Veterinärmedizinische Universität Wien Forschungsinformationssystem VetDoc

Grafischer Link zur Startseite der Vetmeduni Vienna

Gewählte Publikation:

Publikationstyp: Dissertation

Publikationsjahr: 2014

AutorInnen: Deckardt, Kathrin

Titel: Chemical and thermal processing of barley grain in ruminant nutrition.

Quelle: Dissertation, Vet. Med. Univ. Wien, pp. 126.


Betreut von:

Zebeli Qendrim

Begutachtet von:
Wagner Martin

Einrichtung:
Institut für Tierernährung und funktionelle Pflanzenstoffe


Abschluss Datum: 27.06.14


Abstract:
Resistente Stärke (RS) ist der Anteil an Stärke, der bei Monogastrieren nicht im Dünndarm abgebaut, sondern im Dickdarm fermentiert wird. Bei Wiederkäuern hingegen wird RS (auch „Pansen resistente Stärke“ genannt) im Dünndarm und nicht im Pansen abgebaut. Viele Studien zeigten, dass RS das Risiko von Herz-Kreislauf Erkrankungen, Diabetes und Dickdarmkrebs bei Menschen, Pansenazidose beim Wiederkäuer, Cholesterinwerte bei Hühnern und Dickdarmentzündungen so wie Stoffwechselstörungen bei Schweinen reduzieren kann. Aufgrund dieser vielversprechenden Ergebnisse ist es von weltweitem Interesse neue Methoden zu erforschen, die die Menge an RS in Getreide erhöhen können. Das erste Ziel meiner Doktorarbeit war, sowohl den Gehalt an RS von nativen Gerstenarten zu ermitteln als auch die morphologischen Unterschiede der Gerstenstärkekörner mittels eines Rasterelektronenmikroskopes zu untersuchen. Die Stärkekörner unterschieden sich weder in Form noch Größe, obwohl sie unterschiedliche Genotypen aufwiesen. Der Gehalt an RS der verschiedenen Gerstensorten lag zwischen 0,3 und 1,1% der Trockenmasse (TM). In einem weiteren Experiment war das Ziel, 28 chemische und thermische Getreidebearbeitungstechnologien mit Wasser, verschiedenen Konzentrationen von Milch (LA) - und Tanninsäuren (TA), Tränkungszeiten, mit oder ohne Wärmebehandlung (55°C) und Abkühlungsbedingungen, auf ihr Potenzial die RS in der Gerste zu erhöhen, zu testen. Gerste, die mit 5% LA für 48 Stunden bearbeitet wurde, stellte die effizienteste Methode im Hinblick auf Erhöhung des resistenten Stärkegehaltes dar. Mit einem Gehalt an RS von 3,1 % der TM erreichte diese Technik eine Verbesserung des RS-Gehalts um das Fünffache im Vergleich zur unbehandelten Kontrollgerste (Eufora). Das dritte Ziel dieser Dissertation war es, die vielversprechendsten Bearbeitungstechniken mit erhöhten RS-Gehalten sowie die native Gerste Eufora, unter Berücksichtigung praktischer Aspekte, in vitro mittels eines Pansenstimulationsmodelles (Rusitec) zu überprüfen. Dabei wurde das Potential dieser Methoden, die Pansenfermentation, Nährstoffabbaubarkeit und die mikrobiologische Zusammensetzung zu modulieren, untersucht und bewertet. Diese fünf Behandlungen werden im Folgenden angeführt: Eufora mit 1% LA veredelt (1% LA); Eufora mit 5% LA veredelt(5% LA); Eufora mit 1% LA veredelt und bei 55°C erhitzt (1% LAH), Eufora mit 1% TA veredelt und bei 55°C erhitzt (1% TAH), Eufora mit 5% TA veredelt (5% TA). Neben der täglichen Messung der Gasbildung (CH4, CO2), wurden auch pH-Wert, Redox-Potential, Ammoniak und der Nährstoffabbau ermittelt. Die Pansenmikroorganismen und die kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) wurden mittels quantitativer PCR und Gaschromatographie bestimmt. Clostridium Cluster XIV Spezies, die vermutlich an dem RS-Stoffwechsel beteiligt sind, wurden mit 1% LA und 1% LAH behandelter Gerste um 11 und 47% im Vergleich zur Kontrolle erhöht (P = 0,042). Die Abbaubarkeit der Nicht-Faser Kohlenhydrate (NFC) wurde durch 4,5 und 5,4% mit 1% TAH und 1% LAH (P = 0,009) sowie mit TA (P = 0,013) im Vergleich zur nativen Eufora reduziert. Die Faserabbaubarkeit wurde mit LA- (P = 0,037), TA- (P = 0,013) und mit Wärmebehandlung (P = 0,002) verbessert. Die Gesamtmenge an SCFA wurde von 133,4 auf 121,6 mmol/L mittels der LA - Behandlung im Vergleich zur Kontrolle linear gesenkt (P = 0,026). Außerdem konnte die 1%LAH und 1%TAH behandelte Gerste die Genkopien der gesamten Protozoen (P = 0,032), die auch Stärke abbauen, sowie die Konzentration an Lipopolysacchariden (LPS) senken (P = 0,032). Abschließend bieten die vorliegenden Ergebnisse eine gute Grundlage für zukünftige in-vivo Studien. Einerseits ist die Bearbeitung der Gerste mit milden Säuren umweltfreundlich, leicht anwendbar und unbedenklich für Landwirte, Konsumenten und die Tiere selbst. Andererseits sind die Verringerung der Konzentration der SCFA, LPS und der Abbau der NFC sowie die Erhöhung des Faserabbaus und des Clostridium Clusters XIV vielversprechend in Bezug auf die Verbesserung des Pansenökosystems, Futterverwertung und die Verringerung der Pansenazidose.


Im Rahmen der Hochschulschrift entstandene Publikation(en):

Deckardt, K; Metzler-Zebeli, BU; Zebeli, Q (2016): Processing barley grain with lactic acid and tannic acid ameliorates rumen microbial fermentation and degradation of dietary fibre in vitro. J Sci Food Agric. 2016; 96(1):223-231

Deckardt, K; Khiaosa-ard, R; Grausgruber, H; Zebeli, Q (2014): Evaluation of various chemical and thermal feed processing methods for their potential to enhance resistant starch content in barley grain. Starch-Stärke (66), 5-6 558-565.

Deckardt, K; Khol-Parisini, A; Zebeli, Q (2013): Peculiarities of enhancing resistant starch in ruminants using chemical methods: opportunities and challenges. Nutrients. 2013; 5(6):1970-1988
Open Access Logo

© Veterinärmedizinische Universität Wien Hilfe und Downloads