Phytasen – Warum kann auf sie im Schweinefutter nicht mehr verzichtet werden?

Gehalte von unter 0,4 % Phosphor im Schweinefutter, wegen denen man früher jeden Berater vom Hof gejagt hätte, werden heute notwendig und akzeptiert. Um auf solch niedrige Werte zu kommen, müssen heute die Futtermischungen anders konzipiert werden. Der Einsatz mineralischen Phosphors muss weitestgehend zurückgefahren und der Phosphor aus den eingesetzten pflanzlichen Futterkomponenten besser verwertet werden.

Warum wird der Phosphor, der sich in Pflanzen ja häufig in großen Mengen befindet, vom Schwein so schlecht verwertet? Diese Frage ist leicht zu beantworten. Phosphor liegt zum Großteil an Phytinsäure gebunden in Pflanzen vor. Schweine vermögen diese Verbindungen aber nicht zu spalten, da sie keine Enzyme dazu produzieren können. Welche Kapazitäten in unseren Schweinfuttermitteln somit ungenutzt bleiben, verdeutlicht die Tabelle 1.

Zwei bis fast zehn Gramm Phosphor je kg Futtermittel können also nicht verwertet werden, stellen aber eigentlich eine sehr gute Phosphorquelle dar. Hier gilt es nun anzusetzen, um eine bessere Verdaulichkeit hinzubekommen. Dazu sind schon vor vielen Jahren die Phytasen, also Enzyme, die es vermögen, die Phosphorreste vom Phytat abzuspalten, in den Blickpunkt geraten.

Gewonnen werden die heute in der Tierernährung eingesetzten Phytasen entweder aus Pilzen, z.B. (Aspergillus niger) oder Bakterien (z.B. E.coli). Man unterscheidet dabei zwischen 3er und 6er Phytasen. Dies ist aber eine rein chemische Unterscheidung, je nachdem, an welchem C-Atom die erste Abspaltung des Phosphors beginnt. Über eine Wirksamkeit sagt dies jedoch noch nicht viel aus, wobei man aber den 6er Phytasen eher eine vollständige Ablösung aller 6 Phosphorreste nachsagt.

Immer wieder taucht die Frage auf, in welcher Einheit werden die Phytasen gemessen und wie kann ich diese Angaben miteinander vergleichen. Hier muss gesagt werden, das ist gar nicht so einfach. Man hat zwar einmal festgelegt, dass eine Phytase-Einheit der Menge entspricht, die im Labor ein Micromol organischen Phophor unter spezifischen Bedingungen freisetzt, aber dies entspricht nur im seltesten Falle auch den Bedingungen im Tier. Daher ist es notwendig, dass ausführliche Verdauungsuntersuchungen an Schweinen vorgenommen und dann Matritzen aufgestellt werden, die produktabhängig verlässliche Schätzungen zur Freisetzung von gebundenem Phospor zulassen. Erst dann ist es möglich, auch Rationen zu konzipieren, die im Bruttophosphor niedrig liegen, aber ausreichend verdaulichen Phosphor ausweisen, um das Tier bedarfsgerecht zu versorgen.

Generell brauchen Phytasen ein saures Umfeld, um ihre Wirkung zu entfalten. Diese finden sie im Magen und in den vorderen Darmabschnitten vor. Wichtig ist, dass sie ihre volle Wirksamkeit besonders dort entfalten, wo wir ph-Werte von 2,5 bis 5 vorfinden, nämlich im gefüllten Magen und den ersten Dünndarmabschnitten. Darauf sind die neuen Phytasen abgestimmt. Zudem ist deren Effizienz in der Abspaltung von P-Resten deutlich höher als die der alten Generation.

Wichtig ist, daß Phytasen im gefüllten Magen und dem ersten Dünndarmabschnitt optimal wirken (Phytasen 1 und 3 in Abbildung 1). Hohe Wirkungsgrade in sehr niedrigen pH-Werten (unter 2,5) wie sie im leeren Magen vorherrschen, werden nicht benötigt. Da ja dort dann auch kein Substrat vorliegt.

Neben der Verbesserung der Verdaulichkeit beim Phosphor kann durch die Freisetzung von anliegenden Strukturen und Elementen auch die Verdaulichkeit von Rohprotein, Ca und möglicherweise auch Spurenelementen gesteigert werden. Daher ist es bei einer Reduzierung des P-Gehaltes im Futter und gleichzeitigem Phytaseeinsatz notwendig, auch den Ca-Gehalt des Futters zu reduzieren, da es sonst zu einem zu hohen Ca-P-Verhältnis kommen kann und die Aufnahme gestört wird.

Mittlerweile wird in der Wissenschaft auch über eine zusätzliche leistungssteigernde Wirkung der Phytase gesprochen, da sie durch die Abspaltung der Phosphatreste vom Inositolring, so nennt man die chemische Struktur, an dem der Phosphor beim Phytat gebunden ist, diesen dem Körper zur Verfügung stellt. Das zeigen auch Versuche mit hohen Phytasemengen im Futter. Dieses Inositol wurde früher auch Muskelzucker genannt und hat mit der Versorgung der Muskelzellen zu tun. Heute wird es auch als Nahrungsergänzungsmittel in der Sportlerernährung genutzt.

Festzuhalten bleibt aber auch, dass es bei der phosphorabspaltenden Wirkung der Phytase zu einem abnehmenden Ertragszuwachs kommt. Dies bedeutet, dass bei einer Erhöhung der Dosis, die Phosphorfreisetzung leider nicht im gleichen Maße ansteigt. Daher ist es wohl nicht sinnvoll, weit höhere Dosierungen wie 2000 FTU (Einheit in der die Menge an Phytasen normalerweise angegeben wird) einzusetzen.

Welche Möglichkeiten der Phytaseeinsatz bis dahin aber bietet, wurde in den letzten 3-4 Jahren in vielen wissenschaftlichen Untersuchungen gezeigt. Zwei sollen hier näher betrachtet werden. So konnte in einer Untersuchung an der Hochschule von Bingen in der Forschungsgruppe um Prof. Dusel durch den Einsatz von hohen Dosierungen an Phytase im Ferkelfutter die Phosphorausscheidungen um über 50% reduziert werden. Wie in Tabelle 2 ersichtlich, hängt dies in erster Linie an der Erhöhung der Verdaulichkeit des Phosphors (auch Ca und Rohprotein waren besser verdaulich). Dazu nutzten die Forscher parallel gefütterte Rationen: neben der nach normalem Standard konzipierten Kontrollgruppe wurde eine sogenannte Negativkontrollgruppe, in der nur der Phosphorgehalt abgesenkt wurde (nicht P-bedarfsdeckend), gefüttert. Dazu vier weitere Rationen, bei denen jeweils unterschiedliche Mengen an Phytase (250, 500, 1000, 2000 FTU) der Negativkontrolle zugelegt wurden.

Durch die Verminderung des Bruttophosphorgehaltes im Ferkelfutter von 0,45 auf 0,35 % und die höheren Leistungen der Tiere konnten die in Abbildung 2 dargestellten Phosphorausscheidungen erreicht werden. Eine Gesamtreduzierung betrug 45-fast 60 % je nach Phytasedosierung.