Kohlenhydrate

Ein großer Nachteil der Weender Futtermittelanalyse ist die fehlende Analyse der Kohlenhydrate. Diese finden sich indirekt in zwei Rohnährstoffgruppen: in der Rohfaser (Rfa) und in den Stickstofffreien Extraktstoffen (NfE). Die Moleküle einfacher Kohlenhydrate können rasch aufgespalten und verwertet werden, wodurch sie als Energieträger schnell verfügbar sind. Je komplexer ein Kohlenhydrat, umso länger dauert die Aufspaltung und umso länger hält ein Sättigungsgefühl an. Sie sind fast vollständig verdaulich. Nichtstruktur-Kohlenhydrate (wasserlöslich) Einfachzucker (Monosaccharide, wasserlöslich, süß) Glucose Fruktose Zweifachzucker (Disaccharide, wasserlöslich, süß) Saccharose (Rübenzucker bzw. Rohrzucker → Glukose + Fruktose) Laktose (Milchzucker → Glukose + Galaktose) Maltose (Malzzucker → Glukose + Glukose) Vielfachzucker (Oligo- und Polysaccharide, schwer bis unlöslich in Wasser, süß bis geschmacksneutral) Amylose (Bestandteil der Stärke) Amylopektin (Bestandteil der Stärke) Glycogen (u. a. in Pilzen) Fruktan (z. B. Inulin), Galactooligosaccharide (Speicherkohlenhydrate in Pflanzen) Struktur-Kohlenhydrate sind für Kaninchen schlecht bis unverdaulich. Einige verfügen jedoch über eine physiologische Bedeutung in der Form, dass sie eine Schutzschicht für die Darmwand bilden, die das Anhaften pathogener Keime verhindert. Struktur-Kohlenhydrate (schwer bis unlöslich in Wasser) Pektin Hemicellulose Cellulose Zucker In der Ernährung wird oft für alles, was süß schmeckt, einfach nur der Begriff „Zucker“ benutzt. Eigentlich handelt es sich dabei um einen Stoff, der hauptsächlich aus Saccharose besteht. In der Weender Analyse werden Zucker und Stärke nicht einzeln, sondern innerhalb der Gruppe der „Stickstofffreien Extraktstoffe“ (NfE) erfasst. In der Analyse nach van Soest gehören sie zum Organischen Rest und werden erst durch weitere Analysen getrennt ermittelt. Abgebaute, lösliche Kohlenhydrate werden als Monosaccharide im Dünndarm absorbiert. Bei einer Störung des Aminosäuren-Stoffwechsels können aber leicht verdauliche Kohlenhydrate auch in den Dickdarm gelangen, weil deren Absorption im Dünndarm gestört ist. Das kann wiederum zu einer starken Vermehrung von Bakterien führen, die im Dickdarm bzw. Blinddarm siedeln. In Zusammenhang mit der Herstellung von Silage werden unter Zucker jene wasserlöslichen Kohlenhydrate verstanden, die von Milchsäurebakterien genutzt werden können (Weißbach, 1993). In (Souci, et al., 2000) werden energetisch verwertbare Mono-, Oligo- und Polysaccharide wie Glucose, Fructose, Saccharose, Laktose, Maltose, Dextrin und Stärke sowie Zuckeralkohole wie Sorbit, Xylit und Glycerin als „verfügbare Kohlenhydrate“ in einem Wert zusammengefasst. Gelegentlich werden in verschiedenen Literaturquellen unter dem Begriff „Zucker“ all jene Kohlenhydrate zusammengefasst, die von körpereigenen Enzymen und Darmbakterien bis hin zu Einfachzuckern abgebaut werden können. Prinzipiell verfügen in absteigender Reihenfolge Obst, Gemüse und Kohl sowie Salate über die höchsten Zuckerwerte, gefolgt von Kräutern und Gräsern. Stärke In Pflanzen liegt Stärke entweder in Knollen oder Samen vor. Sie dient den Pflanzen als Speicher überschüssiger Energie. Stärke ist ein Polysaccharid, das durch Verdauungsenzyme wie Speichel- und Pankreasamylase zu Zweifachzuckern aufgespalten wird. Diese werden dann durch das Enzym Maltase zu Einfachzuckern abgebaut, die durch die Darmwände in den Blutkreislauf gelangen. Stärke liefert neben Zucker und Fett den höchsten Beitrag zur Energieversorgung des Organismus. Die Wirkung der Amylase kann man selbst einfach ausprobieren, indem man ein Stück Brot lange kaut. Mit der Zeit wird die Masse im Mund süß – ein leicht nachvollziehbares „Experiment“ zum Nachweis des enzymatischen Abbaus der Stärke zu Zucker durch die Amylase im Speichel. Stärke ist vor allem in Getreide, Brot, Kartoffeln und Wurzelgemüse, aber auch in den Samen von Süßgräsern, die einen Teil der Nahrung der Kaninchen bilden, enthalten. Für Jungtiere bis zu einem Alter von 8 Wochen kann Stärke ein Problem darstellen, weil sich die Enzymtätigkeit mit dem Wachstum entwickelt. Muss die Nahrung auch noch wenig gekaut werden (z. B. Pellets), kann unverdaute Stärke in den Blind- und Dickdarm gelangen und dort für Bakterien und Parasiten den Nährboden bilden, auf dem sie sich übermäßig vermehren können. Für kleine Kaninchen, die in Wohnungen gehalten werden, sind stärke-haltige Futtermittel in größeren Mengen nicht zu empfehlen, da sich die Tiere nicht wie in ihrer natürlichen Umgebung ausreichend bewegen. Sie neigen deshalb sehr schnell zu Fett-ansatz. In einigen Pflanzen wird die Funktion der Stärke durch „Fruktan“ übernommen. Kaninchen sind, ähnlich wie manche Nagetiere, offensichtlich in der Lage, die Qualität von Stärke in Bezug auf die Zusammensetzung geschmacklich zu unterscheiden. Diese Fähigkeit unterscheidet sie von menschlichen und nichtmenschlichen Primaten. Vermutet wird eine evolutionäre Anpassung an ihre Ernährungsgewohnheiten. Stärke ist das häufigste Kohlenhydrat in den vegetativen Pflanzenteilen und stellt somit eine Hauptquelle für die Stoffwechselenergie für generalistische Pflanzenfresser wie Kaninchen dar (Laska, 2002). Im Schnitt verfügen Gemüse und Salate gegenüber Wiese bzw. Wiesenpflanzen über den vierfachen Gehalt an Zucker. Wählt man nur bestimmte, beliebte Gemüsesorten aus, läge dieses Ungleichgewicht noch sehr viel höher. Möhre hat z. B. einen fast achtmal höheren Zuckergehalt als Wiesenpflanzen. Erweiterte Analyse nach Van Soest Eine Unterscheidung der Kohlenhydrate in der Futtermittelanalytik findet erst durch die Methode nach van Soest statt. Sie trennt diese in „Neutrale Detergenzfaser“ (neutral detergent fibre = NDF) und „Nichtfaser-Kohlenhydrate“ (non fibre carbohydrats = NFC). NDF liefern somit den schwer- und unverdaulichen, NFC den gut bis komplett verdaulichen Anteil an Kohlenhydraten. Lösliche Kohlenhydrate können bis zu Einfachzuckern abgebaut werden, die über die Darmwand und das Blut den jeweiligen Organen zugeführt werden. Das Lignin, welches in der  „Rohfaser“ enthalten ist, gehört nicht zu den Kohlenhydraten. Seit den 1960er Jahren arbeitete der amerikanische Professor Peter J. Van Soest mit verschiedenen Mitarbeitern an einer besseren Beurteilung und Analysemethode für Futtermittel, mit der die einzelnen Fraktionen von Pflanzenfasern, also die Gerüstsubstanzen von Pflanzen, exakter zu bestimmen waren. Heute ist die „Detergenzienanalyse“ nach (Van Soest, 1967), welche um weitere Analysen erweitert werden kann, weltweit eine etablierte Methode. Auch sie ermittelt zwar nur Gruppen verschiedener Kohlenhydrate und Lignin. Diese haben sich aber als wesentlich für die Beurteilung der Verdauung und Ausnutzung der Nahrung und somit der Gesunderhaltung von Tieren erwiesen. Gegenüberstellung der Weender Futtelmittelanalyse (links) sowie der erweiterten nach Van Soest (rechts) am Beispiel von frischer Luzerne Die rechte Säule zeigt die Unterscheidung der “Rohfaser” und “Stickstofffreien Extraktstoffe” aus der Weender Analyse in “ADL”, “Cellulose”, “Hemicellulose” sowie “NFC” (Non-fibre-Carbohydrates) bzw. auf Deutsch die “Nichtstruktur- Kohlenhydrate”. Diese werden vom Organismus komplett verwertet (”verdaut”). Grob vereinfacht lässt sich feststellen, dass Cellulose und Hemicellulose den Bakterien im Dickdarm als Nahrung dienen, die NFC dagegen im Dünndarm mittels Enzymen verwertet werden. Lignin (ADL) ist kein Kohlenhydrat und für das Kaninchen uverdaulich. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Verhältnis der “Rohfaser” zu den eigentlichen Gerüstsubstanzen von der Art des Futters, bzw. von der botanischen Spezies abhängt. Das heißt, eine Umrechnung des Gehaltes an Gerüstsubstanzen (NDF) in Rohfaser ist nicht möglich bzw. nicht zulässig (Gruber, 2009). Links sind die Gruppen der erweiterten Weender Futtermittelanalyse, auch Detergenzienmethode nach Van Soest genannt, dargestellt. “NDF” umfasst den gesamte Gehalt an Gerüstsubstanzen von Pflanzen, bestehend aus Lignin (ADL), Cellulose (C) sowie Hemicellulosen (HC). “ADF” enthält das Lignin (ADL) sowie Cellulose (C). Die Gruppen existieren nicht strikt getrennt, sondern könne auch als Verbund von z. B. “Lignocellulose” vorliegen. Die Differenz aus NDF-ADF ergibt den Gehalt an Hemicellulosen, die Differenz aus ADF-ADL den von Cellulose. Als dunkelbrauner Balken ist links neben der Säule der Van-Soest-Analyse als Vergleich der Gehalt an “Rohfaser” (Rfa) dargestellt. Das folgende Diagramm zeigt Analysewerte der Detergenzienmethode nach Van Soest von verschiedenen Futtermittel, links sind noch einmal als dunkelbraune Balken die Rohfaserwerte der Weender-Futtermittelanalyse dargestellt Um zu verdeutlichen, worin das Problem der alten “Rohfaser”-Werte im Vergleich zur Detergenzienmethode nach Van Soest besteht, sei ausschnittsweise auf die Werte der “Empfehlung” und “Gemüse” (Mittelwert aus Kohlrabi, Möhre, Knollensellerie, Quelle: Polowinsky, 2008) eingegangen. Die “Empfehlung” spiegelt im Prinzip fast die Zusammensetzung der Nährstoffegruppen der natürlichen, arttypischen Nahrung des Wildkaninchens. Die Empfehlung zwischen Rohfaser und den NDF (Lignin+Cellulose+Hemicellulose) unterscheidet sich um mehr als das Doppelte (NDF=372 g/kg TS zu Rfa=167 g/kg TS). Das heißt, der Gehalt an Gerüstsubstanzen, der den Darmbakterien als Nahrung dient, wird mit der Rohfaser nicht abgebildet. Es fehlen ein Teil der Cellulose sowie komplett die Hemicellulose. Während der Rohfaserwert vermittelt, zwischen Gemüse und der Empfehlung würde “nur” ein Unterschied von ca. 22% zum Nachteil des Gemüses bestehen, beträgt er tatsächlich mehr als 60%, wenn man die gesamten schwer- und unverdaulichen Gerüstsubstanzen (NDF) berücksichtigt Im Gemüse enthält die Rohfaser fast alle Gerüstsubstanzen, in der Empfehlung nur einen Teil davon. Die größte Schwäche der Analysemethode:  sie macht den Nachteil von Alternativen wie Gemüse zur arttypischen Nahrung nicht deutlich. Die NfE der Weende-Analyse enthält eigentlich noch einen großen Teil an Kohlenhydraten, die für “gute” Blinddarmbakterien wichtig sind, weil sie ihnen als Nahrung dienen. Im Gemüse bestehen die NfE aber tatsächlich fast vollständig aus “Zucker”, also aus Kohlenhydraten, die schon im Dünndarm verwetet werden sollten. Diesen Fakt sieht man erst mit der Analyse nach Van Soest.
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