Benzoic acid as feed additive in pig nutrition: Effects of diet composition on performance, digestion and ecological aspects

Autor: Bühler, Kathrin
Přispěvatelé: Bucher, Benjamin, Wenk, Caspar
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2009
Předmět:
Popis: Modern animal production is trapped between consumer’s concerns on animal and human health, environmental aspects and an increasing demand for animal products. To overcome the ban on antimicrobial growth promoters in Europe alternatives are needed to maintain high productivity. A promising approach in pig nutrition is the use of organic acids. Naturally, they occur in many fruits and in the organisms’ metabolism and are therefore considered to be harmless. In addition, these acids show strong antimicrobial activity which makes them a valuable alternative for the banned growth promoters. The most potent of the organic acids seems to be benzoic acid. However, the effects of this acid vary with the diets used and the animal’s age. Furthermore, it is unknown whether the use of benzoic acid may also help to reduce environmental problems caused by animal production. The aim of these studies was to examine the effects of benzoic acid added to different diet types. The main question thereby was how benzoic acid influences performance and digestion in growing-finishing pigs. The selection of the diets additionally allowed conclusions on how benzoic acid may affect nutrient excretion and thus the environmental impact of pig production. To answer these questions three 2 x 2 factorial digestibility studies with growing-finishing pigs were conducted. The diets were, each without and with benzoic acid: two levels of crude protein in study one (nitrogen study), low-P diet without or with phytase supplementation in study two (phytase study) and two levels of fibre in study three (fibre study). The animals were fed restrictively one of the four experimental diets during the grower and the finisher period. Parameters examined were weight gain, feed conversion ratio and nutrient digestibility and, depending on the study, urinary pH, bone metabolism and volatile fatty acid production. Independent of the protein content in the nitrogen study, animals fed the diets supplemented with benzoic acid showed an improved weight gain (+ 7 %) and better feed conversion ratio (- 3 %) but the differences were not statistically significant. N excretion increased with increasing protein content. However, N balance was similar for all diets but apparent N digestibility in the grower period was higher with benzoic acid in the diet. At both protein levels 1 % of benzoic acid reduced urinary pH by about one pH-unit and decupled the excretion of hippuric acid. There was no interaction of benzoic acid and dietary protein content observed. Neither benzoic acid nor phytase had any effect on animal performance in the phytase study. Benzoic acid tended to reduce the apparent digestibility of Ca and P but at the same time it was increased by phytase. Additionally, a negative interaction between benzoic acid and phytase on nutrient digestibility (- 3 %) could be observed. Phytase showed some positive effects on short time blood parameters describing bone metabolism but no long term effects of any of the two additives were noticed. Concerning bone density, bone composition and bone stability benzoic acid in diets with a low P content reduced these parameters but phytase could compensate for the losses. These effects of benzoic acid were more pronounced in the grower pigs than in the finisher pigs. In the fibre study weight gain in the grower period was significantly higher (14 %) in pigs fed diets with benzoic acid. The addition of fibres reduced the apparent nutrient digestibility whereas it was improved by benzoic acid. However, this effect could only be observed in the grower period. In addition, benzoic acid also increased digestibility of energy and fibres as well as the production of butyric acid in the gut. The total amount of volatile fatty acids in the gut was comparable for all diets. Similar to the nitrogen study, there were no interactions between benzoic acid and dietary fibre content. In conclusion it can be said that the growth enhancing properties of benzoic acid were not significant but there were signs of increased performance and better nutrient digestion in all three studies. The results of the phytase study revealed that benzoic acid can interact with other additives such as phytase. From the environmental point of view, benzoic acid reduced urinary pH and increased the nutrient utilization of fibrous rich diets. Apart from these effects the addition of benzoic acid could neither reduce nor did it worsen the impacts of pig production on the environment. To fully understand and exploit the potential of benzoic acid, the interaction with other additives as well as the exact mode of action should be in focus in future studies. Another point of interest is the influence of benzoic acidon total urinary and faecal nutrient excretion to describe the ecological aspects of this acid in more deta. Die moderne Tierproduktion bewegt sich im Spannungsfeld zwischen den Sorgen der Konsumenten um Gesundheit und Umwelt und dem steigenden Bedarf an tierischen Produkten. Um die hohe Produktivität auch nach dem Verbot der antimikrobiellen Leistungsförderer zu gewährleisten, sind neue Ideen nötig. Ein vielversprechender Ansatz in der Schweinefütterung ist der Einsatz organischer Säuren. Diese kommen in vielen Früchten sowie im Metabolismus verschiedenster Organismen vor und werden deshalb als natürlich und unbedenklich eingestuft. Zudem können sie starke antimikrobielle Eigenschaften zeigen. Dies macht sie zu einer möglichen Alternative für die verbotenen antimikrobiellen Leistungsförderer. Die Säure mit dem grössten Wirkungspotential scheint Benzoesäure zu sein. Allerdings hängt die Wirkung dieser Säure stark von der Zusammensetzung des Futters sowie dem Alter der Tiere ab. Zudem ist unklar, ob der Zusatz von Benzoesäure negative Umwelteinflüsse der Tierproduktion verringern kann. Ziel dieser Studien war, die Wirkung von Benzoesäure in unterschiedlich zusammengesetzten Rationen zu untersuchen. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf der Leistung und der Nährstoffverdaulichkeit bei wachsenden Schweinen. Die verwendeten Futtervarianten wurden so gewählt, dass zusätzlich Rückschlüsse gezogen werden konnten, ob Benzoesäure die Nährstoffausscheidung und damit die Umweltbelastung durch die Schweineproduktion beeinflussen kann. Um diese Fragen zu beantworten, wurden drei 2 x 2 faktorielle Verdauungsversuche mit wachsenden Schweinen durchgeführt. Die Futterzusammensetzung, jeweils ohne und mit dem Zusatz von Benzoesäure, war: zwei Rohproteinstufen in Versuch 1 (Stickstoffversuch), reduzierter P-Gehalt ohne und mit dem Zusatz von Phytase in Versuch 2 (Phytaseversuch) und zwei Fasergehalte in Versuch 3 (Faserversuch). Die Tiere wurden sowohl in der Jager- als auch in der Ausmastperiode restriktiv mit einem der jeweils vier Versuchsfutter gefüttert. Untersucht wurde die Mastleistung, die Nährstoffverdaulichkeit und, abhängig vom Versuch, Harn-pH, Knochenmetabolismus und die Produktion flüchtiger Fettsäuren. Unabhängig vom Proteingehalt im Stickstoffversuch zeigten die mit Benzoesäure gefütterten Tiere einen besseren Zuwachs (7 %) und eine verbesserte Futterverwertung (- 3 %) als jene, die keine Benzoesäure erhielten. Die Unterschiede waren jedoch nicht signifikant. Mit zunehmendem Proteingehalt stieg auch die N-Ausscheidung, doch die N-Bilanz war in allen Varianten vergleichbar. Andererseits war in der Jagerperiode die scheinbare N-Verdaulichkeit durch Benzoesäure erhöht. Bei beiden Proteinstufen senkte 1 % Benzoesäure den Harn-pH im Mittel um eine pH-Einheit und verzehnfachte die Ausscheidung von Hippursäure. Es konnte keine Interaktion von Benzoesäure und Proteingehalt beobachtet werden. Im Phytaseversuch hatten weder Benzoesäure noch Phytase einen Einfluss auf die Mastleistung. Die Verdaulichkeit von Ca und P wurde durch Benzoesäure leicht gesenkt und durch Phytase gesteigert. Zusätzlich bestand eine negative Interaktion zwischen der Säure und Phytase (- 3 %). Bei den Blutparametern des Knochenmetabolismus konnten kurzzeitige positive Effekte der Phytasezugabe beobachtet werden. Langzeiteffekte, die durch Benzoesäure oder Phytase hervorgerufen wurden, konnten jedoch nicht gefunden werden. Bezüglich Knochendichte, -zusammensetzung und -stabilität zeigte Benzoesäure in Futter mit tiefem P-Gehalt eine reduzierende Wirkung, die aber durch den Zusatz von Phytase kompensiert werden konnte. Dies war besonders ausgeprägt in der Jagerperiode. Im Faserversuch steigerte die Benzoesäure den Zuwachs in der Jagerperiode signifikant (+ 14 %). Der Zusatz der Säure verbesserte zudem die scheinbare Nährstoffverdaulichkeit, während der erhöhte Fasergehalt zu einer Verschlechterung führte. Dieser Effekt konnte jedoch nur in der Jagerperiode beobachtet werden. Innerhalb des Verdauungstraktes erhöhte Benzoesäure die Verdaulichkeit der Energie und der Fasern und führte zu einer gesteigerten Produktion von Buttersäure. Der Gesamtgehalt der gebildeten flüchtigen Fettsäuren war für alle Futter dieses Versuchs vergleichbar. Ähnlich wie im Stickstoffversuch wurden keine Interaktionen zwischen Benzoesäure und Fasergehalt gefunden. Die Leistungsverbesserung durch den Zusatz von Benzoesäure konnte nicht abschliessend nachgewiesen werden. Es bestand jedoch in allen drei Versuchen eine allgemeine Tendenz zu verbesserter Leistung und Nährstoffverdaulichkeit. Andererseits zeigten die Resultate auch, dass Benzoesäure mit anderen Additiven, wie Phytase, interagieren kann. Neben der Reduktion des Harn-pH und der verbesserten Verwertung faserreichen Futters konnten keine Effekte zur Verminderung der Umweltbelastung durch den Einsatz von Benzoesäure in der Schweineproduktion gefunden werden. Um das ganze Potential der Benzoesäure verstehen und nutzen zu können, sind weitere Studien zur Interaktion mit anderen Additiven wie auch zur genauen Wirkungsweise nötig. Ebenfalls von Interesse ist der Einfluss der Benzoesäure auf die Gesamtausscheidung von Nährstoffen, damit die ökologischen Aspekte dieser Säure genauer beschrieben werden können.
Databáze: OpenAIRE
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