Ernährungsphysiologische Bewertung von Spirulina platensis für den Einsatz in nachhaltig ressourcenschonenden Ernährungskonzepten der Schweine- und Hähnchenmast

Neumann, Carmen

dc.contributor.advisor	Liebert, Frank Prof. Dr.
dc.contributor.author	Neumann, Carmen
dc.date.accessioned	2019-04-16T11:12:19Z
dc.date.available	2019-04-16T11:12:19Z
dc.date.issued	2019-04-16
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E60A-0
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7394
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc	630	de
dc.title	Ernährungsphysiologische Bewertung von Spirulina platensis für den Einsatz in nachhaltig ressourcenschonenden Ernährungskonzepten der Schweine- und Hähnchenmast	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	The nutritional-physiological evaluation of Spirulina platensis in sustainable resource-saving nutritonal concepts for fattening pigs and cickens	de
dc.contributor.referee	Liebert, Frank Prof. Dr.
dc.date.examination	2018-11-05
dc.description.abstractger	Das traditionell eingesetzte Sojaextraktionsschrot (SES) dient mit relativ günstiger Aminosäurenzusammensetzung als Hauptproteinquelle in der Ernährung von Schwein und Geflügel. Aufgrund der ansteigenden Weltbevölkerung und der damit verbundenen Konkurrenzsituation zur Humanernährung sowie der Verknappung der landwirtschaftlichen Nutzflächen können alternative Proteinquellen wie Algenmehle an Bedeutung in der Tierernährung gewinnen. Fragen nach den Substitutionsmöglichkeiten von SES als Proteinquelle durch Mikroalgenmehl von Spirulina platensis (SM) wurden im Rahmen des vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) geförderten Projektes „Sustainability Transitions: Alternative Proteinquellen in sozio-technischer Perspektive“ bearbeitet und insbesondere die Voraussetzungen für hohe Anteile an Mikroalgenmehl im Futter von Masthähnchen und Schweinen erforscht. Hierzu wurden Wachstums- und N-Bilanzversuche mit Ferkeln, Mastschweinen und Masthähnchen durchgeführt. Ziel war es, den Proteinträger SES zu 50 %, 75 % und 100 % durch SM bei unterschiedlichem Ergänzungsniveau durch kristalline Aminosäuren (AS) zu ersetzen. Die Effekte wurden durch die Bewertung der Akzeptanz der Futtermischungen, der zootechnischen Parameter, der Ganzkörperanalysen (Masthähnchen), der Verdaulichkeitsuntersuchungen und der Proteinqualität der Futtermischungen auf Grundlage des Göttinger N-Verwertungsmodells evaluiert. Bei den Masthähnchen (Ross 308) gelang der 50 – 100 %-ige Austausch von SES durch das Mikroalgenmehl ohne signifikante Verschlechterung von Wachstum und Futteraufwand, sofern ein an das ideale AS-Verhältnis angelehnter AS-Ausgleich (Lys, Met, Arg, Thr, His) vorgenommen wurde. Blieb die AS-Supplementation auf gleichem Niveau wie in der Kontrolle mit SES oder wurde die kalkulatorisch erstlimitierende AS auf 80 % ihrer Empfehlung herabgesetzt, kam es zu signifikant schlechteren Wachstumsparametern. Der Rohproteinansatz (XP-Ansatz) der Broiler, die mit SM und einer adäquaten AS-Supplementierung gefüttert wurden, war im Vergleich zur Kontrolle geringer. Die praecaecale Rohproteinverdaulichkeit (XP-Verdaulichkeit) war bei einer Substitution von 50 % bzw. 75 % signifikant geringer im Vergleich zur Kontrollgruppe. Bei einer Austauschrate von 100 % SES traten keine Unterschiede in der praecaecalen XP-Verdaulichkeit auf. Ebenso zeigten sich Grenzen für eine 100 %-ige Substitution von SES durch SM auf Ebene der Proteinqualität. Die Ergebnisse aus N-Bilanzversuchen und Wachstumsversuchen zeigten, dass die aktuell vorgenommenen AS-Ergänzungen noch keine zur Kontrolle adäquate Proteinqualität erzielen konnten. Bei Ferkeln [PIC 408 x (Large White x Landrace)] zeigten sich bei Einhaltung optimaler AS-Relationen im Futter keine signifikanten Veränderungen der zootechnischen Parameter. Diese Beobachtung konnte sowohl bei 50 %-iger als auch bei 75 %-iger Substitution des SES durch das verwendete Mikroalgenmehl beobachtet werden. Erfolgte kein adäquater AS-Ausgleich (50 % und 75 % Substitution von SES), waren tendenziell bzw. signifikant schlechtere zootechnische Ergebnisse festzustellen. Durch parallele Untersuchungen zur praecaecalen XP-Verdaulichkeit (Schlachtmethode) bei 50 %-iger bzw. 75 %-iger Substitution von SES war diese Beobachtung nicht zu erkennen. Mit einem Teil der Ferkel erfolgten Untersuchungen bis in den Mastbereich. Dabei wiesen die Mastschweine bis zum Erreichen von 75 kg Lebendmasse mit 50 % bzw. 75 % Austausch von SES durch SM in der Mischung bei ausgewogenem AS-Ausgleich keine signifikanten Abweichungen der zootechnischen Parameter im Vergleich zur Kontrolle auf. Die Ergebnisse aus N-Bilanzversuchen (Ferkel und Mastschweine) bei einem Austauschniveau von 100 % SES bestätigten, dass durch eine adäquate AS-Supplementierung (Lys, Met, Thr, His) die Proteinqualität gesteigert werden konnte. Aus ernährungsphysiologischer Sicht eignet sich Spirulina platensis somit als Proteinquelle in der Masthähnchen- und Schweinefütterung, sofern eine adäquate AS-Ergänzung gesichert ist. Um Spirulina platensis als alterative Proteinquelle zu generieren, muss allerdings eine wirtschaftlich relevante Erzeugung eines standardisierten, qualitätsstabilen Produktes entwickelt werden. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Potenziale dieser Proteinquellen durch AS-Ergänzungen noch besser auszuschöpfen. Weiterhin sind für eine noch umfassendere ernährungsphysiologische Bewertung Untersuchungen zur Variabilität der Wirksamkeit einzelner Aminosäuren in den alternativen Proteinträgern erforderlich.	de
dc.description.abstracteng	To date, the traditionally used soybean meal (SBM), with a relatively favorable amino acid composition, serves as the main protein source in the diets of pig and poultry. However, due to the increasing world population, the subsequent competition to support human nutrition, coupled with a shortage of agricultural land, alternative protein sources such as algae meal can gain importance for animal nutrition. As a part of the multidisciplinary project "Sustainability Transitions in the Food Chain" (supported by the Lower Saxony Ministry for Science and Culture), the objective of this research focuses on replacing SBM at different inclusion levels of blue-green microalgae Spirulina platensis (SM) in broiler and pig diets. To this end, growth and N-balance experiments with piglets, fattening pigs and broilers were carried out, while replacing the protein source SBM with 50 %, 75 % and 100 % with SM at different levels of crystalline amino acids (AA) supplementation. The effects were evaluated by assessing the acceptability of feed mixtures, zoo-technical parameters, whole body analyzes (broilers only), digestibility studies and protein quality parameters of feed mixtures based on the “Goettingen approach”. In the case of broilers (Ross 308), a 50 - 100 % replacement of SBM by SM was achieved without significant deterioration in growth and feed conversion ratios, when the dietary AA balance was adapted to the ideal AA-ratio (IAAR) recommendations through an enlarged range of supplemented feed AAs (Lys, Met, Arg, Thr, His). If the AA supplementation remained at the same level as in the control with SBM or if the calculated first limiting AA was reduced to 80 % of its recommendation, significantly deteriorated growth parameters were observed. The crude protein digestibility (XP digestibility) of broilers fed with SM and an adequate AA supplementation in diets was lower compared to the control. The precaecal crude protein digestibility (XP digestibility) was significantly lower with a substitution of 50 % and 75 % compared to the control group. At a replacement rate of 100 % SBM, there were no differences in precaecal XP digestibility, yet limits in protein quality were determined where 100 % SBM was substituted by SM. The results of N-balance studies and growth experiments show that the current AA supplementation could not achieve adequate protein quality in comparison to the control diet. In piglets [PIC 408 x (Large White x Landrace)], no significant changes in the zoo-technical parameters were observed if the optimum AA ratios were maintained in the feed. This effect was observed with both 50 % and 75 % substitution of the SBM by the microalgae meal used. In the absence of adequate AA compensation (50 % and 75 % substitution of SES), zootechnical results tended to be numerically or significantly worse. However, parallel studies on precaecal XP digestibility (slaughter method) with 50 % and 75 % substitution of SBM did not reveal this observation. Investigations were then carried out into the fattening stage; where fattening pigs showed no significant deviations in the zoo-technical parameters compared to the control until they reached 75 kg of body mass with 50 % or 75 % replacement of SBM by SM in the diets with an extended AA supplementation. The results from N-balance studies (piglets and growing pigs) at an exchange level of 100 % SES confirm that the protein quality can be increased by an adequately enlarged AA supplementation (Lys, Met, Thr, His). From a nutritional point of view, Spirulina platensis is thus a suitable source of protein in broiler and pig feeding, provided that an adequate AA supplementation is ensured. Nevertheless, in order to generate Spirulina platensis as an alternative protein source, an economically relevant production of a standardized, quality-stable product must be developed. More research is needed to better exploit the potential of these protein sources through AA supplements. Furthermore, studies on the variability of the efficiency of individual amino acids in the alternative protein source are required for an even more comprehensive nutritional evaluation.	de
dc.contributor.coReferee	Pawelzik, Elke Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee	Theuvsen, Ludwig Prof. Dr.
dc.subject.ger	Spirulina Platensis	de
dc.subject.ger	Proteinqualität	de
dc.subject.ger	Alternative Proteinquellen	de
dc.subject.ger	Masthähnchen	de
dc.subject.ger	Ferkel	de
dc.subject.ger	Mastschweine	de
dc.subject.ger	Ganzkörperanalysen	de
dc.subject.ger	Aminosäuren	de
dc.subject.ger	Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit	de
dc.subject.ger	N-Ansatz	de
dc.subject.ger	Göttinger N-Verwertungsmodell	de
dc.subject.ger	Proteinqualitätsparameter	de
dc.subject.eng	N Balance	de
dc.subject.eng	Growing Chickens	de
dc.subject.eng	N utilization Model	de
dc.subject.eng	Amino Acids	de
dc.subject.eng	Protein Quality	de
dc.subject.eng	Spirulina Platensis	de
dc.subject.eng	Growth Performance	de
dc.subject.eng	Body Analyses	de
dc.subject.eng	Alternative Proteins	de
dc.subject.eng	Growing Pigs	de
dc.subject.eng	Piglets	de
dc.subject.eng	Apparent N Digestibility	de
dc.subject.eng	Amino Acid efficiency	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002E-E60A-0-4
dc.affiliation.institute	Fakultät für Agrarwissenschaften	de
dc.subject.gokfull	Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791)	de
dc.identifier.ppn	1666650307

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