Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Einfluss einer groben Vermahlung des Futters und/oder eines Kalium-Diformiat-Zusatzes auf die Chymusqualität sowie die Aktivität und Zusammensetzung der Magen-Darm-Flora unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion von Absetzferkeln mit Salmonella Derby

Papenbrock, Stephanie

Different dietetic factors to reduce Salmonella spreading in the pig production chain have to be regarded especially under food safety issues. Due to this fact it is the aim of this study to examine, whether coarse grinding of the cereals (major ingredients of feed) and/or potassium diformate addition (1.2%) are abled to reduce Salmonella shedding, translocation and spreading under the condition of an experimental infection. During this trial I tried to answer the following questions: 1.         Which are the effects of the coarse grinding of the cereals in the feed on the     chymus of the digestive tract (GIT) ? 2.         Does the potassium diformate addition lead to any changes in the chyme          composition? 3.         Do the changed chyme conditions result in a changed activity and/or    composition of the intestinal microflora? 4.         Is there any possibility to reduce Salmonella shedding and translocation by the addition of KDF or by coarsly ground cereals in the feed? 5.         Is there any possibility to reduce the spreading of Salmonella in the pig production chain using these dietetic factors? Due to this fact the experiment was divided into 3 trials, each with 20 (control: n =10; trial: n =10) weand (28-33 days), Salmonella negative piglets, which were housed at the Institut for Animal nutrition 12 days before they got experimentally infected. After adaptation periode (3-4 days) the piglets were fed ad libitum with the feed, used in the following trial. In the trials the following feeds were tested: Trial 1 and 3:    Control:           cereals finely ground Trial:    cereals coarsely ground, 1.2% KDF addition Trial 2: Control:           cereals coarsely ground Trial:    cereals coarsely ground, 1.2% KDF addition At day 8 after feeding the different diets each of the piglets of trial 1 and 3, and only 2 piglets out of every group in trial 2 were orally infected with 10 ml infection bouillon (108-109 CFU/ml) of the low pathogenic Salmonella Derby. Faecal Salmonella excretion was controlled via rectal swap for a period of 16-32 days. Afterwards the piglets were sacrificed to collect different chyme and tissue samples (mucosa of the stomach, ileum, caecum and colon as well as tonsils and Lnn. ileocolici). In the chyme of the different locations dry matter content, pH-values, l-lactate-, formate-, NH3-, starch-, scfa`s-content were detected as well as particle distribution in the chyme and the electrolytes and Salmonella-antibodies in the blood. The counts of E. coli, Lactobacilli and grampositive coccoid bacteria were examined in the chyme of the digestive tract. The main results regarding the main questions of this trial are: To 1.: Coarse grinding of the cereals leads to: a significantly higher ratio of coarse particles (>1mm) in the caecum and colon chyme a significantly higher starch content in the caecum and colon chyme a reduced praecaecal starch digestibility To 2.: Potassium diformate (KDF) addition leads to: a significantly increased formate content in the stomach content a reduced dry matter content in the chyme at some locations significantly increased pH-values in stomach content and urine higher production results To 3.:   Effects of the combination of a coarse grinding and KDF addition on the microflora are: increased counts of lactobacilli in the chyme (independent from KDF addition) increased amount of grampositive coccoid bacteria (independent from KDF addition) decreased counts of E. coli (independent from feed structure) positive influence on the relation between desired/undesired bacteria reduced Salmonella shedding period reduced Salmonella excretion rate reduced translocation of Salmonella reduced spreading of Salmonella in the herd possible reduction of Salmonella prevalence in pig herds The results of this trial show that the tested dietetic factors have the possibility to reduce Salmonella prevalence in pig herds. But it might not be possible to avoid subclinical infections with Salmonella in general, because this disease is influenced by many different factors, which need to be regarded as well (management, rodents). During this trial the shedding and spreading of Salmonella were influenced by a coarse grinding and/or potassium diformate addition, but these factors should additionally be examined under the conditions of an infection with a more common serovar like S. Thyphimurium or S. Choleraesuis.

Aus lebensmittelhygienischer Sicht verdienen diätetische Ansätze zur Minderung der Salmonellenausbreitung in Schweinebeständen besonderes Interesse. Vor diesem Hintergrund sollte mit der vorliegenden Arbeit insbesondere geklärt werden, ob durch eine grobe Vermahlung des Getreides (Hauptbestandteil des Mischfutters) und/oder einen Zusatz von Kalium-Diformiat (1,2%) die Haftung, die Vemehrung und die Ausscheidung von Salmonellen nach entsprechender experimenteller Infektion beeinflusst werden. Ziel der eigenen Untersuchung war es, folgende Fragen zu klären: 1. Welche Auswirkungen hat eine grobe Vermahlung des Getreides im Alleinfutter auf die Milieu- und Substratbedingungen im Chymus für die Flora im Gastrointestinaltrakt ? 2. Hat der Zusatz von Kalium-Diformiat zum Futter Veränderungen der Chymuszusammensetzung zur Folge? 3. Führen mögliche Veränderungen in der Zusammensetzung des Chymus zu einer Beeinflussung der Aktivität und/oder der Zusammensetzung der GIT-Flora? 4. Lassen sich die Haftung, die Vermehrung und die Ausscheidung von Salmonellen bzw. ihre Translokation durch die grobe Verarbeitung der Futterbestandteile und/oder den Zusatz von KDF evtl. günstig beeinflussen? 5. Ist die Kombination der oben genannten Fütterungsmaßnahmen geeignet, die Salmonellenausbreitung innerhalb infizierter Tierbestände zu reduzieren? Zu diesem Zweck wurden insgesamt drei Versuche mit je 20 Tieren (Kontrolle: n=10; Versuch: n=10) durchgeführt, die im Alter von 28-33 Tagen abgesetzt und 12 Tage vor der experimentellen Infektion im Institut für Tierernährung der Tierärztlichen Hochschule Hannover eingestallt wurden. Nach 3-4 tägiger Adaptation wurden die Tiere auf das für den Versuch konzipierte Mischfutter umgestellt. Hierbei wurden folgende Mischfutter gleicher botanischer Zusammensetzung in pelletierter Form ad libitum angeboten: Versuch 1 und 3:          Kontrolle:         Getreide fein gemahlen                                    Versuch:          Getreide grob gemahlen, 1,2 % KDF-Zusatz Versuch 2:                   Kontrolle:         Getreide grob gemahlen                                    Versuch:          Getreide grob gemahlen, 1,2 % KDF-Zusatz In den Versuchen 1 und 2 wurden die Ferkel drei Tage vor der experimentellen Infektion einzeln aufgestallt, während sie im Versuch 3 im Gruppenverband blieben. In den Versuchen 1 und 2 wurden alle, im Versuch 3 lediglich 2 Tiere einer jeden Gruppe oral mit 10 ml einer Salmonella Derby Infektionsbouillon (108-109 KBE/ml) experimentell infiziert. Die faecale Ausscheidung des applizierten Salmonellenserovars wurde mittels steriler Rektaltupfer über einen Zeitraum von 16-32 Tagen mikrobiologisch kontrolliert. Nach dieser Zeit wurden die Ferkel zur Entnahme von Chymus- und Gewebeproben (Magen-, Ileum-, Caecum und Colonschleimhaut  sowie Tonsillen und Lnn. ileocolici) getötet. Im Chymus der verschiedenen Lokalisationen wurden die TS-Gehalte, pH-Werte, L-Laktat-, Formiat-, NH3-, Stärke-, FFS-Gehalte sowie die Partikelgröße der Ingesta und die Elektrolyt- und Salmonellen-Antikörper-Titer im Blut bestimmt. Außerdem erfolgte im Magen-Darm-Inhalt eine quantitative Bestimmung von E. coli, Lactobacillen und grampositiven Kokken. Die wesentlichen Ergebnisse der dieser Untersuchung zu Grunde liegenden Fragestellungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1.:        Die grobe Vermahlung von Futterbestandteilen führte zu einem : signifikant höheren Anteil grober Partikel (> 1mm) in Magen und Coloninhalt signifikant erhöhten Stärkegehalten im Chymus von Caecum und Colon (Indiz für eine reduzierte praecaecale Verdaulichkeit) 2.:        Der ausschließliche Zusatz von K-Diformiat (KDF) zum Mischfutter führt zu: signifikant erhöhten Formiatgehalten im Magen teilweise herabgesetztem TS-Gehalt im Chymus signifikant höheren pH-Werten in Mageninhalt und Harn tendenziell höheren Produktionsleistungen der Tiere 3.,4., 5.: Die Kombination von grober Vermahlung der Getreidekomponente und                KDF-Zusatz auf die mikrobielle Flora äußerte sich in: einer signifikant höheren Gesamtzahl von Lactobacillen im Chymus bei grober Futterstruktur (unabhängig von KDF-Zusatz) einer signifikant höheren Gesamtzahl grampositiver Kokken im Chymus bei grober Futterstruktur (unabhängig von KDF-Zusatz) einer tendenziell reduzierten Gesamtzahl coliformer Keime im Chymus bei KDF-Zusatz (unabhängig von Futterstruktur) einer positiven Beeinflussung des Verhältnisses erwünschter zu unerwünschten Bakterien der mikrobiellen Flora durch Kombination der beiden Faktoren einer signifikant reduzierten Salmonellenausscheidungsdauer einer signifikant reduzierten Salmonellenausscheidungsrate einer signifikant/tendenziell reduzierten Translokation der Salmonellen einer Reduktion der Salmonellenverbreitung im Bestand einer Reduktion der Salmonellenprävalenz in den Beständen unter Einsatz der oben genannten Fütterungsbedingungen Die Ergebnisse der eigenen Untersuchung zeigen, dass es durchaus möglich ist, mit einer Kombination der geprüften Fütterungsbedingungen die Salmonellenprävalenz zu reduzieren. Allerdings wird es vermutlich in der nächsten Zeit nicht möglich sein allein mittels der Durchführung entsprechender Maßnahmen subklinische Salmonelleninfektionen in den Beständen völlig zu verhindern, da es sich hier, wie bei den meisten aktuellen Krankheitskomplexen, um multifaktorielle Geschehen handelt, so dass auch verschiedene andere Faktoren (Haltung, Management) berücksichtigt werden sollten. Die hier anhand einer experimentellen Infektion mit Salmonella Derby erhobenen Einflüsse der untersuchten Maßnahmen bedürfen einer Überprüfung mit praxisrelevanteren Serovaren. Hier würden sich insbesondere die Serovare S. Thyphimurium und S. Choleraesuis anbieten.

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Papenbrock, Stephanie: Untersuchungen zum Einfluss einer groben Vermahlung des Futters und/oder eines Kalium-Diformiat-Zusatzes auf die Chymusqualität sowie die Aktivität und Zusammensetzung der Magen-Darm-Flora unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion von Absetzferkeln mit Salmonella Derby. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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