Einleitung: Die Kationen-Anionen Bilanz (DCAB) des Futters modifiziert den Säure-Basen Status von Tieren und findet Anwendung in der Prävention von Milchfieber bei Kühen, MMA bei Sauen und Urolithiasis bei Haustieren. Durch die Veränderung des Kationen-Anionen-Verhältnisses in Futterrationen können biologische Prozesse beeinflusst werden, der Stickstoffmetabolismus.
Ziel der Untersuchung: Die vorliegende Studie befasst sich mit der Frage, ob eine kaliumbedingte Variation der DCAB des Futters für wachsende Schweine einen Einfluss auf bestimmte Parameter des Säure-Basen-Haushaltes und möglicherweise auch auf die Stickstoffbilanz hat.
Materialien und Methoden: Dem Versuch standen insgesamt 38 männlich kastrierte Mastschweine (Dreirassen-Kreuzung von Pietrain x Deutsches Edelschwein x Deutsche Landrasse) mit einem Einstallungsalter von ca. 12 Wochen und einer Lebendmasse von 17,3 kg bis 30,3 kg zur Verfügung. In randomisierter Reihenfolge erfolgte die Zuteilung der Schweine zu den acht Versuchsfuttern; Rohproteingehalt von 140 g kg-1 Futter und 200 g kg-1 Futter, sowie je 4 g, 10 g, 14 g oder 20 g Kalium kg-1 Futter. Die Versuchsfutter wiesen eine konstante Konzentration an Natrium und Chlorid auf. Die Hauptfutterkomponenten waren Mais und Weizen. Die beiden Rohproteingehalte wurden durch unterschiedliche Sojaextraktionsschrot- und Maisklebermengen gewonnen. Über Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3) und Kaliumchlorid (KCl) resultierte die Einstellung der genannten Kaliumkonzentrationen sowie der vier DCAB-Stufen von -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1, und 342 mEq kg-1 Futter. In einer Adaptionsphase von 15 Tagen gewöhnten sich die Scheine an das Versuchsfutter und die Umgebung. Die Einstallung erfolgte in Einzelboxen und die Versuchstiere erhielten Wasser ad libitum. Während der anschießenden zwei Bilanzphasen von je fünf Tagen wurden die Schweine in Bilanzkäfigen gehalten. Zwischen den beiden Bilanzphasen kam es zu einer fünftägigen Pause ohne Änderung der Fütterung. In der Bilanzzeit wurden der gesamte Harn und Kot der Tiere gesammelt sowie der dazugehörige pH-Wert kontinuierlich bestimmt. Harn- und Kotaliquots wurden für Stickstoff- und Elektrolytanalysen einbehalten. Jede fünftägige Bilanz endete mit der Gewinnung einer Blutprobe von jedem Schwein aus der Vena jugulares zur Bestimmung von Kalium, Natrium, Chlorid, pH-Wert, Hydrogencarbonat, Basenüberschuss und Aminosäuren.
Ergebnisse: Kalium hat einen Einfluss auf den Harn pH-Wert. Analog zur steigenden Kaliumaufnahme (DCAB↑) wurden die Harn pH-Werte basischer (-125 mEq kg-1 Futter = Ø 5,93; 342 mEq kg-1 Futter = Ø 8,37). Die Blut pH-Werte, die im Durchschnitt bei 7,21 lagen, wie auch die Hydrogencarbonat- und Basenüberschusskonzentration, reagierten aufgrund der renalen Kompensation nicht wesentlich auf die unterschiedlichen DCAB im Futter. Die dazugehörigen Kot pH-Werte waren bei -125 mEq kg-1 Futter und 66 mEq kg-1 Futter um 0,16 höher als bei den anderen beiden DCAB-Stufen. Die Stickstoffaufnahme variierte zwischen 0,90 g kg-1KM d-1 und 1,22 g kg-1KM d-1 aufgrund der beiden Rohproteingehalte (14 und 20 %) in den Versuchsrationen. Eine Senkung der DCAB im Futter bewirkte eine Verbesserung der Stickstoffverdaulichkeit von 86,1 % auf 89,9 % (p<0,05). Hingegen zeigten die Diäten mit der kaliumärmsten Konzentration die höchsten renalen Stickstoffexkretionen von 442 mg kg-1KM d-1 gegenüber den anderen drei Kaliumkonzentrationen (345 mg kg-1KM d-1). In Folge dessen ergibt sich eine Stickstoffretentionssteigerung mit zunehmender DCAB im Futter. Jedoch wurde bei 66 mEq kg-1 Futter (Kalium 10 g kg-1 Futter) die höchste Stickstoffretention von 643 mg kg-1KM d-1 festgestellt. Die Untersuchung der Blutproben ergab keine Beeinflussung der Summe aller Aminosäuren, die bei ø 44,66 mg dl-1 lag. Die Summe der essentiellen Aminosäuren war bei einer DCAB von 66 mEq kg-1 Futter im Blut geringer als bei den übrigen Variationen. Einige Parameter der Elektrolytbilanzen waren zwischen den Futtervariationen verschieden: Bei dem Versuchsfutter mit einer DCAB von -125 mEq kg-1 Futter (Kalium 4 g kg-1 Futter) schieden die Schweine Na: 2,83 mg kg-1KM d-1 und Cl: 1,54 mg kg-1KM d 1 weniger mit dem Kot und Na: 7,05 mg kg-1KM d-1 weniger mit dem Harn aus gegenüber den weiteren Versuchsgruppen. Die renale Chloridexkretion zeigte keine Variabilität. Die renale, als auch die fäkale Kaliumausscheidung nahm analog zur DCAB des Futters zu (DCAB im Futter: -125 mEq kg-1; 66 mEq kg-1; 168 mEq kg-1; 342 mEq kg-1; K-Abgabe in mg kg-1KM d-1, renal: 74,0; 273,3; 431,1; 609,1; fäkal: 24,5; 31,2; 32,6; 44,0). In der Gesamtheit betrachtet ergibt sich für die Natrium- und Chloridretention keine richtungsweisende Beeinflussung im Zusammenhang mit der DCAB der Versuchsrationen. Die Kaliumretention hingegen stieg von 66,5 mg kg-1KM d-1 (-125 mEq kg-1 Futter) auf 167,0 mg kg-1KM d-1 (342 mEq kg-1 Futter) an, was nicht von den Kaliumkonzentrationen im Blut wiedergegeben wurde. Entsprechendes gilt für die Natrium- und Chloridkonzentrationen im Blut.
Schlussfolgerungen: In der Alkalisierung des Harns zeigt sich, dass der DCAB des Futters Einfluss auf den Säure-Basen Status nimmt. Der systemische pH-Wert blieb aufgrund der Puffersysteme des Organismuses weitestgehend unberührt. Durch die KHCO3-Zulagen wurde das intragastrale bzw. das intestinale pH-Milieu verändert, was sich in der schlechteren Verdaulichkeit von Stickstoff bei höherer DCAB wiederspiegelt. Die Stickstoffretention steht in keinem Zusammenhang mit der Stickstoffverdaulichkeit. Mit dem DCAB von 66 mEq kg-1 Futter bzw. K: 10 g kg-1 Futter wurde die beste Retention für Stickstoff beobachtet. Die täglichen Gewichtszunahmen und die Futterverwertungen der Versuchsschweine konnten dies allerdings nicht reflektieren. Anzumerken sei, dass für einen eindeutigen Effekt auf die tägliche Zunahme eine längere Beobachtungsphase notwendig wäre (Sprung der täglichen Zunahmen von 520 g für -125 mEq kg-1 Futter auf das Niveau von 692 g für 66 mEq kg-1 Futter und mehr). Eine Empfehlung in Anlehnung an diese Studie wäre ein DCAB-Wert um die 66 mEq kg-1 Futter. Wird dieser Wert erhöht sinkt die Stickstoffverdaulichkeit auf der anderen Seite verschlechtert sich die Stickstoffretention bei Verringerung der DCAB. / Initiation:
The dietary cation-anion balance (DCAB) of the feed modifies the acid-base balance and is used in the prevention of milk fever in cows, MMA in sows and urolithiasis in pets. The modification of the cation-anion ratio in diets can take an impact on biological processes inducting nitrogen metabolism.
Objectives of investigations:
This study objectively clarifies, whether potassium-based variation of the DCAB of the food has an influence on certain parameters of the nitrogen balance and the acid-base balance.
Materials and Methods:
The trial covered a total of 38 male castrated pigs (three racial crossing Pietrain x Large White x German Landrace) with a housing-age of approximately 12 weeks and a live weight of 17.3 kg to 30.3 kg. In randomized order, the pigs were allocated to the eight experimental feed: crude protein content of 140 g per kg feed and 200 g per kg feed, as well as 4, 10, 14 or 20 g of potassium per kg feed. The sodium and chloride concentrations in the feed were kept constant. The main food components were corn and wheat. The two crude protein levels were determined by various soybean meal and corn gluten quantities. Potassium hydrogen carbonate (KHCO3) and potassium chloride (KCl) were used to establish the four DCAB levels of -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1, and 342 mEq kg-1 feed. In an adaptation period of 15 days pigs were accustomed to food and environment. They were kept in individual pens and were given water ad libitum. During the following two trial phases of five days each, the pigs were kept in balance cages. Between the two trial periods, there was a break of five days (no diet change). During the trial period all urine and excrement of the animals was collected, and the respective pH-value was continuously measured. Aliquots of urine and faeces were used in nitrogen and electrolyte analyses. At the end of each five-day record a blood sample from the jugular vein was taken from each pig for determination of potassium, sodium, chloride, pH-value, hydrogen carbonate, base excess, and amino acids.
Results:
Potassium has a significant influence on renal pH values. Analogous to increasing potassium intake (DCAB ↑), the urine pH value turned more basic (-125 mEq kg-1 feed = 5.93; 342 mEq kg-1 feed = 8.37). The blood pH levels, which averaged at 7.21, as well as the hydrogen carbonate concentration and base excess concentration, did not respond to the different DCAB in the feed because of the renal compensation. The associated feces pH values at -125 mEq kg-1 feed and 66 mEq kg-1 feed were higher by 0.16 than at the other two DCAB levels.
The nitrogen intake varied between 0.90 g kg-1BM d-1 and 1.22 g kg-1BM d-1, based on both crude proteins (14 % and 20 %) in the experimental feeds. A reduction of DCAB in the feed resulted in an improvement of the nitrogen digestibility from 86.1 % to 89.9 % (< 0.05). However, diets with the lowest concentration of potassium showed the highest renal nitrogen excretions of 442 mg kg-1BM d-1 compared to the other three concentrations of potassium (345 mg kg-1BM d-1). As a consequence, nitrogen retention increases with increasing DCAB in the feed. However, the highest nitrogen retention of 643 mg kg-1KM d-1 was found with a 66 mEq kg-1 diet (potassium 10 g kg-1 feed). The examination of blood samples revealed no influence on the sum of the amino acids, which was 44.66 mg dl-1. The sum of the essential amino acids was reduced at a DCAB of 66 mEq kg-1 in blood, similar to the other variations.
Some parameters of the electrolyte balances were different between the feed variations: In the experimental diet with a DCAB of -125 mEq kg-1 diet (potassium 4 g kg-1 feed), the pigs eliminated Na: 2.83 mg kg- 1BM d-1 and Cl: 1.54 mg kg– 1BM d-1 less in the feces and Na: 7.05 mg kg- 1KM d-1 less in the urine with respect to the other experimental groups. Renal chloride excretion showed no variability. The renal and fecal excretion of potassium increased proportionally to the DCAB of the feed (DCAB in the feed: -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1; 342 mEq kg-1; K output in mg kg- 1BM d-1, renal: 74.0; 273.3; 431.1; 609.1; fecal: 24.5; 31.2; 32.6; 44.0). When viewed against the totality of results for the sodium and chloride retention, there were no trend-setting influences in connection with the DCAB of the experimental diets. The potassium retention, however, increased from 66.5 mg kg- 1BM d-1 (-125 mEq kg-1 feed) to 167.0 mg kg- 1BM d-1 (342 mEq kg -1 feed), which was not reproduced from the potassium concentrations in the blood. The same applied to the sodium and chloride concentrations in the blood.
Conclusions:
The alkalization of the urine shows that the DCAB of the feed influences the acid-base status. The systemic pH remained largely unaffected due to the buffer systems of the organism. The intragastric, respectively the intestinal, pH medium was changed by the addition of potassium hydrogen carbonate, which is reflected in the poorer digestibility of nitrogen at higher DCAB. The nitrogen retention is not related to the nitrogen digestibility. The best retention of nitrogen was observed with the DCAB of 66 mEq kg-1 feed (K: 10 g kg-1 feed). The daily weight gain and feed utilizations of the pigs certainly could not reflect this. It should be noted, however, that a longer observation period would be necessary for a clear effect on daily gain (jump of the daily weight gain from 520 g of -125 mEq kg-1 feed to the level of 692 g for 66 mEq kg-1 feed and more). A recommendation based on this study would be a DCAB value of 66 mEq kg-1 feed. If this value increases, the nitrogen digestibility decreases; on the other hand, the nitrogen retention deteriorated with reducing DCAB.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:15126 |
| Date | 11 October 2016 |
| Creators | Engelking, Susann |
| Contributors | Coenen, Manfred, Südekum, Karl-Heinz, Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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