Organische Spurenelemente – Eine Literaturübersicht

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Literaturarbeit war es den aktuellen Wissensstand zum Einsatz organischer Spurenelemente in der Nutztiernahrung zusammenzufassen und daraufhin zu überprüfen, inwiefern sich organische Spurenelemente in Punkto Bioverfügbarkeit und Leistungsparametern, wie Körpergewichtentwicklung, Retention in Geweben und Organen, Immunität, Fortpflanzung sowie Exkretion unter Berücksichtigung der Zulagenbereiche von konventionellen mineralischen Spurenelementverbindungen unterscheiden. Hierfür wurden zum einen Spurenelemente auf ihre Funktionsmechanismen, Wirkungsspektren und gesellschaftliche Bedeutung hin untersucht und zum anderen aktuelle Studienergebnisse unter Berücksichtigung der o. g. Bezugswerte auf ihre Effektivität hin verglichen. Zu einer übersichtlichen Darstellung des Komplexes Spurenelemente wurden neben einer kurzen Skizzierung der untersuchten Elemente Kupfer, Selen, Eisen, Zink und Mangan, der Einsatz dieser im rechtlichen Rahmen sowie nationaler und internationaler Versorgungsempfehlungen dargestellt. Des Weiteren wurden neben einer geschichtlichen Einordnung, organische Spurenelemente vor allem in Bezug auf ihre Herstellung, chemische Struktur, Bioverfügbarkeit und Resorptionsverhalten in einen aktuellen Kontext gesetzt. Unter Bezugnahme der tierartlichen Unterschiede wurde schließlich in Kapitel 11 der Einsatz organischer Spurenelemente in der aktuellen Literatur gesammelt und nach Tierart zusammengefasst. Dabei interessierten neben der Leistung insbesondere Gehalte der o. g. fünf Spurenelemente in den Exkrementen, im Blut sowie die Konzentration dieser Elemente in Organen und Geweben. Für die vorliegende Arbeit wurden insgesamt 564 Studien zu organischen Spurenelementen bei Nutztieren ausgewertet. Unter Berücksichtigung der Aktualität (nicht älter als 30 Jahre), der Zielspezies (Schwein, Geflügel, Rind), der Vergleichbarkeit der Studien (organische und anorganische Untersuchungsgruppe) der Spurenelemente (Zn, Mn, Cu, Fe, Se) und der Untersuchungsparameter (Versorgungsbereich, Bioverfügbarkeit, Immunität, Fortpflanzung, Umwelt) blieben insgesamt 173 Studien übrig, die in Kapitel 11 zusammengefasst wurden. Die Literaturrecherche erfolgte auf Basis der Cochrane-Richtlinien und die benötigte Literatur konnte vorwiegend über Fachdatenbanken online bezogen und als PDF-Datei heruntergeladen werden. Diese Literaturquellen wurden in das Literaturverwaltungsprogramm Mendeley eingespielt, das automatisch Autor, Jahr etc. aus den Dateien ausliest und mittels eines MS Word Plug-Ins Textverweise erstellen kann. Des Weiteren ist eine Suche nach Schlagwörtern innerhalb der wie zuvor beschrieben ausgewählten Literatur möglich, wodurch Querverbindungen besser hergestellt und von mehreren Forschungsgruppen dokumentierte Ergebnisse aufgezeigt werden können.

Folgende Aussagen konnten durch die vorliegende Arbeit getroffen werden: • Für organische Spurenelemente sind eine Reihe positiver Effekte beschrieben, die zumeist auf ihre chemische Struktur zurückzuführen sind. In Verbindung damit steht häufig der Hinweis auf eine verbesserte biologische Verfügbarkeit. Die positiven Effekte äußern sich zum Teil in einer erhöhten Retention in verschiedenen Organen oder einem effektiveren Übergang in Nachkommen, Eiern oder Milch. Hierdurch kann es zusätzlich zu einer verbesserten Versorgung der Jungtiere kommen. • Ein anderer Gesichtspunkt ist eine effektivere intermediäre Verwertung, die sich beispielsweise in einer verbesserten Aktivität von verschiedenen Metalloenzymen äußert und positive Einflüsse auf Immunabwehr, Reproduktion etc. hat. • Wenn die Spurenelementversorgung im unteren Versorgungsbereich durchgeführt wurde, waren die Spurenelemente aus den Organoverbindungen meist besser verfügbar als aus mineralischen Quellen. Die Studienergebnisse lassen erkennen, dass der Einsatz von organischen Spurenelementverbindungen in Situationen mit suboptimaler Versorgung positive Effekte auf die Leistungsparameter haben können. Diese Feststellung trifft auch für die Spurenelementeinlagerung in die für die Indikation geeigneten Organe oder Gewebe zu. • Durch den Einsatz geringerer Dosen organischer Spurenelemente eröffnet sich auch die Möglichkeit, in verschiedenen Fällen die Höhe der Spurenelementsupplementation zu reduzieren und damit den Austrag von Spurenelementen über wirtschaftseigene Dünger merklich zu verringern. • Obwohl die zumeist kostengünstigste Möglichkeit der Spurenelementeversorgung den Einsatz einer hochverfügbaren anorganischen Nährstoffquelle darstellt, ist die Bioverfügbarkeit organischer Spurenelemente oft höher, weshalb diese in den letzten Jahren zunehmend eingesetzt werden. Es ist jedoch nicht vollends wissenschaftlich abgeklärt, ob diese Erhöhung der Bioverfügbarkeit auch mit einer verbesserten Effizienz einhergeht. Abhängig von Spezies und Studiendesign konnten vergangene Studien gleiche, verminderte oder erhöhte Effizienz organischer gegenüber mineralischen Spurenelementen zeigen, wobei die Mehrzahl der untersuchten organischen Spurenelemente eine ebenbürtige Effizienz aufwiesen.

The objective of the present review was to summarize the current state of knowledge on the use of organic trace elements in the livestock feed and to examine in what way organic trace elements based on terms of bioavailability and performance parameters, such as body weight development, retention in tissues and organs, immunity, reproduction and excretion considering the allowance ranges are distinct from conventional mineral trace element compounds. On the one hand, trace elements were examined for their function mechanisms, effect spectra and social significance, and on the other hand, current study results were compared with their effectiveness in consideration of the above reference values. In addition to a brief sketching of the investigated elements copper, selenium, iron, zinc and manganese, the use of these elements in the legal framework as well as national and international supply recommendations were presented as a clear overview of the complex trace elements. Furthermore, in addition to a historical classification, organic trace elements were put into a current context, especially with regard to their production, chemical structure, bioavailability and resorption behavior. In chapter 11 the use of organic trace elements was collected in the current literature and summarized by species. In addition to the performance, the contents of the above five trace elements in excrement, blood and the concentration of these elements in organs and tissues were of particular interest. For the present work a total of 564 studies on organic trace elements in farm animals were evaluated. Taking into account the timeliness (not older than 30 years), the target species (pigs, poultry, cattle), the comparability of the studies (organic and inorganic study group), the trace elements (Zn, Mn, Cu, Fe, Se) and the examination parameters (supply area, bioavailability, immunity, reproduction, environment) remained a total of 173 studies, summarized in Chapter 11. The literature research was carried out on the basis of the Cochrane guidelines and the required literature mostly could be downloaded online as a PDF file. These sources of literature have been incorporated into the literature management program Mendeley, which automatically reads author, year etc. from the files and can create text references by means of a MS Word plug-in. Furthermore, a search for catchwords within the literature selected as described above is possible, whereby cross-connections can be produced better and documented results by several research groups can be demonstrated.

The following conclusions were made: • For organic trace elements, a number of positive effects are described which are mostly due to their chemical structure. In connection with this, there is often the indication of improved biological availability. The positive effects are partly due to increased retention in different organs or a more effective transition to offspring, eggs or milk. This can lead to an improved supply of the young animals. • Another point of view is a more effective intermediate utilization, which manifests itself, for example, in an improved activity of different metalloenzymes and has positive influences on immune defense, reproduction, etc. • When the trace element supply was carried out in the lower supply area, the trace elements from the organo compounds were usually more readily available than from mineral sources. The study results show that the use of organic trace element compounds in situations with suboptimal supply can have positive effects on performance parameters. This finding also applies to the incorporation of trace elements into the organs or tissues suitable for the indication. • Through the use of smaller doses of organic trace elements, it is also possible to reduce the amount of trace element supplementation in various cases and thus to considerably reduce the discharge of trace elements via economic fertilizers. • Although usualy the most cost-effective way to provide trace elements is the use of a highly available inorganic source of nutrients, the bioavailability of organic trace elements is often higher, which is why they are increasingly used in recent years. However, it is not completely scientifically determined whether this increase in bioavailability is accompanied by improved efficiency. Depending on species and study design, past studies could show the same, diminished or increased efficiency of organic versus mineral trace elements, with the majority of the investigated organic trace elements having equal efficiency.