LV14772B - Prebiotikas topinambūra pulvera Helianthus tuberosus un probiotikas Pediococcus pentosaceus piedevas saturošs sastāvs nobarojamām cūkām - Google Patents

Description

Izgudrojuma apraksts

Nosaukums - Prebiotikas topinambūra pulvera Helianthus tuberosus un probiotikas Pediococcus pentosaceus piedevas sastāvs un izmantošanas daudzums nobarojamo cūku produktivitātes paaugstināšanai.

Izgudrojums attiecas uz lauksaimniecību - lopkopību, cūkkopību.

Pārtikas ražošanas intensifikācija prasa tādu dzīvnieku barības piedevu lietošanu, kas sekmētu barības sagremojamību, barības vielu absorbciju un pozitīvi ietekmētu dzīvnieku veselības stāvokli un produkcijas kvalitāti kopumā. Svarīgākās dzīvnieku barības piedevas, kas nodrošina minēto mērķu sasniegšanu, ir antibiotikas, probiotikas, fermenti, aminoskābes u.c. No 2006. gada 1. janvāra Eiropas Savienībā ir aizliegta antibiotiku kā augšanas stimulatora pievienošana dzīvnieku barībai, tādēļ Eiropas Parlamenta un Padomes 2003. gada 22. septembra Regula (EK) Nr. 1831/2003 par dzīvnieku ēdināšanā lietotām piedevām nosaka probiotiku izmantošanu kā alternatīvu metodi antibiotiku piedevu izmantošanai.

Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas izstrādāto definīciju „probiotikas” ir dzīvi mikroorganismi, kas nepieciešamā apjomā ievadīti organismā, rada labvēlīgu ietekmi uz saimnieka veselību. Probiotisko mikroorganismu izmantošana, lai nodrošinātu atbilstošu gremošanas trakta normālu darbību un mikrofioru, un aizsargātu dzīvniekus no patogēnās mikrofloras iedarbības, ir plaši pielietota prakse lopkopībā, īpaši Eiropā un Japānā (Biemasiak, Slizewska, 2009).

Gremošanas trakta gļotāda ir vieta, caur kuru notiek barības vielu asimilācija, kur dzīvnieka organisms nonāk saskarsmē ar dažādiem mikroorganismiem un tā ir vieta, kur var attīstīties infekcija (Brandtzaeg, 1995). Gremošanas trakta normālai mikroflorai ir ļoti būtiska loma organisma fizioloģiskajos un imunoloģiskajos procesos, jo tā stimulē imūnsistēmu un sekmē organisma atbildes reakciju uz infekcijas izraisošo mikrofioru. Mikroorganismu līdzsvara traucējumi zarnu traktā izraisa patogēnās mikrofloras savairošanos un organisma saslimšanu. Pateicoties mikroorganismu antagonismam, normālā zarnu mikroflora kavē patogēno mikroorganismu vairošanos gremošanas traktā (Cebra et al., 1999). Gremošanas trakta normālā mikroflora rada barjeras efektu pret patogēno mikrofioru un producē regulatoros faktorus - īsās ķēdes taukskābes un bakteriocīdus. Zarnu normālā mikroflora piedalās arī imūnās homeostāzes modulācijā (Brandtzaeg et al., 1999).

Mikroorganismi sāk kolonizēt sterilo sivēnu gremošanas traktu uzreiz pēc dzimšanas. Normālā sivēnu zarnu mikroflora satur aptuveni 400 dažādu sugu mikroorganismus. Normālā zarnu mikroflora piedalās barības vielu sagremošanā un sekmē organisma lokālo imunitāti, taču zarnu mikrofloras sastāvu ietekmē dažādi apstākļi - dzīvnieka vecums, atšķirības barības sastāvā un devās, stress. Jebkuras izmaiņas normālajā zarnu mikroflorā sivēna dzīves laikā rada labvēlīgus apstākļus dzīvnieka saslimšanai. Ir konstatēts, ka sivēna gremošanas trakta mikroflora pirmajās trijās dzīves nedēļās piedzīvo dramatiskas izmaiņas, jo vienlaikus tā vēl ir nestabila, tādējādi tās balansu var viegli izjaukt. Probiotiku barības piedevas ļauj samazināt sivēnu krišanu atšķiršanas vecumā par 42 %, turklāt probiotiku piedeva atšķirto sivēnu barībā palīdz sivēniem izvairīties arī no apkārtējās vides faktoru maiņas nelabvēlīgajām sekām gremošanas trakta darbības traucējumiem, ēstgribas zuduma, bieži arī no bojāejas. Probiotiku barības piedevu lietošana palielina arī sivēnu ieguvi vidēji gadā par vienu dzīvnieku uz sivēnmāti. Pie ekonomiskajiem ieguvumiem jāpieskaita arī dzīvnieku dzīvmasas pieaugums eksperimentālajās grupās vidēji par 5 %, salīdzinājumā ar kontroles grupu (Jorgensen, 2005).

Pienskābās baktērijas (turpmāk - PB), tajā skaitā, Pediococcus pentosaceus mikroorganismu saturošu probiotiku izmantošana cūku barībā sekmē gremošanas trakta normālās mikrofloras uzturēšanu (Giang et al., 2011). īpaši nozīmīga šo mikroorganismu izmantošana ir atšķirto sivēnu barībā, kuriem zarnu normālā mikroflora ir veidošanās procesā un atšķiršanas procesa radītais stress, barības maiņa un apkārtējās vides mikroflora var izraisīt smagas gremošanas trakta infekcijas. Sevišķi bīstams periods ir pirmās trīs nedēļas pēc sivēnu atšķiršanas, jo šajā periodā normālā zarnu mikroflora sivēniem vēl nav nostabilizējusies un ieguvusi savu fermentatīvo aktivitāti (Jensen, 1998).

Patogēnie mikroorganismi var izkļūt cauri zarnu sieniņai, nonākt epiteliālajā slānī un Peiera platēs, t.i., šūnās, kas nodrošina gremošanas trakta imunoloģisko aizsardzību. PB spēj pārvarēt zarnu mukozo slāni, liesā un citos orgānos sekmējot fagocitozo aktivitāti. PB izraisa konkavalīna A un lipopolisaharīdu izraisītu liesas šūnu proliferāciju, kā rezultātā tiek pastiprināti producēts interferons γ, kas ir spēcīgs dzīvnieku organisma nespecifiskās imunitātes faktors (Gill et al., 2000). PB perorāla lietošana noved pie makrofagu un limfocītu stimulācijas un makrofagu fermentatīvās aktivitātes pieauguma (Perdigon et al., 1986). PB aktivē gremošanas trakta limfatisko audu aktivitāti, kas rada augsta titra anti- salmonellu sekretorā IgA veidošanos šajos audos (Perdigon et al., 1991). PB spēj producēt pienskābi, samazinot zarnu pH un līdz ar to arī E.coli un Enterobacteriaceae mikroorganismu skaitu zarnās (Nousiainen, Setālā, 1998). Pediococcus pentosaceus spēj zarnu traktā producēt baktericīdu vielu pediocīnu P, kas ierobežo patogēnās zarnu mikrofloras attīstību (Osmanagaoglu et al., 2001). Autori gan uzsver, ka iepriekš minētos procesus tieši ietekmē PB lietošanas deva un ilgums, kas ir veiksmīgas dzīvnieku gremošanas trakta infekciju profilakses pamatā.

Lai probiotiskie mikroorganismi varētu pilnībā izvērst savu labvēlīgo ietekmi dzīvnieku organismā, tiem ir nepieciešamas prebiotikas - nesagremojamie ogļhidrāti jeb diētiskās šķiedrvielas, kas veicina vēlamo baktēriju augšanu resnajās zarnās. Plašāk izmantotās prebiotikas ir inulīna oligosaharīdi (fruktāni) jeb fruktooligosaharīdi. Topinambūrs (Helianthus tuberosus) ir nozīmīgs fruktānu, tajā skaitā, inulīna avots (Ciešlik et al., 2011). Noskaidrots, ka inulīna noārdīšanās noris galvenokārt cūku resnajās zamās, palielinot tur fruktozes saturu (Yasuda et al., 2007), tajā pašā laikā inulīns samazina vides pH resnajās zamās un kavē patogēno mikroorganismu attīstību (Hansen et al., 2010). Pētījumi rāda, ka inulīna piedeva dzīvnieku barībā sekmē arī pienskābo baktēriju skaita palielināšanos cūku resnajās zamās, samazina acetāta līmeni un līdz ar to arī īsās ķēdes taukskābju daudzumu (Loh et al., 2006). Konstatēts, ka cūkām, kuras saņēmušas inulīna barības piedevu, novēro būtisku Enterobacteriaceae mikroorganismu daudzuma samazināšanos zarnu traktā, vienlaikus netiek negatīvi ietekmēti gremošanas traktā esošie Lactobacillus un Bifidobacterium spp. mikroorganismi. Inulīns nerada arī negatīvu ietekmi uz P, Ca un N uzņemšanu un negatīvi neietekmē kaulu mineralizāciju (Varley et al., 2010).

Neviena no literatūrā pieminētajām piedevām pēc sastāva nav vienāda ar pieteiktās piedevas sastāvu, pielietošanas shēmu un ietekmi uz nobarojamo cūku produktivitāti.

Mērķis - izstrādāt no Latvijā audzētu topinambūra sakņu pulvera Helianthus tuberosus prebiotikas un Pediococcus pentosaceus kultūras probiotikas izmantošanas metodi, lai paaugstinātu nobarojamo cūku produktivitātes līmeni un produkcijas kvalitāti.

Pētījuma mērķa sasniegšanai tika izstrādāta un tiek pieteikta jauna sastāva barības piedeva no vietēji audzētu topinambūra Helianthus tuberosus pulvera (ķīmiskais sastāvs redzams 1.tabulā) un probiotikas Pediococcus pentosaceus kultūras. Piedevas sastāvā iekļāvām 3 % topinambūra Helianthus tuberosus pulveri un 1 g Pediococcus pentosaceus kultūru no barības svara vienam sivēnam diennaktī. Žāvētus topinambūra sakņu bumbuļus samalām un pagatavojām sausas pulvera formas piedevu, ko kopā ar Pediococcus pentosaceus pulvera formas piedevu pievienojām pilnvērtīgai cūku barībai.

Pediococcus pentosaceus kultūras baktēriju koncentrācija bija 1,0 χ 10⁸ KVV g¹.

Izmēģinājumu veicām divos atkārtojumos ar JorkšīrasxLandrasesxPjetrenas krustojuma cūkām pēc-atšķiršanas periodā (no 30 dienu līdz 65 dienu vecumam). Pētījumu veica pēc 2. tabulā norādītās shēmas.

1. tabula

Topinambūra Helianthus tuberosus pulvera ķīmiskais sastavs

Rādītāji	Daudzums
Sausna, g	94,5 - 95,6
Sausnas sastāvā, g	Ogļhidrāti, %	62,8 - 64,5
Inulīns, %	40-50
Brīvās reducējošās vielas	V-5,1
Brīvā glikoze, %	0,6 - 0,9
Brīvā fruktoze, %	0,7 - 0,6
Saharoze, %	7,0-10,0
Fruktozes/glikozes attiecība hidrolizata	2,7
Proteīns, g	17,12
Lipīdi, g	1,96
Nukleīnskābes, g	2,11
Enerģētiskā vērtība, kkal/lOOg	140

2. tabula

Helianthus tuberosus pulvera un Pediococcus pentosaceus piedevas ietekmes izpēte nobarojamo cūku ēdināšanā (izmēģinājuma shēma)

Grupas nr., nosaukums	Dzīvnieku skaits grupā	Edinašanas programma
30-65 dienas
1. grupa - kontrole	20	pilnvērtīga barība bez piedevas (PB)
2. grupa izmēģinājuma	20	PB + lg Pediococcus pentosaceus kultūra + 3 % topinambūra pulveris

Pilnvērtīgas barības sastāvs atbilst cūku ēdināšanas normatīviem (Latvietis, 1994). Barība bija sabalansēta pēc barības vielām un abu grupu cūkas saņēma pēc proteīna daudzuma līdzvērtīgu barību.

Izmēģinājuma rezultāti

Uzsākot izmēģinājumu, sivēnu vidējā dzīvmasa kontroles grupā bija 9,12 kg un izmēģinājuma grupā 9,08 kg, tādējādi starp cūku grupu dzīvmasām netika konstatētas būtiskas atšķirības (p>0,05). Piedevu lietošana uzrādīja pozitīvu ietekmi uz izmēģinājumu grupas cūku dzīvmasas palielināšanos. Būtiskas dzīvmasas atšķirības (p<0,05) starp grupām konstatējām 65 dienu vecumā. Izmēģinājuma grupas cūku dzīvmasa, izēdinot tām pieteiktās piedevas saturošu barību, bija 25,35 kg, kas bija par 6.3 % lielāka nekā kontroles grupas dzīvniekiem.

Iekļaujot izstrādāto piedevu nobarojamo cūku barībā, novērojām, ka visā izmēģinājuma periodā, pieteiktās piedevas pielietošana paaugstināja cūku vidējo dzīvmasas pieaugumu diennaktī. Nosakot dzīvmasas pieaugumu sivēniem pēc-atšķiršanas periodā, t.i., no 30 līdz 65 dienu vecumam, konstatējām, ka starp grupām bija būtiska atšķirība (p<0,05). Izmēģinājuma grupas dzīvniekiem dzīvmasas pieaugums vidēji grupā bija 0,465 kg, kas bija par 0,089 kg vai par 23,6 % lielāks nekā kontroles grupas dzīvniekiem (3. tabula).

3. tabula

Helianthus tuberosus pulvera un Pediococcus pentosaceus piedevas ietekme uz cūku dzīvmasas pieaugumu diennaktī, kg

Rādītāji	1. grupa - kontrole	2. grupa izmēģinājuma	Izmēģinājuma grupa ± pret kontroli
n=20	n=20
	X ±S-
no 30 līdz 65 dienu vecumam, kg	0,376±0,013*	0,465±0,018	+0,089

* p<0,05

Izmēģinājumu periodā 30 līdz 65 dienu vecām cūkām kontroles grupā viena dzīvnieka ēdināšanai vidēji patērēja 26,40 kg pilnvērtīgas barības, turpretim izmēģinājuma grupas dzīvnieki patērēja 28,17 kg pilnvērtīgas barības, kas bija par 1,77 kg vairāk. Barības konversija kontroles grupā sastādīja 2,00 kg, t.i., 1 kg dzīvmasas ieguvei izlietoja 2,00 kg barību, savukārt izmēģinājumu grupā uz vienu kg dzīvmasas pieaugumu patērēja 1,73 kg barību, tas attiecīgi bija par 13,6 % mazāk (4. tabula).

4. tabula

Helianthus tuberosus pulvera un Pediococcus pentosaceus piedevas ietekme uz barības patēriņu un konversiju

Rādītāji	1. grupa - kontrole	2. grupa - izmēģinājuma
n=20	n=20
Barības patēriņš 1 dzīvnieka izaudzēšanas periodā, kg1	26,40	28,17
Barības konversija, kg'1	2,00	1,73
Barības konversija % pret kontroles grupu	100	86,40

Izēdinot pieteiktās piedevas saturošu barību, tā paaugstināja barības patēriņu un izmantojamību. Izmēģinājuma grupas cūkas izaudzēšanas periodā uzrādīja par 23,6 % lielāku dzīvmasas pieaugumu nekā kontroles grupa, kā arī barības konversija vai barības patēriņš 1 kg dzīvmasas ieguvei bija mazāks nekā kontroles grupas dzīvniekiem.

Piedevas iekļaušana izmēģinājuma grupas cūku barībā sekmēja arī gremošanas traktā esošo organismam labvēlīgās Lactobacillus ģints (Lactobacillus spp.) mikrofloras daudzuma mikroorganismu koloniju veidojošo vienību skaits, kas izteikts logaritmos pie bāzes 10 (turpmāk - lg KVV g^_1) palielināšanos (5. tabula).

5. tabula

Piedevas ietekme uz Lactobacillus spp. daudzumu resnās zamas saturā

Radītāji	1. grupa - kontrole	2. grupa - izmēģinājumā
n=10	n=10
Lactobacillus spp. skaits (lg KVV g'1) 30 dienu vecām cūkām	8,7	8,5
Lactobacillus spp. skaits (lg KVV g’1) 44 dienu vecām cūkām	8,4	9,1
Lactobacillus spp. skaits (lg KVV g1) 65 dienu vecām cūkām	8,5	9,0

Uzsākot izmēģinājumu, Lactobacillus ģints mikroorganismu skaits 30 dienu vecām cūkām kontroles grupā bija 8,7 lg KVV g'¹, kas bija par 0,2 lg KVV g'¹ vairāk nekā izmēģinājuma grupā, taču starp grupām būtisku atšķirību (p>0,05) laktobaciļu skaitam nenovērojām.

Savukārt, jaunā barībai pievienotā piedeva veicināja Lactobacillus spp. skaita palielināšanos taisnās zamas saturā 44 dienu vecām cūkām. Attiecīgi izmēģinājuma grupā 44 dienu vecām cūkām Lactobacillus ģints mikroorganismu skaits palielinājās par 0,7 lg KVV g'¹, salīdzinot ar kontroles grupu. Šo tendenci - piedevai paaugstināt labvēlīgās mikrofloras Lactobacillus ģints mikroorganismu skaitu, konstatējām arī 65 dienu vecām cūkām, kur izmēģinājuma grupas dzīvniekiem Lactobacillus ģints mikroorganismu skaits bija 9,0 lg KVV g'¹, kas bija par 0,5 lg KVV g’¹ vairāk nekā kontroles grupā.

Pētījumā iegūtajiem datiem ir zinātniska un praktiska nozīmība. Izstrādāto topinambūra pulvera Helianthus tuberosus prebiotikas un Pediococcus pentosaceus kultūras probiotikas piedevu ieteicams pielietot atšķirtu sivēnu ēdināšanā.

Pieteiktās piedevas pielietošana nobarojamo cūku barības sastāvā paaugstināja cūkgaļas ražošanas ekonomisko efektivitāti, t.i., palielināja cūku produktivitāti, uzlaboja zarnu trakta mikrofloru, paaugstināja dzīvmasas pieaugumu diennaktī, kā arī samazināja barības patēriņu produkcijas ražošanai.

Izmantotā literatūra

1. Brandtzaeg P. (1995) Molecular and cellular aspects of the secretory immunoglobulin system. APMĪS, 103,1-19.

2. Biemasiak J., Slizewska K. (2009) The effect of a new probiotic preparation on the performance and faecal microflora of broiler chickens. Veterinarni Medicīna, 54, (11): 525-531.

3. Brandtzaeg P., Baekkevold E.S., Farstad I.N., Jahnsen F.L., Johansen F.E., Nilse E.M., Yamanak T. (1999) Regional specialization in the mucosal immune system: what happens in the microcompartments? Immunol. Today, 20, 141-151.

4. Cebra J.J., Jiang H.Q., Šterzl J., Tlaskalova-Hogenova H. (1999) The role of mucosal microbiota in the development and maintenance of the mucosal immune system. In: Mucosal Immunology. Academic Press, New York. 267-280.

5. Ciešlik E., G^busia A., Florkiewicz A., Mickowska B. (2011. The content of protein and and of amino acids in Jerusalem artichoke tubers (Helicmthus tuberosus Ll) of red variety rotē zonenkugel. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 10(4): 433-441.

6. Giang H.H., Viet T.Q., Ogle B., Lindberg J.E. (2011) Effects of Supplementation of Probiotics on the Performance, Nutrient Digestibility and Faecal Microflora in Growingfmishing Pigs. Asian-Aust. J. Anim. Sci.,24 (5): 655 - 661.

7. Gill H.S., Rutherfurd K.J., Prasad J., Gopal P.K. (2000) Enhancement of natūrai and acquired immunity by Lactobacillus rhamnosus (HN0001), Lactobacillus acidophilus (HN017) and Bifidobacterium lactis (HN019). Brit. J. Nutr., 83,167-176.

8. Hansen C.F., Phillips N.D., Hemandez T.LaA., Mansfield J., Kim J.C., Mullan B.P., Hampson D.J., Pluske J.R. (2010) Diets containing inulin, but not lupins help to prevent swine dysentery in experimentally challenged pigs. J. Anim Sci. 88, 3327-3336.

9. Jensen B.B. (1998) The impact of feed additives on the microbial ecology of the gut in young pigs. J. Anim. Feed Sci., 7, 45-64.

10. Jorgensen J.N. (2005) Probiotic improves sow and litter performance. International Pig Topics. 20 (7): 15-17.

11. Loh G., Eberhard M., Brunner R.M., Hennig U., Kuhla S., Kleessen B., Metges C.C. (2006) Inulin alters the intestinal microbiota and short-chain fatty acid concentrations in growing pigs regardless of their basai diet. J. Nutr, 136 (5): 1198-1202.

12. Nousiainen, J., Setālā J. (1998) Lactic acid bacteria as animal probiotics. In: Lactic acid bacteria. Microbiology and Functional Aspects (Ed. Salminen S., A. von Wright), Marcel Dekker, Inc., New York., 437-473.

13. Osmanagaoglu 0., Beyatli Y., Gunduz U. (2001) Isolation and Characterization of Pediocin Producing Pediococcus pentosaceus Pepl from Vacuum-Packed Sausages. Turkish Journal of Biology. 25, 133-143.

14. Perdigon G., De Macias M.E.N., Alvarez S., Oliver G., De Ruiz Holgado A.P. (1986) Effect of perorally administered lactobacilli on macrophage activation in mice. Infect. Immun., 53,404-410.

15. Perdigon G., Alvarez S., Pesce De Ruiz Holgado Α. A. (1991). Oral immunoadjuvant activity of Lactobacillus casei influence of dose on the secretory immune response and protective capacity in intestinal infections. J. Dairy Res., 58,485—496.

16. Yasuda K., Maiorano R., Welch R.M., Miller D.D., Lei X.G. (2007) Cecum is the major degradation site of ingested inulin in young pigs. J. Nutr., 137, 2399-2404.

17. Varley P.F., McCamey C., Callan J.J., O'Doherty J.V. (2010) Effect of dietary mineral Ievel and inulin inclusion on phosphorus, calcium and nitrogen utilisation, intestinal microflora and bone development. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90 (14): 2447-2454.

Claims (2)

Patenta pretenzijas

1. Sausas pulverveida formas piedevas sastāvs, kas satur topinambūra pulvera Helianthus tuberosus prebiotikas un mikroorganismu kultūras Pediococcus pentosaceus probiotikas maisījuma kombināciju.

2. Sastāva, saskaņā ar 1. pretenziju izmantošana par piedevu barībai no 30 līdz 65 dienu vecām cūkām, kurā pamatbarības devai pievieno topinambūra pulveri Helianthus tuberosus 3 % un mikroorganismu kultūru Pediococcus pentosaceus 1 g apmērā no kopējā barības daudzuma vienam sivēnam diennaktī.