Spurenelemente neu gedacht: Gesündere Garnelen und ein sauberer Planet mit E.C.O.Trace®.

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Spurenelemente sind für fast alle biochemischen und metabolischen Prozesse in Tieren von entscheidender Bedeutung. Sie sind Bestandteil von Enzymen und helfen bei der Koordination vieler biologischer Funktionen. Dadurch sind sie für die Gesundheit und Produktivität von Tieren unerlässlich (Abbildung 1). Spurenelemente sind somit ein wesentlicher Bestandteil einer optimalen Ernährung, damit Tiere ihre beste Leistung erbringen können.

Abbildung 1 zeigt die Bedeutung von Spurenelementen für die Gesundheit von Wassertieren.

Einerseits setzen Futtermittelhersteller und Fisch- und Garnelenproduzenten zunehmend Spurenelementzusätze ein, um die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Tiere zu gewährleisten. Andererseits ist die Bestimmung des genauen Bedarfs nach wie vor schwierig. Insbesondere in der Aquakultur gibt es eine Vielzahl von Wassertierarten mit völlig unterschiedlichen Lebenszyklen, Lebensräumen und Nährstoffbedürfnissen. All dies wirkt sich auf ihren Spurenelementstatus aus. Daher sind die optimalen Spurenelementgehalte weniger klar definiert. Subklinische oder leichte Mangelerscheinungen können leicht unbemerkt bleiben und zu unspezifischen Symptomen sowie Leistungsminderungen führen. Daher enthalten Futtermittel oft große Sicherheitsmargen, um Schwankungen in der Nahrungsaufnahme, im physiologischen Status und durch Nahrungsantagonisten zu berücksichtigen. Diese basieren auf der erfahrungsgemäß geringen Verfügbarkeit anorganischer Spurenelemente.

Ein bekannter Effekt hoher Spurenelementgehalte im Futter war ihre Wirkung als Wachstumsförderer. Dies gilt insbesondere für Zn und Cu, die in pharmakologischen Dosen eine antimikrobielle Wirkung entfalten können. Der Körper reguliert jedoch die Aufnahme dieser Spurenelemente streng, sodass überschüssige Mengen in die Umwelt ausgeschieden werden.

Tierfutter ist eine bedeutende Quelle für die Anreicherung von Zn und Cu in landwirtschaftlichen Gebieten. Dabei werden etwa 80–95 % dieser Spurenelemente über den Dung ausgeschieden. Dies zeigt sich auch in der Aquakultur: Cu und Zn reichern sich in Sedimenten von Fischzuchtanlagen und sogar auf dem Meeresboden unter Netzgehegen an.

Hohe Konzentrationen von Spurenelementen wie Cu und Zn in Sedimenten und im Wasser können Wassertieren schaden und ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Studien haben gezeigt, dass eine erhöhte Konzentration an Kupfer im Teichwasser die Leistungsfähigkeit von Junggarnelen verringert. Sobald Garnelen hohen Cu-Konzentrationen ausgesetzt waren erhöhte sich die Häufigkeit von Häutungszyklen, wodurch die Garnelen anfälliger für Kannibalismus und Krankheitserreger wurden.

Darüber hinaus können Schwermetalle wie Zn und Cu die Antibiotikaresistenz fördern, indem sie die Bildung und den Transfer von Resistenzgenen fördern. Eine Studie untersuchte die Kontamination von Teichsedimenten mit Cu und Zn sowie die antimikrobiellen Resistenzprofile von E. coli aus ausgewählten Fischfarmen. Dabei wurde festgestellt, dass alle untersuchten E. coli-Proben metalltolerant waren und Resistenzen gegen mindestens ein Antibiotikum aufwiesen. Die Autoren fanden darüber hinaus signifikante Korrelationen zwischen den Metallkonzentrationen in Teichsedimenten und der Antibiotikaresistenz von E. coli.

Es wird intensiv nach Möglichkeiten gesucht, die Auswirkungen von Spurenelementen auf die Umwelt zu reduzieren, ohne die Leistung der Tiere zu beeinträchtigen. Da der Bedarf eines Tieres an Spurenelementen von seinem Wachstum, seiner Entwicklung und seinem Produktionsstatus abhängt, sind maßgeschneiderte Ergänzungsstrategien erforderlich, um Mängel zu beheben und eine optimale Produktivität zu fördern. Um dies zu erreichen, ist eine genauere Fütterung entsprechend der individuellen Bedürfnisse erforderlich. Dies kann beispielsweise durch mehrphasige Fütterungsstrategien erreicht werden. Eine weitere Strategie ist die Verwendung von Spurenelementquellen mit möglichst hoher Bioverfügbarkeit.

Für gewöhnlich werden anorganische Spurenelementsalze, wie Sulfate, in Futtermittelrezepturen verwendet, um den Mineralstoffbedarf von Aquakulturarten zu decken. Diese sind zwar kostengünstig, haben sich jedoch oft als ineffizient erwiesen. Der niedrige pH-Wert im oberen Magen-Darm-Trakt vieler Fische verringert die Verfügbarkeit anorganischer Salze durch Dissoziation. Dadurch sind die Spurenelemente anfällig für verschiedene Nährstoffantagonismen, die die Aufnahme beeinträchtigen und im unteren Darm unlösliche Komplexe bilden können. Somit stehen sie für die Aufnahme nicht mehr zur Verfügung. Auch bei Garnelen mit einem eher neutralen Magen-pH-Wert wurde ein Spurenelementverlust durch die Wechselwirkung zwischen anorganischen Spurenelementen und antagonistischen Futterbestandteilen wie Phytat dokumentiert, das ebenfalls unlösliche Komplexe bildet.

Studien haben zudem gezeigt, dass eine Erhöhung des Spurenelementgehalts in der Ration, um Verluste an bioverfügbaren Spurenelementen auszugleichen, negative Auswirkungen haben kann. Hohe Gehalte an Spurenelementen, die denselben Metalltransporter passieren müssen, können aufgrund der Präferenzen des Metalltransporters die Aufnahme anderer Spurenelemente verringern. Dieser Antagonismus wurde beispielsweise zwischen Zn und Cu, Zn und Fe sowie Fe und Cu beschrieben.

Die Optimierung der Spurenelementaufnahme ist ein wirksames Mittel, um die Tiergesundheit zu verbessern und die Umweltbelastung zu verringern. Aufgrund ihrer offensichtlichen Vorteile hinsichtlich der verbesserten Bioverfügbarkeit werden organische Spurenelemente – Spurenelemente, die mit Aminosäuren oder kleinen Peptiden komplexiert sind – zunehmend anstelle von anorganischen Quellen in Rezepturen verwendet.

Durch die Komplexierung von Spurenelementen mit organischen Verbindungen wird die Mineralstoffaufnahme im Darm erhöht, da die Wechselwirkung zwischen dem Spurenelement und anderen potenziellen Chelatbildnern verringert wird. Dadurch wird die Bildung unlöslicher Komplexe verhindert. Die organische Bindung schützt die Metalle besser vor unerwünschten antagonistischen Wirkungen im Darm und ermöglicht es ihnen, die Darmwand zu erreichen und absorbiert zu werden. Daher ist die Formulierung von Futtermitteln mit hoch bioverfügbaren organisch gebundenen Spurenelementen eine Strategie, um die Ausscheidung von Spurenelementen zu reduzieren.

E.C.O.Trace®-Spurenelemente sind organisch gebundene Spurenelemente, die an die Aminosäure Glycin gebunden sind und auch als Glycinat bezeichnet werden. Dies hat viele Vorteile gegenüber anorganischen Formen von Spurenelementen, beispielsweise Sulfaten. Der Spurenelement-Glycin-Komplex ist selbst bei niedrigen pH-Werten des Magen-Darm-Trakts äußerst stabil. Dadurch entstehen weniger unlösliche Komplexe zwischen verschiedenen Nahrungsbestandteilen im Darm und es kommt zu weniger antagonistischen Effekten während dem Spurenelementtransport. Darüber hinaus führen ein effektiver Transport zur Darmwand und eine gute Absorptionsrate zu einer erhöhten Bioverfügbarkeit.

In einer 8-wöchigen Fütterungsstudie wurde die Wirkung von organisch gebundenen E.C.O.Trace® Spurenelementen auf die Leistung von Garnelen getestet. Die Garnelen mit einem Ausgangsgewicht von 1,26 g wurden in zwei Gruppen mit jeweils drei Wiederholungen aufgeteilt. Jede Wiederholung bestand aus 200 Garnelen in Käfigen mit einer Fläche von 2 m². Die Garnelen wurden dreimal täglich ad libitum mit einem von zwei Versuchsfuttern gefüttert, dem entweder eine Sulfat-Spurenelement-Vormischung oder die Spurenelement-Vormischung „E.C.O.Trace® Shrimp“ beigemischt wurde. Bis auf den Gehalt an Spurenelementen waren die Versuchsfutter identisch, wobei das E.C.O.Trace®-Futter 50 % weniger Zn, Cu, Mn und Fe enthielt als das Kontrollfutter mit Sulfaten (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1: Spurenelementgehalt der Versuchsfutter aus Vormischungen.

Garnelen, die mit dem E.C.O.Trace®-Futter gefüttert wurden, zeigten ein etwas besseres Wachstum und einen um 6,3 % niedrigeren Futterkoeffizienten (FCR) im Vergleich zu Garnelen, die mit Sulfaten im Futter gefüttert wurden (Abbildung 2).

Abbildung 2: Gute Leistung bei erhöhter Futtereffizienz.

Darüber hinaus wiesen Garnelen, die mit der E.C.O.Trace® im Futter gefüttert wurden, nach 8 Wochen eine geringere Mortalität auf als Garnelen aus der Kontrollgruppe (5,8 % gegenüber 7,3 %). Diese Verbesserung wird noch interessanter, wenn man die sehr hohe durchschnittliche Tageszunahme von etwa 0,4 g berücksichtigt. E.C.O.Trace® bringt demnach selbst im Hochleistungsbereich Verbesserungen für die Garnelenproduktion. Die Analyse der Garnelen zeigte, dass der Spurenelementgehalt im gesamten Körper der Garnelen bei beiden Rationen sehr ähnlich war, obwohl der Spurenelementzusatz im Falle von E.C.O.Trace® um 50 % geringer ausfiel (Abbildung 3).

Abbildung 3: Spurenelementgehalt im gesamten Körper von zusammengefassten Garnelenproben – mit 50 % weniger Spurenelementen erzielte die E.C.O.Trace®-Vormischung eine ähnliche oder sogar bessere Mineralisierung des Körpers. Niedrigere Cu-Werte könnten auf hohe Wassertemperaturen zurückzuführen sein. Da die Mortalität und die Futtereffizienz in der E.C.O.Trace®-Gruppe besser waren, wurde kein Mangel festgestellt.

Der Cu-Gehalt im Körper war in der E.C.O.Trace®-Gruppe etwas geringer. Dies könnte mit der sehr hohen Wassertemperatur von 30–35 °C während des gesamten Versuchszeitraums zusammenhängen. Da Cu ein wichtiger Bestandteil des Sauerstoffträgers Hämocyanin der Garnelen ist, scheinen diese unter diesen Bedingungen einen erhöhten Bedarf an Cu zu haben. Es gab jedoch keine Leistungseinbußen, was auf eine ausreichende Versorgung mit diesem wertvollen Spurenelement hindeutet.

In Summe belegen diese Ergebnisse die überlegene Bioverfügbarkeit der organisch gebundenen Spurenelemente von E.C.O.Trace® im Vergleich zu anorganischen Sulfaten. Spurenelementverluste in die Umwelt lassen sich hierdurch drastisch reduzieren. In Folge dessen kommt es zu einer geringeren Anreicherung von potenziell schädlichen Metallen wie Zn und Cu in den Teichen. Diese können für Garnelen giftig sein und das Risiko der Entstehung von Zn- und Cu-resistenten Bakterien erhöhen.

Eine erhöhte Futtereffizienz, die sich in einer Verringerung des Futterverbrauchs niederschlägt, führt zu insgesamt niedrigeren Futterkosten während der gesamten Garnelenproduktion. Dieser wirtschaftliche Vorteil gleicht nicht nur die Kosten für E.C.O.Trace® aus, sondern trägt auch zu einer höheren Rentabilität bei. Je nach Preis des Futters ist ein Return on Investment (ROI)  im Faktor 10 möglich.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Spurenelemente zwar nur einen kleinen Teil des Tierfutters ausmachen, aber eine große Wirkung haben. Die verbesserte Aufnahme von Spurenelementen mit E.C.O.Trace® reduziert deren Emissionen, fördert die Gesundheit der Garnelen und verringert die Umweltbelastung. Die Entscheidung für organisch gebundene Spurenelemente von E.C.O.Trace® kommt somit Tieren, deren Produzenten und unserem Planeten zugute!