Bessere Ernährung von Rindern durch neue Nanotech-Lösungen
Eine nachhaltige und kosteneffiziente Tierhaltung ist ein wesentlicher Bestandteil jeder wettbewerbsfähigen Lebensmittelindustrie. Eine zentrale Herausforderung für die Landwirtschaft besteht darin, die Gesundheit ihrer Rinder zu gewährleisten, damit sie ihre Investitionsrendite maximieren können. Eine gute Ernährung spielt hier eine entscheidende Rolle, denn sie trägt dazu bei, den Ausbruch von Krankheiten zu verringern und gesunde Tiere zu züchten. Tatsächlich ist Nährstoffmangel eine der Hauptursachen für Krankheiten und damit für den Verlust von Nutztieren.
Verkapselung aktiver Moleküle in Futtermitteln
Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt NanoFEED hatte zum Ziel, die Nanotechnologie zur Verbesserung der Funktionalität und des Nährwerts von Futtermitteln einzusetzen. Durch die Verkapselung aktiver Moleküle in nanoskaligen, schützenden, pH-empfindlichen Hüllen wollte das Team zeigen, dass diese bioaktiven Verbindungen mit dem Futter direkt in den Dünndarm des Tieres gelangen können, wo sie dann vollständig absorbiert und verwertet werden können. „Wir wollten zeigen, dass eine solche Präzisionsfütterung nicht nur die Futterverwertung steigern, sondern auch Ernährungsstörungen und sogar Ammoniakemissionen reduzieren kann, indem die negative Fermentation im Tier minimiert wird“, erklärt NanoFEED-Projektmitglied Rajský Matúš vom National Agricultural and Food Centre in der Slowakei. Um die Projektziele zu erreichen, wurde im Rahmen des Projekts ein Ausbildungsnetz eingerichtet, über das junge Forschende in verschiedenen Forschungsinstituten und kommerziellen Einrichtungen arbeiten können. Ein Hauptziel war es, die Lücke zwischen Wissenschaft und Industrie zu schließen und dazu beizutragen, Innovationen auf den Markt zu bringen. „Das Projekt schuf einen Raum für das Teilen von Wissen und Erfahrungen durch den internationalen wissenschaftlichen Austausch“, sagt Matúš. „Gleichzeitig bot es auch Raum für die Entwicklung von Innovationen in der Verkapselungstechnologie.“
Ernährungsphysiologisches Potenzial neuartiger Futtermittelkonzepte
Das Projektteam verkapselte Nahrungsergänzungsmittel in polymeren Nanopartikeln und Mikropartikeln, die ihre Wirkstoffe im Dünndarm freisetzen sollen. Diese wurden dann Rindern verabreicht, denen chirurgisch portähnliche Vorrichtungen eingepflanzt wurden. So hatten die Forschenden einen direkten Zugang zum Verdauungssystem. Diese als Kanülen bezeichneten Geräte befinden sich derzeit im Verfahren zum Schutz des geistigen Eigentums. Die Versuche zeigten das ernährungsphysiologische Potenzial dieser neuen nanoverkapselten Futtermittelkonzepte auf, da sie die Abbaubarkeit des Futters deutlich verringern, bevor es den Dünndarm erreicht. So fand das Team beispielsweise heraus, dass eine Kuh, die 1 000 g unbehandeltes Sojaprotein verzehrt, typischerweise 272 g in ihrem Dünndarm verwertet. Kühe, die eingekapseltes Sojaprotein verzehrten, konnten dagegen 616 g im Dünndarm verwerten. „Wir haben Fortschritte in zwei technologischen Richtungen gemacht: Verkapselung durch Sprühtrocknung sowie Verkapselung durch Hochdruck und Temperatur“, fügt Matúš hinzu. Für das neuartige Sprühtrocknungs-Verkapselungsverfahren wurde eine Gebrauchsmusteranmeldung – ähnlich einer Patentanmeldung – eingereicht.
Funktionelle Inhaltsstoffe für die Viehzucht
Zu den nächsten Schritten gehört die Ausweitung der Nanoverkapselungs –Technologie von der Pilotphase bis zur kommerziellen Nutzung. Der Erfolg des Projekts hat zu Folgeinitiativen geführt, darunter ein Projekt zur Optimierung von Futtermittelproduktionsprozessen auf nationaler Ebene in der Slowakei, das im Juli 2023 anläuft. „Weitere Forschungsarbeiten werden dazu beitragen, die Ergebnisse dieses Projekts in funktionelle Inhaltsstoffe für die Tierhaltung umzusetzen“, sagt Matúš. „Dies wird zu einer sicheren Tierernährung und einer gesünderen Lebensmittelversorgungskette beitragen.“ Das Projekt hat auch dazu beigetragen, die Karriereentwicklung von Nachwuchsforschenden durch Auslandsaufenthalte zu fördern. Es hat sichergestellt, dass dieses kritische Thema auch in den kommenden Jahren im Mittelpunkt der Forschung stehen wird.
Schlüsselbegriffe
NanoFEED, Rinder, Nanoverkapselung, Viehzucht, Krankheit, Ernährung, Nanotechnologie
