Futterwert und Einsatzmöglichkeiten von Blauen Lupinen und Nebenprodukten aus der Energiepflanzenproduktion in der Mastschweinefütterung

Transkript

1 Forschungsbericht Futterwert und Einsatzmöglichkeiten von Blauen Lupinen und Nebenprodukten aus der Energiepflanzenproduktion in der Mastschweinefütterung Forschungs-Nr.: 2/13 Laufzeit: verantw. Themenbearbeiter: Dr. Antje Priepke Mitarbeiter: Prof. Dr. Winfried Matthes Dipl. agr. Ing. Christine Schubert Forschungspartner und beteiligte Einrichtungen: Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, NTT (Dr. W. Hackl) FBN Dummerstorf (Dr. U. Hennig, Dr. W.B. Souffrant, Dr. R. Pfuhl, Dr. K. Nürnberg) Hybridschweinezuchtverband Nord/Ost e.v., (Dipl.-Ing. agr. R. Schuster) Julius-Kühn-Institut, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz, Groß Lüsewitz (Dr. H.-U. Jürgens) Saatzucht Steinach GmbH (Dr. T. Eckardt) August 2009 Themenbearbeiter Institutsleiter Institut für Tierproduktion Wilhelm-Stahl-Allee Dummerstorf

2

3 Inhalt 1 Problem und Zielstellung 7 2 Untersuchungen zum Futterwert der Blauen Lupine Material und Methode Inhaltsstoffe verschiedener Sorten der Blauen Lupine Ermittlung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit Einfluss des Schälens auf die Inhaltsstoffe Ergebnisse Nährstoffgehalt der Blauen Lupine Aminosäurengehalt der Blauen Lupine Praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit der Blauen Lupine Sekundäre Inhaltsstoffe der Blauen Lupine Alkaloide Nichtstärkepolysaccharide und Oligosaccharide Einfluss von Behandlungen Zusammenfassung und Fazit 22 3 Untersuchungen zur praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit von Getreideschlempe Material und Methode Ergebnisse und Diskussion Zusammenfassung und Fazit 26 4 Untersuchungen zum Futterwert von Rapskuchen und zu Einsatzmöglichkeiten in der Schweinemast Fütterungsversuch und Ermittlung der Nährstoffverdaulichkeit Material und Methode Ort, Zeit, Prüftiere Haltung Futter und Fütterung Datenerfassung Statistische Auswertung Bestimmung der Nährstoffverdaulichkeit der Futtermischungen Inhaltsstoffe der Futtermischungen Ergebnisse und Diskussion Mast- und Schlachtleistung bei unterschiedlichem Rapskuchenanteil in den Futtermischungen Mast- und Schlachtleistung im Vergleich der Durchgänge und der Geschlechter Ermittlung der praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit von Rapskuchen Material und Methode Ergebnisse und Diskussion Zusammenfassung und Fazit 46 5 Gesamtzusammenfassung und Fazit 47 6 Anhang 49 7 Literatur 53

4

5 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Sortenübersicht der geprüften Blauen Lupinen Tabelle 2: Methodenübersicht zur Bestimmung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit der Blauen Lupine...12 Tabelle 3: Beispiel Rationsgestaltung SV Tabelle 4: Nährstoffgehalte der geprüften Lupinensorten (g/kg TS) Tabelle 5: Gehalt an essentiellen Aminosäuren in verschiedenen Sorten der Blauen Lupine Tabelle 6: Lysingehalt in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt (g/kg TS) Tabelle 7: Standardisierte praecaecale Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit von verschiedenen Sorten der Blauen Lupine (%) Tabelle 8: Alkaloidgehalte von einigen geprüften Sorten der Blauen Lupine Tabelle 9: Kohlenhydratfraktionen in verschiedenen Sorten der Blauen Lupine (g/kg TS) Tabelle 10: Tabelle 11: Tabelle 12: Rohprotein- und Aminosäurengehalt der Prüfkomponenten Weizen und Weizen-Trockenschlempe Standardisierte praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit und Gehalt an praecaecal verdaulichen Aminosäuren Zusammensetzung und standardisierte praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit von Weizen-Trockenschlempe mit Tabellen Tabelle 13: Versuchsaufbau Rapskuchenversuch Tabelle 14: Zusammensetzung und Inhaltsstoffe der Prüfrationen (% in der OS) Tabelle 15: Nährstoffverdaulichkeit (%) und Energiegehalt (MJME/kg FS) der Rationen Tabelle 16: Tabelle 17: Gesamtergebnis der Futteraufnahme und -verwertung und Wirkung der Einflussfaktoren (n = 93) Gesamtergebnis der Mast- und Schlachtleistung und Wirkung der Einflussfaktoren (n=93) Tabelle 18: Gesamtergebnis der Fleischqualität und Wirkung der Einflussfaktoren (n=93) Tabelle 19: Futteraufnahme und -verwertung sowie Mastleistung in Abhängigkeit von der Fütterungsgruppe Tabelle 20: Schlachtleistung und Fleischqualität in Abhängigkeit von der Fütterungsgruppe Tabelle 21: Tabelle 22: Fettsäurenzusammensetzung im Fett des Musculus longissimus dorsi (%) in Abhängigkeit von der Fütterungsgruppe Futteraufnahme und -verwertung sowie Mastleistung in Abhängigkeit vom Durchgang Tabelle 23: Schlachtleistung in Abhängigkeit vom Durchgang Tabelle 24: Fleischqualität in Abhängigkeit vom Durchgang Tabelle 25: Futteraufnahme und -verwertung sowie Mastleistung in Abhängigkeit vom Geschlecht Tabelle 26: Schlachtleistung in Abhängigkeit vom Geschlecht Tabelle 27: Fleischqualität in Abhängigkeit vom Geschlecht Tabelle 28: Tabelle 29: Zusammensetzung und standardisierte praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit von heißgepresstem Rapskuchen (%) Aminosäurengehalt und standardisierte praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit von Blauen Lupinen, Weizen-Trockenschlempe und heißgepresstem Rapskuchen... 48

6

7 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Entwicklung der Anbaufläche von Körnerleguminosen in MV... 7 Abbildung 2: Regression zur Berechnung der praecaecalen Lysinverdaulichkeit von Weizen und der Lupine Boruta im Steigerungsversuch Abbildung 3: Proteinqualität in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt (g/kg TS) Abbildung 4: Aminosäuregehalt in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt (g/kg TS) Abbildung 5: Abbildung 6: Abbildung 7: Abbildung 8: Nährstoffgehalt (g/kg TS) in unterschiedlichen Samenfraktionen der Blauen Lupine Boruta Gehalt an NSP und RFO (g/kg TS) in unterschiedlichen Samenfraktionen der Blauen Lupine Boruta Gehalt an Aminosäuren (in g/100 g RP) in unterschiedlichen Samenfraktionen der Blauen Lupine Boruta Gehalt an Rohprotein (%) und Aminosäuren (g/kg TS) in unterschiedlichen Samenfraktionen der Blauen Lupine Boruta Anhang Tabelle A 1: Tabelle A 2: Futteraufnahme und -verwertung in Abhängigkeit von Durchgang und Fütterungsvariante Mast- und Schlachtleistung in Abhängigkeit von Durchgang und Fütterungsvariante Tabelle A 3: Fleischqualität in Abhängigkeit von Durchgang und Fütterungsvariante... 52

8 Abkürzungsverzeichnis ADF - Säure-Detergentien-Faser AM - Anfangsmast BF - Bonner Formel d - Tag DE - Deutsches Edelschwein DG - Durchgang DL - Deutsche Landrasse EM - Endmast EAN - Energieaufnahme EAW - Energieaufwand FAN - Futteraufnahme FAW - Futteraufwand FBN - Forschungsinstitut für die Biologie landwirtschaftlicher Nutztiere FFV - Fleisch-Fett-Verhältnis FM - Fleischmaß FOM - Fat-o-meater G - Geschlecht GfE - Gesellschaft für Ernährung GSL - Glucosinolate HPLC - high performance liquid chromatography, Hochdruckflüssigchromatographie HT - Haltungstag IMF - intramuskulärer Fettgehalt IfT - Institut für Tierproduktion KG - Kontrollgruppe LM - Lebendmasse LF - Leitfähigkeit LFA - Landesforschungsanstalt LTZ - Lebenstagszunahme MD - Mastdauer ME - Maßeinheit Met+Cys - Methionin + Cystein MFA - Muskelfleischanteil MJ ME - Megajoule umsetzbare Energie ms/cm - Milli-Siemens je cm MT - Masttag MTZ - Masttagszunahme MUFA - monounsaturated fatty acids, einfach gesättigte Fettsäuren

9 MW - Mittelwert n - Tierzahl NDF - Neutrale-Detergentien-Faser n. n. - nicht nachweisbar NP - mischerbig stressstabil NTZ - Nettotagszunahme Pcv AS - praecaecal verdauliche Aminosäuren Pi - Piétrain PUFA - polyunsaturated fatty acids, mehrfach ungesättigte Fettsäuren RK - Rapskuchen s - Standardabweichung s x - Fehler des Mittelwertes SA - Schlachtausbeute SDM - Schilddrüsenmasse SFA - saturated fatty acids, gesättigte Fettsäuren SKM - Schlachtkörpermasse SLP - Schweineleistungsprüfanlage SM - Speckmaß St. - Stück TKG - Tausendkorngewicht TM - Trockenmasse UFA - unsaturated fatty acids, ungesättigte Fettsäuren V - Variante (Fütterungsgruppe) VB - Versuchsbeginn VE - Versuchsende VG - Versuchsgruppe XA - Rohasche XF - Rohfaser XL - Rohfett XP - Rohprotein XS - Rohstärke und stärkeähnliche Substanzen XZ - Zucker, berechnet als Saccharose x - Mittelwert ZDS - Zentralverband der Deutschen Schweineproduktion e. V.

10

11 1 Problem und Zielstellung Nach dem Verfütterungsverbot von Tiermehl im Zuge der BSE-Krise stieg in Deutschland das Interesse an alternativen Eiweißpflanzen in der Fütterung. Die Haupteiweißquelle in der Schweinefütterung stellt das Sojaextraktionsschrot wegen seines hohen Rohproteingehaltes und der guten Eiweißqualität dar. Aufgrund der starken Importabhängigkeit, der zeitweise sehr hohen Preise und der zurückgegangenen Akzeptanz gegenüber importiertem, gentechnisch verändertem Soja wurden aber auch die heimischen Körnerleguminosen wieder interessant. Eine Möglichkeit zum teilweisen Ersatz des tierischen bzw. Sojaproteins stellt dabei die Blaue Lupine (Lupinus angustifolius) dar, die gegenüber Erbsen und Ackerbohnen geringere Standort- und Niederschlagsansprüche aufweist. Sie eignet sich auch für den Anbau auf den sandigen Grenzstandorten, die in MV etwa 27 % der gesamten Ackerfläche einnehmen und aufgrund ihres geringen Ertragspotentials sowie der geringen Ertragssicherheit hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit als problematisch einzuschätzen sind. Gegenüber der Gelben und Weißen Lupine ist die Blaue Lupine weniger Antracnose-anfällig (Brennfleckenkrankheit). Die ursprünglich hohen Gehalte an Bitterstoffen (Alkaloiden) in den Blauen Lupinen, welche die Einsatzmenge in der Fütterung stark begrenzt haben, wurden durch die Züchtung zum Teil auf deutlich unter 0,02 % reduziert, so dass man von nahezu alkaloidfreien Sorten sprechen kann. Mit den ersten Zulassungen von neuen bitterstofffreien Sorten der Blauen Lupinen seit 1997 ist die Verwendung als Eiweißkomponente in der Schweinefütterung grundsätzlich möglich. Vor diesem Hintergrund kam es bis zum Jahr 2003 in MV zu einer Ausdehnung des Lupinenanbaus von 5,0 Tha (2000) auf 8,9 Tha (Hülsenfrüchte ohne Erbsen und Ackerbohnen). Das entsprach etwa der Anbaufläche der Erbse (Abbildung 1) ,4 21,8 Ackerbohnen andere Hülsenfrüchte Körnerfuttererbsen 20 15,0 13,7 Tha ,4 9,2 7,2 5, ,3 4,6 5,0 5,2 6, ,9 6,8 6,4 4,0 5,5 2,8 1,8 3,8 3,1 Quelle: Statistisches Landesamt und BEE Abbildung 1: Entwicklung der Anbaufläche von Körnerleguminosen in MV Zu diesem Zeitpunkt lagen zum Futterwert und Einsatz in der Schweinefütterung überwiegend Kenntnisse zur Weißen und Gelben Lupine vor, während es zur Blauen Lupine weniger gesicherte Erkenntnisse gab. Aus diesem Grunde wurden an der LFA MV Untersuchungen zu Einsatzmöglichkeiten von Blauen Lupinen in der Fütterung durchgeführt. In Fütterungsversuchen wurde festgestellt, dass ein Lupinen-Anteil von 10 bis 15 % in der Schweinemast ohne Einbußen bei der Mast- und Schlachtleistung möglich ist (PRIEPKE et al., 2004 a,b,c; DRE- SCHEL et al., 2004). Auch andere Untersuchungen zeigten, dass die Blaue Lupine geeignet ist, einen Teil des Sojaextraktionsschrotes in der Schweinefütterung zu ersetzen (QUANZ und 7

12 WEIß, 2002; RICHTER und BERG, 2002; SALEWSKI und ROMBERG, 2002; WEIß und QUANZ, 2004; ROTH-MAIER et al., 2004; BÖTTCHER, 2005). Voraussetzung dafür ist jedoch unter anderem eine bedarfsgerechte Aminosäurenversorgung, die nicht nur die exakte Bewertung der Futterproteine hinsichtlich ihres Gehaltes, sondern auch der Verdaulichkeit der Aminosäuren beinhaltet. Sowohl die Bewertung der Futterproteine als auch die Versorgungsempfehlungen für Schweine in Deutschland basieren seit 2005 bzw auf der standardisierten praecaecalen Verdaulichkeit der Aminosäuren (GfE, 2005, 2006). Während zum Getreide und Soja entsprechende Daten existieren, standen diese für Körnerleguminosen zum Zeitpunkt des Versuchsbeginns in Verbindung zu ihren antinutritiven Inhaltsstoffen nicht in ausreichendem Maße für die Rationsbilanzierung zur Verfügung. Die exakte Bestimmung der Nährstoffgehalte sowie des Gehaltes an praecaecal verdaulichen Aminosäuren nach standardisierter Methode trägt zu einer höheren Sicherheit in der Proteinbewertung und zu einer besseren Leistungsvorhersage im Rahmen der Rationsbilanzierung bei. Deshalb wurde ein Projekt des IfT der LFA MV gemeinsam mit dem Forschungsbereich Ernährungsphysiologie Oskar Kellner des FBN Dummerstorf und dem NTT der Universität Rostock initiiert, um die Nährstoffzusammensetzung sowie die praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit von verschiedenen Sorten der Blauen Lupine zu bestimmen. Da antinutritive Substanzen wie Alkaloide und Nichtstärkepolysaccharide als einsatzbegrenzende Faktoren der Lupinenfütterung gelten, wurden auch diese in die Untersuchung einbezogen. Die Zunahme im Leguminosen- bzw. Lupinenanbau war jedoch von kurzer Dauer. Schon ab 2004 kam es zu einem kontinuierlichen Rückgang, so dass im Jahr 2008 der Anteil des Körnerleguminosenanbaus an der Gesamtackerfläche in MV nur noch 0,7 % betrug und auf dem Markt kaum Lupinen für die Fütterung verfügbar waren. Das hängt zum einen mit der geringen Ertragsstabilität der Lupinen zusammen, mit der bei nicht optimaler Standortauswahl und ungünstiger Frühjahrswitterung zu rechnen ist. Zudem werden derzeitig mit Körnerleguminosen zu geringe Erzeugerpreise erzielt, die den Wert der Lupine in der Wertschöpfungskette nicht ausreichend repräsentieren und auch nicht durch die Eiweißprämie von 55,57 /ha ausgeglichen werden können. Eine wesentliche Ursache für die veränderte Anbaustruktur und die Verdrängung der Lupinen ist auch in den veränderten politischen Rahmenbedingungen zu sehen. Seit der Verabschiedung des Gesetzes für Erneuerbare Energien im Jahr 2001 und der Aktualisierung 2004 durch die Deutsche Bundesregierung stieg das Interesse an Rapsöl zur Biodieselproduktion, was zu einem verstärkten Anbau von nachwachsenden Rohstoffen für die Biodiesel-, Bioethanol- und Biogasproduktion führte. Gleichzeitig kam es zu einem enormen Anstieg der Rohstoffpreise. Vor diesem Hintergrund wurde die stoffliche Verwertung neuer Nebenprodukte, die mit der Produktion von Biodiesel und Bioethanol auf den Markt kamen, zunehmend interessant. Zu nennen sind hier Schlempen und Rapskuchen. Schlempe ist ein eiweißreiches Nebenprodukt, das bei der Bioethanolherstellung durch Fermentation (alkoholische Gärung) von zucker- und stärkehaltigen Feldfrüchten entsteht, in Deutschland insbesondere aus Weizen, Roggen und Zuckerrüben. Teilweise erfolgt im Produktionsprozess eine technische Trocknung der Schlempe. Sie könnte damit auch als Komponente für Schweinemischfutter geeignet sein. Im Rahmen des Mehrländerprojektes Ethanolgetreide und Schlempeverfütterung wurden in den Jahren 2004 bis 2007 umfangreiche Fragestellungen zum Thema Ethanolgetreideanbau (Sorten, Düngung) und zur Getreideschlempe (Lagerung, Konservierung, sowie Einsatz in der Fütterung) bearbeitet. Darüber hinaus wurden analytisch-methodische Untersuchungen zur Qualitätssicherung des Rohstoffs und der Schlempe bearbeitet. In dem Projekt arbeiteten sechs Bundesländer und zwei Bioethanolhersteller mit. Die LFA MV übernahm zusammen mit der Universität Rostock die Aufgabe, die standardisierte praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit der Weizenschlempe zu überprüfen. Auch Rapskuchen gilt als hochwertiges Eiweißfuttermittel. Es entsteht als Nebenprodukt bei der Rapsölherstellung bzw. bei der Herstellung von Biodiesel, das durch Umesterung des Rapsöls gewonnen wird. Im Zuge des Biodiesel-Boomes wurden auch in MV mehrere zentrale und dezentrale Ölmühlen erbaut, wodurch ein großes Potential zur Produktion von Rapskuchen entstand. 8

13 Rapskuchen findet vor allem in der Rinderfütterung Verwendung. Obwohl neue Ergebnisse belegen, dass etwa 10 % Rapskuchen in der Schweinemast ohne negative Beeinflussung der Futteraufnahme, Lebendmassezunahme sowie Fleischqualität eingesetzt werden können (MEYER et al., 2006), hielt sich bei Schweinehaltern das Vorurteil einer verringerten Futteraufnahme. Aus diesem Grund wurde im Jahr 2007 durch das IfT der LFA MV ein Versuch durchgeführt, in dem die Auswirkungen einer durchgehenden Fütterung mit 10 % Rapskuchen (aus der Heißpressung) im Vergleich zu praxisüblichen Einsatzmengen von 0 bzw. 5 % (Anfangs-/Endmast) auf die Mast- und Schlachtleistung geprüft wurden. Aktuelle politische Beschlüsse zur erhöhten Besteuerung von Pflanzenölkraftstoffen (2008) und zu verminderten Beimischquoten für Biokraftstoffe (2009) haben jedoch nach jahrelangem Boom zu einem massiven Absatzeinbruch bei den Pflanzenölkraftstoffen geführt. In Deutschland betrug die Kapazitätsauslastung der Biodieselanlagen 2008 nur 53 % (Agrarzeitung online vom ). Damit ist auch die Produktion von Rapskuchen rapide zurückgegangen, so dass diese nur noch in begrenztem Umfang zur Verfügung stehen. Dennoch rechnen Analysten aus dem Hamburger Analystenhaus Oilworld für das Jahr 2010 mit einer verstärkten Nachfrage nach Rapsöl und Rapssaat; die entstandenen Biodieselkapazitäten würden bei besserer Rentabilität wieder umfangreicher genutzt werden (Ernährungsdienst vom ). Somit ist weiterhin mit dem Anfall und Einsatz von Rapskuchen zu rechnen. Auch sollte bei den Lupinen die ursprüngliche Problemstellung der Bewertung der Eignung Blauer Lupinen in der Schweinefütterung nicht ad acta gelegt werden, obwohl der Anbauumfang der Blauen Lupinen stark zurückgegangen ist. Dennoch sprechen nach wie vor viele Gründe für den Anbau dieser Körnerleguminose sowie ihren Einsatz in der Fütterung. Das sind zum einen ihr hoher Vorfruchtwert, der betriebswirtschaftlich oftmals nicht ausreichend berücksichtigt wird, sowie der geringere Einsatz an mineralischen Düngemitteln und die Förderung der Artenvielfalt. Gerade unter den heute üblichen sehr engen Fruchtfolgen aus Getreide, Mais und Raps wird der Ruf nach alternativen Früchten laut. Ein weiterer Gesichtspunkt, der zu berücksichtigen ist, ist die EG-Öko-Verordnung 2092/91, nach der ab 2012 in der ökologischen Schweinehaltung nur noch ökologische Futtermittel eingesetzt werden dürfen. Damit sind zumindest im ökologischen Landbau die einheimischen Eiweißpflanzen im Anbau und in den Rationen zu berücksichtigen. Aber auch in der konventionellen Fütterung könnte in Zukunft die Versorgung mit Eiweißpflanzen problematisch werden. Obwohl die Sojabohne als Haupteiweißpflanze in der Fütterung in den letzten Jahren eine starke Anbauerweiterung erfahren hat, gibt es dabei zwei Probleme. Das ist zum einen unsere starke Importabhängigkeit: 78 % der in der Europäischen Union verfütterten Eiweißfuttermittel stammen derzeitig aus Importen (EGGERS, 2009). Zum anderen ist der hohe und weiter steigende Anteil an gentechnisch veränderten Sojabohnen problematisch, da es für sie zum größten Teil keine EU-Zulassung gibt und gleichzeitig für diese Sorten die so genannte Nulltoleranz gilt. Hier könnte sich ein ernsthaftes Versorgungsproblem mit Eiweißfuttermitteln v. a. in der Schweine- und Geflügelfütterung entwickeln, wenn sich an den Zulassungsverfahren und der Toleranzgrenze nichts ändert. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist eine Renaissance der Lupine denkbar. Voraussetzung wird dabei aber eine deutlich verbesserte Förderung des Anbaus sein. Mit den aktuellen PLANAK-Beschlüssen vom April 2009 hat die Bundesregierung den Weg frei gemacht, unter bestimmten Voraussetzungen den klimaschonenden Anbau von Körnerleguminosen mit 220 /ha zu fördern. Für einen verstärkten Einsatz der genannten Eiweißkomponenten in der Mischfutterindustrie und im hofeigenen Futter sind umfassende Kenntnisse über den Futterwert sowie Aussagen über mögliche Einsatzgrenzen notwendig. Die Einsatzfähigkeit der Futterkomponenten für das Schwein wird durch den Protein- und Energiegehalt, die essentiellen Aminosäuren und die antinutritiven Substanzen bestimmt. 9

14 Daraus leitete sich das vorliegende Forschungsthema mit folgenden Aufgaben ab: Blaue Lupine 1. Ermittlung der Nährstoffgehalte sowie des Gehaltes an sekundären Inhaltsstoffen der Körner von Blauen Lupinen unter Berücksichtigung der Sortenvielfalt 2. Ermittlung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit der Körner von Blauen Lupinen 3. Untersuchungen zum Einfluss des Körner-Schälens auf die Inhaltsstoffe Schlempe 4. Ermittlung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit einer Trockenschlempe auf Weizenbasis aus der Bioethanolherstellung mit dem Handelsnamen ProtiGrain Rapskuchen 5. Ermittlung der Nährstoffgehalte sowie des Gehaltes an sekundären Inhaltsstoffen von Rapskuchen 6. Überprüfung der Auswirkungen einer durchgehend hohen Rapskuchenfütterung in der Schweinemast auf die Mast- und Schlachtleistung sowie auf die Fleisch- und Fettqualität 7. Ermittlung der Nährstoffverdaulichkeit und Ableitung des Energiegehaltes der eingesetzten Rapskuchenmischungen 8. Ermittlung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit von Rapskuchen 10

15 2 Untersuchungen zum Futterwert der Blauen Lupine 2.1 Material und Methode Inhaltsstoffe verschiedener Sorten der Blauen Lupine Sorten/Pflanzenmaterial In den voran gegangenen Versuchen wurde die Eignung verschiedener Sorten der Blauen Lupine wie Borweta, Bordako, Boltensia, Bora und Boregine in der Schweinemast geprüft (PRIEPKE et al., 2004 a,b,c; DRESCHEL et al. 2004). Im Rahmen des vorliegenden Forschungsthemas wurden zur Charakterisierung des Futterwertes ebenfalls fünf Sorten der Blauen Lupine geprüft, die entsprechend dem Anbau- und Vermehrungsumfang ausgewählt wurden. Es handelte sich um die Sorten Bora (aus konventionellem und ökologischem Anbau), Boruta, Borlu, Boregine und Vitabor. Dabei sind verschiedene Standorte vertreten, angefangen bei typischen Grenzstandorten bis hin zu guten Weizenstandorten (Tabelle 1). Das Material wurde von der Saatzucht Steinach GmbH zur Verfügung gestellt. Tabelle 1: Sortenübersicht der geprüften Blauen Lupinen Lupinensorte Bora Öko-Bora Boruta Borlu Boregine Vitabor Zulassung Erntejahr Standort nicht bekannt D1, AZ 17 D4, AZ 40 D3, AZ 30 D4, AZ D1, AZ 18 TKG 131,8 148,2 139,8 151,9 185,9 146,9 Analysen Die Inhaltsstoffe der Lupinensamen wurden nach den gängigen VDLUFA-Methoden analysiert. Der Stärke- und Zuckergehalt wurde sowohl polarimetrisch als auch nach enzymatischer Hydrolyse mittels HPLC bestimmt. Die Rohprotein- und Aminosäurenanalysen erfolgten nach Dumas bzw. mittels HPLC. Die Bestimmung der Gesamt-Kohlenhydrat-Fraktion bzw. der NSP erfolgte am Julius-Kühn-Institut (JKI) Groß Lüsewitz mittels HPLC (JÜRGENS et al., 2002), wobei die Methode für Leguminosen adaptiert wurde. Die Bestimmung der mit wässrigem Methanol extrahierten Raffinoseoligosaccharide erfolgte nach Umsetzung zu den Trimethylsilylethern mittels Gas-Chromatographie (GORECKI et al., 1997) Ermittlung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit Versuchsverfahren Bis auf die Sorte Boregine wurden alle untersuchten Lupinensorten auch im Verdaulichkeitsversuch geprüft. Die standardisierte praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit wurde im Steigerungsversuch mit regressiver Auswertung (Typ 2 nach HENNIG et al., 2008) ermittelt. Dabei wurden drei bis vier Rationen mit steigenden Lupinen-Niveaus und abnehmenden Getreideanteilen verfüttert (Tabelle 2). Versuchstiere Die Versuchsdurchführung erfolgte mit ileorektal-anastomierten Börgen (HENNIG et al., 1990, 1991) der Deutschen Landrasse mit einer mittleren Lebendmasse von kg (Tabelle 2). Die Tiere standen während der Vorversuchs- und Sammelperiode einzeln in Stoffwechselkäfigen. 11

16 Versuchsablauf Nach 5 Tagen Eingewöhnungsperiode erhielten die Tiere die Versuchsdiäten während einer 4- tägigen Vorversuchs- und einer 5-tägigen Chymussammelperiode. Die Versuche waren im Change-over-Prinzip mit 2 Durchgängen angelegt, so dass jedes Lupinenniveau an 2 Tieren geprüft wurde. Tabelle 2: Methodenübersicht zur Bestimmung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit der Blauen Lupine Versuchs-Nr. SV 3 SV 4 SV 8 SV 5 SV 6 Lupinensorte Bora Öko-Bora Boruta Borlu Vitabor + Getreideart Roggen Amilo Triticale Lamberto Weizen nicht bekannt Öko-Triticale Modus Gerste Pasadena Lupinenniveau g/kg TS 200/280/ /280/360 70/150/250/ /280/ /200/260/320 Lebendmasse * (kg) 68,8 79,5 106,3 93,2 80,1 MW FAN (g OS/d) MW FAN (g TM/LM 0,75 ) * Mittel aus beiden Durchgängen und allen Tieren, vor Versuchsbeginn Futter und Fütterung In den Versuchen wurden jeweils 3 bis 4 Testmischungen mit steigenden Lupinenanteilen geprüft. Um den Einfluss der Aminosäurenaufnahme auf die Aminosäurenverdaulichkeit auszuschließen, ist eine Mindestkonzentration bzw. ein threshold level an Aminosäuren im Futter einzuhalten (GfE, 2005). Dazu erfolgte entsprechend den Versuchsvorschriften eine Zulage an freien Aminosäuren. Zudem waren die Versuchsdiäten mit Mineralfutter supplementiert. Ein Beispiel der Rationszusammensetzung ist in der Tabelle 3 dargestellt. Die verabreichte Futtermenge orientierte sich an den Lebendmassen der Tiere vor Versuchsbeginn und war auf das 2fache des Energie-Erhaltungsbedarfes ausgerichtet (Tabelle 2). Die Tagesmenge wurde auf zwei gleich große Mahlzeiten aufgeteilt und morgens sowie nachmittags gefüttert. Nach dem Verzehr der Hauptmengen wurden zum Futter 300 ml Elektrolytlösung pro Mahlzeit gegeben (600 ml/tier und Tag). Tabelle 3: Beispiel Rationsgestaltung SV 8 Zusammensetzung, g/kg TS Diät 1 Diät 2 Diät 3 Diät 4 Blaue Lupine Boruta 70,0 150,0 250,0 340,0 Weizen 878,7 805,3 707,2 620,4 Mineralfutter, MF Ferkel 35,0 35,0 35,0 35,0 L-Leucin 2,17 1,65 1,06 0,51 L-Lysin*HCl 5,07 4,37 3,55 2,79 L-Threonin 6,22 2,00 1,64 0,00 L-Tryptophan 1,61 0,41 0,38 0,00 DL-Methionin 1,27 1,24 1,22 1,28 12

17 Probenentnahme und -aufbereitung Während der Futtereinwaage wurde von jeder Ration eine Probe für die Nährstoff- und Aminosäurenanalyse gezogen. Der Chymus wurde während der Chymussammelperiode in einer Vorlage von 600 ml Methanol/Formalin (99,5 : 0,5 vol%) Gemisch im Kotkasten aufgefangen. Diese Mischung wurde morgendlich ausgewogen und im Kühlschrank quantitativ gesammelt. Von der 5 x 24 h - Sammlung wurden nach gründlichem Homogenisieren zwei Proben für die Gefriertrocknung abgenommen. Vor dem Einfrieren (-18 C) wurden die Proben 24 Stunden bei Zimmertemperatur von ca. 18 C evaporiert. Nach der Gefriertrocknung blieb der Chymus einen Tag stehen, wurde zurückgewogen und am nächsten Tag auf der Prabender-Mühle gemahlen und zur Analyse gegeben. Versuchsauswertung Die standardisierte praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit wurde nach Regressionsanalyse gemäß dem Modell für zwei Futtermittel ermittelt (POPPE, 1981, HENNIG et al., 2008). Die Verdaulichkeit berechnet sich aus der jeweiligen Aminosäurenaufnahme der beiden Futtermittel in Bezug zu den gesamt verdauten Aminosäuren. Im Gegensatz zur scheinbaren Aminosäurenverdaulichkeit werden bei der standardisierten Aminosäurenverdaulichkeit die basalen endogenen Verluste berücksichtigt, die bezogen auf die Trockensubstanzaufnahme der Tiere als konstant angenommen werden (GfE, 2005). Ein Beispiel für die regressive Ableitung der Lysinverdaulichkeit der Sorte Boruta ist der Abbildung 2 zu entnehmen. y = a + b x LYS-Aufn. Boruta/ges.verd. LYS 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 y = -0,9738x + 1,1186 R 2 = 0,986 α b = β b α = a α * 100 = AS-Verdaulichkeit Futtermittel 1 (z.b. Weizen) a = 1 β 1 β = α ß * 100 = AS-Verdaulichkeit Futtermittel 2 (z.b. Boruta) 0,3 0,5 0,7 0,9 LYS-Aufn. Weizen/ges.verd.LYS Abbildung 2: Regression zur Berechnung der pc. Lysinverdaulichkeit von Weizen und der Lupine Boruta im Steigerungsversuch Einfluss des Schälens auf die Inhaltsstoffe Der Einfluss des Schälens auf den Gehalt der Nährstoffe sowie der sekundären Inhaltsstoffe wurde anhand der Sorte Boruta, der ertragstärksten endständigen Sorte der Blauen Lupinen, geprüft. Sowohl im Kern als auch in der Schale wurden die Nährstoffe, Aminosäuren und die antinutritiven Substanzen NSP und Oligosaccharide analysiert. 13

18 2.2 Ergebnisse Nährstoffgehalt der Blauen Lupine Die Einsatzfähigkeit der einheimischen Leguminosen als Futtermittel für das Schwein wird durch den Protein- und Energiegehalt, die essentiellen Aminosäuren und die antinutritiven Substanzen bestimmt. Die analysierten Nährstoffgehalte sind in der Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4: Nährstoffgehalte der geprüften Lupinensorten (g/kg TS) Bora Öko- Bora Boruta Borlu Boregine Vitabor MW (n =6) DLG (1991) XA [41] 3) [36] 3) ± XP [339] 3) [359] 3) ± XL [54] 3) [59] 3) ± 7 63 XF [186] 3) [167] 3) ± NDF [261] 3) [247] 3) ± 37 ADF [230] 3) [195] 3) ± 33 7,7 13,1 11,0 13,0 13,1 11,6 ± 2,4 XS 1) (107) (143) (121) (103) (121) (107) (117 ± 15) (109) ± 3,5 XZ 1) (67) (80) (81) (75) (58) (74) (72 ± 9) (61) 15,3 15,2 15,4 15,3 15,2 15,3 ± 0,1 MJME/kg 2) (15,5) (15,5) (15,2) (15,6) (15,6) (15,4) (15,5 ± 0,2) (15,5) 1) enzymatische Bestimmung, in Klammern polarimetrische Bestimmung 2) nach Schätzformel für Einzelfuttermittel (GfE, 2008) unter Berücksichtigung der Verdauungsquotienten (DLG, 1991) 3) Mosenthin et al. (2007) Charakteristisch für die Blaue Lupine sind hohe Rohproteingehalte, die bei den geprüften Sorten zwischen g/kg TS lagen (im Mittel 321 ± 49). Der Proteingehalt liegt damit zwar niedriger als beim Sojaextraktionsschrot (513 g/kg TS; DLG, 1991), aber teilweise über den Werten der anderen heimischen Körnerleguminosen wie Erbsen und Ackerbohnen (259 bzw. 299 g/kg TS; DLG, 1999). Dabei ist zu berücksichtigen, dass Standortunterschiede im Proteingehalt wesentlich höher als Sortenunterschiede sein können (JANSEN UND KUHLMANN, 2007) und auch Jahreseinflüsse, bedingt durch Witterung, Düngung etc., auf den Proteingehalt wirken können. So wurde für die auf einem guten Weizenstandort angebaute Sorte Boruta nur ein Proteingehalt von 257 g/kg TS analysiert, während durch MOSENTHIN et al. (2007) ein Wert von 339 g/kg TS und in der LANDES-SORTENPRÜFUNG ein mittlerer Gehalt von 352 g/kg TS ermittelt wurde. Die hier erhobenen Daten erlauben somit keine absolute Bewertung der Sorten. Neben dem Proteingehalt sind die hohen Fett- und Fasergehalte charakteristisch für die Blaue Lupine. Die Stärke- und Zuckergehalte wurden enzymatisch bestimmt, da Lupinen nach JAN- SEN et al. (2006) im Gegensatz zu Ackerbohnen und Erbsen nahezu stärkefrei sind. Mit der polarimetrischen Methode (Werte in Klammern) werden fälschlicherweise Stärkegehalte von durchschnittlich 12 % ermittelt, die aber hauptsächlich aus Zucker und NSP bestehen. Zu beachten sind die Auswirkungen auf die Energiekalkulation. Unter Verwendung der enzymatisch ermittelten Stärke- und Zuckergehalte ergeben sich um 0,2 0,3 MJ geringere Energiegehalte als über die polarimetrische Bestimmung. Da letztere in die gegenwärtigen Futterwerttabellen eingegangen sind, ergibt sich die Notwendigkeit einer Korrektur. 14

19 2.2.2 Aminosäurengehalt der Blauen Lupine Aus Sicht der Proteinversorgung wird der Futterwert durch Proteinqualität, d. h. die Aminosäurenzusammensetzung und das Verhältnis der limitierenden Aminosäuren zueinander sowie deren Verdaulichkeit bestimmt. Das optimale Verhältnis entspricht dem so genannten idealen Protein, in dem die Aminosäuren in dem Verhältnis vorliegen, wie es für den Erhaltungsbedarf und die Wachstumsleistung gebraucht wird, so dass weder ein Defizit noch ein Überschuss vorliegt. In den verschiedenen Mastphasen liegt die optimale Aminosäurenrelation der pcv Aminosäuren im Verhältnis zum Lysin bei 0,53-0,56 (pcv Methionin + Cystein), 0,63-0,66 (pcv Threonin) und 0,18 (pcv Tryptophan) (GfE, 2006). Die Proteinzusammensetzung der geprüften Lupinensorten sowie der Gehalt der erstlimitierenden Aminosäuren in der Trockensubstanz sind in Tabelle 5 dargestellt. Im Mittel der Sorten konnten die in Futterwerttabellen angegebenen Werte bestätigt werden. Die ermittelten Tryptophanwerte waren dabei etwas geringer. Gegenüber dem Sojaprotein zeichnet sich die Proteinqualität der Blauen Lupine durch einen geringeren Lysingehalt (4,70 statt 6,02 g/100 g RP) und darüber hinaus wie bei allen einheimischen Leguminosen durch ein Defizit an schwefelhaltigen Aminosäuren, vor allem an Methionin, aus. Das Verhältnis der schwefelhaltigen Aminosäuren, des Threonins sowie des Tryptophans zum Lysin lag im Mittel der geprüften Sorten bei 1 : 0,45 : 0,70 : 0,16. Im Vergleich zum Sojaprotein weist die Blaue Lupine im Verhältnis zum Lysin einen höheren Threonin- und etwas geringeren Tryptophangehalt auf. Neben dem insgesamt vorhandenen Mangel an schwefelhaltigen Aminosäuren ist vor allem in der Geflügelfütterung der geringe Methioninanteil von 30 % an den schwefelhaltigen Aminosäuren zu berücksichtigen. Die geringste Proteinqualität wurde für die Sorte Borlu, die höchste für Vitabor ermittelt. Tabelle 5: Gehalt an essentiellen Aminosäuren in verschiedenen Sorten der Blauen Lupine Bora (g/100 g RP) Öko- Bora Boruta Borlu Boregine Vitabor MW Tab. 1) LYS 4,63 4,90 4,81 (4,86) 2) 4,26 4,63 (4,49) 2) 4,96 4,70 ± 0,25 4,66 Met 0,59 0,65 0,82 (0,62) 2) 0,51 0,66 (0,59) 2) 0,72 0,66 ± 0,11 0,63 Cys 1,30 1,36 1,85 (1,53) 2) 1,22 1,44 (1,45) 2) 1,86 1,51 ± 0,28 1,37 THR 3,39 3,31 3,43 (3,63) 2) 2,90 3,27 (3,29) 2) 3,56 3,31 ± 0,22 3,38 TRP 0,71 0,74 n.a. (0,88) 2) 0,69 0,79 (0,86) 2) 0,77 0,74 ± 0,04 0,97 (g/kg TS) LYS 16,70 14,85 12,35 (16,5) 2) 16,31 15,99 (16,1) 2) 14,56 15,13 ± 1,60 15,0 Met 2,13 1,97 2,10 (2,1) 2) 1,95 2,27 (2,1 ) 2) 2,11 2,09 ± 0,12 2,0 Cys 4,70 4,12 4,75 (5,2) 2) 4,67 4,98 (5,2) 2) 5,46 4,78 ± 0,44 4,3 THR 12,20 10,03 8,81 (12,3) 2) 11,10 11,30 (11,8) 2) 10,43 10,65 ± 1,17 10,9 TRP 2,56 2,17 n.a. (3,0) 2) 2,64 2,73 (3,1) 2) 2,26 2,47 ± 0,24 2,6 1) Amino Dat, Degussa ) Mosenthin et al. (2007) Bei der Rationskalkulation wird im Allgemeinen von einer konstanten Aminosäurenzusammensetzung der Proteine ausgegangen. Dies ist jedoch nicht der Fall, wie in der Abbildung 3 zu sehen ist. 15

20 Mit steigendem Proteingehalt nimmt die Proteinqualität ab. Der Gehalt an Lysin und der schwefelhaltigen Aminosäuren sinkt, während für Tryptophan und Threonin kein Zusammenhang abgeleitet werden kann. Für die Rationskalkulation kann der Gehalt an Lysin und Threonin in der Blauen Lupine regressionsanalytisch über den Proteingehalt ermittelt werden (Abbildung 4). 6,0 5,0 y = -0,0044x + 6,119 R 2 = 0,718 LYS MET + CYS THR TRP AS (g/100 g RP) 4,0 3,0 2,0 y = -0,0032x + 4,339 R 2 = 0,480 y = -0,0066x + 4,285 R 2 = 0,717 1,0 y = 0,0037x - 0,565 R 2 = 0,346 0, RP (g/kg TS) Abbildung 3: Proteinqualität in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt (g/kg TS) 18,0 16,0 14,0 y = 0,0302x + 5,423 R 2 = 0,850 LYS MET + CYS THR TRP AS (g/kg TS) 12,0 10,0 8,0 6,0 y = 0,0209x + 3,928 R 2 = 0,757 y = -0,0001x + 6,90 R 2 = 0,0001 4,0 2,0 y = 0,0164x - 3,207 R 2 = 0,598 0, RP (g/kg TS) Abbildung 4: Aminosäurengehalt in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt (g/kg TS) Ein Beispiel für die Ableitung des Lysingehaltes in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt ist in der Tabelle 6 dargestellt. Es ergibt sich eine recht gute Übereinstimmung zur Regressionsgleichung von degussa (2006) für Lupinensaat. 16

21 Tabelle 6: Lysingehalt in Abhängigkeit vom Rohproteingehalt (g/kg TS) x (RP-Gehalt) b a y (Lysingehalt) 280 0,0302 5, , ,0302 5, , ,0302 5, , Praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit der Blauen Lupine Bei der Proteinbewertung sind nicht nur die Aminosäurengehalte, sondern auch die Verdaulichkeiten der Aminosäuren von Bedeutung. Sowohl die Proteinbewertung als auch die Versorgungsempfehlungen für Rohprotein und Aminosäuren in der Schweinefütterung basieren auf der standardisierten praecaecalen Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit (GfE 2005, 2006). Die praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit ist definiert als der prozentuale Anteil der aufgenommenen und im Futter analysierten Aminosäuren, der im Chymus des terminalen Dünndarms nicht mehr vorhanden ist (GfE, 2005). Sie bestimmt im Wesentlichen den Zufluss der Aminosäuren in den Stoffwechsel. Durch die Bestimmung der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit von Futterkomponenten können sowohl Unterversorgungen, aber auch Proteinüberschüsse vermieden werden. Die Datenbasis der Aminosäuren-Verdaulichkeitswerte war bei den Körnerleguminosen zu Versuchsbeginn als unzureichend zu bewerten. Bei den Lupinen bezogen sich die Verdaulichkeitswerte oftmals auf die Weiße oder Gelbe Lupine. Inzwischen wurden im Rahmen eines UFOP-Projektes (MOSENTHIN et al., 2007) auch zur Blauen Lupine umfangreiche Untersuchungen zur standardisierten praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit durchgeführt. Im vorliegenden Projekt wurde mit Ausnahme der Boregine für alle untersuchten Sorten der Blauen Lupine die standardisierte praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit ermittelt. Für die Sorte Boruta wurden die ermittelten Verdaulichkeitswerte mit denen von MOSENTHIN et al. (2007) verglichen (Tabelle 7). Tabelle 7: Standardisierte praecaecale Rohprotein- und Aminosäurenverdaulichkeit von verschiedenen Sorten der Blauen Lupine (%) Bora Öko-Bora Boruta Borlu Vitabor MW GfE (2005) XP [85] 1) ± 7 85 ± 3 LYS [86] 1) ± 4 84 ± 2 MET+CYS [82] 1) ± 5 81 ± 4 / 91± 7 THR [83] 1) ± 7 83 ± 4 1) Mosenthin et al. (2007) Insgesamt wurde für die praecaecale Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit eine recht große Spannbreite ermittelt. So schwankte die Proteinverdaulichkeit zwischen 76 und 92 %. Auffällig sind die teilweise deutlichen Unterschiede zwischen den Sorten. Für die Sorte Boruta wurden die höchsten Aminosäurenverdaulichkeiten ermittelt, die teilweise deutlich über den von MO- SENTHIN et al. (2007) ermittelten Werten lag. Die Sorte Vitabor fiel dagegen mit geringen Werten auf. Eventuell ist hier der recht hohe Gehalt an NSP, der im folgenden Abschnitt dargestellt ist (siehe Tabelle 9) eine Ursache für die schlechtere Verdaulichkeit gewesen. Im Mittel bestand für die Aminosäurenverdaulichkeiten der geprüften Lupinensorten eine gute Übereinstimmung mit den tabellierten Werten. Im Vergleich zum Sojaextraktionsschrot sind bei der Rationskalkulation für die Blaue Lupine geringere Rohprotein- und Aminosäurengehalte anzusetzen. Die praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit der Blauen Lupine liegt jedoch im Gegensatz zur Erbse und Ackerbohne auf nahezu gleichem Niveau wie das Sojaextraktionsschrot. 17

22 2.2.4 Sekundäre Inhaltsstoffe der Blauen Lupine Alkaloide Bei der Beurteilung des Futterwertes und der Festlegung von maximalen Einsatzgrenzen ist neben dem Nährstoff- und Aminosäurengehalt der Gehalt an spezifischen antinutritiven Inhaltsstoffen zu beachten. Der Alkaloidgehalt, der eine Futterverweigerung, eine Beeinträchtigung der Proteinverwertung und geringere Wachstumsraten bewirken kann, wurde durch die Züchtung seit der Erstzulassung 1997 immer weiter reduziert. Bei einem Gehalt von unter 0,05 % im Korn spricht man von bitterstoffarmen Süßlupinen. Aus ernährungsphysiologischer Sicht wird jedoch ein Gehalt von maximal 0,02 % gefordert, was durch den züchterischen Fortschritt in vielen Sorten gesichert ist. Das Hauptalkaloid ist dabei das Lupanin, Nebenalkaloide sind Angustifolin, Isolupanin und 13-Hydroxylupanin. Für die hier untersuchten Lupinen wurden sehr geringe Gesamtalkaloidgehalte von 0,004 % (Vitabor) bis 0,012 % (Borlu) in der TS analysiert (Tabelle 8). Da Untersuchungen von GODFREY et al. (1985) belegen, dass wachsende Schweine bis zu 0,20 g Lupinenalkaloide/kg tolerieren, kann davon ausgegangen werden, dass der in den Lupinen vorhandene Restalkaloidgehalt bei Einhaltung der bisher empfohlenen Einsatzgrenzen im Schweinemastfutter (maximal 15 bis 20 %) keine negativen Auswirkungen auf die Futteraufnahme und Leistung hat. Tabelle 8: Alkaloidgehalte von einigen geprüften Sorten der Blauen Lupine Sorte Alkaloidgehalt, % in TS * Borlu 0,012 Boregine 0,006 Boruta 0,011 Vitabor 0,004 * mittels Kapillar-GLC ermittelt, Prof. Wink, Uni Heidelberg Nichtstärkepolysaccharide und Oligosaccharide Neben dem Alkaloidgehalt wird oft der hohe Fasergehalt als ein verzehrsbegrenzender Faktor beim Schwein angeführt, der zu einem Großteil aus Nicht-Stärke-Polysacchariden (NSP) besteht. Polysaccharide sind α- oder β-glucosidisch miteinander verknüpfte Monosaccharide. Während die Stärke durch Amylase zu Glucose abgebaut wird, sind die NSP Strukturpolysaccharide, die vorwiegend in den pflanzlichen Zellwänden vorkommen und im Verdauungstrakt nicht durch körpereigene Enzyme abgebaut werden können. Ihre Verdaulichkeit bei monogastrischen Tieren ist somit gering. Dabei handelt es sich um komplexe, verzweigte Strukturen aus ß-Galactan und Rhamnogalactan in der Hauptkette sowie um Arabinose und Arabinane in den Seitenketten (AL-KAISEY und WILKIE; 1992, CHEETHAM et al. 1993), womit sich die NSP der Blauen Lupine wesentlich von denen des Getreides unterscheiden. Während die antinutritive Aktivität der weniger verzweigten Polysaccharide vom Getreide (v. a. ß-Glucane und Pentosane) hinsichtlich einer Viskositätserhöhung bekannt ist (SIMON und VAHJEN, 2004), gibt es für die negative Wirkung der hochverzweigten Lupinen-NSP weniger wissenschaftliche Belege. Zumindest beim Geflügel konnten negative Effekte der NSP auf die Futteraufnahme, die Nährstoffverdaulichkeit und das Energielieferungsvermögen nachgewiesen werden (CARRE et al., 1985; NAVEED et al., 1999, KOCHER et al., 2000; STEENFELDT et al., 2003). In den vorliegenden Untersuchungen wurde mittels HPLC zunächst die Gesamtkohlenhydrat- Fraktion bestimmt, die sowohl die Nichtstärkepolysaccharide als auch Oligosaccharide, das Myo-Inosit sowie Saccharose enthält (Tabelle 9). Dabei wurden als typische NSP die Arabinose und Xylose mit mittleren Gehalten von 60 bzw. 56 g/kg TS ermittelt, die im Vergleich zu den Analysen von KLUGE et al. (2002) höher lagen (45 bzw. 33 g/kg). Im geringeren Umfang wur- 18

23 den Galacturonsäure und Rhamnose bestimmt Den größten Anteil an der Kohlenhydratfraktion nahmen mit durchschnittlich 187 bzw. 205 g/kg TS die Glucose und Galactose ein, die u.a. aus dem Abbau der Oligosaccharide stammen. Tabelle 9: Kohlenhydratfraktionen in verschiedenen Sorten der Blauen Lupine (g/kg TS) Bora Öko-Bora Boruta Borlu Boregine Vitabor MW Gesamt-KH ± 37,4 Arabinose ± 3,6 Xylose ± 5,7 Glucose ± 28,7 Galactose ± 17,3 Galact.säure 12,1 12,6 16,5 12,1 16,5 14,6 14,1 ± 2,1 Rhamnose 3,6 3,2 4,5 3,6 3,6 3,2 3,6 ± 0,5 RFO gesamt 30,0 43,8 46,0 39,0 33,2 41,7 39,0 ± 6,1 Raffinose 6,1 5,9 6,6 6,9 5,1 5,1 6,0 ± 0,8 Stachyose 15,2 24,2 25,9 19,7 20,0 22,4 21,2 ± 3,8 Verbascose 8,9 13,7 13,5 12,4 8,1 14,2 11,8 ± 2,6 Myo-Inosit 1) 1,2 1,1 1,4 1,4 1,1 1,4 1,3 ± 0,2 Saccharose 1) 22,1 18,9 17,6 20,3 15,4 16,0 18,4 ± 2,6 NSP 2) ± 28,5 1) werden bei der Oligosaccharidbestimmung mit erfasst 2) NSP = Gesamt-KH (RFO + Myo-Inosit + Saccharose) Auch die in der Lupine enthaltenen spezifischen Oligosaccharide der Raffinose-Gruppe (Raffinose Family of Oligosaccharides = RFO) gelten als Haupthemmnis für einen größeren Lupineneinsatz in der Fütterung, da sie aufgrund des Fehlens von Alpha-1,6-Galactosidase im Gastrointestinaltrakt der Monogastriden nicht verdaut, sondern erst im Dickdarm unter Bildung von Gasen mikrobiell umgesetzt werden (BRENES et al., 1993, MINORSKY, 2003). Bei sehr hohen Lupinenanteilen in der Ration kann es somit zu Blähungen kommen. Der in den vorliegenden Untersuchungen ermittelte Gehalt an Raffinose-Oligosacchariden betrug bei den geprüften Sorten im Durchschnitt 39 g/kg, wobei die Stachyose mit 54 % den größten Umfang einnahm. Der relative Anteil der Raffinose und Verbascose betrug 15 bzw. 30 %. Dies entspricht den Ergebnissen von JÜRGENS et al. (2002). Die von KLUGE et al. (2002) in Blauen Lupinen mittels HPLC ermittelten RFO-Werte lagen mit 49 g/kg TS dagegen etwas höher. Nach Abzug der Oligosaccharide sowie des Myo-Inosit und der Saccharose von der Gesamt- Kohlenhydratfraktion ergaben sich Nicht-Stärke-Polysaccharidgehalte von 429 bis hin zu 530 g/kg TS, was somit etwa 50 % der Trockensubstanz entspricht. Dies stimmt überein mit den von STEENFELD et al. (2003) und KNUDSEN und GONZALEZ (2004) ermittelten Werten (450 bzw. 456 g/kg TS), übertrifft jedoch die von KLUGE et al. (2002) ermittelten Werte von 342 g NSP/kg TS. Aufgrund unterschiedlicher Methoden sind diese Werte jedoch schlecht vergleichend interpretierbar. Auch liegt der ermittelte NSP-Gehalt deutlich über den Gehalten an Gerüstsubstanzen, die mit Hilfe der NDF-Analytik ermittelt worden sind (280 g/kg TS, Tabelle 4). Für die Sorte Boregine aus dem Erntejahr 2004 wurde ein untypisch hoher NSP-Gehalt analysiert, der sich in späteren Jahren nicht bestätigte. Den geringsten Gehalt wies die Sorte Bora auf. 19

24 2.2.5 Einfluss von Behandlungen Aufgrund des Gehaltes an antinutritiven Substanzen bzw. dem Mangel bestimmter Inhaltsstoffe gibt es Bemühungen, die Nährstoffverdaulichkeit durch verschiedene Behandlungsmethoden zu verbessern. So gibt es Hinweise, wonach spezielle Hochdruck- und Hitzebehandlungen den negativen Effekt der Oligosaccharide mindern können (PORZUCEK et al., 2002). Der Einsatz von hydrothermisch behandelten Blauen Lupinen beim Schwein brachte in Untersuchungen von HAGE- MANN (2004) im Gegensatz zu Untersuchungen in der Broilerfütterung (BRENES et al., 1993, NAUMANN et al., 2002) hinsichtlich der Mast- und Schlachtleistung sowie Nährstoffverdaulichkeit jedoch keine Vorteile. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Futterwertes der Lupinen ist die Feuchtkornsilierung. In Untersuchungen von GEFROM et al. (2009) konnte gezeigt werden, dass durch die Feuchtkornsilierung der Gehalt an Oligosacchariden von Blauen Lupinen deutlich reduziert werden konnte. In Fütterungsversuchen an Absetzferkeln ergab sich ein Vorteil des Einsatzes von Lupinenkornsilage im Vergleich zu lagertrockenen Lupinen (FRANK et al., 2009). Auch der Einsatz von NSP-spaltenden Enzymen zur Verbesserung der Nährstoffverdaulichkeit ist denkbar. Zum Effekt einer Enzymzulage zu lupinenhaltigen Rationen für Schweine gibt es bisher jedoch nur wenige Untersuchungen. So zeigte in Untersuchungen mit Ferkeln der Zusatz von Roxazymen G keinen Effekt auf die Leistung (ROTH-MAIER und KIRCHGESSNER, 1994), wogegen beim Einsatz von Rovabio Excel AP in der Endmast von Schweinen ein verminderter Futteraufwand beobachtet wurde (ROTH-MAIER et al., 2004). Die meisten Versuche wurden im Bereich der Geflügelfütterung durchgeführt, welche aber insgesamt ein unklares Bild hinsichtlich der Wirksamkeit der Enzympräparate hinterlassen. Positive Resultate beim Enzymzusatz zu lupinenhaltigem Geflügelfutter hinsichtlich einer Leistungssteigerung gibt es von BRENES et al. (1993, 2002), ANNISON et al. (1995, 1996), STEENFELDT et al. (2003) und JAMROZ et al. (2004). Keinen bzw. einen negativen Effekt auf die Leistung erzielte der Enzymeinsatz in Untersuchungen von ALLOUI et al. (1994), ROTH- MAIER und KIRCHGESSNER (1995), EDER et al. (1996) und MIECZKOWSKA et al. (2004). Zudem gibt es Hinweise, dass der Zusatz von NSP-spaltenden Enzymen zu einer teilweisen Depolymerisation der NSP führen kann, wodurch es zu einer Anreicherung der löslichen NSP und einer Erhöhung der Viskosität im Ileumchymus kommen kann (KOCHER et al., 2000, HUGHES et al., 2000, SIMON und VAHJEN, 2004). Aus Untersuchungen zum Enzymeinsatz bei sojabetonten Rationen (SIMON und VAHJEN, 2004) wird die Vermutung abgeleitet, dass unter bestimmten Umständen ein Enzymeinsatz zu einer intensiven enzymatischen Hydrolyse und damit zum Abbau der NSP hin zu Oligosacchariden führen kann, die wiederum antinutritive Effekte hervorrufen können. Die Wirkung von NSP-spaltenden Enzymen bei Nichtgetreide-Futtermitteln ist offenbar ganz anders zu bewerten als der Zusatz von Xylanasen und ß-Glucanasen für Getreide (siehe SI- MON und VAHJEN, 2004). Sie vermuten, dass man sich je nach Art der Spezifitäten und der Höhe der Enzymaktivitäten auf einem sehr schmalen Grat zwischen positiven, keinen oder negativen Effekten bewegt. In jedem Fall ist ein gezielter futtermittel- und substratspezifischer Enzymeinsatz erforderlich. Dazu sind genaue Kenntnisse der Kohlenhydratzusammensetzung, der Enzymzusammensetzung und der Wirkung hinsichtlich der Löslichkeit und Verdaulichkeit der NSP notwendig. Die hier ermittelte NSP-Zusammensetzung liefert somit einen Beitrag zur NSP-Charakterisierung. Eine relativ einfache Behandlungsform stellt das Schälen der Samen dar. Wie sich das Schälen von Lupinensamen auf den Nährstoff- und Aminosäurengehalt auswirkt, wurde in den vorliegenden Untersuchungen im Rahmen eines Schälversuches mit der Blauen Lupine Boruta geprüft. Dazu standen aus einem Schälversuch der Saatzucht Steinach GmbH Körner der Sorte Boruta zur Verfügung, die in Tausendkorngewichte (TKG) von 98,8, 109,6 und 141,7 fraktioniert waren. Alle drei Varianten lagen sowohl in 3mm- als auch 4mm-Schälung vor. Dabei ergab sich ein Schalenanteil am Samen von durchschnittlich 30 %. Die in der Abbildung 5 und Abbildung 6 dargestellten Ergebnisse sind Mittelwerte der drei TKG und der beiden Schälvarianten. 20

25 Der Rohproteingehalt der untersuchten Boruta aus dem Erntejahr 2004 betrug lediglich 25,3 % in der TS, was weit unter den Analysewerten der anderen Sorten lag und auch unter den sonst üblichen Gehalten dieser Sorte. Hier scheint sich ein besonderer Jahreseffekt zu zeigen, der manchmal auftreten kann. Laut Literaturangaben bringt das Schälen von Lupinensamen Vorteile hinsichtlich des Gehaltes an scheinbar verdaulicher Energie und der Aminosäurenverdaulichkeit (BRENES et al., 1993, FERNANDEZ und BATTERHAM, 1995). Dies erklärt sich aus dem hohen Rohfaser- und NSP-Gehalt sowie dem geringen Fettgehalt der Schale. Im Gegensatz zu den NSP führt das Schälen jedoch zu einer Anreicherung der Oligosaccharide, da diese vorrangig im Kern lokalisiert sind. Insofern ist nicht auszuschließen, dass durch das Schälen auch ungewünschte Effekte auftreten. RP Rfa Rfe RA g/kg TS Samen Kern Schale Abbildung 5: Nährstoffgehalt (g/kg TS) in unterschiedlichen Samenfraktionen der Blauen Lupine Boruta 700 Gesamt-KH NSP RFOs g/kg TS Samen Kern Schale 13 Abbildung 6: Gehalt an NSP und RFO g/kg TS) in unterschiedlichen Samenfraktionen der Blauen Lupine Boruta 21