Themen zur Tierernährung

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1 Gesunde Ferkel durch pflanzliche Wirkstoffe im Futter Prof. em. Dr. Chlodwig Franz Institut für Tierernährung und Funktionelle Pflanzenstoffe, Veterinärmedizinische Universität Wien Einleitung Der Entwicklung pflanzlicher Nahrungsergänzungen in der Humanernährung folgend, schenkt man auch in der Tierernährung und Tiergesundheit seit einigen Jahren den funktionellen Pflanzenstoffen und deren Wirkungen auf Leistung und Wohlbefinden der Tiere größere Aufmerksamkeit. Standen bis in die 1990er Jahre fast ausschließlich die Grundnährstoffe (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß), Mineralstoffe, Spurenelemente und Vitamine im Mittelpunkt ernährungswissenschaftlichen Interesses, gewannen seither Stoffe und Funktionen an Bedeutung, die früher unbekannt oder unterbewertet waren. Gerade bei den sekundären Pflanzenstoffen dazu zählen u.a. ätherische Öle, Flavonoide und Bitterstoffe - zeigt sich mittlerweile, dass diese als Futterbestandteile bzw. als Zusatzstoffe weitaus mehr nicht-nutritive Effekte entfalten können als zunächst angenommen, wie z.b. Schmackhaftigkeit des Futters, Verminderung/Verbesserung des Stallgeruchs oder Erhöhung des Wohlbefindens der Tiere durch Stressreduktion. Dabei darf aber nicht übersehen werden, dass auch eine Reihe von Sekundärstoffen anti-nutritive Eigenschaften besitzt, so z.b. manche Gerbstoffe (Tannine) und Saponine. Arznei- und Gewürzpflanzenprodukte werden derzeit in großem Umfang als sensorische Zusatzstoffe und appetitanregende, verdauungsfördernde Stoffe verwendet. So ist in der EU allein der Verbrauch an ätherischen Ölen als funktionelle Futterzusätze seit 2006 von wenigen 100 t auf weit über t/jahr gestiegen. Diese Futterzusatzstoffe werden bei gesunden Tieren nicht nur zu Ernährungszwecken, sondern auch zur Erzielung weiterer positiver Wirkungen eingesetzt. Ihre Anwendung erfolgt über lange Zeiträume, oft auch über den gesamten Produktionszyklus von lebensmittelliefernden Tieren, Anwender sind die Tierhalter bzw. Tierproduzenten. Im Gegensatz COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 1 VON 18

2 dazu werden Veterinär-Arzneimittel in der Regel nur kurzzeitig zur Behandlung von Krankheiten und unter Kontrolle eines Tierarztes angewandt: Futterzusatzstoffe Tierarzneimittel Anwender Landwirt/Tierhalter nur der Tierarzt Tiere Gesunde Tiere Kranke Tiere Ziel der Verwendung Verbesserung der Leistung und/oder Produktqualität Wiederherstellen der Gesundheit Dauer der Verwendung dauerhaft zeitlich begrenzt Sicherheit Kein Sicherheitsrisiko akzeptiert; strenge Sicherheitsbewertung vor Zulassung Nutzen-Risiko-Analyse; Wartefrist vor Verbrauch der Produkte Während Einzel- und Mischfuttermittel als Futtermittelausgangserzeugnisse bzw. Mischungen daraus nach Richtlinie 96/25 EG nur die entsprechenden Pflanzen als solche auch getrocknet und zerkleinert umfassen, kommt den Extrakten und ätherischen Ölen als Futterzusatzstoffe in den letzten Jahren erhöhte Bedeutung zu. Hintergrund davon war u.a., dass die Risiken für Gesundheit und Umwelt, die mit der missbräuchlichen Verwendung von ungeeigneten Futterbestandteilen und synthetischen Arzneimitteln zur Steigerung der Rentabilität der tierischen Produktion verbunden sind, in das Bewusstsein der Öffentlichkeit gelangt waren. Hinzu kamen Berichte über die Bildung von resistenten Stämmen pathogener Keime durch den zunehmenden Gebrauch von Antibiotika, unter anderem auch infolge von deren ständiger Verwendung in sub-therapeutischer Dosis als leistungsfördernde Futterzusätze bei lebensmittelliefernden Tieren. Die diesbezüglichen Bedenken führten zunächst zu einem teilweisen Verbot antibiotischer Leistungsförderer und schließlich seit Anfang 2006 zu einem Totalverbot von Antibiotika als Futterzusatz in der gesamten Europäischen Union. Diese Entwicklungen hatten die Suche nach Alternativen zu synthetischen Chemikalien verstärkt, was das Interesse auf umweltverträgliche bioaktive Pflanzenstoffe zur Förderung der Tiergesundheit gelenkt hat. Die Zunahme einer teils unkontrollierten Verwendung von immer mehr auch exotischen (pflanzlichen) Zusätzen hatte allerdings die Europäische Kommission zur Herausgabe der Verordnung (EG) 1831/2003 über Zusatzstoffe zur Verwendung in der Tierernährung veranlasst. Ziel dieser Regelung ist COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 2 VON 18

3 es, nur noch auf Grundlage einer Sicherheitsbewertung Futtermittelzusatzstoffe zur Vermarktung zuzulassen, um damit die Gesundheit von Mensch und Tier zu sichern, aber auch den Schutz der Umwelt sowie der Anwender und Konsumenten zu gewährleisten. Futtermittelzusatzstoffe sind nach Definition dieser Verordnung Stoffe oder Zubereitungen, die keine Futtermittel-Ausgangserzeugnisse oder Vormischungen sind und die Futtermitteln oder Wasser zugesetzt werden mit der Absicht, eine oder mehrere der nachstehenden Funktionen zu erfüllen: die Beschaffenheit des Futtermittels positiv zu beeinflussen, z.b. sensorisch oder antioxidativ, die Beschaffenheit der tierischen Erzeugnisse wie etwa mikrobielle Belastung, Haltbarkeit oder Geschmack positiv zu beeinflussen, den Nährstoffbedarf der Tiere zu decken, die ökologischen Folgen der Tierproduktion positiv zu beeinflussen, vor allem in der Nutztierhaltung z.b. durch Senkung der Ammoniak- und Methanausscheidung, die Tierproduktion, die Leistung oder das Wohlbefinden der Tiere insbesondere durch Einwirkung auf die gastrointestinale Flora oder die Verdaulichkeit des Futters positiv zu beeinflussen. Für die Ferkel- und Schweineernährung von Bedeutung sind vor allem technologische Zusatzstoffe wie Antioxidantien, Geruch- und Geschmackstoffe (Aromen) sowie zootechnische Zusatzstoffe wie etwa Verdauungsförderer, Darmflora-Stabilisatoren u.a. Derzeit (Stand Ende 2014) sind etwa 200 botanisch definierte Naturprodukte in das Gemeinschaftsregister der Futtermittelzusatzstoffe aufgenommen, und zwar nahezu ausschließlich unter der Kategorie sensorische Zusatzstoffe. Sie müssen gemäß Verordnung (EG) Nr. 429/2008 mittels gesonderter Anträge einer Bewertung und Zulassung unterworfen werden. Hierzu sind umfangreiche Dossiers zur Nutzen-Risiko-Analyse notwendig, welche neben der exakten Beschreibung der Pflanzenarten bzw. -teile und ihrer Inhaltsstoffe auch deren pharmakologische und toxikologische Eigenschaften, Sicherheitsaspekte für die Ziel-Tierarten, Kenntnisse soweit vorhanden über Absorption, Verteilung, Metabolismus und Ausscheidung der Stoffe (=ADME Daten: Absorption, Distribution, Metabolismus, Exkretion) und ihre sonstige Verwendung außerhalb der Tierernährung (z.b. Arznei, Gewürz, Aroma) zu umfassen haben. Erste COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 3 VON 18

4 Modell-Monographien wurden 2006 für das EFSA FEEDAP-Panel erstellt, sie umfassen 36 Arten von Aloe bis Thymian und von Baldrian bis Katzenkralle (Uncaria). Ob alle bisher unter Sensorische Zusatzstoffe gelisteten Produkte in dieser Kategorie bleiben werden oder einer anderen Kategorie zuzuordnen sind, bleibt der weiteren Beurteilung vorbehalten. Nachdem sich aber schon gezeigt hatte, dass aus lebensmittelund ernährungswissenschaftlicher Sicht eine Abgrenzung zwischen physiologischer und pharmakologischer Wirkung der pflanzlichen Sekundärstoffe nicht zielführend ist, beschränkt man sich seitens der EFSA vorrangig auf die Beurteilung der Sicherheit der Futtermittelzusatzstoffe in der Lebensmittel- bzw. Nahrungskette. Einsatz pflanzlicher Futterzusatzstoffe Die Herausforderungen, denen sich die Produzenten von Lebensmitteln tierischer Herkunft heute zu stellen haben, sind die Konsequenzen aus den berechtigten Wünschen und Erwartungen der Verbraucher nach unbedenklichen, gesunden und unter ökologisch nachhaltigen Bedingungen produzierten Nahrungsmitteln. Zur Erfüllung dieser Ansprüche muss eine zeitgemäße Tierproduktion tierfreundlich und artgerecht, konsumentenfreundlich und umweltfreundlich ausgerichtet sein. Arznei- und Gewürzpflanzen, Extrakte und ätherische Öle bieten eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten aufgrund ihrer Vielfalt an funktionellen Stoffen mit antioxidativer, antimikrobieller, verdauungsfördernder und leistungssteigernder Wirkung. Ein immer wieder ins Treffen geführter Vorteil dieser Stoffe ist deren komplexe Mischung aus oft vielen Einzelsubstanzen mit synergistischen Wirkungen und geringer Gefahr der Resistenzbildungen. Die komplexen Wirkungsweisen im tierischen Organismus entlang des gesamten Verdauungstraktes, angefangen von der verbesserten Futteraufnahme über die bakterielle Modulation bis hin zur Resorption und weiteren Wirkungen im Körper sind jedoch erst ansatzweise bekannt und erfordern noch viel weitere Forschungsarbeit. Nach dem heutigen Stand der Kenntnis lassen sich die im Folgenden dargestellten Einsatzgebiete erkennen. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 4 VON 18

5 Verbesserung der Futtereigenschaften und der Futteraufnahme Kräuterzusätze und pflanzliche Aromen sollen die Schmackhaftigkeit des Futters verbessern und damit zu einer Erhöhung der Futteraufnahme beitragen. Bei Ferkeln ist die steigende Futteraufnahme allerdings vorwiegend auf das rasche Wachstum mit steigendem Futterbedarf und weniger auf die Schmackhaftigkeit des Futters zurückzuführen, wenn auch süßliche, fruchtige Aromen wie Anis, Orangenöle und Vanillin nachgewiesenermaßen sehr beliebt sind. Einige Versuche haben aber gezeigt, dass Kümmel und Fenchel ebenso wie Oregano, Salbei und Thymian bei Schweinen zu einer geringeren Futterakzeptanz geführt haben. In einem randomisierten Versuch mit Thymian- und Oregano-Kraut in Konzentration zwischen 0,12 und 1,2 % als Futterzusatz bei Mastschweinen hat sich eine eindeutige Präferenz des Standardfutters ergeben, gefolgt von Thymian und zuletzt Oregano, was vermutlich am intensiveren Geruch von Origanum liegt. Um dennoch die weiteren positiven Effekte verschiedener Extrakte und ätherischer Öle auf den Gastrointestinaltrakt zu nutzen, sollten diese vorzugsweise mikroverkapselt dem Futter beigemischt werden. Freßpulver mit den Bitterstoffdrogen Enzian und Wermut oder auch Ysop führen deshalb zu einer besseren Futteraufnahme, weil sie unabhängig vor der Fütterung verabfolgt werden und die dadurch angeregte Verdauungssaftproduktion den Appetit der Tiere steigert. Eine Vielzahl von Kräutern, Gewürzen und ätherischen Ölen weist antioxidative und damit Futter konservierende Eigenschaften auf, insbesondere wenn phenolische Verbindungen enthalten sind. Das ist schon lange für Minzen, Oregano, Rosmarin, Salbei, Thymian usw. bekannt, vor allem wegen ihres Gehalts an Carnosol(säure) und Rosmanol bzw. Rosmarinsäure sowie an den äther.-öl-komponenten Thymol und Carvacrol. Es gelten aber noch eine Reihe weiterer Stoffe als Sauerstoffradikalfänger, so z.b. die Flavonoide und Anthocyanidine, aber auch manche Scharfstoffe und äther.- Öl-Bestandteile, die keine phenolische Struktur aufweisen. So wirken auch Ingwer, Curcuma, verschiedene Doldenblütler (Koriander, Kümmel, Fenchel) und Pfeffer sowie Chili-Pfeffer als Radikalfänger. Sofern geschmacklich verträglich, werden diese den Futtermitteln statt der sonst verwendeten Tocopherole und Tocotrienole (Vitamin E) zugesetzt, um die im Futter enthaltenen Fette vor oxidativen Veränderungen zu schützen. Bevorzugt werden schwach schmeckende, wenig ätherisches Öl oder COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 5 VON 18

6 Scharfstoffe enthaltende, aber an antioxidativen Phenolen reiche Materialien. Auch Pflanzenrückstände nach der Destillation von z.b. Oregano, Thymian oder Rosmarin und Reststoffe aus der Extraktherstellung können zur oxidativen Stabilisierung des Futters eingesetzt werden. Bei der Futtermittelherstellung ist des Weiteren die unterschiedliche Stabilität und Flüchtigkeit der Pflanzeninhaltsstoffe zu berücksichtigen. Leichtflüchtige ätherische Öle können schon bei der Pelletierung in größerem Umfang verloren gehen, außerdem ist die Stabilität oft nicht über die übliche Lagerperiode des Futters gegeben und die Wiederfindungsrate sinkt. Schließlich kann es durch Wechselwirkung mit Futterkomponenten zur Ausbildung eines unangenehmen Geruchs oder Geschmacks kommen, der die Futterakzeptanz vermindert und ggf. sogar die Sensorik der tierischen Produkte negativ beeinflusst. Wachstums- und Leistungsförderung In der für die Lebensmittelproduktion betriebenen Tierhaltung stehen aus wirtschaftlichen Gründen die Leistungsparameter Futteraufnahme, Tageszunahme und Futterverwertung im Vordergrund. Zahlreiche Versuche mit Kräutern, Extrakten und ätherischen Ölen, am häufigsten aber mit kommerziellen Fertigmischungen wurden in den letzten Jahren durchgeführt, die im Durchschnitt eine Gewichtszunahme um etwa 2 % und eine verbesserte Futterverwertung von ca. 3 % zeigen. Diese Zahlen sind vergleichbar mit Ergebnissen anderer Leistungsförderer wie organischer Säuren oder Probiotika und ebenso mit denjenigen der seit 2006 als Futterzusatzstoffe in Europa (EU) verbotenen Antibiotika. Vereinzelt erzielte wesentlich bessere Ergebnisse sind vermutlich auf schlechte Haltungs- und Hygienebedingungen zurückzuführen, unter welchen z.b. antimikrobiell wirkende ätherische Öle einen entsprechenden Vorteil bieten. Beispiele des Effekts pflanzlicher Leistungsförderer auf die Leistungsparameter von Ferkeln sind in Tab. 1 zusammengefasst. Nicht zu beurteilen sind Ergebnisse mit kommerziellen Produkten, wenn deren Zusammensetzung und Qualität nicht deklariert ist. Schwierig ist der Vergleich verschiedener Daten auch deshalb, weil entweder Drogen, Extrakte, ätherische Öle oder Reinsubstanzen eingesetzt wurden und die Begriffsunterschiede den Autoren oft nicht klar sind. Auch sind die Angaben zur Dosierung unterschiedlich, ob in Bezug auf das Futter oder das Körpergewicht der Tiere. Die COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 6 VON 18

7 vorrangige Wirkungsweise leistungsfördernder Futterzusatzstoffe beruht auf einer Stabilisierung der Futterhygiene und einer positiven Beeinflussung der gastrointestinalen Mikroflora durch Reduktion potentiell pathogener Keime. Das gilt vor allem für die kritischen Entwicklungsphasen der Tiere wie Absetzphase bei Ferkeln, in welchen eine höhere Anfälligkeit gegenüber gastrointestinalen Problemen gegeben ist. Durch Futterzusätze verbesserte Gesundheit im Verdauungstrakt bedeutet, dass die Tiere aufgrund einer Quorum-Sensing Inhibition weniger mikrobiellen Toxinen oder anderen unerwünschten Metaboliten wie Ammoniak oder biogenen Aminen ausgesetzt sind. Folgerichtig können pflanzliche Zusatzstoffe die Immunabwehr stärken und die Tiere in kritischen Phasen entlasten, was zu einer besseren Nährstoffausnutzung des Futters und damit zu einer Leistungssteigerung im Rahmen des genetischen Potentials führt. Einfluss auf die Funktionen des Gastrointestinaltraktes Viele Pflanzen bzw. Pflanzenprodukte zeigen positive Auswirkungen auf die Verdauungsorgane und deren Funktion, so z.b. spasmolytische, verdauungsfördernde oder abführende Effekte. Hierzu zählen Fenchel, Anis und Kümmel, Pfefferminze oder Rhabarber. Die Anregung des Speichelflusses, der Magensaft- und Gallenflüssigkeitsproduktion und damit der Verdauungsenzyme durch verschiedene Bitterstoffe, ätherische Öle und Scharfstoffe führt nachgewiesenermaßen zu einer längeren Verweilzeit des Futters im Magen und damit zu einer besseren Futterverwertung. Tabelle 1: Einfluss von Kräutern und ätherischen Ölen auf die Leistungsparameter von Ferkeln Futterzusatz A) Kräuter Dosis (g/kg) Futteraufnahme Körpergewicht tägliche Gewichtszunahme Futterverwer- tungs- Rate x) Koriander 2, Knoblauch 1,0-7/+5 +2/+1-8/+4 Oregano 2,0-1/+4 +9/+5-10/0 Salbei 2, Thymian (1) 2, Thymian (2) 1, COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 7 VON 18

8 Thymian (3) 5, Schafgarbe 2, B) äther. Öle Kümmel 0,1-9/-2 -/0-7/- -3/-2 Zimt (1) 0, Zimt (2) 0, Gewürznelken (1) 0, Nelken (2) 0, Fenchel 0,1 +3/+3 -/+6 +4/- -2/-3 Oregano (1) 0, Oregano (2) 0, Oregano (3) 0, Pfefferminze (1) 5 ml Pfefferminze (2) 0, x) Futterverwertungsrate: kg Futter / kg Körpergewichts-Zunahme; (1), (2), (3): versch. Chargen Wichtige Effekte, die durch phytogene Futteradditive zu erzielen sind, umfassen die Stimulierung des Immunsystems z.b. durch Echinacea und Artischocke, die Stimulierung der erwünschten Darmflora (Lactobacillen) und Unterdrückung von Pathogenen (Escherichia coli-stämme, u.a.) durch z.b. Knoblauch, Gewürzpaprika bzw. Capsaicin, Carvacrol und Eugenol, und die Regulierung der Enzymaktivitäten. Auch ein Schutz der Darmoberfläche gegenüber der Adhäsion pathogener Keime und ein Schutz vor Mykotoxinen sind wesentliche Effekte der pflanzlichen Futterzusätze. In diesem Zusammenhang sind noch folgende Arten bzw. Stoffe zu nennen: Blutwurz, Fenchel, Lorbeer, Mariendistel, Meerrettich, Myrte, Oregano, Rosmarin, Salbei, Schafgarbe, Thymian, Wacholder, Wermut sowie ätherische Öle von Bohnenkraut, Lauch, Lorbeer, Muskatnuß, Nelken, Oregano, Zimt u.a. Durch letztere wird u.a. eine leichte Irritation des gastrointestinalen Epithelialgewebes erzielt mit verstärkter Schleim- und Enzymbildung. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 8 VON 18

9 Antimikrobielle und antioxidative Aktivität Ein wesentliches Problem in der Ferkelaufzucht, aufgrund der kurzen Mastperiode aber auch bei Mastschweinen, stellen Durchfallerkrankungen dar. Die Mikroflora des Darmes hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, weshalb die Gesunderhaltung durch das Optimieren von Management, Hygiene und Fütterung bestimmt wird. Bei Durchfällen kommt es infolge von Dehydratation zu verminderter Gewichtszunahme der Tiere, sowie durch Sepsis infolge bakterieller Translokation und nachfolgender Peritonitis zu nicht unerheblichen Zahlen von Todesfällen. Häufig sind an der Ursache nicht-kommensale Escherichia-coli-Stämme, Salmonellen, Yersinien oder Enterobakterien, aber auch Corona- und Rotaviren beteiligt. Die Pathogenese hängt einerseits von der Bildung verschiedener Toxine, andererseits von der Adhärenz der Keime an den Darmepithelzellen ab. Durch Zufütterung von Karottenpulver oder aus anderen pflanzlichen Quellen hergestellten Pektinfraktionen (Galakturonsäuren) konnte gezeigt werden, dass diese Galakturonide die Adhärenz bakterieller Mikroorganismen als Rezeptor-Analoga blockieren, die pathogenen Keime aus dem Darm ausgeschleust und dadurch Durchfälle bei Absetzferkeln verhindert werden (Abb. 1, Tab. 2). Tabelle 2: Reduktion der Durchfallhäufigkeit bei Absetzferkeln durch den Zusatz von Karottenpulver zum Futter (Guggenbichler J. et al. 2004) mit Durchfall ohne Durchfall Gesamtzahl Kontrolle 31 (50%) 31 (50%) 62 (100%) Tylosinphosphat 17 (25%) 52 (75%) 69 (100%) Karottenpulver 10 (15%) 58 (85%) 68 (100%) Abbildung 1: Adhärenz der Bakterien an die Darmmucosa (li) und Blockade der Fimbrien durch Galakturonid-Anlagerungen als Rezeptor-Analoga (re) (Guggenbichler 2004) COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 9 VON 18

10 Neben der oben erwähnten Beeinflussung der Aktivität der Verdauungsenzyme und der Darmmobilität kommt vielen phytogenen Futteradditiven, insbesondere den ätherischen Ölen und Scharfstoffen, eine antimikrobielle Wirkung zu, entweder bakteriostatisch, bakterizid oder aktiv gegen andere Pathogene wie Pilze oder Protozoen. Sie verändern die Durchlässigkeit der Zellmembran oder stören die Ausbildung der Fimbrien, weshalb die Anlagerung pathogener Keime an die Darmmucosa nicht mehr möglich ist. Die in-vitro antimikrobielle Aktivität gegenüber enteropathogenen Keimen wurde von einer großen Anzahl von Stoffen und Einzelsubstanzen gemessen. Einen Hinweis auf die minimale Hemmkonzentration (MIC) gibt Tab. 3. Tabelle 3: Minimale Hemmkonzentration (MIC) verschiedener ätherischer Öle und einiger Bestandteile gegenüber ausgewählten Mikroorganismen (in µl/ml ) (nach Franz et al. 2010) E- scherichia coli Salmonella typhimurium Staphylococcus aureus Listeria monocytogenes Rosmarin 4,5-10,0 >20,0 0,4-10,0 0,2 0,2 Salbei 3, , ,2 Oregano 0,5-1,2 1,2 0,5-1,2 Thymian 0,4-1,2 0, ,2-2,5 0,2-0,5 Gewürznelken 0,4-2,5 >20,0 0,4-2,5 0,3 Lemongras 0,6 2,5 0,6 Limonen 0,70 Bacillus cereus Carvacrol 0,1-5,0 0,2-0,25 0,2-0,45 0,4-0,5 0,25 Thymol 0,10-0,45 0,06 0,17-0,25 0,20-0,45 0,35-0,45 Geraniol 0,15 0,35 1,25 0,35 Eugenol 0,55 0,75 0,55 0,30 Unterschiede in der Aktivität wurden nicht nur zwischen Pflanzenarten und Pflanzenteilen, sondern auch zwischen Individuen derselben Art festgestellt. Das ist auf die innerartliche chemische Variabilität zurückzuführen, welche sowohl bei mikrobiologischen Studien als auch in praxisnahen Tierversuchen oft unberücksichtigt bleibt, was COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 10 VON 18

11 mit ein Grund für unterschiedliche bis widersprüchliche Ergebnisse sein dürfte. So haben Gollnisch et al. (2001) festgestellt, dass es beim Einsatz von nur sehr wenigen ätherischen Ölen in der Ferkelaufzucht zu Leistungssteigerungen kam, während Kyriakis et al. (1998) mit Beimengungen von ppm Oregano-Öl zum Futter von Absetzferkeln nicht nur Leistungssteigerungen, sondern auch eine deutliche Reduktion der Durchfälle und der Mortalitätsraten erzielen konnten (Tab. 4). Viele ätherisch-öl-haltige Pflanzen und einige ätherische Öle besitzen zusätzlich antioxidative Eigenschaften, die vorwiegend auf phenolische Verbindungen(Thymol, Carvacrol), und auf einige nicht phenolische Stoffe wie z.b. Borneol, Terpinen und Caryophyllen zurückzuführen sind. Diese Antioxidantien tragen nicht nur zur Haltbarkeit des Futters bei, sondern vermindern auch den oxidativen Stress im Stoffwechsel der Tiere. Tabelle 4: Durchfallprophylaxe bei Absetzferkeln durch ätherisches Öl von Origanum sp. (Kyriakis S.C. et al. 1998) Kontrolle 0,25 kg / t 0,5 kg / t Oregano-Öl Lebendmassezunahme (kg) 3,65 4,02 4,67 tägl. Futteraufnahme (g) Futterverwertungsrate (kg/1 kg) 1,80 1,67 1,64 Durchfallrate 7,1 4,3 3,1 Mortalität (%) 11,1 2,8 0,0 Fütterung mit Zusatzstoffen wie Oregano, Thymian oder Rosmarin führt zu höheren Gehalten an mehrfach ungesättigten Fettsäuren und niedrigeren Cholesterin/oxid/gehalten im tierischen Gewebe, was einen höheren ernährungsphysiologischen Wert dieser Nahrungsmittel tierischer Herkunft bedeutet. Zugleich wird auch die oxidative Stabilität und Lagerfähigkeit der Produkte Fett und Fleisch erhöht. Catechine (z.b. aus grünem Tee), Pro(antho)cyanidine, Flavonoide und Tannine sind ebenso phenolische Substanzen mit hohem antioxidativen Potenzial, welche Hyperlipidämie und oxidativen Stress im (tierischen) Körper minimieren. In diesem Zusammenhang sind wieder Mariendistel und Artischocke zu erwähnen, deren Inhaltsstoffe COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 11 VON 18

12 als Radikalfänger die Leber vor Toxinen und anderen Schadstoffen schützen. Besonders zu erwähnen sind hier Aflatoxine und andere Mykotoxine sowie Rückstände von Pflanzenschutzmitteln im Futter. Reststoffe und Nebenprodukte der Verarbeitung, speziell der Destillation und Extraktion von Pflanzen Als Neben- und Abfallprodukte der Obst-, Gemüse und Kräuterverarbeitung in großen Mengen anfallende Presskuchen, Stängel, Extraktions- und Destillationsrückstände enthalten oft noch eine Reihe wertvoller Substanzen wie Polyphenole, Flavonoide, Terpene und Galakturonide. Wegen der raschen Gärungs- und Fäulnisgefahr müssen diese Reststoffe entweder sofort verfüttert, getrocknet bzw. pelletiert oder enzymatisch verflüssigt werden. Wie Versuche u.a. mit Kürbispulpe gezeigt haben, können einige derartige Materialien die Adhäsion pathogener Keime an die Darmwand verhindern und wirken auf diese Weise diätetisch. Verschiedene Reststoffe wie Traubenkerne, Olivenpreßkuchen und andere Rückstände weisen trotz vorangegangener Extraktion noch eine bemerkenswerte antioxidative Aktivität auf (Tab. 5). Sie können deshalb als Futterbestandteile oder Zusatzstoffe eine wertvolle Verwendung finden. Schafe und Ziegen, die mit % Destillationsrückständen von Rosmarin, Thymian und verwandten Kräutern über mehrere Monate gefüttert wurden, enthielten eine höhere Konzentration antioxidativer Polyphenole im Gewebe, was zu einer verbesserten Lagerstabilität des Fleisches führte (Jordan et al. 2007). Auch der Gehalt an Antioxidantien in der Milch war erhöht, dadurch der oxidative Stress der saugenden Jungtiere erniedrigt. Freilich muss in der wirtschaftlich orientierten Nutztierhaltung bei Zufütterung solcher Reststoffe für einen Ausgleich des Energie- und Eiweißgehaltes in der Diät gesorgt werden. Auch ist zu berücksichtigen, dass manche Nebenprodukte den Geschmack und Geruch der erzeugten Lebensmittel tierischer Herkunft verändern oder negativ beeinflussen können. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 12 VON 18

13 Dosierung phytogener Futterzusatzstoffe Kräuter und Gewürzdrogen, Mischungen 0,1-1,0 % aus Arznei- und Gewürzpflanzen (Feinschnitte bzw. Pulver) = ca. 0,5/1,0/10,0 kg/t Futter Extrakte, äther. Öle , selten bis 1000 ppm =ca g/t, selten g/t Tabelle 5: Antioxidative Aktivität und Gesamt-Phenolgehalt einiger Extraktions-Rückstände (Stockhammer et al.) Material DPPH Fe III -Reduktion PCL TPC Artischocke 7,8 9,0 0,5984 9,3 Echinacea 12,5 10,5 0, ,9 Traubenkern 827,7 466,4 1, ,9 Rosskastanie 20,3 25,2 0, ,8 Mango 50,6 46,2 0, ,2 Sonnenblume 19,4 20,8 1, ,5 Thymian 13,6 11,7 0, ,8 Weidenrinde 10,8 9,5 0, ,0 PCL=Photochemilumineszenz, TPC=Gesamt-Phenolgehalt Einfluss auf die Produktqualität Mit der Verwendung antimikrobieller bzw. antioxidativer Zusatzstoffe lässt sich auch die Qualität und Lagerstabilität der Lebensmittel tierischer Herkunft verbessern. Nach Zufütterung von 1 % getrocknetem Oregano in der Endmast von Schweinen] wurde der Speck sofort nach der Schlachtung und nach 6-monatiger Lagerung untersucht (Abb. 2). In der unbehandelten Variante stieg der Gehalt an unerwünschten, gesundheitsschädlichen Cholesterin-Oxiden deutlich an, während die Bildung der Oxide in der Oregano-Variante weitgehend unterblieb. In einem anderen Versuch wurden Schweine mit bis zu 1,2 % Salbei gefüttert mit dem Ergebnis, dass der Stallgeruch erheblich verbessert war und das Fleisch beim Koch- und Brattest eine würzig-aromatische Note aufwies. Interessant ist auch die Beobachtung, dass antimikrobielle Futterzusätze wie z.b. ätherische Öle die Keimbelastung des Schlachtkörpers von COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 13 VON 18

14 ppm CO im Fett Themen zur Tierernährung Schweinen verringern. Auch wenn sich hier interessante Einsatzgebiete für Arznei- und Gewürzpflanzen und entsprechende Produkte eröffnen, müssen die wenigen bisher dazu vorliegenden Ergebnisse noch weiteren Überprüfungen unterzogen werden. Cholesterinoxide (CO) in Hamburgerspeck Frisch Kontrolle Oregano Abb. 2: Antioxidative Wirkung von 1% Oregano-Kraut als Futterzusatz bei Mastschweinen. Cholesterinoxidgehalt in Hamburgerspeck nach der Herstellung ( frisch )und nach 6-monatiger Lagerung ( Kontrolle bzw. Oregano -Variante) (Bauer et al ) Weitere Anwendungen von pflanzlichen Produkten in Tierernährung und Tiermedizin Die Vielfalt sekundärer Pflanzenstoffe und ihrer Bioaktivität bietet ein großes Potenzial für die natürliche Kontrolle pathogener oder parasitärer Organismen, die Förderung der Futter- bzw. Nahrungsaufnahme, die Verdauung, die Resistenz gegenüber Krankheiten oder generell für das Wohlbefinden der Tiere. Neben der pharmazeutisch-medizinischen Verwendung oder dem Einsatz als funktionelle Futterzusatzstoffe werden Heilkräuter, Arznei- und Gewürzpflanzen sowie Produkte daraus noch z.b. für folgende Gebiete eingesetzt: als Leberschutzmittel gegenüber Mykotoxinen, anderen Lebergiften und zur Verbesserung des Fettstoffwechsels: Mariendistel und Artischocke als Repellentien, z.b. Lavendel und Lavendelöl im Stall, Citronellöl als Mückenabwehr (Vorsicht: photosensibilisierend) COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 14 VON 18

15 als Insektizide und Antiparasitika, als Pflegemittel, z.b. Ringelblume, Kamille, Aloe vera u.a.m. als Beruhigungsmittel (Anti-Stress) z.b. bei Umstallungen, Transport usw.: Lavendelextrakt bzw. öl, Hopfen, Passionsblume, Melisse, Baldrian u.a.m. In jedem Fall sind Toxizität, allergenes Potential und mögliche Photosensibilisierung zu berücksichtigen. Nachdem es sich bei Ferkeln um Tiere handelt, welche zur Lebensmittelproduktion bestimmt sind, muss auch die Übertragung einzelner Sekundärstoffe in das betreffende Lebensmittel beachtet werden ( Rückstände ). Schlussbemerkungen Die große Zahl der Pflanzen mit funktionellen, bioaktiven Naturstoffen, welche heute in der Veterinärmedizin, mehr aber noch in der Tierernährung eingesetzt werden und die auf unterschiedlichen Verteilungswegen auf den Markt kommen, erfordert umfangreiche Qualitätssicherungsmaßnahmen und Risikobewertungen. Diese umfassen: Identifikation und Authentifizierung des Ausgangsmaterials Berücksichtigung der GACP-Richtlinien (Gute landwirtschaftl. Praxis) Rückverfolgbarkeit des Materials Identifizierung der bioaktiven Stoffe Verteilung der Wirkstoffe im tierischen Körper, insbesondere auf die zum Verzehr gelangenden Teile und Produkte (Fleisch, Fett, Innereien) Sicherstellung der Gleichförmigkeit und Stabilität, insbesondere bei Zusätzen zu größeren Futtermittel-Mengen Identifizierung und Charakterisierung möglicher Probleme, Nebenwirkungen und Folgewirkungen zur Nutzen : Risiko-Abschätzung, einschließlich Interaktionen zwischen den einzelnen Komponenten Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass die betreffenden Produkte sowohl für die Tiere, als auch die Anwender (Beschäftigte der betr. Industrie, Landwirte, Tierhalter), die Konsumenten und die Umwelt alle Sicherheitsanforderungen erfüllen. Nicht zu übersehen ist aber, dass sowohl bei der Veröffentlichung von Versuchsergebnissen als auch in der Bewerbung der Produkte einige Unklarheiten bestehen. So können COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 15 VON 18

16 viele Autoren aus Tierernährung, Veterinärmedizin und der damit verbundenen Wirtschaft offensichtlich nicht zwischen Pflanze (Droge), Extrakten, ätherischen Ölen und isolierten oder synthetisch hergestellten Reinsubstanzen unterscheiden. Die Begriffe wechseln oft innerhalb einer Veröffentlichung zwischen Titel und Text und selbst aus dem methodischen Teil ist nicht klar zu entnehmen, was nun eigentlich eingesetzt wurde. Im Bereich der kommerziellen Produkte ist insofern Vorsicht geboten, als auch verschiedene synthetische Stoffe zugesetzt sein können, welche die Aussage verfälschen. Was das pflanzliche Ausgangsmaterial betrifft, ist das Bewusstsein für Qualität und Authentizität zu schärfen. Zum Beispiel gibt es einige dutzend Arten weltweit unter dem Begriff Oregano, die zwar mehr oder weniger ähnliche sensorische Eigenschaften aufweisen. In der Zusammensetzung des ätherischen Öls und im Gehalt an Antioxidantien unterscheiden sie sich aber erheblich. Eine Authentizitätsbewertung und Rückverfolgbarkeit des Ausgangsmaterials ist deshalb Voraussetzung für reproduzierbare Ergebnisse. Bisher sind auch nur selten klare Aussagen über Stoff-Wirkungs-Beziehungen zu finden, meist beschränken sich die Schlussfolgerungen auf die Leistungsparameter (Futteraufnahme, Gewichtszunahme, Futterverwertung), um nicht Gefahr zu laufen, arzneimittelähnliche Wirkungen darzustellen. Die Informationen speziell über Futterzusatzstoffe sind deshalb oft vordergründig produktbezogen und selten wissenschaftlich fundiert funktionsbezogen. Die derzeitige Datenlage reicht aber aus, um abschließend festzustellen, dass pflanzliche Produkte wesentlich zur Tiergesundheit beitragen können. In der Tierernährung sind sie nicht nur imstande, die antibiotischen Leistungsförderer weitgehend zu ersetzen, sondern bringen auch noch einige nicht-nutritive Vorteile für Tier und Mensch bis hin zur Qualitätsverbesserung von Lebensmitteln tierischer Herkunft. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 16 VON 18

17 Literatur: Bento, M.H.L., A.C. Ouwehand, K. Tiihonen et al. (2013) Essential oils and their use in animal feeds for monogastric animals Effects on feed quality, gut microbiota, growth performance and food safety: a review Veterinari Medicina 58 (9), Franz, Ch., K.H.C. Baser, W. Windisch (2010) Essential oils and aromatic plants in animal feeding a European perspective. Flavour Fragr. J. 25, Guggenbichler, J., B. Follrich, Ch. Franz, J. Jurenitsch (2004) Einsatz von Antibiotika in der Nutztierhaltung: Ersatz durch saure Oligogalakturonide- Antibiotika Monitor XX, 5/6, Gollnisch, K., I. Halle, G. Flachowsky (2001) Einsatz von Kräutern und ätherischen Ölen in der Tierernährung Tagungsband XXXVI. Vortragstagung der DGQ: Gewürz- u. Heilpflanzen. S Jordán, M.J., C. Martinez, M.I. Monino et al. (2007) Planta Med. 73, 922 ff. Kyriakis S.C., K. Sarris, S. Lekkas et al. (1998) Proc. 15th Internat. Pig Vet. Soc. Congress, 106 ff. Männer, K., W. Vahjan, O. Simon (2011) Studies on the effects of essential oi based feed additives on performance, ileal nutrient digestibility, and selected bacterial groups in the gastrointestinal tract of piglets J. Animal Sci. 89 (7) Autor: Prof. em. Dr. Chlodwig FRANZ Veterinärmedizinische Universität Wien COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 17 VON 18

18 Fragen und Antworten vom Vilomix Fachgespräch Frage 1: Können natürliche Öle mit synthetischen Ölen verglichen werden? Antwort: Nein, synthetische Öle sind Reinsubstanzen, es ist keine 1:1 Übertragbarkeit von natürlichen Ölen zu synthetischen Ölen möglich. Frage 2: Qualitätskontrolle: Wer garantiert eine bestimmte Wirkstoffkonzentration in den Produkten? Antwort: Diese Frage muss zwischen den Geschäftspartnern geklärt werden. Momentan laufen Gespräche mit der EFSA, eine endgültige Zulassung der notifizierten Stoffe wird es nur geben, wenn die Qualitätssicherung nachgewiesen ist. Zurzeit gibt es eine weite Bandbreite an Wirkstoffkonzentrationen. Frage 3: In Ihrem Vortrag sprachen Sie über die positiven Auswirkungen einer Verfütterung von Karotten an. Was muss dabei beim Einsatz von Karotten beachtet werden? Antwort: Karotten sind ein altbekanntes Mittel gegen Durchfall, allerdings nur im verarbeiteten Zustand, rohe Karotten haben keine Wirkung. Die Karottensuppe sollte lange kochen bzw. fermentieren damit Karotten die beschriebene Wirkung zeigen. COPYRIGHT DEUTSCHE VILOMIX TIERERNÄHRUNG GMBH SEITE 18 VON 18