Ernährungsbiologische Untersuchungen zum Einsatz "neuer" pflanzlicher Proteinquellen sowie zu der Relevanz des Getreideanteils in der Ernährung von Hunden | Nutritional Studies on the Use of "New" Plant Protein Sources and the Relevance of Grain Content in Dog Nutrition

Ziel der vorliegenden Studie war es, die Effekte pflanzlicher Proteinquellen in Futtermischungen mit und ohne Getreideanteile auf die scheinbare Verdaulichkeit der Nährstoffe, die fäkalen mikrobiellen Metabolite, die Mikrobiota sowie Harn- und Blutparameter bei Hunden zu untersuchen. In dieser Studie wurden 10 Beagles mit Diäten gefüttert, die entweder Geflügel- oder Leguminosenprotein (Erbsen- und Bohnenkonzentrat) sowie alternativ Weizen oder Quinoa enthielten. Das Studiendesign folgte einem Cross-Over-Design mit einem drei-faktoriellen Aufbau (Kohlenhydratquelle, Proteinquelle und -konzentration). Die Proteinkonzentrationen waren bedarfsdeckend oder auf das 1,5-fache erhöht. Nach einer dreiwöchigen Anpassungsphase wurden Kot-, Urin- und Blutproben entnommen und analysiert, um die Verdaulichkeit der Nährstoffe sowie die Konzentration von Mengen- und Spurenelementen zu bestimmen. Zusätzlich wurden in den Kotproben bakterielle Metabolite und die Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota analysiert. Das Blut wurde auf hämatologische und klinische Parameter sowie Aminosäurekonzentrationen untersucht. Der Urin wurde auf Anionen, Kationen und die Zusammensetzung analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass pflanzliche Proteine eine höhere scheinbare Verdaulichkeit aufwiesen als tierische Proteine. Die Diäten mit Weizen und Geflügelmehl hatten die niedrigste scheinbare Proteinverdaulichkeit, während die Diätvarianten Quinoa in Kombination mit Erbsen und Bohnen und sowie Weizen mit dem 1,5-fachen Gehalt an pflanzlichen Proteinquellen die höchste scheinbare Verdaulichkeit aufwiesen. Für die Verdaulichkeit von Kalium, Magnesium und Natrium hatte der unterschiedliche Mineralstoffgehalt in den acht Diäten einen Einfluss. Die Verdaulichkeit der Mengenelemente Calcium, Phosphor, Magnesium und Natrium sowie der Spurenelemente Kupfer und Zink war nicht eindeutig durch die Diäten beeinflusst. Diäten mit tierischen Proteinen sowie die proteinreichen Rationsvarianten erhöhten die Ammoniumkonzentration in den Fäzes. Weizenhaltige Diäten erhöhten die fäkalen D- und L-Laktat-Konzentrationen, mit Ausnahme der weizenhaltigen Diäten in Kombination mit Geflügelmehl. Diäten mit Quinoa führten zu erhöhten Konzentrationen von Phenol und Indol im Kot. Der Einsatz tierischer Proteine und eine erhöhte Proteinkonzentration führten zu höheren fäkalen Konzentrationen von i-Buttersäure und i-Valeriansäure. Diätvariationen mit Quinoa erhöhten hingegen die Konzentrationen von Essigsäure, Propionsäure, i-Buttersäure, i-Valeriansäure sowie den Gesamtgehalt an kurzkettigen Fettsäuren. Die Proteinquellen beeinflussten die bakterielle Diversität im Hundekot, wobei tierische Proteine die höchste Diversität der fäkalen Mikrobiota und einen Anstieg der Fusobakterien verursachten. Pflanzliche Proteine begünstigten hingegen das relative Vorkommen von Actinobacterium spp. Diäten auf Basis von Geflügelmehl führten zu einem Anstieg des Vorkommens von Fusobacterium, Peptoclostridium und Sellimonas spp., während Diäten, die pflanzliche Proteine enthielten, ein erhöhtes relatives Vorkommen von Bifidobacterium, Lactobacillus und Prevotella spp. bewirkten. Ein Anstieg des relativen Vorkommens der Genera Peptoclostridium und Streptococcus wurde durch eine erhöhte Proteinzufuhr beobachtet. Die pH-Werte im Urin waren bei Hunden, die mit Weizen und Geflügelprotein gefüttert wurden, niedriger (5,73 bis 6,30) als bei Hunden, die mit Quinoa gefüttert wurden (7,20 bis 7,47). Die Konzentrationen von Phosphat, Citrat und Struvit im Urin waren von dem Proteingehalt und der Proteinquelle der Diäten abhängig. Ein höherer Proteingehalt führte zu geringeren Phosphatkonzentrationen, während Citrat und die RSS-Werte für Struvit trotz signifikanter Effekte variabel blieben. Die in den Diäten enthaltenen Erbsen und Bohnen bewirkten eine relative Übersättigung mit Struvit. Die Proteinquellen führten nur zu geringfügigen Veränderungen der hämatologischen Parameter, während die Serumharnstoff- und Albuminkonzentrationen signifikant durch den Proteingehalt in den Diäten beeinflusst wurden. Bei der Verwendung von Quinoa in den Diäten stieg die Aktivität der Alanin-Aminotransferase im Serum der Hunde im Vergleich zur Fütterung einer weizenhaltigen Diät signifikant an. Zudem wurden höhere Bilirubinkonzentrationen im Serum beobachtet. Die Aktivität der alkalischen Phosphatase im Serum erhöhte sich bei der Fütterung von Quinoa im Vergleich zu den weizenhaltigen Diätvariationen (p=0,030). Die Aktivität der alkalischen Phosphatase war niedriger, wenn proteinreichere Diäten verfüttert wurden. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Studie, dass sowohl pflanzliche Protein-quellen als auch Quinoa als sogenanntes Pseudogetreide in der Hundeernährung verwendet werden können. Nach den vorliegenden Untersuchungen hat sich ein moderater Proteingehalt als günstig für Hunde erwiesen, da dies zu weniger Proteinabbauprodukten führt, die potenziell nachteilige Auswirkungen auf den Organismus haben können.

The aim of this study was to investigate the effects of plant protein sources, with and without grain inclusion, on the apparent digestibility, faecal metabolites, microbiota, as well as urinary and blood parameters in dogs. In this study, 10 Beagles were fed diets containing either poul-try or legume protein (pea and bean concentrate) and alternatively wheat or quinoa. The study design followed a crossover model with a three-factorial design, where the first factor represented the carbohydrate, the second the protein component and the third the dietary protein concentration. The dietary protein levels were adjusted to fulfil the needs of dogs for essential amino acids or to 1.5 times the amount of protein and amino acids compared to the maintenance requirement. After a three-week adaptation phase, faecal, urine, and blood samples were collected and analysed to determine the nutrient digestibility and the concentrations of macro- and trace elements. Additionally, bacterial metabolites and the composition of the intestinal microbiota were analysed in the faecal samples. The blood samples were analysed for haematological and clinical parameters as well as amino acid concentrations, while the urine samples were examined for anions, cations, and overall composition. The results showed that plant proteins had a higher apparent digestibility compared to animal proteins. The diets with wheat and poultry meal had the lowest apparent protein digestibility, while the diet variants of quinoa in combination with peas and beans, as well as wheat with 1.5 times the content of plant protein sources, had the highest apparent digestibility. The digestibility of potassium, magnesium, and sodium was influenced by the varying mineral content in the eight diets. The digestibility of macro elements (calcium, phosphorus, magnesium, and sodium) and trace elements (copper and zinc) was not consistently affected by the diets. Diets with animal proteins and high-protein rations increased the ammonium concentration in the faces. Wheat-based diets increased faecal D-lactate and L-lactate concentrations, except for wheat-based diets combined with poultry meal. Quinoa diets led to higher concentrations of phenol and indole in the faces. The use of animal proteins and increased protein concentration resulted in higher faecal concentrations of isobutyric acid and isovaleric acid. Conversely, quinoa diet variations increased the concentrations of acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, isovaleric acid, and the total content of short-chain fatty acids. Protein sources affected the bacterial diversity in dog faces, with animal proteins causing the highest diversity of faecal microbiota and an increase in Fusobacterium spp. Plant proteins favoured the relative occurrence of Actinobacterium spp. Diets based on poultry meal led to an increase in Fusobacterium spp, Peptoclostridium spp, and Sellimonas spp., while diets containing plant proteins resulted in a higher relative occurrence of Bifidobacterium spp, Lactobacillus spp, and Prevotella spp. An increase in the relative occurrence of the genera Peptoclostridium spp. and Streptococcus spp. was observed with higher protein intake from the diet. The pH values in the urine were lower in dogs fed wheat and poultry protein (5.73 - 6.30) compared to those fed quinoa (7.20 - 7.47). The concentrations of phosphate, citrate, and struvite in the urine were dependent on the protein content and protein source in the diets. Higher protein content led to lower phosphate concentrations, while citrate and RSS values for struvite remained variable despite significant effects. The peas and beans in the diets caused a relative supersaturation with struvite. The protein sources led to minor changes in haematological parameters, while serum urea and albumin concentrations were significantly influenced by the protein content in the diets. When quinoa was used in the diet, the activity of alanine aminotransferase in the serum of the dogs increased compared to feeding a wheat-containing diet (p=0.017), and higher serum bilirubin concentrations were also observed (p=0.031). Serum alkaline phosphatase activity increased when quinoa was fed instead of wheat-containing feed (p=0.030) and was lower when the protein content of the feed was higher than when the dogs were fed a diet that met their maintenance protein requirements. In summary, the results of this study indicate that both plant protein sources and quinoa can be used in dog nutrition. A moderate protein content has been shown to be beneficial for dogs, as it results in fewer protein breakdown products that could potentially have adverse effects on the organism.