Die Broschüre zeigt Anreize und Motivationen auf, die die Anteile von Grünlandfutter im Grobfutter der Milchrindrationen langfristig erhöhen helfen. Wesentliche Hemmnisse und Restriktionen wurden identifiziert und hinterfragt. Die Konflikte in Bezug auf Flächennutzung und Agrarpolitik, Tierernährung und Futterkonservierung sowie Wirtschaftlichkeit und Marktentwicklung wurden kritisch reflektiert. In Einzelfragestellungen wurden erfolgsversprechende Lösungsansätze erarbeitet und hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit bewertet.

1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Magen- Darm- Trakt des Pferdes 2 2.1.1 Anatomischer Aufbau und Funktion des Verdauungskanales 2 2.1.2 Entwicklung der Magen- Darm- Flora 3 2.1.3 Magen- Darm- Trakt und seine Flora - allgemeine Betrachtungen 4 2.1.4 Einflussfaktoren auf die Flora des Magen- Darm- Traktes 7 2.1.5 Fohlenrossediarrhoe 9 2.2 Abwehrmechanismen des Magen- Darm- Traktes 11 2.2.1 Resistenz 12 2.2.2 Aufbau und Funktion der Darmbarriere 12 2.2.3 Darmassoziiertes Immunsystem 14 2.3 Immunstatus des neugeborenen Fohlens 17 2.3.1 Entwicklung des fetalen Immunsystems 17 2.3.2 Passive Immunantwort 18 2.3.3 Immunstatus während der neonatalen Periode 20 2.3.4 Hypogammaglobulinämie 21 2.4 Beeinflussung der Magen- Darm- Flora durch Präbiotika 22 2.5 Hormonstatus der Sexualhormone der Stute im peripartalen Zeitraum 24 3 Tiere, Material und Methoden 27 3.1 Versuchsdurchführung 27 3.2 Tiermaterial 27 3.3 Bestandscharakterisierung 28 3.4 Futtermittel 35 3.5 Beprobungsschema 36 3.6 Probenentnahme 37 3.6.1 Entnahme der Blutprobe 37 3.6.2 Entnahme der Kotproben 38 3.7 Labordiagnostische Untersuchungen 38 3.7.1 Mikrobiologische Untersuchungen 38 3.7.1.1 Aufbereitung der Probe 38 3.7.1.2 Kultivierung der aeroben Keime 39 3.7.1.3 Kultivierung der anaeroben Keime 40 3.7.2 Immunologische Untersuchungen 41 Inhaltsverzeichnis II 3.7.3 Bestimmung der klinischen Parameter 41 3.8 Statistische Auswertung und Darstellung der Daten 42 4 Ergebnisse 44 4.1 Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchung 44 4.1.1 Aerobe Gesamtkeimzahl 44 4.1.2 Enterobakterien 46 4.1.3 Anaerobe Gesamtkeimzahl 47 4.1.4 Lactobacillus ssp.- Keimzahl 49 4.1.5 Enterococcus ssp.- Keimzahl 52 4.1.6 Bacteroides spp.- Keimzahl 54 4.1.7 Clostridium perfringens Keimzahl 56 4.1.8 Bifidobacterium ssp.- Keimzahl 57 4.1.9 Hefen Keimzahl 58 4.2 Ergebnisse der immunologischen Untersuchungen 59 4.2.1 Gesamt Immunglobulin- G- Gehalt in mg/ml Serum 59 4.2.2 Immunglobulin G gegen das Lipopolysaccarid von E. coli J5 (IgG- anti- LPS) 62 4.2.3 Immunglobulin G gegen die Phospholipase C von Clostridium perfringens (IgG- anti- PLC) 65 4.3 Klinische Ergebnisse 68 4.3.1 Klinische Ergebnisse Stuten Versuchsdurchgang 2006 68 4.3.2 Klinische Ergebnisse Fohlen Versuchsdurchgang 2006 69 4.3.3 Klinische Ergebnisse Stuten Versuchsdurchgang 2007 70 4.3.4 Klinische Ergebnisse Fohlen Versuchsdurchgang 2007 71 5 Diskussion 74 5.1 Methodenkritik 74 5.1.1 Auswahl der Probanden 74 5.1.2 Probennahme 74 5.1.3 Auswertung Klinik 75 5.2 Diskussion der Ergebnisse - Stute 75 5.2.1 Präpartale Einflussfaktoren 75 5.2.2 Hormonelle Situation und Einfluss auf die Mikrobiota 76 5.2.3 Gesamtkonzentration an Immunglobulin G 78 5.2.4 Fohlenrosse 78 5.2.5 Immunglobulin G gegen das Lipopolysaccarid von E. coli 81 5.2.6 Immunglobulin G gegen die Phospholipase C von C. perfringens 83 Inhaltsverzeichnis III 5.2.7 Bifidobacterium ssp.- Keimzahl 83 5.3 Diskussion der Ergebnisse - Fohlen 83 5.3.1 Erkrankungshäufigkeit 83 5.3.2 Darmflora 85 5.3.3 Immunglobulin G gegen das Lipopolysaccarid von E. coli 86 5.3.4 Anaerobe Gesamtkeimzahl, Laktobazillen- und Bacteroideskeimzahl 87 5.3.5 Fohlenrosse 89 5.3.6 Gesamtkonzentration an Immunglobulin G 93 5.3.7 Immunglobulin G gegen die Phospholipase C von C perfringens 95 6 Zusammenfassung 101 7 Summary 103 8 Literaturverzeichnis 105 Abbildungsverzeichnis 117 Tabellenverzeichnis 119 Anhang A: Bakteriologische und immunologische Untersuchungen 122 Anhang B: Verwendete Nährmedien 141 Danksagung 145

Die Fourier-Transform-Infrarot-(FTIR)-Spektroskopie ist prinzipiell in der Lage, Mikroorganismen auf Stammesebene zu trennen und zu differenzieren. Das Projekt hat zum Inhalt, bestehende FT-IR-Datenbanken um handelsübliche probiotische Futterzusatzstoffe zu erweitern. Nach der erfolgreichen Erarbeitung einer Datenbank zur sicheren Differenzierung von ubiquitären und probiotischen B. cereus-Stämmen wurden die Datenbanken um probiotische Sporenbildner der Spezies B. subtilis und B. licheniformis sowie um probiotische Milchsäurebakterien (Enterococcus, Lactobacillus, Pediococcus) erweitert. Alle probiotischen Stämme lassen sich sicher von ubiquitär vorkommenden Mikrooganismen der gleichen Spezies trennen, zumeist gelingt auch die Differenzierung der Probiotika untereinander. Diese einfache, preiswerte, schnelle und dennoch exakte Methode stellt einen enormen Fortschritt für die Futtermittelmikrobiologie dar.

Das Projekt hat zum Inhalt, Hefen aus Futtermitteln sicher mittels Fourier-Transform-Infrarot (FT-IR)-Spektroskopie identifizieren zu können. Die am Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung der TU München bestehende Datenbank zur Identifizierung von Hefen mittels FT-IR-Spektroskopie konnte durch eine Datenerweiterung für die Futtermittelmikrobiologie nutzbar gemacht werden. So wurde die sichere Differenzierung der naheverwandten Arten der Gattungen Issatchenkia und Pichia möglich, die einen wesentlichen Anteil an der Gesamthefeflora von Futtermitteln pflanzlichen Ursprungs ausmachen. Desgleichen gelang die sichere spektrometrische Trennung der handelsüblichen probiotischen Saccharomyces cerevisiae-Stämme von ubiquitären Stämmen sowie eine Differenzierung der probiotischen Zusatzstoffe untereinander. Durch die Nutzung der FT-IR-Spektroskopie kann die mikrobiologische Qualität von Futtermitteln durch genaue Identifizierung der Hefespezies besser charakterisiert sowie ein Gesundheitsrisiko für die Tiere schnell und effizient beurteilt werden.

Wie nah kann das Nährstoffangebot am Bedarf des Tieres orientiert werden? Ziel ist die optimale Versorgung der Tiere und minimale Nährstoffausträge in die Umwelt. Dies wird erreicht durch eine strikt bedarfsgerechte Fütterung mit N, P und Spurenelementen. Dabei wird die Leistungsfähigkeit von Milchrindern erhalten und die Gesundheit verbessert. Dazu können regional erzeugte Futtermittel einen Beitrag leisten. Diese Schriftenreihe wendet sich an Landwirte, Berater, Lehrkräfte und die angewandte Forschung. Redaktionsschluss: 22.11.2021

Umfang und Intensität der Milchviehhaltung nehmen immer weiter zu, dies gilt auch für den Iran. Das Ziel dieser Studie waren die Ermittlung und Bewertung der Energieeffizienz der Milchviehhaltung und Futterproduktion im nordwestlichen Iran. Daten wurden auf einem Futterbaubetrieb und auf 24 Milchviehbetrieben im nordwestlichen Iran erfasst. Es wurde eine Untersuchungsmethode erarbeitet, die auf der VDI-Richtlinie 4600 Kumulierter Energieaufwand (KEA) und dem ISO-Standard 14044 Umweltmanagement – Ökobilanz basiert. Die Energieintensität (EI) im Futter (in MJ kg-1 DM) lag bei 2,92 für Luzerne, bei 6,76 für Gerste, bei 9,19 für Mais, bei 12,36 für Raps, bei 2,45 für Frühjahrsmaissilage, bei 4,45 für Sommermaissilage und bei 4,35 für Weizen. Die EI der energiekorrigierten Milch (ECM) lag bei 5,84±0,69 MJ kg-1, bei einer Milchleistung von 6.585±1.221 kg ECM Kuh-1 Jahr-1. Die Futter waren die Hauptquelle des Energie-Inputs in die Milchproduktion, mit einem Anteil von 79%. Innerhalb der in den untersuchten Betrieben vorgefundenen Milchleistung (3.860-8.320 kg ECM Kuh-1 Jahr-1) verringerte sich die EI bei steigender Milchleistung (-0,36 MJ kg-1 ECM je +1.000 kg ECM Kuh-1 Jahr-1). Die Allokation des Energie-Inputs führte zu einem Anteil von 83% auf dem Milch, 2% auf den Fleisch und 15 % auf den Wirtschaftsdünger. Die EI des mit Bullen bis zu einer Körpermasse von 400 kg produzierten Schlachtfleisches lag bei 75,4±9,1 MJ kg-1, bei Fortführung der Mast bis zu 700 kg lag sie bei 103,8±11,4 MJ kg-1. Die EI bei ersetzten, geschlachteten Milchkühen bei 16,3 MJ kg-1 Fleisch lag. Die Kalkulation der EI auf Basis des Brennwert der Futter, führte zu einer EI in der Milchproduktion von 23,7±3,37 MJ kg-1 ECM und in der Erzeugung von Bullenfleisch (400 kg Körpermasse) 314±25 MJ kg-1. Das Energie Output-Input-Verhältnis (OIR) lag zwischen 2,03 MJ MJ-1 für Körnermais und 7,75 MJ MJ-1 für Frühjahrsmaissilage. Während OIR in der Milch 0,55 MJ MJ-1 und in der Fleisch 0,12 MJ MJ-1 betrug. / Dairy farming is increasing and becoming more intensive, attendant on higher energy inputs, also in Iran. The aim of this study was to estimate and assess the energy efficiency of dairy farming and the related feed production in north-western Iran. Data were gained from a com-pany producing feeds in north-western Iran, and from 24 dairy farms, also in north-western Iran for a period of three years. A method of investigation was devised based on the cumula-tive energy demand (CED) method introduced by VDI guideline 4600 and ISO standard 14044, which is used in life cycle assessment (LCA). The energy intensity (EI) in the feed production (in MJ kg-1 DM) was 2.92 for alfalfa, 6.76 for barley grain, 9.19 for maize corn, 12.36 for rapeseed, 2.45 for spring maize silage, 4.45 for summer maize silage and 4.35 for wheat grain. The EI for the energy corrected milk (ECM) was 5.84±0.69 MJ kg-1 with a ECM yield of 6,585±1,221 kg cow-1 yr-1. Feedstuff was the main source of energy input in milk production, with approximately 79% of the total energy input. The EI was decreasing with an increasing milk yield (-0.36 MJ kg-1 ECM per +1,000 kg ECM cow-1 yr-1), within the range of the milk yield found in the investigated farms (3,860-8,320 kg ECM cow-1 yr-1). The energy input was allocated to milk (83%), manure (15%) and meat (2%). The EI for boneless meat produced by bulls up to 400 kg body mass was 75.4±9.1 MJ kg-1 and produced by bulls up to 700 kg was 103.8±11.4 MJ kg-1. The allocated EI for meat of the replacing slaughtered cows was 16.3 MJ kg-1 of meat. By calculating the EI for milk production on the basis of the higher heating value (HHV) of feeds, it yielded in a mean EI of 23.7±3.37 MJ kg-1 ECM and an EI of 314±25 MJ kg-1 bull meat (400 kg body mass). Energy output input ratio (OIR) ranged between 2.03 MJ MJ-1 for maize corn and 7.75 MJ MJ-1 for spring maize silage production. While, in milk production OIR was 0.55 MJ MJ-1 and in meat production 0.12 MJ MJ-1.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 5 uppsatser.

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

Die artgerechte Erzeugung tierischer Lebensmittel hat einen großen Stellenwert bei Verbrauchern eingenommen. Zum Schutz der Verbraucher, werden analytische Verfahren benötigt, um Lebensmittel verlässlich zu authentifizieren. Von Schwarzenbolz et al. (2016) wurde ein Ansatz beschrieben, bei welchem über die Analyse von freien Maillard-Reaktionsprodukten (MRP) in tierischen Lebensmitteln, wie Milch und Milchprodukten, Aussagen über die Fütterung der Tiere mit thermisch behandelten Futtermitteln getroffen werden können. In der vorliegenden Arbeit wurde ein grundlegender Überblick über die Konzentrationen einzelner MRP in unterschiedlichen Futtermitteln für Milchkühe geschaffen, welcher eine Abschätzung der quantitativen Aufnahme von MRP über das Futter von Milchkühen erlaubt. Mithilfe von Untersuchungen zum Carry-over von MRP in verschiedenen Nutztieren erfolgten Abschätzungen zur Bioverfügbarkeit der MRP in den Nutztieren, wobei sich Unterschiede zwischen den untersuchten MRP Pyrralin, MG-H1 und CML zeigten. Erhitzungsexperimente und Modellinkubationen von Milch lieferten neue Erkenntnisse zur Bildung bzw. zum Abbau freier MRP während der Prozessierung von Milch zu Milchprodukten. Diese Ergebnisse können einen Beitrag zur Authentifizierung von tierischen Lebensmitteln leisten, da über die Konzentrationen von freien MRP in den Lebensmitteln Aussagen zum aufgenommenen Futtermittel und einer evtl. artgerechten, d.h. MRP-armen, Tierernährung getroffen werden können. Eine weitere Charakterisierung der Bioverfügbarkeit von MRP, insbesondere in Bezug auf individuelle Unterschiede, ist jedoch noch notwendig. [Schwarzenbolz U, Hofmann T, Sparmann N, Henle T (2016). J. Agric. Food Chem., 64, 5071-5078.]

Gliotoxin ist ein ubiquitär vorkommendes Mykotoxin und wird unter anderem von Aspergillus sp. gebildet. Das Gliotoxin ist toxisch und stellt für Mensch und Tier ein gesundheitliches Risiko dar. Über die Aufnahme von kontaminierten Futtermitteln (FM) kann es in tierische Produkte und anschließend in die Nahrungsmittelkette gelangen. Dem Mykotoxin werden starke immunmodulatorische Eigenschaften zugeschrieben. Gliotoxin gilt als eine sehr reaktive Verbindung, die in der Umwelt schnell zu bis(methylthio)Gliotoxin (bmGliotoxin) umgesetzt werden kann. Dieser Metabolit ist sowohl atoxisch als auch biologisch inaktiv und wird aufgrund seiner Stabilität als ein wichtiger und zuverlässiger Diagnostikmarker beschrieben. In der Mykotoxinanalytik werden Konzentrationsbestimmungen primär durch chromato-graphische Verfahren durchgeführt. Mit diesen Verfahren konnten bereits Gliotoxin-Konzentrationen in verschiedensten FM bestimmt werden. Im Gegensatz zu anderen prominenten Mykotoxinen gibt es für das Gliotoxin kein Nachweisverfahren für routinemäßige Kontrolluntersuchungen. Daher war das Ziel der Dissertationsarbeit die Entwicklung eines ELISA, mit dem Gliotoxin in FM einfach und schnell bestimmt werden kann. Es wurden zunächst geeignete Protein-Gliotoxin-Konjugate für die Anti-Gliotoxin-Immunisierung hergestellt. Kaninchen wurden nach einem festgelegten Protokoll mit diesen Hapten-Konjugaten immunisiert (Kurzzeit- bzw. Langzeitimmunisierung). Anschließend erfolgte die Titerbestimmung in den Antiseren und die Überprüfung der Paratophemmbarkeit durch freies Gliotoxin. Aus dem Antiserum mit der höchsten IgG-anti-Gliotoxin-Konzentration wurden die Antikörper antigenaffinitäts-chromatografisch aufgereinigt. Zusätzlich wurde für den kompetitiven ELISA ein geeignetes Gliotoxin-Peroxidase-Konjugat hergestellt. Alle Testkomponenten wurden vorab geprüft und danach der kompetitive Gliotoxin-ELISA validiert. Mit dem optimierten kompetitiven Testsystem wurden die Gliotoxin-Konzentrationen in Schimmelpilz-Kulturüberständen (Aspergillus sp.) gemessen. Anschließend erfolgte die Untersuchung von Futtermittelproben (Silagen) auf Gliotoxin. Nach der entsprechenden Probenaufbereitung der FM wurde das Gliotoxin im kompetitiven ELISA ebenfalls quantitativ bestimmt. Die hier gemessenen Gliotoxin-Konzentrationen wurden mit Ergebnissen aus parallel durchgeführten Untersuchungen mit der LC-MS/MS verglichen. Mit dem entwickelten kompetitiven ELISA sind quantitative Aussagen zu erhöhten Gliotoxin-Konzentrationen in verschiedenen Probenmaterialien möglich. Das Mykotoxin kann sowohl frei in seiner nativen Form, gebunden an Proteine oder metabolisiert als bis(methylthio)gliotoxin detektiert werden. Mit dem Testsystem kann die quantitative Produktion von Gliotoxin durch verschiedene Schimmelpilzarten beurteilt werden. Die untersuchten FM (Silageproben) konnten im entwickelten ELISA alle erfolgreich gemessen und beurteilt werden.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Schimmelpilze 2 2.1.1 Definition und Zuordnung 2 2.1.2 Vorkommen in der Umwelt 4 2.1.3 Bedeutung und Nutzen 5 2.1.4 Schadwirkung für Mensch und Tier 7 2.2 Mykotoxine 9 2.3 Gliotoxin 10 2.3.1 Allgemeine Merkmale 10 2.3.2 Bis(methylthio)Gliotoxin 16 2.3.3 Ausgewählte Pathogenitätsmechanismen 17 2.3.3.1 Redox-Zirkel und ROS-Produktion 17 2.3.3.2 Verschiebung des TH1/ TH2-Gleichgewichtes 18 2.3.3.3 Inhibition des Transkriptionsfaktors NF-κB 19 2.3.3.4 Einleitung von Apoptose und Nekrose 20 2.3.3.5 Inhibition von Mastzellen 21 2.3.4 Nachweisverfahren 22 2.3.4.1 Chromatographie 22 2.3.4.2 Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) 23 2.3.5 Quantitative Mengenbestimmungen in Proben 25 2.3.5.1 Klinisches Probenmaterial 25 2.3.5.2 Belastete Futtermittelproben 27 2.3.5.3 Belastete Lebensmittelproben 33 3 Material und Methoden 34 3.1 Gliotoxin, Chemikalien und ausgewählte Laborgeräte 34 3.2 Gliotoxin-Hapten für die Immunisierung 35 3.3 Immunisierung 37 3.4 Untersuchung der Anti-Gliotoxin-Antiseren 37 3.4.1 Protein-Gliotoxin-Konjugate für ELISA 37 3.4.2 ELISA für Antiserumuntersuchung 39 3.4.3 ELISA für die Bestimmung der IgG-Konzentrationen anti-Gliotoxin 40 3.5 Etablierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 42 3.5.1 Isolierung der IgG-anti-Gliotoxin 42 3.5.2 Herstellung des Gliotoxin-HRP-Konjugates 43 3.5.3 Prüfung der Testkomponenten 44 3.5.4 Validierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 45 3.6 Untersuchung von Kreuzreaktionen 45 3.7 Untersuchung von Pilzkulturen auf Gliotoxin 45 3.8 Untersuchung von Futtermitteln auf Gliotoxin 47 3.8.1 Untersuchung von dotiertem Futtermittel 47 3.8.2 Futtermitteluntersuchung mit dem Gliotoxin-ELISA 48 3.8.3 Futtermitteluntersuchung mit der LC-MS/MS 49 3.9 Datenauswertung 49 4 Ergebnisse 50 4.1 Hapten für die Immunisierung 50 4.2 Untersuchung der Anti-Gliotoxin-Antiseren 50 4.2.1 Titerbestimmung 50 4.2.2 Bestimmung der Hemmungsrate durch freies Gliotoxin 51 4.2.3 IgG-anti-Gliotoxin-Konzentration in den Antiseren 53 4.3 Untersuchung der Antiseren 55 4.3.1 Isolierung des IgG-anti-Gliotoxin 55 4.3.2 Voruntersuchungen für die Etablierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 57 4.3.3 Validierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 60 4.4 Untersuchung von Kreuzreaktionen 64 4.5 Untersuchung von Pilzkulturen auf Gliotoxin 65 4.6 Untersuchung von Futtermitteln auf Gliotoxin 68 4.6.1 Untersuchung mit Gliotoxin dotierter Futtermittel 68 4.6.2 Futtermitteluntersuchung mit Gliotoxin-ELISA und LC-MS/MS 71 4.7 Auswertung und Bewertung 73 5 Diskussion 78 5.1 Bewertung der Gliotoxin-Antigen Entwicklung 78 5.2 Bewertung der Antiseren nach Immunisierung (28d- und 91d-Protokoll) 79 5.3 Etablierung des kompetitiven ELISA 83 5.4 Bewertung der Pilze und der Kulturüberstände 85 5.5 Bewertung der Futtermittel 88 6 Zusammenfassung 96 7 Summary 98 8 Literaturverzeichnis 100 9 Anhang 116