Bedeutung, Vorkommen und Nachweis von biogenen Aminen in Grassilagen Auswirkungen auf Tiergesundheit und Futteraufnahme

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Hertha Burgstaller
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1 Bedeutung, Vorkommen und Nachweis von biogenen Aminen in Grassilagen Auswirkungen auf Tiergesundheit und Futteraufnahme W. Richardt und R. Wein 30. November 2011, 12. Dummerstorfer Seminar Futter und Fütterung

2 Konserviererfolg Konserviererfolg/Gärnote Gärschlüssel (Gärnote 1-5) Bestimmung der Buttersäure, Essigsäure und ph Lagerstabilität unter Luftabschluss Beurteilung des Gärprozesses (Verluste) Anreicherung schädlicher Stoffwechselprodukte aerobe Stabilität (ASTA) Fähigkeit unter Lufteinfluss nicht warm zu werden gefährdet sind: energiereiche Silagen hoher Gehalt an Hefen und Bakterien schlechte Verdichtung zu spätes Schließen des Silos 2

3 Veränderung der Eiweißqualität Proteolyse und Desmolyse umfangreiche Umbau- und Abbauprozesse des Reineiweißes Proteolyse : Abbau des Reinweißes durch pflanzeneigene und bakterielle Proteasen Futterwert: Reduzierung des UDP und des nutzbaren Rohproteins Abbau der Aminosäuren durch Clostridien: Decarboxylierung: Abspaltung einer Carboxylgruppe (Aminosäure Amin + CO 2 ) Desaminierung: Abspaltung einer NH 2 -Gruppe (Aminosäure Buttersäure + NH 3 ) wolfram.richardt@lks-mbh.com 3

4 Einfluss der Silierung auf den UDP Gehalt (Richardt u. Steinhöfel, 2000, 2007) in % 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 A B1 B2 B3 C UDP5 Kleegras 27,6 4,2 37,8 24,1 6,3 32,7 Kleegrassilage 63,1 3,0 20,7 6,1 7,0 18,3 Parameter Einheit ohne Siliermittel mit Siliermittel Signifikanz n = 25 n = 25 Fraktion A % des XP 52 (19,0) 50 (18,3) p<0,05 Reinptrotein % des XP 48 (19,0) 50 (18,3) p<0,05 Fraktion C % des XP 4,3 (1,9) 4,7 (1,9) n.s. pepsinunl. XP % des XP 19,1 (3,8) 19,5 (4,7) n.s. VDLUFA Kongress 2007 wolfram.richardt@lks-mbh.com UDP5 % des XP 18,6 (7,7) 20,6 (8,0) p<0,05 4

5 Veränderung der Eiweißqualität Proteolyse und Desmolyse umfangreiche Umbau- und Abbauprozesse des Reineiweißes Proteolyse : Abbau des Reinweißes durch pflanzeneigene und bakterielle Proteasen Futterwert: Reduzierung des UDP und des nutzbaren Rohproteins Abbau der Aminosäuren durch (proteolytische) Clostridien: Decarboxylierung: Abspaltung einer Carboxylgruppe (Aminosäure Amin + CO 2 ) Desaminierung: Abspaltung einer NH 2 -Gruppe (Aminosäure Buttersäure + NH 3 ) wolfram.richardt@lks-mbh.com 5

6 Decarboxylierung Arginin Putrescin + CO 2 Lysin Cadaverin + CO 2 Methionin Spermidin + CO 2 Histidin Histamin + CO 2 Phenylalanin PEA + CO 2 Tryptophan Tryptamin + CO 2 Tyrosin Tyramin + CO 2 Glutaminsäure γ Amino-Buttersäure + CO 2 wolfram.richardt@lks-mbh.com 6

7 Bedeutung und Herkunft Proteolytische Gruppe Saccharolytische Gruppe C. butyricum Gruppe Substrat C. tyrobutyricum C. Perfringens Kohlenhydrate Proteine Milchsäure (+ ) Fermentationsprodukte Buttersäure Essigsäure Ethanol NH Biogene Amine Proteolytische Gruppe : C. sporogenes, C. sphenoides, C. bifermentans C. butyricum Gruppe : C. butyricum, C. beijerinckii, C. acetobutyricum wolfram.richardt@lks-mbh.com 7

8 Bedeutung und Herkunft Biogene Amine haben wichtige Funktionen im Körper sind pharmakologisch wirksame Substanzen Herkunft: im Körper/vom Tier selbst gebildet über Futter/Nahrung Fehlgärung im Pansen Azidose (Bildung und erhöhte Resorption) Adaption in Maßen möglich (Pansen, Van Os et al. 1997) 8

9 Auswirkungen einer latent ungenügenden Strukturwirksamkeit / Azidosen Histamingehalt im Pansensaft (ng/ml) Hofirek et al. (2001) Stunden nach Fütterung Grundration + 2,5 kg Saccharose + 4,0 kg Weizen wolfram.richardt@lks-mbh.com 9

10 Bedeutung und Herkunft Vasoaktive Wirkungen (Tyramin, Tryptamin und Phenylethylamin) Durchblutungsstörungen der feinen Kapillaren Beteiligung an Klauenerkrankungen Schädigung der Schleimhäute Senkung der Futteraufnahme und Milchleistung (Phuntsok a. Froetschel 1998, Lingaas et al. 1992, Van Os et al. 1995, Krizsan et al. 2007) 26% bei etwa 16 g BA ges /kg TS 8% ab etwa 100 g Putrescin/Tier und Tag ab 8-10 g/kg TS 7% bei 7,2 g BA ges /kg TS im Vgl. zu 1,2 g/kg TS 3% bei 4,8 g BA ges /kg TS Beeinträchtigung des Immunsystems (Histamin) wolfram.richardt@lks-mbh.com 10

11 Bedeutung und Herkunft Silagen mit hohem ph-wert, Ammoniak- und Buttersäuregehalt durch (proteolytische) Clostridien Silagen mit niedrigem ph-wert und Buttersäuregehalt aber erhöhtem Ammoniak Enterobacterien und Milchsäurebakterien es fehlen aber Daten zur Variation der biogenen Amine in Silagen Beinflussbarkeit durch Siliermittel (Hoedtke et al. 2011) keine Orientierungswerte 11

12 Entwicklung einer GC-MS-MS Methode (R. Wein, 2010) 12

13 Ergebnisse Rohproteinfraktionen (Richardt W., Wein R., Steinhöfel O. und Pries M., 2011) XP A B1 B2 B3 C BA Ges GABA g/kg TM % d. XP % d. XP % d. XP % d. XP % d. XP g/kg TM g/kg TM n Mittelwert ,3 2,8 22,8 11,0 4,1 2,86 7,5 SD 34 9,7 1,2 3,7 5,8 1,8 3,24 5,5 Min ,1 0,7 16,2 3,1 1,4 0,00 1,46 Max ,7 5,5 32,1 27,2 10,7 20,7 19,1 Rohproteinfraktionen (A, B1, B2, B3, C) nach Licitra et al. (1996) BAges: Putrescin, Cadaverin, Histamin, PEA, Tryptamin, Tyramin; GABA: Gamma-Amino-Buttersäure wolfram.richardt@lks-mbh.com 13

14 Zusammenhang zwischen Gärnote und Gesamtgehalt an Biogenen Aminen in Grassilagen (Richardt et al. 2011) 14

15 Korrelation zwischen Gehalt an Biogenen Aminen [g/kg TM] und Rohnährstoffen (Richardt et al. 2011) TM XA XP TP UDP5 B2 B3 C g/kg TM g/kg TM g/kg TM % d. XP % d. XP % d. XP % d. XP % d. XP Anzahl BA Ges -0,64* 0,11 n.s. -0,03 n.s. 0,32* 0,37* 0,33* 0,20 n.s. 0,49* UDP 5 kalkuliert nach Kirchhof et al. (2006), Rohproteinfraktionen (TP, B2, B3, C) nach Licitra et al. (1996) BA Ges [g/kg TM]: Putrescin, Cadaverin, Histamin, PEA, Tryptamin, Tyramin * = signifikant (p<0,05), n.s. = nicht signifikant wolfram.richardt@lks-mbh.com 15

16 Zusammenhang zwischen Konserviererfolg und Rohproteinfraktionen (Richardt u. Steinhöfel, 2007) Parameter Einheit Konserviererfolg Signifikanz 1 und 2 4 und 5 n A % des XP 52,4 (11) 47,3 (12) p < 0,01 C % des XP 6,7 (2,8) 9,4 (3,3) p < 0,0001 UDP5 % des XP 25,3 (10,1) 35,5 (13,0) p < 0,0001 NH 3 % des Gesamt-N 6,8 (2,1) 16 (8,1) p<0,0001 pu XP % des XP 23,6 (6,3) 30,8 (9,6) p<0,001 wolfram.richardt@lks-mbh.com 16

17 Korrelation zwischen Gehalt an Biogenen Aminen und Gärparametern (Richardt et al. 2011) MS ES BS Ethanol NH 3 1,2 Propandiol ph KE % d. TM % d. TM % d. TM % d. TM % des Gesamt-N % d. TM Anzahl BA Ges -0,02 n.s. 0,61* 0,80* 0,30* 0,67* 0,10 n.s. 0,41* 0,80* MS = Milchsäure, ES = Essigsäure, BS = Buttersäure, KE = Gärschlüssel DLG 2006 BA Ges [g/kg TM]: Putrescin, Cadaverin, Histamin, PEA, Tryptamin, Tyramin * = signifikant (p<0,05), n.s. = nicht signifikant wolfram.richardt@lks-mbh.com 17

18 Beziehung zwischen Gehalt an Biogenen Aminen und Essigsäure (Richardt et al. 2011) 18

19 Schlussfolgerungen der Gehalt an biogenen Aminen in Grassilagen lag im Mittel bei 2,86 g/kg TM (SD 3,24) der Gehalt an Buttersäure, Ammoniak und die Gärnote zeigen die höchste Korrelation (~0,8) zum Gehalt an biogenen Aminen bis 3% Essigsäure/kg TS ergeben sich keine erhöhten Gehalte an biogenen Aminen je schlechter die Gärnote, desto höher der Gehalt an biogenen Aminen, aber mit hoher Standardabweichung der Anstieg des Gesamtgehaltes an biogenen Aminen wird durch den Anstieg aller biogener Amine verursacht 19

20 Schlussfolgerungen Parameter der Rohproteinfraktionierung, insbesondere das Reineiweiß, sind nicht geeignet die Anwesenheit von biogenen Aminen anzuzeigen hohe NH 3 - und/oder Buttersäuregehalte gute Indikatoren für biogene Amine wolfram.richardt@lks-mbh.com 20

21 Bewertung von biogenen Aminen < 5 g/kg TS Hinweistext: Der Gehalt an biogenen Aminen ist nicht erhöht g/kg TS Hinweistext: Der Gehalt an biogenen Aminen ist erhöht und weist auf einen Abbau von Aminosäuren hin. Einflüsse auf Futteraufnahme, Milchleistung und Tiergesundheit sind nicht auszuschließen. >15 g/kg TS Hinweistext: Der Gehalt an biogenen Aminen ist stark erhöht und weist auf einen deutlichen Abbau von Aminosäuren hin. Der Gehalt beeinflusst die Futteraufnahme, Milchleistung und Tiergesundheit negativ. Die Silage sollte nicht mehr verfüttert werden. wolfram.richardt@lks-mbh.com 21

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