doi: 10.15389/agrobiology.2024.2.274rus
УДК 636.52/.58:636.085.8:591.132.6:577.2
Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 23-16-00165, https://rscf.ru/project/23-16-00165/.
СПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА, ПЕРЕВАРИМОСТЬ КОРМОВ И КИШЕЧНЫЙ МИКРОБИОМ У ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ (Gallus gallus L.) ПРИ ДОБАВЛЕНИИ В РАЦИОН НАТИВНЫХ И ЭКСТРУДИРОВАННЫХ УГЛЕВОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ
Т.Н. ХОЛОДИЛИНА1, 2, Е.В. ЯУШЕВА1 ✉, К.В. РЯЗАНЦЕВА1,
Е.А. СИЗОВА1, 2, К.С. НЕЧИТАЙЛО1, 2
Экструзия как метод термической и механической обработки, сочетающий высокие температуры и давление, повышает пищевую ценность кормовых ингредиентов и широко используется для улучшения функциональных свойств пищевых продуктов. Однако неясно, как рационы, включающие экструдаты, влияют на микробиоту кишечника и физиологию питания цыплят-бройлеров. В настоящей работе впервые установлено, что замена до 10 % пшеницы на отруби и кукурузу не ухудшает продуктивность птицы. Выявлено снижение усвоения жира при экструзии отрубей и повышение этого показателя при обработке кукурузы. Показано, что микробиом слепой кишки по-разному формируется при различных соотношениях растворимых и нерастворимых углеводов. Наша цель заключалась в оценке влияния замены зерновой части рациона цыплят-бройлеров на нативные и экструдированные пшеничные и кукурузные отруби на показатели роста, переваримость и состав кишечного микробиома. Исследования проводили в 2023 году в виварии ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН. Цыплят-бройлеров (Gallus gallus L.) кросса Arbor Acres разделили на четыре опытных группы (по n = 5) методом пар-аналогов. Птицу кормили полнорационными комбикормами согласно рекомендациям Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (ВНИТИП). Начиная с 21-х сут, 10 % (100 г/кг рациона) зерна пшеницы в рационе цыплят I группы заменяли на пшеничные отруби (О), II группы — на экструдат отрубей (ЭО), III группы — на кукурузу (К), IV группы — на экструдат кукурузы (ЭК). Содержание сырой клетчатки в исследуемых компонентах было следующим: О — 7,7 %, ЭО — 2,7 %, К — 4,29 %, ЭК — 1,67 %. Прирост живой массы учитывали по результатам еженедельного взвешивания (21-42-е сут жизни). Исследовали химический состав рационов и помета. Количество сухого вещества определяли по ГОСТ 31640-2012 (M., 2012), массовую долю сырого жира — по ГОСТ 13496.15-2016 (M., 2016), сырого протеина — по ГОСТ 13496.4-93 (M., 2011), сырой клетчатки — по ГОСТ 31675-2012 (M., 2014). После окончания эксперимента на 42-е сут проводили убой птицы. Органы пищеварения (мышечный и железистый желудки, кишечник) извлекали, освобождали от содержимого и взвешивали. Отбор содержимого слепой кишки проводили во время убоя. Проводили подготовку библиотек ДНК, секвенирование и биоинформационную обработку. Визуализацию результатов биоинформатической обработки и статистический анализ осуществляли с помощью MicrobiomeAnalyst (https://www.microbiomeanalyst.ca/). Полученные OTU после фильтрации и определения таксономической принадлежности использовали для расчета показателей альфа-разнообразия (индекс Chao1, индекс Фишера, индекс биоразнообразия Шеннона, оценка охвата на основе численности ACE, индекс разнообразия Симпсона; статистический метод ANOVA) и бета-разнообразия (метод ординации NMDS, дистанционный метод, индекс Брея-Кертиса; статистический метод PERMANOVA). На 14-е сут после начала эксперимента наблюдалась тенденция к увеличению живой массы в группах, получавших экструдированные продукты, — на 8,5 % для ЭО и 9,9 % для ЭК в сравнении с аналогичными кормами без экструзии. К концу учетного периода разница для тех же групп по живой массе составила соответственно 8,3 и 10,4 %, значимых различий не наблюдалось. Внесение в рационы экструдированной кукурузы приводило к статистически значимому увеличению переваримости сырого жира (СЖ): этот показатель был на 5,1 % (р ≤ 0,05) выше в сравнении с ЭО и на 6,4 % (р ≤ 0,05) при сравнении с К. Экструдированные отруби в рационе цыплят-бройлеров снижали переваримость СЖ на 3,5 % при сравнении с I группой. При оценке переваримости сырого протеина (СП) отмечали обратный эффект: происходило статистически значимое снижение в III и IV группах соответственно на 6,6 % (р ≤ 0,05) и 13,2 % (р ≤ 0,05) по сравнению с I группой. Остальные показатели усвоения питательных веществ не имели достоверных различий. На развитие органов пищеварения влияло более высокое содержание клетчатки в нативных компонентах отрубей и кукурузы. Масса мышечного желудка в I группе была на 7,02 % (p ≤ 0,001) выше, чем у птиц, которым скармливали ЭО, в III группе — на 22,04 % (p ≤ 0,05) выше, чем при скармливании ЭК. Масса кишечника снижалась в IV группе на 22,12 % (p < 0,01) относительно III группы и на 15,38 % (р ≤ 0,05) относительно II группы. Использование экструзии для пшеничных отрубей приводило к увеличению доли бактерий рода Alistipes в микро-биоме слепой кишки цыплят-бройлеров. Применениеэкструдированной кукурузы снижало число unclassified Oscillospiraceae и увеличивало долю бактерий рода Bacteroides. В результате включения кукурузы в рацион индексы Chao1 были выше, чем при использовании пшеничных отрубей, что может свидетельствовать о большем числе таксонов на уровне рода в микробиоте слепой кишки. Оценка бета-разнообразия выявила значимое различие между микробиомами слепой кишки у цыплят-бройлеров из I и II групп. Изменение углеводной структуры рациона модулировало состав бактериального сообщества слепой кишки, что влияло на физиологический механизм формирования продуктивных качеств птицы. Подобный подход снижает затраты на кормовую базу, не ухудшая качество продукции птицеводства.
Ключевые слова: цыплята, кормление, экструзия, кукуруза, пшеничные отруби, продуктивность, кишечный микробиом.
T.N. Holodilina1, 2, E.V. Yausheva1 ✉, K.V. Ryazantseva1,
E.A. Sizova1, 2, K.S. Nechitailo1, 2
Extrusion, as a thermal and mechanical processing method combining high temperatures and pressure, increases the nutritional value of feed ingredients and it is widely used to improve the functional properties of food products. However, it is unclear how diets containing extrudates interact with the intestinal microbiota and influence the nutritional physiology of broiler chickens. In this work, it was established for the first time that replacing up to 10 % of wheat with bran and corn does not affect poultry productivity. A decrease in fat absorption during bran extrusion and an increase in this indicator during corn processing were revealed. It has been shown that the cecal microbiome is formed differently at different ratios of soluble and insoluble carbohydrates. Our goal was to evaluate the effects of replacing the grain portion of the broiler chicken diet with native and extruded wheat and corn bran on growth performance, digestibility, and gut microbiome composition. The research was carried out in 2023 in the vivarium of the Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences. The Arbor Acres cross broiler chickens (Gallus gallus L.) were divided into four experimental groups (n = 5 each) using the analogue pair method. The birds were fed with complete feed in accordance with the recommendations of the All-Russian Scientific Research and Technological Institute of Poultry Farming (RSRTIPF). Starting from day 21, 10 % of wheat grain (100 g/kg of feed) in the diet of chickens in group I was replaced with wheat bran (B), in group II with bran extrudate (BE), in group III with corn (C), in group IV with corn extrudate (CE). The crude fiber content in the studied components was as follows: 7.7 % for B, 2.7 % for BT, 4.29 % for C, and 1.67 % for CE. Live weight gain was measured by weekly weighing during 21-42 days of life. The chemical composition of diets and droppings was studied. The dry matter content was measured according to GOST 31640-2012 (M., 2012), the mass fraction of crude fat according to GOST 13496.15-2016 (M., 2016), crude protein according to GOST 13496.4-93 (M., 2011), crude fiber according to GOST 31675-2012 (M., 2014). At the end of the experiment, on day 42, the birds were slaughtered. The digestive organs (muscular and glandular stomachs, intestines) were removed, freed from contents and weighed. The contents of the cecum were collected at slaughter. Preparation of DNA libraries, DNA sequencing and bioinformatic processing were performed. Visualization of the bioinformatics data and statistical analysis were carried out using MicrobiomeAnalyst (https://www.microbiomean-alyst.ca/). The resulting OTUs, after filtering and assigning taxonomic affiliation, were used to calculate alpha diversity (Chao1 index, Fisher index, Shannon diversity index, ACE abundance-based coverage estimate, Simpson diversity index; ANOVA statistical method) and beta diversity (NMDS ordination method, distance method, Bray-Curtis index; statistical method PERMANOVA). On day 14 after the start of the experiment, there was a tendency to increase live weight in the groups of chickens receiving extruded products; they had a weight superiority of 8.5 % for EB and 9.9 % for EC compared to similar feeds without extrusion. By the end of the test period, the difference for the same groups in live weight was 8.3 and 10.4 %, respectively, without significance of the differences. The addition of extruded corn to diets led to a statistically significant increase in the digestibility of crude fat (CF): this indicator was 5.1 % (p ≤ 0.05) higher compared to EB and 6.4% (p ≤ 0.05) higher compared to C. The addition of extruded bran to the diet o reduced the digestibility of CF by 3.5 % when compared to group I. When assessing the digestibility of crude protein (CP), the effect was opposite with a statistically significant decrease in groups III and IV, respectively, by 6.6 % (p ≤ 0.05) and 13.2 % (p ≤ 0.05) compared to group I. The remaining indicators of nutrient absorption did not have significant differences. The development of the digestive organs was influenced by the higher fiber content in the native components of bran and corn. The weight of the muscular stomach in group I was 7.02 % (p ≤ 0.001) higher than in birds fed EB, in group III it was 22.04 % (p ≤ 0.05) higher than when fed EC. Intestinal weight decreased in group IV by 22.12 % (p < 0.01) vs. group III and by 15.38 % (p ≤ 0.05) vs. group II. The wheat bran extrusion led to an increase in the proportion of bacteria of the genus Alistipes in the cecum microbiome. The extruded corn contributed to a decrease in the number of unclassified Oscillospiraceae and an increase in the proportion of bacteria of the genus Bacteroides. Dietary corn resulted in higher Chao1 indices than wheat bran, which may indicate a greater abundance of genus-level taxa in the cecal microbiota. Assessment of beta diversity showed a significant difference between the cecal microbiomes of broiler chickens from groups I and II. Changes in the carbohydrate structure of the diet modulated the composition of the cecum bacterial community, determining the physiological mechanism for the bird productive quality formation. This approach reduces feed costs without compromising the quality of poultry products.
Keywords: extrusion, corn, wheat bran, productivity, microbiome.
1ФГБНУ ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН, |
Поступила в редакцию |
