ОТВЕТ КИШЕЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ НА ВВЕДЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН В РАЦИОНЫ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ КАЛЬЦИЯ

Холодилина Татьяна Николаевна; Климова Татьяна Андреевна; Кондрашова Кристина Сергеевна; Ваншин Владимир Валерьевич; Королёв Владимир Леонтьевич

УДК 636.5:636.085 DOI: 10.33284/2658-3135-103-2-133

Ответ кишечной микрофлоры цыплят-бройлеров на введение пищевых волокон в рационы с разным уровнем кальция

Т.Н. Холодилина12, Т.А. Климова1'2, К.С. Кондрашова12, В.В. Ваншин2, В.Л. Королёв1

1 Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук (г Оренбург) 2Оренбургский государственный университет (г. Оренбург)

Аннотация. В статье описаны результаты исследований по оценке влияния экструдирования (горячая экструзия) корма на микробиом слепых отростков кишечника цыплят-бройлеров (кросс «Ар-бор-Айкрес») в условиях меняющихся дозировок кальция (СаСО3 в концентрациях от 10 до 25 %). Уменьшение доли трудногидролизуемых углеводов в рационе способствовало снижению роста количества Escherichia в 5 раз относительно контроля, уменьшению роста Staphylococcus, Clostridium perfringens. Существенное влияние на биоценоз оказало введение СаСО3. Отмечался интенсивный рост как облигатной, так и условно-патогенной микрофлоры. Было установлено, что увеличение концентрации кальция в экструдате привело к значительному росту - до 1,96*109 КОЕ/г (Р<0,001) Lactobacillus относительно контрольного рациона. При этом наибольший результат роста относительно контроля показывает опытная группа с 20 % вводом Ca - 7,23*109 КОЕ/г (Р<0,001). Повышение дозировок Ca до 20 % приводит к максимальному росту Escherichia - в 7,3 раза выше, чем в контрольной группе. Для бактерий Staphylococcus установлен дозозависимый эффект при увеличении концентрации СаСО3 от 10 до 20 %. В целом выявлена способность структуры рациона оказывать влияние на состав микробиома слепого отростка кишечника, что в дальнейших исследованиях позволит, используя биотические взаимоотношения между бактериями, получать физиологический ответ показателями продуктивности птицы.

Ключевые слова: цыплята-бройлеры, кормление, микрофлора кишечника, слепые отростки, экструзия, кальций, пищевые волокна.

UDC 636.5:636.085

The response of the intestinal microflora of broiler chickens to the introduction of dietary fiber

in diets with different levels of calcium

Tatyana N Kholodilina12, Tatyana A Klimova L2, Kristina S Kondrashova12, Vladimir V Vanshin2,

Vladimir L Korolyov1

1 Federal Research Centrefor Biological Systems andAgrotechnologies of the Russian Academy of Sciences (Orenburg, Russia)

2Orenburg State University (Orenburg, Russia)

Summary. The article describes the results of studies evaluating the effect of extrusion (hot extrusion) of

feed on the microbiome of cecum of the intestines of broiler chickens (Arbor-Acres cross) under varying dosages of calcium (CaCO3 in concentrations from 10 to 25%). A decrease in the proportion of hardly hy-drolyzable carbohydrates in the diet contributed to a 5-fold decrease in the number of Escherichia relative

to the control, and a decrease in the growth of Staphylococcus, Clostridium perfringens. The introduction of CaCO3 had a significant effect on the biocenosis. Intensive growth of both obligate and conditionally

pathogenic microflora was noted. It was found that an increase in the concentration of calcium in the ex-

trudate led to a significant increase - up to 1.96 * 109 CFU/g (P<0.001) of Lactobacillus relative to the control diet. In this case, the greatest growth result relative to the control is shown by the experimental

group with 20% Ca injection - 7.23 * 109 CFU / g (P<0.001). Increasing Ca dosages to 20% leads to a maximum growth of Escherichia, 7.3 times higher than in the control group. For Staphylococcus bacteria, a dose-dependent effect was established with an increase in the concentration of CaCO3 from 10 to 20%. In general, the ability of the structure of the diet to influence the composition of the microbiome of cecum of the intestine was revealed, which in further studies will allow, using biotic relationships between bacteria, to obtain a physiological response in terms of bird productivity.

Key words: broiler chickens, feeding, intestinal microflora, cecum, extrusion, calcium, dietary fiber.

Введение.

Организм птицы - открытая система, тонко реагирующая на малейшие изменения во внешней среде. Во многом это становится возможным через тесное взаимодействие организма хозяина с миллиардами микроорганизмов, населяющих пищеварительный тракт. По независимым оценкам, ферментативная вооружённость микробиома во много раз превосходит организм птицы. В связи с чем адаптация птицы к меняющимся условиям питания реализуется с адаптационными изменениями состава и соотношения микроорганизмов желудочно-кишечного тракта (Тимошко М.А., 1990; Тараканов Б.В., 2006; Salanitro J et al., 1974). Это обстоятельство получило неожиданное применение в современных условиях, когда на фоне волатильности цен на рынке зерновых промышленное птицеводство всё больше внимания уделяет использованию в кормах компонентов с большим содержанием пищевых волокон (Bach Knudsen KE, 2001; Холодилина Т.Н. и др., 2008; Гарипова Н.В. и др., 2012). Таким образом, понимание адаптационных изменений в микробиоме птицы оказывается тесно связано с экономикой отрасли.

Как следует из анализа накопленных наукой данных, увеличение содержания клетчатки в рационах негативно сказывается на потреблении кормов и продуктивности птицы (Rich SC et al., 1982; Krogdahl A, 1986; Iji PA et al., 2001). Трудногидролизуемые углеводы стимулируют рост пробиотических бактерий, таких как Bifidobacteria и Lactobacillus (Фисинин В.И., 2016; Wang Y et al., 2010; Boguslawska-Tryk M et al., 2012). Основным продуктом анаэробного бактериального синтеза клетчатки в толстом кишечнике являются летучие жирные кислоты, которые активируют местный и системный иммунитеты организма (Rinttila T, 2013; Selle PH et al., 2009; Walk CL et al., 2012).

Вместе с тем избежать снижения продуктивности при использовании больших количеств некрахмальных полисахаридов в кормлении птицы можно через предварительную обработку кормов. Одним из таких решений является предварительная экструзионная обработка с включением минеральных кормовых добавок, в частности кальция (Kurilkina MYa et al., 2019). Известно, что высокие дозировки кальция в рационе неоднозначно влияют на минеральный обмен (Salama ES et al., 2020; Simpson CJ and Wise A, 1990) и могут приводить к снижению продуктивности (Hurwitz S et al., 1978; Powell S et al., 2011; Guinotte F et al., 1995). Характеристики кишечного микробного сообщества зависят от концентрации данного элемента (Sebastian S et al., 1996; Несвижский Ю.В. и др., 2008), в связи с этим весьма перспективна возможность коррекции микробиомов препаратами кальция. Информации о влиянии некрахмальных полисахаридов, экструдированных с кальцием, на кишечный микробиом недостаточно, что и определяет цель нашего исследования.

Цель исследования.

Сравнительное изучение микробного сообщества слепой кишки цыплят-бройлеров на фоне замены зерновой части рационов на пищевые волокна с разным уровнем кальция.

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Цыплята-бройлеры кросса «Арбор-Айкрес», просветная микрофлора кишечника.

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями Russian Regulations, 1987 (Order No.755 on 12.08.1977 the USSR Ministry of Health) and «The Guide for Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996)». При выполнении исследований были предприняты усилия, чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшения количества используемых образцов.

Схема эксперимента. Исследования проводились на базе вивария ФНЦ БСТ РАН (пос. Черноречье, Оренбургский район Оренбургской области).

В качестве источника пищевых волокон в исследовании были использованы пшеничные отруби. Процесс экструдированния производился при помощи универсального одношнекового пресс-экструдера ПШ30/1 при влажности смеси 30 %.

На основании данных индивидуального взвешивания методом пар-аналогов были сформированы 6 групп (n=30) - одна контрольная и пять опытных.

Основной рацион включал полнорационные комбикорма с питательностью согласно рекомендациям ВНИТИП. Состав ростового рациона для птиц включал: пшеницу - 223 г/кг; кукуРУЗУ - 320 г/кг; отруби пшеничные - 100 г/кг; шрот соевый - 145 г/кг; шрот подсолнечный - 70 г/кг; мука рыбная - 52,7 г/кг; масло подсолнечное - 50 г/кг; монохлоргидрат лизина - 1 г/кг; dl-метионин - 1 г/кг; l-трео-нин - 1 г/кг; соль поваренная - 3,0 г/кг; монокальцийфосфат - 7,0 г/кг; мел кормовой - 3 г/кг; известняковая мука - 5 г/кг; сода пищевая (бикарбонат натрия) - 1,0 г/кг; БВМД Эра-2 - 20 г/кг.

Начиная с 21 суток, в рационе цыплят опытных групп отруби заменяли на экструдированные корма: в I опытной группе - на экструдированные отруби, II - на экструдированную смесь отрубей (90 %) и СаСО3 (10 %); III - экструдированную смесь отрубей (85 %) и СаСО3 (15 %); IV - экструдированную смесь отрубей (80 %) и СаСО3 (20 %); V - экструдированную смесь отрубей (75 %) и СаСО3 (25 %).

Живую массу цыплят определяли еженедельным индивидуальным взвешиванием, потребление корма - ежедневным учётом заданных кормов и их остатков по общепринятым методикам (Фисинин В.И., 2013).

Изучение микрофлоры кишечника производили на основе изучения биопроб, отобранных в ходе убоя 42-суточной птицы. После вскрытия птицы содержимое слепого кишечника помещали в стерильные микропробирки типа «эппендорф», которые не позднее 1 часа после убоя доставлялись в сумках-холодильниках в лабораторию для проведения посевов.

Для исследования анаэробов использовали анаэростаты АЭ-01. Создание необходимой для культивирования микроорганизмов атмосферы проводили с помощью химических газогенерирующих пакетов.

Для получения исходного разведения (10-1) брали 1 грамм содержимого слепого кишечника, гомогенизировали в 9 мл физиологического раствора (0,85 % NaCl). Оставляли при комнатной температуре на 10-15 минут. Далее готовили ряд последующих разведений бактериальной суспензии в физиологическом растворе (табл. 1).

Таблица 1. Схема разведений, условия и применяемые среды Table 1. Dilution scheme, conditions and media used

Наименование среды/ Name of medium Наименование микроорганизма/Name of microorganism Условия культивирования (°C, t)/ Cultivating conditions (°C, t) Высеваемые разведения/ Plated cultures

1 2 3 4

Аэробные микроорганизмы/ Aerobic microorganisms

Агар Байрд-Паркера/ Baird-Parker agar Бактерии рода Staphylococcus +35 °C, 24-48 ч/h 10-3

Агар дифференциально -диагностический для Proteus/ Differential diagnostic agarfor Proteus Агар Эндо/ Endo agar Висмут-сульфит агар/ Bismuth Sulphite Agar Бактерии рода Proteus +36±1 °C, 48 ч/h 10-3 Бактерии рода Escherichia +37 °C, 18-20 ч/h 10-6 Бактерии рода Salmonella +37 °C, 48 ч/h 10-1

Анаэробные микроорганизмы/ Anaerobic microorganisms

Среда MRSMRSmedum Бифидум-среда/ Bifidum medium Сульфитный агар/ Sulphite agar Энтерококкагар/ Enterococcagar Бактерии рода Lactobacillus +35±2 °C, 48 ч/h 10-7 Бактерии рода Bifidobacterium +37 °C, 48 ч/h 10-7 Clostridiumperfringens +37 °C, 24 ч/h 10-5 Бактерии рода Enterococcus (E. faecalis, E. faecium) +37 °C, 48 ч/h 10-4

Mueomnoeoàcmeo u KopMonpouseoàomo 2020 T. 103 № 2 /Animal Husbandry and Fodder Production 2020 Vol. 103 Is. 2

136 Теория и практика кормления

Идентификацию и определение количества микроорганизмов в 1 грамме проводили по формуле 1.

М = N х 10n+1,

где M - число микроорганизмов в 1г;

N - количество выросших колоний на чашках;

n - степень разведения материала.

Оборудование и технические средства. Исследования микробиоты кишечника проводили в Испытательном центре ЦКП БСТ РАН (Лицензия на осуществление деятельности, связанной с выполнением работ с возбудителями инфекционных заболеваний 4 группы патогенности, № 56.01.15.001.Л.000044.07.09 от 10.07.2009 г.). Пресс-экструдер ПШ30/1 (Россия), весы лабораторные электронные ВЛТЭ-1100 (Россия), микропробирки «эппендорф» («NuovaAptaca S.R.L.», Италия), анаэростаты АЭ-01 (Россия).

Статистическая обработка. Статистическую обработку полученных данных проводили c использованием пакета программ «Statistica 10.0» («Stat Soft Inc.», США), включая определение средней арифметической величины (М), стандартной ошибки средней (m). Достоверными считали результаты при Р<0,05.

Результаты исследований.

Из представителей облигатной микрофлоры кишечника цыплят-бройлеров были изучены бифидобактерии, лактобактерии, энтерококки и кишечная палочка.

В группе подопытной птицы, получавшей основной рацион, роста бифидобактерий не обнаружено. Включение экструдированных отрубей в I опытной группе сопровождалось интенсивным ростом Bifidobacterium в виде утолщённых «комет». При вводе кальциевого компонента в экструдат был отмечен дозозависимый эффект с увеличением концентраций СаСО3 от 15 % до 25 %. При этом в IV и V опытных группах характер роста колоний представляли собой более тонкие «тяжи».

КОЕ/Г, 10э/ CFU/G, 10*

8 7 6 5 4 3 2 1 О

«т*

m

Контроль/ Control

I опытная/ II опытная/ III опытная/ IV опытная/ V опытная/ I experimental II experimental III experimental IV experimental V experimental

Бактерии рода Escherichia/ Bacteria of the genus Escherichia

Бактерии рода Escherichia/ Bacteria of the genus Lactobacillus

137

6

КОЕ/Г, 10 v CFU/G,106

1 6 5 4

i m m

0

Контроль/Control I опытная/ II опытная/ Шопытная/ копытная/ V опытная/

I experimental (I experimental lllexperimental IVexperimental V experimental

■ Бактерии рода Enterococcus/Bacteria of the genus Enterococcus

Теория и практика кормления

Рис. 1 - а,б. Представленность облигатной микрофлоры в слепых отростках кишечника птицы Figure 1 а,б. Representation of obligate microflora in cecum of bird intestine

Уменьшение количества неперевариваемой клетчатки в рационе путём экструдирования отрубей стимулировало рост Lactobacillus до 1,96*109 КОЕ/г (Р<0,001) относительно контроля. Тенденция к увеличению лактобактерий сохранялась при различных уровнях кальция. Рост количества бактерий в опытных группах в зависимости от процента ввода кальцийсодержащей добавки не имеет линейного характера и изменяется в ряду 10 %<15 %<25 %<20 %. Наибольший ответ был в группе, получавшей экструдат с 20 % СаСОз (Р<0,001), увеличение составило порядка 268 % относительно I группы. Более низкие дозировки введения во II и III опытных группах снизили рост Lactobacillus на 73,9 % и 33,1 % (Р<0,001) соответственно. Дальнейшее увеличение концентрации СаСОз в экструдате до 25 % приводит количество бактерий этого семейства к снижению до 3,34*109 КОЕ/г (рис. 1а).

Введение в рацион птицы I опытной группы экструдата привело к уменьшению количества Escherichia в 5 раз относительно контроля. Ответ на введение кальция достигает максимального значения в IV опытной группе, рост относительно I опытной составил 7,5 раза (Р<0,001), введение 25 % СаСО3 сопровождалось снижением количества Escherichia с 1,49*109 до 1,02*109 КОЕ/г. Во II опытной группе наблюдался минимальный рост.

При оценке бактерий рода Enterococcus идентифицировали два вида - E. faecalis и E. faecium. Значимой реакции на введение экструдированного продукта в I опытной группе со стороны бактерий не последовало. А включение кальция в опытные группы привело к росту Enterococcus в 3,1 раза (Р<0,001) при 10 % вводе СаСО3, в 4 раза (Р<0,001) - при дозировке 20 %. В целом увеличение количества колоний Enterococcus происходит в ряду опытных групп: III<V<II<IV (рис. 1б).

Изменение структуры рациона отразилось и на факультативной микрофлоре кишечника.

Патогенные бактерии рода Salmonella из содержимого кишечника контрольной группы не высеивались. Однако с введением экструдированных кормов отмечается рост Salmonella до 62,33±9,02 КОЕ/г (P<0,001) (рис. 2).

138

Теория и практика кормления

250 200 150 100 50 0 -50 -100

***

11 опытная/

*** **

*** ' ■ I ■

***

1 "

I I I оп ы тна я/

I V опытная/

***

** * ГШ

V опытная/

II experimental III experimental IV experimental V experimental 11 Salmonella "Staphylococcus ■ Candida

Рис. 2 - Динамика факультативной микрофлоры в слепых отростках кишечника птицы Figure 2 - Dynamics of facultative microflora in cecum of bird intestine

Замена нативной части отрубей экструдатом в I опытной группе привела к некоторому снижению в росте Staphylococcus. Дополнительное введение в экструдат кальцийсодержащей добавки стимулирует рост количества бактерий, установлен дозозависимый эффект при увеличении концентрации CaCO3 до 20 %. Дальнейшее увеличение дозировки СаСОз до 25 % оказывает угнетающее действие на рост Staphylococcus, количество бактерий контрольной и V опытной групп не отличается, однако отличие V опытной группы от I опытной, получавшей рацион без введения добавок кальция, составило 27,8 % (Р<0,001) (рис. 2). Увеличение роста Staphylococcus происходит в ряду опытных групп: II<III<IV. В IV опытной группе при введении 20 % СаСОз в экструдат количество бактерий относительно I опытной группы достигает 186,6 % (Р<0,001).

Грибы рода Candida реагируют на увеличение дозировок кальция достоверным ростом в опытных группах c III по V. Преобразование клетчатки экструдированием увеличивает содержание грибов в 1,5 раза относительно контроля.

Рост бактерий Clostridium в контроле и I опытной группе не обнаружен, увеличение до 1,17*107 КОЕ/г достигается во II опытной группе на фоне введения 10 % кальцийсодержащего компонента. Сплошной рост клостридий был зафиксирован при введении СаСОз в экструдат в количестве 20 % (рис. 3).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 3 - Рост Clostridium в контрольной и опытных группах (слева направо: контроль, I-V опытные группы)

Figure 3 - The growth of Clostridium in control and experimental groups (left to right: control, I-V experimental groups)

Бактерии рода Proteus и Shigella не были обнаружены ни в одной из групп.

Таблица 2. Ответ микрофлоры на снижение содержания клетчатки (I) и увеличение содержания Са (II-V) Table 2. The response of microflora to a decrease in fiber (I) and an increase in Ca (II-V)

Наименование микроорганизма/Name of microorganism Группа/Group

I II III IV V

Bifidobacterium |(a) - |(a)|(b) |(a,b) |(a,b)

Lactobacillus f***(a) t**(a)j***(b) t***(a)j**(b) t***(a,b) t***(a,b)

Escherichia j***(a) i***(a,b) t***(a,b) t***(a,b) t***(a,b)

Enterococcus too t***(a,b) t***(a,b) t***(a,b) t***(a,b)

Грибы рода Candida too t(a,b) t*(a)t(b) t*(a)t(b) t*(a)t(b)

Staphylo coccus 1(a) t*(a)***(b) t***(a,b) t***(a,b) t(a)t**(b)

Clostridium perfringens - t***(a,b) t**(a,b) t***(a,b) t**(a,b)

Salmonella t***(a) t(a)j**(b) t***(a)t(b) t***(a,b) t***(a,b)

Примечание: «-» - нет роста; (a) - по отношению к контрольной группе; (b) - по отношению

к I опытной группе; * - P<0,05, ** - P<0,01, *** - P<0,001 Note: «-» - no growth (a) - in relation to the control group (b) - in relation to the experimental group;

* - P<0,05, ** - P<0,01, *** - P<0,001

Анализ общей динамики микробиома слепого кишечника в зависимости от изменений структуры рациона показывает, что снижение трудногидризуемых углеводов в рационе путём эктрузии провоцирует общий рост исследуемых бактерий, за исключением таких представителей факультативной микрофлоры, как Escherichia, Staphylococcus, Clostridium perfringens (табл. 2). В зависимости от уровня кальция в рационе меняется соотношение симбиотной и условно-патогенной микрофлоры, однако увеличение концентраций CaCO3 приводит к активному достоверному росту всех исследуемых микроорганизмов как относительно контроля, так и относительно I опытной группы.

Показатели продуктивности птицы связаны с микробиоценозом, экструдирование отрубей способствовало росту опытной птицы во всех группах, так, наибольшая живая масса на конец эксперимента - 2590,0 г зафиксирована в I опытной группе, абсолютный прирост за эксперимент составил 1 926,00±97,99 г. Введение кальция в рацион в составе экструдата значимо не повлияло на динамику живой массы (табл. 3).

Таблица 3. Показатели продуктивности цыплят-бройлеров Table 3. Productivity indicators for broiler chickens

Показ атель/Indicator Группа/Group

Контроль/ Control I II III IV V

Живая масса, г, на конец эксперимента/ Live weight, g, at the end of the experiment Расход корма на 1 кг прирост живой массы/Feed consumption per 1 kg of live weight gain Абсолютный прирост за эксперимент, г/ Absolute gain per experiment, g 2391,6±38,11 2590,0±±98,0 2539,6±129,2 2450,4±121,9 2468,8=133,33 2378,409593 1,84 1,97 1,81 1,83 1,88 1,92 1728,40±38,11 1926,00±97,99 1876,80±129,22 1787,40±12191 1 805,20±±133,33 1715,40±95,93

Обсуждение полученных результатов.

Микробиом птицы - сложно организованная динамическая система, превосходящая организм хозяина по ферментативной вооружённости и гибко реагирующая на малейшие изменения в питании. Этот факт хорошо известен науке (Антонян А.А. и Горбунова Е.А., 2018). Не стали исключением и наши исследования. Как следует из полученных результатов, включение баротерми-чески модифицированного корма в рацион сопровождалось значительными изменениями в интенсивности роста как облигатной, так и факультативной микрофлоры. В частности, отмечен рост Bifidobacterium. Известно, что бактерии этого рода, производя органические кислоты, смещают рН среды в кислую сторону и создают благоприятные условия для роста грибов Candida, которые связаны с ними мутуалистическими взаимоотношениями и в свою очередь обеспечивают анаэробные бактерии аминокислотами и витаминами (Костерина В.В. и др., 2009).

Исходя из анализа полученных данных, становится очевидным, что содержание патогенов в кишечнике птицы, в частности Salmonella, было отмечено только в опытных группах. Высокое содержание пищевых волокон в отрубях контрольной группы приводило к изменению кислотности среды за счёт деятельности Bifidobacterium и Lactobacillus (Walugembe M et al., 2014), что вероятно сдерживало рост патогенной макрофлоры. Введение экструдата в рацион путём замены нативных отрубей приводит к достоверному росту патогенной Salmonella в кишечнике птицы. Это происходит за счёт увеличения количества доступных углеводов в результате кратковременного воздействия давлением и температурой в процессе экструзии.

Результаты наших исследований показывают, что микробиом слепой кишки отвечает на введение в экструдат смеси отрубей и кальцийсодержащей добавки нарастанием количества эндогенной микрофлоры.

Так, увеличение концентрации кальция в рационе привело к резкому росту Lactobacillus относительно рациона без кальция. Это может быть связано с ответом микрофлоры на смещение водородного показателя в щелочную сторону, известно, что Lactobacillus наряду с Bifidobacterium, ферментируя трудногидролизуемые углеводы, вырабатывают уксусную кислоту (Sanjay K et al., 2019; Bryant MP et al., 1958).

Наряду с этим рост Escherichia coli в опытных группах может объясняться тем, что в отличие от анаэробов они не секретируют внеклеточные полисахаридные гидролазы и поэтому не могут использовать пищевые волокна. Есть предположение (Sandford et al., 2011; Tyrrell C and Paul S, 2015), что комменсальные и патогенные штаммы Escherichia coli колонизируют толстую кишку путём роста в кишечной слизи (Sweeney NJ et al., 1996; Franklin DP et al., 1990), они зависят от анаэробов, присутствующих в слизи, которые могут обеспечивать их моно- и дисахаридами и мальтодекстринами, необходимыми E. coli для роста. Высокое содержание кальция приводит к увеличению интенсивности роста кишечной палочки в 25 раз относительно контроля. Clostridium отреагировали интенсивным ростом на дозировку Са в 20 %. Известно, что данные бактерии зависят от уровня Са. Низкое содержание этого элемента в рационе сопряжено с повышением выработки фитазы и таким образом может улучшить усвоение минералов, аминокислот и увеличивает продуктивность птицы в целом (Jorgensen H et al, 1996).

Оценка общей динамики кишечного биоценоза показала, что наиболее существенное влияние на бактериальное сообщество оказывает поступление экструдированных кормов, снижение клетчатки в рационе приводит к уменьшению численности условно-патогенной микрофлоры. При увеличении содержания кальция произошла колонизация толстого кишечника сальмонеллой, стафилококком и другими транзиторными микроорганизмами, что подтверждается работами, выполненными ранее (Bovee-Oudenhoven IM et al., 1999; Антонян А.А. и Горбунова Е.А., 2018). Однако изменения биоценоза не свидетельствуют о тяжёлых дисбиотических процессах в организме птиц, т. к. на фоне роста условно-патогенных бактерий идёт интенсивный рост нормофлоры. Вероятно, это объясняется эффектом так называемого кросс-кормления, когда активация роста одних бактерий за счёт введения субстратов стимулирует рост других (Holscher HD, 2017).

Выводы

Включение трудногидролизуемых углеводов снижает уровень патогенов в кишечнике. Экструдированные рационы с включением Са влияют на увеличение роста облигатной

микрофлоры, в то же время необходимо отметить дозозависимый рост условно-патогенных бактерий. Увеличение содержания Са в рационе цыплят следует осуществлять с осторожностью, изменения нормофлоры могут привести к запуску метаболических нарушений.

Необходимы дальнейшие исследования взаимодействия между различными видами микроорганизмов в кишечном биоценозе, используя для управления характеристиками микробного сообщества значительный потенциал перекрёстного скармливания.

Литература

1. Антонян А.А, Горбунова Е.А. Особенности межмикробных взаимоотношений микрофлоры толстого кишечника // Международный студенческий научный вестник. 2018. № 1. С. 23. [Antonyan AA, Gorbunova EA. Features of the relationship between the microflora of the large intestine. Mezhdunarodnyi studencheskii nauchnyi vestnik. 2018;1:23. (In Russ)].

2. Бактериальное сообщество слепых отростков кишечника цыплят-бройлеров на фоне питательных рационов различной структуры / В.И. Фисинин, Л.А. Ильина, Е.А. Йылдырым, И.Н. Никонов,

B.А. Филиппова, Г.Ю. Лаптев, Н.И. Новикова, А.А. Грозина, Т.Н. Ленкова, В.А. Манукян, И.А. Егоров // Микробиология. 2016. Т. 85. № 4. С. 472-480. [Fisinin VI, Il'ina LA, Iyldyrym EA, Nikonov IN, Filippova VA, Laptev GYu, Novikova NI, Grozina AA, Lenkova TN, Manukyan VA, Egorov IA. Broiler chicken cecal microbiocenoses depending on mixed fodder. Microbiology. 2016;85(4):493-499. (In Russ)]. doi: 10.1134/S0026261716040056

3. Изменение среднесуточной гемолитической и каталазной активности госпитальных штаммов ассоциативной микробиоты под действием экзометаболитов Candida albicans в эксперименте / В.В. Костерина, А.П. Рябинина, В.В. Леонов, В.В. Варницына, М.В. Николенко, Я.И. Па-ромова, Т.Х. Тимохина // Вестник Югорского государственного университета. 2009. № 3(14).

C. 58-61. [Kosterina VV, Ryabinina AP, Leonov VV, Varnitsyna VV, Nikolenko MV, ParomovaYaI, Timokhina TKh. Alteration in average daily hemolytic and catalase activity of hospital strains of the associative microbiota under the influence of Candida albicans exsometabolites (in experiment). Yugra State University Bulletin. 2009;3(14):58-61. (In Russ)].

4. Методика проведения научных и производственных исследований по кормлению сельскохозяйственной птицы. Молекулярно-генетические методы определения микрофлоры кишечника / И.А. Егоров, В.А. Манукян, Т.Н. Ленкова и др. Сергиев Посад: ВНИТИП, 2013. 51 с. [Egorov IA, Manukyan VA, Lenkova TN, et al. Metodika provedeniya nauchnykh i proizvodstvennykh issledovanii po kormleniyu sel'skokhozyaistvennoi ptitsy. Molekulyarno-geneticheskie metody opredeleniya mikroflory kishechnika. Sergiev Posad: VNITIP; 2013:51 p. (In Russ)].

5. Питательность и продуктивное действие отрубей, модифицированных в присутствии микрочастиц железа / Н.В. Гарипова, А.М. Мирошников, Т.Н. Холодилина, М.Я. Курилкина, В.В. Ван-шин, А.Г. Зелепухин, Н.И. Рябов // Вестник Оренбургского государственного университета. 2012. № 10(146). С. 117-121. [Garipova NV, Miroshnikov SA, Holodilina TN, Kurilkina MY^ Vanshin VV, Zelepukhin AG, Ryabov NI. Nutritional and productive action of bran, modified in the presence of particulate iron. Vestnik of the Orenburg State University. 2012;10(146):117-121. (In Russ)].

6. Сравнительный анализ роли кальция в изменчивости фекального и пристеночного микробного сообщества желудочно-кишечного тракта крыс / Ю.В. Несвижский, О.В. Рубальский, Е.А. Богданова, С.С. Афанасьев, А.А. Королев, В.В. Зверев, Р.Н. Фетисов // Астраханский медицинский журнал. 2008. Т. 3. № 3. С. 49-53. [Nesvizhskii YuV, Rubal'skii OV, Bogdanova EA, Afanas'ev SS, Korolev AA, Zverev VV, Fetisov RN. Sravnitel'nyi analiz roli kal'tsiya v izmenchivosti fekal'nogo i pris-tenochnogo mikrobnogo soobshchestva zheludochno-kishechnogo trakta krys. Astrakhan Medical Journal. 2008;3(3):49-53. (In Russ)].

7. Тараканов Б.В. Методы исследования микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. М.: Науч. мир, 2006. 187 с. [Tarakanov BV. Metody issledovaniya mikroflory pishchevaritel'nogo trakta sel'skokhozyaistvennykh zhivotnykh i ptitsy. Moscow: Nauch. mir; 2006:187 p. (In Russ)].

8. Тимошко М.А. Микрофлора пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных. Кишинев: Штиинца, 1990. 161 с. [Timoshko MA. Mikroflora pishchevaritel'nogo trakta sel'skokho-zyaistvennykh zhivotnykh. Kishinev: Shtiintsa; 1990:161 p. (In Russ)].

9. Эффективность технологии переработки лузги гречихи с использованием химической и барогидротермической обработки / Т.Н. Холодилина, С.А. Мирошников, Г.Б. Зинюхин, О.Я. Соколова, Г.Б. Родионова // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2008. № 1. С. 62-64. [Kholodilina TN, Miroshnikov SA, Zinyukhin GB, Sokolova OYa, Rodionova GB. Effectiveness of technology for processing buckwheat hulls by the use of chemical and barohydrothermal treatment. Vestnik of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2008;1:62-64. (In Russ)].

10. Bach Knudsen KE. The nutritional significance of «dietary fibre» analysis. Anim Feed Sci. Technol. 2001;90(1-2):3-20. doi: https://doi.org/10.1016/S0377-8401(01)00193-6

11. Boguslawska-Tryk M, Piotrowska A, Burlikowska K. Dietary fructans and their potential beneficial influence on health and performance parameters in broiler chickens. J Cent Euro Agri. 2012;13(2):272-291. doi: 10.5513/JCEA01/13.2.1045

12. Bovee-Oudenhoven IM, Wissink ML, Wouters JT, Van der Meer R. Dietary calcium phosphate stimulates intestinal lactobacilli and decreases the severity of a salmonella infection in rats. J Nutr. 1999;129(3):607-612. doi: https://doi.org/10.1093/jn/129.3.607

13. Bryant MP, Small N, Bouma C, Chu H. Bacteroides ruminicola n. sp. and Succinimonas amy-lolytica; the new genus and species; species of succinic acid-producing anaerobic bacteria of the bovine rumen. J Bacterio. 1958;76(1):15-23.

14. Franklin DP, Laux DC, Williams TJ, Falk MC, Cohen PS. Growth of Salmonella typhimuri-um SL5319 and Escherichia coli F-18 in mouse cecal mucus: role of peptides and iron. FEMS Micobiol Ecol. 1990;74(2-3):229-240. doi: https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.1990.tb01688.x

15. Guinotte F, Gautron J, Nys Y, Soumarmon A. Calcium solubilization and retention in the gastrointestinal tract in chicks (Gallus domesticus) as a function of gastric acid secretion inhibition and of calcium carbonate particle size. Br J Nutr. 1995;73(1):125-139. doi: https://doi.org/10.1079/BJN19950014

16. Holscher HD. Dietary fiber and prebiotics and the gastrointestinal microbiota. Gut Microbes. 2017;4;8(2):172-184. doi: 10.1080/19490976.2017.1290756

17. Hurwitz S, Dubrov D, Eisner U, Risenfeld G, Bar A. Phosphate absorption and excretion in the young turkey, as influenced by calcium intake. J Nutr. 1978;108(8): 1329-1335. doi: https://doi.org/10.1093/jn/108.8.1329

18. Iji PA, Saki AA, Tivey DR. Intestinal development and body growth of broiler chicks on diets supplemented with non-starch polysaccharides. Anim. Feed Sci. Technol. 200;89(3-4): 175-188. doi: https://doi.org/10.1016/S0377-8401(00)00223-6

19. Jorgensen H, Zhao XQ, Knudsen KE, Eggum BO. The influence of dietary fiber source and level on the development of the gastrointestinal tract, digestibility and energy metabolism in broiler chickens. Br. J. Nutr. 1996;75(3):379-395. doi: https://doi.org/10.1079/BJN19960141

20. Krogdahl A. Antinutrients affecting digestive function and performance in poultry. Proceedings of the 7th European Poultry Conference, ed. Larbier DM. Paris, 1986;1:239-248.

21. Kumar S, Shang Y, Kim WK. Insight into dynamics of gut microbial community of broilers fed with fructooligosaccharides supplemented low calcium and phosphorus diets. Front Vet Sci. 2019;6:95. doi: 10.3389/fvets.2019.00095

22. Kurilkina MYa, Zavyalov OA, Kholodilina TN, Muslyumova DM, Vanshin VV. Evaluation of the effectiveness of highly dispersed metal powders (Ca, Cu, Zn, Fe) used to increase digestibility and bioavailability of feed substrates. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;341:012179. doi: 10.1088/1755-1315/341/1/012179

23. Powell S, Bidner TD, Southern LL. Phytase supplementation improved growth performance and bone characteristics in broilers fed varying levels of dietary calcium. Poult Sci. 2011;90(3):604-608. doi: https://doi.org/10.3382/ps.2010-01000

24. Rick SC, Van Der Aar PJ, Fahey GCJr, Berger LL. Influence of dietary fiber on performance and fermentation characteristics of gut contents from growing chicks. Poult Sci. 1982;61(7):1335-1343. doi: https://doi.org/10.3382/ps.0611335

25. Rinttilä T, Apajalahti J. Intestinal microbiota and metabolites - Implications for broiler chicken health and performance. Journal of Applied Poultry Research. 2013;22(3):647-658. doi: https://doi.org/10.3382/japr.2013-00742

26. Salama ES, Jeon BH, Kurade MB, Patil SM, Usman M, Li X, Lim H. Enhanced anaerobic co-digestion of fat, oil, and grease by calcium addition: Boost of biomethane production and microbial community shift. Bioresour Technol. 2020;296:122353. doi: 10.1016/j.biortech.2019.122353

27. Salanitro JP, Fairchilds IG, Zgornicki YD. Isolation, culture characteristics, and identification of anaerobic bacteria from the chicken cecum. Appl Microbiol. 1974;27(4):678-687.

28. Sandford EE, Orr M, Balfanz E, Bowerman N, Li X, Zhou H, Johnson TJ, Kariyawasam S, Liu P, Nolan LK, Lamont SJ. Spleen transcriptome response to infection with avian pathogenic Escherichia coli in broiler chickens. BMC Genomics, 2011;12:469.

29. Sebastian S, Touchburn SP, Chavez ER, Lague PC. Efficacy of supplemental microbial phytase at different dietary calcium levels on growth performance and mineral utilization of broiler chickens. Poult Sci. 1996;75(12):1516-1523. doi: https://doi.org/10.3382/ps.0751516

30. Selle PH, Cowieson AJ, Ravindran V. Consequences of calcium interactions with phytate and phytase for poultry and pigs. Livest Sci. 2009;124:126-141. doi: 10.1016/j.livsci.2009.01.006

31. Simpson CJ, Wise A. Binding of zinc and calcium to inositol phosphates (phytate) in vitro. Br J Nutr. 1990;64(1):225-232. doi: https://doi.org/10.1079/BJN19900024

32. Sweeney NJ, Laux DC, Cohen PS. Escherichia coli F-18 and E. coli K-12 Eda mutants do not colonize the streptomycin-treated mouse large intestine. Infect Immun. 1996;64(9):3504-3511.

33. Tyrrell C, Paul SC. Commensal and pathogenic Escherichia coli metabolism in the gut. Microbiol Spectr. 2015;3(3). doi: 10.1128/microbiolspec.MBP-0006-2014

34. Walk CL, Bedford MR, Mc.Elroy AP. Influence of limestone and phytase on broiler performance, gastrointestinal pH, and apparent ileal nutrient digestibility. Poult Sci. 2012;91(6):1371-1378. doi: 10.3382/ps.2011-01928

35. Walugembe M, Rothschild MF, Persia ME. Effects of high fiber ingredients on the performance, metabolizable energy and fiber digestibility of broiler and layer chicks. Anim Feed Sci. Tech. 2014;188:46-52. doi: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2013.09.012

36. Wang Y, Zeng T, Wang SE, Wang W, Wang Q, Yu HX. Fructooligosaccharides enhance the mineral absorption and counteract the adverse effects of phytic acid in mice. Nutrition. 2010;26(3):305-311. doi: https://doi.org/10.1016/j.nut.2009.04.014

References

1. Antonyan AA, Gorbunova EA. Features of the relationship between the microflora of the large intestine. International Student Scientific Herald. 2018;1:23.

2. Fisinin VI, Il'ina LA, Iyldyrym EA, Nikonov IN, Filippova VA, Laptev GYu, Novikova NI, Grozina AA, Lenkova TN, Manukyan VA, Egorov IA. Broiler chicken cecal microbiocenoses depending on mixed fodder. Microbiology. 2016;85(4):493-499. doi: 10.1134/S0026261716040056

3. Kosterina VV, Ryabinina AP, Leonov VV, Varnitsyna VV, Nikolenko MV, Paromova YaI, Timokhina TKh. Alteration in average daily hemolytic and catalase activity of hospital strains of the associative microbiota under the influence of Candida albicans exsometabolites (in experiment). Yugra State University Bulletin. 2009;3(14):58-61.

4. Egorov IA, Manukyan VA, Lenkova TN, et al. The methodology of scientific and industrial research on feeding poultry. Molecular genetic methods for the determination of intestinal microflora. Sergiev Posad: VNITIP; 2013:51 p.

5. Garipova NV, Miroshnikov SA, Holodilina TN, Kurilkina MYa, Vanshin VV, Zelepukhin AG, Ryabov NI. Nutritional and productive action of bran, modified in the presence of particulate iron. Vestnik of the Orenburg State University. 2012;10(146):117-121.

6. Nesvizhskii YuV, Rubal'skii OV, Bogdanova EA, Afanas'ev SS, Korolev AA, Zverev VV, Feti-sov RN. A comparative analysis of role of calcium in the variability of fecal and parietal microbial community of the gastrointestinal tract of rats. Astrakhan Medical Journal. 2008;3(3):49-53.

7. Tarakanov BV. Research methods for the microflora of the digestive tract of farm animals and poultry. Moscow: Scientific. World; 2006:187 p.

8. Timoshko MA. Microflora of the digestive tract of farm animals. Chisinau: Shtiintsa; 1990: 161 p.

9. Kholodilina TN, Miroshnikov SA, Zinyukhin GB, Sokolova OYa, Rodionova GB. Effectiveness of technology for processing buckwheat hulls by the use of chemical and barohydrothermal treatment. Vestnik of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2008;1:62-64.