Активность трипсина в дуоденальном содержимом цыплят-бройлеров как показатель адаптации к составу рациона
Активность трипсина в дуоденальном содержимом цыплят-бройлеров как показатель адаптации к составу рациона
Активность трипсина в дуоденальном содержимом цыплят-бройлеров как показатель адаптации к составу рациона
Потребность страны в растительном белке, её продовольственная безопасность, а также условия рыночной экономики определяют необходимость расширения производства высокобелковых и урожайных культур, к которым относится люпин белый. Семена люпина белого содержат 35–40% протеина и 9–12% масла. Корни усваивают фосфор и другие элементы, фиксированные в почве. Благодаря азотфиксации возможно получение достаточно высокого урожая семян и протеина без внесения азотных удобрений. По урожайности семян и белковой продуктивности люпин превосходит сою. В отличие от сои, семена белого люпина практически не содержат ингибиторов трипсина, их можно использовать на корм животным без тепловой обработки.
В семенах рапса содержание сырого протеина составляет 22,8%, фосфора — 1,74%. Белок семян рапса богат такими незаменимыми аминокислотами, как лизин, метионин, цистин и триптофан, а из углеводов основную долю составляет сахароза. Химический анализ рапсового масла указывает на высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот: линолевой (26,3%) и линоленовой (12,1%), которые являются незаменимыми для животных. По оценке фармакологической и биологической активности рапса, основанной на традиционном и народном опыте, его рекомендуют к использованию в медицинской практике. Наличие глюкозинолатов и эруковой кислоты в семенах рапса сдерживает его использование в кормлении моногастричных животных.
С использованием молекулярно-генетических методов было доказано, что в ротовой полости птицы находится достаточное количество рецепторов, чтобы четко различать пять основных вкусовых ощущений: сладкое, кислое, горькое, соленое и вкус умами. Это является физиологической основой для определения основных компонентов в рационе и включения регуляторных механизмов адаптации к составу корма. Известно, что секреторная функция поджелудочной железы тонко адаптируется к белковым, углеводным и жировым ингредиентам корма. Это было показано в опытах на собаках в лаборатории И.П. Павлова (1951 г.), свиньях и птице.
Цель работы — сравнить белковые добавки (соевый шрот, семена рапса и люпина белого) по влиянию на активность трипсина в дуоденальном химусе цыплят-бройлеров через 60 и 120 мин. постпрандиального периода, которые соответствуют разным периодам регуляции пищеварения.
Материалы и методы исследования
Исследования выполняли на базе птичника РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Россия) в 2023 году, руководствуясь требованиями гуманного отношения к животным. Для опытов использовали цыплят-бройлеров кросса Ross 308 20–42-суточного возраста с хронической дуоденальной фистулой. Цыплят оперировали в 15-суточном возрасте, вживляя фистулу в 12-перстную кишку. После восстановления здоровья цыплят-бройлеров (после хирургической операции) через 3–5 суток приступали к физиологическим опытам. Всех цыплят делили методом случайной выборки на 3 группы (по 5 голов в каждой). Первая группа получала основной рацион (ОР), в составе которого был соевый шрот (она служила контролем) (табл. 1).
Физиологические опыты выполняли утром (натощак). Цыплятам давали по 150 г комбикорма на группу, дуоденальный химус (1,0–2,0 мл) собирали через 60 и 120 мин. после кормления. Химус центрифугировали с использованием центрифуги Eppendorf MiniSpin® plus (Германия) при 7000 об/мин в течение 5 мин. и определяли активность ферментов в надосадочной жидкости, разбавляя ее физиологическим раствором 1:10. Определение активности ферментов проводилось на полуавтоматическом биохимическом анализаторе BS 3000M (Sinnowa, КНР). Активность трипсина выполняли по методу Вертипрахова, Грозиной (2018 г.), щелочной фосфатазы, кальция и фосфора — с использованием реактивов («ДиаВЕТ», Россия). Фосфатазно-трипсиновый индекс (ФТИ) рассчитывали делением показателя активности щелочной фосфатазы на активность трипсина, который показывал способ оценки адаптации пищеварения птицы к ингредиентному составу рациона. Общий анализ крови выполняли на автоматическом биохимическом анализаторе BioChem FC-120 (HTI Technology, США) с использованием реактивов HTI Technology. Весь цифровой материал обрабатывали методом вариационной статистики с использованием таблиц Стьюдента, достоверными считали различия при p < 0,05.
Результаты и обсуждение
Испытание рационов, содержащих разные белковые добавки, на цыплятах-бройлерах выполняли на одной птице в одинаковых условиях с целью определения различий в активности трипсина в дуоденальном содержимом через 60 и 120 мин. постпрандиального периода. Данные представлены в таблице 2.
Результаты исследований показали, что по активности трипсина в первую фазу регуляции пищеварения, которая достигает максимальной величины через 60 мин. постпрандиального периода, различия наблюдаются между люпином белым и соевым шротом. У птицы реакция на люпин белый более выраженная по сравнению с контрольным кормом, активность трипсина выше на 29,0% (p < 0,05). По вкусовым ощущениям, если судить по активности трипсина, люпин белый превосходит семена рапса на 14,8% (p > 0,05). Сравнительный анализ фосфатазно-трипсинового индекса (ФТИ) подтверждает, что наиболее здоровое состояние кишечника соответствует использованию люпина белого, затем семян рапса. Самый высокий абсолютный, но менее эффективный по адаптации к питанию показатель у полнорационного корма, содержащего в качестве белковой добавки соевый шрот.
Данные, полученные через 120 мин. постпрандиального периода, показали, что наиболее эффективным по переваримости протеина является люпин белый, показатель ФТИ которого равен 5,91, что превосходит рапс (7,79) и шрот соевый (8,84). Такая интерпретация показателя ФТИ базируется на том, что активность трипсина определяет уровень метаболизма в организме животных, а активность щелочной фосфатазы связана с разрушением клеток и выходом фермента в тканевую жидкость и кровь. Состояние, когда разрушается меньше клеток и увеличивается обмен веществ, более благоприятно для здоровья и адаптации к питанию у животных.
Биохимические показатели крови цыплят-бройлеров указывают на изменение обменных процессов у птицы при использовании разных белковых добавок (табл. 3)
Результаты исследований показали, что самая высокая активность трипсина отмечается в группе цыплят-бройлеров, которые получали ОР с соевым шротом. При добавлении семян рапса в кормосмесь (25,0%) активность трипсина снижалась на 69,2% (p < 0,05), при добавлении в кормосмесь люпина белого (25,0%) снижение было менее значительным и составило 21,5% по сравнению с контрольной группой. Активность амилазы в сыворотке крови цыплят-бройлеров самая низкая при использовании в рационе добавки рапса (на 30,3% ниже контроля), а при использовании в кормосмеси добавки люпина белого показатель превышает контрольный на 15,3% (p < 0,05). Общий белок в крови повышается на 12,7% (p < 0,05) у цыплят-бройлеров, получавших люпин белый в составе кормосмеси. Количество мочевой кислоты значительно снижается в крови цыплят, получавших рапс, на 66,7%, люпин белый — на 41,1%.
Это свидетельствует об усилении белкового обмена в данных группах, приводящего к снижению продуктов переработки белка, что положительно влияет на продуктивность птицы. Липидный обмен в опытных группах значительно снижается (на 69,2% и 84,6%), если судить по количеству триглицеридов в сыворотке крови у цыплят-бройлеров. Это можно объяснить уменьшением содержания жира в рационе. Отмечается снижение кальция в крови в опытной группе с добавкой рапса на 77,8% по сравнению с контрольной группой, а фосфора — в группе с белым люпином (на 24,1%).
Таким образом, замена соевого шрота в рационе цыплят-бройлеров на белковые добавки рапс и люпин белый способствует изменению метаболизма в организме птицы и одновременно лучшему усвоению протеина корма.
Долгое время не было четкого понимания функции вкусовой системы птиц, состоящей из вкусовых рецепторов, которые не собраны в сосочки и расположены в основном (60%) в верхнем небе, скрытом в щелях слюнных протоков. Исследования показали наличие 767 вкусовых рецепторов в полости рта цыпленка. Цыплята, по-видимому, обладают острым чувством вкуса, позволяющим различать пищевые аминокислоты, жирные кислоты, сахара, хинин, Ca и соль среди прочих. Однако у кур и других птиц небольшой репертуар рецепторов горького вкуса (T2R) и отсутствует T1R2 (связанный со сладким вкусом у млекопитающих). Результаты исследований указывают на наличие систем восприятия горького и умами во вкусовых рецепторах цыплят и широкое распространение T2R7 и T1R1 в полости рта цыплят.
Данные о составе и физиологических свойствах кормов имеют огромное значение при составлении рационов. Для оценки вкусовых ощущений и разработки аттрактантов используются этологические методы, где основной критерий — предпочтение животного того или иного корма.
В работе впервые были приведены данные по использованию нового подхода к оценке вкусовых ощущений и питательной ценности компонентов корма, основанной на ферментативной активности дуоденального химуса в разные фазы секреторного процесса поджелудочной железы птицы. Если для животных задача исследователей направлена на повышение продуктивности, то для людей имеет значение регуляция метаболизма при ожирении. Установлено, что при ожирении изменится восприятие вкуса пищи, и это имеет определенные последствия для человека.
Выводы
Сравнительный анализ трех белковых добавок позволяет делать следующие выводы: наиболее перспективной добавкой для питания птицы может служить люпин белый, обладающий по ферментативному критерию лучшими вкусовыми свойствами по сравнению с соевым шротом и семенами рапса; показатель ФТИ добавки люпина белого в рационе цыплят-бройлеров имеет самые оптимальные значения в первой и второй фазах регуляции пищеварения, что указывает на более высокий уровень адаптации при использовании данной добавки в количестве 25,0% от массы корма; биохимические показатели крови согласуются с результатами ферментативной активности дуоденального содержимого, что может быть основанием объективности гипотезы оценки вкусовых ощущений и питательной ценности компонентов рациона invivo на цыплятах-бройлерах с применением фистульных технологий.
Об авторах
Надежда Алексеевна Сергеенкова; кандидат биологических наук,
nsergeenkova@rgau-msha.ru; https://orcid.org/0000-0001-8769-951X
Тел. 8 (977) 832-94-90
Владимир Георгиевич Вертипрахов; доктор биологических наук, доцент
vertiprahov@rgau-msha.ru; https://orcid.org/0000-0002-3240-7636
Тел. 8 (915) 492-63-63
Александра Васильевна Шитикова; доктор сельскохозяйственных наук, профессор
plant@rgau-msha.ru; https://orcid.org/0000-0002-5943-0430
Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127434, Россия
УДК619:636.52/.58:591.1:612.342.4
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-381-4-44-48
Потребность страны в растительном белке, её продовольственная безопасность, а также условия рыночной экономики определяют необходимость расширения производства высокобелковых и урожайных культур, к которым относится люпин белый. Семена люпина белого содержат 35–40% протеина и 9–12% масла. Корни усваивают фосфор и другие элементы, фиксированные в почве. Благодаря азотфиксации возможно получение достаточно высокого урожая семян и протеина без внесения азотных удобрений. По урожайности семян и белковой продуктивности люпин превосходит сою. В отличие от сои, семена белого люпина практически не содержат ингибиторов трипсина, их можно использовать на корм животным без тепловой обработки.
В семенах рапса содержание сырого протеина составляет 22,8%, фосфора — 1,74%. Белок семян рапса богат такими незаменимыми аминокислотами, как лизин, метионин, цистин и триптофан, а из углеводов основную долю составляет сахароза. Химический анализ рапсового масла указывает на высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот: линолевой (26,3%) и линоленовой (12,1%), которые являются незаменимыми для животных. По оценке фармакологической и биологической активности рапса, основанной на традиционном и народном опыте, его рекомендуют к использованию в медицинской практике. Наличие глюкозинолатов и эруковой кислоты в семенах рапса сдерживает его использование в кормлении моногастричных животных.
С использованием молекулярно-генетических методов было доказано, что в ротовой полости птицы находится достаточное количество рецепторов, чтобы четко различать пять основных вкусовых ощущений: сладкое, кислое, горькое, соленое и вкус умами. Это является физиологической основой для определения основных компонентов в рационе и включения регуляторных механизмов адаптации к составу корма. Известно, что секреторная функция поджелудочной железы тонко адаптируется к белковым, углеводным и жировым ингредиентам корма. Это было показано в опытах на собаках в лаборатории И.П. Павлова (1951 г.), свиньях и птице.
Цель работы — сравнить белковые добавки (соевый шрот, семена рапса и люпина белого) по влиянию на активность трипсина в дуоденальном химусе цыплят-бройлеров через 60 и 120 мин. постпрандиального периода, которые соответствуют разным периодам регуляции пищеварения.
Материалы и методы исследования
Исследования выполняли на базе птичника РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Россия) в 2023 году, руководствуясь требованиями гуманного отношения к животным. Для опытов использовали цыплят-бройлеров кросса Ross 308 20–42-суточного возраста с хронической дуоденальной фистулой. Цыплят оперировали в 15-суточном возрасте, вживляя фистулу в 12-перстную кишку. После восстановления здоровья цыплят-бройлеров (после хирургической операции) через 3–5 суток приступали к физиологическим опытам. Всех цыплят делили методом случайной выборки на 3 группы (по 5 голов в каждой). Первая группа получала основной рацион (ОР), в составе которого был соевый шрот (она служила контролем) (табл. 1).
Физиологические опыты выполняли утром (натощак). Цыплятам давали по 150 г комбикорма на группу, дуоденальный химус (1,0–2,0 мл) собирали через 60 и 120 мин. после кормления. Химус центрифугировали с использованием центрифуги Eppendorf MiniSpin® plus (Германия) при 7000 об/мин в течение 5 мин. и определяли активность ферментов в надосадочной жидкости, разбавляя ее физиологическим раствором 1:10. Определение активности ферментов проводилось на полуавтоматическом биохимическом анализаторе BS 3000M (Sinnowa, КНР). Активность трипсина выполняли по методу Вертипрахова, Грозиной (2018 г.), щелочной фосфатазы, кальция и фосфора — с использованием реактивов («ДиаВЕТ», Россия). Фосфатазно-трипсиновый индекс (ФТИ) рассчитывали делением показателя активности щелочной фосфатазы на активность трипсина, который показывал способ оценки адаптации пищеварения птицы к ингредиентному составу рациона. Общий анализ крови выполняли на автоматическом биохимическом анализаторе BioChem FC-120 (HTI Technology, США) с использованием реактивов HTI Technology. Весь цифровой материал обрабатывали методом вариационной статистики с использованием таблиц Стьюдента, достоверными считали различия при p < 0,05.
Результаты и обсуждение
Испытание рационов, содержащих разные белковые добавки, на цыплятах-бройлерах выполняли на одной птице в одинаковых условиях с целью определения различий в активности трипсина в дуоденальном содержимом через 60 и 120 мин. постпрандиального периода. Данные представлены в таблице 2.
Результаты исследований показали, что по активности трипсина в первую фазу регуляции пищеварения, которая достигает максимальной величины через 60 мин. постпрандиального периода, различия наблюдаются между люпином белым и соевым шротом. У птицы реакция на люпин белый более выраженная по сравнению с контрольным кормом, активность трипсина выше на 29,0% (p < 0,05). По вкусовым ощущениям, если судить по активности трипсина, люпин белый превосходит семена рапса на 14,8% (p > 0,05). Сравнительный анализ фосфатазно-трипсинового индекса (ФТИ) подтверждает, что наиболее здоровое состояние кишечника соответствует использованию люпина белого, затем семян рапса. Самый высокий абсолютный, но менее эффективный по адаптации к питанию показатель у полнорационного корма, содержащего в качестве белковой добавки соевый шрот.
Данные, полученные через 120 мин. постпрандиального периода, показали, что наиболее эффективным по переваримости протеина является люпин белый, показатель ФТИ которого равен 5,91, что превосходит рапс (7,79) и шрот соевый (8,84). Такая интерпретация показателя ФТИ базируется на том, что активность трипсина определяет уровень метаболизма в организме животных, а активность щелочной фосфатазы связана с разрушением клеток и выходом фермента в тканевую жидкость и кровь. Состояние, когда разрушается меньше клеток и увеличивается обмен веществ, более благоприятно для здоровья и адаптации к питанию у животных.
Биохимические показатели крови цыплят-бройлеров указывают на изменение обменных процессов у птицы при использовании разных белковых добавок (табл. 3)
Результаты исследований показали, что самая высокая активность трипсина отмечается в группе цыплят-бройлеров, которые получали ОР с соевым шротом. При добавлении семян рапса в кормосмесь (25,0%) активность трипсина снижалась на 69,2% (p < 0,05), при добавлении в кормосмесь люпина белого (25,0%) снижение было менее значительным и составило 21,5% по сравнению с контрольной группой. Активность амилазы в сыворотке крови цыплят-бройлеров самая низкая при использовании в рационе добавки рапса (на 30,3% ниже контроля), а при использовании в кормосмеси добавки люпина белого показатель превышает контрольный на 15,3% (p < 0,05). Общий белок в крови повышается на 12,7% (p < 0,05) у цыплят-бройлеров, получавших люпин белый в составе кормосмеси. Количество мочевой кислоты значительно снижается в крови цыплят, получавших рапс, на 66,7%, люпин белый — на 41,1%.
Это свидетельствует об усилении белкового обмена в данных группах, приводящего к снижению продуктов переработки белка, что положительно влияет на продуктивность птицы. Липидный обмен в опытных группах значительно снижается (на 69,2% и 84,6%), если судить по количеству триглицеридов в сыворотке крови у цыплят-бройлеров. Это можно объяснить уменьшением содержания жира в рационе. Отмечается снижение кальция в крови в опытной группе с добавкой рапса на 77,8% по сравнению с контрольной группой, а фосфора — в группе с белым люпином (на 24,1%).
Таким образом, замена соевого шрота в рационе цыплят-бройлеров на белковые добавки рапс и люпин белый способствует изменению метаболизма в организме птицы и одновременно лучшему усвоению протеина корма.
Долгое время не было четкого понимания функции вкусовой системы птиц, состоящей из вкусовых рецепторов, которые не собраны в сосочки и расположены в основном (60%) в верхнем небе, скрытом в щелях слюнных протоков. Исследования показали наличие 767 вкусовых рецепторов в полости рта цыпленка. Цыплята, по-видимому, обладают острым чувством вкуса, позволяющим различать пищевые аминокислоты, жирные кислоты, сахара, хинин, Ca и соль среди прочих. Однако у кур и других птиц небольшой репертуар рецепторов горького вкуса (T2R) и отсутствует T1R2 (связанный со сладким вкусом у млекопитающих). Результаты исследований указывают на наличие систем восприятия горького и умами во вкусовых рецепторах цыплят и широкое распространение T2R7 и T1R1 в полости рта цыплят.
Данные о составе и физиологических свойствах кормов имеют огромное значение при составлении рационов. Для оценки вкусовых ощущений и разработки аттрактантов используются этологические методы, где основной критерий — предпочтение животного того или иного корма.
В работе впервые были приведены данные по использованию нового подхода к оценке вкусовых ощущений и питательной ценности компонентов корма, основанной на ферментативной активности дуоденального химуса в разные фазы секреторного процесса поджелудочной железы птицы. Если для животных задача исследователей направлена на повышение продуктивности, то для людей имеет значение регуляция метаболизма при ожирении. Установлено, что при ожирении изменится восприятие вкуса пищи, и это имеет определенные последствия для человека.
Выводы
Сравнительный анализ трех белковых добавок позволяет делать следующие выводы: наиболее перспективной добавкой для питания птицы может служить люпин белый, обладающий по ферментативному критерию лучшими вкусовыми свойствами по сравнению с соевым шротом и семенами рапса; показатель ФТИ добавки люпина белого в рационе цыплят-бройлеров имеет самые оптимальные значения в первой и второй фазах регуляции пищеварения, что указывает на более высокий уровень адаптации при использовании данной добавки в количестве 25,0% от массы корма; биохимические показатели крови согласуются с результатами ферментативной активности дуоденального содержимого, что может быть основанием объективности гипотезы оценки вкусовых ощущений и питательной ценности компонентов рациона invivo на цыплятах-бройлерах с применением фистульных технологий.
Об авторах
Надежда Алексеевна Сергеенкова; кандидат биологических наук,
nsergeenkova@rgau-msha.ru; https://orcid.org/0000-0001-8769-951X
Тел. 8 (977) 832-94-90
Владимир Георгиевич Вертипрахов; доктор биологических наук, доцент
vertiprahov@rgau-msha.ru; https://orcid.org/0000-0002-3240-7636
Тел. 8 (915) 492-63-63
Александра Васильевна Шитикова; доктор сельскохозяйственных наук, профессор
plant@rgau-msha.ru; https://orcid.org/0000-0002-5943-0430
Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127434, Россия
УДК619:636.52/.58:591.1:612.342.4
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-381-4-44-48
Источник: https://agrarnayanauka.ru/
