Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zu möglichen infektions-prophylaktischen Effekten verschiedener Futterzusätze (Ameisen- und Zitronensäure, Lactulose, Pankreasenzyme) unter den Bedingungen einer experimentellen oralen Belastung mit E. coli (Absetzferkel) bzw. mit S. Derby (Mastschweine)

Stuke, Oliver

The demand of alternatives to antibiotic therapeutics and performance promoting substances in swine production has in cause of legal restriction and high economic losses specific in the weaning of piglets come to interest. Also the risks to health of humans by spread out of salmonella from slaughter pigs is a serious danger. That`s why the search for non-antibiotic, performance-promoting substances in the area of organic acids, pre- and probiotics and enzymes has been started to stabilize the unstable balance of the intestinal flora in the weaning period of piglets and also stop the adherance and increase of pathogene microorganism. Also the translocation and excretion of Salmonella from slaughter pigs should be stopped. In the setting of this thesis should be examined if the addition of coated acids, lactulose and coated pancreatic enzymes has an influence on the quality of excrements and chyme, the metabolic products of the intestine flora of weaned piglets and also if the occurence of the oedema disease under the terms of experimental infection by E. coli could be reduced in its frequence and intensity. Further the influence of lactulose on the quality of excrements and chymus and the metabolic products of the intesinal flora of slaughter pigs with experimental infection by S. derby should be examinated. The own examinations have been carried out with 124 pigs, in an separate attempt with and without experimental infection of weaned piglets (n = 104) by E. coli for each feed-additive. The fattening pigs (n = 20)were experimental infected by S. derby. The pigs were feed a diet (15.2 – 16.2 MJ ME/kg TS, 192 – 207 g Rp/kg TS, 29.2 – 32.2 g Rfe/kg TS, 33.0 – 38.4 g Rfa/kg TS) ad libitum. In the examination with coated acids the food was pellet-formed given with 0,5% of the acid-product (ca. 45% formic acid and 21% citric acid), in the examination with lactulose and weaned piglets and also the fattening pigs the grind food  was given with 50 g lactulosesirup/kg (25.1 g lactulose), the controll pigs were given 5 % corn starch. The addition of coated pancreatic enzymes was 2.4 % soybean-pelett (96000 IE Lipase, 960000 IE Amylase, 60000 IE Protease) in grind feed, the control pigs was given 2.4 % . In the examinatinon with experimental  infection of E. coli and addition of coated pancreatic enzymes the controll piglets were given 5 mg Colistin /kg KM in the second passage. The piglets were weaned by 21 – 28 days and were feed awith the foodadditive after a short adaption and were sacrified after 4 – 16 days. In the examination with experimental infection by E. coli the animals were sacrified immediately by clinical signs of oedeme disease or after 9 – 16 days. The fattening pigs in the examination with S. derby were fed with the additive and experimental infected by S. derby after they were put in the barns, after 14 days p. i. Four pigs in each week were sacrified, the complete duration was 42 days. During the feeding phase the feed intake, daily increase and feed-expenditure, DM and pH in faeces and formiat-, lactulose- and amylase-concentration in the diet. In the section the stomach and intestinal contents was specified and the chymus quality characterized by DM and pH. By characterizing the metabolism products of the intestinal flora (l-laktat, vfa, NH3 and LPS) possible effects of the feed additives was checked. In the examination with pancreatic enzymes also stearch and protein was specified in the stomach and the colon asc. Additional to the own examinations the intestinal flora was characterized by direct microbiological methods in the thesis of BOLLMANN (2002). The results of the separate examinations can be represented as shown below: The dissolving of the coating of the acids has happened in the stomach and caused a release of the acids. An effect was not seen in the whole intestinal tract and also on the quality of faeces and metabolic products of the intestinal flora. Also in the examination with experimental infection by E. coli there was no effect seen to the oedema disease of weaned piglets (from 20 infected piglets 6 were ill by the oedema disease, 3 in the controll group, 3 in the examination group). Lactulose was metabolized before the end of the small intestine. The Lactulose had no influence on the quality of faeces and chymus and also not on the metabolic products of the intestinal flora of weaned piglets and slaughter pigs. A trend to reduce the E. coli and ammonia-concentration could be seen at weaned piglets but the Lactulose had no influence on the oedeme disease (from 20 infected piglets 7 were ill by the oedema disease, 3 in the controll group, 4 in the examination group). The excretion and translocation of S. Derby at fattening pigs was not influenced. A dissolving of the coated pancreas enzymes has happened in the stomach, an influence of the enzymes on the distal intestine could not be seen. In the examination without experimental infection and addition with coated pancres enzymes there were lower E. coli, but the enzymes had no influence on the oedeme disease (all of the 10 infected piglets were ill of the oedema disease). The feeding of Colistin (5 g/kg body weight) showed the effect of this antibiotic (none of the Colistin-given piglets were ill, the other piglets were all ill of the oedema disease), so the examination-model could be confirmed. The postulated effects of the food aditives could not be confirmed in this work. Also in the parallel to this thesis made microbiological examinations of BOLLMANN (2002) support this results, because in that thesis could not be seen essential effects of the food additives on the intestinal flora.

Die Forderung nach Alternativen zu antibiotischen Therapeutika und Leistungsförderern in der Schweinehaltung ist aufgrund gesetzlicher Beschränkungen und hoher wirtschaftlicher Verluste - besonders in der Ferkelaufzucht - in das Interesse gelangt. Auch die Gesundheitsrisiken für den Menschen über die Ausbreitung von Salmonellen durch Schlachtschweine stellen eine ernstzunehmende Gefahr dar. Daher wird nach nicht-antibiotischen, leistungssteigernden Präparaten aus dem Bereich der organischen Säuren, Pre- und Probiotika sowie Enzymen gesucht, mit denen das gerade in der Absetzphase labile Gleichgewicht der Intestinalflora von Absetzferkeln stabilisiert und auch die Haftung und Vermehrung pathogener Mikroorganismen gehemmt werden kann. Ebenso soll die Translokation und Erregerausscheidung von Salmonellen bei Mastschweinen gehemmt werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollte deshalb geprüft werden, ob der Zusatz von gekapselten Säuren, Lactulose bzw. gekapselten Pankreasenzymen einen Einfluss auf die Kot- und Chymusqualität sowie die Stoffwechselprodukte der Intestinalflora von Absetzferkeln hat und ob das Auftreten der Ödemkrankheit unter den Bedingungen einer experimentellen Infektion mit E. coli verhindert bzw. in Frequenz und Intensität reduziert werden kann. Weiterhin sollte der Einfluss von Lactulose auf die Kot- und Chymusqualität und die Stoffwechselprodukte der Intestinalflora von Mastschweinen bei experimenteller Infektion mit S. Derby untersucht werden. Die eigenen Untersuchungen wurden mit insgesamt 124 Schweinen durchgeführt, wobei für jedes Futteradditiv ein Versuch ohne bzw. mit experimenteller Infektion von E. coli an Absetzferkeln (n = 104) durchgeführt wurde. Die Mastschweine (n = 20) wurden experimentell mit S. Derby infiziert. Den Schweinen wurde eine Futtermischung (15,2 – 16,2 MJ ME/kg TS, 192 – 207 g Rp/kg TS, 29,9 – 32,2 g Rfe/kg TS, 33,0 – 38,4 g Rfa/kg TS) ad libitum angeboten. Im Versuch mit gekapselten Säuren wurde den Versuchstieren das Futter in pelletierter Form mit 0,5 % des Säureprodukts (ca. 45 % Ameisensäure und 21 % Citronensäure) gegeben, im Versuch mit Lactulose an Absetzferkeln sowie auch an Mastschweinen wurde das schrotförmige Futter mit 50 g Lactulosesirup/kg (ca. 25,1 g reine Lactulose) gegeben, die Kontrolltiere erhielten 5 % Maisstärke. Die Zulage gekapselter Pankreasenzyme betrug 2,4 % (960000 IE Lipase, 960000 IE Amylase, 60000 IE Protease) in schrotförmigem Futter, die Kontrolltiere erhielten 2,4 % Sojaextraktionsschrot. Im Infektionsversuch mit E. coli und Zulage gekapselter Pankreasenzyme wurde den Kontrolltieren im zweiten Durchgang 5 mg Colistin/kg KM verabreicht. Die mit 21 – 28 Tagen abgesetzten Ferkel wurden nach einer 2 bis 4tägigen Adaptation mit dem Futteradditiv angefüttert und nach 4 - 6tägiger Versuchsdauer getötet und seziert. Im Infektionsversuch mit E. coli wurden die Tiere sofort bei Auftreten klinischer Anzeichen der Ödemkrankheit oder nach 9 - 16 Tagen getötet und seziert. Die Mastschweine im Infektionsversuch mit S. Derby wurden nach dem Aufstallen mit Kontroll- bzw. Versuchsfutter angefüttert und am siebten Tag experimentell infiziert, ab dem 14. Tag p. i. wurden jeweils vier Tiere im Wochenabstand getötet und seziert, insgesamt betrug die Versuchsdauer 42 Tage. Während der Fütterungsphase wurden Futteraufnahme, Tageszunahmen und Futteraufwand, TS-Gehalt und pH-Wert im Kot sowie Formiat-, Lactulose- und Amylase-Gehalt im Futter bestimmt. Bei der Sektion wurde der Magen-Darm-Inhalt gewonnen und die Chymusqualität anhand von TS-Gehalt und pH-Wert näher charakterisiert. Durch Bestimmung der Stoffwechselprodukte der Intestinalflora (L-Laktat, FFS, NH3 sowie LPS) wurden mögliche Effekte der Futteradditive überprüft. Im Versuch mit gekapselten Pankreasenzymen wurde auch Stärke und Rohprotein im Inhalt vom Magen und Colon asc. bestimmt. Zusätzlich zu den eigenen Untersuchungen wurde in der parallel durchgeführten Dissertation von BOLLMANN (2002) die Gastrointestinalflora durch direkte mikrobiologische Verfahren charakterisiert. Die eigenen Ergebnisse der einzelnen Versuche lassen sich wie folgt darstellen: Die Auflösung der Ummantelung der gekapselten Säuren erfolgte bereits im Magen mit der Folge einer Freisetzung der Säuren. Im gesamten Magen-Darm-Trakt war kein Einfluss auf die Kot- und Chymusqualität sowie Stoffwechselprodukte der Intestinalflora festzustellen. Auch im Infektionsversuch mit E. coli zeigte die Zulage gekapselter Säuren zum Futter keinen Einfluss auf das Auftreten der Ödemkrankheit bei Absetzferkeln (von 20 infizierten Ferkeln erkrankten insgesamt 6 Tiere, davon 3 in der Kontroll- und 3 in der Versuchsgruppe). Der Abbau der Lactulose erfolgte bereits bis zum Ende des Dünndarmes. Die Lactulose hatte keinen Einfluss auf die Kot- und Chymusqualität sowie Stoffwechselprodukte der Intestinalflora bei Absetzferkeln wie auch bei Mastschweinen. Ein Trend zur Verringerung von E. coli sowie zur Reduktion der NH3-Konzentration konnte bei Absetzferkeln beobachtet werden, jedoch zeigte die Lactulosezulage keinen Einfluss auf das Auftreten der Ödemkrankheit (von 20 infizierten Ferkeln erkrankten insgesamt 7 Tiere, davon 3 aus der Kontroll- und 4 aus der Versuchsgruppe). Die Ausscheidung und Translokation von S. Derby bei Mastschweinen blieb unbeeinflusst von einer Lactulosezulage zum Futter. Eine Freisetzung der gekapselten Pankreasenzyme erfolgte bereits im Magen, ein Einfluss der Enzymwirkung auf distale Abschnitte des Verdauungskanals war nicht feststellbar. Im Versuch ohne experimentelle Infektion und Zulage gekapselter Pankreasenzyme waren zwar tendenziell geringere E. coli-Keimzahlen zu verzeichnen, auf das Auftreten der Ödemkrankheit hatte die Enzymergänzung jedoch keinen Einfluss (von den insgesamt 10 infizierten Ferkeln erkrankten alle Tiere). Die Verabreichung von Colistin (5 mg/kg KM) bestätigte die Wirksamkeit dieses Antibiotikums (es erkrankte keines der behandelten Ferkel, die Ferkel ohne Colistinbehandlung erkrankten hingegen alle). Das angewandte Versuchsmodell kann somit als geeignet angesehen werden. Die für die eingesetzten Futteradditive postulierten Eigenschaften konnten in den vorliegenden Untersuchungen nicht bewiesen werden. Auch die parallel zu dieser Arbeit durchgeführten mikrobiologischen Untersuchungen von BOLLMANN (2002) bestätigen diese Aussage, da auch hier keine wesentlichen Einflüsse der Futteradditive auf die gastrointestinale Keimflora nachgewiesen werden konnten.

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Stuke, Oliver: Untersuchungen zu möglichen infektions-prophylaktischen Effekten verschiedener Futterzusätze (Ameisen- und Zitronensäure, Lactulose, Pankreasenzyme) unter den Bedingungen einer experimentellen oralen Belastung mit E. coli (Absetzferkel) bzw. mit S. Derby (Mastschweine). Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

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