The intestinal tract of chickens is characterized by efficient nutrient
digestion. Disturbances of this fragile system results frequently in reduced
animal health and welfare and subsequently increased use of antibiotics. Feed
additives and various feed processing technologies can be used in order to
affect intestinal function of the chicken. The goal of this study was to study
the impact of acidification and thermal treatment of feed, the use of various
feed particle sizes, and the impact of milling methods on intestinal
physiology of poultry. The aims of this thesis were: I) to adapt the Ussing
chamber method for reliable assessment of transport physiology of the
intestinal mucosa of poultry, II) to evaluate the impact of acidified feed on
apparent ileal digestibility of starch, the glucose transporter expression,
and intestinal transport function in broiler chickens, III) to investigate the
impact of the milling method, thermal treatment and particle size of feed on
performance, apparent ileal nutrient digestibility, and pH of digesta in
laying hens. Part I was performed by stripping the tunica mucosa from a total
of 104 jejunal samples from 10 hens and using a net device for stabilizing
support. In order to investigate the benefit of glutamine, 50 samples were
maintained with a conventional buffer (group 1), and 54 samples were
maintained with additional 5 mM glutamine (group 2). Mean short circuit
current (ΔIsc) of samples exposed to 10 mM glucose in group 1 and group 2 was
17.0 ±2.47 μA/cm2 and 14.6 ±1.54 μA/cm2 (p = 0.836), of samples exposed to 100
μM phloridzin -13.3 ±1.63 μA/cm2, and -11.8 ±1.22 μA/cm2 (p = 0.712) and of
samples exposed to 100 μM carbachol 4.7 ±0.70 μA/cm2, and 3.7 ±0.43 μA/cm2 (p
= 0.450), respectively. While glutamine had no beneficial effect on tissue
response, the method described here allowed for reliable investigation of the
intestine. Part II of this thesis was performed by feeding broilers a standard
diet without or with 1.5 % Lupro-Cid® (64 % formic acid, 25 % propionic acid,
11 % water) for 32-35 days. Apparent ileal starch digestibility was determined
using 0.2 % titanium dioxide as indigestible marker. Intestinal transporter
function was analyzed in Ussing chamber experiments where jejunal samples were
sequentially exposed to 10 mM glucose, 100 μM phloridzin, 100 μM histamine,
and 100 μM carbachol. Additionally, gene expressions of SGLT-1 and GLUT-2
transporters were analyzed using qPCR analysis. Apparent ileal starch
digestibility of the control group (97.5 ±0.35 %) and the acid-treated group
(97.0 ±0.59 %) did not differ significantly (p = 0.674). Tissue conductance of
intestinal samples obtained from the control group and the acidtreated group
was 10.6 ±0.68 mS/cm2, and 9.4 ±0.80 mS/cm2, respectively (p = 0.147). The
mean short circuit currents (ΔIsc) of the samples exposed to glucose,
phloridzin, histamine, and carbachol did not differ (p = 0.209, p = 0.296, p=
0.498, and p = 0.640, respectively). Additionally, no differences in the
expression of SGLT-1 and GLUT-2 could be observed (p = 0.942, p = 0.431). Part
III of this thesis was performed using twelve variants of a complete diet that
were produced by four different milling techniques including hammer mill,
roller mill, disc mill, and a wedge-shaped disc mill. Coarse feed particles
were obtained from all mills, additional fine feed particles were obtained
from the hammer mill and the roller mill. Each of this six feed variants was
offered as mash or expandate, resulting in twelve treatments in total. Laying
hens at 20 weeks of age were kept for three weeks in eight replicates with six
hens per feeding group. Performance parameters (feed consumption, laying
performance, feed conversion ratio) and apparent ileal digestibility of crude
protein, amino acids, ether extract, and starch were determined. The pH of the
digesta was determined along the gastrointestinal tract. In week 1 and 2 of
the experiment, feed intake was significantly increased in hens fed with mash
feed compared to hens fed expanded feed (p = 0.003 and p = 0.023). The
apparent ileal digestibility of starch was improved (p < 0.001) by feeding
mash and correlated positively to increased particle size (p-linear = 0.001;
p-quadratic = 0.006; r = 0.363). The apparent ileal digestibility of ether
extract correlated negatively to increased particle sizes (p-linear = 0.003;
p-quadratic = 0.225; r = -0.311). The pH of the ileum content (p-linear =
0.044; p-quadratic = 0.146; r = 0.212) and feces (p-linear = 0.010;
p-quadratic = 0.016; r = 0.267) correlated with increased particle sizes.
Based on the results of this thesis, organic acids had no impact on ileal
starch digestibility and intestinal nutrient uptake. Therefore, the
investigation of the mode of action needs further studies. Feeding coarse
particle sizes improved ileal starch digestibility. Unconventional, energy
saving milling methods enabling coarse particle sizes of feed may be used
without negative impact on laying performance and the digestive function of
laying hens.Der Verdauungstrakt des Geflügels zeichnet sich durch eine effiziente
Nährstoffnutzung aus. Durch Störungen kommt es zu unerwünschten Konsequenzen
für die Tiergesundheit und das Wohlbefinden, sie können den Einsatz von
Antibiotika erforderlich machen. Futteradditive und technologische Verfahren
können Einfluss auf den Gesundheitsstatus von Hühnern nehmen. In vorliegender
Dissertation sollte die Verwendung von organischen Säuren, der Hitzebehandlung
des Futters, die Darreichung verschiedener Futterpartikelgrößen, sowie der
Einsatz von verschiedenen Mahlmethoden zur Futterherstellung untersucht
werden. Der Einfluss dieser Maßnahmen auf die Physiologie des Magen-Darm-
Traktes des Geflügels ist bisher nicht umfassend untersucht worden. Das Ziel
dieser Arbeit war daher: I) die Ussingkammermethode zur Charakterisierung von
Absorptions- und Sekretionsprozessen im Geflügeldarm zu verbessern, II) den
Einfluss von organischen Säuren als Futteradditive auf die ileale
Stärkeverdaulichkeit, die intestinale Expression von Glukosetransportern sowie
die jejunale Transport- und Barrierefunktion zu erfassen, III) die Bedeutung
verschiedener Mahlmethoden, der Hitzebehandlung des Futters sowie der
Futterpartikelgröße auf die Leistung, die scheinbare ileale
Nährstoffverdaulichkeit und den pH der Digesta bei Legehennen zu bestimmen.
Teil I der Fragestellung wurde durchgeführt, indem die Tunica Mucosa von
insgesamt 104 Jejunumproben aus 10 Legehennen mit einem Netz stabilisiert und
in die Ussingkammer verbracht wurden. Während 50 Proben mit einem
konventionellen Puffer behandelt wurden (Gruppe 1), wurde 54 Proben zusätzlich
5 mM Glutamin zugesetzt (Gruppe 2). Nach Zugabe von 10 mM Glukose betrug die
durchschnittliche Höhe des Kurzschlussstromes (ΔIsc) der Gruppe 1 17,0 ±2,47
μA/cm2 und der Gruppe 2 14,6 ±1,54 μA/cm2 (p = 0,836). Nach Zugabe von 100 μM
Phloridzin betrug der ΔIsc -13,3 ±1,63 μA/cm2 bzw. -11,8 ±1,22 μA/cm2 (p =
0,712), nach Zugabe von 100 μM Carbachol 4,7 ±0,70 μA/cm2 bzw. 3,7 ±0,43
μA/cm2 (p = 0,450). Teil II der Dissertation wurde durchgeführt, indem
Masthähnchen einer Kontrollgruppe mit Masthähnchen einer Versuchsgruppe
verglichen wurden. Die Tiere der Versuchsgruppe hatten während der gesamten
Aufzucht von 32-35 Tagen 1,5 % Lupro-Cid® (64 % Ameisensäure, 25 %
Propionsäure, 11 % Wasser) über das Futter aufgenommen. Die ileale
Stärkeverdaulichkeit wurde mittels 0,2 % Titandioxid ermittelt. Die jejunale
transmembranale Transporterfunktion wurde mittels Ussingkammermethode
bestimmt, indem die Darmproben nacheinander mit 10 mM Glukose, 100 μM
Phloridzin, 100 μM Histamin und 100 μM Carbachol behandelt wurden. Zusätzlich
wurde die Genexpression der Glukosetransporter SGLT-1 und GLUT-2 mittels qPCR-
Analyse bestimmt. Die scheinbare ileale Stärkeverdaulichkeit der
Kontrollgruppe betrug (97,5 ±0,35 %), die der Säuregruppe (96,0 ±0,59 %). Der
Unterschied war statistisch nicht signifikant (p = 0,674). Die mittlere (±SEM)
Leitfähigkeit des Gewebes betrug für die Kontroll- und Säuregruppe 10,6 ±0,68
mS/cm2, bzw. 9,4 ±0,80 mS/cm2 (p = 0,147). Die mittleren Kurzschlussströme
(ΔIsc) der Gruppen nach Behandlung mit Glucose, Phloridzin, Histamin und
Carbachol waren statistisch nicht signifikant unterschiedlich (p = 0,209, p =
0,296, p = 0,498 und p = 0,640). Weiterhin konnten keine Unterschiede in der
relativen Genexpression der SGLT-1 und GLUT-2 Transporter nachgewiesen werden
(p = 0,942, p = 0,431). Teil III der Dissertation wurde ausgeführt, indem
zwölf Varianten derselben Futterrezeptur mit vier Mahlmethoden (Hammermühle,
Walzenstuhl, Scheibenmühle, Keilscheibenzerkleinerer) hergestellt wurden. Die
Mühlen wurden so eingesetzt, dass relativ grobe Partikelgrößen hergestellt
wurden. Zusätzlich wurden mittels Hammermühle und Walzenstuhl feine
Futterpartikel gefertigt. Jede der sechs Varianten wurde entweder als Mehl
oder als Expandat verfüttert, wodurch insgesamt 12 Versuchsgruppen entstanden.
Legehennen im Alter von 20 Wochen wurden für jeweils drei Wochen mit dem
Versuchsfutter gefüttert. Dazu wurden in acht Versuchsdurchgängen je sechs
Hennen/Gruppe gehalten. Neben den Leistungsdaten (Futteraufnahme,
Legeleistung, Futteraufwand) wurde die scheinbare ileale Verdaulichkeit von
Rohprotein, Aminosäuren, Rohfett und Stärke sowie der pH-Wert der Digesta in
verschiedenen Abschnitten des Magen-Darm-Traktes ermittelt. Während der ersten
beiden Versuchswoche war die Futteraufnahme der Hühner bei Gabe des
mehlförmigen Futters höher verglichen mit den Hühnern, die expandiertes Futter
erhielten (p = 0,003; p = 0,023). Die scheinbare ileale Verdaulichkeit der
Stärke war bei den Hühnern, die mehlförmiges Futter erhielten, gegenüber
Expandat erhöht (p < 0,001) und korrelierte positiv mit der Partikelgröße des
Futters (p-linear = 0,001; pquadratisch = 0,006; r = 0,363). Die scheinbare
ileale Verdaulichkeit von Rohfett korrelierte hingegen negativ mit der
Partikelgröße (p-linear = 0,003; p-quadrat = 0,225; r = -0,311). Auch der pH-
Wert des Ileuminhaltes (p-linear = 0,044; p-quadrat = 0,146; r = 0,212) und
der Exkremente (p-linear = 0,010; p-quadratisch = 0,016; p = 0,267)
korrelierte positiv mit der Partikelgröße. Als Schlussfolgerung ergibt sich
aus den durchgeführten Studien, dass hinsichtlich der in der Literatur
beschriebenen positiven Wirkungen organischer Säuren als Futterzusatzstoffe
hinsichtlich der physiologischen Mechanismen weiterer Untersuchungsbedarf
besteht, da sich unter den vorliegenden experimentellen Bedingungen kein
Effekt auf die Stärkeverdaulichkeit und die intestinale
Nährstofftransportfunktion abzeichnete. Es konnte bestätigt werden, dass eine
gröbere Futterstruktur unabhängig von der Zerkleinerungsmethode günstige
Effekte auf die scheinbare Stärkeverdaulichkeit bei Legehennen hatte. Insofern
sollten innovative energiesparende Mahlverfahren weiter entwickelt werden, die
gleichzeitig eine gröbere Partikelstruktur ermöglichen. Die
ernährungsphysiologischen Konsequenzen sollten bei technologischen
Weiterentwicklungen überprüft werden
