Tijdens een drie jaar durend project op de Lankerenhof is op praktijkniveau onderzocht of gekiemde granen een bijdrage kunnen leveren aan de gezondheid en prestatie van leghennen en een betere beschikbaarheid van nutriënten in de voeding van leghennen. De onderstaande inleiding en conclusie komen uit het onderzoekrapport van Hellen Borren. Het onderzoek was onderdeel van haar thesis voor de studie dierwetenschappen (animal nutrition and metabolism) aan de WUR, onder beleiding van dr.ir. R.P. Kwakkel.
INLEIDING
De dierlijke productiesector worstelt voortdurend met de aanvoer van voldoende grondstoffen. Tegelijkertijd is er een groeiende bezorgdheid over voedsel en de impact ervan op de gezondheid, en de impact van productiesystemen op dierenwelzijn en het milieu (Hartog & Sijtsma, 2013). Uitscheiding van stikstof (N) en fosfor (P) en het gebruik van hoogwaardige eiwitproducten zijn momenteel een hot topic. De EU en de Nederlandse overheid stellen voortdurend nieuwe doelen en eisen aan de verduurzaming van de agrarische sector en de vraag naar dierlijke producten geproduceerd met duurzame voederbronnen neemt toe (Sebek et al., 2014). Diervoeders en -voeding zijn een essentiële schakel in de dierlijke productieketen en meestal de grootste kostenfactor (Hartog & Sijtsma, 2013).
Een van de belangrijkste aspecten van diervoeding is de beschikbaarheid van nutriënten in de grondstof. Voedingsstoffen die niet beschikbaar zijn voor het dier kunnen niet worden gebruikt voor stofwisselingsprocessen en worden uitgescheiden met de feces (van Krimpen et al., 2013). De beschikbaarheid van voedingsstoffen kan worden vergroot door bijvoorbeeld technische verwerking van de grondstof of het gebruik van enzymen in de voeding. Veel enzymen worden echter geproduceerd door genetisch gemodificeerde bacteriën, die niet mogen worden gebruikt in biologische diervoeders (Azeke et al., 2011; Cowieson & Bedford, 2009; Jonge et al., 2017). De effecten van deze enzymen op de verteerbaarheid en het gebruik van voedingsstoffen zijn gunstig en wenselijk, daarom komt het vinden van een biologisch alternatief in aanmerking. Een van de mogelijkheden om enzymactiviteit in zaden te induceren is kieming. Enzymen, zoals amylase, protease, fytase en lipase, zijn verantwoordelijk voor het oplossen van voedingsstoffen uit de plantenopslag en het beschikbaar maken ervan in de vorm van zetmeel, aminozuren en lipiden en leveren energie en andere fundamentele voedingsstoffen aan het ontkiemende plantenembryo (Joshi, 2018 ). In dit onderzoek wordt het effect van kieming op de nutritionele samenstelling van tarwe en het effect van gekiemde tarwe op de technische prestaties en caecale microbioom van leghennen bestudeerd.
Dit onderzoek is een uitbreiding van het project “Duurzame eiwittransitie door ontkieming van regionale biologische diervoedergrondstoffen”, dat onderdeel is van het plattelandsontwikkelingsprogramma “Innovatieve concepten ten behoeve van duurzame land- en tuinbouw 2017”: een Europees subsidieprogramma voor ontwikkeling, van duurzaamheid en innovatie van het Nederlandse platteland. In het projectplan van het bovengenoemde project staat: “Door het ontkiemen van regionale diervoedergrondstoffen is het niet meer nodig om eiwitrijke grondstoffen, zoals soja, te importeren. De mineralen- en eiwitbenutting van gekiemde grondstoffen neemt sterk toe, waardoor tegelijkertijd het mineralen- en mestoverschot afneemt” (Projectplan duurzame eiwitransitie, 2017).
Dit onderzoek is één van de eerste projecten waarin wordt gekeken naar het voeren van gekiemde grondstoffen, in dit geval tarwe, aan pluimvee. Het doel van dit onderzoek is dan ook om te kijken of het voeren van gekiemde tarwe een meerwaarde heeft ten opzichte van onbewerkte tarwe. Om meer over dit onderwerp te weten te komen, is dit verkennend onderzoek opgezet.
De caece van kippen worden van groot belang geacht voor de gezondheid en vormen een belangrijke reservoir voor pathogenen (Stanley et al., 2014). Het tot stand brengen van een evenwichtige en stabiele darm-microbioom is een belangrijke doelstelling om de gezondheid en de productie-efficiëntie te waarborgen (Moquet et al., 2018). Er kan worden verondersteld dat kiemin vergelijkbare gunstige effecten op de verteerbaarheid en beschikbaarheid van de voedingsstoffen kan hebben als fementatie (Hemalatha et al., 2007; Liang et al., 2008; Mahgoud & Elhag, 1998), waarvan wordt beschreven dat de enzymatische activiteit toeneemt door het hele darmstelsel. (Feng et al., 2007; Sun et al., 2013; Xu et al., 2003). De effecten van het verstrekken van gekiemd voer of groendstoffen aan pluimvee zijn echter nog niet bekend. Dit onderzoek zal zich richten op het effect van het verstrekken van gekiemde tarwe op de technische prestaties en de microbioom van de caecale uitwerpselen van leghennen.
Ter ondersteuning hiervan kunnen de volgende twee onderzoeksvragen worden geformuleerd:
1. Wat is het effect van kieming op de voedingssamenstelling van tarwe? 2. Wat is het effect van het verstrekken van gekiemde tarwe op de technische prestaties en de samenstelling van de caecale microbioom bij leghennen?
Op basis van de hieboven genoemde onderzoeksvragen kunnen twee hypothesen worden geformuleerd:
1.De ontkieming van tarwe veroorzaakt een toename van de enzymatische activiteit in het zaad, wat resulteert in een hoger gehalte aan vrije suikers, vrije aminozuren en vrije vetzuren en daardoor een verhoogde verteerbaarheid in vergelijking met onbewerkte (ruwe) tarwe. 2.Het verstrekken van gekiemde tarwe zal de overvloed aan bacteriën afkomstig van de phylum Firmicutes verhogen en de overvloed aan bacteriën van de phylum Bacteroidetes en Ptoeobacteria in de caecale uitwerpselen van de leghen verminderen.
Dit onderzoek geeft achtergrondinformatie over de veranderingen in de voedingssamenstelling van tarwe tijden ontkiemen en het effect van die voedingsveranderingen op de caecale microbioom van leghennen. Verder wordt er algemene informatie over kieming gegeven. Tevens worden de veranderingen in de voedingssamenstelling van gekiemde granen beschreven.
CONCLUSIE
Deze studie toonde aan dat kieming de voedingssamenstelling van tarwe verbetert. De enzymactiviteiten van talrijke enzymen, waaronder α-amylase, β-glucanase, xylanase, protease, lipase en fytase, nemen toe tijdens ontkieming. De verhoogde a-amylase-activiteit resulteert in de afbraak van zetmeel en daardoor een verlaagd zetmeelgehalte en verhoogd sacharosegehalte. β-glucanase en xylanase lossen celwandcomponenten op, waardoor voedingsvezels afnemen tijdens de vroege stadia van ontkieming en voedingsstoffen vrijkomen die door de celwand zijn ingekapseld. Eiwit in het zaad wordt afgebroken door protease, tijdens het ontkiemen verandert de aminozuren-samenstelling. De niveaus van de eerste beperkende aminozuren, Lys, Met, Met + Cys, Thr, Iso en Val nemen toe, wat resulteert in een aminozuren-profiel dat beter aansluit bij de behoefte van de leghen. Het vetzuurgehalte van tarwe verandert tijdens het ontkiemen, met verhoogde niveaus van palmitinezuur (C16:0), linolzuur (C18:2) en linoleenzuur (C18:3) en verlaagde niveaus van stearinezuur (C18:0), oliezuur (C18:1), arachidezuur (C20:1) en eicosatrieenzuur (C20:3). Fytaat wordt opgelost tijdens ontkieming, waardoor de niveaus van fytaatgebonden P afnemen en de beschikbaarheid van P toenemen. De voedingswaarde van gekiemde tarwe kan als verhoogd worden beschouwd, aangezien de eerste beperkende aminozuren in een leghennendieet, het vetzuurgehalte en de fosfor beschikbaarheid aanzienlijk toenemen tijdens de kieming.
Het verstrekken van gekiemde tarwe aan legkippen had een positief effect op de prestatie en resulteerde in een verhoogd legpercentage en cumulatieve eiermassa, donkerdere dooierkleur en verminderde sterfte. Veranderingen in de algehele samenstelling van de microbioom van de caecale uitwerpselen werden waargenomen na drie weken van het verstrekken van gekiemde tarwe. Er werden geen significante veranderingen waargenomen die werden veroorzaakt door ontkieming op phylum- of genusniveau. Er werden echter numerieke veranderingen in de overvloed aan phylum waargenomen. De aanwezigheid van de eiwitfermenterende phyla Bacteroidetes en Proteobacteria was lager in de behandelingsgroep in vergelijking met de controlegroep. Wat erop zou kunnen wijzen dat er minder eiwit in de caeca komt van leghennen die gekiemde tarwe krijgen, als gevolg van een hogere eiwitverteerbaarheid. Er is echter meer onderzoek nodig om deze waarnemingen te bevestigen.
Verder onderzoek is nodig om een beter inzicht te krijgen in de voedingsveranderingen die door kieming worden veroorzaakt en de toegevoegde waarde van heet verstrekken van gekiemde grondstoffen aan het dier. Om de werkelijke voedingswaarde te bepalen zou een in vivo of in vitro verteerbaarheidsproef op basis van de individuele leghen kunnen worden uitgevoerd. Naast het positieve effect van kieming op tarwe, kan door kieming ook de voedingswaarde van andere grondstoffen worden verhoogd. Het is de moeite waard om te onderzoeken wat de effecten zijn van het verstrekken van andere gekiemde granen, peulvruchten of oliezaden of een combinatie van meerdere gekiemde grondstoffen op de prestatie van leghennen of ander vee.
De POP-3 subsidie is toegekend door het Europees Landbouwfonds voor Plattelandsontwikkeling en de Provincie Gelderland.
