Institut für
OL Ökologischen Landbau
Projekt
Bewertung ökologisch erzeugter Futtermittel
Erarbeitung von Daten zu Inhaltsstoffen, Aminosäuren und Vitaminen in Öko-Futtermitteln zur optimierten Rationsgestaltung in der Monogastrierernährung
Ökolandwirte müssen künftig ihre Tiere zu 100% mit ökologisch erzeugtem Futter ernähren. Sie müssen also nicht nur Wiederkäuer, sondern auch monogastrische Nutztiere – Geflügel und Schweine – bedarfsgerecht mit Proteinen aus einheimischen Futtermitteln versorgen können.
Hintergrund und Zielsetzung
Die Gehalte wertbestimmender Inhaltsstoffe, im Besonderen die spezifischen Gehalte essentieller Aminosäuren in den Futtermittelpartien zu kennen, würde den Ökolandwirten helfen, ihre Rationen optimal zu gestalten. Auch die praecaecale Verdaulichkeit des Rohproteins und der Aminosäuren ist dabei von Interesse. Nicht vergessen werden sollten bei der bedarfs- und tiergerechten Versorgung auch die Vitamine. Daher ist es wichtig, die nativen Vitamingehalte in Ökofuttermitteln zu bewerten; leider werden sie aber noch nicht in gebührendem Maße berücksichtigt. Andererseits liegen keine aktuellen Tabellenwerte zu Vitamingehalten in Ökofuttermitteln vor.
Ziel unseres Projektes war es deshalb, die Inhaltsstoffe einschließlich der Aminosäuren in einheimischen Ökofuttermitteln, Eiweißfuttermitteln und anderen Rationskomponenten schnell zu erfassen, um direkt nach der Ernte Kenntnisse über den Futterwert und die Gehalte essentieller Aminosäuren zu haben. Mit Hilfe dieser Werte können dann die Futterrationen optimiert werden. Um die praecaecale Verdaulichkeit des Rohproteins und der Aminosäuren für Broiler schnell im Labor bestimmen zu können, sollte eine in vitro Methode erarbeitet werden. Weiteres Ziel des Projektes war es, eine Datenbasis zu den Gehalten an B-Vitaminen in einheimischen Ökofuttermitteln zu schaffen, um auch diese in die Rationsoptimierung einzubeziehen.
Für die zeitnahe, schnelle Analytik bot sich die Nah-Infrarotspektroskopie (NIRS) an. Wir wollten sie für Körnerleguminosen (Erbsen, Ackerbohne, Blaue Lupinen) und Getreidekomponenten (Weizen, Gerste, Roggen, Triticale, Hafer) kalibrieren. Bei Vorliegen der Analysendaten sämtlicher Komponenten können Rationen für alle Monogastrier in den unterschiedlichen Leistungsstadien optimiert werden.
Vorgehensweise
Aus Anbauversuchen der Landwirtschaftskammern und Landesversuchsanstalten an verschiedenen Standorten in Deutschland und des Instituts für Ökologischen Landbau in Trenthorst wurden über drei Jahre mehr als 1400 Ernteproben der wichtigsten einheimischen Futtermittel (Körnerleguminosen und Getreide) gewonnen. Wir untersuchten sie mittels klassischer Analytik und nahmen parallel dazu NIR-Spektren auf. Die Hauptnährstoffe analysierten wir entsprechend der Methoden der VDLUFA (Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten). Für die Bestimmung der Aminosäuren und Vitamine verwendeten wir HPLC-Methoden (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie). Die NIR-Analyse erfolgte an vermahlenen Proben. Die Spektren wurden im Bereich von 1000 bis 2500 nm aufgenommen. Jeweils zwei Drittel der Proben dienten der Kalibration, ein Drittel wurde dafür eingesetzt, die Methoden zu validieren. Die Güte der Kalibrationen bewerteten wir anhand statistischer Kennzahlen zur Beurteilung der Schätzgenauigkeiten für jeden Inhaltsstoff, jede Aminosäure und jedes Vitamin.
Bereits während der Projektlaufzeit, nach Vorlage der Analysendaten des 1. Anbaujahres, entwickelten wir Kalibrationen, die mit Hilfe der Daten folgender Anbaujahre optimiert und erweitert wurden. Mit den Ergebnissen nahmen wir Versuche zur Rationsoptimierung vor.
Zur Entwicklung der in vitro Methode zur Bestimmung der praecaecalen Verdaulichkeit von Rohprotein und den Aminosäuren beim Broiler wurden die Proben ebenfalls genutzt. Um die Methode zu validieren, lagen Proben von verschiedenen Futtermitteln vor, deren praecaecale Verdaulichkeit in vivo bestimmt worden ist.
Ergebnisse
Es konnten stabile NIRS-Kalibrationen (insgesamt 56) für interessante Rohnährstoffe (15) und Aminosäuren (41), die in der Rationsgestaltung eine Rolle spielen, entwickelt werden. Diese ermöglichen eine schnelle und kostengünstige Analyse.
Starke Schwankungen aller geprüften Inhaltsstoffe und der Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit in Getreide und Körnerleguminosen wurden beobachtet. Diese Schwankungen resultieren auch aus Sortenunterschieden und Umwelteinflüssen während des Anbaus der Kulturpflanzen. Die Untersuchungen bestätigten den starken Einfluss von Chargenunterschieden in der Rationsgestaltung. Vor allem, wenn wenige Komponenten eingesetzt werden, ist es notwendig, deren Zusammensetzung zu kennen. Da Schwankungen der Rohnährstoff- und Aminosäurenzusammensetzung bei der Rationsgestaltung berücksichtigt werden müssen, wird empfohlen, die Rohnährstoffzusammensetzung jeder Charge eines Futtermittels zu analysieren. Der Einsatz von Tabellenwerten kann nicht empfohlen werden. NIRS ist aber ein gutes Tool zur Schätzung vieler Inhaltsstoffgehalte.
Die in vitro Methode zeigte sich vielversprechend, um die praecaecale Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit zu schätzen. Es sind jedoch weitere kombinierte in vitro- und in vivo-Studien notwendig, um für verschiedene Futtermittel relevante Aussagen treffen zu können.
Thünen-Ansprechperson
Thünen-Beteiligte
Geldgeber
-
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
(national, öffentlich)
Zeitraum
3.2012 - 3.2019
Weitere Projektdaten
Projektfördernummer: 11OE054
Förderprogramm: Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN)
Projektstatus:
abgeschlossen
Publikationen
- 0
Witten S, Aulrich K (2022) Concept note: in vitro multi-enzyme approach to estimate crude protein and amino acid digestibility in grains for broilers. Organic Agric 12(2):259-266, DOI:10.1007/s13165-022-00388-0
- 1
Witten S, Böhm H, Aulrich K (2020) Effect of variety and environment on the contents of crude nutrients and amino acids in organically produced cereal and legume grains. Organic Agric 10:199-219, DOI:10.1007/s13165-019-00261-7
- 2
Witten S, Ritteser C, Grashorn MA, Aulrich K (2019) Application of an in vitro multi-enzyme assay to estimate the precaecal digestibility of crude protein and amino acids in broiler chicken. Proc Soc Nutr Physiol 28: 91
- 3
Witten S, Aulrich K (2019) Exemplary calculations of native thiamine (vitamin B1) and riboflavin (vitamin B2) contents in common cereal-based diets for monogastric animals. Organic Agric 9(2):155–164, DOI:10.1007/s13165-018-0219-9
- 4
Witten S, Grashorn M, Aulrich K (2019) Faba beans (Vicia faba L.) and field peas (Pisum sativum L.) as feedstuffs for broiler chicken: precaecal protein and amino acid digestibility. In: Third International Legume Society Conference ILS3 2019 : Legumes for human and planet health ; Book of abstracts, Poznan 2019. p 48
- 5
Witten S, Aulrich K (2019) In vitro Rohproteinverdaulichkeit ökologisch erzeugter Ackerbohnen und Futtererbsen für Broiler. In: Mühlrath D, Albrecht J, Finckh M, Hamm U, Heß J, Knierim U, Möller D (eds) Innovatives Denken für eine nachhaltige Land- und Ernährungswirtschaft : Beiträge zur 15. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau ; Kassel, 5. bis 8. März 2019. Berlin: Köster, pp 310-311
- 6
Witten S, Grashorn MA, Aulrich K (2019) Praecaecale Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit einer Öko-Ackerbohne und einer Öko-Futtererbse bei jungen Broilern. In: Mühlrath D, Albrecht J, Finckh M, Hamm U, Heß J, Knierim U, Möller D (eds) Innovatives Denken für eine nachhaltige Land- und Ernährungswirtschaft : Beiträge zur 15. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau ; Kassel, 5. bis 8. März 2019. Berlin: Köster, pp 316-317
- 7
Witten S, Aulrich K (2019) Was ist drin? : optimale Rationen aus eigener Ernte. Bio Land(7):40-41
- 8
Witten S, Aulrich K (2018) Effect of variety and environment on the amount of thiamine and riboflavin in cereals and grain legumes. Anim Feed Sci Technol 238:39-46, DOI:10.1016/j.anifeedsci.2018.01.022
- 9
Witten S, Aulrich K (2018) Investigations on the amounts of crude protein and amino acids of organically cultivated winter cereals (wheat, rye, and triticale). Proc Soc Nutr Physiol 27:51
- 10
Witten S, Aulrich K (2018) Investigations on thiamine contents of organically produced cereals and grain legumes for poultry diets. Proc Soc Nutr Physiol 27:133
- 11
Witten S, Grashorn M, Aulrich K (2018) Precaecal digestibility of crude protein and amino acids of a field bean (Vicia faba L.) and a field pea (Pisum sativum L.) variety for broilers. Anim Feed Sci Technol 243:35-40, DOI:10.1016/j.anifeedsci.2018.07.001
- 12
Witten S, Aulrich K (2017) Investigations on vitamin B2 and B6 contents in organically produced cereal and grain legume varieties. Proc Soc Nutr Physiol 26:136
- 13
Witten S, Tripke N, Mattiesch L, Aulrich K (2017) Qualität von Eigenmischungen in der Schweinefütterung - eignet sich die Nahinfrarotspektroskopie zur Bewertung? In: Wolfrum S, Heuwinkel H, Reents HJ, Hülsbergen KJ (eds) Ökologischen Landbau weiterdenken - Verantwortung übernehmen, Vertrauen stärken : Beiträge zur 14. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Freising-Weihenstephan, 7. bis 10. März 2017. Berlin: Köster, pp 592-593
- 14
Witten S, Aulrich K (2017) Untersuchungen zu B-Vitaminen in Getreide und Körnerleguminosen aus ökologischem Anbau. In: Wolfrum S, Heuwinkel H, Reents HJ, Hülsbergen KJ (eds) Ökologischen Landbau weiterdenken - Verantwortung übernehmen, Vertrauen stärken : Beiträge zur 14. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Freising-Weihenstephan, 7. bis 10. März 2017. Berlin: Köster, pp 772-774
- 15
Witten S, Aulrich K, Böhm H (2016) Effect of sulfur fertilization and variety on yield and contents of crude protein and amino acids of organically produced blue lupins (Lupinus angustifoliusL.). In: Legumes for a Sustainable World : ILS2 ; Second International Legume Society Conference ; 11th - 14th October 2016 ; Troia Resort, Portugal ; Book of Abstracts. Lisboa: Universidade Nova, p 254
- 16
Witten S, Böhm H, Aulrich K (2015) Beziehungen zwischen Rohprotein- und Aminosäuregehalten in ökologisch erzeugten Ackerbohnen (Vicia faba L.). In: Häring AM, Hörning B, Hoffmann-Bahnsen R, Luley H (eds) Beiträge zur 13. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau "Am Mut hängt der Erfolg: Rückblicke und Ausblicke auf die ökologische Landbewirtschaftung". pp 307-308
- 17
Witten S, Böhm H, Aulrich K (2015) Effect of variety and environment on the contents of crude nutrients, lysine, methionine and cysteine in organically produced field peas (Pisum sativum L.) and field beans (Vicia faba L.). Landbauforsch Appl Agric Forestry Res 65(3/4):205-216, DOI:10.3220/LBF1447765843000
- 18
Witten S, Böhm H, Aulrich K (2015) Einflüsse auf die Zusammensetzung wertgebender Inhaltsstoffe ökologisch erzeugter Futtererbsen (Pisum sativum L.). In: Häring AM, Hörning B, Hoffmann-Bahnsen R, Luley H (eds) Beiträge zur 13. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau "Am Mut hängt der Erfolg: Rückblicke und Ausblicke auf die ökologische Landbewirtschaftung". pp 68-71
- 19
Bellof G, Aulrich K (2013) Körnerleguminosen in der Fütterung. KTBL Heft 100:36-41
- 20
Aulrich K, Böhm H (2012) Quality of organic legumes - prediction of main ingredients and amino acids by Near-Infrared Spectroscopy. Landbauforsch SH 362:401-403
