Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluß von Saccharomyces boulardii und Bacillus cereus var. toyoi auf artifizielle Absenkung des ruminalen pH-Wertes in-vitro

Habben, Gunnar

In the paper presented, the effects of an artificial reduction of ruminal pH on an working microbial flora was investigated.   For this purpose, experiments in the RUSITEC-system were carried out. Six fermentors were each inokulated with ruminal contents of sheep at the same time, 5g of chopped hay and 4g concentrate were used as substrate each day.   After an suitable period of equilibration of 4 days, samples were drawn from the outflow for four days as a control for each fermentor itself. Then the pH in the fermentor was lowered between 5,5 and 5,0 by infusion of a buffer reduced solution. By this manner, a pH-value characteristic for rumen acidosis was reached without changing the substrate offered. In a second step, possible effects of the application of 10 mg of freeze-dried spores of Bacillus cereus var toyoi (experiment 1 and 2) or 500 mg Saccaromyces boulardii respectively ( experiment 3, 4 and 5) on the disturbed microbial metabolism were regarded. Results of the control- and acidosisperiod were examined by t-test. Examination of the effects of probiotics was done by two way  analysis of variation.   Production of acidotic conditions was successfull, characteristic changes in scfa production rates were found by reaching pH below 5,5. Lowered production of acetate and increased production of butyric and valeric acid in connection with low levels of lactic acid lead at first to a working lactilytic flora. At the end of the experiment, levels of lactic acid are quite different, a satisfying explanation is missing. The partly indidual strong variation of propionic acid production rates can be explained by changes in pH of single fermentors. Ammonia-content of the outflow is strongly reduced with the beginning of the acidotic period, levels below 1 mmol/l were reached. By this way, nitrogen supply is eventually limitating for bacterial growth.   The application of Bacillus cereus var toyoi remained without measureable effects on the parameters examined.   The application of Saccaromyces boulardii leaded to a highly significant decrease in butyric acid production and an increase in propionic acid. Ammonia content in the outflow was increased, without statistic valuation. Nevertheless it has to be supposed, that the effect prooved for Saccaromyces boulardii is of a prebiotic nature. Loss of proteolytic yield of the flora incubated makes the culture, lacking of nitrogen, highly susceptible for eventually additional substrate in shape of easily degradable yeastprotein.   Undisputed there is a significant effect of application of yeast on ruminal metabolism. Further examinations by elimination of disturbing low ammonia levels with the aim of finding out the pre- or probiotic effects of Saccaromyces boulardii seem to be rewarding.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Auswirkung einer artifiziellen Absenkung des ruminalen pH-Wertes auf eine intakte Mikroflora untersucht.   Zu diesem Zweck wurden Versuche im RUSITEC-System durchgeführt. Hierbei wurden jeweils sechs Fermenter zeitgleich mit Panseninhalt vom Schaf inokuliert, als Substrat wurden täglich 5 g kleingeschnittenes Heu und 4 g Kraftfutter verwendet. Nach einer angemessenen Äquilibrierungsphase von 4 Tagen wurden als jeweilige Eigenkontrolle 4 Tage lang Proben der Überlaufflüssigkeit entnommen. Danach wurde der pH-Wert im Fermenter durch Infusion einer pufferreduzierten Lösung auf Werte zwischen 5,5 und 5,0 abgesenkt. Auf diese Weise wurde ein pH-Niveau erreicht, daß für eine Pansenacidose charakteristisch ist, ohne das Substratangebot zu verändern. In einem zweiten Schritt wurden mögliche Effekte einer Applikation von 10 mg gefriergetrockneter Sporen Bacillus cereus var. toyoi (Versuch 1 und 2) bzw. 500 mg Saccharomyces boulardii  (Versuch 3, 4 und 5) auf den derart gestörten mikrobiellen Stoffwechsel betrachtet. Die Ergebnisse der Kontroll- und Acidosephase wurden mittels t-test untersucht. Für die Untersuchung der Wirkung der Probiotika wurde eine zweifaktorielle Varianzanalyse durchgeführt.   Die Herbeiführung acidotischer Verhältnisse war erfolgreich, bei Erreichen von pH-Werten unterhalb von 5,5 traten charakteristische Veränderungen in den Fettsäureproduktionsraten auf. Die verminderte Produktion von Acetat und die erhöhte Produktion von Butyrat und Valerat deuten im Zusammenhang mit den niedrigen Laktatwerten auf eine anfangs intakte lactilytische Flora hin. Gegen Ende des Versuches sind die produzierten Laktatmengen zwischen den Versuchen stark unterschiedlich, eine befriedigende Erklärung hierfür fehlt. Die zwischenzeitlich individuell stark schwankenden Produktionsraten der Propionat können durch Schwankungen der pH-Werte der einzelnen Fermenter belegt werden. Der Ammoniakgehalt in der Überlaufflüssigkeit nimmt mit Beginn der Acidosephase stark ab, es werden Werte unterhalb von  1mmol/l erzielt. Damit ist die Stickstoffversorgung eventuell limitierend für das mikrobielle Wachstum.   Die Applikation von Bacillus cereus var. toyoi blieb ohne meßbaren Einfluß auf die erfaßten Parameter.   Die Applikation von Saccharomyces boulardii führte zu einer stark signifikanten Erniedrigung der produzierten Butyratmenge und zu einer Erhöhung der Propionatmenge. Der Ammoniakgehalt in der Flüssigkeit wurde ebenfalls erhöht, konnte aber nicht statistisch bewertet werden. Es muß angenommen werden daß die hier nachgewiesene Wirkung von Saccharomyces boulardii prebiotischer Natur ist. Der Verlust an proteolytischer Leistungsfähigkeit der inkubierten Flora macht die sich im Stickstoffmangel befindliche Kultur sehr empfänglich für etwaige zusätzliche Substratangebote, hier in Form leicht verdaulichen Hefeproteins.   Unbestritten bleibt eine signifikante Wirkung der Hefeapplikation auf den ruminalen Stoffwechsel. Weitere Untersuchungen unter Ausschaltung der Störgröße Ammoniakgehalt mit dem Ziel die pro-oder prebiotische Wirkungsweise  von Saccharomyces boulardii aufzuklären scheinen lohnenswert.

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Habben, Gunnar: Einfluß von Saccharomyces boulardii und Bacillus cereus var. toyoi auf artifizielle Absenkung des ruminalen pH-Wertes in-vitro. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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