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Doctoral Thesis
2019
Untersuchungen zur Körperzusammensetzung von Fleckviehkühen und Validierung verschiedener Methoden der Schätzung des Körperfettgehaltes
Untersuchungen zur Körperzusammensetzung von Fleckviehkühen und Validierung verschiedener Methoden der Schätzung des Körperfettgehaltes
Abstract (English)
The aim of the present work was to gain knowledge about the body composition of adult Fleckvieh cows and to validate different methods for the indirect estimation of the empty body crude fat content (LKXL). For this purpose, 30 multiparous, non-pregnant Fleckvieh cows were slaughtered and subjected to a whole-body analysis. These cows were specifically selected according to their body condition score to cover a wide range of body conditions. For processing, the empty bodies were divided into fractions, of which the gastrointestinal tract, liver, organs (including blood), kidney fat and udder were completely homogenized, while only the right half of the body was sampled from the fractions skin, muscles (and adherent tissue) and bone. On the day of slaughter, the following methods for estimating the empty body crude fat content were tested: Body Condition Score (BCS), sonographic measurement of back fat thickness at three measuring points, sonographic measurement of muscle thickness (Musculus longissimus dorsi), intramuscular fat content, Bioelectrical Impedance Analysis (BIA, five measuring points), skin fold thickness using a caliper (eleven measuring points), fat cell size in retroperitoneal and subcutaneous fat tissue and serum leptin concentration.
The live and empty body masses averaged 736 ± 101 kg and 654 ± 106 kg, respectively, with a considerable range of 414 – 865 kg and 340 – 804 kg respectively. These values are comparatively high and can be attributed to breeding progress. The empty body crude fat content was
17.1 ± 5.9 % (2.3 - 28.9 %) and 117 ± 52 kg (10 – 231 kg) respectively. The corresponding proportions for crude protein, crude water and crude ash were 18.6 ± 1.9 %, 57.9 ± 4.7 % and 4.7 ± 0.4 % and accordingly 121 ± 16 kg, 386 ± 45 kg and 30 ± 4 kg. Thus the Fleckvieh cows examined tend to be leaner than those reported in earlier studies, although it should be noted that lean cows were also specifically tested. The most important depots of the LKXL are, in accordance with literature reports, the fractions muscle, bone and gastrointestinal tract. The proportion of the LKXL from the bones decreased with increasing obesity, while it increased in all other depots. The largest changes in the absolute crude fat content as a function of LKXL were found in the fractions muscle (124 kg), gastrointestinal tract (43 kg) and kidney fat (27 kg). The concentrations of the examined minerals in the empty bodies were as follows: 37.2 g Ca/kg dry matter (DM), 20.9 g P/kg DM, 5.11 g K/kg DM, 4.28 g S/kg DM, 0.95 g Mg/kg DM, 195.7 mg Fe/kg DM, 87.0 mg Zn/kg DM and 13.1 mg Cu/kg DM.
Significant regression equations could be derived for all tested methods for estimating the empty body crude fat content, but there were large differences in the estimation accuracy. The most accurate in vivo estimation of the empty body crude fat content in a direct comparison was performed with the Bioelectric Impedance Analysis (RMSE = 14.7 kg). Therefore, the method is recommended for scientific issues. The measurement of the retroperitoneal fat cell size also provided fairly accurate estimates of the empty body crude fat content (RMSE = 21.5 kg). As this is an invasive and very complex method, no recommendation for use can be made, as a non-invasive method is available in the form of Bioelectrical Impedance Analysis. The Body Condition Score (RMSE = 28.4 kg) allowed relatively good estimates of the empty body crude fat content compared to the other methods tested. The suitability of this method in practical feeding management is therefore confirmed. The survey of the live mass also provided a good estimation result (RMSE = 23.6 kg), while the methods muscle thickness (RMSE = 29.5 kg) and intramuscular fat content (RMSE = 3.19 %) were classified in the midfield with regard to their estimation accuracy. The estimation of the empty body crude fat content by means of back fat thickness, serum leptin concentration or skin fold thickness cannot be recommended due to the comparatively high estimation errors (RMSE = 32.1 kg, 36.0 kg and 38.2 kg respectively). In the course of the evaluation of the available results, a close correlation between the amount of kidney fat and the empty body crude fat content was also found. With an RMSE of 14.4 kg, this method is the most accurate of the tested methods and should therefore be preferred if slaughter of the cows is planned. It should be noted, however, that even the better estimation methods for individual animal-related statements are too inaccurate, since the extent of normal mobilization of body fat during lactation is only slightly above the level of the estimation errors determined.
The results of the present study should not be applied directly to pregnant Fleckvieh cows, as the data were only collected from non-pregnant animals. The classification of the results in literature reports also showed that data on body fat content and its relationship to the estimation methods tested should be collected for the corresponding target species. Therefore, the expansion of the database for the available animal material should be aimed at. In particular, the methods of Bioelectrical Impedance Analysis and the in vivo recording of kidney fat should be developed further in the future, as these are promising methods.
Abstract (German)
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Kenntnisse über die Körperzusammensetzung von ausgewachsenen Fleckviehkühen zu gewinnen und verschiedene Methoden zur indirekten Schätzung des Leerkörperrohfettgehalts (LKXL) vergleichend zu validieren. Dazu wurden 30 mehrkalbige nicht tragende Fleckviehkühe, die gezielt nach ihrem Body Condition Score ausgewählt wurden, um eine Spreizung der Körperkonditionen abzudecken, geschlachtet und einer Ganzkörperanalyse unterzogen. Für die Verarbeitung wurden die Leerkörper in Fraktionen unterteilt, von denen der Gastrointestinaltrakt, die Leber, die Organe (inkl. Blut), der Nierentalg und das Euter komplett homogenisiert wurden, während von den Fraktionen Haut, Muskeln (und anhaftendes Gewebe) und Knochen nur die jeweils rechte Körperhälfte beprobt wurde. Am Tag der Schlachtung wurden folgende Methoden zur Schätzung des Leerkörperrohfettgehalts geprüft: Body Condition Score (BCS), Sonographische Messung der Rückenfettdicke an drei Messpunkten, Sonographische Messung der Muskeldicke (Musculus longissimus dorsi), Intramuskulärer Fettgehalt, Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA, fünf Messpunkte), Hautfaltendicke mittels Caliper (elf Messpunkte), Fettzellgröße in retroperitonealen und subkutanem Fettgewebe sowie die Serumleptinkonzentration.
Die Lebend- und die Leerkörpermasse betrugen im Mittel 736 ± 101 kg bzw. 654 ± 106 kg mit einer erheblichen Spanne von 414 – 865 kg bzw. 340 – 804 kg. Diese Werte sind vergleichsweise hoch und sind auf den Zuchtfortschritt zurückzuführen. Der Leerkörperrohfettgehalt belief sich auf 17,1 ± 5,9 % (2,3 – 28,9 %) bzw. 117 ± 52 kg (10 – 231 kg). Die entsprechenden Anteile für Rohprotein, Rohwasser und Rohasche bezifferten sich auf 18,6 ± 1,9 %, 57,9 ± 4,7 % und 4,7 ± 0,4 % bzw. 121 ± 16 kg, 386 ± 45 kg und 30 ± 4 kg. Damit waren die untersuchten Fleckviehkühe tendenziell magerer als aus früheren Studien berichtet wird wobei zu berücksichtigen ist, dass auch gezielt magere Tier mit geprüft wurden. Die bedeutendsten Depots des LKXL waren in Übereinstimmung mit Literaturberichten die Fraktionen Muskeln, Knochen und Gatsrointestinaltrakt, wobei der Anteil des LKXL aus den Knochen mit zunehmender Verfettung rückläufig war, während er bei allen anderen Depots anstieg. Die größten Veränderungen der absoluten XL-Gehalte in Abhängigkeit des LKXL fanden sich in den Fraktionen Muskeln (124 kg), Gastrointestinaltrakt (43 kg) und Nierentalg (27 kg). Die Konzentrationen der untersuchten Mineralstoffe in den Leerkörpern waren wie folgt: 37,2 g Ca/kg TM, 20,9 g P/kg TM, 5,11 g K/kg TM, 4,28 g S/kg TM, 0,95 g Mg/kg TM, 195,7 mg Fe/kg TM, 87,0 mg Zn/kg TM und 13,1 mg Cu/kg TM.
Für alle geprüften Methoden zur Schätzung des Leerkörperrohfettgehalts konnten signifikante Regressionsgleichungen hergeleitet werden, allerdings waren große Unterschiede in der Schätzgenauigkeit zu verzeichnen. Die im direkten Vergleich genaueste in vivo Schätzung des Leerkörperrohfettgehalts erfolgte mit der Bioelektrischen Impedanzanalyse (RMSE = 14,7 kg). Daher wird die Methode für wissenschaftliche Fragestellungen empfohlen. Die Messung der retroperitonealen Fettzellgröße lieferte ebenfalls recht genaue Schätzungen des Leerkörperrohfettgehalts (RMSE = 21,5 kg). Da es sich um eine invasive und sehr aufwändige Methode handelt, kann keine Einsatzempfehlung ausgesprochen werden, da mit der Bioelektrischen Impedanzanalyse eine nicht invasive Methode zur Verfügung steht. Der Body Condition Score (RMSE = 28,4 kg) ermöglichte im Vergleich mit den anderen geprüften Methoden noch relativ gute Schätzungen des Leerkörperrohfettgehalts. Die Eignung dieser Methode im praktischen Fütterungsmanagement wird daher bestätigt. Die Erhebung der Lebendmasse lieferte ebenfalls ein gutes Schätzergebnis (RMSE = 23,6 kg), während die Methoden Muskeldicke (RMSE = 29,5 kg) und Intramuskulärer Fettgehalt (RMSE = 3,19 %) sich hinsichtlich ihrer Schätzgenauigkeit im Mittelfeld einordneten. Die Schätzung des Leerkörperrohfettgehalts mittels Rückenfettdicke, Serumleptinkonzentration oder Hautfaltendicke kann aufgrund der vergleichsweise hohen Schätzfehler nicht empfohlen werden (RMSE = 32,1 kg, 36,0 kg bzw. 38,2 kg). Im Rahmen der Auswertungen der vorliegenden Ergebnisse wurde auch ein enger Zusammenhang zwischen der Menge des Nierentalgs und dem Leerkörperrohfettgehalt festgestellt. Mit einem RMSE von 14,4 kg ist diese Methode die genaueste der geprüften und sollte daher präferiert werden, wenn eine Schlachtung der Kühe geplant ist.
Einschränkend ist festzuhalten, dass selbst die besseren Schätzmethoden für einzeltierbezogene Aussagen zu ungenau sind, da das Ausmaß der normalen Mobilisation von Körperfett im Laktationsverlauf nur unwesentlich über dem Niveau der ermittelten Schätzfehler liegt. Von einer direkten Übertragung der Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung auf gravide Fleckviehkühe ist abzusehen, da die Daten ausschließlich an nicht tragenden Tieren erhoben wurden. Ebenso zeigte die Einordnung der Ergebnisse in Literaturberichte, dass Angaben zum Körperfettgehalt und dessen Beziehung zu den geprüften Schätzmethoden an der entsprechenden Zielspezies erhoben werden sollten. Daher ist die Erweiterung der Datenbasis für das vorliegende Tiermaterial anzustreben. Dabei sollten insbesondere die Methoden Bioelektrische Impedanzanalyse und die in vivo Erfassung der Nierentalgmenge zukünftig weiter entwickelt werden, da es sich um vielversprechende Methoden handelt.
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Notes
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Faculty
Faculty of Agricultural Sciences
Institute
Institute of Animal Science
Examination date
2019-05-16
Supervisor
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Language
German
Publisher
Publisher place
Classification (DDC)
630 Agriculture
Collections
Original object
Standardized keywords (GND)
Sustainable Development Goals
BibTeX
@phdthesis{Schneider2019,
url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/6403},
author = {Schneider, Mariana},
title = {Untersuchungen zur Körperzusammensetzung von Fleckviehkühen und Validierung verschiedener Methoden der Schätzung des Körperfettgehaltes},
year = {2019},
school = {Universität Hohenheim},
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