Organische Säuren gezielt in der Fütterung einsetzen

Säuren werden in der Schweinefütterung seit sehr vielen Jahren mit Erfolg eingesetzt. Dabei ist zwischen organischen und anorganischen Säuren zu unterscheiden. Im Gegensatz zu den anorganischen Säuren, wie z. B. Phosphor- oder Salzsäure, enthalten organische Säuren Kohlenstoff, deshalb auch die Bezeichnung Carbonsäuren. Da von den anorganischen Säuren nur die Phosphorsäure eine Bedeutung in der Tierernährung hat, wird aufgrund ihrer großen Verbreitung in der Fütterung nachfolgend nur auf die organischen Säuren eingegangen. Diese werden insbesondere zur Futterkonservierung und zur Verbesserung der Futterhygiene eingesetzt. Sie können auch die Tiergesundheit absichern. So bewirken organische Säuren häufig auch eine Senkung der Durchfallhäufigkeit. Darüber hinaus zeigen einige Säuren leistungsverbessernde Effekte.

Die zu Futterzwecken verwendeten Säuren sind zumeist Verbindungen, die im Organismus gebildet und somit als natürliche Produkte angesehen werden. Die wichtigsten Vertreter der organischen Säuren sind die Ameisen-, Propion-, Milch-, Fumar-, Sorbin-, Zitronen- und Benzoesäure, wobei oftmals aus Gründen des Arbeitsschutzes auch deren Salze eingesetzt werden. Sie unterscheiden sich in ihrer Hemmwirkung gegenüber Bakterien, Pilzen und Hefen.

Organische Säuren reduzieren den pH-Wert und die Pufferkapazität des Futters. Dadurch kann die Keimentwicklung gemindert und die Futterqualität gesichert werden. Neben diesem Effekt bewirkt der Säurezusatz, dass der pH-Wert im Magen gesenkt und somit die Verdauungsvorgänge gefördert werden. Darüber hinaus wirken organische Säuren antimikrobiell, sie hemmen das Wachstum von Bakterien, Schimmelpilzen und Hefen und beeinflussen dadurch die Mikroflora. Organische Säuren wirken also im Futter und im Tier.

Da die einzelnen Säuren unterschiedlich wirken und hohe Dosierungen der Einzelsäuren die Gefahr bergen, die erwünschte Keimflora im Darm zu reduzieren, werden häufig Kombinationen von verschiedenen Säuren bzw. deren Salzen eingesetzt. Generell gilt:

Je niedriger der pH-Wert des Substrates, desto wirksamer die Säure.

Futterkonservierung

Organische Säuren zählen futtermittelrechtlich zu den Futterzusatzstoffen und werden seit langem als Konservierungsstoffe eingesetzt. Hierbei nehmen die Propionsäure und deren Salze (Propionate) eine wichtige Rolle ein, da sie eine sehr gute Wirkung gegen Pilze und Hefen besitzen. Weil Propionsäure sehr korrosiv und ätzend ist, erfordert ihr Einsatz hohe Sicherheitsmaßnahmen und säurefeste Lagerstätten. Die Salze der Propionsäure sind weder korrosiv noch ätzend und daher besser anzuwenden. Propionsäure ist fester Bestandteil der Feuchtgetreidekonservierung, wohingegen sich die reine Ameisensäure hier nicht bewährt hat. Säuren können Futter nicht besser machen, als es vorher war, sondern nur den weiteren Verderb hinauszögern.

Verdauungsfördernd

Der Einsatz von Säuren wird besonders in der Ferkelfütterung angestrebt. Ferkel sind noch nicht in der Lage, genügend Salzsäure im Magen zu bilden. Die Folge sind erhöhte pH-Werte, so dass die Verdauung nicht optimal ablaufen kann. Säuren können die Säurebindungskapazität des Futters und in der Folge den pH-Wert im Magen senken. Dadurch kann die Proteinverdauung stabilisiert werden. Hohe Protein- und Mineralstoffgehalte im Ferkelfutter erhöhen die Pufferkapazität und erfordern mehr Säure zur pH-Wert-Absenkung.

Die Reduzierung des pH- Wertes im vorderen Verdauungsabschnitt führt außerdem zu einem Milieu, in dem sich Schadkeime wie E. coli und Salmonellen kaum noch vermehren können. Die Tiere sind folglich besser vor Durchfallerkrankungen geschützt. Allgemein wird davon ausgegangen, dass bei einem pH-Wert von unter 4,0 keine Entwicklung von Salmonellen und E. coli und bei unter 2,0 kein Schimmel- und Hefenwachstum mehr stattfindet. Da die Salzsäureproduktion mit dem Alter steigt, nimmt die Wirkung der Säuren bei älteren Schweinen ab.

Antimikrobielle Wirkung im Tier

Die antimikrobielle Wirkung der Säuren im Verdauungstrakt hängt davon ab, wie stark sie dissoziieren, also in H⁺-Ionen und Säureanion zerfallen. Starke Säuren, wie z. B. Salzsäure, dissoziieren sehr stark, schwache Säuren, wie z. B. Propionsäure, nur wenig. Maßstab hierfür ist die Säurestärke pK_s: Je niedriger die pK_s, desto stärker die Säure. Nur nicht dissoziierte organische Säuren können in die Zellen der Mikroorganismen eindringen und zerfallen dort in das Wasserstoffion und das Anion. Dadurch wird das Säure-Base-Gleichgewicht der Zelle gestört, und am Ende stirbt die Zelle (antimikrobieller Effekt). Starke Säuren (niedrige pK_s) reduzieren den pH-Wert des Futters deutlich, während ein guter antimikrobieller Effekt eher mit einem höheren pK_s-Wert zusammenhängt. Daraus folgt, dass organische Säuren unterschiedlich gegen Bakterien, Pilze und Hefen wirken und diese nicht alle in gleichem Maße hemmen.

Soll die antimikrobielle Wirkung von Säuren genutzt werden, kommen in erster Linie Säuren mit hoher pK_s in Frage, z. B. Propion- oder Sorbinsäure (Tabelle 1). Eine starke pH-Wert-Absenkung wird vor allem durch Ameisen-, Fumar- und Zitronensäure erzielt. Während beispielsweise Propion- und Sorbinsäure insbesondere gegen Pilze wirken, wird Ameisensäure erfolgreich gegen Bakterien (z. B. Salmonellen, E.coli) eingesetzt. Auch Fumarsäure wirkt in erster Linie bakterizid, so ist ihre gute Wirksamkeit gegen E. coli belegt. Zitronensäure wird nicht nur häufig über das Tränkwasser eingesetzt, sondern kann auch den Geschmack des Futters verbessern.

Um eine antimikrobielle Wirkung bis in den hinteren Verdauungstrakt zu erzielen, wird mit Fett-ummantelten bzw. an Glycerin gebundenen Säuren gearbeitet. Diese sogenannten „geschützten Säuren“ passieren unversehrt den Magen, werden dann im Dünn- und Dickdarm freigesetzt und wirken dort antimikrobiell. Die gekapselte Buttersäure kann zudem den Darmzotten als Energiequelle dienen. Aus Glycerin und kurz- und mittelkettigen Fettsäuren (Butter- und Laurinsäure) bestehende Fettsäuren-Glyceride werden von den Darmmikroben aufgenommen und in Säure und Glycerin gespalten. Die Säure zerstört anschließend die Bakterien.

Die in der Fütterung ebenfalls eingesetzten Salze der organischen Säuren (z. B. Formiate) verändern den pH-Wert des Futters und die Säurebindungskapazität kaum. Ihre Wirkung ist allein durch das Säureanion bedingt. Dieses wirkt vorwiegend im Dünndarm, indem es die Darmflora durch Reduzierung der Keime beeinflusst. Es kann außerdem Komplexe mit verschiedenen Mineralstoffen bilden, was zu einer besseren Verdaulichkeit dieser Substanzen führt. Im Gegensatz zur flüssigen Ameisen- und Propionsäure sind deren Salze Formiate bzw. Propionate nicht ätzend und nicht korrosiv.

Auch wenn die Säuren einen z. T. beträchtlichen Energiegehalt aufweisen, spielt ihre Energielieferung zur Gesamtration eine eher untergeordnete Rolle.

Niedriger Harn-pH-Wert

Neben ihrer Wirkung gegen Bakterien zeichnet sich Benzoesäure dadurch aus, dass sie im Stoffwechsel zur Hippursäure umgewandelt wird. Diese senkt den pH-Wert im Harn, was eine geringere Ammoniakemission zur Folge hat. Benzoesäure ist deshalb auch als Säureregulator zugelassen. Niedrige Harn-pH-Werte wirken Harnwegsinfektionen entgegen, die häufig von E. coli-Bakterien und Streptokokken hervorgerufen werden. Insbesondere rund um die Geburt und im Hinblick auf MMA-Vorbeuge spielt dieser Aspekt eine Rolle. Durch den Einsatz der sonst üblichen organischen Säuren lässt sich der Harn-pH-Wert jedoch nicht effektiv absenken, weil sie ganz normal vom Tier verstoffwechselt werden.  

Tränkwasser ansäuern

Auch angesäuertes Wasser soll den Keimdruck senken und die Verdauung anregen können. Zu diesem Zweck wird oftmals pulverförmige, wasserlösliche Zitronensäure über den Dosierer eingesetzt. Säurezusätze über das Wasser sollten geschmacksverbessernd sein.

Einsatzempfehlungen schwanken

Viele Versuche in der Ferkelaufzucht zeigen, dass Tageszunahmen und Futteraufwand durch den Einsatz von Ameisen-, Fumar-, Sorbin- oder auch Zitronensäure verbessert werden konnten. Da die Versuchsergebnisse je nach Säurekonzentration und Gewichtsabschnitt eine große Streubreite aufweisen, variieren die Einsatzempfehlungen. Beispielsweise konnte Ameisensäure die Zunahmen von Ferkeln schon bei niedrigen Dosierungen von 0,25 % verbessern, während Dosierungen von 1,5 % zu einer geringeren Futteraufnahme von Ferkeln führten. Versuchsergebnisse zum Einsatz von Fumarsäure in der Ferkelfütterung deuten eher auf Dosierungen zwischen 1,5 und 2 % hin.

Arbeitsschutz

Säuren sind hoch korrosiv und können zu starken Verätzungen der Haut, Augen und Atemwege führen. Deshalb sollten Sie unbedingt Schutzhandschuhe, Atemschutzmaske und Schutzbrille tragen. Bei den in der Praxis oft eingesetzten abgepufferten Säuren ist die Verletzungsgefahr geringer.

Dokumentation

Verwendet ein Landwirt Säure als Konservierungsmittel z.B. für die hofeigene Mischung, muss er ein vereinfachtes HACCP-Konzept einrichten. HACCP ist ein System der Risikominimierung. Wer die Säure über ein Fertig- oder Mineralfutter einsetzt, ist hiervon befreit. Der Säureeinsatz im Betrieb hingegen ist in einem Formblatt zu dokumentieren, in dem Menge und Art aufgelistet werden. Sind die eingesetzten Produkte zu anderen Zwecken als zur Konservierung von Futtermitteln zugelassen, kann das vereinfachte HACCP-Konzept nicht angewendet werden. 

Fazit

Säuren können sich positiv auf die Futterhygiene auswirken. Hygienisch einwandfreies und gut verdauliches Futter trägt zum Wohl des Tieres bei. Zudem werden durch den Säureeinsatz der pH-Wert im Verdauungstrakt herabgesetzt und die Verdauungsvorgänge stabilisiert. Verschiedene Säuren können außerdem die Leistungen insbesondere in der Ferkelaufzucht verbessern und die Durchfallhäufigkeit senken.