Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Vanessa Aust

 

Verfütterung von unbehandelter und pasteurisierter Sperrmilch und Tankmilch an Aufzuchtkälber: Auswirkungen auf Gewichtsentwicklung, Tiergesundheit und antimikrobielle Resistenzmuster fäkaler Bakterien

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-102711

title (engl.)

Feeding untreated and pasteurized waste milk and bulk milk to dairy calves: effects on calf performance, health and antimicrobial resistance patterns of faecal bacteria

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/austv_ss13.pdf

abstract (deutsch)

Es war das Ziel der vorliegenden Studie, den Einfluss der Vertränkung von nicht verkehrsfähiger Milch (Sperrmilch) in unbehandelter und pasteurisierter Form verglichen mit der Verfütterung unbehandelter und pasteurisierter Tankmilch auf Gewichtsentwicklung sowie Auftreten und Verlauf von Jungtiererkrankungen bei Aufzuchtkälbern zu untersuchen. Außerdem sollte abgeklärt werden, welche Auswirkungen die Vertränkung von Sperrmilch auf das Resistenzverhalten fäkaler Indikatorkeime (E. coli, Enterococcus spp.) hat.

Zunächst wurden zwei kommerziell erhältliche Pasteurgeräte für Kälbermilch unter Laborbedingungen im Max Rubner-Institut, Kiel bezüglich ihrer Wirksamkeit bei der Inaktivierung von Mastitiserregern geprüft. Es wurden der Durchfluss-KompaktpasteurMaxiSteam“ (Förster-Technik GmbH, Engen, Deutschland) und der „H&L Milchtaxi Pasteurisierer“ (Holm & Laue GmbH & Co. KG, Westerrönfeld, Deutschland) als Batch-Pasteur getestet. Zwölf Teststämme von verschiedenen Mastitiserregern (S. aureus, S. chromgenes, E. faecalis, E. faecium, S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. uberis, E. coli, Hefen) wurden hierzu zunächst vermehrt. Anschließend wurde Tankmilch gezielt mit den einzelnen Teststämmen kontaminiert, so dass sich Erregerkonzentrationen von ca. 107 bis 108 KbE/ml vor der Pasteurisierung ergaben. Die mit der Pasteurisierung erzielten durchschnittlichen Reduktionsraten betrugen > 5,8 log10 („MaxiSteam“) bzw. > 6,2 log10 („H&L Milchtaxi Pasteurisierer“). Bei Ausgangskeimkonzentrationen an Enterococcus spp. von 107 bis 108 KbE/ml konnten bei beiden Geräten nach dem Pasteurisierprozess überlebende Enterokokken nachgewiesen werden. Bei Pasteurisierung mit dem „MaxiSteam“ waren nach der Wärmebehandlung noch vereinzelt vitale S. aureus und E. coli nachweisbar. Im Anschluss an den Laborversuch wurden beide Pasteure in einer Feldstudie in zwei Versuchsdurchgängen auf einem Milchviehbetrieb in Mecklenburg-Vorpommern eingesetzt. Insgesamt 114 Kälber wurden am Tag der Geburt randomisiert einer von vier Fütterungsgruppen – Sperrmilch (WM), pasteurisierte Sperrmilch (pWM), Tankmilch (BM), pasteurisierte Tankmilch (pBM) – zugeordnet und vom dritten bis zum 56. Lebenstag mit der jeweiligen Milch getränkt. Die Gewichte der Kälber wurden am Tage der Geburt sowie am 14., 28. und 56. Lebenstag erfasst. Für jedes Kalb wurden täglich Milch- und Kraftfutteraufnahme, die Kotkonsistenz nach einem Score-System sowie weitere gesundheitliche Parameter sowie jegliche Behandlungen protokolliert. Von je neun Kälbern der Gruppen WM und acht Kälbern der Gruppen pWM und BM wurden am zweiten sowie am 14., 28. und 56. Lebenstag Kotproben aus dem Rektum entnommen. Für die hieraus isolierten E. coli und E. faecalis wurden mittels Mikrodilution minimale Hemmkonzentrationen (MHK) für 25 bzw. 23 antimikrobielle Wirkstoffe ermittelt. Einmal wöchentlich wurden aseptisch entnommene Milchproben hinsichtlich der mikrobiologischen Qualität und des Vorhandenseins von Hemmstoffen untersucht. Einmalig pro Versuchsdurchlauf wurden auch Proben aus dem Schlauchsystem des Milchtaxis und aus drei Nuckeleimern der Gruppe pBM entnommen, um das Ausmaß der auftretenden Rekontamination abzuschätzen.

In Bezug auf mittlere Tageszunahmen, Milch– und Kraftfutteraufnahme sowie die Mehrzahl der erfassten Gesundheitsparameter (Morbiditätsraten für Durchfall- und respiratorische Erkrankungen) waren keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den vier Versuchsgruppen nachweisbar. Die Dauer der Durchfallepisoden war bei Kälbern der Gruppe pBM signifikant gegenüber den restlichen Versuchsgruppen erhöht. Eine erhebliche Rekontamination der pasteurisierten Kälbermilch konnte nachgewiesen werden. Bei Vertränkung von Sperrmilch in pasteurisierter Form (pWM) war die Prävalenz der untersuchten E. coli Isolate mit Resistenz gegenüber Cefotaxim (p = 0,031), Nalidixinsäure (p = 0,009) und Sulfamethoxazol/ Trimethoprim (p = 0,031) signifikant gegenüber der Kontrollgruppe (BM) erhöht. Im Vergleich zur Kontrolle (BM) tendierten E. coli Isolate der WM Gruppe zu einer höheren Prävalenz von Resistenzen gegenüber Cefotaxim, Cephalothin und Sulfamethoxazol/ Trimethoprim (p < 0,10). Auch die MHK90 Konzentrationen lagen bei E. coli Isolaten von Tieren der Gruppen WM und pWM für Wirkstoffe aus der Gruppe der Cephalosporine (Cefoperazon, Cefquinom, Ceftiofur) sowie für Spectinomycin und Trimethoprim deutlich höher als die der BM Gruppe. Bei den isolierten E. faecalis war bereits ein erheblicher Anteil der Isolate aus der Kolostralphase gegenüber den meisten getesteten antimikrobiellen Wirkstoffen resistent; es waren keine signifikanten Unterschiede im Anteil resistenter Isolate zwischen den drei Fütterungsgruppen BM, WM und pWM vorhanden. Somit erwies sich E. faecalis als ungeeignet, um den Effekt der Vertränkung von Sperrmilch auf das Wachstumsverhalten der grampositiven intestinalen Mikroflora von Aufzuchtkälbern zu untersuchen.

Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Studie ist der Einsatz von Antibiotika-belasteter Sperrmilch als Futtermittel für Aufzuchtkälber aus generalpräventiven Gründen abzulehnen. Wenn auf Milchviehbetrieben die Möglichkeit besteht, nicht Antibiotika-belastete Sperrmilch separat zu sammeln, kann diese nach Pasteurisierung an Kälber verfüttert werden.

 

abstract (englisch)

This study aimed at investigating the effects of feeding waste milk, raw and pasteurized, on daily weight gains, health status and susceptibility of the faecal flora (E. coli, Enterococcus spp.) of young dairy calves compared to the feeding of raw and pasteurized bulk milk.

Two commercially available pasteurizers for calf milk were tested for their efficiency for inactivation of mastitis pathogens at the Max Rubner-Institute, Kiel. MaxiSteam” (Foerster-Technik GmbH, Engen, Germany) and „H&L Milchtaxi Pasteurisierer“ (Holm & Laue GmbH & Co. KG, Westerroenfeld, Germany) were tested. Twelve test strains of several mastitis pathogens (S. aureus, S. chromogenes, E. faecalis, E. faecium, S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. uberis, E. coli, yeast) were incubated and used for contamination of bulk milk. Pathogen concentrations of 107  to 108 cfu/ml were obtained before pasteurization. Average reduction rates were > 5.8 log10  (MaxiSteam”) and > 6.2 log10  (“H&L Milchtaxi Pasteurisierer”), respectively. When present in initial concentrations of 107 to 108  cfu/ml, vital Enterococcus spp. were detected after pasteurization with both pasteurizers. In addition, some S. aureus and E. coli also survived the pasteurization process carried out by “MaxiSteam”. Subsequently, both pasteurizers were applied in a clinical trial performed in two experimental runs on a large commercial dairy in Mecklenburg-Western Pomerania, Germany. In total, 114 calves were randomly assigned on day of birth to one of the four feeding groups - untreated waste milk (WM), pasteurized waste milk (pWM), untreated bulk milk (BM), pasteurized bulk milk (pBM) - and were fed the respective milk from the third to the 56th day of life. Body weight of each calf was measured after birth and at the age of 14, 28 and 56 days. Milk and starter intake, scoring of faecal consistency, other health parameters and any treatments were recorded daily for each calf. Faecal samples were collected from the rectum of nine calves of the WM and eight calves each of the pWM and BM group on the second, 14th, 28th and 56th day of life. Isolated E. coli and E. faecalis were tested for antimicrobial susceptibility to 25 resp. 23 antimicrobial agents by the minimum inhibitory concentration (MIC) technique using the broth microdilution method. Aseptically collected milk samples were analysed weekly for microbiological quality and presence of inhibitors. In order to assess the amount of recontamination of pasteurized calf milk, milk samples were also collected from the hose system of the milk taxi and three nipple buckets from the pBM group once per experimental run.

No statistical significant differences concerning daily weight gains, milk and starter intake and the majority of determined health parameters (morbidity rates for diarrhoea and respiratory disease) were observed between the four experimental groups. The duration of diarrhoea episodes was significantly higher in calves fed pBM compared to the other groups. Considerable recontamination of pasteurized calf milk occurred. The prevalence of E. coli isolates resistant to cefotaxime (p = 0.031), nalidixic acid (p = 0.009) and sulfamethoxazole/trimethoprim (p= 0.031) was significantly higher in the pWM than in the control group (BM). Comparing WM with BM E. coli isolates, resistance to cefotaxime, cephalothin and sulfamethoxazole/trimethoprim tended to be higher in the WM group (p < 0.10). Furthermore, MIC90 concentrations for some cephalosporins (cefoperazone, cefquinome, ceftiofur), spectinomycin and trimethoprim were clearly higher in E. coli isolates from animals of the WM and pWM group than from those of the BM group. A considerable portion of E. faecalis isolated during the colostrum feeding period was resistant to most of the antimicrobial agents tested; no significant differences were found between the three feeding groups BM, WM and pWM. Thus, E. faecalis proved to be an unsuitable bacterium to study the effects of waste milk on the gram-positive intestinal microflora of young dairy calves.

Based on the results of this study, the use of waste milk contaminated with antimicrobial substances as feeding stuff for young dairy calves has to be refused for general preventive reasons. Waste milk not contaminated with antimicrobial substances and collected separately can be fed to calves after pasteurization.

 

keywords

Sperrmilch, Pasteurisierung, antimikrobielle Resistenz, waste milk, pasteurization, antimicrobial resistance

kb

208