Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Effekte verschiedener Futtermittel und -bearbeitungsformen auf die postprandiale Glucose- und Insulinreaktion sowie auf die Wasserstoff- und Methanexhalation beim Pferd

Voigt, Katrin Julia

This study researches the influence of various feeds containing starch and crude fiber on the glucose homoeostasis and the hydrogen- and  methane exhalation in horses. For this purpose the influence of the origin of the starch (oats, barley, various mixed feeds), of the various forms of processing (mechanical, thermal, enzymatical) along with the amount of added starch (0.3-0.4 starch/kg BW) and the influence of roughage (hay, sugar beet pulp, chaffed alfalfa-straw mix) and various feed combinations out of alfalfa and oats on the glucose- and insulin response and on the hydrogen- and methane exhalation was examined. The glucose- and insulin response serves as an indirect marker for the enzymatical decomposition of starch with the hydrogen- methane exhalation serving as an indirect marker of microbiological fermentation processes. Four horses (three trotters, one warmblood; ages between 10 and 11 years; body weight (BW): 563±46.9 kg, BCS 5-6) were used for the test. 28 feed variations were given block by block, in a cross over design or randomized and the horses were examined postprandially in regards to their glycaemic and insulinaemic responses as well as the hydrogen and methane exhalation. The various grains were fed in a starch concentration of 2g/kg BW, oats were given in addition at a concentration of 4 g starch/kg BW. Commercially mixed feeds (MF) were offered to the horses in increasing concentrations (0.3-2 g starch/kg BW). In addition, the horses had free access to roughage and the amount of sugar beet pulp that was fed was 1 kg dry matter. Oats (2 g starch/kg BW) were given in varying sequences with alfalfa (0.5 g crude fiber/kg BW). Additionally, the horses received hay three times a day. After a period of adaptation from two to eleven days and twelve hours of abstention the horses received exclusively the respective feed to be examined. Blood samples for the examination of the glucose- and insulin response and probes of the hydrogen- and methane exhalation were taken postprandially in preset intervals. The highest glucose- and insulin response was observed after feeding 4 g oat starch/kg BW, with roughage and sugar beet pulp as feed not resulting in any noticeable changes of the glucose- and insulin concentration (treatment p<0.05). Whole oats (2 g starch/kg BW) and rolled barley resulted in similar glucose- and insulin responses (glucose peak: oats: 6.70 ± 0.33 mmol/l, rolled barley: 6.64 ± 0.34 mmol/l, p>0.05, insulin peak: oats: 55.6 ± 19.8 µU/ml, rolled barley: 39.1 ± 9.10 µU/ml, p>0.05). The thermical treatment of barley significantly increased the glucose- and insulin concentrations in the serum (AUC glucose: rolled barley: 275 ± 73.8, micronised barley: 490 ± 114, extruded barley: 731 ± 114, extruded barley with enzyme: 771 ± 95.1, treatment p<0.05; AUC insulin: rolled barley: 7031 ± 4562, micronised barley: 17993 ± 6573, extruded barley: 24391 ± 1571, extruded barley with enzyme: 38270 ± 12678, p<0.05). Also, the thermal processing of barley resulted in a significant reduction of hydrogen exhalation in comparison to untreated oats or to rolled barley (treatment p<0.05). After feeding thermally processed MF higher glucose- and insulin reactions could be observed than after feeding oats, even when the amounts of starch in the feed were identical (treatment p<0.05). However, the hydrogen exhalation was reduced when feeding MF (p<0.05). When feeding various combinations of oats and alfalfa it became obvious that the results were not easy to reproduce, so that it is difficult to assess the effect of roughage on the glycamic and insulin response. The glucose- and insulin response is quite dependent on the origin of the starch, the amount of starch taken up with the feed, and the mechanical or thermal treatment of the grain, respectively. At the same time the moderating influence of roughage is most likely overestimated. Independent of the specific feed variation given, the horses demonstrated clear individual differences in the glucose- and insulin response. Besides the enzymatic decomposition of starch there were elevated microbic conversions already in the small intestine especially when given different variations with oats, which can be clearly modified through the thermal treatment of grain.

In dieser Studie wurde der Einfluss von verschiedenen stärkehaltigen und rohfaserhaltigen Futtermitteln auf die Glucosehomöostase und auf die Wasserstoff- und Methanexhalation untersucht. Hierzu wurden für verschiedene Futtervarianten sowohl der Einfluss der Stärkeherkunft (Hafer, Gerste, verschiedene Mischfuttermittel), der verschiedenen Behandlungsformen (mechanisch, thermisch, enzymatisch), als auch der Menge an zugeführter Stärke (0,3-4 g Stärke/kg KM) sowie der Einfluss von Raufutter (Heu, Trockenschnitzel, gehäckseltes Luzerne-Stroh-Gemisch) und verschiedenen Fütterungskombinationen aus Luzerne und Hafer auf die Glucose- und Insulinreaktion, als indirekter Marker des enzymatischen Stärkeabbaus sowie auf die Wasserstoff- und Methanexhalation, als indirekter Marker mikrobieller Fermen-tationsvorgänge, untersucht. Für den Versuch standen vier Pferde (drei Traber, ein Warmblut, Alter: 10-11 Jahre, Körpergewicht: 563±46,9 kg, BCS 5-6) zur Verfügung. 28 Fütterungsvarianten wurden blockweise, im Cross Over Design oder randomisiert gefüttert und die Pferde postprandial auf ihre glycämische und insulinämische Reaktion sowie auf die Wasserstoff- und Methanexhalation untersucht. Die Getreidevarianten wurden in einer Stärkemenge von 2 g/kg KM gefüttert, Hafer zusätzlich in einer Dosierung von 4 g Stärke/kg KM. Kommerzielle Mischfutter (MF) wurden den Pferden in steigenden Konzentrationen angeboten (0,3-2 g Stärke/kg KM), die Raufuttervarianten standen den Pferden ad lib. zur Verfügung, die gefütterte Trockenschnitzelmenge betrug 1 kg TS. In den Kombinationsvarianten wurde Hafer (2 g Stärke/kg KM) in unterschiedlicher Abfolge mit Luzerne (0,5 g Rohfaser/kg KM) gefüttert. Zusätzlich erhielten die Pferde dreimal täglich Heu. Nach einer Adaptationszeit von zwei bis elf Tagen und zwölfstündiger Nahrungskarenz wurde den Pferden ausschließlich das jeweilige Testfuttermittel vorgesetzt. Blutproben zur Überprüfung der Glucose- und Insulinreaktion und Proben der Wasserstoff- und Methanexhalation wurden postprandial in definierten Intervallen entnommen. Die höchste Glucose- und Insulinreaktion konnte nach der Verfütterung von 4 g Haferstärke/kg KM beobachtet werden, während die Verfütterung von Raufutter und Trockenschnitzeln keine wesentlichen Veränderungen der Glucose- und Insulinkonzentrationen hervorrief (Behandlung p<0,05). Ganzer Hafer (2 g Stärke/kg KM) und gerollte Gerste wiesen ähnliche Glucose- und Insulinverläufe auf (Glucose Peak: Hafer: 6,70 ± 0,33 mmol/l, gerollte Gerste: 6,64 ± 0,34 mmol/l, p>0,05, Insulin Peak: Hafer: 55,6 ± 19,8 µU/ml, gerollte Gerste: 39,1 ± 9,10 µU/ml, p>0,05). Die thermische Bearbeitung von Gerste erhöhte signifikant die Glucose- und Insulinkonzentrationen im Serum (AUC Glucose: gerollte Gerste: 275 ± 73,8, mikronisierte Gerste: 490 ± 114, extrudierte Gerste: 731 ± 114, extrudierte Gerste mit Enzym: 771 ± 95,1, Behandlung p<0,05; AUC Insulin: gerollte Gerste: 7031 ± 4562, mikronisierte Gerste: 17993 ± 6573, extrudierte Gerste: 24391 ± 1571, extrudierte Gerste mit Enzym: 38270 ± 12678, p<0,05), wobei der thermische Aufschluss von Gerste auch gleichzeitig mit einer signifikanten Reduzierung der Wasserstoffexhalation im Vergleich zu dem unbehandelten Hafer oder der gerollten Gerste verbunden war (Behandlung p<0,05). Bei der Verfütterung von thermisch aufgeschlossenem MF konnten höhere Glucose- und Insulinreaktionen im Vergleich zu Hafer bei identisch aufgenommenen Stärkemengen festgestellt werden (Behandlung p<0,05), wohingegen die Wasserstoffexhalation bei der Verfütterung von MF vermindert war (p<0,05). Bei den Kombinationsvarianten von Hafer und Luzerne fiel eine schlechte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse auf, so dass ein Effekt der Rohfaserzulage auf die glykämische und insulinämische Reaktion unsicher ist.  Die Glucose- und Insulinreaktion wird maßgeblich von der Stärkeherkunft, der aufgenommenen Stärkemenge sowie von der mechanischen bzw. thermischen Bearbeitung des Getreides beeinflusst, wohingegen der dämpfende Einfluss von Rohfaser vermutlich überschätzt wird. Unabhängig von der Futtervariante wiesen die Pferde aber deutliche individuelle Unterschiede in der Glucose- und Insulinreaktion auf. Neben dem enzymatischen Abbau von Stärke fielen insbesondere bei den Hafervarianten erhöhte mikrobielle Umsetzungen bereits im vorderen Verdauungstrakt auf, die durch die thermische Bearbeitung von Getreide deutlich modifiziert werden können.

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Voigt, Katrin Julia: Effekte verschiedener Futtermittel und -bearbeitungsformen auf die postprandiale Glucose- und Insulinreaktion sowie auf die Wasserstoff- und Methanexhalation beim Pferd. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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