Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Einfluss von Sojazulagen bei Grassilagen mit unterschiedlichen Reineiweißgehalten auf Schadsubstanzen (Phenolamine) im Pansensaft in vitro

Ebhardt, Katharina

Feeding of grass silages with less than 50 % true protein (TP) in total crude protein (CP) has been connected with the appearance of unspecific symptoms in the cattle herd ('Faktorenerkrankung Milchviehherde' – 'factorial disease of dairy herds'). The supplementation of soybean meal led to an improvement of the herd health of affectet farms.   Therefore, the aim of this study was to examine the impact of these altered, suspected grass silages (TP/CP < 50 %) and soy protein on the occurrence of harming substances (phenol amines and degradation products of phenol acids and their phenol amines).   With the aim of the artificial rumen (RUSITEC-System; RUmen SImulation TECnique) suspected grass silages were compared with control silage (TP/CP > 50 %) of the same agricultural areas and the influence of the added soy protein were examined. Altogether eight tests (runs) with a respective running time of 28 days were carried out. Four runs each were summarized to a run block (run 35-38; run 39-42), whereupon every run consisted of initial and control stage (day 0 to 8), trial stage (day 9 to 20) and final stage (day 21 to 28). During the initial, control and final stage, all fermenter groups were fed with control silage and starch, in the trial stage all test fermenter groups were fed besides suspected grass silages and starch with soy protein and suspected grass silages.   The pH of the ruminal fluid was measured daily via electrode. The possible phenol amines and degradation products (of the phenol acids and their phenol amines) from the liquid and solid phase were measured via LC-MS.   The pH of the ruminal fluid remained more or less unchanged during the trial stage. When suspected grass silages were fed, in the liquid phase in both run blocks (run 35‑42) the m/z of the possible phenol amines 'Caffeoylspermidin' (‑87.5 %; -93.9 %) and 'p‑Cumaroylspermidin' (-86.1 %; -93.8 %) and in the liquid and solid phases the content of the possible phenol amines 'Feruloylputrescin' (liquid: -87.6 %; -91.9 %; solid: ‑84.9 %; -100%) marketly decreased. During the trial stage of runs 35–38, in the liquid phase the contents of the possible phenol amines 'Caffeoylputrescin' (+73.6 %; +71.5 %) and 'p‑Cumaroylputrescin' (+80.1 %; +74.4 %) moderately increased and the contents of the possible phenol amine 'Feruloylspermidin' (+490 %; +461 %) and 3‑(4‑Hydroxyphenyl-)propionic acid (+222 %; +252 %) extremely increased. In contrast during the trial stage of runs 39–42, the m/z of the possible phenol amines 'Caffeoylputrescin' (+6.10 %; +9.09 %), 'p‑Cumaroylputrescin' (+25.3 %; +24.0 %), 'Feruloylspermidin' (+316 %; +259 %) and 3-(4-Hydroxyphenyl-)propionic acid (+70.4 %; +83.9 %) increased proportionally less than in runs 35–38. Merely in run 35–38 during the trial stage the contents of caffeic acid (+82.5 %; +67.4 %) and ferulic acid (+14.3 %; +17.3 %) slightly increased. In the two run blocks during the trial stage remained mostly the possible phenol amine 'Caffeoylspermin' and 3‑Phenylpropionic acid unaffected. In the solid phase during the trial stage, the contents of 'Caffeoylspermidin' (-93.3 %; -90.0 %) and 3‑(4‑Hydroxyphenyl‑)propionic acid (+83.9 %; +109 %) increased. The added soy protein had merely an influence on the contents of 'Feruloylputrescin' and 3‑(4‑Hydroxyphenyl-)propionic acid.   In the context of this study, it could be shown that the suspected grass silages (TP/CP < 50 %) had a clear effect on the occurrence of the phenol amines ('Caffeoylputrescin', 'Caffeoylspermidin', 'Caffeoylspermin', 'Feruloylputrescin', 'Feruloylspermidin', 'p-Cumaroylputrescin', 'p‑Cumaroylspermidin'). Possible associations between the occurrence of the phenol amines and concomitantly the decreasing polyamine contents were discussed. In conclusion, the occurrence of the phenol amines or the observed effect of soy protein supplementation on the unspecific symptoms ('Faktorenerkrankung Milchviehherde' – 'factorial disease of dairy herds') could not be confirmed in this experimental setting. Further metabolic products of the phenol amine or polyamine reduction/conversion should be examined.

Die Verfütterung von Grassilagen mit einem erniedrigten prozentualen Reineiweißanteil (RE) am Rohprotein (Rp) von unter 50 % steht ätiologisch im Zusammenhang mit dem Auftreten von unspezifischen Erkrankungen in der Rinderherde („Faktorenerkrankung Milchviehherde“). Die Supplementation von Sojaextraktionsschrot führte bei den betroffenen Betrieben zu einer Verbesserung der Herdengesundheit.   Daher war das Ziel der vorliegenden Arbeit, die Auswirkungen von solch veränderten Grassilagen (RE/Rp < 50 %) und Soja auf das Vorkommen von Schadsubstanzen (Phenolamine und Abbauprodukte von Phenolsäuren und deren Phenolaminen) zu untersuchen.   Mithilfe des künstlichen Pansens (RUSITEC-System; RUmen SImulation TECnique) wurden Schadsilagen (RE/Rp < 50 %) mit Kontrollsilagen (RE/Rp > 50 %) derselben landwirtschaftlichen Flächen verglichen und der Einfluss der Sojazulage untersucht. Es wurden insgesamt acht Versuchsdurchgänge (Läufe) mit einer jeweiligen Laufzeit von 28 Tagen durchgeführt. Dabei wurden jeweils vier Läufe zu einem Laufblock zusammengefasst (Lauf 35–38; Lauf 39–42), wobei sich jeder Lauf in Einlauf- und Kontrollphase (Tag 0 bis 8), Zulagephase (Tag 9 bis 20) und Auslaufphase (Tag 21 bis 28) untergliederte. Während der Einlauf-, Kontroll- sowie Auslaufphase wurden in allen Fermentern Kontrollsilage und Stärke und in der Zulagephase in den Testfermentern neben Stärke und Schadsilage Schadsilage und Sojaprotein verwendet.   Der pH-Wert wurde täglich mittels Elektroden erfasst. Zur Messung der Phenolamine und Abbauprodukte (der Phenolsäuren und deren Phenolamine) aus dem flüssigen und festen Fermenterinhalt wurde die Analyse an der LC-MS genutzt.   Der pH-Wert blieb unter der Zulage von Schadsilage und Soja weitestgehend unverändert. Im flüssigen Fermenterinhalt kamen in beiden Laufblöcken (Lauf 35–42) die Gehalte in m/z von den möglichen Phenolaminen „Caffeoylspermidin“ (‑87,5 %; -93,9 %) und „p‑Cumaroylspermidin“ (‑86,1 %; -93,8 %) und im flüssigen und festen Fermenterinhalt von dem möglichen Phenolamin „Feruloylputrescin“ (flüssig: ‑87,6 %; ‑91,9 %; fest: -84,9 %; -100 %) unter Zulage von Schadsilage zum Erliegen. In Lauf 35–38 unter Zulage von Schadsilage und Soja stiegen die Gehalte im flüssigen Fermenterinhalt von den möglichen Phenolaminen „Caffeoylputrescin“ (+73,6 %; +71,5 %), und „p‑Cumaroylputrescin“ (+80,1 %; +74,4 %) mäßig und von „Feruloylspermidin“ (+490 %; +461 %) und 3‑(4-Hydroxyphenyl)-propionsäure (+222 %; +252 %) extrem an, wohingegen die Gehalte in Lauf 39–42 unter Schadsilage und Soja bei den möglichen Phenolaminen „Caffeoylputrescin“ (+6,10 %; +9,09 %), „p‑Cumaroylputrescin“ (+25,3 %; +24,0 %), „Feruloylspermidin“ (+316 %; +259 %) und 3‑(4-Hydroxyphenyl)-propionsäure (+70,4 %; +83,9 %) verhältnismäßig geringer anstiegen. Lediglich im Lauf 35–38 stiegen die Gehalte von Kaffeesäure (+82,5 %; +67,4 %) und Ferulasäure (+14,3 %; +17,3 %) unter der Zulage von Schadsilage und Soja an. „Caffeoylspermin“ und 3‑Phenylpropionsäure blieben in beiden Laufblöcken unter der Zulage von Schadsilage und Soja weitestgehend unbeeinflusst. Das Sojaprotein hatte lediglich einen Einfluss auf die m/z von „Feruloylputrescin“ und 3‑(4‑Hydroxyphenyl)-propionsäure.   Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich die Schadsilagen (RE/Rp < 50 %) deutlich auf das Vorkommen von den möglichen Phenolaminen („Caffeoylputrescin“, „Caffeoylspermidin“, „Caffeoylspermin“, „Feruloylputrescin“, „Feruloylspermidin“, „p‑Cumaroylspermidin“, „p‑Cumaroyl-putrescin“) auswirkten. Diskutiert wurden eventuelle Zusammenhänge zwischen dem Vorkommen der Phenolamine und den gleichzeitig sinkenden Polyamingehalten. Abschließend konnte keine Bestätigung zwischen dem Vorkommen der Phenolamine oder der bebachteten Wirkung des Sojaproteins auf das beschriebene unspezifische Krankheitsbild („Faktorenerkrankung Milchviehherde“) unter den Bedingungen dieses invitro-Systems gefunden werden. Weitere Stoffwechselprodukte des Phenolamin- bzw. Polyaminabbau/-umbaus wären zu untersuchen.

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Ebhardt, Katharina: Untersuchungen zum Einfluss von Sojazulagen bei Grassilagen mit unterschiedlichen Reineiweißgehalten auf Schadsubstanzen (Phenolamine) im Pansensaft in vitro. Hannover 2018. Tierärztliche Hochschule.

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