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Vergleich der Bioverfügbarkeit verschiedener Zinkverbindungen beim Absetzferkel

Bioavailability of different zinc sources in weaned piglets

Siebert, Felicitas


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-86664
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8666/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Nutztierwissenschaften , Tierernährung , Zink , Ferkel , Bioverfügbarkeit
Freie Schlagwörter (Englisch): animal science , animal nutrition , zinc , pig , bioavailability
MSC - Klassifikation: 92F99
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Tierernährung und Ernährungsphysiologie
Fachgebiet: Agrarwissenschaften und Umweltmanagement
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 12.12.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 19.03.2012
Kurzfassung auf Deutsch: In der Vergangenheit wurden Studien, welche die Bioverfügbarkeit organischer Zinkverbindungen untersuchten, überwiegend mit pharmakologisch hohen Zinkkonzentrationen durchgeführt, da hochdosiertes Zink in der Ferkelaufzucht auch als Wachstumsförderer eingesetzt werden kann. Seit dem Jahr 2004 ist der Einsatz von Zink in den Rationen landwirtschaftlicher Nutztiere jedoch auf maximal 150 mg/kg Futtermittel begrenzt. Zudem besteht die Vermutung, dass sich Unterschiede in der Bioverfügbarkeit im Bereich der suboptimalen Zinkversorgung besser nachweisen lassen. Aus diesem Grund war das Ziel der vorliegenden Arbeit ein Vergleich der Bioverfügbarkeit dreier Zinkverbindungen mit Zinksulfat als Kontrollsubstanz in einem Fütterungsversuch mit praxisnaher Ration und marginaler Zinkversorgung (70% der Versorgungsempfehlungen). Als Zinkverbindungen wurden Glycin-Zinkchelat-Hydrat (ZnGly), Methionin-Hydroxyanalog-Zink-Chelat (ZnMet), Zinkacetat-Dihydrat (ZnAc) und Zinksulfat-Heptahydrat (ZnSO4) eingesetzt.

Als Versuchstiere wurden 36 männliche, kastrierte Ferkel der Endproduktkreuzung Pietrain x DAN-Zucht im Alter von 27 Tagen und mit einer durchschnittlichen Körpermasse von 6,46 ± 0,56 kg eingesetzt. Für eine Versuchsdauer von 28 Tagen wurden die Tiere in Stoffwechselkäfigen aus Edelstahl gehalten, die eine getrennte Sammlung von Kot und Urin ermöglichten. Die Tiere wurden, ihrem Ausgangs¬gewicht entsprechend, mittels Blockrandomisierung einer der vier Versuchsgruppen mit je 9 Ferkeln zugeteilt. Jede Gruppe erhielt eine Diät auf Basis von Mais und Sojaextraktions¬schrot ohne Phytasezuatz, mit einem nativen Zinkgehalt von 20,2 mg/kg, die mit 50 mg Zink /kg Diät aus einer der vier Zinkverbindungen ergänzt wurde. Die Ration wurde dreimal täglich semi ad libitum vorgelegt und die Futteraufnahme täglich erfasst. Die Tiere wurden zu Versuchsbeginn und im Anschluss daran wöchentlich gewogen. Die täglichen Zunahmen sowie die Futterverwertung wurden mit Hilfe dieser Daten errechnet. Blutproben wurden ebenfalls zu Versuchsbeginn sowie an den Versuchstagen 14 und 28 genommen. In der zweiten und vierten Versuchswoche wurden Kot und Urin für die Mineralstoffbilanzen gesammelt. Zu Versuchsende wurden die Tiere durch einen Bolzenschussapparat betäubt und durch Ausbluten getötet. Proben von Darm, Leber, Knochen und Borsten wurden unmittelbar nach der Schlachtung entnommen und auf Trockeneis gekühlt. In Futter, Kot und Urin sowie in den Organproben wurden die Zink-, Eisen- und Kupferkonzentrationen mittels Atomabsorptionsspektrometrie sowie Atom¬emissions¬spektrometrie analysiert. Im Blutplasma wurden die Zinkkonzentration, die freie Zinkbindekapazität und die Aktivität der alkalischen Phosphatase gemessen. Darüber hinaus wurde in der Leber und der Mukosa verschiedener Dünndarmabschnitte die Expression der Metallothionein-mRNA gemessen.

Die Ferkel der ZnGly-Gruppe hatten in der zweiten Versuchswoche signifikant erhöhte Futteraufnahmen und tägliche Zunahmen und ab dem 14. Versuchstag eine signifikant höhere Lebendmasse im Vergleich zur ZnSO4-Vergleichsgruppe. Die Futterverwertung blieb unbeeinflusst. Die positiven Effekte des ZnGly auf die Produktionsparameter spiegeln sich jedoch in den Daten der Zink- und Mineralstoffbilanzen nicht wider. Am 14. Versuchstag zeigte die Plasma-Zinkkonzentration und am 28. Tag (Versuchsende) die freie Zinkbindungskapazität hingegen eine signifikant verbesserte Zinkversorgung der ZnMet-Gruppe im Vergleich zu ZnSO4 an. In der ersten Stoffwechselperiode gibt es keinen Einfluss der Zinkverbindung auf die Zinkbilanz. In der zweiten Stoffwechselperiode zeigte sich für die ZnMet-Gruppe eine im Vergleich zu ZnSO4 als Kontrollsubstanz signifikant verbesserte Retention von Zink und Eisen. Bei der Messung der Aktivität der alkalischen Phosphatase, sowie bei der Analyse der Zinkkonzentrationen in Leber, Knochen und Borsten ergaben sich keine signifikanten Einflüsse der verabreichten Zinkverbindung. Auch der Expression der Metallothionein-mRNA in Leber und den verschiedenen Dünndarmabschnitten zeigt keinen Einfluss der verabreichten Zinkverbindung.

Die Plasma-Zinkkonzentrationen liegen am unteren Rand der Richtwerte für Ferkel. Zudem fallen sie zur Versuchsmitte hin ab. Dies macht deutlich, dass das gesteckte Ziel einer marginalen Versorgung erreicht wurde, insbesondere zur Versuchsmitte hin. Die positiven Effekte der ZnGly Gruppe waren in der Versuchsmitte ebenfalls besonders ausgeprägt, was die Vermutung bestätigt, dass sich Unterschiede in der Bioverfügbarkeit im Bereich der suboptimalen Versorgung besser darstellen lassen.

Die Versuchsergebnisse lassen erkennen, dass der Einsatz von Zink-Glycinat in Situationen mit suboptimaler Zinkversorgung positive Effekte auf die Futteraufnahme und das Wachstum haben kann. Der Nachweis, dass diese positiven Effekte auch eindeutig auf einer verbesserten Zinkversorgung beruhen, konnte unter den geprüften Bedingungen jedoch nicht eindeutig erbracht werden.
Kurzfassung auf Englisch: The bioavailability of different organic zinc sources has been investigated in several studies. Due to the growth promoting effects of high zinc doses in piglet nutrition, most of the studies using piglets as experimental animals were conducted with pharmacologically high concentrations. However, differences in bioavailability may be more pronounced in situations with marginal zinc supply. Therefore, the aim of the present study was to compare the effects of three different organic zinc sources (glycine zinc chelate hydrate (ZnGly), zinc methionine hydroxyl analogue chelate (ZnMet), and zinc acetate dihydrate (ZnAc) to ZnSO4 x 7H2O in a feeding trial using a non-synthetic diet with marginal zinc supply (70% of the recommended amount).

A 28 day feeding trial was conducted with 36 weaned barrows of the commercial crossing Pietrain x DAN breed with an average age of 27 days and 6.46 ± 0.56 kg body weight. The experimental design was a randomized complete block design. Animals were blocked by weight and assigned to one of four experimental groups. Each group of nine piglets received a diet based on corn and soybean meal without supplemental phytase, containing a native zinc concentration of 20.2 mg/kg, which was supplemented with 50 mg/kg zinc from one of the four zinc sources. The diet was fed three times daily semi ad libitum, and feed intake was recorded daily. Animals were weighed weekly. Blood samples were taken three times, at the start (d 0), after week two (d 14), and at the end of the trial (d 28). In weeks 2 and 4 of the trial, faeces and urine were collected in total. At the end of the trial, animals were sacrificed by exsanguination after captive bolt stunning. Samples of liver, intestine, bone and bristles were taken immediately and cooled on dry ice. Diet, faeces, urine and organ samples were analysed for zinc, iron and copper concentration by atomic absorption spectrometry and atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma. In blood plasma, zinc concentration, free zinc binding capacity and alkaline phosphatase activity were measured. Furthermore, hepatic tissue and mucosal tissue of the small intestine were analysed for metallothionein mRNA-Expression.

Piglets which received ZnGly had a significantly higher average feed intake and average daily growth in the second week of the trial, and from day 14 on their body weight was significantly higher, compared to the ZnSO4-group. These positive results were however not reflected by the other data. In contrast, the zinc plasma concentration on d 14 and the free zinc binding capacity on d 28 indicated a significantly improved zinc status in the ZnMet-group compared to the ZnSO4-group. There was no effect of zinc source in the first collection period. However, the results of the second metabolism period also indicate a significantly higher retention of Zn, Fe and Cu in the ZnMet-group. These results also show that there was no antagonism in retention of Zn, Fe and Cu at the chosen level of supply of these trace elements.

The plasma zinc concentration was at the lower end of the recommendations for piglets. Additionally, there was a decrease in plasma zinc concentration on d 14. This indicates that the the aim of conducting a study with marginal zinc supply was met, and that the zinc deficit was higher in the middle of the trial than at the beginning or the end. This observation is accompanied by significant differences in production data at this time, which supports the hypothesis that differences in bioavailability are more pronounced in situations of suboptimal zinc supply.

Practical implications from this trial are that in situations of low zinc supply the use of ZnGly might have beneficial effects on feed intake and growth rate. However, under the tested conditions, it was not possible to determine whether these effects are directly caused by an improved zinc supply.
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