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Als Teil der globalen Forschungs-Webinar-Reihe von Trouw Nutrition, ein Download-on-Demand-Webinar, „Oxide in der Nutztierhaltung:Große Risiken und aktuelle Alternativen zu ihrem vollständigen Ersatz, ” hebt die wichtigsten Bedenken im Zusammenhang mit der Verwendung von Oxidquellen von Spurenelementen zur Ergänzung der Futterration hervor – einschließlich geringer Löslichkeit, hohe Qualitätsvariabilität und begrenzte Bioverfügbarkeit im Tier. Untersuchungen, die die Herstellung und Wirkungsweise von Mineralien bei Tieren untersuchen, legen nahe, dass diese Probleme durch die Verwendung alternativer Quellen von Spurenelementen angegangen werden können. in Nahrungsergänzungsmitteln auf Hydroxychloridbasis, schreibt Davi Brito De Araujo, regionaler Programmleiter Spurenelemente, Trouw Ernährung.
Spurenmineralquellen liefern notwendige Nährstoffe für Nutztiere, die sonst nicht Teil der Grundnahrung wären. Die Zugabe von Spurennährstoffen, wie Zink (Zn), Mangan (Mn) und Kupfer (Cu), kann die Leistung von Nutztierarten verbessern. Einmal vom Tier aufgenommen, alle Spurenmetalle werden auf die gleiche Weise verwendet. Jedoch, Mineralstoffe im Futter bieten dem Tier nur dann einen Nährwert, wenn sie über die Darmwand in den Blutkreislauf aufgenommen werden. In diesem Stadium, der Stoffwechsel des Tieres bestimmt, wo und wie das Spurenmetall verwendet wird. Die Mineralquelle ist wichtig. Einige Spurenmineralquellen – wie Zinkoxid – zeichnen sich durch eine geringe Löslichkeit und begrenzte Bioverfügbarkeit aus. Das heißt, sie liefern den Tieren inkonsistente Mengen des Metalls.
Ein Mangel an Spurenelementen kann dazu führen, dass ein Tier seine Höchstleistung nicht erreicht, während eine zu große Menge des Minerals zu einer subklinischen Toxizität führen kann. Ungewissheit über die Menge der bei einem Tier auftretenden Mineralstoffaufnahme kann Bemühungen erschweren, eine Diät zu formulieren, die genau auf die Bedürfnisse bestimmter Tiere oder Herden und Herden abgestimmt ist.
Anfänglich, Mineralien auf Oxidbasis wurden den Diäten zugesetzt, um die Tierproduktion zu unterstützen. Die Spurenelemente-Ernährung hat eine Evolution durchgemacht. In den 1940er Jahren, Verbesserungen in der Sulfatproduktion, Herstellungsverfahren und Qualität, führte dazu, dass Sulfate im Vergleich zu Oxiden zu einer bevorzugten Alternative zur Viehfütterung und -ernährung wurden. In den 1970er Jahren wurden organische Spurenelemente eingeführt, um die Bioverfügbarkeit zu verbessern. Homogenität und Reaktivität, da sich verändernde Genetiken höhere Mengen an Spurenelementen erforderten. Jedoch, Die hohen Kosten für organische Spurenelemente in Verbindung mit ihrer geringeren Konzentration an Metallen führten oft dazu, dass die Erzeuger sie nur zur Deckung eines Teils des Mineralstoffbedarfs ihrer Tiere verwendeten.
Mitte der 1990er Jahre wurden Hydroxychlorid-Spurenmineralien entwickelt, um die Lücke zwischen ineffizienten Arten anorganischer Spurenelemente wie Oxide und Sulfate und den unerschwinglich teuren organischen Spurenelementen zu schließen. Die neue Mineralquelle sollte eine vollständige, und kostengünstiger Ersatz für anorganische Mineralstoffe.
Obwohl Zinkoxid ein übliches Spurenelement ist, das in Tierfutter verwendet wird, die anorganische Verbindung (ZnO) ist auch in einer Reihe anderer Produkte enthalten, wie Kautschuk, Kunststoffe, Beton, Batterien, Flammschutzmittel und Salben. Die Leistung von Oxiden bei der Verwendung in Futtermitteln hat sich nicht wesentlich geändert, da die Futtermittelindustrie nicht der Hauptmarkt für das Mineralprodukt ist.
Nach Ausgabe, die Gummiindustrie verbraucht jährlich am meisten Zinkoxid. Mehr als 50 % des weltweit erzeugten Zinkoxids gehen in die Produktion von Gummiprodukten, da die Mischung in Wasser unlöslich ist. Ähnlich, Etwa 30 % des produzierten Zinkoxids entfallen auf die Betonherstellung. Die Verwendung von Tierfutter macht etwa 8,2 % des jährlichen industriellen Verbrauchs von Zinkoxid aus. Mit anderen Worten, Tierfutter ist nicht der Hauptmarkt für Zinkoxid und das Produkt wurde nicht für die Verwendung in Futtermitteln entwickelt.
Zur Herstellung von Zinkoxid gibt es mehrere Produktionsverfahren – zwei Hauptverfahren sind das Direktverfahren, auch als amerikanischer Prozess bekannt, und der indirekte Prozess, oder französisches Verfahren.
Der direkte Produktionsprozess verwendet eine Reihe von zinkhaltigen Verbindungen, die auch als Zinkerze bezeichnet werden. Verbindungen werden erhitzt, um Metalldämpfe zu erzeugen, die durch Luftverbrennung oxidiert werden, um Zinkoxid zu erzeugen. Jedoch, weil der Zinkgehalt andere Metalle und Verunreinigungen können je nach verwendetem Zinkerz stark variieren, das Endprodukt hat tendenziell eine geringere Qualität als Zinkoxid, das durch das indirekte Verfahren erzeugt wird. Im indirekten Verfahren Zinkmetall mit einer Reinheit von 92-99% wird gekocht, um einen Dampf zu erzeugen, die dann oxidiert wird.
Variationen und zusätzliche Herstellungsverfahren sind das nasschemische Verfahren, das Schwefelwasserstoff-Nebenprodukt-Verfahren und das Waelz-Verfahren. Der Waelz-Prozess neigt dazu, Zinkoxid mit hohen Anteilen an Verunreinigungen einschließlich hoher Schwermetallanteile zu erzeugen. Trotz dieser Bedenken Das Waelz-Verfahren ist das gebräuchlichste Verfahren zur Gewinnung von Spurenelementen für die Verwendung in Tierfutter oder Vormischungen. Der Stoffwechselweg produziert Zinkoxid, das dazu neigt, in der Farbe zu variieren, Textur und Granulometrie. Es hat auch typischerweise einen reduzierten relativen Bioverfügbarkeitswert (RBV).
Da Spurenelemente aus verschiedenen Quellen eine Reihe von Absorptionseffizienzen aufweisen, sie liefern unterschiedliche Mengen des Minerals, wenn sie in Tierfutter verwendet werden. Zum Beispiel, laut NRC Molkerei 2001, wenn auf gleichem Niveau bereitgestellt, Kupfersulfat hat einen Absorptionskoeffizienten von 5%, während Kupferoxid bei 1% liegt. Ähnlich, Zinksulfat wird zu 20 % absorbiert, während Zinkoxid etwa 10 % beträgt. Unter den verschiedenen Arten von Spurenelementen, Oxide haben bekanntlich eine geringere Absorptionseffizienz, jedoch, Spurenelemente auf Oxidbasis werden wahrscheinlich aufgrund ihres niedrigen Preises weiterhin verwendet.
Während Ernährungsrichtlinien für die Futterformulierung die geschätzte Effizienz der Absorptionsraten für Spurenelemente angeben, einschließlich Zink und Kupfer, Die tatsächliche Absorptionsrate und Bioverfügbarkeit von Spurenelementen auf Oxidbasis kann variieren und kann schwer vorherzusagen sein. Neben unterschiedlichen Ergebnissen je nach Produkt, Die Aufnahme kann durch Faktoren wie Spezies, Genetik, Geschlecht, physiologischer Zustand, und Tieralter.
Mit dem Verständnis, dass die Bioverfügbarkeit von Spurenelementen variieren kann, Ein Forscherteam der University of Illinois entwarf eine Reihe von Studien, die die Bioverfügbarkeit von Zink aus mehreren Quellen untersuchten. Die Studien bewerteten mehrere Zinkoxide, Zinksulfate und Zinkmetallergänzungen im Vergleich zu einer Reaktionskurve, die mit einem hochwertigen, Zinksulfat in analytischer Qualität. Ein Ziel des Projekts war es, die relative Bioverfügbarkeit von Spurenelementen zu bestimmen und zu verstehen, wie gering die relative Bioverfügbarkeit von Zinkoxiden im Tier sein könnte. Die Studie ergab, dass im Vergleich zur Zinksulfat-Standardkurve der Bioverfügbarkeit, die relative Bioverfügbarkeit von Zinkoxid kann stark variieren. Die Spanne der relativen Bioverfügbarkeit, die für die verschiedenen untersuchten Zinkoxid-Nahrungsergänzungsmittel gefunden wurde, wirft die Frage auf, wie genau Ernährungswissenschaftler in der Lage sind, zu berechnen, wie viel des Metalls für die Verwendung bei Tieren verfügbar ist.
In dieser Studie, drei Assays untersuchten die Gewichtszunahme von Nutztieren und die Zinkoxidquelle – wiederum im Vergleich zu einem analytischen, oder höherwertig, Zinkquelle. Der erste Assay fand eine Reihe von Bioverfügbarkeiten in Zinkoxidquellen. Der RBV für die Mineralien im Versuch schwankte stark – einige Zinkoxidquellen hatten RBV-Prozentsätze von 41%, während andere eine Bioverfügbarkeit von 89 % oder 97 % aufwiesen. Ähnlich, der zweite und dritte Assay erstellten eine Standardregressionskurve in Bezug auf die Aufnahme von zusätzlichem Zink und untersuchten verschiedene Formen von Zinkoxid, Zinksulfat und Zinkmetall. Während sich die relative Bioverfügbarkeit einiger Zinkoxidquellen den Ergebnissen von Zinksulfat annäherte, andere waren viel niedriger und kamen den Ergebnissen der Verwendung von Zinkmetall nahe, das nicht als Ergänzung in Tierfutter verwendet wird. Die Gesamtvariation zeigte Produkte mit relativen Bioverfügbarkeitswerten von 39 % bis 93 %.
Wie Zinkoxid hergestellt wird, kann einen großen Einfluss darauf haben, wie bioverfügbar das Spurenmetall in der Ergänzung im Tier ist. Zinkoxid, das durch das Waelz-Verfahren hergestellt wird, kann große Schwankungen in der relativen Bioverfügbarkeit aufweisen, was es schwieriger macht, eine ernährungsphysiologisch vollständige Ration zu formulieren. Laut der vorherigen Studie, die ZnO-Quellen mit niedrigerem RBV stammten aus dem Waelz-Prozess. Trouw Nutrition führte eine große Studie mit dem PARC Institute durch, in der die Verwendung einer Auswahl von Zinkoxiden untersucht wurde. von 18 verschiedenen Lieferanten in mehreren verschiedenen Ländern und in mehreren Prozessen hergestellt. Im Prozess, einige Zinkquellen hatten einen RBV von weniger als 40%, während andere näher an 60% lagen. Jedoch, Zinkoxid von höherer Qualität ist wahrscheinlich teurer und wird eher in Bereichen wie der pharmazeutischen Industrie als in Futtermitteln verwendet.
Ein Forschungsteam der University of Florida, untersuchten die Löslichkeit und Verwendung von anorganischen Zink-Spurenmineralien bei der Anwendung bei Wiederkäuern. Die Forscher fanden heraus, dass Zink auf Sulfatbasis in einer Reihe von Lösungsmitteln löslich war. Zink auf Oxidbasis dissoziierte jedoch nicht in Wasser, und in Puffern mit sehr niedrigem pH-Wert, wie 2% Zitronensäure und 0,12 N HCl, nur teilweise dissoziiert. Bei der Versorgung von Nutztieren mit Spurenelementen, Der Zeitpunkt der Mineralstoffzufuhr beeinflusst die Absorption. Wenn Mineralien zu früh löslich sind, was bei Sulfatquellen der Fall ist, sie erreichen die Aufnahmestellen nicht vollständig, aufgrund zahlreicher Wechselwirkungen mit anderen Metallen und Antagonisten in der Digesta. Wenn sie nicht löslich genug sind, was bei Oxiden der Fall ist, sie sind von einem Tier nicht resorbierbar, wenn das Metall in freier Form die Aufnahmestellen im Dünndarm erreicht. Nach Durchführung einer linearen Regression zur Untersuchung der Zinkmenge in tierischen Geweben Forscher fanden heraus, dass Zinkoxid in Futtermittelqualität im Vergleich zu Sulfaten eine hohe Variation des RBV aufwies. in Bezug darauf, wie viel in verschiedenen Organen und Geweben wie der Niere vorhanden war, Bauchspeicheldrüse und Leber.
Weitere Forschungen konzentrierten sich auf die Löslichkeit verschiedener Formen von Zink-Spurenmineralien und ob sie im GI-Trakt dissoziiert wurden – wo sie absorbiert werden müssten, um in den Blutkreislauf zu gelangen. Forscher des Trouw Nutrition Masterlab in den Niederlanden, Zinkoxid von verschiedenen Lieferanten untersucht und in mehreren Ländern hergestellt, und verglichen die Löslichkeitsergebnisse mit dem Hydroxychlorid-Spurenmineral Selko® IntelliBond® Z. Alle Spurenelemente wurden einem sauren Puffer mit pH 2,0 ausgesetzt. Die Forscher fanden heraus, dass 100 % des auf Hydroxychlorid basierenden Minerals in den ersten 20 Minuten löslich waren. Jedoch, Keines der vier Zinkoxid-Supplemente dissoziierte jemals vollständig, wenn es einem pH-Wert von 2 ausgesetzt wurde. Zwei Arten des Zinkoxid-Additivs erreichten nach etwa 2 Stunden eine Spitzenlöslichkeit von 80 oder 90%. Zusätzliche Versionen des untersuchten Spurenminerals auf Oxidbasis benötigten vier Stunden, um etwa 60 % des Minerals verfügbar zu machen. Dieser Mangel an Löslichkeit hat einen enormen Einfluss auf die Zinkmenge, die vom Tier aufgenommen werden kann.
In einem groß angelegten Fütterungsversuch im Vereinigten Königreich Betrachtung der Verwendung und Funktion von Spurenelementen, 1, 080 männliche Masthähnchen erhielten 35 Tage lang eine von zwei Diäten. Die erste Diät enthielt 15 ppm Kupfersulfat und 80 ppm Zinkoxid und die zweite Diät enthielt 15 ppm Kupfer von IntelliBond C und 80 ppm Zink von IntelliBond Z. Die Vögel wurden an den Tagen 0 und Tag gewogen. 10, 21, 28 und 35. Muskel- und Blutproben wurden am 28. Tag gesammelt, um die Genexpression und die Konzentrationen von Stressreaktionsmarkern im Blutplasma zu überprüfen. Vögel, die das Futter mit anorganischen Spurenelementen erhielten, hatten eine verringerte Gewichtszunahme, Futteraufnahme und Gesamtleistung im Vergleich zu denen, die Spurenelemente auf Hydroxychlorid-Basis erhalten. Zusätzlich, Vögel, die die Spurenelemente auf Hydroxylbasis erhielten, hatten weniger Marker für oxidativen Stress in ihrem Blut.
Eine zweite Geflügelstudie mit Legehennen wurde an der Texas A&M University durchgeführt. Im Prozess, 506 Legehennen erhielten 51 Wochen lang eine von zwei Diäten. Die Behandlungen umfassten ein Futter mit 80 ppm Zink und 60 ppm Mangan aus Oxidquellen, und eine zweite Diät mit 80 ppm Zink und 60 ppm Mangan, von IntelliBond Z und InteliBond M, bzw. Legehennen wurden auf Eierproduktion bewertet, Umstellung auf Eierfutter, Schalenstärke und Schalendicke. Mit IntelliBond behandelte Schichten hatten eine höhere Verlegerate, verbesserte Eierfutterverwertung und produzierte dickere Eierschalen im Vergleich zu Legehennen, die die Spurenelemente auf Oxidbasis erhielten.
Zusätzlich, in einer kanadischen Studie zur Schweineproduktion, 400 Schweine erhielten 56 Tage lang eine von zwei Diäten. Die enthaltenen Diäten oder 125 ppm Kupfer aus IntelliBond C und 125 ppm Zink aus Zinkoxid, oder 125 ppm Kupfer und 125 ppm Zink, von IntelliBond C und Z. Die Schweine wurden zu Beginn und am Ende des Versuchs gewogen. Am Ende der Fütterungszeit, Schweine, die IntelliBond-basiertes Futter erhielten, waren schwerer und hatten eine etwas niedrigere Sterblichkeitsrate als Schweine, die mit der Kombination von IntelliBond C und ZnO ergänzt wurden. Ähnlich, Schweine, die vollständige IntelliBond-Ergänzungen erhielten, zeigten in der gesamten Gruppe weniger Gewichtsschwankungen als diejenigen, die die andere Diät erhielten.
Gesamt, die Untersuchung von Spurenmineralquellen ergab, dass verschiedene Arten von Zinkoxid in Futtermittelqualität in den chemischen und physikalischen Eigenschaften variieren können, bei unterschiedlicher Bioverfügbarkeit. Zusätzlich, Die zahlreichen Prozesse und Methoden, die zur Erzeugung von Zinkoxid verwendet werden, machen die Vorhersage, wie viel des Metalls Zink für Nutztiere verfügbar sein wird, weniger genau und komplizierter. Einige Herstellungsverfahren – wie das häufig verwendete Waelz-Verfahren – scheinen Zinkoxid mit mehr Variation und geringerer Bioverfügbarkeit zu erzeugen als auf andere Weise hergestelltes Zinkoxid.
Ein Wechsel des Lieferanten eines Spurenelementes oder der Art des in Futtermitteln oder Vormischungen verwendeten Zinkoxids kann die Leistung und die Ergebnisse der Tiere aufgrund der Variationsbreite zwischen den Spurenelementen von Zinkoxid stark beeinflussen. Es hat sich gezeigt, dass der Austausch von Zinkoxid gegen ein Hydroxychlorid-Zink-Spurenmineral die Leistung der Tiere verbessert. Hydroxychlorid-Zink sorgt für eine stabilere, vorhersagbare und bioverfügbare Form des Spurenelements als Zinkoxid oder andere Formen von anorganischem Zink. Trouw Nutrition und universitäre Forschungspartner haben die Spurenelemente von IntelliBond evaluiert. Die Forschung zu IntelliBond spiegelt sich in mehr als 200 Studien wider, einschließlich Broiler, Ferkel, Grow-Finisher, Kälber, Rinder und Milchkühe.
„Verschiedene Quellen von Zinkoxid in Futtermittelqualität sind in Qualität und Aussehen sehr unterschiedlich. das beinhaltet Farbe und Textur, auch Löslichkeit, Zinkgehalt, Bioverfügbarkeit, Verunreinigungen und verarbeiten auch Metalle. Der unterschiedliche Herstellungsprozess und auch der Teilprozess machen die Vorhersage der Zinkoxid-Ergebnisse noch komplexer, “ sagt Davi Brito De Araujo, Globaler Leiter des Spurenelementeprogramms, Trouw Ernährung. „Der Ersatz der Zinkoxidmenge durch Hydroxychlorid-Zink kann die Qualitätssicherung und auch die Ergebnisse der Tierleistung unterstützen. Untersuchungen zeigen, dass Hydroxychlorid-Zink viel mehr Stabilität bietet, Sicherheit, Bioverfügbarkeit, und Leistungsergebnisse als Zinkoxid und andere anorganische Zinkquellen.“
Aufnahme und Bioverfügbarkeit von Zink
Zinklöslichkeit und Stabilität
Zinkoxid- und IntelliBond-Studien
Auswahl von Spurenelementen für die Verwendung in Futtermitteln
