CC BY
15
УДК 577.112:577.122:579.222 1
Калачнюк Л.Г., к.б.н., старший науковий сшвроб^ник;
М1к-Сабат М.Я., астрант;
Ключковська Ю.Р., аспiрант; Мароунек М.*, д.б.н., професор, Калачнюк Г.1., д.б.н., професор НД1 бютехнолог1чних основ тдвищення продуктивност1 тварин ЛНУВМтаБТ
¡мет. С. З. Гжицького, Email: lilimarg@polynet.lviv.ua 1нститут фiзiологii i генетики тварин Чеськог АН, Прага, Чеська Республта
Д1Я МАНАНОВОГО ОЛ1ГОСАХАРИДУ ТА 1НУЛ1НУ З АДСОРБЕНТОМ НА ЦЕКАЛЬНИЙ М1КРОБНИЙ МЕТАБОЛ1ЗМ
Споживання кролями мананового олкосахариду (МО) та тулту (1н) впродовж 42 дтв не впливае на основт фiзiологiчнi характеристики ^imi кишки кролiв. Однак, у цекальному мжробному метаболiзмi МО вiрогiдно тдвищуе продукцт протонату (С3) i бутирату (С4)на тлi зниження С5-С6 жирних кислот i NH4+. 1н вiрогiдно тдвищуе продукцт суми ЛЖК, активтсть тултази й целюлози (при незмтному рiвнi пектинази i ксиланази) та знижуе утворення С3, С5-С6 жирних кислот i NH4+. Поеднане використання 1н з клтоптилолтом (Кл) сприяе вiрогiдному тдвищенню суми ЛЖК, С3, активностi тултази, целюлази i пектинази та зниженню рiвнiв рН, С5-С6 i NH4+. Припускаеться, що 1н може використовуватися передуЫм як джерело енергИ i пластичного матерiалу, а МО i Кл - як своерiднi регулятори мжробного метаболiзму у травнт системi.
Ключовi слова: манановий олкосахарид, фруктан, клтоптилолт, мжробний метаболiзм, продукти ферментацп, слта кишка, кролi.
Рашше вже повщомлялось про своерщну роль рiзних вуглеводiв у процесах рубцевого i цекального мжробного метаболiзму i зокрема фрукташв (iнулiну та левану) - полiмерiв фруктози, яю мютять ковалентш зв'язки р(2—>1) чи Р(2—6) i синтезуються багатьма рослинними чи окремими мжрооргашзмами [1, 2, 6, 7]. Науково-практичний штерес у такому ж напрямi дослщжень викликають i манановi ол^осахариди (МО), яю побудованi з маноз за допомогою рiзних, у тому чи^ й Р(1—'4)-глжозидних зв'зкiв (рис. 1). 1з даних рис. 1 видно, що МО, який видшено з горiха слоново! пальми, складаеться iз залишкiв манотранози. Загалом, тип зв'язку мiж мономерами у МО залежить вiд виду мананового джерела рослинного або мiкробiального походження (водороси, хвойна деревина, шюрка цитрусових, дрiжджi, плiсневi гриби та ш.). 1х знаходять також у складi кровi, слини, слизях кишечника, рщиш суглобiв, гормонiв, глiколiпiдiв, глжопротевдв.
Вмiст мананових олiгосахаридiв у окремих глшопроте1дов може iнодi сягати 50-80% маси молекули. Кiлькiсть вуглеводних ланцюпв у них
© Калачнюк Л.Г., М1к-Сабат М.Я., Ключковська Ю.Р., Мароунек М., Калачнюк Г.1., 2008
92
змшюеться вщ одного до кшькох десятюв, а кожен ланцюг мютить 1-15 манозних залишюв. Цi ланцюги можуть бути лшшними або розгалуженими. Продуктом вщновлення манози е шестиатомний спирт - маштол (манiт), який застосовують у медициш i ветеринара як осмотичний дiуретик та як замiнник сахарози в дiетi хворих на цукровий дiабет. Маноза зброджуеться мiкроорганiзмами i використовуеться як енергетичний i пластичний матерiал. Тому, зважаючи на вищенаведеш та iншi [10, 12] даш, метою наших дослiджень було з'ясувати дш мананового олiгосахариду на окремi ланки цекального мiкробного метаболiзму.
Матер1али i методи. Дослiдження проводили за умов in vivo та in vitro. Джерелом для отримання цекальних змшаних мiкробних популяцiй був вмют слшо! кишки кролiв. 1з 40 кролiв породи Бiлий велетень було сформовано 4 групи, по 10 тварин у кожнш. Тварин 1"°' (контрольно!; К) групи утримували на звичайному рацiонi. 2-ш - на такому ж рацюш, як i 1"ш, з додаванням 0,3 % МО у складi в^амшно! добавки (1% КР). У ращони 3"1 i 4-! груп вносили 4 % 1н замiсть тако! ж кшькост пшеничних висiвок, окрiм цього тваринам 4"1 групи згодовували 3 % борошна клiноптилолiту (Кл). Дослщ тривав до досягнення кролями 42-денного вiку, пiсля чого 1х забивали i вщбирали вмiст слшо! кишки для фiзiолого-бiохiмiчних дослiджень, якi проводили за рашше описаними методами [1, 2, 6-9]. Актившсть ензимiв целюлази (КФ 3.2.1.4), ксиланази (КФ 3.2.1.32), пектинази (КФ 3.2.1.15) та шулшази (КФ 3.2.1.7) визначали за методиками, описаними J. Kopecny, S. Bartos [11]. Обробку отриманих цифрових даних проводили статистично, використовуючи критерiй "t" Стюдента [4].
Результати i обговорення. Одержанi данi наведено в табл. 1-3. 1з даних табл. 1 видно, що продуктивний ефект порiвнюваних рацiонiв був практично однаковим, на що вказуе майже однакова юнцева жива маса кролiв на 42-й день дослщу. Вона складала в г вщповщно по групах 1374±49; 1343±53; 1339±61 i 1371±57. Формування функцш слiпоl кишки у вах тварин чотирьох пiддослiдних груп вщбувалось також на однаковому рiвнi. Про це свщчать такi майже рiвнозначнi фiзiологiчнi характеристики цього органу, як вщсоток загально! маси його вщ живо! маси тварии (%ЖМ, вщповщно по групах складав 7,91±0,41; 8,28±0,46; 9,16±0,37 i 9,25±0,33), вiдсоток порожнього органу вщ живо! маси (%ЖМ - 2,34±0,18; 2,49±0,12; 2,58±0,16 i 2,61±0,14), вiдсоток маси свiжого вмкту вiд ЖМ (5,56±0,12; 5,79±0,19; 6,59±0,21 i 6,64±0,14) та рiвень сухо! речовини у свiжому вмiстi слшо! кишки (24,81±1,31; 23,42±1,62; 23,48±1,44 i 24,76±1,29 % ЖМ).
Однак мiжгруповi рiзницi виявляються при оцiнцi змши рiвнiв утворення кiнцевих продуктiв цекального метаболiзму (табл. 2). При споживанш iнулiну (3-я група), особливо у поеднанш його з клiноптилолiтом (4-а група) вiрогiдно зростае рiвень сумарно! кiлькостi ЛЖК за рахунок збшьшення молярного вiдсотку ацетату (С2) i протонату (С3) на тлi вiрогiдного зниження продукц^ iнших коротколанцюгових карбонових кислот.
93
Таблиця 1.
ФпшлоНчш характеристики слшо*1 кишки кролiв пщдослщних груп у _кшщ експерименту (М±т; п=10)_
Ф1зюлопчт характеристики Групи тварин
1 (К) 2(МО) 3 (1н) 4 (1н+Кл)
Жива маса (ЖМ) тварин, г 1374±49 1343±53 1339±61 1371±57
Слша кишка:
Загальний орган, %ЖМ 7,91±0,41 8,28±0,46 9,16±0,37 9,25±0,33
Порожнш орган, %ЖМ 2,34±0,18 2,49±0,12 2,58±0,16 2,61±0,14
Св1жий вмют, %ЖМ 5,56±0,12 5,79±0,19 6,59±0,21 6,64±0,14
Суха речовина, %ЖМ 24,81±1,31 23,42±1,62 23,48±1,44 24,76±1,29
Таблиця 2.
Кшцев1 продукти цекального метаболiзму (М±т; п=10)
Продукти Групи тварин
1 (К) 2(МО) 3 (1н) 4 (1н+Кл)
рН 5,85±0,11 5,98±0,16 5,68±0,13 5,51±0,09*#
Сума ЛЖК, ммоль/л 99,31±4,43 97,75±4,09 125,54±4,36* 136,77±5,07*
Ацетат, С2, моль% 69,23±2,33 67,84±3,04 76,46±2,51 73,40±2,08
Протонат, С3, моль% 5,91±0,09 6,40±0,06* 4,61±0,08*# 6,60±0,07*°
Бутират, С4, моль% 17,02±0,31 20,31±0,28* 16,90±0,33 17,92±0,36
С3/С4 0,34±0,01 0,31±0,02 0,27±0,01 0,37±0,02
1нш1 ЛЖК, моль% 7,84±0,07 5,45±0,05* 2,10±0,03*# 2,09±0,06*#
NH4+, мкг/мл 143,51±5,31 142,62±6,22 102,63±5,42* 90,24±4,84*#
Примiтка. Тут i в табл. 3 рiзницi вiрогiднi (р<0,05) порiвняно з *1-ою, 2-ою i °3-ою групою.
Таблиця 3.
Активмсть ензнмпв цекально'1 мжробно!' популящ!' (М±т; п=10)_
Ензими1 Групи тварин
1 (К) 2(МО) 3 (1н) 4 (1н+Кл)
Пектиназа (КФ 3.2.1.15) 102,1±5,61 117,4±4,82 115,3±6,11 122,5±4,2*
Ксиналаназа (КФ 3.2.1.32) 64,7±2,82 62,2±3,03 64,4±3,52 66,8±5,33
1нулшаза (КФ 3.2.1.7) 25,3±0,91 19,3±0,83* 69,3±1,04*# 78,1±4,28*#
Целюлоза (КФ 3.2.1.4) 10,2±0,24 9,4±0,22 13,1±0,17* 16,4±0,21*
:мкмоль ввдновлювального вуглеводу / г сухо! речовини вмютимого слшо! кишки • год.
Вказаш зрушення супроводжуються зниженням рН при однаковому спiввiдношеннi С2/С3 та вiрогiдному зменшеннi iнтенсивностi процесiв амонieгенезу. Добавка в ращон мананового олiгосахариду, порiвняно з контролем, сприяла вiрогiдному пщвищенню продукци пропiонату та бутирату за рахунок вiрогiдного зниження утворення шших низькомолекулярних кислот. Його дiя за цими та шшими показниками суттево вiдрiзняeться також i вiд впливу iнулiну на ферментацiйнi процеси у слшш кишцi.
94
снюн н Л--Ч.ол^/3
минсна
Рис. 1. З'еднання Р(1^4)-зв'язками манотраноз у манановому ол1госа\арид1, видшеному гор1\а слоново!" пальми.
Дiя на ензими (табл. 3) мананового ол^осахариду та фруктану окремо i в поеднанн його iз природним сорбентом е також своeрiдною. Якщо ксиланаза не змшюе свою активнiсть пiд дiею всiх вказаних чинникiв, то пектиназа вiрогiдно активуеться тшьки при застосуванн iнулiну у поеднаннi з клшоптилол^ом. Використання фруктану окремо й особливо в поеднанш з Кл сприяе вiрогiдному пiдвищенню целюлозол^ично! активностi. Така стимулююча дiя природного сорбенту на целюлозол^ичт мiкроорганiзми у мiкробнiй популяци спостерiлагалась нами i ранiше [1, 3-10]. Вона переважно супроводжуеться зниженням рiвня амонiйного азоту у середовищ^ тобто пiдвищенням iнтенсивностi засвоення його мшрооргашзмами-симбюнтами (табл. 2).
Окремо! уваги заслуговуе змiна активностi iнулiнази (табл. 3). За дп МО вона, порiвняно з контролем, вiрогiдно (на 30%) знижуеться, а при додаванш в рацiон iнулiну (порiвняно з контролем) зростав у 2,5 рази, а порiвняно з манановою (2-ою) групою, - у 3,5 рази. Присутшсть Кл у мiкробiальному середовищi додатково, (порiвняно з 3-ою групою) тдвищуе iнулiназну активнiсть ще на 13%. Звщси випливае, що манановому ол^осахариду притаманна регуляторна здатнiсть вже на рiвнi мiкробного метаболiзму в травнш системi.
Висновки
1. Використання упродовж 42 дшв таких вуглеводiв, як манановий олiгосахарид та iнулiн в якостi кормових чинникiв не проявляе вiрогiдного впливу на основш фiзiологiчнi характеристики слшо! кишки кролiв.
2. У цекальному мiкробному середовищi манановий олiгосахарид вiрогiдно (р<0,05) тдвищуе продукцш пропiонату i бутирату на тлi вiрогiдного зниження С5-С6 жирних кислот та активностi iнулiнази.
3. Фруктан iнулiн вiрогiдно (р<0,05) збшьшуе продукцiю сумарно! кiлькостi ЛЖК за рахунок зростання ацетату i вiрогiдно (р<0,01) знижуе утворення пропiонату, С5-С6 жирних кислот та NH4+ на тлi вiрогiдного пiдвищення активностi iнулiнази (р<0,001) та целюлази (р<0,05) при незмшеному рiвнi пектиназно! i ксиланазно! активностi.
4. Споживання фруктану у поеднанш з клшоптилол^ом сприяе вiрогiдному (р<0,05) пiдвищенню суми ЛЖК, протонату, активностi ензимiв iнулiнази (р<0,05), целюлази (р<0,05), пектинази (р<0,05) при зниженш рiвнiв рН (р<0,05), С5-С6 жирних кислот (р<0,001) i NH4+ (р<0,001).
5. Припускаеться, що iнулiн використовуеться цекальною мiкробною популяцiею переважно як джерело енергп та пластичного матерiалу, а
95
манановий олшосахариди та Кл - як своерщш регулятори метаболiчних процеЫв у травному траки, що вщбуваються за участю MiKpoopraHi3MiB-симбiонтiв.
Л1тература
1. Барладин А.О., Калачнюк Л.Г., Мт М.Я. та т. Кшетика утилiзацil фрукташв з Р(2—>1)- i Р(2—6)-зв'язками змiшаною мiкробною популяцieю рубця та вплив !х на процеси амiакоутворення за дп сорбенту // Наук. вшн. ЛНУВМтаБТ iM. С.З. Гжицького, Львiв, 2007. Т.9, №3(34), Ч.1.-С.3-9.
2. Барладин А.О., Калачнюк Л.Г., Сухорська О.П. та т. Метаболiзм фруктану з в(2^1)-зв'язками мжробними популяцiями, сформованими на рiзних субстратах, за умов дп сорбенту та змш рiвнiв рН // Наук. вшн. ЛНАВМ iм. С.З. Гжицького, Львiв, 2006. Т.8, №2(29), Ч.3. С.8-16.
3. Возна О. С. Екзогенна регулящя метаболiзму вуглеводiв мiкробною популящею рубця. Автореферат дис.канд.с.-г. наук за спещальшстю 03.00.04 -«бiохiмiя». - 1н-т бюлоги УААН, Львiв - 2002. - 16 с.
4. Калачнюк Л.Г., Руснак Н.1., Калачнюк Г.1. та т. Ыбування ензимiв вуглеводного обмiну пентахлорфенолом у кл^инах пектинолiтичних бактерiй травного тракту тварин та вплив на цей процес адсорбенту клшоптилол^ // Укр. б^м. журн. 2006. Т.78, №5. С. 144-154.
5. Калачнюк Л.Г., Руснак Н.1., Мароунек М., Калачнюк Г.1. Стехiометрiя й особливост бюцидно! шпбщи метаболiзму альдоз рiзноl молекулярно! ваги у кл^инах цукролiтичних бактерiй. // Наук. вюн. ЛНАВМ iм. С.З. Гжицького, Львiв, 2004. - Т.6, №2, Ч.2. - С.57-68.
6. Мж М.Я., Калачнюк Л.Г., Барладин А. О. та т. Швидюсть метаболiзму рiзних фруктанiв окремими фракцiями мiкроорганiзмiв рубця та змiни рiвня амiаку у культуральному середовищi з клшоптилол^ом // Наук. вiсн. ЛНУВМтаБТ iм. С.З. Гжицького, Львiв, 2007. Т.9, №3(34), Ч.3.-С.85-91.
7. Мт-Сабат М.Я., Калачнюк Л.Г., Сухорська О.П. та т. Динамжа змш зовшшньо кл^инного редокс-потенщалу (Eh) та показникiв ферментаци фруктанiврослинного й бактерiального походження мжробною екосистемою рубця // Наук. вкн. ЛНУВМтаБТ iм. С.З. Гжицького, Л^в, 2008. Т.10, №2(37), Ч.3. - С.83-89.
8. Мотько Н.Р. Особливост метаболiзму вуглеводiв змiшаною мiкробною популящею слшо! кишки кролiв. Автореферат дис... на здобуття наук. ступ. кандидата с.-г. наук за спещальшстю 03.00.04 - бiохiмiя. 1нститут бюлоги тварин УААН. - Л^в, 2004. 16c.
9. Руснак Н.1. Внутршньокл^инний метаболiзм мiкробних популяцiй травного тракту за дп екзогенних факторiв. Автореферат дис.канд.бiол. наук за спецiальнiстю 03.00.04 - «бiохiмiя». - 1н-т бiол. УААН, Л^в-2008, - 19с.
10. Giedenne T., Fortun-Lamothe L. Feeding strategy for young rabbits around weaning: a review of digestive capacity and nutritional needs // Animal Science. 2002. Vol. 75. P.169-184.
11. Kopecny J., Bartos S. Activity of hydrolases in the gastrointestinal tract of goats // Small Ruminant Research. 1990. Vol. 3. P. 25-35.
96
12. Pinheiro V., Alves V., Mourao J.L. et al. Effect of mannan oligosaccharides on the ileal morphometry and caecal fermentation of growing rabbits //Proceedings of the eight World Rabbit Congress, Puebla, Mexico. 2004. P. 936-941.
Summary
L. Kalachnyuk, M. Mik-Sabat, Yu. Klyuchkovs'ka, M. Marounek*,
G. Kalachnyuk
Biotechnology Research Institute of Animal Production S.Z. Gzhytskyi L'viv National University of Veterinary Medicine and Bio-Technologies, Pekarska st. 50, L'viv 79010, Ukraine; e-mail: lilimarg@polynet.lviv.ua *Institute of Animal Physiology and Genetics, Czech Academy of Sciences, Prague,
Czech Republic
MANNAN OLIGOSACCHARIDE AND INULIN WITH ADSORBENT EFFECT ON CAECAL MICROBIAL METABOLISM
Mannan oligosaccharide and inulin consumption by rabbits during 42 days does not affect on main physiological characteristics of caecum in rabbits. In caecal microbial digesta, inulin increases significantly total volatile fatty acids concentration, inulinase and cellulase activity, does not change level of pectinase and xylanase activity, decreases production of propionate (C3), C5-C6 fatty acids and NH4+. Usage of inulin with clinoptylolite assits to enhance significantly VFA and C3 concentration, and inulinase, cellulase and pectinase activity, reduce level of pH, and C5-C6fatty acids andNH4+ concentration. It's assumed that inulin can use as source of energy and plastic material; mannan oligosaccharide and clinoptylolite can play as peculiar regulators of microbial metabolism in the digestive system.
Key words: mannan oligosaccharide, fructan, clinoptylolite, microbial metabolism, products of fermentation, enzymes, caecum, rabbits.
Cmammx nadiuMna do peda^i'i 19.09.2008
97
