Документи

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

Резюме

Както посочва Shurson (2018), животните са били хранени с продукти, съдържащи дрожди от повече от 100 години. През последните години обаче, поради необходимостта от ограничаване на употребата на антибиотици, нараства интересът към използването на дрожди и техните продукти при храненето на животните, по-специално в производството на храни за домашни любимци, които произвеждат широк спектър от диети и добавки, съдържащи мая, както и клетъчни стени на дрожди, както за кучета, така и за котки. Различни видове Saccharomyces, по-специално S. cerevisiae, са до голяма степен приети като пребиотици в храненето на животните (Desnoyers et al. 2009; Mackenthun et al. 2013), както и добавки (Liu et al. 2008; Kafilzadeh et al., 2019).

пълна

Поради способността им да ферментират въглехидрати във въглероден диоксид и алкохоли, Saccharomyces cerevisiae (SC) са широко използвани в хранителната промишленост от хилядолетия.

Материали и методи

Вземане на проби от субстрати

В преработвателното предприятие Saccharomyces cerevisiae събрани от различни хранителни индустрии: алкохолни (A), пивоварни (BR) и пекари (BA) са били индивидуално хидролизирани и центрофугирани, за да се отдели клетъчната стена. След това получените пелети бяха изсушени с въздушна инсуфлация (средна температура 38–40 ° C). Три аликвотни части от дневното производство бяха анализирани на случаен принцип за концентрация на въглехидрати (манани + глюкани); бяха избрани проби, представителни от тези с по-висока и по-ниска концентрация на въглехидрати от годишното производство и разделени в две групи (висока и ниска). Следователно, като се има предвид производствения процес и концентрацията на въглехидратите, субстратите бяха наречени както следва: SC-A високо, SC-A ниско, SC-BR високо, SC-BR ниско, SC-BA високо и SC-BA ниско.

Лабораторни анализи

Съдържанието на Mannans + глюкани се определя върху всички аликвотни части в лабораторията на Biorigin (Сао Пауло, Бразилия) в съответствие с Freimund et al. (2005).

Приблизителният анализ на субстратите е извършен (в четири екземпляра) в лабораторията за оценка на фуражите към Департамента по ветеринарна медицина и животновъдство (Неаполи, Италия), съгласно процедурите на AOAC (2005) (сухо вещество ID 934.01, суров протеин ID 954.01; етерен екстракт ID 920.39 C; сурови влакна ID 978.10; пепел ID 942.05).

Производството на ферментиращ газ е регистрирано 16 пъти, на интервали от 3 до 4 часа, с помощта на ръчен преобразувател на налягане (Cole and Parmer Instrument, Vernon Hills, IL, USA). Кумулативният обем газ (OMCV, mL/g), получен за всяка проба за 72 часа, е свързан с количеството на инкубираното органично вещество. Ферментацията се спира чрез охлаждане на колбите до 4 ° С и се измерва рН на ферментиращата течност (рН метър модел 3030; стъклен електрод Alessandrini Instrument SpA Jenway, Dunmow, UK). Остатъците от колби се филтруват през предварително претеглени тиглени стъклени тигли (порьозност №2, DURAN Group GmbH, Майнц, Германия) и остатъчната органична материя се определя чрез изгаряне на пробата при 550 ° С в продължение на 5 часа. Изчезването на органични вещества (OMD,%) се изчислява като разликата между инкубираната и остатъчната OM.

Две аликвотни части (5 ml) ферментираща течност се събират и замразяват при -15 ° C, за да се определят крайните продукти на ферментацията. Късоверижните мастни киселини (SCFA) бяха измерени с помощта на техника на газова хроматография, докато амонякът (N-NH3) беше определен с помощта на техника на спектрофотометрия (Musco et al. 2016).

Всички процедури, включващи животни, бяха одобрени от Комитета по етични грижи и употреба на животните към Университета на Наполи Федерико II (Prot. 2019/0013729 от 08/02/2019).

Обработка на данни

Газовият профил на всяка колба е монтиран на сигмоидния модел, описан от Groot et al. (1996), както следва: G = A 1 + C B t B, където G е общият произведен газ (mL/g инкубиран ОМ) за t (h) време; А е асимптотичното производство на газ (mL/g инкубиран ОМ); B е времето, в което е достигната половината от асимптотата (h); C е характеристиката за превключване на кривата. Параметрите на модела бяха използвани (Bauer et al., 2001) за изчисляване на максималната скорост на ферментация (Rmax, mL/h) и времето, в което се случва (тmax, h) съгласно следната формула: Rmax = A · BC · B · Tmax (B - 1) (1 + CB · Tmax - B) 2 Tmax = C · [(B - 1)/(B + 1) ] 1 Б

Химичният състав на SC клетъчните стени и всички получени ферментационни характеристики (OMCV, OMD, SCFA, pH и N-NH3, тмакс, Rmax) бяха подложени на дисперсионен анализ с помощта на софтуера JMP, версия 14 (SAS Institute, Cary, NC, USA, 2014), за да се открият разликите между производствените процеси и концентрацията на въглехидрати съгласно следното уравнение: y ijk = μ + PP i + CARB j + PP * CARB ij + ε ijk, където y е експерименталните данни; μ е общата средна стойност; PP е производственият процес (i = алкохолик, пивовари, пекари); CARB е концентрацията на въглехидрати (j = висока, ниска); PP * CARB е първото ниво на взаимодействие, при което ефектът на една причинно-следствена променлива върху резултат зависи от състоянието на втора причинно-следствена променлива; ε е терминът за грешка.

Когато чрез дисперсионния анализ бяха открити значителни разлики между субстратите, средствата бяха сравнени с помощта на т тест, използващ софтуера JMP (SAS Institute, Cary, NC, USA, 2014, версия 14.0).

Резултати

Приблизителен анализ

Характеристиките на химичния състав на тестваните субстрати са показани в таблица 1.

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Приблизителен анализ (% a.f.) на Saccharomyces cerevisiae клетъчна стена, получена от три производствени процеса.

Всички химични параметри са били повлияни от производствените процеси. По-специално, екстрактът от хлебопроизводители показа най-висока (стр Характеристики на ферментация на различни Saccharomyces cerevisiae клетъчна стена, използвайки изпражнения на котки като инокулум

Публикувано онлайн:

Таблица 2. Инвитро параметри на ферментация за Saccharomyces cerevisiae инкубирани с изпражнения на котки.

Профилите на скоростта на ферментация за трите производствени процеса с двете нива на въглехидрати са илюстрирани на Фигура 1. Като се имат предвид нивата на въглехидрати в рамките на един и същ производствен процес, се появява различна тенденция: за A и BR кривите показват сходна форма между ниска и висока (за и двата процеса са по-бързи и последователни, когато присъства високо съдържание на въглехидрати), в противен случай за БА възникнаха големи разлики между ниско и високо ниво на въглехидрати. По-специално, тенденцията на ферментация показва звънчеста крива, когато съдържанието на въглехидрати е ниско и по-плоска форма, когато съдържанието на въглехидрати е високо. Разликите между субстратите BA се доказват и от Rмаксимална стойност, която е повече от двойна за ниски (9,13 ml/h) от тези с високи въглехидрати (4,49 ml/h).

Публикувано онлайн:

Фигура 1. Инвитро кинетика на ферментация на Saccharomyces cerevisiae клетъчна стена, получена от различни екстракционни процеси с различна концентрация на въглехидрати. Saccharomyces cerevisiae получен от алкохолен екстракт (SC-A), екстракт от пивоварни (SC-BR) и екстракт от хлебни изделия (SC-BA) с две нива на концентрация на въглехидрати (висока и ниска).

Фигура 1. Инвитро кинетика на ферментация на Saccharomyces cerevisiae клетъчна стена, получена от различни екстракционни процеси с различна концентрация на въглехидрати. Saccharomyces cerevisiae получен от алкохолен екстракт (SC-A), екстракт от пивоварни (SC-BR) и екстракт от хлебни изделия (SC-BA) с две нива на концентрация на въглехидрати (висока и ниска).

Крайни продукти за ферментация

В таблица 3 се отчита концентрацията на крайните продукти на ферментацията, регистрирани след 72 часа инкубация. Производствените процеси значително (стр Характеристики на ферментация на различни Saccharomyces cerevisiae клетъчна стена с помощта на изпражнения на котки като инокулум

Публикувано онлайн:

Таблица 3. Крайни продукти за ферментация (mmol/g инкубирано органично вещество) и pH при 72 h от Saccharomyces cerevisiae клетъчна стена.

Дискусия

В това проучване се наблюдават някои значителни разлики в химичния състав между тестваните субстрати, но тенденцията във ферментационните параметри не винаги е лесно обяснима с тези разлики. Последното може да се дължи на щамовете на дрождите и/или на температурата на обработка, използвана в хранителната промишленост. Например, най-голямото количество манани + глюкани в Saccharomyces cerevisiae бирените екстракти със сигурност са допринесли за големия обем произведен газ, докато ниското производство на газ на алкохолните екстракти може да се дължи на високото им съдържание на протеини. Вероятно най-високата концентрация на липиди в екстракта от пекари може да обясни по-ниската OMD на тези субстрати. Трудно е обаче да се обясни голямото производство на газ, дори и да се произвежда бавно, регистрирано в тези субстрати.

Късоверижните мастни киселини са основните крайни продукти на бактериалната ферментация в дебелото черво на бозайника и се разглеждат като показатели за хранителна оценка на съставките, богати на въглехидрати, използвани в храната за домашни любимци (Cutrignelli et al. 2009). Основните SCFA (ацетат, пропионат и бутират) се абсорбират бързо и след това се метаболизират от чревния епител, черния дроб и мускулите и имат трофичен ефект върху чревния епител, поддържайки лигавичната защитна бариера срещу патогенни организми (Mroz, 2005).

Всички тествани субстрати варират SCFA, както следва: ацетат> пропионат> бутират. Това наблюдение, заедно със стойностите на рН, регистрирани в края на ферментацията, предполагат, че ферментацията попада във физиологичните граници за котките (Younes et al. 2001). Независимо от това, за всички проби производството на SCFA и делът на всяка мастна киселина са били значително повлияни от производствения процес, докато концентрацията на въглехидрати (висока спрямо ниска) значително е засегнала само производството на пропионат, валерат и изо-валерат.

Интересно е да се сравнят тези резултати с тези, получени в предишното ни проучване (Musco et al. 2018), инкубиране на едни и същи субстрати, при същите експериментални условия, но с използване на фекалии на кучета инокулум. Всички тествани субстрати бяха ферментирали и от двете инокула, но дейностите на фекалните микроорганизми изглеждат различни по отношение на модела на ферментация и получените крайни продукти. По-специално, чревната микробиота на котките изглежда по-силно повлияна от вариациите, дължащи се на химичния състав на субстратите, в сравнение с кучешките, всъщност се наблюдават няколко разлики в дела на SCFA при котките в зависимост от концентрацията на въглехидрати за разлика от кучето. Тези разлики могат да се дължат на специфичните микробни популации и/или дейности в двата животински вида. Нашето наблюдение е в съответствие с това, съобщено от Garcia-Mazcorro et al. (2015), която оценява in vivo ефектът от различните добавки на пребиотици при микробиоти на кучета и котки, стигна до заключението, че двата вида реагират по различен начин на едно и също лечение.

Заключения

От получените констатации изглежда очевидно, че Saccharomyces cerevisiae производственият процес на клетъчната стена засяга повечето от инвитро параметри на ферментация, различни от концентрацията на въглехидрати (манани + глюкани). По-специално, екстрактите на пивоварите изглеждат по-полезна добавка за котешки диети. Високото производство на бутират, получено при инкубиране на тези субстрати, предполага по-добър трофичен ефект върху чревния епител. Докато регистрираното високо производство на газ и ферментация предполагат важността на дозата. Всъщност използването на грешно количество може да причини нежелани ефекти, като метеоризъм и болки в корема. Екстрактите на пекарите изглеждат по-малко препоръчителен субстрат поради по-ниската му ферментативност, при която съответства най-високото производство на газ и изо-бутират и изо-валерат, които се считат за по-малко желаните крайни продукти. Последните всъщност са получени от ферментацията на аминокиселини с разклонена верига (валин, левцин и изо-левцин).