doi: 10.15389/agrobiology.2023.4.700rus
УДК 636.5.033:636.084:579
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 20-16-00078 П.
МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН И МИКРОБНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ СЛЕПОГО ОТДЕЛА КИШЕЧНИКА У ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ (Gallus gallus L.) ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ В ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКИЙ РАЦИОН ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН
О.В. КВАН ✉, Е.А. СИЗОВА, И.А. ВЕРШИНИНА, А.М. КАМИРОВА
Кормовые добавки могут изменять минеральный статус сельскохозяйственной птицы. Например, пищевые волокна долгое время относили к антипитательным факторам, так как считалось, что они снижают усвояемость питательных веществ и неблагоприятно сказываются на потреблении корма. Однако позднее было доказано положительное влияние пищевых волокон на переваривание корма, ферментацию и процессы всасывания у домашней птицы. В настоящей работе впервые продемонстрировано снижение накопления токсичных микроэлементов и изменение в микробном сообществе слепого отдела кишечника у цыплят-бройлеров при добавлении в корм микрокристаллической целлюлозы, лактулозы и хитозана. Цель исследования — изучить влияние пищевых волокон на минеральный обмен и микробиоценоз слепого отдела кишечника у цыплят-бройлеров, содержащихся на полусинтетической диете. Эксперименты на цыплятах-бройлерах (Gallus gallus L.) кросса Arbor Acres были проведены в условиях вивария ФНЦ БСТ РАН. Отобрали 150 цыплят-бройлеров в возрасте 1 нед, которых разделили на 5 групп (n = 30) методом пар-аналогов. Продолжительность эксперимента составила 35 сут, подготовительного и учетного периодов — соответственно 7 и 28 сут. В течение учетного периода первая контрольная группа (К1) находилась на полусинтетическом рационе (ПР), вторая контрольная (К2) — на ПР, дефицитном по микроэлементам (ПДР), I опытная группа получала ПДР c дополнительным введением микрокристаллической целлюлозы (Е460) в дозе 0,25 г/кг корма, II опытная — ПДР с лактулозой в дозе 1 г/кг корма, III опытная — ПДР с пищевым хитозаном в дозе 0,5 г/кг корма. Анализ элементного состава кормов и биосубстратов бройлеров включал определение 25 химических элементов: Ca, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, As, Cr, K, Na, P, Zn, I, V, Co, Se, Ti, Al, Be, Cd, Pb, Hg, Sn, Sr. Исследование элементного состава кормов и биоматериалов проводили атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами. Микробное биоразнообразие слепого отдела кишечника птицы оценивали на 42-е сут. NGS-секвенирование выполняли на платформе MiSeq («Illumina, Inc.», США). Включение пищевых волокон в состав полусинтетических рационов привело в I опытной группе к статистически значимому увеличению содержания кальция на 23,4 % (р ≤0,05) относительно К2, в III опытной группе — к снижению показателя в 1,50 раза (р ≤ 0,05) в сравнении с К1 и на 26,3 % (р ≤ 0,05) относительно К2. Введение хитозана в полусинтетический рацион, дефицитный по микроэлементам, способствовало увеличению содержания лития в 1,70 раза (р ≤ 0,05) относительно К1. Концентрация марганца и кобальта достоверно (р ≤ 0,05) снижалась во всех опытных группах относительно К1. В I группе наблюдали повышение количества селена в 2,35 раза (р ≤ 0,05) в сравнении с К1, а также его снижение (р ≤ 0,05) в 1,74 раза по сравнению с К2. В этой же группе выявили увеличение количества йода в 1,74 и 1,50 раза (р ≤ 0,05) относительно обеих контрольных групп. Во II и III опытных группах мы отмечали снижение накопления селена в 4,64 и 4,55 раза (р ≤0,05) по сравнению с К2. Концентрация мышьяка во II группе превысила К1 в 1,63 раза (р ≤ 0,05), а в III группе его концентрация, напротив, снизилась в 1,58 и 2,00 раза (р ≤ 0,05) по отношению к К1 и К2. Добавление пищевых волокон способствовало активному выведению токсичных элементов. Содержание стронция в I и в III опытных группах снизилось соответственно на 25,7 и 45,9 % (р ≤ 0,05) относительно К1 и на 22,2 и 43,4 % (р ≤ 0,05) по сравнению с К2. Выполненное нами определение микробного профиля содержимого слепой кишки бройлеров показало, что в I группе численность Rikenellaceae увеличилась в 6,3 и 6,8 раза, Lachnospiraceae — в 12,0 и 4,9 раза, Ruminococcaceae — в 2,1 раза и 3,9 раза по сравнению соответственно с К1 и К2. Во II группе отмечали снижение содержания Lactobicallaceae в 6 раз, численность Rikenellaceae увеличилась в 6,20 раза, Lachnospiraceae — в 9,57 раза, Ruminococcaceae — в 3,10 раза относительно К1. В III группе произошло снижение содержания Lactobicallaceae в 13,30 и 1,55 раза по сравнению с К1 и К2. Численность Rikenellaceae увеличилась в 5,5 раза, Lachnospiraceae — в 11,8 раза, Ruminococcaceae — в 3,5 раза по сравнению с К1. Таким образом, введение пищевых волокон в полусинтетический рацион цыплят-бройлеров кросса Arbor Acres приводило к снижению содержания макроэлементов в организме, элиминации токсичных элементов, увеличению численности таксонов Rikenellaceae и Lachnospiraceae с одновременным снижением численности Lactobacillaceae в кишечнике.
Ключевые слова: полусинтетическая диета, пищевые волокна, обмен веществ, минеральный обмен, микробиом, слепой отдел кишечника.
O.V. Kvan ✉, E.A. Sizova, I.A. Vershinina, A.M. Kamirova
Various additives used in poultry diets can change the mineral status of the body. Dietary fiber has long been considered an anti-nutritional factor due to adverse effects on feed intake and nutrient absorption. However, with increasing evidence, it has been found that dietary fiber has a positive effect on nutrient digestion, fermentation, and absorption processes in poultry. In this work, for the first time, data were obtained on the influence of dietary fibers, the microcrystalline cellulose, lactulose and chitosan on mineral metabolism and caecal microbiocenosis of broiler chickens fed a semi-synthetic diet. A decrease in the accuulation of toxic microelements in the body of a bird was demonstrated, as well as a change in the microbial community of the caecum. Experiments on the Arbor Acres cross broiler chickens (Gallus gallus L.) were carried out in the vivarium (the FSC BSA RAS). A total of 150 of week-old broiler chickens were divided into 5 groups of analogues (n = 30 each). The duration of the experiment was 35 days. The first control group C1 was fed with a semi-synthetic diet (SS). The second control group C2 received a semi-synthetic diet deficient in trace elements (DSS). For dietary fibers, test group I was fed with dietary microcrystalline cellulose (E460, 0.25 g/kg feed), test group II with dietary lactulose (1 g/kg feed), and test group III with dietary chitosan (0.5 g/kg feed). In feed and biomaterial of broilers, 25 chemical elements were assayed: Ca, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, As, Cr, K, Na, P, Zn, I, V, Co, Se, Ti, Al, Be, Cd, Pb, Hg, Sn, Sr by atomic emission spectrometry and mass spectrometry techniques. Microbial biodiversity of the caecum was assessed on day 42. NGS sequencing was performed using a MiSeq platform (Illumina, Inc., USA). In test group I, the dietary fiber led to a statistically significant increase in the calcium (by 23,4 %. p ≤ 0.05) vs. C2. In test group III, there was a 1.5-forl decrease in the indicator (p ≤ 0.05) vs. C1 and a 26.3 % decrease (p ≤ 0.05) vs. C2. The lithium content increased 1.7 times (p ≤ 0.05) vs. C1 when chitosan was added to a semi-synthetic diet deficient in trace elements. The concentration of manganese and cobalt significantly (p ≤ 0.05) decreased in all test groups vs. C1. In group I, the amount of selenium increased 2.35 times (p ≤ 0.05) vs. C1 it decreased 1.74 times (p ≤ 0.05) vs, C2. In the same group, the iodine level increased 1.74 times and 1.5 times (p ≤0.05) vs. control groups. In test groups II and III, selenium decrease 4.64 times and 4.55 times (p ≤ 0.05) vs. C2. The concentration of arsenic in group II exceeded C1 1.63 times (p ≤ 0.05), and in group III, its concentration, on the contrary, decreased 1.58 times and 2.0 times (p ≤ 0, 05) vs. C1 and C2. The dietary fiber scontributed to the removal of toxic elements. In test group I and group III, the concetration of strontium decreased (p ≤ 0.05) by 25.7 and 45.9 %, respectively, vs. C1. For C2, a decrease in the amount of strontium by 22.2 and 43.4 % was similarly revealed (p ≤ 0.05). In group I, the counts of Rikenellaceae increased 6.3 and 6.8 times, Lachnospiraceae 12 and 4.9 times, Ruminococcaceae2.1 times and 3. 9 times compared to C1 and C2, respectively. In group II, the abundance of Lactobicallaceae decreased 6 times, the number of Rikenellaceae increased 6.2 times, Lachnospiraceae 9.57 times, Ruminococcaceae 3.1 times compared to C1. In group III, there was a decrease in the content of Lactobicallaceae by 13.3 and 1.55 times compared to C1 and C2. The number of Rikenellaceae increased 5.5 times, Lachnospiraceae 11.8 times, Ruminococcaceae 3.5 times compared to C1. Thus, dietary fibers added to a semi-synthetic diet led to a decrease in the content of macroelements in the body of Arbor Aikres cross broiler chickens, the elimination of toxic elements, and increased the counts of Rikenellaceae and Lachnospiraceae taxa with a simultaneous decrease in the number of Lactobacillaceae in the intestine.
Keywords: semi-synthetic diet, dietary fiber, metabolism, mineral metabolism, microbiome, caecum.
ФГБНУ ФНЦ биологических систем |
Поступила в редакцию |
