Определение кислотно-связывающей способности ингредиентов, используемых в рационе свиней.

Некоторые кормовые компоненты сильнее связывают кислоту в желудке, чем другие, поэтому их лучше не использовать в стартерных кормах для свиней, если необходимо повысить кислотность желудка. Целью данного исследования было определить кислотно-связывающую способность ингредиентов, которые часто используются в стартерных кормах для свиней. Ингредиенты были на следующие категории: (і) молочные продукты (n = 6), (ii) злаки (n = 10), (iii) корневые и целлюлозные продукты (n = 5), (iv) растительные белки (n = 11), (v) мясная и рыбная мука (n = 2), (vi) медикаменты (n = 3), (vii) аминокислоты (n = 4), (viii) минералы (n = 16), (ix) кислая соль (n = 4), (x) кислоты (n = 10). Образец еды весом 0,5 г был суспензирован в 5- мл дистиллированной, деионизированной воде при непрерывном помешивании. Эта суспензия подвергалась титрованию при 0,1 моль/л HCL или 0,1 моль/л NaOH так, что понадобилось около 10 дополнительных титрующих веществ для получения рН 3.0. При каждом введении, после уравновешивания в течение трех минут, показатели рН фиксировались. Кислотно-связывающая способность (КСС) высчитывалась как сумма кислот в миллиграмм-эквивалентах (meq), необходимых для понижения уровня рН 1 кг корма до (a) pH 4.0 (КСС-4) and (b) pH 3.0 (КСС-3). У категорий кормов показатели КСС значительно отличались (P<0.01). Средними значениями КСС-4 и КСС-3 для десяти категорий были: (i) 623 (s.d. 367.0) и 936 (s.d. 460.2), (ii) 142 (s.d. 79.2) и 324 (s.d. 146.4), (iii) 368 (s.d. 65.3) и 804 (s.d. 126.7), (iv) 381 (s.d. 186.1) и 746 (s.d. 227.0), (v) 749 (s.d. 211.6) и 1508 (s.d. 360.8), (vi) 120 (s.d. 95.6) и 261 (s.d. 163.2), (vii) 177 (s.d. 60.7) и 1078 (s.d. 359.0), (viii) 5064 (s.d. 5525.1) и 7051 (s.d. 5911.6), (ix) 5057 (s.d. 1336.6) и 8945 (s.d. 2654.1) и (x)-5883 (s.d. 4220.5) и -2591 (s.d. 2245.4) meq HCL на кг, соответственно. В пределах категории показатели КСС-3 и КСС-4 были высоко коррелированны: показатели R2 0,80 и более для категорий пищевых продуктов i, iv, v, vi, vii и viii. Корреляция между ожидаемыми и полученными показателями КСС 34-х смешанных рационов составили 0,83 для КСС-4 и 0,71 для КСС-3. Мы пришли к выводу, что полноценные рационы с низким значением КСС можно составить путем тщательного подбора ингредиентов. Окончательные показатели рН для которых определяли КСС должны содержать КСС-3 и КСС-4, которые связаны между собой.

Введение

У молочных поросят секреция кислоты низкая и основным источником кислоты является бактериальная ферментация лактозы, получаемой из молока и молочной кислоты свиноматки (Cranwell et al., 1968, 1976; Kidder and Manners, 1978). Высокий уровень лактата в желудке способствует замедлению секреции HCl (Cranwell et al., 1976; Yen, 2001). Употребление твердой пищи уменьшает уровень молочной кислоты в желудке (Yen, 2001) и стимулирует выработку HCl (Cranwell et al., 1976; Cranwell, 1985) но, на практике, употребление комбикорма ниже и возможность ним кормить появляется минимум в возрасте 4 недель (Lawlor et al., 2002).

При отлучении, низкая секреция кислоты, недостаток лактозного субстрата и употребление крупной пищи нечастыми интервалами может привести к повышению рН, часто свыше 5,0 и этот уровень может держаться несколько дней (Kidder and Manners, 1978). Высокая кислотно-связывающая/ буферная способность корма (ее возможность нейтрализовать кислоту) помогает в дальнейшем повысить рН желудка (Prohaszka and Baron, 1980; Jasaitis et al., 1987; Bolduan et al., 1988). Включение сыворотки или лактозы в стартерном рационе обеспечивает возобновление бактериальной ферментации и иногда, посредством уменьшения, выработку молочной кислоты (Kidder and Manners, 1978; Easter, 1988). Развитие секреторной способности HCl быстрее возникает у отъемышей, чем у молочных поросят (Cranwell and Moughan, 1989).

Повышение pH в желудке после отъема приводит к снижению переваривания корма, который затем будет ферментироваться в задней кишке и может вызвать диарею. Высокий гастральный pH также позволяет патогенам выживать и дает им возможность проникать в ЖКТ (Bolduan et al., 1988;Yen, 2001).

Концепция контролирования кислотности желудка путем добавления кислоты в корма или используя корма с низкой кислотно-связывающей или буферной способностью (Prohaszka and Baron, 1980; Jasaitis et al., 1987; Bolduan et al., 1988; Lawlor et al., 2005a; Lawlor et al., 2005b) давно применяется, также как и добавление органических кислот в стартерные корма поросят. Тем не менее, информации о КСС ингредиентов, которые используются в составе комбикормов очень мало. Ограниченные опубликованные данные были составлены путем использования методов с различным титрованием конечных единиц (например, рН = 3,0 или рН = 4,0), так что значения невозможно сравнивать(Prohaszka and Baron, 1980; Jasaitis et al., 1987; Bolduan et al., 1988; Giger-Reverdin et al., 2002). Целью этого исследование было определить показатели КСС и буферной способности отдельных кормовых компонентов и ингредиентных категорий, а также определить существует ли корреляция между показателями КСС-3 и КСС-4. Дальнейшей целью было изучить возможность составления полноценных рационов с низким КСС для поросят-отъемышей, используя показатели КСС каждого ингредиента в составе кормов.

Материалы и методы

Ингредиенты, обычно используемые в рационе свиней, были получены в течение многих лет из различных коммерческих источников Ирландии. Все ингредиенты (при получении) были перемолоты до 2мм, используя лабораторную молотковую мельницу (Christy and Norris, Scunthorpe, UK), и сохранялись в герметичных сосудах при комнатной температуре до получения анализов. Вычисления были завершены в течение одного месяца от получения каждого образца. Ингредиенты были разделены по группам под заголовками для облегчения процесса проведения анализа: (i) молочные продукты, (ii) злаки, (iii) корневые и целлюлозные продукты, (iv) растительные белки, (v) мясная и рыбная мука, (vi) медикаменты, (vii) аминокислоты, (viii) минералы, (ix) кислая соль, и (x) соли. Модификация процедуры Jasaitis et al. (1987) была использована для определения pH и КСС. В последней процедуре использовался только pH = 4.0 в качестве титрационной конечной единицы, с учетом того, что во время настоящего исследования использовался pH = 3.0, а также pH = 4.0 в качестве титрационной конечной единицы для того, чтобы обеспечить измерения важные для рациона свиней. Все измерения pH были осуществлены с помощью лабораторного рН-метра (PHM 220, Радиометр, Копенгаген), который был установлен на использование буферной смеси с pH = 4.0 и pH = 7.0 (Радиометр, Копенгаген). Образец ингредиента/корма весом 0.5г был растворен в 50мл дистиллированной, деионизированной воде при постоянном помешивании магнитной мешалкой. Титрование было осуществлено путем добавления кислоты (0.1N HCl) с повышением дозировки (от 0.1 до 10мл, в зависимости от вида ингредиента и степени титрования).

Для достижения рН 3.0 кислота добавлялась в 10 этапов. Исходный уровень pH и все последующие показатели, полученные во время титрования, были зафиксированы после установления равновесия в течение трех минут. КСС была подсчитана как сумма кислот в миллиграмм-эквивалентах (meq), необходимых для понижения pH образца весом 1кг до (a) pH 4.0 (КСС-4) и (b) pH 3.0 (КСС-3). Буферную способность (БФС) высчитывали путем деления показателя КСС на общее изменение показателей pH [от исходного pH до окончательного pH (a) 4.0 (БФС-4) и (b) 3.0 (БФС-3)]. БФС показывает необходимую сумму кислот для получения изменения показателей pH кормового компонента / образца корма. Корма/ингредиенты с pH ниже 3 или 4 поддавались титрованию, как указано выше, за счет 0.1 N NaOH пока не был достигнут уровень pH 4.0 и/или pH 3.0. В этих случаях показатели КСС и БФС имели негативное значение.

Статистический анализ

Средние и стандартные отклонения для каждого ингредиента были вычислены для уровня pH, КСС-4, КСС-3, БФС-4 and БФС-3. Уравнения регрессии (Proc Reg of Sas Inc., Кэри, Северная Каролина) были установлены согласно значениям КСС- 3 к КСС-4 для ингредиентов каждой категории. Процедура была также проведена для определения зависимости между ожидаемыми и полученными значениями КСС-4 и КСС-3 для 34-х смешанных рационов свиней. Ожидаемые значения были получены путем включения значений КСС-4 и КСС-3 каждого отдельного ингредиента состава кормов для смешанных рационов.

Результаты

Средние показатели КСС и БФС для каждого ингредиента показаны в Таблице 1. Средние показатели КСС каждой категории и взаимосвязь между показателями КСС-3 и КСС-4 для каждой категории указаны в Таблице 2. Взаимосвязь между ожидаемыми и полученными показателями КСС для 34-х рационов для отъемышей показана в Таблице 3. Исходный уровень pH, КСС-4 и КСС-3 значительно меняется, в зависимости от ингредиентов. Категории ингредиентов статистически отличались (P<0.01), учитывая показатели КСС и БФС, большая разница была также выявлена между ингредиентами категорий по исходному pH, КСС и БФС. Кислые соли и минералы — категории с наивысшими показателями КСС и БФС. Большие колебания были обнаружены у разных групп минералов. У окиси цинка, известковой муки и бикарбоната натрия были самые высокие показатели КСС. У фосфора, обесфторенного фосфата были также самые высокие показатели КСС, у дикальция фосфата и моно-дикальция фосфата были средние показатели, в то время как показатели моноаммонийфосфата были самыми низкими. Мясная и рыбная мука, молочные продукты, аминокислоты, корневые и целлюлозные продукты, а также растительные белки относятся к категориям органических ингредиентов с самыми высокими показателями КСС и БФС. Среди органических ингредиентов, у злаков были самые низкие показатели.

У всех ингредиентов, как неорганических, так и органических, категории кислот был самый низкий показатель КСС и БФС. Большая часть показателей КСС для отдельных кислот были отрицательными, показатели ортофосфорной, фумаровой, муравьиной, яблочной и лимонной кислоты были самыми отрицательными.

Средние показатели КСС-3 и КСС-4 для ингредиентов категорий связаны между собой. Показатель R2 0.90 или больше были у молочных продуктов и медикаментов. Показатель R2 между 0.85 и 0.90 были обнаружены у аминокислот и минералов. У растительных белков и мясной и рыбной муки показатель R2 между 0.80 и 0.85. Показатели КСС для смешанного стартерного рациона свиней были рассчитаны из средних показателей КСС (Таблица 1) каждого ингредиента по их составу и их сочетанию в рационе. Соотношение предполагаемых и полученных показателей КСС было относительно хорошим. Для КСС-4, R2 составил 0.83, для КСС-3 R2 — 0.71.

Комментарий

Некоторые ингредиенты больше связывают кислоту в желудке, чем другие, поэтому их использование в стартерном рационе свиней может привести к высокому гастральному уровню pH. Высокий гастральный уровень pH вреден для свиней, потому что он способствует распространению вредных микроорганизмов (Bolduan et al., 1988) и замедляет усваивание белка (Kidder and Manners, 1978; Longland, 1991; Yen, 2001).

Во время данного исследования были рассмотрены ингредиенты, которые часто используются в рационе свиней. Считалось, что определение ингредиентов с низким КСС можно будет применять при составлении стартерного рациона таким образом, чтобы повысить уровень кислотности желудочного сока. Jasaitis et al. (1987) и было выявлено, что у минеральных добавок был более высокий уровень КСС-4 и БФС-4, чем у органических ингредиентов. Во время данного эксперимента было определено, что у минералов, как у группы ингредиентов, был второй высокий уровень КСС и БФС из всех исследованных категорий. У кислых солей были самые высокие показатели. Jasaitis et al. (1987) определили, что у карбонатов и двухосновных или трёхосновных минеральных добавок были самые высокие показатели КСС и БФС. Вывод данного эксперимента относится ко всем ингредиентам, кроме микроэлементов оксида цинка и марганца.

tabl2 tabl3

У известковой муки и бикарбоната натрия самые высокие показатели КСС, после них высокие показатели были обнаружены у группы минералов — обесфторенного фосфата, дикальция фосфата и монодикальция фосфата. Bolduan (1988) выяснил, что увеличение минеральных добавок в рационе с 0 до 4% утраивает показатель КСС-4. Поэтому, Bolduan et al. (1988) и Bolduan (1988) предлагают в течение короткого периода ограничить минеральный состав стартерного рациона во время отнятия. Они предположили, что эта методика будет способствовать улучшению здоровья свиней. Тем не менее, из-за этого метода рост может приостановиться, поскольку минералы, необходимые для формирования костей, не будут поступать (Bolduan, 1988) особенно, если период ограниченной подачи минералов продлевается. Что касается органических ингредиентов, их показатели КСС положительно коррелируют с их зольным и белковым составом (Jasaitis et al., 1987; Bolduan et al., 1988; Bolduan, 1988). Prohaszka and Baron (1980) также выяснили, что КСС-3 корма увеличился, из-за увеличения его белкового состава. Согласно данных этого эксперимента, среди всех органических ингредиентов у мясной и рыбной муки были самые высокие показатели КСС и БФС. Предполагается, что это происходит из-за их высокого содержания золы и белка. Jasaitis et al. (1987) также определили, что у этих ингредиентов показатели КСС-4 были самыми высокими среди всех органических ингредиентов. У категории молочных продуктов (в том числе, казеин и обезжиренное молоко) также были высокие показатели КСС. Тем не менее, у других ингредиентов этой категории были не высокие показатели. Опять же, считается, что это связано с зольным и белковым составом.

Среди растительных белков, у соевой муки, Soycomil, рапсовой муки, и жмыха подсолнечника были одни из самых высоких показателей КСС. Jasaitis et al. (1987) выяснили, что географическое происхождение ингредиента может влиять на показатели КСС, так как оно влияет на ионную концентрацию ингредиента и этим объясняется колебание показателей КСС, определенных для отдельных ингредиентов. Кукурузный глютен и дистиллярная мука не относятся к группе растительных белков, так как у их ингредиентов уровень pH меньше 4.5, а их показатели КСС были относительно низкими, по сравнению с другими ингредиентами этой группы. Jasaitis et al. (1987) также выяснили, что у таких ферментированных продуктов одни из самых низких показателей КСС-4 среди исследованных органических ингредиентов. Согласно результатам эксперимента, у некоторых злаковых и корневых, целлюлозных продуктов показатели КСС и БФС были низкими. Эти результаты соответствуют предыдущим результатам (Jasaitis et al., 1987; Bolduan, 1988; Bolduan et al., 1988 and BASF, 1989).

Было определено, что у кислот отрицательные показатели КСС. Применение органических кислот в стартерном рационе позволяет уменьшить рацион КСС, при этом не происходит сокращение содержания пищевого белка и минералов. Тем не менее, благоприятное воздействие органических кислот на состояние здоровья свиней зависят от исходного показателя БФС в рационе (Blank et al., 2001). Приоритетными органическими кислотами являются ортофосфорная, фумаровая, муравьиная или яблочная, основной способ действия этих кислот подразумевает снижение уровня КСС в рационе и повышение кислотности желудочного сока. Тем не менее, кислоты часто используются в рационе свиней и из-за других свойств: противомикробное действие на патогенные бактерии, повышение к-ва полезных или пробиотических бактерий, питательность, улучшение иммунитета (Pratt et al., 1996), стимуляция поджелудочной секреции (например, молочная кислота: Thaela et al., 1998), физическая форма (сухая или жидкая), коррозионное свойства и безопасность. В литературе, показатели КСС-3 использовались некоторыми учеными (Prohaszka and Baron, 1980) также как и показатели КСС-4 (Jasaitis et al., 1987; Bolduan et al., 1988). Данное исследование показало, что эти показатели ингредиентов хорошо коррелируются в рамках категорий ингредиентов, кроме кислот и кислотных солей. Поэтому очень важно учитывать меру, которая используется. Большие изменения возникли в категории ингредиентов касательно показателей КСС и БФС.

in_tstat1

Показатели КСС полноценных рационов можно рассчитать, если известно КСС каждого ингредиента рациона. Полученные и предполагаемые показатели КСС были взаимосвязаны. Результаты показали, что рацион можно составить, используя показатели КСС ингредиентов, представленных здесь, так что полноценные рационы с низкими показателями КСС составлены. Такие рационы применяются в случаях, когда высокий уровень гастрального pH может стать проблемой (например, при отъеме). Такой рацион также можно применить как стратегию по уменьшению E. coli или Salmonella у старших свиней. Сейчас это особенно важно в связи с недавним запретом ЕС кормовых антибиотиков из-за опасений потребителей устойчивых бактерий, которые распространяются в животных (Barton, 2000; Bager et al., 2000).

Благодарность

Авторы выражают благодарность за помощь аспирантам и студентам, которые работали над исследованием, в проведении записей процессов титрования. Мы выражаем искреннюю благодарность by Glanbia, Portlaoise и Dairygold, Mitchelstown за предоставление образцов.