Nebenprodukte in der Schweinemast: Potentiale für eine resiliente Produktion tierischer Lebensmittel

Das kontinuierliche Wachstum der Weltbevölkerung lässt die Nachfrage nach Lebensmitteln weiter steigen. Infolgedessen wird die Nahrungskonkurrenz zwischen Menschen und Nutztieren zunehmend gesellschaftlich diskutiert, da die landwirtschaftlich nutzbare Fläche aufgrund einer Vielzahl lang- und kurzfristig wirkender Faktoren zunehmend knapper wird. Zu diesen Faktoren zählen unter anderem der Anstieg der Weltbevölkerung, die fortschreitende Urbanisierung und Flächenversiegelung, Erosion und Desertifikation (d. h. die zunehmende Unfruchtbarkeit fruchtbarer Böden infolge menschlicher Nutzung und/oder klimatischer Veränderungen) sowie kriegerische Konflikte.

Auf Basis des potenziell human-verwertbaren Anteils (human edible fraction, hef) einer Ration wird es möglich gemacht, die Nahrungsmittelkonkurrenz in der Nutztierernährung zu bewerten. Wiederkäuer weisen auf Grund hoher Anteile an Grobfutter, wie (Weide-) Gras oder Grassilage, das nicht für die menschliche Ernährung zugänglich ist, relativ geringe hef-Anteile in deren Rationen auf. Demgegenüber weisen Rationen von Monogastriern wie Schweinen und Geflügel aufgrund höherer Anteile an potenziell für die menschliche Ernährung geeigneten Komponenten wie Getreide und Soja häufig höhere hef-Anteile auf. Nebenprodukte der Lebensmittelbe- und -verarbeitung weisen oftmals sehr geringe beziehungsweise vernachlässigbare hef-Anteile aus, wodurch ein wertvoller Beitrag zur Reduktion der Nahrungsmittelkonkurrenz geleistet werden kann. Während hef die Futtermittel – im vorliegenden Beitrag über Protein – in Bezug auf ihre potenzielle Eignung für den menschlichen Verzehr bewertet, liefert die Lebensmittel-Konversions-Effizienz deren Anteil an human-verzehrbares Protein (engl. heFCE – human edible feed conversion efficiency) eine umfassendere Betrachtung. Die heFCE beschreibt unter Berücksichtigung des Futterbedarfs die Effizienz der human-verwertbaren Protein- bzw. Energiemenge im Futter im Verhältnis zur für Menschen essbaren Protein- bzw. Energiemenge in den tierischen Produkten. Eine höhere heFCE lässt sich insbesondere durch einen geringeren Anteil potenziell human-verwertbarer Nährstoffe im Futter bei gleichzeitig effizienter tierischer Leistung erreichen.

Zusätzlich bietet DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score) eine Kenngröße, um neben der heFCE, zusätzlich die Proteinqualität des Futter- und Lebensmittels zu bewerten. Es gilt jedoch zu berücksichtigen, dass beim Einsatz von Nebenprodukten zwingend die Kenntnis der wertgebenden Nährstoffe erforderlich ist, um eine Unter- bzw. Überversorgung der Tiere zu vermeiden. Dieser Umstand betrifft im Speziellen den oftmals hohen Gehalt an Phosphor (P) sowie Stickstoff (N). Im folglich dargestellten Fütterungsversuch soll der Effekt ansteigender Anteile an Nebenprodukten in Schweinemastrationen auf die Mast- und Schlachtleistungen, die N- und P-Ausscheidung, die Treibhausgasemissionen der Futtermittel und Rationen, potenziell humanverwertbare Anteile des Proteins in den Mastrationen, die heFCE und DIAAS der vier Futtergruppen sowie die Kosten der Rationen und der Erlöse über Futterkosten je Mastschwein untersucht werden.

Der Versuch wurde am Staatsgut Schwarzenau der Bayerischen Staatsgüter durchgeführt. Dazu wurden 96 Ferkel (ca. 27 kg Körpermasse [KM]) der Genetik PI x (DL x DE) nach Wurf, Geschlecht und KM den 4 Fütterungsgruppen (FG; jeweils zwei Buchten mit 12 Tieren) zugeordnet. Die Rationen gliederten sich in eine Anfangs- (30 – 75 kg KM) und Endmast (75 – 120 kg KM) und wurden ad libitum mittels pelletierter Futtermittel über die Abrufstation versorgt. Während in der Kontrollgruppe (Futtergruppe A) der Anteil an Getreide in praxisüblichen konventionellen Rationen entsprach (Anfangsmast, AM: ca. 80 %; Endmast, EM: ca. 90 %; hef Protein ca. 70 %), wurde dieser in den verbleibenden FG mit alternativen Eiweißfuttermitteln und hohem (B), mittlerem (C) sowie geringem (D) humanverwertbaren Futteranteil sukzessive reduziert.

Als Ausgleich für Getreide wurden zunehmend Nebenprodukte wie Weizenkleie, Weizennachmehl und Trockenschnitzel eingesetzt. In den Futtergruppen B, C, D wurde ebenfalls der Anteil an Sojaextraktionsschrot durch Eiweißalternativen (Maistrockenschlempe (DDGS), Sonnenblumenextraktionsschrot und Rapskuchen) vollständig ersetzt. Die Rationen wiesen einen mittleren gewichteten Gehalt an Rohprotein von ca. 142 g/kg Futter (88 % TM) auf. Der hohe Anteil an faserreichen Nebenprodukten machte einen gesteigerten Anteil an Fett erforderlich, um die Rationen energetisch vergleichbar zu gestalten.

Erhoben wurden neben den klassischen Mastkennzahlen (tägliche Körpermassezunahme, Futter- sowie Energieverbrauch- und -aufwand) auch Parameter zur Schlachtleistung und Fleischqualität. Die N- und P-Ausscheidungen wurden mittels Massenbilanzierung nach DLG (2019, MB 418) aus der N- und P-Aufnahme sowie dem N- und P-Ansatz kalkuliert. Der CO2-Fußabdruck der Futtermittel bzw. Rationen wurde mittels Agri-Footprint-Datensätzen (Blonk Agri-footprint BV, 2017) unter ökonomischer Allokation in der Software SimaPro (v 10.1) mit der Umweltwirkungsabschätzungsmethode „EF 3.1“ (IPCC, 2021, für die GWP100-Umrechnungsfaktoren) kalkuliert. Die Schlachtgewichte (SG) und die Muskelfleischanteile (MFA) wurden mit einer in Bayern verbreiteten Abrechnungsmaske abgeglichen. Der optimale Gewichtsbereich lag zwischen 84 und 110 kg SG.

Der Basispreis errechnete sich bei 57 % MFA. Die Systemgrenzen lagen zwischen 84 und 120 kg SG bei 61 % MFA. Unter 84 kg SG wurden maximal 57 % MFA berücksichtigt. Statistisch wurden die aufbereiteten Daten mittels SAS^® (Version 9.4) ausgewertet. Als Signifikanzniveau wurde ein p-Wert von <0,05 herangezogen. Die Ergebnisse werden in Folge als LSMeans ausgewiesen.

In der Tabelle 2 werden die Ergebnisse der analysierten Gehalte an ausgewählten Nährstoffen der Futtermischungen veranschaulicht. Es kann eine sehr gute Übereinstimmung mit den kalkulierten Nährstoffgehalten nachgewiesen werden. Der hohe Einsatz an Fett resultierte in vergleichbaren Gehalten an umsetzbarer Energie, wenngleich der Gehalt an Faser mit zunehmendem Anteil an Nebenprodukten deutlich stieg. Dem gegenüber konnte eine deutliche Reduktion an Stärke nachgewiesen werden. Zusätzlich war ein deutlicher Anstieg an P in den Futtermischungen zu verzeichnen.

In der Tabelle 3 und 4 werden die Leistungsdaten aus dem Schweinemastversuch dargestellt. Insgesamt konnten im Fütterungsversuch sehr hohe Leistungen erzielt werden. Speziell in der Anfangsmast konnte eine reduzierte Körpermassezunahme der Tiere nachgewiesen werden, dieser Umstand könnte auf die Schmackhaftigkeit und den damit verbundenen verringerten Futterverbrauch zurückzuführen sein. Der Futteraufwand unterschied sich statistisch nicht zwischen den Futtergruppen, war bei höherem Nebenprodukteinsatz jedoch tendenziell günstiger. Demgegenüber sinkt der Energieaufwand je kg Körpermassezuwachs bei gleichbleibendem Energieverbrauch der Tiere pro Tag.

Der geringere Körpermassezuwachs in Futtergruppe D resultierte in geringerer N-Retention, während dessen sich die N-Ausscheidung zwischen den Gruppen nicht unterschied. Besonders hervorzuheben sind die P-Aufnahme und die P-Ausscheidung. Die P-Aufnahme lag in den Versuchsgruppen um 16, 49 bzw. 65 % über der Kontrollgruppe. Trotz einer geringeren P-Retention war die kalkulierte P-Ausscheidung um 41, 118 bzw. 158 % erhöht.

In der Tabelle 4 werden die Schlachtleistungen sowie Parameter zur Fleischqualität veranschaulicht. Das Schlachtkörpergewicht lag in Futtergruppe B und D geringer im Vergleich zu den weiteren Gruppen. Ebenfalls sank mit zunehmendem Nebenprodukteinsatz die Ausschlachtung. Dieser Umstand kann auf den gesteigerten Anteil an Faser und die Volumenvergrößerung des Gastrointestinaltraktes zurückgeführt werden; entsprechende Daten befinden sich noch in der Auswertung. Fleischmaß und Speckmaß waren bei höherem Nebenprodukteinsatz numerisch geringer, ohne dass sich daraus ein Unterschied im Muskelfleischanteil ergab.  Der pH-Wert des Koteletts nach 45 Minuten sowie das Fleisch:Fett-Verhältnis unterschieden sich zwischen den Futtergruppen, während die Leitfähigkeit nach 24 Stunden nicht beeinflusst wurde.

In der Tabelle 5 wird der kalkulierte Futterverbrauch je Futtergruppe und Mastphase sowie der Gesamtverbrauch dargestellt. Auf dieser Grundlage wurde der CO₂-Fußabdruck für die einzelnen Futtergruppen und Mastphasen sowie für den Gesamtfutterverbrauch kalkuliert.

Tabelle 6 zeigt die kalkulierten Treibhausgasemissionen, die heFCE sowie die mittels DIAAS korrigierte heFCE. Durch den gesteigerten Einsatz von Nebenprodukten kann der CO₂-Fußabdruck der Fütterung deutlich (bis zu ca. 40 % im Vergleich zu FG A) reduziert werden. Darüber hinaus steigt die heFCE kontinuierlich an, speziell dann, wenn neben der generierten Proteinmenge auch deren Qualität berücksichtigt wird. Unter Berücksichtigung der DIAAS-Proteinqualität des pflanzlichen Futterproteins und des tierischen Proteins im Schweinefleisch dreht sich dieses Verhältnis um und unter hohem Einsatz an Nebenprodukten in den Rationen wird eine – im Durchschnitt von B bis D – doppelte qualitätskorrigierte Proteinmenge mit dem Fleisch gegenüber dem nahrungstauglichen Futter als Lebensmittel verfügbar.

In der Tabelle 7 wird abschließend die ökonomische Bewertung dargestellt. Der Schlachterlös je kg Schlachtgewicht unterschied sich zwischen den Futtergruppen nicht, während der Schlachterlös je Schwein insbesondere in Futtergruppe D geringer ausfiel. Zusätzlich werden die Futterkosten als Rohstoffpreise (ohne Produktions-, Energie- und Frachtkosten) je Mastschwein für die Jahre 2023 – 2025 ausgewiesen. Kalkuliert man folglich den Erlös über Futterkosten je Mastschwein, so erzielt der Mittelwert über alle Versuchsgruppen nahezu jenen der Kontrollgruppe (145,40 vs. 146,00 €/Mastschwein).

Mit den dargestellten Ergebnissen kann veranschaulicht werden, dass mit zunehmendem Einsatz an alternativen Futtermitteln eine hohe Leistungsfähigkeit der Tiere aufrechterhalten werden kann. Futtergruppe B, C und D weisen im Mittel über den gesamten Versuchszeitraum eine Körpermassezunahme von ca. 900 g / Tag aus und liegen damit ca. 40 g unter jenen Tieren der Kontrollgruppe. Die geringere Körpermassezunahme ging mit einem um etwa 130 g/Tag reduzierten Futterverbrauch einher. Mögliche Ursachen können neben der Futterakzeptanz auch der höhere Faseranteil und die damit verbundene stärkere Sättigungswirkung sein. Der Futteraufwand wurde durch den hohen Einsatz an Nebenprodukten nicht beeinflusst. Die Parameter der Fleischqualität blieben weitgehend unbeeinflusst; beim Schlachtkörpergewicht und bei der Ausschlachtung zeigten sich dagegen Unterschiede zwischen den Futtergruppen. Mit zunehmendem Anteil an Nebenprodukten kann ein deutlicher Anstieg der P-Aufnahme nachgewiesen werden (+16, +49 und +65 %), was bei etwas geringerer P-Retention eine deutlich höhere P-Ausscheidung zur Folge hat (+41, + 118 und +158%). Diese ist auf den hohen Gehalt an P der Nebenprodukte zurückzuführen (Rosenfelder et al., 2013) und wird in all den hier dargestellten Forschungsarbeiten beschrieben.

Die N-Ausscheidung lag bei einem mittleren Rohproteingehalt der Rationen von ca. 142 g/kg Futter (88 % TM) auf einem mit den Angaben der DLG (MB 418, 2019) vergleichbaren Niveau. Mit steigendem Einsatz von Nebenprodukten konnte die deutliche Verringerung des CO₂-Fußabdruckes je Mastschwein nachgewiesen werden (-30, -36, -39 %). Die Substitution von Sojaextraktionsschrot und deutliche Reduktion an Getreide trugen ebenfalls zu einer Steigerung der he FCE bei. Auch Ertl et al. (2016) konnten unter gesteigertem Einsatz an Nebenprodukten diesen Effekt nachweisen, wenn gleich es zu betonen gilt, dass dieser Parameter in der Versuchsanstellung mit Schweinen noch zu selten Anwendung findet. Neben der heFCE erhöhte sich auch die anhand des DIAAS bewertete Proteinqualität der Rationen. Ökonomisch betrachtet ergeben sich durch den Einsatz von Nebenprodukten ebenfalls keine Nachteile.

Der gezielte Einsatz von Eiweißalternativen und Nebenprodukten der Lebensmittelbe- und -verarbeitung kann somit dazu beitragen, die potenzielle Nahrungskonkurrenz und den Treibhausgasfußabdruck der Schweinefütterung zu reduzieren, ohne die Mastleistung und die Wirtschaftlichkeit wesentlich zu beeinträchtigen. Voraussetzung hierfür ist eine exakte Futterbewertung und präzise Rationsplanung, um eine bedarfsgerechte Energie- und Nährstoffversorgung sicherzustellen. Dem positiven Effekt auf Nahrungskonkurrenz und Treibhausgasemissionen steht insbesondere die erhöhte P-Ausscheidung gegenüber, sodass die Wahl und Einsatzmenge der Nebenprodukte sorgfältig abzuwägen sind.