CC BY
40
УДК 577.118
Стефанишин О.М., K.6.H.,oliastef@ukr.net ® 1нститут бюлогп тварин НААН Украши, м.Львгв
ВПЛИВ СТРУКТУРНИХ I НЕСТРУКТУРНИХ ВУГЛЕВОД1В НА Р1СТ I Г1ДРОЛ1ТИЧНУ АКТИВН1СТЬ М1КРООРГАНВМШ РУБЦЯ
ТЕЛЯТ ЗА УМОВ IN VITRO
В статт1 представленi дат про вплив in vitro целюлози, крохмалю i глюкози на ркт i життeдiяльнiсть мiкроорганiзмiв рубця телят. Показано, що целюлоза значно менше стимулюе ркт симбютичних бактерт, тж глюкоза i крохмаль. Протеолтична активтсть лише в nрисутностi глюкози вiрогiдно зростае в порiвняннi з контрольними пробами, тодi як на амыолтичну активтсть цей моносахарид проявляе iнгiбуючий вплив. При додаванн целюлози i крохмалю достовiрно зростае вiдповiдно целюлолтична i амыолтична активтсть в середовищi тдчас ткубацт вмкту рубця in vitro.
Ключовi слова: мтрооргатзми, рубець, велика рогата худоба, структурн i неструктурн вуглеводи.
Вступ. Сучасна практика годiвлi ставить HOBi завдання в rany3i дослщжень екологи рубця жуйних тварин. Актуальними е проблеми, пов'язаш з можливим скерованим впливом на мжрооргашзми та ферментш процеси в травному тракт жуйних тварин i3 метою одержання високояккно! продукци. У зв'язку з морфолопчними i функцюнальними особливостями травно! системи у жуйних тварин функцюнальна роль вуглеводiв в зaбезпеченнi !х оргaнiзму поживними речовинами е своерщною. Завдяки ферментативнш системi симбiотичних мiкрооргaнiзмiв вaжкодоступнi вуглеводш полiмери рослинних стiнок i кл^ин розщеплються до простих сполук. Останш перетворюються, переважно до летких жирних кислот, яю використовуються оргaнiзмом тварини-господаря [1,2]. Проси цукри, загалом, засвоюються мiкрооргaнiзмaми, в клiтинaх яких вони розщеплюються переважно анаеробно i е джерелом макроерпчних сполук, необхiдних для життедiяльностi !х клiтин [3]. Тому для створення високоефективно! рацюнально! системи годiвлi велико! рогато! худоби важливим е дослiдити вплив рiзних компонента кормiв рaцiону, !х поеднань i спiввiдношень на мiкрооргaнiзми рубця. Метою даних дослщжень було з'ясувати роль деяких структурних i неструктурних вуглеводiв, !х кiлькостей на рiст рубцево! популяцi! мiкрооргaнiзмiв та на деяю показники життедiяльностi !х клiтин.
Матер1ал i методи. Дослiдження проводилися в господaрствi 1нституту бiологi! тварин УААН "Чишки" на трьох телятах 6-мкячного вiку, яким встановлено фiстули на рубець. Проби вщбирали через 4 години тсля ранково! годiвлi, фшьтрували i переносили в анаеробних умовах в буферну сумш (200 мл/л), яка мютила (г/л): K2HPO4 - 5,0, KH2PO4 - 4,0, NaCl - 0,52, MgSO4.7H2O -0,070, CaCl2 - 0,035, NaHCO3 - 5,9, цисте!н хлориду - 0,174 [4]. Шля змiшувaння, 50 мл ще! сумiшi вносили в 120 мл пляшки i додавали 50 або 500
® Стефанишин О.М., 2010
300
мМ/л целюлози, крохмалю або глюкози, а як джерело азоту сечовину (30 мМ), закривали корками, продували СО2 i шкубували протягом 24 годин при температурi 38°С. Контролем служили проби , в яю не додавалися дослщжуваш субстрати. Пiсля закiнчення шкубаци вщбирали зразки рiдини для дослiджень. В зразках рщини визначали вмiст загального бiлка [5], амiаку [6], загальних летких жирних кислот [7], а також протеолггичну [8], целюлолiтичну [10]i амiлолiтичну [9] активностi. Вмiст бактерiальноl маси i бактерiального бiлка визначали тсля диференцiйного центрифугування визначеного об'ему шкубацшно! сумiшi спершу при 2000 g 10 хвилин, а поим центрифугуванням одержаного надосадку при 20000 g протягом 30 хвилин [11].
Результати дослщження. Як видно з таблиц 1, пiдчас шкубаци рщини рубця телят в анаеробних умовах спостер^аеться зростання бактерiальноl маси (приблизно на 50%). Разом з цим зростае також вмкт бактерiального i загального бiлка в середовищi (P<0,05). В той же час концентращя амiаку змiнюеться незначно, що вказуе на певну рiвновагу мiж катаболiчними i анаболiчними процесами пiд час шкубацшного перiоду. Що стосуеться летких жирних кислот, то 1х концентращя за 24 години шкубаци вiрогiдно зростае. Разом iз змiнами у кшькост бактерiальноl маси за час шкубаци змшюеться i ферментативна актившсть мiкроорганiзмiв, причому в протеолiтичних i целюлолiтичних процесах вiдмiчено деяке зростання активност i зниження амшол^ично! активности Це може свiдчити про перерозподш окремих груп мiкроорганiзмiв i стшкють 1х до умов шкубаци in vitro.
Таблиця 1
Вплив целюлози, крохмалю i глюкози in vitro на деяк-i показники життед1яльност1 мпкрооргашзмпв у середовищi рiдини рубця пiд час _ шкубацп при температурi 38°С (M±m, n = 6) _
Показники Контроль до шкубаци Контроль тсля шкубаци Целюлоза Крохмаль Глюкоза
рН 55 5,9 5,6 5,8 5,7
Бактер1альна маса мг/ 100 мл 73±9 116±15** 151±13 186±16* 177±15*
Загальний бшок, мг% 108±8 143±11** 206±20* 235±21* 227±22*
Бактер1альний бшок, мг% 18±2 26±2** 43±4* 50±5* 55±4*
Ам1ак, мг% 1,00±0,09 1,25±0,11 0,85±0,09* 0,85±0,07* 0,70±0,04*
ЛЖК ,мМ 0,95±0,07 1,41±0,13** 2,29±0,18* 1,88±0,16* 1,22±0,08
Протеолггачна актившсть,нМ/ 100 мг бшка 3,6±0,3 4,2±0,3 3,9±0,3 5,0±0,5 5,5±0,4*
Целюлоттична актившсть, в % 56±5 64±3 79±4* 59±4 61±6
Амшолггачна актившсть,нМ/ 100 мг бшка 31±4 24±3 31±3 41±3* 27±3
Примггка: ** - р1зниця в показниках контрольних зразк1в до i тсля шкубаци достов1рна (Р<0,05)
* - р1зниця в показниках прошкубованих контрольних i дослщних проб достов1рна (P<0,05).
301
Змши в дослщжуваних показниках B^Mi4eHi при шкубуванш рщини рубця з рiзними концентращями вуглеводiв. Так, при внесенш у середовище целюлози, особливо при бiльших ïï концентрацiях спостерiгаeться зростання вмiсту бактерiальноï маси приблизно на 43 % в порiвняннi з контрольними зразками, у яю не вносили цього полiмера. Це, очевидно, пов'язане з шдукщею росту пiд його впливом саме популяци целюлолiтичних бактерiй. Глюкоза i крохмаль iнтенсифiкують рiст мiкроорганiзмiв ще в бiльшiй мiрi (вщповщно на 70% i 60 %), що вказуе на значну доступшсть цих вуглеводiв як джерела макроерпчних сполук для синтетичних процесiв, а також як джерела пентоз для нуклешових кислот. На користь вищесказаного свщчить зростання вмiсту i загальних, i бактерiальних бiлкiв у середовищi за час iнкубацiï. У рiвнi амiаку, навпаки, пiд впливом вуглеводiв, зокрема глюкози i крохмалю, спостер^аеться зниження, що пiдтверджуе тези про роль цих енергетичних компонента в анаболiчних реакщях клiтин мiкроорганiзмiв.
Таким чином, неструктурш вуглеводи вiдiграють важливу роль в анаболiчних процесах кл^ин мiкроорганiзмiв, в той час як целюлоза служить, головним чином, джерелом летких жирних кислот - основного джерела енерги для тварини-господаря.
Звертають увагу змши в ферментнш активной iнкубацiйноï рiдини пiд впливом додаваних до середовища вуглеводiв. Так, зокрема, при додаванш целюлози i крохмалю достовiрно зростае вiдповiдно целюлолiтична i амшол^ична активнiсть в середовищi пщчас iнкубацiïï вмiсту рубця in vitro, що вказуе, з одного боку, на адаптивну природу вказаних фермента, а з другого боку на рют популяци мiкроорганiзмiв тих груп, у яких переважае ця актившсть. Глюкоза, в певнш мiрi, пригшчуе целюлол^ичну i амiлолiтичну активнiсть в середовищи.
Протеолiтична активнiсть лише в присутност глюкози вiрогiдно зростае в порiвняннi з контрольними пробами, тодi як на амiлолiтичну активнiсть цей моносахарид проявляе шпбуючий вплив. Очевидно, в останньому випадку вщбуваеться шпбування амiлази продуктом реакци - глюкозою. Крохмаль, навпаки, значно стимулюе актившсть амшази.
Висновки. Проведенi дослiдження in vitro впливу целюлози, глюкози i крохмалю на рют i життедiяльнiсть мiкроорганiзмiв рубця телят та 1'х бактерiальноï фракци. Показано, що пщ впливом глюкози i крохмалю штенсившсть росту популяци мiкроорганiзмiв е значно бшьша, нiж пiд впливом целюлози.
Л1тература
1.Янович В.Г. Бiологiчнi основи трансформаци поживних речовин у жуйних тварин [Текст] / В.Г.Янович, Л.1.Сологуб // — Львiв : В-во «Трiада плюс», 2000. — 384с.
2.Тараканов Б.В. Методы исследований микрофлоры пищеварительного тракта с.-х. животных и птицы [Текст] / Б.В.Тараканов// Бюлл.ВНИИФБиП с.-х. животных. — 1998. — 145с
3. Флаховски Г. Эрготропные вещества, регулирующие процессы пищеварения у жвачных //В кн.: "Эрготропики: регуляторы обмена веществ и
302
использования кормов сельскохозяйственными животными" (пер. з шм. тд ред. Пивняка И.Г.). Москва. "Агропромиздат". 1986. С.179-234.
4.Lopez S. Influence of sodium fumarate addition on rumen fermentation in vitro / C. Valdes, C. J. Newbold, R. J. Wallace // Brit. J. Nutr. - 1999. - Vol.81, №1. -P.59-64.
5.Lowry O.H. Protein measurement with the Folin reagent / N. J. Rosebrough, A. L. Farr, R. J. Randall // J. Biol. Chem. - 1951. - Vol.193, N 1. -P.265-273.
6.Курилов Н.В. Определение азотистих веществ в содержимом рубца [Текст] / Н.В.Курилов, Т.А.Радченкова // В кн. «Новые методы и модификации биохимических исследований в животноводстве».М. —: Колос. — 1970. — С.60-65.
7.Кроткова А.П. Определение летучих жиных кислот в содержимом рубца у жвачных [Текст] / А.П.Кроткова, Н.И.Митин // Вестник с. - х. науки.1957. — 10. —С.13-17.
8.Аитов А.А. Модификация методики определения протеолитической активности в химусе и слизистой кишечника [Текст] / А.А.Аитов, В.М.Газаров // Бюлл.ВНИИФБиП с.-х. животных. — 1978.
9.Kunitz M. Crystalline soybean trypsin inhibitor // J. Gen. Physiol. - 1947. -Vol.30, №4. - P. 291
10. Паенок С.М. До методики визначення целюлол^ично! активност ферментних препарата та вмкту передшлунюв жуйних тварин [Текст] /С.М.Паенок // Фiзiол. бкшм. с. - г. тварин. —1970. — Вип.15. — С.191-192
11. Powell E.O. A photometric method for following changes in length of bacteria [Text] /Е.О. Powell, P.J. Stoward// J.Gen.Microbiol. — 1962. — Vol.27 (3). — P.489-493.
Summary O.M. Stefanyshyn THE EFFECT OF STRUCTURAL AND NONSTRUCTURAL CARBOHYDRATES ON GROWTH AND HYDROLYSIS ACTIVITY OF RUMEN MICROORGANISMS OF CALVES IN VITRO
The data about the influence in vitro cellulose, starch and glucose on growth and vital a^ivity of rumen microorganisms in calves are presented in the article. It was shown that cellulose much less stimulates growth of symbiotic bacteria than glucose and starch. The proteolytic activity increases only in the presence of glucose as compared to control tests while glucose reduces an amylolytic activity. At addition of cellulose and starch to incubated medium the cellulolityc and amylolytic activities raises in rumen content in vitro.
Стаття надшшла до редакцИ 4.03.2010
303
