Оценка влияния скармливания совместно экструдированных компонентов рациона на переваримость корма, кишечный микробиом и обмен остеотропных элементов у цыплят-бройлеров

Отруби, как источник клетчатки в рационах, уже не воспринимаются как антипитательный компонент, напротив, рассматривается как пребиотик, стимулирующий работу кишечного микробиома и фактор снижающий стоимость рациона. При этом сохраняется необходимость нивелирования некоторых негативных аспектов в виде повышения количества труднопереваримой клетчатки и снижения усвоения минеральных элементов из рационов, в частности кальция.

Методы. Методом снижения антипитательности и улучшения функциональных свойств кормов, обладающих повышенной доступностью компонентов, может выступать экструзия.

Цели исследования — изучение влияния скармливания совместно экструдированных компонентов рациона: пшеничных отрубей и известняковой муки на переваримость корма, морфометрические характеристики желудочно-кишечного тракта и состояние его микробиома, а также метаболизм созависимых с кальцием минералов в скелетной структуре.

Результаты. Совместное экструдирование пшеничных отрубей и известняковой муки, как источника кальция, приводило к улучшению переваримости питательных веществ (сырого жира) у птицы. Анализ минерального обмена показал увеличение содержания железа, цинка и магния в костной ткани, кальция, цинка, меди и магния — в бедренной кости птицы II группы в сравнении с I. Изменения в микробиоме слепой кишки при скармливании экструдата с карбонатом кальция были связаны с повышением доли бактерий (Faecalibacterium), являющихся активными продуцентами ряда короткоцепочечных жирных кислот (пропионата, бутирата). В результате показана перспектива использования совместно экструдированных компонентов: углеводного (отруби) и минерального (известняковая мука) в кормах в рамках функциональной и экономической оптимизации рационов.

1. Asasi R., Ahmadi H., Torshizi M.A.K., Torshizi R.V., Shariatmadari F. Assessing the nutritional equivalency of DL-methionine and L-methionine in broiler chickens: a meta-analytical study. Poultry Science. 2023; 102(12): 103143. https://doi.org/10.1016/j.psj.2023.103143

2. Moita V.H.C., Kim S.W. Nutritional and Functional Roles of Phytase and Xylanase Enhancing the Intestinal Health and Growth of Nursery Pigs and Broiler Chickens. Animals. 2022; 12(23): 3322. https://doi.org/10.3390/ani12233322

3. Lang W., Hong P., Li R., Zhang H., Huang Y., Zheng X. Growth performance and intestinal morphology of Hyline chickens fed diets with different diet particle sizes. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2019; 103(2): 518–524. https://doi.org/10.1111/jpn.13046

4. Deng Z., Duarte M.E., Jang K.B., Kim S.W. Soy protein concentrate replacing animal protein supplements and its impacts on intestinal immune status, intestinal oxidative stress status, nutrient digestibility, mucosa-associated microbiota, and growth performance of nursery pigs. Journal of Animal Science. 2022; 100(10): skac255. https://doi.org/10.1093/jas/skac255

5. Shang Q., Wu D., Liu H., Mahfuz S., Piao X. The Impact of Wheat Bran on the Morphology and Physiology of the Gastrointestinal Tract in Broiler Chickens. Animals. 2020; 10(10): 1831. https://doi.org/10.3390/ani10101831

6. Adedokun S.A., Adeola O. Regression-Derived Ileal Endogenous Amino Acid Losses in Broiler Chickens and Cannulated Pigs Fed Corn Fiber, Wheat Bran, and Pectin. Animals. 2020; 10(11): 2145. https://doi.org/10.3390/ani10112145

7. Tejeda O.J., Kim W.K. Role of Dietary Fiber in Poultry Nutrition. Animals. 2021; 11(2): 461. https://doi.org/10.3390/ani11020461

8. Röhe I., Zentek J. Lignocellulose as an insoluble fiber source in poultry nutrition: a review. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2021; 12: 82. https://doi.org/10.1186/s40104-021-00594-y

9. Yang J., Qin K., Sun Y., Yang X. Microbiota-accessible fiber activates shortchain fatty acid and bile acid metabolism to improve intestinal mucus barrier in broiler chickens. Microbiology Spectrum. 2024; 12(1): e02065-23. https://doi.org/10.1128/spectrum.02065-23

10. Lin Y., Olukosi O.A. Qualitative and quantitative profiles of jejunal oligosaccharides and cecal short-chain fatty acids in broiler chickens receiving different dietary levels of fiber, protein and exogenous enzymes. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2021; 101(12): 5190–5201. https://doi.org/10.1002/jsfa.11165

11. Okrathok S., Sirisopapong M., Mermillod P., Khempaka S. Modified dietary fiber from cassava pulp affects the cecal microbial population, short-chain fatty acid, and ammonia production in broiler chickens. Poultry Science. 2023; 102(1): 102265. https://doi.org/10.1016/j.psj.2022.102265

12. Kim O.-H. et al. High-phytate/low-calcium diet is a risk factor for crystal nephropathies, renal phosphate wasting, and bone loss. eLife. 2020; 9: e52709. https://doi.org/10.7554/eLife.52709

13. Torre M., Rodriguez A.R., Saura-Calixto F. Effects of dietary fiber and phytic acid on mineral availability. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1991; 30(1): 1–22. https://doi.org/10.1080/10408399109527539

14. Claye S.S., Idouraine A., Weber C.W. In vitro mineral binding capacity of five fiber sources and their insoluble components for copper and zinc. Plant Foods for Human Nutrition. 1996; 49(4): 257–269. https://doi.org/10.1007/BF01091975

15. Reinhold J.G., Garcia J.S., Garzon P. Binding of iron by fiber of wheat and maize. The American Journal of Clinical Nutrition. 1981; 34(7): 1384–1391. https://doi.org/10.1093/ajcn/34.7.1384

16. Mironeasa S., Coţovanu I., Mironeasa C., Ungureanu-Iuga M. A Review of the Changes Produced by Extrusion Cooking on the Bioactive Compounds from Vegetal Sources. Antioxidants. 2023; 12(7): 1453. https://doi.org/10.3390/antiox12071453

17. Gualberto D.G., Bergman C.J., Weber C.W. Mineral binding capacity of dephytinized insoluble fiber from extruded wheat, oat and rice brans. Plant Foods for Human Nutrition. 1997; 51(4): 295–310. https://doi.org/10.1023/a:1007972205452

18. Albarracín M., Weisstaub A.R., Zuleta Á., Mandalunis P., González R.J., Drago S.R. Effects of extruded whole maize, polydextrose and cellulose as sources of fibre on calcium bioavailability and metabolic parameters of growing Wistar rats. Food & Function. 2014; 5(4): 804–810. https://doi.org/10.1039/c3fo60424a

19. Galán M.G., Weisstaub A., Zuleta A., Drago S.R. Effects of extruded whole-grain sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) based diets on calcium absorption and bone health of growing Wistar rats. Food & Function. 2020; 11(1): 508–513. https://doi.org/10.1039/c9fo01817d

20. Курилкина М.Я., Холодилина Т.Н., Муслюмова Д.М., Казачкова Н.М., Мирошникова Е.П. Воздействие экструдированных продуктов на биологическую доступность и обмен химических элементов в организме цыплят-бройлеров. Вестник мясного скотоводства. 2016; 2: 69–75. https://www.elibrary.ru/waqtzr

21. Рязанцева К.В., Нечитайло К.С., Сизова Е.А. Нормирование минерального питания цыплят-бройлеров (обзор). Животноводство и кормопроизводство. 2021; 104(1): 119–137. https://doi.org/10.33284/2658-3135-104-1-119

22. Рязанцева К.В., Сизова Е.А. Химический состав костной ткани цыплятбройлеров на фоне высокоэнергетического рациона. Роль аграрной науки в устойчивом развитии сельских территорий. Сборник VI Всероссийской (национальной) научной конференции с международным участием. Новосибирск: Золотой колос. 2021; 406–410. https://www.elibrary.ru/azgcww

23. Hartcher K.M., Lum H.K. Genetic selection of broilers and welfare consequences: a review. World’s Poultry Science Journal. 2019; 76(1): 154–167. https://doi.org/10.1080/00439339.2019.1680025

24. Opengart K., Bilgili S.F., Warren G.L., Baker K.T., Moore J.D., Dougherty S. Incidence, severity, and relationship of broiler footpad lesions and gait scores of market-age broilers raised under commercial conditions in the southeastern United States. Journal of Applied Poultry Research. 2018; 27(3): 424–432. https://doi.org/10.3382/japr/pfy002

25. Холодилина Т.Н., Курилкина М.Я., Атландерова К.Н. Экструзионная обработка как фактор, определяющий аминокислотный состав различных компонентов корма для цыплят-бройлеров. Животноводство и кормопроизводство. 2022; 105(1): 74–81. https://doi.org/10.33284/2658-3135-105-1-74

26. Dhariwal A., Chong J., Habib S., King I.L., Agellon, L.B., Xia J. MicrobiomeAnalyst: A web-based tool for comprehensive statistical, visual and meta-analysis of microbiome data. Nucleic Acids Research. 2017; 45(W1): W180–W188. https://doi.org/10.1093/nar/gkx295

27. Risyahadi S.T., Sukria H.A., Retnani Y., Wijayanti I., Jayanegara A., Qomariyah N. Effects of dietary extrusion on the performance and apparent ileal digestion of broilers: a meta-analysis. Italian Journal of Animal Science. 2023; 22(1): 291–300. https://doi.org/10.1080/1828051X.2023.2184277

28. Холодилина Т.Н., Яушева Е.В., Рязанцева К.В., Сизова Е.А., Нечитайло К.С. Продуктивные качества, переваримость кормов и кишечный микробиом у цыплят-бройлеров (Gallus gallus L.) при добавлении в рацион нативных и экструдированных углеводных компонентов. Сельскохозяйственная биология. 2024; 59(2): 274–288. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.2.274rus

29. Selle P.H., Cowieson A.J., Ravindran V. Consequences of calcium interactions with phytate and phytase for poultry and pigs. Livestock Science. 2009; 124(1–3): 126–141. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2009.01.006

30. Selle P.H., Macelline S.P., Chrystal P.V., Liu S.Y. The Contribution of Phytate-Degrading Enzymes to Chicken-Meat Production. Animals. 2023; 13(4): 603. https://doi.org/10.3390/ani13040603

31. David L.S., Anwar M.N., Abdollahi M.R., Bedford M.R., Ravindran V. Calcium Nutrition of Broilers: Current Perspectives and Challenges. Animals. 2023; 13(10): 1590. https://doi.org/10.3390/ani13101590

32. Moran E.T., Bedford M.R. Basis for the diversity and extent in loss of digestible nutrients created by dietary phytin: Emphasis on fowl and swine. Animal Nutrition. 2024; 16: 422–428. https://doi.org/10.1016/j.aninu.2023.11.010

33. Hejdysz M., Kaczmarek S.A., Kubiś M., Adamski M., Perz K., Rutkowski A. The effect of faba bean extrusion on the growth performance, nutrient utilization, metabolizable energy, excretion of sialic acids and meat quality of broiler chickens. Animal. 2019; 13(8): 1583–1590. https://doi.org/10.1017/S175173111800366X

34. Hejdysz M., Kaczmarek S.A., Rutkowski A. Effect of extrusion on the nutritional value of peas for broiler chickens. Archives of Animal Nutrition. 2016; 70(5): 364–377. https://doi.org/10.1080/1745039X.2016.1206736

35. Torres C.A., Korver D.R. Influences of trace mineral nutrition and maternal flock age on broiler embryo bone development. Poultry Science. 2018; 97(8): 2996–3003. https://doi.org/10.3382/ps/pey136

36. Wen X., Wang J., Pei X., Zhang X. Zinc-based biomaterials for bone repair and regeneration: mechanism and applications. Journal of Materials Chemistry B. 2023; 11(48): 11405–11425. https://doi.org/10.1039/d3tb01874a

37. McCabe L., Britton R.A., Parameswaran N. Prebiotic and Probiotic Regulation of Bone Health: Role of the Intestine and its Microbiome. Current Osteoporosis Reports. 2015; 13(6): 363–371. https://doi.org/10.1007/s11914-015-0292-x

38. Shang Q.H. et al. Effects of wheat bran in comparison to antibiotics on growth performance, intestinal immunity, barrier function, and microbial composition in broiler chickens. Poultry Science. 2020; 99(10): 4929–4938. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.06.031

39. Ganesan K., Chung S.K., Vanamala J., Xu B. Causal Relationship between Diet-Induced Gut Microbiota Changes and Diabetes: A Novel Strategy to Transplant Faecalibacterium prausnitzii in Preventing Diabetes. International Journal of Molecular Sciences. 2018; 19(12): 3720. https://doi.org/10.3390/ijms19123720

40. Hiippala K. et al. The Potential of Gut Commensals in Reinforcing Intestinal Barrier Function and Alleviating Inflammation. Nutrients. 2018; 10(8): 988. https://doi.org/10.3390/nu10080988

41. Vermeulen K. et al. Reduced-Particle-Size Wheat Bran Is Efficiently Colonized by a Lactic Acid-Producing Community and Reduces Levels of Enterobacteriaceae in the Cecal Microbiota of Broilers. Applied and Environmental Microbiology. 2018; 84(21): e01343-18. https://doi.org/10.1128/AEM.01343-18

42. Wang J., Wu S., Zhang Y., Yang J., Hu Z. Gut microbiota and calcium balance. Frontiers in Microbiology. 2022; 13: 1033933. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1033933