nicht zum gleichen Stamm dieser Art. Die
Stämme
zeigen Unterschiede untereinander, die wichtig dafür sind,
dass sie sich in der jeweiligen aktuellen Umgebung ansiedeln können. Um
gastrointestinale Störungen
von Pferden behandeln zu können,
besteht deshalb ein kontinuierlicher Bedarf an einem sicheren, nicht-toxischen
Produkt, das einen oder mehrere Bakterienstämme umfasst, die die Fähigkeit
besitzen, sich in den Eingeweiden von Pferden anzusiedeln.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Futtermittelprodukt für Pferde, das mikrobiell verursachte
Darmstörungen
verhindert und behebt und das einen oder mehrere Lactobacillus-Stämme enthält, die
aus der Magen- oder Darmschleimhaut von Pferden isoliert wurden
und die die Fähigkeit
besitzen, sich in den Eingeweiden von Pferden anzusiedeln.
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Pferd
bezieht sich in diesem Zusammenhang auf Vertreter der Gattung Equidae,
d. h. zusätzlich
zum Pferd auch auf Esel und Zebra, die eine ähnliche Zusammensetzung der
Darmflora aufweisen.
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Das
Futtermittelprodukt gemäß der Erfindung
ist vorzugsweise ein Futtermittel, das mit einem Stamm von Lactobacillus
fermentiert wurde, der aus der Magen- oder Darmschleimhaut von Pferden
isoliert wurde und der die Fähigkeit
besitzt, sich in den Eingeweiden von Pferden anzusiedeln.
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Das
Futtermittelprodukt gemäß der Erfindung
beruht vorzugsweise auf Körnern,
die auf einem Getreide basieren, oder auf einem Ergänzungsfuttermittel,
Grünfutter
oder Heu.
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Ein
bevorzugter Aspekt der Erfindung ist ein Futtermittelprodukt, das
auf Hafer basiert, der mit einem oder mehreren Stämmen von
Lactobacillus, die aus Pferden isoliert wurden, insbesondere mit
einem der nachstehend angegebenen neuen Stämme fermentiert wurde.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist das Futtermittelprodukt eine Silage,
die auf Grünfutter oder
Heu basiert, das mit einem oder mehreren Stämmen von Lactobacillus, die
aus Pferden isoliert wurden, fermentiert wurde.
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Außerdem betrifft
die Erfindung den neuen Stamm Lactobacillus plantarum JI:1, der
bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen
GmbH am 21. April 1997 unter der Nummer DSM 11520 hinterlegt wurde,
und Varianten davon; insbesondere zur Verwendung zum Verhüten oder
Behandeln von Störungen
der Darm-Mikroflora.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin einen anderen neuen Stamm Lactobacillus
species AC:3 und Varianten davon, der bei der Deutschen Sammlung
von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH am 2. Oktober 1998 unter
der Nummer DSM 12429 hinterlegt wurde.
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Bei
den vorstehenden Stämmen
zeigte sich, dass sie gut auf Hafer wachsen und ein schmackhaftes Futtermittelprodukt
ergeben, dass sie die Passage durch den Gastrointestinaltrakt von
Pferden überleben
und dass sie die Fähigkeit
besitzen, sich in den Eingeweiden von Pferden anzusiedeln. Test
haben gezeigt, dass der neue Stamm Lactobacillus plantarum JI:1
den Gehalt an unerwünschten
Bakterien in den Eingeweiden von Pferden reduziert, z. B. die Gesamtzahl
von Bacillus und die Gesamtzahl von Clostridium, und dass er die
Immunantwort von Pferden zu verbessern scheint.
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Das
Futtermittelprodukt gemäß der Erfindung
kann ein Ergänzungsfuttermittel
oder ein Futtermittel in fester oder flüssiger Form sein. Das Futtermittelprodukt
kann ein Getreide oder ein Ergänzungsfuttermittel sein,
das auf einem beliebigen Typ von Fut termittel beruht, das durch
die ausgewählten
Stämme
von Lactobacillus fermentiert werden kann, z. B. Getreidearten,
etwa Hafer, u. a. Schwarzhafer („black oats"), Gerste, Weizen,
Roggen, Sorghum oder Mais, oder Gemüse, z. B. Leguminosen, insbesondere
Sojabohnen, Wurzelgemüse
und Kohl, oder Grünfutter,
wie Gras oder Heu.
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Hafer
ist ein bevorzugtes Futtermittel, und zwar aufgrund des hohen Gehalts
an Vitaminen und Mineralien, der ausgewogenen Aminosäure-Zusammensetzung
sowie des Gehalts an polaren Lipiden und Fasern. Kürzlich hat
sich erwiesen, dass eine Hafer-Varietät, die einen höheren Fettgehalt
besitzt, ein geeignetes Futtermittel für Hochleistungspferde ist.
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Ein
bevorzugter Aspekt eines Futtermittelprodukts gemäß der Erfindung
kann aus Hafer gemäß der Internationalen
Patentanmeldung WO89/08405 hergestellt werden, die sich auf die
Herstellung einer Nährstoffzusammensetzung
bezieht. Andere Beispiele zum Herstellen von bevorzugten Futtermittelprodukten
sind nachstehend angegeben.
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Außerdem betrifft
die Erfindung die Verwendung von einem oder mehreren Stämmen von
Lactobacillus, die aus der Magen- oder Darmschleimhaut von Pferden
isoliert wurden und die die Fähigkeit
besitzen, sich in den Eingeweiden von Pferden anzusiedeln.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin insbesondere die Verwendung des neuen
Stamms Lactobacillus plantarum JI:1 oder einer Variante davon zum
Verhüten
oder Behandeln von Störungen
der Darmflora von Pferden. Außerdem
können
Entzündungszustände in der
Magen- oder Darmschleimhaut abgeschwächt werden. Die Erfindung betrifft
insbesondere die Verwendung des Stamms zum Herstellen eines Produkts
zum Verhüten oder
Behandeln von Störungen
der Darmflora von Pferden.
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Ein
Futtermittelprodukt gemäß der Erfindung
kann verabreicht werden: vor oder in Verbindung mit Stresssituationen,
z. B. während
des Aufwärmens
vor einem Rennen, Transport usw., an Pferde, die unter solchen Bedingungen
an Durchfall leiden; um den allgemeinen Gesundheitszustand von Pferden
zu verbessern, die dünn
sind, einen schlechten Appetit haben oder ein schlechtes Fell aufweisen;
um Pferde weniger empfindlich gegenüber Infektionen zu machen,
d. h. um die Immunantwort zu stärken;
während
einer Behandlung mit Antibiotika, um die normalerweise auftretenden
Störungen
der Darmflora und damit die Diarrhö zu verhindern, die häufig mit
einer Antibiotika-Behandlung
einhergeht; an Pferde mit einem Magengeschwür; an Pferde, die an einer
Diarrhö leiden
oder übelriechende
Exkremente haben und mit Clostridium difficile oder einem anderen
pathogenen Mikroorganismus infiziert sein könnten.
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Der
Gehalt an Lactobacilli im Futtermittel sollte nicht unter 5 × 108 CFU/g oder ml liegen, wobei eine angemessene
Dosis für
erwachsene Pferde 2 × 1012 CFU pro Tag beträgt, dies entspricht etwa 2
bis 4 Liter des nachstehend als Beispiel genannten Ha ferschleims
oder etwa 100 bis 200 ml einer wie nachstehend angegebenen gefrorenen
Kultur. In besonderen Fällen
kann auch ein höherer
Gehalt ohne Risiko verwendet werden. Wenn das Präparat an Fohlen verabreicht
wird, sollte eine kleinere Menge gegeben werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Foto eines Elektrophorese-Gels mit Stämmen, die durch RAPD analysiert
wurden.
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2 zeigt
ein Foto eines Elektrophorese-Gels mit Stämmen, die durch REA analysiert
wurden.
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Experimenteller
Teil
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Um
den neuen Stamm herzustellen, wurden zuerst repräsentative Stämme von
Lactobacillus aus Pferden isoliert, diese Stämme wurden sodann klassifiziert
und auf die Fähigkeit
geprüft,
Hafer zu fermentieren und rasch eine angemessene Reduktion des pH-Werts,
einen guten Geschmack und guten Geruch zu ergeben, und schließlich wurden
Futtermittel-Experimente mit Pferden durchgeführt, um die erhaltene Wirkung
zu untersuchen.
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Isolieren
von Stämmen
von Lactobacillus
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Die
Lactobacillus-Flora im Gastrointestinaltrakt von zehn gesunden,
frisch geschlachteten Pferden wurde untersucht, indem Biopsien von
1 bis 2 cm2 aus der Darmschleimhaut an drei
verschiedenen Stellen entnommen wurden, d. h. am unteren Magen (Pylorus),
am Dünndarm
(Ileum) und am Dickdarm (Kolon). Die Proben wurden direkt und sorgfältig mit
steriler Transportlösung
(0,9 g NaCl, 0,1 g Pepton, 0,1 g Tween 80, 0,02 g Cystein pro Liter)
gespült,
um die Verunreinigung durch die in den Exkrementen vorliegenden
Bakterien zu entfernen, und anschließend wurden sie während des
Transports ins Labor gekühlt.
Dort wurden die Proben fünf
Minuten in einem Ultraschallbad behandelt und danach für zwei Minuten
in ein Schüttelgerät für Röhrchen gestellt,
um die Bakterien von der Darmschleimhaut zu lösen. Insgesamt wurden 51 Proben
genommen.
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Identifizieren
der Lactobacillus-Flora im Gastrointestinaltrakt von Pferden
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Aus
jeder Probe wurden ein oder zwei Lactobacillus-Isolate genommen
und auf die Fähigkeit,
49 verschiedene Kohlenstoffquellen zu fermentieren, nach dem API
50 CH-System charakterisiert (API Systems S. A., Montalieu, Vercieu,
Frankreich). Dies ergibt normalerweise artspezifische Muster, sodann
wurden die erhaltenen Ergebnisse mit den Ergebnissen von etwa 200
verschiedenen bekannten Stämmen
von Lactobacillus verglichen, umfassend alle Typenstämme von
allen anerkannten Arten von Lactobacillus. Die folgenden Ergebnisse
wurden erhalten:
Art | %
der Isolate |
L.
salivarius | 14 |
L.
salivarius-artig | 29 |
L.
reuteri-artig | 14 |
L.
johnsonii | 4 |
L.
johnsonii-artig | 10 |
L.
plantarum | 12 |
L.
animalis | 6 |
L.
brevis | 2 |
L.
vaccinostercus-artig | 2 |
L.
murinus | 2 |
L.
species | 4 |
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Ausgewählte Stämme und
Charakterisieren
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Anschließend wurden
die isolierten Bakterienisolate auf die Fähigkeit untersucht, den Haferschleim
zu fermentieren, der wie folgt hergestellt worden war.
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18,5
Gew.-% Hafermehl (MP-450, Kungsörnen
AB, Järna)
und 0,925 Gew.-% gemälztes
Gerstenmehl (MBF, Nord Malt AB, Söderhamn) wurden mit Leitungswasser
gemischt und unter langsamem Rühren
auf 95°C
erhitzt. Nach 30 Minuten wurde der Haferschleim auf 37°C abgekühlt und
mit den verschiedenen Stämmen
20 Stunden auf einen pH-Wert unter 4 fermentiert. Insbesondere die
Rate der Reduktion des pH-Werts sowie der Geruch und das Aroma des
Endprodukts wurden untersucht. Die besten Ergebnisse erhielt man, wenn
das Isolat L. plantarum und L. salivarius-artige als Starterkultur
verwendet wurden, die schlechtesten Ergebnisse ergaben L. reuteri
und L. johnsonii-artige.
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Aufgrund
der vorstehenden Ergebnisse wurden zwei Stämme ausgewählt. Die Stämme wurden phänotypisch
auf API 50 CH und genotypisch durch die Analyseverfahren RAPD und
REA als Lactobacillus plantarum JI:1 bzw. Lactobacillus species
AC:3 identifiziert. Die in diesem Verfahren gereinigten Isolate
wurden über
Nacht in Brühe
gezüchtet.
Vor dem Einimpfen in API 50 CHL-Medium wurden die Kulturen einmal
mit 0,9% NaCl-Lösung
gewaschen. Die Proben wurden nach zwei und sieben Tagen abgelesen.
Die Ergebnisse wurden von 0 (violett) bis 5 (gelb) bewertet, wobei
ein Wert von 3 bis 5 als positiv angesehen wurde.
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Charakterisieren
des Genotyps
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Random Amplified Polymorphic
DNA (RAPD)
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RAPD
ist eine Polymerasekettenreaktion (PCR), die aus wiederholten Zyklen
von Matrizen-Denaturierung, Primer-Anelierung und Primer-Verlängerung
besteht. Hierdurch wird eine Amplifikation von bestimmten Fragmenten
des Genoms erhalten.
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Gereinigte
Bakterienisolate wurden über
Nacht in „Lactobacillus
Carrying Medium" (LMC,
Efthymiou und Hansen, 1992) mit 1% Glucose gezüchtet. Zellen aus 100 μl der Kultur
wurden abzentrifugiert und zweimal in 1 ml sterilem destilliertem
Wasser gewaschen. Die Zellen wurden in 0,25 ml sterilem destilliertem
Wasser resuspendiert und danach durch kräftiges Schütteln mit Glasperlen (Durchmesser
0,2 mm) unter Verwendung eines IKAVibrax VXR-Schüttlers (IKA Labortechnik Staufen,
Deutschland) bei der maximalen Geschwindigkeit 30 Minuten im Kalten
aufgeschlossen. Die Zelltrümmer
wurden abzentrifugiert und sodann 1 μl des Überstands für die PCR verwendet. Die PCR
wurde in einem DNA Thermozykler 480 (Perkin Elmer, Norwalk, US)
unter Verwendung eines Primers mit 9 Nucleotiden (ACGCGCCCT; Pharmacia
Biotech, Schweden) in einer Konzentration von 8 μMol/l durchgeführt. Die
Nucleotide wurden in einer Konzentration von 0,2 mMol/l jedes dNTP (Perkin
Elmer; Branchburg, NJ, US) zugegeben. Die Konzentration der Taq-Polymerase
betrug 50 U/ml (Boehringer Mannheim), die Konzentration des Puffers
betrug 100 U/ml (10 × PCR-Puffer;
Boehringer Mannheim). Das Reaktionsgemisch wurde mit Mineralöl bedeckt
und den folgenden Temperaturzyklen unterworfen: 94°C, 45 Sek.;
30°C, 120
Sek.; 72°C,
60 Sek., während
vier Zyklen, und danach 94°C,
45 Sek.; 36°C,
30 Sek.; 72°C, 30
Sek., für
26 Zyklen (der Verlängerungsschritt
wird in jedem neuen Zyklus eine Sekunde länger durchgeführt). Der
PCR-Prozess wurde zehn Minuten bei 75°C vollständig durchgeführt und
die Probe danach auf 4°C abgekühlt.
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Eine
Gel-Elektrophorese wurde durchgeführt, indem 20 μl der Probe
zu einer untergetauchten horizontalen Agarose-Gel-Platte zugegeben
wurden, die aus 75 ml 1,5% Agarose bestand (Typ III: High EEO, Sigma, St.
Louis, US) und eine Größe von 150 × 115 mm
aufwies. Die Gele wurden etwa 2,5 Stunden bei 100 V in TB-Elektrophoresepuffer
(89 mM Borsäure,
89 mM Tris-OH, 2,5 mM EDTA, pH 8,3) ohne Kühlung laufen gelassen. 0,5 μM eines DNA-Molekulargewichtsmarkers
VI (Boehringer Mannheim Scandinavia, Bromma, Schweden) wurde als
Standard verwendet. Nach der Elektrophorese wurden die Gele in Ethidiumbromid
(3 μg/ml)
fünf Minuten
gefärbt
und danach zehn Minuten gewaschen und bei 302 nm mit einem UV-Durchleuchtungsgerät (UVP Inc.,
San Gabriel, Kalifornien, US) sichtbar gemacht und fotografiert.
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Im 1 sind
die RAPD-Muster dargestellt, und zwar von links von L. plantarum
JI:1, des Typstamms von L. plantarum ATCC 149 17T und
des Markers. Hieraus ist ersichtlich, dass das Muster dieses neuen Stamms
gemäß der Erfindung
sich von dem Muster des Typstamms leicht unterscheidet. Auf gleiche
Weise unterschied sich der vorgeschlagene Lactobacillus salivarius-artige
AC:3 (gemäß API) von
dem Typstamm von L. salivarius ssp. salivarium ATCC 11741 (Daten
nicht dargestellt).
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Reinigen der
chromosomalen DNA
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Die
chromosomale DNA wurde zubereitet und gereinigt, wie in dem Verfahren
von Stahl et al., International Journal of Systematic Bacteriology
40: 189–193,
1990, beschrieben wurde. Der Stamm wurde über Nacht in 100 ml Brühe mit 1%
Glucose bei 37°C
gezüchtet
und dann geerntet und in TES (50 mM NaCl, 100 mM Tris, 70 mM Natrium-EDTA,
pH 8,0) gewaschen und in 3 ml TES + 25% (Gew./Vol.) Saccharose suspendiert.
2 ml TES + 25% Saccharose, angereichert mit 120 mg Lysozym (Qualität VI, Sigma)
und 140 U Mutanolysin (Sigma), wurden zugegeben. Die Zellen wurden
zwei Stunden bei 42°C
inkubiert; danach wurden 3 mg Proteinase K (Qualität XI, Sigma)
zugefügt
und die Suspension weiter 30 Minuten bei 37°C inkubiert. Nach der Kühlung auf
Eis wurde 1 ml einer 5% NaCl-Lösung
zugegeben, außerdem
1 ml von 20% Dodecylsulfat und 11 ml TES, sodann wurde die Suspension
vorsichtig mit einem Glasstab gerührt und auf 65°C erhitzt.
Danach wurde das Zelllysat einmal mit erneut destilliertem Phenol-Chloroform
(1 : 1) und einmal mit Isoamylalkohol-Chloroform (1 : 24) extrahiert.
Anschließend
wurde die DNA mit Ethanol bei 20°C
ausgefällt.
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Die
chromosomale DNA wurde sodann gereinigt und von der kovalent gebundenen,
geschlossenen zirkulären
Plasmid-DNA durch Dichtezentrifugation in einem CsCl-Gradienten mit Ethidiumbromid
nach Bauer und Vinograd, Journal of Molecular Biology 33: 141–171, 1968,
abgetrennt. Die DNA-Konzentrationen wurden in einem Fluorometer
(Modell TKO 100 Hoefer Scientific Instruments, San Francisco) mit
dem Farbstoff Hoechst 33258 gemäß den Anweisungen
des Herstellers bestimmt.
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Restriktionsendonuclease-Analyse
(REA)
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Proben
zu 0,75 μg
der gereinigten chromosomalen DNA wurden getrennt vier Stunden bei
37°C mit 10
U Hind III, Cla I und Eco RI (Boehringer Mannheim) gespalten. Die
Gel-Elektrophorese wurde unter Verwendung von untergetauchten horizontalen
Agarose-Gel-Platten durchgeführt,
die aus 150 ml 0,9% Agarose (ultrareine DNA-Qualität, BioRad Laboratories) bestanden
und zu Gelplatten geformt wurden. 0,2 μg eines hochmolekularen DNA-Markers
(BRL) wurden zusammen mit 0,5 μg
eines DNA-Molekulargewichtsmarkers
VI (Boehringer Mannheim) als Standards eingesetzt. Außerdem wurde
zu jeder Vertiefung pHC 79, gespalten mit Eco RI, als innerer Standard
zugegeben. Eine minimale Verzerrung der Banden und eine maximale
Schärfe wurden
erreicht, indem die DNA-Probe in einem Ficoll-Auftragepuffer (2
g Ficoll, 8 ml Wasser, 0,25% Bromphenol) zugegeben wurde.
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Die
Fragmente wurden auf 0,9% Agarose-Gelen bei 8,5°C und 40 V 18 Stunden aufgetrennt
und danach 20 Minuten in Ethidiumbromid (2 μg/ml) gefärbt und in destilliertem Wasser
entfärbt
und fotografiert. Hierdurch wurden gut verteilte und ziemlich gut
getrennte Banden bis hinunter zu einem Molekulargewicht von 1,2 × 106 erhalten, vgl. 2. Diese
Figur zeigt das REA-Muster der Lactobacillus plantarum-Stämme JI:1, 299v und
ATCC 149 17T (Typstamm) nach einer folgenden
Behandlung mit den Restriktionsenzymen Ecco RI, Cla I bzw. Hind
III. Die erste und die letzte Bahn zeigt jeweils einen Marker. Der
Stamm AC:3 wurde durch REA analysiert, wobei gefunden wurde, dass
er von dem Typstamm von Lactobacillus salivarius ssp. salivarius ziemlich
verschieden ist (Daten nicht dargestellt).
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Beispiele von Futtermittelzusammensetzungen
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Herstellen von Haferschleim
im industriellen Maßstab
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Hafermehl
(318 kg), gemälztes
Gerstenmehl (12,8 kg) und Wasser (1682 l) werden gemischt und auf 88°C erhitzt,
wobei die Temperatur zuerst eine Stunde bei 55°C und danach 0,5 Stunde bei
88°C gehalten
wird. Anschließend
wird das Gemisch auf 38°C
abgekühlt,
wofür etwa
0,5 Stunde erforderlich ist. Bei dieser Temperatur wird die Starterkultur
Lactobacillus plantarum JI:1 in einer Menge von 2 l in 2000 l des
Gemisches eingeimpft, wobei eine Konzentration von 2 × 107 CFU/ml erhalten wird. Das Ganze wird 15
bis 20 Stunden bei 38°C inkubiert,
danach sollte der pH-Wert auf < 3,9
abgefallen sein. Anschließend
wird das fermentierte Gemisch auf 6 bis 8°C gekühlt, nach dem Verpacken und
einer kalten Lagerung ist es fertig für den Vertrieb und den Verkauf.
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Das
frisch präparierte
Endprodukt enthält
1 bis 2 × 109 CFU/ml, nach einer Lagerung von einem bis zwei
Monaten hat die Zahl der Bakterien auf etwa 5 × 108 CFU/ml
abgenommen.
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Der
Nährwert
des vorstehenden Futtermittelprodukts ist aus der folgenden Tabelle
ersichtlich:
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Durch
Zugabe von CaCO3 bei den vorstehenden Verfahren
wird nach einem etwas längeren
Fermentierungsprozess (20 bis 22 Std.) eine Futtermittelzusammensetzung
erhalten, die eine größere Zahl
von Bakterien aufweist.
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Durch
Verwendung von Lactobacillus species AC:3 als Starterkultur wird
ein entsprechender Haferschleim erhalten.
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Fermentierte
Karotten
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Ein
Ansatz mit fermentierten Karotten wird hergestellt, indem Karotten
(10 kg) grob geraspelt oder auf andere Weise fein zerteilt werden.
Wasser (5 l) wird gekocht und auf 40°C abgekühlt, dann werden Lactobacillus
plantarum JI:1 (Impfkultur 2 × 1011 CFU, entsprechend etwa 2 g eines gefriergetrockneten
Produkts oder 20 ml einer gefrorenen Kultur) und Salz (100 g) zugegeben.
Die geraspelten Karotten werden in einem sterilen Behälter mit
der Impfflüssigkeit überschichtet
und fest gepackt. Es ist wichtig, dass sich das Gemüse unter
der Flüssigkeitsoberfläche befindet.
Der Behälter
wird verschlossen und danach etwa zwei Tage bei 24°C inkubiert.
Die Reifung findet etwa drei bis vier Wochen in einem Kühlschrank
oder in einer Kühlkammer
statt. Danach kann das fermentierte Produkt etwa ein Jahr kühl aufbewahrt
werden.
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Gefriergetrocknetes
Produkt
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- 1 l Wasser
- 200 g Magermilchpulver
- 2 g Hefeextrakt
- 1 l Bakteriensuspension (5 × 10
CFU/ml)
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Die
vorstehenden Bestandteile werden gemischt und auf sterile Platten überführt, die
auf Regale in einem Gefriertrockner gestellt werden. Das Produkt
wird auf etwa –40°C eingefroren,
bevor mit dem Trocknen begonnen wird. Nach etwa drei Tagen ist die
Trocknung beendet, das erhaltene Produkt wird zu einem Pulver gemahlen,
das unter einer kontrollierten Stickstoff-Atmosphäre in sterile
Beutel verpackt wird. Die Haltbarkeit des erhaltenen Produkts beträgt bei Gefrierlagerung
etwa zwei Jahre.
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Gefrorene
Kultur
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1
l einer Bakteriensuspension mit einem Gehalt von 5 × 10
10 CFU/ml wird zu 1 l eines Gefriermediums der
folgenden Zusammensetzung zugegeben:
Kaliumdihydrogenphosphat | 0,36
g |
Dikaliumhydrogenphosphat | 1,64
g |
Trinatriumcitrat | 1,18
g |
Magnesiumsulfat | 0,5
g |
Glycerin | 240
g |
destilliertes
Wasser | 760
ml |
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Das
erhaltene Produkt wird bei –80°C in 200-ml-Flaschen
eingefroren.
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Herstellen
einer Silage
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Die
Silage beruht auf zwei Grundsätzen,
d. h. darauf, den pH-Wert des Grünguts
auf 4,2 oder darunter herabzusetzen und den Luftsauerstoff auszuschließen. 50
g der gefriergetrockneten Kultur von Lactobacillus plantarum JI:1
werden mit einigen Litern Wasser gemischt, um das Pulver zu lösen, danach
werden weiteres Wasser und einige wenige kg Melasse bis zu einem
Endvolumen von 50 l zugegeben. Wenn das Grüngut zu Ballen gerollt und
in Kunststoffmaterial eingepackt wird, wird die Bakterienlösung in
einer Menge von etwa 1 l pro 200 kg Grüngut mit Hilfe einer auf der
Häckselmaschine
oder der Presse montierten Dosierpumpe zu der Masse zugegeben. Es
ist wichtig, eine gleichmäßige Beimischung
der Bakterienlösung
zu gewährleisten,
so dass die zugegebenen Bakterien überall in den Ballen wachsen
können.
Wenn die Silage in einem Silo hergestellt wird, wird die Bakterienlösung mit
Hilfe einer Dosierpumpe durch den Lüfter des Silos zugegeben.
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Tests in Pferden
in vivo
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Verabreichen von L. plantarum
JI:1 in Haferschleim
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Diese
Studie umfasst zehn Traber, von denen fünf täglich acht Wochen lang 2 l
fermentierten Haferschleim erhielten, während die anderen fünf Pferde
keinen Haferschleim erhielten und an der Studie als Vergleichspferde
teilnahmen. Proben von Exkrementen wurden zu sechs verschiedenen
Zeiten genommen, direkt bevor die Pferde mit dem Haferschleim gefüttert wurden,
dann nach einer, drei, sechs und acht Wochen und schließlich eine
Woche nach dem Ende der Fütterung
der Pferde mit dem Haferschleim. Die mikrobiellen Analysen umfassten
die Gesamtzahl an Lactobacilli, Enterobacteriaceae und Bacillus.
Außerdem
wurde jeweils der pH-Wert in Proben der Exkremente analysiert. Zusätzlich wurde
der Anteil von L. plantarum JI:1 an der gesamten Flora der Lactobacilli
bestimmt.
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Zusätzlich zur
mikrobiologischen Analyse wurde der Zustand der Pferde während der
Testperiode auch noch subjektiv beurteilt. Hierbei wurde die Konsistenz
der Exkremente, der Geruch der Exkremente, das Fett der Pferde,
der Glanz des Fells und schließlich
der Allgemeinzustand der Pferde berücksichtigt.
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Die
Ergebnisse zeigen, dass der Gehalt an Lactobacilli in zwei der Pferde
während
der Fütterungsperiode
wesentlich erhöht
war. Diese beiden Pferde wiesen zu Beginn des Tests einen niedrigen
Gehalt an Lactobacilli auf. Bei allen Pferden, die den fermentierten
Haferschleim erhielten, wurde das Bakterium L. plantarum JI:1 aus
den Exkrementen isoliert. Die Zahl schwankte von 1 bis 72% der gesamten
Lactobacilli-Flora.
Drei von vier Pferden hatten noch eine Woche nach Beenden der Fütterung
mit dem Haferschleim L. plantarum JI:1 in ihren Exkrementen.
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Die
Zahl von Bacillus spp. war in vier der Pferde während der Fütterungsperiode und eine Woche
danach deutlich herabgesetzt, während
hinsichtlich der Zahl von Enterobacteriaceae oder des pH-Werts der
Exkremente während
oder nach dem Test keine Änderung
festgestellt werden konnte.
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Der
fermentierte Haferschleim wurde von den Pferden sehr geschätzt, er
wurde für
sie sogar so etwas wie ein „Leckerbissen". Es gab auch Hinweise
darauf, dass der Appetit der Pferde zunahm.
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Bei
einem der Pferde, Luradej, Registrierungsnummer 90-4843, ist angegeben,
dass es immer wiederkehrende Probleme mit dem Magen und den Eingeweiden
hatte. Wenn diese Probleme auftraten, sank gleichzeitig die Körpertemperatur
auf etwa 36°C.
Nachdem dieses Pferd den fermentierten Haferschleim, der das Bakterium
Lactobacillus plantarum JI:1 enthielt, zwei Wochen bekommen hatte,
stieg die Temperatur das erste Mal in mehreren Monaten auf einen
normalen Wert von 37,5°C
an. Wenn man mit der Fütterung
des Haferschleims aufhörte,
nachdem das Pferd ihn acht Wochen bekommen hatte, fiel die Temperatur
nach zwei bis drei Tagen wieder auf etwa 36°C. Nach einer kurzen Unterbrechung
wurde das Pferd erneut mit dem Haferschleim gefüttert, wodurch es wieder zu
einem Anstieg der Temperatur auf den normalen Wert kam. Dies wurde
zu einer späteren
Gelegenheit noch einmal wiederholt. Nach zwei Jahren mit täglicher
Einnahme des beschriebenen Haferschleims erhielt Luradej ein Bakterienkonzentrat
von L. species AC:3 in der gleichen Menge. Hierdurch kam es zu einer
weiteren positiven Antwort im Allgemeinzustand des Pferdes.
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Während der
Testperiode wurde eines der Pferde mit einem Breitspektrum-Antibiotikum behandelt (Gentaject
vet., 1,2 g zweimal am Tag, sieben Tage lang). Wenn ein Pferd mit
diesem Antibiotikum behandelt wird, treten normalerweise Nebenwirkungen
auf, z. B. langfristige Probleme mit dem Magen und den Eingeweiden.
In diesem Fall erhielt das Pferd während der gesamten Behandlung
mit dem Antibiotikum und noch mehrere Wochen danach den fermentierten
Haferschleim, und das Pferd hatte keine Probleme, weder mit dem Magen
noch mit den Eingeweiden. Dies wurde zu einer späteren Gelegenheit mit einem
anderen Pferd und einem anderen Antibiotikum wiederholt, wobei die
gleichen positiven Ergebnisse erhalten wurden.
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Ansiedeln von L. plantarum
JI:1 und die Wirkung davon auf den Gehalt an Enterobacteriaceae,
Bacillus, Clostridium in den Exkrementen der Pferde
-
In
dieser Studie wurde das gleiche Produkt eingesetzt, das im vorstehenden
Test beschrieben wurde. Insgesamt wurden 34 Pferde in diese Studie
aufgenommen. 26 von ihnen befanden sich bei sechs verschiedenen
Trabtrainern im Süden
von Schweden. Die Pferde hatten einen unterschiedlichen Hintergrund,
einige der Pferde hatten ein Problem mit losen, übelriechenden Exkrementen und/oder
wenig Fett und mit einem schlechten Glanz des Fells. Die Pferde
wurden etwas unterschiedlich gefüttert,
z. B. hinsichtlich der Art des Getreides und bestimmter Ergänzungsfuttermittel.
Einige der Pferde kamen auch regelmäßig auf die Weide.
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Die
Pferde wurden mit 2 l des fermentierten Haferschleimfutters pro
Tag zwei Monate lang und in bestimmten Fällen drei Monate lang gefüttert. Einige
wenige Pferde wurden in bestimmten Zeiträumen mit nur 1 l pro Tag gefüttert. Dies
war z. B. der Fall, wenn einige der Pferde weideten und dann nicht
besonders daran interessiert waren, etwas anderes als Gras zu fressen.
Proben der Exkremente wurden genommen, direkt bevor die Pferde mit
dem fermentierten Futter gefüttert
wurden und nachdem sie dieses Futter zwei bis drei Monate erhalten
hatten. Die mikrobiologische Analyse umfasste die Gesamtzahl von
Lactobacilli, der Anteil von L. plantarum JI:1 an der Gesamtzahl
von Lactobacilli, die Gesamtzahl von Enterobacteriaceae, Bacillus
und Clostridium, und außerdem
die Zahl von B. cereus.
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Zusätzlich zur
mikrobiologischen Analyse wurde der Zustand der Pferde während der
Testperiode auch noch subjektiv beurteilt. Hierbei wurden die Konsistenz
der Exkremente, der Geruch der Exkremente, das Fett, der Glanz des
Fells, die Aktivität
und der Appetit berücksichtigt.
-
Die
Ergebnisse zeigten, dass die Zahl der Lactobacilli in den Pferden
auch in dieser Untersuchung signifikant erhöht war (p < 0,05, nach Analyse durch den „Wilcoxon
Signed Ranks Test").
Der Mittelwert betrug vor Beginn der Fütterung 1 × 106 CFU/g
Exkremente (1 × 105 bis 1,7 × 107)
und nach zwei bis drei Monaten Behandlung 3,5 × 106 CFU/g
(1 × 105 bis 3,8 × 107).
Vorübergehend
wurde L. plantarum JI:1 in den Exkrementen von allen Pferden gefunden,
nachdem sie gefüttert
worden waren.
-
Die
Abnahme der Gesamtzahl von Bacillus ist sehr deutlich (p < 0,001, nach Analyse
durch den „Wilcoxon
Signed Ranks Test"),
wobei in 80% der untersuchten Pferde diese Zahlen nach der Einnahme
sanken. Auch die Zahlen von Sulfit-reduzierenden Clostridien nahmen nach
der Behandlung signifikant ab (p < 0,05, nach
Analyse durch den „Wilcoxon
Signed Ranks Test").
Hier zeigten 74% der untersuchten Pferde verminderte Mengen von
Clostridin (wobei die Pferde, die sehr geringe Zahlen, weniger als
2 × 102 CFU/g Exkremente, aufwiesen, aus der statistischen
Analyse genommen wurden). Hinsichtlich der Zahl der Enterobacteriaceae konnte
keinerlei Tendenz festgestellt werden.
-
Weitere
Beobachtungen von Interesse, die während dieses Tests gemacht
wurden, waren wie folgt:
- – Einige der Pferde hatten
zu Beginn des Tests Probleme mit Diarrhö in Stresssituationen und beim
Aufwärmen
vor einem Rennen. Nachdem sie kurze Zeit das fermentierte Futtermittel
gefressen hatten, hörte dieses
Problem in allen Fällen
auf.
- – Etwa
zehn Pferde hatten zu Beginn des Tests Probleme mit losen Exkrementen.
Alle Pferde bekamen nach einigen Wochen größtenteils normale Exkremente.
- – Nur
gerade zehn Pferde hatten zu Beginn der Untersuchung Probleme mit
wenig Fett. Alle außer
einem hatten nach dem Füttern
mit dem fermentierten Futtermittel mehr Fett.
- – Etwa
fünf Pferde
hatten zu Beginn des Tests ein schlecht glänzendes Fell. Sie alle bekamen
ein feineres Fell, nachdem sie das fermentierte Futtermittel einige
Wochen gefressen hatten.
- – Drei
Pferde erhielten während
der Testperiode Antibiotika (zwei der Pferde erhielten Breitspektrum-Antibiotika
und eines ein Sulfa-Präparat).
In keinem Fall hatte das Antibiotikum bei den Pferden eine ungünstige Nebenwirkung,
vielmehr scheint das fermentierte Haferschleimfutter eine positive
Wirkung auf die Pferde ausgeübt
und die Nebenwirkungen, die sonst normalerweise auftreten, kompensiert
zu haben.
- – Zwei
der Trainer hatten vor Beginn des Tests einigen der Pferde Sauermilch
gegeben, jedoch ohne sichtbares Ergebnis. Beide waren der Meinung,
dass die Wirkung des fermentierten Haferschleimfutters viel besser
war.
- – Drei
der Trainer hatten vor Beginn des Tests bei einigen Pferden das
Produkt ColiCure mit einem bescheidenen Ergebnis getestet. Alle
waren der Meinung, dass das fermentierte Futtermittel ein besseres
Ergebnis zeigte.
-
In
einer Zusammenfassung der Wirkung des fermentierten Haferschleimfuttermittels
bei den 26 Pferden wurde in 19 Fällen
eine mehr oder weniger positive Wirkung auf die Darmflora der Pferde
und/oder auf den Allgemeinzustand der Pferde festgestellt. Nur in
sieben Fällen
wurde keine deutliche positive Wirkung beobachtet. In mehreren Fällen gibt
es hierfür
Erklärungen,
z. B. das Fressen von konzentriertem Futtermittel einer schlechten
hygienischen Qualität
oder andere Probleme, die z. B. durch eine medizinische Behandlung des
Pferdes zustande kamen.
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Jaffa Qui, Beispiel eines
Pferdes in vivo
-
Jaffa
Qui, Registrierungsnummer 92-1858, ein sehr vielversprechender Traber,
gewann ihr erstes Rennen als eine frühe Dreijährige. Als sie in einen anderen
Stall kam, gab man ihr als Dreijährige
sechs Monate lang Wasser, das eine beträchtlich Zahl von Coli-Bakterien
enthielt. Als sie später
zu einem neuen Trainer kam, stellte sich nach und nach heraus, dass
der gesamte Stall mit Rhino-Virus und Herpes-Virus infiziert war. Jaffa
Qui erkrankte am schwersten von allen Pferden, was möglicherweise
auf die durch die schlechte Wasserqualität verursachte verminderte Widerstandsfähigkeit
zurückzuführen war.
Außerdem
bekam sie Nesselausschlag und sah jeden Tag schlechter aus. Sie
warf ihr Winterfell nicht ab, bekam ein flaumiges Haarkleid und
hörte fast
mit dem Fressen auf, außerdem
hatte sie keine Energie mehr für
das Training. Nachdem ihr der Haferschleim gemäß der Erfindung gegeben wurde,
den sie sofort akzeptierte und zu fressen begann, ging es ihr besser
und besser, und man kann nun sagen, dass es ihr nie zuvor so gut
gegangen ist. Sie hat mehr Fett als vorher und ein glänzendes
Fell. Außerdem
hat sie das Training während
der letzten Monate gut vertragen, sie hat sich nun qualifiziert
und ihr Debüt
gegeben.
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Verabreichen von Lactobacillus
plantarum JI:1 an Pferde mit Gastritis
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Fünf Pferde
mit Gastritis-Problemen, von denen eines eine teilweise geheilte
Gastritis hatte, nachdem ihm Losec (Astra AB, Södertälje, Schweden) verabreicht
worden war, wurden mehrere Wochen mit dem beschriebenen Haferschleim
behandelt.
-
Alle
Pferde zeigten eine vollständige
klinische Genesung von der Gastritis, und zwei der Pferde waren zu
100% geheilt, wie durch Gastroskopie gezeigt wurde. In einem Fall
wurde das Pferd gleichzeitig mit Losec behandelt. Die Einzelheiten
und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.
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-
Die
Ergebnisse zeigen, dass das Futtermittelprodukt der Erfindung in
der Lage ist, Gastritis bei Pferden zu heilen.
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Vergleich zwischen dem
Verabreichen von L. plantarum 299v und L. plantarum JI:1
-
Während eines
kurzen Zeitraums erhielten die zehn Pferde, die am ersten, vorstehend
beschriebenen Test teilnahmen, einen fermentierten Haferschleim,
der anstelle von L. plantarum JI:1 (Pferdestamm) mit L. plantarum
299v (isoliert aus dem Menschen) hergestellt worden war, der im
Futtermittel ProViva® enthalten ist. Dies erfolgte
ohne das Wissen des Trainers. Nach nur einer Woche hatte er festgestellt,
dass mit dem Haferschleim etwas nicht stimmte. Er hatte bemerkt,
dass die Wirkung der neuen Lieferung des fermentierten Haferschleims
geringer war als vorher. Unter anderem stieg die Temperatur von
Luradej nicht wie vorher auf etwas mehr als 37°C an, obwohl das Pferd mit dem
fermentierten Haferschleim gefüttert
wurde. Dies zeigt, wie wichtig es ist, den richtigen Stamm des richtigen
Lactobacillus und nicht nur die richtige Lactobacillus-Art zu verwenden.