Thesis (Ph. D.)--University of Michigan, 1924. / "By Daniel A. McGinty, Howard B. Lewis, and Carl S. Marvel." "Reprinted from the journal of biological chemistry, vol. LXII, no. 1 ... November, 1924." Bibliography: p. 86.

Thesis (Ph. D.)--University of Michigan, 1924. / "By Daniel A. McGinty, Howard B. Lewis, and Carl S. Marvel." "Reprinted from the journal of biological chemistry, vol. LXII, no. 1 ... November, 1924." Bibliography: p. 86.

Einleitung: Die Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GFE 2014) schlägt ein neues Proteinbewertungssystem für Pferdefutter vor, welches eine ausschließlich praecaecale Absorption von Aminosäuren beim Pferd unterstellt. Es nutzt eine futtermittelkundlich-chemische Fraktionierung des Rohproteins (XP). Die Fraktion des fasergebundenen Proteins (NDIXP = Neutral-Detergenzien-unlösliches Rohprotein) repräsentiert den postileal abbaubaren Proteinanteil. Das praecaecal verdauliche Protein (pcvXP) wird aus dem nicht faserassoziierten Protein (NDLXP = Neutral-Detergenzien-lösliches Rohprotein) geschätzt. Das System ermöglicht auf gleiche Weise die Schätzung der praecaecal verdaulichen Aminosäuren. Das neue System basiert auf der Auswertung von Literaturdaten, weshalb eine In-vivo-Validierung bislang ausstehend ist. Ziele der Untersuchungen: Die Arbeit gibt im ersten Teil einen Überblick über die Gehalte von pcvXP in Futtermitteln der täglichen Fütterungspraxis aus den Gruppen Raufutter, Getreide, Leguminosen und fettreiche Samen, sowie Ergänzungsfuttermitteln für Pferde. Die futtermittelkundliche Betrachtung soll die Frage beantworten, ob der Anteil an pcvXP in Abhängigkeit von Protein- und/oder Fasergehalt der Futtermittel zu erwarten ist. Für die In-vivo-Fütterungsstudie im zweiten Teil der Arbeit wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Unterschiede in der Proteinbewertung von Futtermitteln nach GFE (2014) im Plasma anhand von Unterschieden im postprandialen (ppr) Verlauf der Aminosäure Lysin nachvollzogen werden können, um die futtermittelkundlich-chemische Bewertung in vivo validieren zu können. Tiere, Material und Methoden: Im ersten Teil der Arbeit wurden 71 Futtermittel mittels Weender-Analyse und Faserfraktionierung nach van Soest analysiert und nach dem neuen Proteinbewertungssystem bewertet. Im zweiten Teil der Arbeit wurden 4 der analysierten Futtermittel (LUC = Luzerne, KF = Ergänzungsfutter für Sportpferde, SES = Sojaextraktions-schrot, sAS = kommerzieller Aminosäurenergänzer mit synthetischen Aminosäuren) in einer Fütterungsstudie (Tierversuch TVV 18/15) auf die ppr Veränderungen von Lysin im Plasma von Pferden hin untersucht. Dazu wurde 8 genüchterten, adulten Wallachen randomisiert eine von drei auf Lysin standardisierten Rationen (LUC, KF + SES, KF + sAS) und eine Kontrollration (KF) gefüttert. Bei gleichem Lysin-Gehalt unterschieden sich die Rationen in der Menge an NDIXP. Lysin wurde mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie im Plasma der Pferde zu den Zeitpunkten 0 und 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 300, 360, 420 und 480 min ppr, sowie in den Fraktionen NDIXP und NDLXP untersucht. Zur statistischen Auswertung kamen nur Werte von Pferden, welche die komplette Ration gefressen hatten. Alle Daten wurden auf Normalverteilung überprüft (Shapiro-Wilks-Test). Futtermittelkundliche Daten wurden auf lineare Regressionen getestet. Das mittlere pcvXP der Gruppen wurde mittels einfacher ANOVA und Bonferroni Korrektur ausgewertet. Die Plasma Lysin-Werte wurden auf die Einflussfaktoren Zeit und Behandlung (ANOVA und Least Significant Difference Test) getestet und die Flächen unter der Kurve verglichen. Das Signifikanzniveau lag bei p < 0,05. Ergebnisse: Die pcvXP-Gehalte der 71 Futtermitteln korrelierten mit den Gehalten an XP (r = 0,967; p < 0,01), NDLXP-Gehalten (r = 0,701; p < 0,01) und der Faserfraktion der aschefreien Neutral-Detergenzien-Fasern (aNDFom, r = – 0,573; p < 0,01). Im Fütterungsversuch kam es teilweise zur Verweigerung von Testrationen. In vivo konnte ein alimentärer Effekt auf Lysin im Plasma für KF + sAS und KF + SES im Vergleich zur Kontrolle KF gezeigt werden. Der mittlere Anstieg (± SD) vom Nüchternwert (LysX0) zum Maximalwert für Lysin im Plasma (LysMax) fiel für die Fütterung der Kontrollration KF geringer aus (14,4 ± 13,5 %) als für die 3 anderen Testrationen. Der höchste mittlere Anstieg (± SD) von LysX0 zu LysMax war nach der Fütterung von KF + sAS (110 ± 37,6 %) und KF + SES (92,3 ± 47,7 %) zu verzeichnen. LUC führte mit 75,1 ± 33,6 % ebenfalls zu einem deutlichen Anstieg, der jedoch geringer ausfiel als für KF + sAS und KF + SES. Der LysMax dieser beiden Rationen wurde 60 min ppr detektiert. Für LUC wurde das LysMax jeweils 120 min ppr ermittelt werden. Die mittlere Fläche unter der Kurve (AUC) (± SD) war am geringsten für KF (n = 7; 22.944 ± 9940 µmol × min/l). Die höchste AUC wurde für KF + sAS gemessen (n = 4; 46.262 ± 18.858 µmol × min/l), welche signifikant höher war als für KF (p = 0,042). KF + SES (n = 8; 40.768 ± 15.399 µmol × min/l) ergab eine signifikant höhere mittlere AUC als KF (p < 0,01). Die AUC für LUC (n = 2, 41.809 ± 11.871 µmol × min/l) war der von KF + SES vergleichbar. Schlussfolgerungen: Bekannte „Proteinträger“ wie z.B. Sojaprodukte, werden auch nach dem neuen System als hochwertige Proteinlieferanten bewertet. Die In-vivo-Ergebnisse zweier Pferde nach Fütterung von Luzerne zeigen hohe ppr Lysin-Anstiege im Blut an. Dies lässt auf eine gute Verfügbarkeit des Lysins aus der Luzerne schließen. Das Proteinbewertungssystem stuft jedoch die Luzerne deutlich schlechter ein, als die In-vivo-Ergebnisse vermuten lassen. In vivo gilt ein Einfluss von Kauprozess und Mikrobiota auf die Lysin-Verfügbarkeit aus der Luzerne als wahrscheinlich. Die Erarbeitung von Korrekturfaktoren für Raufutter wie Luzerne im neuen Proteinbewertungssystem (GFE 2014) erscheint sinnvoll.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Grundlagen der Proteinverdauung beim Pferd 2 2.1.1 Magen 2 2.1.2 Dünndarm 3 2.1.3 Dickdarm 4 2.2 Proteinbewertung von Futtermitteln für Pferde 6 2.2.1 Stickstoffquellen in Pflanzen 6 2.2.2 Analytische Verfahren zur Proteinbewertung 7 2.2.2.1 Rohprotein 7 2.2.2.2 Bewertung des verdaulichen Rohproteins 7 2.2.2.3 Das Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) des Wiederkäuers 7 2.2.2.4 Bewertung des praecaecal verdaulichen Rohproteins 8 2.2.3 In-vivo-Verfahren zur Proteinbewertung 11 2.2.3.1 Verdauungsversuche 11 2.2.3.2 Postprandiale Messung von Aminosäuren im venösen Blut 15 3 Material und Methoden 20 3.1 Versuchsziel 20 3.2 Analytische Proteinbewertung 20 3.2.1 Probenumfang und Probenahme 20 3.2.2 Trockensubstanz und Rohnährstoffe 21 3.2.3 Faserfraktionen nach van Soest 22 3.2.4 Neutral-Detergenzien-unlösliches Protein (NDIXP) und Proteinbewertung nach GFE (2014) 23 3.2.5 Aminosäuren in den Proteinfraktionen NDLXP und NDIXP 25 3.3 In-vivo-Proteinbewertung durch Messung postprandial freien Lysins im Plasma 28 3.3.1 Versuchstiere und allgemeine Haltungsbedingungen 28 3.3.2 Versuchsdesign 28 3.3.3 Adaptation und Grundration 29 3.3.4 Testfuttermittel 30 3.3.5 Versuchsrationen 31 3.3.6 Blutentnahmetage 32 3.3.7 Analyse von Totalprotein und freiem Lysin im Plasma 33 3.4 Statistische Methoden 35 4 Ergebnisse 36 4.1 Futtermittelkundliche Untersuchungsergebnisse 36 4.1.1 Rohnährstoffe der Futtermittelgruppen 36 4.1.2 Proteinbewertung der Futtermittelgruppen 39 4.1.3 Korrelationen ausgewählter Parameter 42 4.1.4 Protein- und Lysin-Bewertung der Testfuttermittel für den In-vivo-Versuch 44 4.1.5 Lysin-Gehalte in den Proteinfraktionen NDLXP und NDIXP der Testfuttermittel für den In-vivo-Versuch 45 4.1.6 Protein- und Lysin-Bewertung der Versuchsrationen 46 4.2 In-vivo-Untersuchungsergebnisse 48 4.2.1 Allgemeine Beobachtungen 48 4.2.1.1 Gesundheitszustand der Pferde 48 4.2.1.2 Gewichtsentwicklung 48 4.2.2 Futteraufnahme der Testrationen 48 4.2.2.1 Futteraufnahmezeit 49 4.2.2.2 Lysin-Aufnahme 49 4.2.3 Lysin-Konzentrationen im Plasma 52 4.2.3.1 Nüchternwerte X0 von Lysin im Plasma 52 4.2.3.2 Postprandiale Lysin-Gehalte im Plasma der Pferde nach vollständiger Aufnahme der Testmahlzeiten 53 4.2.3.3 Gehalte im Plasma in Abhängigkeit der Lysin-Aufnahme 56 4.2.3.4 Lysin-Konzentration im Plasma von Pferd 8 58 5 Diskussion 60 5.1 Kritik der Methoden 60 5.1.1 Auswahl der Futtermittel 60 5.1.2 Versuchsaufbau und Untersuchungsmethoden 61 5.1.3 Futteraufnahme 64 5.2 Diskussion der Ergebnisse 64 5.2.1 Analytische Proteinbewertung 64 5.2.2 In-vivo-Untersuchungen 68 5.3 Schlussfolgerungen 73 6 Zusammenfassung 75 7 Summary 77 8 Literaturverzeichnis 79 9 Anhang 91 9.1 TABELLENVERZEICHNIS 91 9.2 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 92 9.3 TABELLENANHANG 94 10 Danksagung 108 / Introduction: The Society of Nutrition Physiology (GFE 2014) proposed a new protein evaluation system for horsefeeds, assuming solely a preceacal absorption of amino acids in horses. Therefore, the crude protein (CP) is divided into two different chemical fractions. The fraction of the fibre-bound protein (NDICP = Neutral detergent insoluble crude protein) represents the postileal degradable protein fraction. The precaecal digestible protein (pcdCP) is estimated from the non-fibre-bound protein (NDSCP = Neutral detergent soluble crude protein). Similarly, the system allows the estimation of the precaecal digestible amino acids from chemical analysis. Since in vivo validation is still lacking, the new system is still based on the evaluation of literature data. Aim of the study: In the present study, typical feedstuffs such as roughage, grains, legumes and high-fat seeds, as well as complementary feeds for horses were analyzed for the pcdCP content. The aim of the chemical analysis was to answer the question whether the content of pcdCP depended on the protein and/or fibre content of the feeds. In the second part, an in vivo trial should verify the hypothesis, that the differences in the protein evaluation of feeds according to GFE (2014) are reflected in differences in the postprandial (ppr) kinetics of plasma lysine, in order to validate the prediction of pcdCP based on chemical analysis. Animals, material and methods: The 71 feeds were analysed by Weende analysis and fibre analysis according to van Soest. The feeds were evaluated according to the new protein evaluation system. In the second part of the study 4 selected feeds (LUC = lucerne, CF = complementary feed for sport horses, SES = soybean meal solvent extracted, sAS = supplement with synthetic amino acids) were examined in a feeding trial (animal experiment TVV 18/15) for ppr changes of plasma lysine in horses. After an overnight fasting period, 8 adult geldings were randomly fed one of three rations that were standardized according to the lysine content (LUC, SES, sAS) or a control ration (CF). The meals differed in the amounts of NDICP. Before feeding the test meals and 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 300, 360, 420 and 480 min ppr plasma was analysed for lysine by high performance liquid chromatography, as well the NDICP and NDSCP fractions of the components of the test meals were analyzed for lysine. All data were statistically assessed by a commercial software package (Statistica®). Data were assessed for normal distribution (Shapiro-Wilks test). The nutrient values of the feedstuffs were tested for linear regression to NDICP, NDSCP and pcdCP. Feedstuffs groups were evaluated by one-way ANOVA with Bonferroni correction. Plasma lysine values were analyzed for variance factoring in the effects of diet and postprandial time (ANOVA). Only data from horses who finished the complete test meals were included in the statistical assessment. The Least Significant Difference test was used for post hoc comparison. The areas under the curve (AUC) were calculated and compared (Mann-Whitney-U test). Level of significance was set at p < 0.05. Results: The pcdCP content correlated with the content of CP (N = 71, r = 0.96712; p < 0.001), NDSCP (r = 0.701; p < 0.001) and the fraction of neutral detergent fibres (aNDFom, r = – 0.5733; p < 0.001). In the feeding trial, some test meals were refused by the horses due to a low palatability. In vivo, a feeding effect on plasma lysine could be shown for sAS and SES compared to the control group. The mean increase (± SD) from the basal value LysX0 to the maximum level for plasma lysine LysMax was lower (14.4 ± 13.5 %) after feeding the control diet CF compared to the other 3 diets. The highest increase (mean ± SD) from LysX0 to LysMax was observed after feeding sAS (110 ± 37.6 %) and SES (92.3 ± 47.7 %). LUC also led to a notable increase (75.1 ± 33.6 %) from LysX0 to LysMax, although, less than for sAS and SES. The LysMax of these two diets were detected 60 min ppr. For LUC the LysMax was determined 120 min ppr. The AUC (mean ± SD) was lowest for CF (n = 7; 22,944 ± 9,940 µmol × min/L). The highest AUC was determined for aAS (n = 4; 46,262 ± 18,858 µmol × min/L), which was significantly higher than for CF (p = 0.042). Also, SES (n = 8; 40,768 ± 15,399 µmol × min/L) led to a significantly higher AUC than CF (p < 0.01). The AUC for LUC (n = 2; 41,809 ± 11,871 µmol × min/L) was comparable to SES. Conclusion: Feeds for horses, well-known as 'protein-rich feeds' such as soybean byproducts, have been confirmed as high-quality protein suppliers under the new evaluation system. Since the in vivo results of two horses fed LUC showed a marked increase in ppr plasma lysine in blood, a high availability of lysine from LUC can be assumed. However, the new protein evaluation system estimates the availability of lysine from LUC considerably lower than suggested by the in vivo results. Most likely, the influence of the chewing process and microbiota on lysine availability from LUC needs to be considered in horses. In conclusion, correction factors for roughages such as LUC with respect to the new protein evaluation system for horsefeeds (GFE 2014) seem to be necessary.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Grundlagen der Proteinverdauung beim Pferd 2 2.1.1 Magen 2 2.1.2 Dünndarm 3 2.1.3 Dickdarm 4 2.2 Proteinbewertung von Futtermitteln für Pferde 6 2.2.1 Stickstoffquellen in Pflanzen 6 2.2.2 Analytische Verfahren zur Proteinbewertung 7 2.2.2.1 Rohprotein 7 2.2.2.2 Bewertung des verdaulichen Rohproteins 7 2.2.2.3 Das Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) des Wiederkäuers 7 2.2.2.4 Bewertung des praecaecal verdaulichen Rohproteins 8 2.2.3 In-vivo-Verfahren zur Proteinbewertung 11 2.2.3.1 Verdauungsversuche 11 2.2.3.2 Postprandiale Messung von Aminosäuren im venösen Blut 15 3 Material und Methoden 20 3.1 Versuchsziel 20 3.2 Analytische Proteinbewertung 20 3.2.1 Probenumfang und Probenahme 20 3.2.2 Trockensubstanz und Rohnährstoffe 21 3.2.3 Faserfraktionen nach van Soest 22 3.2.4 Neutral-Detergenzien-unlösliches Protein (NDIXP) und Proteinbewertung nach GFE (2014) 23 3.2.5 Aminosäuren in den Proteinfraktionen NDLXP und NDIXP 25 3.3 In-vivo-Proteinbewertung durch Messung postprandial freien Lysins im Plasma 28 3.3.1 Versuchstiere und allgemeine Haltungsbedingungen 28 3.3.2 Versuchsdesign 28 3.3.3 Adaptation und Grundration 29 3.3.4 Testfuttermittel 30 3.3.5 Versuchsrationen 31 3.3.6 Blutentnahmetage 32 3.3.7 Analyse von Totalprotein und freiem Lysin im Plasma 33 3.4 Statistische Methoden 35 4 Ergebnisse 36 4.1 Futtermittelkundliche Untersuchungsergebnisse 36 4.1.1 Rohnährstoffe der Futtermittelgruppen 36 4.1.2 Proteinbewertung der Futtermittelgruppen 39 4.1.3 Korrelationen ausgewählter Parameter 42 4.1.4 Protein- und Lysin-Bewertung der Testfuttermittel für den In-vivo-Versuch 44 4.1.5 Lysin-Gehalte in den Proteinfraktionen NDLXP und NDIXP der Testfuttermittel für den In-vivo-Versuch 45 4.1.6 Protein- und Lysin-Bewertung der Versuchsrationen 46 4.2 In-vivo-Untersuchungsergebnisse 48 4.2.1 Allgemeine Beobachtungen 48 4.2.1.1 Gesundheitszustand der Pferde 48 4.2.1.2 Gewichtsentwicklung 48 4.2.2 Futteraufnahme der Testrationen 48 4.2.2.1 Futteraufnahmezeit 49 4.2.2.2 Lysin-Aufnahme 49 4.2.3 Lysin-Konzentrationen im Plasma 52 4.2.3.1 Nüchternwerte X0 von Lysin im Plasma 52 4.2.3.2 Postprandiale Lysin-Gehalte im Plasma der Pferde nach vollständiger Aufnahme der Testmahlzeiten 53 4.2.3.3 Gehalte im Plasma in Abhängigkeit der Lysin-Aufnahme 56 4.2.3.4 Lysin-Konzentration im Plasma von Pferd 8 58 5 Diskussion 60 5.1 Kritik der Methoden 60 5.1.1 Auswahl der Futtermittel 60 5.1.2 Versuchsaufbau und Untersuchungsmethoden 61 5.1.3 Futteraufnahme 64 5.2 Diskussion der Ergebnisse 64 5.2.1 Analytische Proteinbewertung 64 5.2.2 In-vivo-Untersuchungen 68 5.3 Schlussfolgerungen 73 6 Zusammenfassung 75 7 Summary 77 8 Literaturverzeichnis 79 9 Anhang 91 9.1 TABELLENVERZEICHNIS 91 9.2 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 92 9.3 TABELLENANHANG 94 10 Danksagung 108