Projekt 16865/01

Entwicklung einer Anlage zur Fermentation von Nebenprodukten als Komponenten für flüssiges Schweinefutter

Projektträger

HOWEMA Gerätebau GmbH & Co. KG
Wöstendöllen 24
49429 Visbek
Telefon: 04445/9691-26

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In Deutschland werden derzeit etwa 35 Mio. Schweine jährlich gemästet, wobei schätzungsweise 10 Mio. dieser Tiere mit flüssigem Futter ernährt werden. Diese Futtermittel wurden bis Oktober 1999 über-wiegend mit antibiotischen Leistungsförderern versetzt, um den allgemeinen Gesundheitsstatus im Stall zu verbessern. Seit dem 01.10.1999 sind die meisten bisher gebräuchlichen Leistungsförderer nicht mehr zulässig. Das Verbot dieser Substanzen führte seitdem zu erheblichen wirtschaftlichen Einbußen in Mast?, Ferkel- und Sauenbeständen, die meistens durch Dysenterie und andere Darmerkrankungen hervorgerufen wurden. Als Alternative zu den antibiotischen Leistungsförderern sind seit ca. 10 Jahren probiotische Kulturen (z. B. Lactobacillus) auf dem Markt. Im vorliegenden Projekt soll versucht werden, ein Milchsäurebakterium (Pediococcus acidilactici), welches als probiotischer Futtermittelzusatz zugelassen ist, in einem Fermenter zu vermehren, um es anschließend in einem Versuchsstall an Schweine zu verfüttern. Ziel der Fermentation soll es sein, dem Flüssigfutter ein relativ kleines Volumen einer hochkonzentrierten Milchsäurebakterien-Suspension zuzuführen. Dadurch kann die unkontrollierte Vermehrung der aus der Natur in das Futter eingetragenen Mikroorganismen (Verderbniskeime, Krankheitserreger etc.) unterdrückt und der Gesundheitszustand der Tiere verbessert werden. Weiterhin soll durch eine bessere Futterverwertung die Futtermenge und damit die Ausscheidungen (Gülle) reduziert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Firma HOWEMA konstruierte und entwickelte einen 50 l Fermenter, der zur unsterilen Kultivierung von Pediococcus acidilactici dient und in eine Flüssigfütterungsanlage integrierbar ist. An der Hochschule Bremerhaven wurde das Fermentationsmedium für Pediococcus acidilactici in diesem Fermenter op-timiert. Das Medium wurde in Pulverform von der Firma Miavit gemischt und sollte ein möglichst hohes Wachstum von Pediococcus acidilactici ermöglichen und gleichzeitig das Wachstum pathogener Mikro-organismen wie Escherichia coli oder Schimmelpilze verhindern. Ein zweiter, verbesserter Fermenter von der Firma HOWEMA wurde in die Flüssigfütterungsanlage des landwirtschaftlichen Betriebes große Beilage integriert. Dort wurden Schweine mit dem fermentierten Pediococcus acidilactici gefüttert und hinsichtlich ihrer Futterverwertung sowie ihrem Gesundheitszustand überprüft. Weiterhin wurden an der Hochschule Bremerhaven Untersuchungen zur Unterdrückung von pathogenen Mikroorganismen im Futter durch das Probiotikum durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

In der Firma HOWEMA wurde ein Fermenter aus einfachen Zukaufteilen konstruiert, der zunächst als Testanlage dienen sollte. Außerdem wurde die nötige Software zum Betrieb der Anlage und zur Erfassung der Messdaten entwickelt. Beim Fermenter kam es auf eine einfache Handhabung und leichtes Reinigen an. Ferner ist die dauerhafte genaue Messung des pH-Werts von Bedeutung, wobei besondere elektronische Maßnahmen nötig waren.
Eine Testanlage wurde in der Hochschule Bremerhaven installiert, in dem das Substrat optimiert werden konnte. Dazu wurde das Wachstum von P. acidilactici, welches in Form von Bactocell PA zugegeben wird, mit verschiedenen Mediuminhaltsstoffen getestet und ein optimales Substrat bestehend aus Hefe, Molke und Mangansulfat entwickelt. Da Rohstoffe wie z.B. Molke verwendet werden, wird die Umwelt weniger belastet, da Abfallstoffe aufgearbeitet werden können. Es entstanden eine Starter- und eine Fol-gemischung, wobei die Firma MIAVIT die Komponenten zu einer Mischung in Pulverform zusammengefügt hat. Technische Hilfsstoffe mussten mit in das Substrat gegeben werden, um eine sichere Dosierung zu gewähren. Zusätzlich wurde die Wirkung von Konservierungsstoffen (z. B. Kaliumsorbat, Natriumchlorid) und des pH-Werts auf die Entwicklung des Milchsäurebakteriums hin untersucht. Es wurde deutlich, dass Konservierungsstoffe keinen Einfluss auf das Wachstum des Bakteriums hatten. Allerdings stellte sich heraus, dass die Pediococcen bei einem pH-Wert zwischen 3,0 und 3,5, der im Fermenter herrscht, ein schlechtes Wachstum aufwiesen. Eine optimale Entwicklung ist bei einem pH-Wert von 6 gegeben. Ein niedriger pH-Wert jedoch bewirkt, dass z. B. Enterobacteriaceae in der Entwicklung gehemmt werden. Mit dem entwickelten Substrat erreicht P. acidilactici nach etwa 24-48 h Fermentation Keimzahlen im Bereich 108 KBE/ml, wobei die Gesamtkeimzahl bei 109 KBE/ml liegt. Hefen und Schimmelpilze werden in geringer Konzentration nachgewiesen. Ferner zeigte sich, dass das Probiotikum im PA-Medium in Gegenwart von verschiedenen Isolaten aus dem Fermenter im Wachstum gehemmt wurde. Im Mischfutter zeigt Pediococcus ein gutes Wachstum (Keimzahlen im Bereich 109 KBE/ml) und kann die Vermehrung anderer Bakterien (z. B. Escherichia coli, Listeria monocytogenes) hemmen.
Im Tierstall von gr. Beilage wurde ein zweites Modell des Fermenters installiert, wobei in der ersten Phase häufig Funktionsstörungen an der Anlage bezüglich Mischeinheit, Trockenstoffdosierung, Wasserzufuhr und Kommunikationssoftware auftraten. Nach Behebung der Probleme wurden die Tiere mit Mischfutter (Kontrollgruppe) und supplementiertem Mischfutter (Versuchsgruppe) ernährt. Die Fütterung der Kontroll- bzw. Versuchsgruppen erfolgte vollständig getrennt aus verschiedenen Tanks und über verschiedene Leitungen. Zudem wurden regelmäßig Proben aus dem Fermenter an der Hochschule Bremerhaven mikrobiologisch untersucht. Weiterhin wurden Untersuchungsabläufe und ein Datenmanagement entwickelt. Von Mitte 2002 bis Anfang 2004 wurden insgesamt 21 Gruppen mit 3920 Schweinen in dem Versuch aufgezogen. Von diesen kamen 5 Gruppen mit 1598 Tieren zur Auswertung. Durchschnittliches Anfangs- und Endgewicht sowie der absolute Zuwachs waren in Versuchs- und Kontrollgruppe nahezu gleich. Erhebliche Unterschiede zeigten sich im durchschnittlichen täglichen Zuwachs (+ 49 g/Tag) und der Verlustrate (- 1,0 %) zugunsten der Versuchsgruppe. Tendenziell war die Häufigkeit von Magen-Darm-Störungen und die Neigung zu Kannibalismus in der Versuchsgruppe geringer.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die erhaltenen Ergebnisse werden auf der EUROTIER in Hannover (09.-12.11.2004) präsentiert. Außerdem werden sich die Projektteilnehmer in regelmäßigen Abständen treffen, um neue Informationen auszutauschen und das Projekt weiter fortzuführen.


Fazit

Anhand der Versuchsreihen zeigte sich, dass eine unsterile Fermentation mit dem entwickelten Substrat möglich ist. Das Milchsäurebakterium P. acidilactici zeigt im geeigneten Medium ein gutes Wachstum und der Fermenter kann in einem Tierstall als Teil einer Flüssigfütterungsanlage zum Einsatz kommen. Das Ferment wird als Futterzusatz von den Tieren gut angenommen und wirkt sich positiv auf die Tier-gesundheit aus. Allerdings ist damit das Vorhaben nicht abgeschlossen, da es noch Optimierungen be-darf. So zum Beispiel können weitere technische Änderungen am Gerät vorgenommen werden. Ferner kann das Ferment hinsichtlich verschiedener Stoffwechselprodukte, die durch die Bakterien im Laufe der Fermentation gebildet worden sind, untersucht werden. Die Messung biogener Amine ist hier von Bedeutung. Einige Gruppen von Tieren konnten nicht ausgewertet werden, da sie durch Krankheiten, die nicht versuchsbedingt waren, ausgefallen sind oder nicht lange genug mit dem supplementierten Futter gefüttert wurden. Demnach müssen im Tierstall von gr. Beilage weitere Untersuchungen durchgeführt werden.

Übersicht

Fördersumme

418.275,11 €

Förderzeitraum

01.06.2001 - 31.01.2005

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Landnutzung