Влияние лузги кавитированной на метаболом конечных продуктов ферментации, микробиом и физико-химические параметры рубца (in vitro)

   Актуальность. На сегодняшний день значительное место в кормлении сельскохозяйственных животных отводится такому недорогому отходу маслоэкстракционной промышленности, как лузга подсолнечника. В связи с этим один из перспективных и современных методов оптимизации производства кормов может заключаться в использовании жидких сред, активируемых различными способами, в комплексе с ультразвуковым воздействием.
   Методы. Объектами исследований являлись измельченная подсолнечная лузга (1,0 мм) (образец 1), а также лузга, обработанная ультразвуком (кавитированная) в гидромодулях с водой (в соотношении
«лузга :  вода» 1 : 3 (образец 2)), и с молочной кислотой «лузга : молочная кислота» 1 : 3 (образец 3)). Полученные образцы использовались в исследованиях in vitro с рубцовой жидкостью на инкубаторе «Daisy D200I» («Ankom Technology», США). Устанавливали следующие показатели обмена азотистых метаболитов в рубцовом содержимом – азот остаточный и общий методом Къельдаля по методике К. К. Ахажанова (2016); аммиачный азот – микродиффузным методом по Конвею. Таксономический состав рубцовой жидкости определялся методом NGS-секвенирования на приборе «MiSeq» («Illumina», США).
   Результаты. Анализ данных показал, что использование кавитированной лузги подсолнечника увеличивает переваримость сухого вещества на 19,0 % (Р ≤ 0,01), а кавитированной совместно с молочной кислотой лузги – на 20,7 % (Р ≤ 0,01) в сравнении с измельченной лузгой. При инкубировании кавитированной лузги подсолнечника и кавитированной совместно с молочной кислотой лузги отмечено снижение численности архей, в частности, класса Methanobacteria на 23,73 % и 20,36 % (Р ≤ 0,05), и увеличение численности бактерий филумов Bacteroidetes на 10,2 % и 11,27 %, Firmicutes – на 4,66 % и 6,86 % относительно использования лузги измельченной.

1. Wu F. F., Chao L., Li H. Q., Zhao L. Z., Xu Y. P., Long Y. Z., Chen Q., Zhang Z. M. Research progress of applications of ultrasonic technology in the food industry. J. Food Saf. Qual. 2017; 8 (7): 2670–2677

2. Long S., Xu Y., Wang C., Li C., Liu D., Piao X. Effects of dietary supplementation with a combination of plant oils on performance, meat quality and fatty acid deposition of broilers. Asian Australas J Anim Sci. 2018; 31 (11): 1773–1780. doi: 10.5713/ajas.18.0056

3. Muslyumova D. M., Kurilkina M. Ya., Duskaev G. K., Zavyalov O. A. A method for increasing the productivity of meat gobies thanks to the use of cavitated sunflower oil sludge in the diet. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 22055. DOI: 10.1088/1755-1315/839/2/022055

4. Zubiria I., Garcia-Rodriguez A., Atxaerandio R., Ruiz R., Benhissi H., Mandaluniz N., Lavín J. L., Abecia L., Goiri I. Effect of feeding coldpressed sunflower cake on ruminal fermentation, lipid metabolism and bacterial community in dairy cows. Animals (Basel). 2019; 9 (10): 755. doi: 10.3390/ani9100755

5. Bykov A. V., Kvan O. V., Duskaev G. K. The influence of cavitation pro-cessing on biotechnological aspects of feed application. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 012192. DOI: 10.1088/1755-1315/624/1/012192

6. Tursunbayeva S., Iztayev A., Mynbayeva A., Alimardanova M., Iztayev B., Yakiyayeva M. Development of a highly efficient ion-ozone cavitation technology for accelerated bread production. Scientific Reports.; 11 (1): 19129. doi: 10.1038/s41598-021-98341-w.

7. Mancuso G., Langone M., Andreottola G., Bruni L., Effects of hydrodynamic cavitation, low-level thermal and low-level alkaline pre-treatments on sludge solubilisation. Ultrasonics Sonochemistry. 2019; 59: 104750. doi: 10.1016/j.ultsonch.2019.104750

8. Kurilkina M., Muslyumova D., Zavyalov O., Miroshnikov S. Experience in applying the technology of cavitation treatment of sunflower oil sludge for feeding ruminants. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 624: 012110. doi:10.1088/1755-1315/624/1/012110

9. Spirchez C., Lunguleasa A., Croitoru C. Ecological briquettes from sunflower seed husk. Web of Conferences. 2019; 80:01001 doi: 10.1051/e3sconf/20198001001

10. Alharthi A. S., Al-Baadani H. H., Al-Badwi M. A., Abdelrahman M. M., Alhidary I. A., Khan R. U. Effects of sunflower hulls on productive performance, digestibility indices and rumen morphology of growing awassi lambs fed with total mixed rations. Vet Sci. 2021; 8 (9): 174. doi: 10.3390/vetsci8090174

11. Haro A., Carro M., Evan T., González J. Influence of feeding sunflower seed and meal protected against ruminal fermentation on ruminal fermentation, bacterial composition and in situ degradability in sheep. Archives of Animal Nutrition. 2020; 1 (17): 74 doi: 10.1080/1745039X.2020.1756679

12. Gruber L., Khol-Parisini A., Humer E., Abdel-Raheem S.M., Zebeli Q. Long-term influence of feeding barley treated with lactic acid and heat on performance and energy balance in dairy cows. Arch Anim Nutr.; 71 (1): 54–66. doi: 10.1080/1745039X.2016.1253226

13. Díaz-Royón F., Arroyo J. M., Sánchez-Yélamo M. D., González J. Sunflower meal and spring pea ruminal degradation protection using malic acid or orthophosphoric acid-heat treatments. Anim Prod Sci. 2016; 56: 2029–2038.

14. Iqbal S., Zebeli Q., Mazzolari A., Dunn S. M., Ametaj B. N. Feeding rolled barley grain steeped in lactic acid modulated energy status and innate immunity in dairy cows. J Dairy Sci. 2010; 93 (11): 5147–56. doi: 10.3168/jds.2010-3118

15. Wallace R. J., Rooke J. A., McKain N., Duthie C. A., Hyslop J. J., Ross D. W., Waterhouse A., Watson M., Roehe R. The rumen microbial metagenome associated with high methane production in cattle. BMC Genomics. 2015; 16: 839 doi: 10.1186/s12864-015-2032-0

16. Neumann A. P., Suen G. The phylogenomic diversity of herbivore-associated fibrobacter spp. is correlated to lignocellulose-degrading potential. mSphere. 2018; 3 (6): e00593-18. doi: 10.1128/mSphere.00593-18

17. Yue C., Ben H., Wang J., Li T., Yu G. Ultrasonic pretreatment in synthesis of caprylic-rich structured lipids by lipase-catalyzed acidolysis of corn oil in organic system and its physicochemical properties. Foods. 2019; 8 (11): 566. doi: 10.3390/foods8110566

18. Regulations on waste management in the metropolitan region and the municipality of Kirkkonummi. Helsinki Region Environmental Service (HSY) https://www.hsy.fi/en/waste-and-recycling/waste-management-regulations/ (Date of request.) (Acces sed HSY, May 22, 2020). (in Finnish)

19. Matthews C., Crispie F., Lewis E., Reid M., O’Toole P. W., Cotter P. D. The rumen microbiome: a crucial consideration when optimising milk and meat production and nitrogen utilisation efficiency. Gut Microbes. 2019; 10 (2):115–132 doi: 10.1080/19490976.2018.1505176

20. Lima J., Auffret M. D., Stewart R. D., Dewhurst R. J., Duthie C. A., Snelling T. J., Walker A. W., Freeman T. C., Watson M., Roehe R. Identification of rumen microbial genes involved in pathways linked to appetite, growth, and feed conversion efficiency in cattle. Front Genet. 2019; 8 (10): 701. doi: 10.3389/fgene.2019.00701

21. Shabat S. K., Sasson G., Doron-Faigenboim A., Durman T., Yaacoby S., Berg Miller M. E., White B. A., Shterzer N., Mizrahi I. Specific microbiome-dependent mechanisms underlie the energy harvest efficiency of ruminants. ISME J. 2016; 10 (12): 2958–2972. doi: 10.1038/ismej.2016.62

22. Schären M, Frahm J, Kersten S, Meyer U, Hummel J, Breves G, Dänicke S. Interrelations between the rumen microbiota and production, behavioral, rumen fermentation, metabolic, and immunological attributes of dairy cows. J Dairy Sci. 2018; 101 (5): 4615–4637. doi: 10.3168/jds.2017–13736

23. Ribeiro G. O., Gruninger R. J., Badhan A., McAllister T. A. Mining the rumen for fibrolytic feed enzymes. Animal Frontiers. 2016; 6 (2): 20–26 doi: 10.2527/af.2016-0019

24. Pickering N. K., Oddy V. H., Basarab J., Cammack K., Hayes B., Hegarty R. S., Lassen J., McEwan J. C., Miller S., Pinares-Patiño C. S., Haas Y. Animal board invited review: genetic possibilities to reduce enteric methane emissions from ruminants. Animal. 2015; 9 (9): 1431–40. doi: 10.1017/S1751731115000968