Experimentelle Untersuchungen zur vergleichenden Qualitätsbeurteilung von Silagen mit einem Chemosensor-System

Abstract

In dem Verbundprojekt "Qualität von Gärfutter – komparative Bewertung mittels chemischer Analyse, Chemosensor-Systemen und Tierversuchen" wurden verschiedene Silagequalitätsvarianten systematisch hinsichtlich Schmackhaftigkeit, Siliererfolg, Verderb und Hygienestatus untersucht. Ziel des Verbundprojektes war es, die verschiedenen Bewertungsmethoden vergleichend zu betrachten. In diesem Gesamtkontext sollte das hier beschriebene Teilprojekt die Chemosensor-Daten liefern und so einen Beitrag zum Gesamtprojekt leisten. Zu diesem Zweck wurde ein Schwingquarz-basiertes Chemosensor-System speziell erweitert und angepasst.<br /> Zur Optimierung des Versuchsaufbaus sowie der Einstellungen des Chemosensor-Systems wurden Experimente mit Reinsäure und Silagen durchgeführt. In den verschiedenen Messphasen des Chemosensor-Systems (Adsorptionsphase, Referenzphase, Desorptionsphase 1, Desorptionsphase 2 und Kühlphase) wurden geeignete Einstellungen hinsichtlich Durchfluss, Temperatur und Zeit ermittelt. <br /> Die Daten des Chemosensor-Systems wurden in einem ersten Ansatz mit Hilfe einer Hauptkomponentenanalyse transformiert und die Auswertung in einem dreidimensionalen Diagramm dargestellt. Mit dieser Methode konnte eine räumliche Trennung der Datenpunkte (Klassifizierung) in Abhängigkeit der Verderbsdauer für einen Teil der Silagevarianten erreicht werden. Für den größten Teil der Silagevarianten ergab diese Auswertungsmethode keine klare Auftrennung hinsichtlich der Verderbsdauer, obwohl in vielen Fällen mit den angewandten Untersuchungsmethoden Qualitätsverluste nachgewiesen werden konnten.<br /> Deshalb wurde in einem zweiten Ansatz die Signalhöhe ausgewertet und deren Korrelation zur Futteraufnahme berechnet. Während die Korrelation für die Grassilagen schwach war, zeigte sich bei den Maissilagen eine negative Beziehung der Signalhöhe zur Futter-aufnahme. Dabei wies Sensor 3 mit r= -0,53 (<em>p</em> < 0,05; n= 90) die stärkste Korrelation aller Sensoren auf. Die niedrigste Korrelation hatte Sensor 4 mit r= -0,43 (<em>p</em> < 0,05; n= 90).<br /> Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Messungen mit dem Chemosensor-System das Potential haben, den Silageverderb bereits vor dem Zurückgang der Futteraufnahmemenge zu erkennen. Gleichzeitig hat sich jedoch auch gezeigt, dass bis jetzt keine Routinemessungen möglich sind.

<strong>Experimental studies on the comparative quality assessment of silage with a chemosensor-system</strong><br /> In the joint research project „Silage quality – comparative assessment with chemical analysis, chemosensor-systems and dietary choice trials“ different silage quality variants were investigated systematically with respect to palatability, success of ensiling, deterioration and hygiene status. The aim of the research project was to compare the different methods of quality assessment.<br /> In this context, the subproject described here provided chemosensor data. To reach this objective, a chemosensor-system based on quartz crystal microbalance was amended and adapted. To optimize the experimental setup and the settings of the chemosensor-system, experiments with pure acid and silages were carried out. In the different measuring phases of the chemosensor-system (adsorption, reference, desorption 1, desorption 2 and cooling) suitable settings with respect to flow, temperature and time were identified.<br /> The data derived from the chemosensor-system were in a first approach transformed with principal component analysis and depicted in a three-dimensional diagram. With this method, a spatial separation of the data points (classification) dependant from the deterioration time could be reached for a part of the silage variants. For the major part of the silage variants this evaluation method did not result in a clear separation with respect to deterioration time, even though in many cases degradation could be detected with the applied methods of investigation.<br /> Therefore, in a second approach the signal level was evaluated and correlated with feed intake. While for grass silages the correlation was weak, maize silages showed a negative relationship of signal level to feed intake. Referring to the maize silages under study, sensor 3 with r = -0.53 (<em>p</em> < 0.05; n = 90) showed the strongest correlation of all sensors. Sensor 4 had the lowest correlation with r = -0.43 (<em>p</em> < 0.05; n = 90).<br /> The investigations have shown that the measurements with the chemosensor-system have the capability to determine silage deterioration already before the decrease of the amount of feed intake. But routine measurements for silage with the chemosensor-system have not been possible so far.