Юеминг Держант-Ли
DuPont Nutrition and Biosciences, Archimedesweg, 30, 2333, CN Leiden, Холандия
Борис Вилка
b Institut de Recerca I Tecnologia Agroalimentàries, Center Mas de Bover, Ctra. Реус-Ел Морел км. 3.8, E-43120, Константи, Испания
Винсент Севалт
c DuPont Nutrition & Biosciences, 925 Page Mill Road, Пало Алто, Калифорния 94304, САЩ
Арно де Крей
d DuPont Nutrition & Biosciences, 21 Biopolis Road, Nucleos, South Tower, 138567, Сингапур
Леон Маршал
DuPont Nutrition and Biosciences, Archimedesweg, 30, 2333, CN Leiden, Холандия
Дийпак Е. Велайюдхан
DuPont Nutrition and Biosciences, Archimedesweg, 30, 2333, CN Leiden, Холандия
Робин А. Сорг
DuPont Nutrition and Biosciences, Archimedesweg, 30, 2333, CN Leiden, Холандия
Трине Кристенсен
e DuPont Nutrition and Biosciences, Edwin Rahrs Vej 38, DK-8220, Brabrand, Дания
Rie Mejldal
e DuPont Nutrition and Biosciences, Edwin Rahrs Vej 38, DK-8220, Brabrand, Дания
Игор Николаев
DuPont Nutrition and Biosciences, Archimedesweg, 30, 2333, CN Leiden, Холандия
Сина Прайлиус
DuPont Nutrition and Biosciences, Archimedesweg, 30, 2333, CN Leiden, Холандия
Хай-Сук Ким
c DuPont Nutrition & Biosciences, 925 Page Mill Road, Пало Алто, Калифорния 94304, САЩ
Свенд Хаанинг
e DuPont Nutrition and Biosciences, Edwin Rahrs Vej 38, DK-8220, Brabrand, Дания
Йенс Ф. Сьоренсен
e DuPont Nutrition and Biosciences, Edwin Rahrs Vej 38, DK-8220, Brabrand, Дания
Росил Лисардо
b Institut de Recerca I Tecnologia Agroalimentàries, Center Mas de Bover, Ctra. Реус-Ел Морел км. 3.8, E-43120, Константи, Испания
Резюме
1. Въведение
Екзогенните фитазни ензими са въведени за първи път в диетата за свине и домашни птици през 90-те години (Lei et al., 2013), главно като средство за подобряване на наличността на фосфор (P) за животните, като същевременно намалява екскрецията на P в околната среда (Selle и Ravindran, 2008). Това се постига чрез способността на ензима да освобождава Р от фитатните молекули (мио-инозитол хексафосфат; IP6), присъстващи в растителни хранителни съставки. През последните 20 години разходите за фуражни съставки продължават да се увеличават, разходите за фитаза намаляват, тъй като ензимът е комерсиализиран и са разработени нови, по-ефективни фитази. Това доведе до широко разпространената практика на добавяне на фитаза към диетични свински диети.
Количественото определяне на подобренията в използването на хранителни вещества и съответно на ефективността на растежа, които могат да бъдат доставени от специфична фитаза в дадена диетична обстановка, е постигнато чрез обширни проучвания за смилаемост in vivo. Това даде възможност за формулиране на диети с добавка на фитаза с намалено включване на Р от скъпи неорганични източници на Р (като монокалциев фосфат [MCP]) и намалено съдържание на калций (Са). Прилагането на такива спецификации за хранителни вещества (наричани още матрични стойности) във фуражни състави, съдържащи фитаза, е привлекателно за производителите на фуражи, тъй като може да доведе до намаляване на общите разходи за фураж. Непрекъснато се търсят нови фитази с повишена ефикасност (способност за разграждане на фитатите), както и други желани характеристики като широк спектър на ефективност (в множество диетични настройки).
Фосфорният ефект на фитазата обикновено се оценява чрез оценка на нейната заместителна стойност на неорганичния Р. Това може да се направи директно чрез in vivo опити, при които усвояемото подобрение на P с допълнителна фитаза се оценява по отношение на P-дефицитна диета с отрицателен контрол (NC), използвайки мета-анализ на данни от голям брой in vivo проучвания, и/или индиректно чрез оценка на наличната еквивалентност на P на фитазата спрямо тази на референтен източник на неорганичен P, като MCP, като се използва предимно костна пепел, но също така среден дневен прираст (ADG) или коефициент на преобразуване на фуража (FCR) като параметри на отговор (Dersjant-Li et al., 2019). Преглед на литературата показва, че се изчислява, че фитазите могат да заменят 0,49 до 1,6 g/kg неорганичен Р при доза от 500 до 1 000 FTU/kg фураж при прасета, на базата на костна пепел и изходни показатели (Dersjant-Li et al., 2015), докато пълноценните хранителни режими за отбити свине обикновено съдържат> 1,8 g/kg смилаем Р от неорганични фосфатни източници, когато диетите се формулират без месо и костно брашно. Като се има предвид това, една фитаза, която е по-ефикасна при освобождаването на P от фитат, може да даде възможност за по-нататъшно намаляване на необходимостта от добавяне на скъп неорганичен P към диетата на свине или да доведе до пълно заместване на неорганичния P, като същевременно запази костната минерализация и ефективност.
Наскоро няколко последователности от бактериални фитази бяха разработени от DuPont, използвайки биоинформатика и други инструменти за синтетична биология. Целта на това проучване е да се оцени полезността на хранителните добавки с една от тези биосинтетични бактериални 6-фитази от следващо поколение при отбити прасенца, хранени с търговска диета на основата на царевично-соево брашно без добавен неорганичен фосфат, в сравнение с добавянето на неорганичен Р от MCP, върху костната пепел и минерализация и за поддържане на ADG и FCR. Съществуваща търговска фитаза беше включена в изследването за сравнителни цели. Втората цел беше да се определи смилаемата стойност на Р-еквивалентност на биосинтетичната фитаза в тестваните условия.
2. Материали и методи
Експерименталните процедури са били в съответствие с Европейската директива 2010/63/ЕС и испанските насоки за грижа и използване на животните в научните изследвания (B.O.E. номер 252, Real Decreto 2010/2005).
2.1. Експериментални и контролни диети
Тествани са общо 9 диетични лечения. Диета за положителен контрол (PC), базирана на царевица, соево брашно (SBM), ориз и оризови трици, е формулирана, за да отговори на хранителните нужди на прасенца с тегло от 10 до 25 kg (NRC, 2012), съдържаща 2,9 g/kg смилаеми P и 7,0 g/kg Ca (Таблица 1). Диета за отрицателен контрол (NC; лечение 1) е формулирана без неорганичен фосфат (1,1 g/kg смилаем Р) и намалена в Ca (5,0 g/kg). NC е тестван като самостоятелна диета, а също и когато е допълнен с 250, 500 или 1000 FTU/kg от следващо поколение биосинтетична бактериална 6-фитаза (PhyG; лечения 2 до 4), 500 или 1000 FTU/kg диета на търговска фитаза (PhyB; обработки 5 до 6), или с добавен MCP на 3 нива (+0,7, +1,4 и + 1,8 g/kg смилаем P от MCP срещу NC; обработки 7 до 9), приравняващ се на смилаемо P съдържание от 1,8, 2,5 и 2,9 g/kg (лечението 9, съставляващо PC диетата). Допълнителен варовик беше добавен към хранителните добавки, допълнени с MCP, за да се поддържа съотношението Ca към P в диапазона 1.2 до 1.3 (Таблица 1). На прасенца ad libitum бяха осигурени диети под формата на каша и водата беше свободно достъпна.
маса 1
Състав и хранителен състав (g/kg, в зависимост от храненето) на NC и NC с повишено ниво на смилаем P от диети за включване на MCP, хранени на отбити прасенца (на възраст от 42 до 70 d).
| Съставки | ||||
| Царевица | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Соево брашно (48% CP) | 293,35 | 292,85 | 292,65 | 292,65 |
| Ориз | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Оризови трици | 50,0 | 50,0 | 50,0 | 50,0 |
| Пулп от захарно цвекло | 30,0 | 30,0 | 30,0 | 30,0 |
| Животински мазнини | 36.7 | 36.7 | 36.7 | 36.7 |
| MCP | - | 3.30 | 6.70 | 8.80 |
| Калциев карбонат | 6.70 | 7.40 | 8.20 | 8.60 |
| Сол | 4.10 | 4.10 | 4.10 | 4.10 |
| L-лизин HCl | 4.00 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| DL-метионин | 1.70 | 1.70 | 1.70 | 1.70 |
| L-треонин | 1,50 | 1,50 | 1,50 | 1,50 |
| L-триптофан | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 |
| Noxyfeed 1 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
| Титанов диоксид | 5.00 | 5.00 | 5.00 | 5.00 |
| Пълнител (диатомит) | 10,0 | 6.50 | 2.50 | - |
| Витаминно-минерален премикс 2 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 |
| Тествайте продукта с носител 3 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| Изчислени хранителни вещества | ||||
| Енергия, която може да се метаболизира, Mcal/kg | 3.35 | 3.35 | 3.35 | 3.35 |
| Нетна енергия, Mcal/kg | 2.52 | 2.52 | 2.52 | 2.52 |
| Суров протеин | 194 | 194 | 194 | 194 |
| Етерен екстракт | 63.3 | 63.3 | 63.2 | 63.2 |
| Общо Ca | 5.00 | 5.75 | 6.53 | 7.00 |
| Общо P | 4.00 | 4.76 | 5.53 | 6.00 |
| Смилаемо P | 1.06 | 1.76 | 2.46 | 2.90 |
| Нефитатен Р | 1.28 | 2.00 | 2.80 | 3.30 |
| Общ лизин | 13.4 | 13.4 | 13.4 | 13.4 |
| SID лизин | 12.3 | 12.3 | 12.3 | 12.3 |
| SID треонин | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 |
| SID метионин | 4.43 | 4.43 | 4.43 | 4.43 |
| SID триптофан | 2.42 | 2.42 | 2.42 | 2.42 |
NC = отрицателен контрол; P = фосфор; MCP = монокалциев фосфат; PC = положителен контрол; SID = стандартизиран илеален смилаем.
PhyB е търговска бактериална 6-фитаза от Buttiauxella sp. изразено в Trichoderma reesei (PhyB, Axtra PHY, DuPont Nutrition and Biosciences). PhyG е получен чрез ферментация с гъбен (T. reesei) производствен щам, изразяващ биосинтетичен вариант на консенсусен бактериален фитазен ген, сглобен чрез реконструкция на предците с отклонение на последователността за Buttiauxella sp. (DuPont Nutrition and Biosciences). И двете фитази се характеризират като силно активни при ниско рН в сравнение с други търговски фитази. Въпреки това, PhyG има висока активност в по-широк диапазон на pH. Има относителна активност напр. 82% при pH 1,5, 158% при pH 2,5, 221% при pH 3,5 и 241% при pH 4,5 в сравнение с активността при pH 5,5 (100%).
2.2. Прасета, жилища и експериментален дизайн
Общо 162 кръстосани Pietrain × (Голяма бяла × Landrace) 21-г прасенца от смесени полове (50% мъже, 50% жени) са получени при отбиване (първоначално телесно тегло [BW] = 6 ± 1 kg) и са хранени обща диета за адаптация преди стартиране до 42 дни (
10 до 11 кг BW). След това прасенцата бяха блокирани на базата на BW и пола и разпределени в кошари, с 2 прасета/кошара и 9 кошари/лечение, в напълно рандомизиран блок дизайн. Тестни диети се прилагат на прасета на възраст от 42 d до 70 d възраст. Писалките бяха групирани заедно в стая за животни, контролирана от околната среда, в която температурата първоначално се поддържаше на 30 ° C и след това намаляваше с 1 ° C на седмица.
2.3. Вземане на проби и измервания
Представителни подпроби от всички диети бяха анализирани за сухо вещество (DM), органично вещество (OM), суров протеин (CP), етерен екстракт (EE), пепел, минерали, фитат и фитазна активност.
Прасетата се претеглят индивидуално преди началото на експеримента и отново при d 14 и 28 от пробата, за да се изчисли ADG. Изчезването на фуражите се оценява на d 14 и 28 и се използва за изчисляване на средния дневен прием на фураж (ADFI). Скоростта на преобразуване на фуража е изчислена от ADFI и ADG.
На d 28 от проучването едно прасенце на писалка е евтаназирано чрез интравенозно предозиране на натриев пентобарбитал и десните крака от предния и задния крак са изрязани, за да се определи метакарпи/метатарзи костна пепел и съдържание на минерали (Ca и P). Краката се съхраняват при -20 ° C до анализ.
2.4. Химичен анализ
Всички проби бяха анализирани в два екземпляра. Сухото вещество, пепелта, CP и EE във фуражите се анализират съгласно методите AOAC (2000a) (съответно 925.09, 942.05, 968.06 и 920.39). Съдържанието на азот се определя по процедурата на Dumas, посредством анализатор на азот FP-528 (LECO corp., St Joseph, Mo, USA). Органичното вещество се изчислява като разлика между DM и пепел. Анализът на екзогенната фитазна активност във фуражите се извършва съгласно Engelen et al. (1994). Една фитазна единица (FTU) беше определена като количеството фитаза, което освобождава 1 mmol неорганичен фосфат на минута от 0,0051 mol/L натриев фитат при стандартно рН 5,5 и температура 37 ° C (AOAC, 2000b).
Костната пепел се определя както на метакарпи III/IV, така и на метатарзи III/IV от дясното предно и задно стъпало, съответно. След екстракция костите бяха използвани за първи път, за да се характеризира тяхната цялост в 3-точков механичен тест, използвайки система за тестване на Instron (Norwood, MA, US) модел 2519-106, оборудвана с 2 kN натоварваща клетка. За характеризиране целостта на костите са използвани биомеханични параметри, включително външна твърдост, максимална сила, изместване и работа до повреда (Turner, 2006). След това костите бяха използвани за определяне на тяхното съдържание на DM във фурна при 103 ° C в продължение на 4 часа. Съдържанието на пепел се определя в сушилня за 3 h при 200 ° C преди въвеждането им в муфелна пещ при 550 ° C за 72 h. След това пепелта от костите на метакарпи се смила с помощта на пестик и хоросан и се изпраща в лабораторията SCT (Университет в Лерида, Испания) за определяне на минерали след разграждане на сярна киселина. Минералният състав от фураж (Ca, P, Mg, Fe, Zn и Cu) и кости (Ca, P) беше анализиран върху проби от пепел чрез индуктивно свързана плазмена масспектрометрия (ICP-MS; Agilent Technologies модел 7700X) в лаборатория SCT ( Пакет и др., 2018).
2.5. Статистически анализ
Таблица 2
Анализирани хранителни стойности на експерименталните диети (g/kg, в зависимост от храненето).
- Функционалност на следващо поколение биосинтетична бактериална 6-фитаза за повишаване на фосфора
- Диетичното и генетично затлъстяване насърчават възпалението и туморогенезата на черния дроб чрез засилване на IL-6 и TNF
- Центричен; Глобална валута за следващото поколение
- Диетични модели и дихателни симптоми при деца в предучилищна възраст Generation R Study European
- Диети, тренировки; Съвети за начина на живот - диета; МОМИЧЕТА; ПОКОЛЕНИЕ