Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zu Effekten der Futterstruktur (Pellets aus Komponenten unterschiedlicher Vermahlung) sowie eines Zusatzes freier Säuren bzw. von Kalium-diforminat zum Futter unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion von Absetzferkeln mit Salmonella Derby

Neu, Marion Edith

The aim of the experiments with weaned piglets under standardised housing conditions was to test potential effects of grinding intensity of the complete diet’s components. Additionally the influences of acid supplementation (1.2 % potassium diformate or 0.9 % acid preparation [75 % formic acid, 25 % propionic acid] respectively) under the conditions of a repeated experimental infection with Salmonella Derby were investigated. After a first infection the adhesion, multiplication and excretion of the applicated Salmonella germs were of special interest. The relevance of the different diets for the passage of oral applicated germs were supposed to be tested after a second infection (32 - 35 days later, “superinfection”). In this regard information about chemical composition and signs of microbial activity in the contents of the gastrointestinal tract were acquired. Finally possible effects of the different diets on the performance were tested. The experiments have been carried out with 40 pigs (2 runs with 20 each) divided in 4 groups        (5 individuals each). In two groups (G1, G4) the pelleted diets differed in grinding intensity (fine and coarsely ground components) only. In this way effects of feed particle size were tested exclusively. In the two other groups (G2, G3; pelleted feed based on finely ground components) influences of acid addition (1.2 % potassium diformate/0.9 % free acids) to the diet were quantified. Feed and water were offered ad libitum all the time. 8 days after weaning 2 pigs of each group were separated and infected with Salmonella Derby (ca. 3.2 x 109cfu) for the first time. When the infection was verified (Salmonella detection in rectal swab) these two pigs returned to the members of the group (“contact animals”). During 5 weeks after this first infection the course of infection in the four groups was examined by repeated analyses of individual faecal samples (rectal swabs). Each animal was infected with a second application of Salmonella Derby (infection broth to the diet, ca. 3.7 x 109cfu/animal) 32 to 35 days after the first infection. 4 to 5 hours later pigs were sacrificed to obtain samples of chyme and several tissues for detecting counts of Salmonella in the different sections of the gastrointestinal tract. Furthermore chyme’s mass was quantified. In chyme the following parameters were of special interest: pH value, dry matter content, concentrations of formate, L-lactate and volatile fatty acids, patterns of volatile fatty acids. Salmonella was qualitatively and quantitatively determined with classical culture methods. The most interesting findings of this study can be summarised as follows: 1.     The particle size distribution (“fine”/”coarse”) after pelleting did not differ as much as intended although different grinding intensity were used (<1.0 mm = 5.02/17.5 %; ≤0.4 mm = 64.1/57.1 %). Due to the unintentional further milling process during pelleting, the diets differed only in the proportion of coarse particles. 2.     Concerning the feed physical form (groups to compare: G1/G4) the following results can be pointed out: ·        parameters regarding the course of infection like duration of fecal excretion and percentage of positive rectal swabs: no differences ·        Salmonella germ counts in the chyme of stomach and intestine: no differences ·        supporting effects with regard to acidification of stomach content (G1/G4: pH  5.27/4.03) ·        significantly higher amounts of acetic and n-butyric acid in chyme of the small intestine when the “coarse” diet was used (fine/coarse: acetic acid: 15.1/24.7 mmol/kg chyme; butyric acid: 0.172/1.59 mmol/kg chyme) 3.      Concerning the use of acids (comparison group 2 [potassium diformate] and 3 [free acids] with group 1 [also finely ground, but without acids]) these statements can be made: ·        Shorter duration of Salmonella excretion (G1/G2/G3: primarily infected: 21.5/9.25/11.8 days) and lower percentage of positive rectal swabs (primarily infected: 52.9/31.5/29.4 %) as well as lower counts of infected “contact animals” (9/6/6) when acids were added ·        significantly lower germ counts in the stomach (1.1 x 106/6.2 x 104/1.4 x 105cfu/ml) as well as in the small intestine (KDF, free acid) and the caecum (KDF only) ·        significantly lower pH value in the contents of stomach (G1/G2/G3: 5.27/4.23/4.29) ·        significantly higher amounts of formate in the contents of stomach (22.2/1091/835 mmol/kg chyme) and small intestine (205/507/521 mmol/kg chyme) ·        significantly lower amounts of L-lactate in the contents of stomach (6.31/1.03/0.7 mmol/kg dm) and small intestine (33.4/15.4/16.5 mmol/kg dm) Comparing potassium diformate and free acids no significant differences were detected. Under these experimental conditions (repeated Salmonella infection, change of housing, group/individual housing) the animals showed performances like under field conditions (G1/G2/G3/G4: daily gains:491/494/542/433 g; feed conversion rate: 1.89/ 1.76/1.89/1.92 kg/kg gain) ·        pellets of coarsely ground components did not result in adverse effects on performance ·        addition of potassium diformate or rather free acids tended to result in lower feed conversion rate (G2: 5.29 %/G3: 4.76 %) Conclusions: Statements about the effects of different grinding intensity are difficult due to the unintentional further milling process during the pelleting process. This fact is also of interest under field conditions with regard to the distribution of coarsely or rather finely ground particles in the consumed diet. The addition of acids turned out to be a effective method, particulary with regard to the determined Salmonella counts after an experimental infection in the cranial part of the digestive tract. Other effects of a coarsely grounded and pelleted feed, concerning the substrate and fermentations conditions in the hindgut, which are normally found, were not seen. This might be due to a relatively short period of time between infection/feeding and slaughtering. However these effects are very important for the course of infection.

Ziel vorliegender Untersuchungen mit Absetzferkeln unter standardisierten Haltungsbedingungen waren Aussagen zu möglichen Effekten des Vermahlungsgrades von Komponenten eines pelletierten Alleinfutters sowie eines Zusatzes von Säuren (1,2 % Kaliumdiformiat [KDF] bzw. 0,9 % eines Säuregemisches [75 % Ameisen-/25 % Propionsäure]) unter den Bedingungen einer wiederholten experimentellen Infektion mit Salmonella Derby. Hierbei interessierten nach einer ersten Infektion insbesondere die Haftung, Vermehrung und faecale Ausscheidung der applizierten Salmonellen, bei der zweiten Infektion (32 - 35 Tage später, „Superinfektion“) sollte die Bedeutung der unterschiedlichen Mischfuttter für die Passage der oral applizierten Keime näher untersucht werden. In diesem Zusammenhang waren gerade Informationen zu den Milieubedingungen sowie zu Parametern mikrobieller Aktivität im Chymus von Interesse. Schließlich wurden auch mögliche Einflüsse der unterschiedlichen Mischfutter auf die Leistung der Tiere erfasst. Für die Versuche standen insgesamt 40 abgesetzte Ferkel zur Verfügung, die in zwei aufeinander folgenden Versuchen (2 x 20 Tiere) in jeweils 4 Gruppen (á 5 Tiere) aufgeteilt wurden. In zwei Gruppen (G1/G4) unterschied sich das pelletierte Mischfutter nur durch die unterschiedliche Vermahlung (aus fein bzw. grob geschroteten Komponenten), um so isoliert mögliche Effekte der Struktur des Futters prüfen zu können. Im Futter der übrigen zwei Gruppen (G2/G3; pelletiertes Mischfutter aus fein vermahlenen Komponenten) waren Säuren (1,2 % KDF/0,9 % freie Säure) enthalten, um bei gleicher Futterstruktur die Effekte des Säurezusatzes differenzieren zu können. Die pelletierten Mischfutter sowie Tränkwasser standen über die gesamte Versuchsphase ad libitum zur Verfügung. Die erste Infektion mit Salmonella Derby erfolgte ca. 8 Tage nach dem Absetzen, und zwar nur bei 2 Tieren einer jeden Gruppe, die zuvor separat aufgestallt wurden, mit ca. 3,2 x 109 Kolonie bildenden Einheiten (KbE) pro Tier. Bei Bestätigung der Infektion (positiver Befund im Rektaltupfer) kamen die zwei primär infizierten Tiere zurück zu den übrigen Gruppenmitgliedern („Kontakttiere“). Über 5 Wochen nach dieser ersten Infektion von 2 Ferkeln einer jeden Gruppe wurde dann das Infektionsgeschehen in der ganzen Gruppe mittels wiederholter individueller Kotuntersuchungen (Rektaltupfer) verfolgt. 32 bis 35 Tage nach der Erstinfektion erfolgte eine zweite Applikation von S. Derby (Infektionsbouillon zum Futter), und zwar bei jedem Tier (ca. 3,7 x 109 KbE/Tier). Vier bzw. fünf Stunden später wurden die Tiere zur Organ- und Chymusentnahme getötet, um in den verschiedenen Abschnitten des Magendarmtraktes die Keimzahlen von Salmonellen zu bestimmen. Daneben wurde die Chymusmenge ermittelt. In den entnommenen Chymusproben interessierten insbesondere der pH-Wert, der TS-, der Formiat- und der L-Laktatgehalt sowie die Konzentration und das Muster flüchtiger Fettsäuren.  Für den qualitativen und quantitativen Nachweis der Salmonellen kamen nur klassische kulturelle Techniken zur Anwendung. Die wesentlichen Ergebnisse sind wie folgt zusammenzufassen: Trotz der unterschiedlichen Vermahlung unterschied sich die Partikelgrößenverteilung in dem pelletierten Mischfutter („fein“/„grob“) nicht so stark wie angestrebt (>1,0 = 5,02/17,5 %; ≤ 0,4 = 64,1/57,1 %), bei der Pelletierung kam es ungewollt zu einer stärkeren Nachzerkleinerung. Die beiden Mischfutter differierten also nur stärker im Anteil an sehr groben Partikeln, die Anteile feiner Partikel waren sehr ähnlich. Bei einem Vergleich der beiden Gruppen („fein“: G1, „grob“: G4) sind folgende Ergebnisse hervorzuheben: ·        Keine Unterschiede in den Parametern, die das Infektionsgeschehen charakterisieren (Dauer der fäkalen Ausscheidung, Anteil S.-positiver Proben) ·        Keine Unterschiede in den Salmonella-Keimzahlen im Magen und Darm ·        Fördernde Effekte hinsichtlich der Acidierung des Magenchymus (G1/G4: pH 5,27/4,03) beim Einsatz gröberer Komponenten im pelletierten Mischfutter ·        Signifikant höhere Gehalte an Essig- (G1/G4: 15,1/24,7 mmol/kg uS) und n-Buttersäure (0,172/1,59 mmol/kg uS) im Dünndarminhalt von Ferkeln, die das gröber gemahlene Futter bekamen 3.      Bei einem Vergleich der Gruppen mit Säurezusatz (G2: KDF, G3: freie Säure) mit der Gruppe 1 (auch fein vermahlen, aber ohne Säure) sind folgende Aussagen möglich: ·        Kürzere Salmonellen-Ausscheidungsdauer (G1/G2/G3: primär infiziert: 21,5/9,25/11,8 Tage) und ein geringerer Anteil positiver Rektaltupfer (primär infiziert: 52,9/31,5/29,4 %) sowie eine geringere Anzahl an infizierten „Kontakttieren“ (9/6/6), die Futter mit den Säureprodukten bekamen ·        Signifikante reduzierte Keimzahlen im Magen (1,1 x 106/6,2 x 104/1,4 x 105KbE/ml), aber auch im Dünndarm (KDF, freie Säure) und Caecum (nur KDF) ·        Signifikant niedrigere pH-Werte im Magenchymus (5,27/4,23/4,29) ·        Signifikant höhere Formiat-Gehalte im Magen- (22,2/1091/835 mmol/kg uS) und Dünndarminhalt (205/507/521 mmol/kg uS) ·        Signifikant niedrigere L-Laktat-Gehalte im Magen- (6,31/1,03/0,7 mmol/kg TS) und Dünndarmchymus (33,4/15,4/16,5 mmol/kg TS) 4.      Keine signifikanten Unterschiede beim Vergleich von KDF und freier Säure 5.      Unter den gegebenen Versuchsbedingungen (mit wiederholter Salmonellen-Infektion, Stallwechsel, Gruppen-/Einzelhaltung) waren die Leistungen insgesamt auf einem praxisüblichen Niveau (G1/G2/G3/G4: tägliche Zunahmen: 491/494/542/433 g; Futteraufwand: 1,89/1,76/1,89/1,92 kg/kg Zuwachs) ·        Pellets aus gröber vermahlenen Komponenten führten nicht zu Leistungseinbußen ·        Der Zusatz von KDF bzw. freier Säure führte zu einem tendenziell geringeren Futteraufwand (um 5,29 % bzw. 4,76 %) Schlussfolgerungen: Aussagen zu spezifischen Effekten der unterschiedlichen Vermahlung werden in vorliegender Untersuchung durch die bei der Pelletierung erfolgte Nachzerkleinerung erschwert. Dieser „Strukturverlust“ ist auch unter Praxisbedingungen zu beachten, wenn es um die Partikelgrößenverteilung im tatsächlich aufgenommenen Futter geht. Der hier vorgenommene Zusatz von Säuren bzw. KDF stellte sich als eindeutig günstig heraus, wie insbesondere die im cranialen Verdauungstrakt ermittelten Keimzahlen von Salmonellen nach experimenteller Infektion belegen. Wegen des relativ kurzen postprandialen Abstands (4 bzw. 5 h nach Infektion und Fütterung) konnten die sonst beobachteten Effekte eines „gröberen“ Futters für die Substrat- und Fermentationsbedingungen im Dickdarm hier nicht näher eruiert werden, sie sind aber für das Infektionsgeschehen von wesentlicher Bedeutung.  

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Neu, Marion Edith: Untersuchungen zu Effekten der Futterstruktur (Pellets aus Komponenten unterschiedlicher Vermahlung) sowie eines Zusatzes freier Säuren bzw. von Kalium-diforminat zum Futter unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion von Absetzferkeln mit Salmonella Derby. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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