ANALIZA PARAMETRÓW FERMENTACJI TREŚCI PRZEWODU POKARMOWEGO INDYKÓW W BADANIACH IN VITRO

Transkrypt

1 Medicina Veterinaria 1(1) 2002, ANALIZA PARAMETRÓW FERMENTACJI TREŚCI PRZEWODU POKARMOWEGO INDYKÓW W BADANIACH IN VITRO Dorota Miśta, AndŜelika Kaczmarek, Wojciech Zawadzki, Mieczysław Steininger Streszczenie. Przedmiotem badań była analiza parametrów fermentacji treści przewodu pokarmowego indyków w warunkach in vitro. Przebadano 20 indyków rasy Big-6, w wieku od 17 do 22 tygodni. Pośmiertnie pobrano od nich trzy odcinki przewodu pokarmowego: jelito cienkie, jelito proste i jelito ślepe, z których treści wykonano próby zbiorcze i poddano je inkubacji w temp C w warunkach beztlenowych. W tracie fermentacji pobierano próby w celu oznaczenia w nich poziomów: LKT (lotnych kwasów tłuszczowych), metanu, CO 2, amoniaku, kwasu mlekowego oraz ph. Najwięcej CH 4 stwierdzono w próbkach gazu pobranych podczas fermentacji treści jelit ślepych, w których stosunek CO 2 :CH 4 był najniŝszy i wynosił 2,75 pomiędzy 1 a 4 godziną fermentacji. W jelitach prostych produkcja tego gazu była nieco mniejsza i dlatego stosunek CO 2 :CH 4 był prawie dwukrotnie wyŝszy i wynosił 5,4 w omawianym przedziale czasowym. Wytwarzanie metanu w jelicie cienkim było znikome. StęŜenie ogólne LKT w pierwszych godzinach fermentacji osiągnęło najwyŝsze wartości w treści jelita prostego (0,82 2,37 µmol/ml fermentowanej próby), nieco mniejsze w zawartości jelit ślepych (0,63 2,07 µmol/ml), a najniŝsze w próbkach z jelita cienkiego (0,24 1,29 µmol/ml). Uzyskane wartości pozwalają określić profil fermentacji w wybranych odcinkach przewodu pokarmowego indyków oraz stworzyć podstawy dla Ŝywieniowców i hodowców do lepszego manipulowania fermentacją w celu uzyskania lepszych przyrostów masy ciała w krótszym czasie, co poprawi takŝe korzyści ekonomiczne uzyskane w hodowli indyków. Słowa kluczowe: fermentacja in vitro, indyki, LKT, gazy, jelita WSTĘP W ostatnich latach wzrosło w naszym kraju pogłowie indyków i spoŝycie mięsa indyczego, dlatego teŝ ptaki te są coraz częściej przedmiotem badań naukowych. Analiza procesów zachodzących w przewodzie pokarmowym u drobiu jest szczególnie istotna przy przemysłowym chowie tych zwierząt, kiedy to poszukiwane są wciąŝ nowe rozwiązania w przemyśle Ŝywieniowym. Budowa przewodu pokarmowego drobiu wskazuje na szybkie tempo przebiegu procesów trawiennych. Podobna jest ona częściowo do struktury układu trawiennego zwie-

2 68 D. Miśta i in. rząt roślinoŝernych, a częściowo zwierząt mięsoŝernych. Przewód pokarmowy indyków składa się z jamy dziobowej, przełyku, wola, Ŝołądka gruczołowego i mięśniowego oraz jelit: dwunastnicy, jelita czczego i biodrowego, dwóch jelit ślepych oraz krótkiej okręŝnicy zwanej teŝ jelitem prostym. W jelicie cienkim zachodzą intensywne procesy trawienia i wchłaniania, które w jelicie prostym i ślepych odbywają się z mniejszym nasileniem. W jelicie prostym zachodzi przede wszystkim wchłanianie wody, a w jelitach ślepych trawienie włókna surowego oraz innych cukrowców, alkoholi cukrowych, rozkład elastyny i kolagenu, a takŝe fermentacja aminokwasów. Wraz z wiekiem indyki coraz lepiej wykorzystują energię z włókna, co z kolei powoduje u nich dalszy rozwój jelit ślepych [Faruga 1988]. Rozkład celulozy jest procesem fermentacyjnym, przebiegającym pod wpływem Ŝyjących tam bakterii. Współdziałają one takŝe w syntezie witaminy K oraz witamin z grupy B [Faruga i Jankowski 1996], metabolizują ksenobiotyki i przyczyniają się do utrzymania stanu zdrowia tworząc barierę dla patogenów. U kurcząt i indyków dominującym rodzajem bakterii metanogennych jest Methanogenium, podczas gdy u innych gatunków zwierząt występuje głównie Methanobrevibacterium [Miller i in. 1986]. Ponadto z jelit u drobiu izoluje się drobnoustroje z rodzaju: Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Propionibacterium, Bifidobacterium, oraz z gatunku: Escherichia coli i E. fergusonii [Mead 1993]. Jednym z produktów fermentacji zachodzącej w treści jelit u ptaków są lotne kwasy tłuszczowe (LKT), przede wszystkim kwas octowy, propionowy, masłowy, walerianowy, izomasłowy i izowalerianowy. Kwasy te są głównym materiałem energetycznym u przeŝuwaczy, u których produkowane są w przedŝołądkach i stanowią ok. 70% całkowitego zapotrzebowania energetycznego [Nielsen 1997]. Jednym ze źródeł energii są one równieŝ u wielu zwierząt monogastrycznych, takŝe u drobiu, gdzie produkowane są przede wszystkim w jelitach ślepych. Udział fermentacji w jelitach ślepych w zaspokojeniu podstawowych potrzeb metabolicznych wynosi u monogastrycznych wszystkoŝernych, np. u świni około 10%- 15%, ale wielkość ta zmienia się w zaleŝności od gatunku zwierzęcia i udziału włókna w paszy. Trawienie jelitowe u drobiu odbywa się na podobnych zasadach jak u świni [Jamroz 2001]. U niektórych dziko Ŝyjących ptaków udział ten jest jeszcze większy, np. u pardwy, która w czasie zimowych miesięcy Ŝywi się głównie pączkami i gałązkami wierzby, wynosi aŝ 30%, co stanowi rzeczywiście wartość niebagatelną [Nielsen 1997]. Ogólna ilość oraz wzajemne relacje poszczególnych LKT wyprodukowanych w przewodzie pokarmowym pozwalają określić profil zachodzącej tam fermentacji i stworzyć podłoŝe do manipulacji procesami trawienia dla Ŝywieniowców i hodowców drobiu. Produktami omawianych procesów są jeszcze gazy, głównie metan i dwutlenek węgla, powstające jednak w mniejszej ilości i w innych wzajemnych proporcjach niŝ w przedŝołądkach przeŝuwaczy. W niniejszej pracy do analizy procesów zachodzących w treści przewodu pokarmowego zastosowaliśmy badania in vitro symulujące procesy fermentacji w jelitach. Takie badania nie stwarzają trudnych problemów technicznych i etycznych związanych z kaniulacją zwierząt, czyli koniecznością operacji i przeprowadzania doświadczeń chronicznych, a takŝe eliminują ewentualną reakcję gospodarza na zaburzenie flory jelitowej. Metody in vitro symulujące procesy zachodzące w przewodzie pokarmowym zwierząt pozwalają wysunąć hipotezy, które mogą być później potwierdzone w badaniach in vivo. Acta Sci. Pol.

3 Analiza parametrów fermentacji MATERIAŁ I METODY BADAŃ Badania zostały przeprowadzone na 20 indykach rasy BIG-6 w wieku od 17 do 22 tygodni, Ŝywionych mieszanką własnej produkcji wykonaną ze śruty pszennej, kukurydzianej i sojowej oraz premiksu IB-f23, fosforanu paszowego, kredy pastewnej i oleju roślinnego. Po zabiciu zwierząt pobrano od nich po uprzednim podwiązaniu: jelito biodrowe, jelita ślepe oraz jelito proste. Z otrzymanej treści pokarmowej sporządzono próby zbiorowe po 150 g, do których dodano wodę destylowaną w stosunku 1:5 i w ten sposób rozcieńczoną treść uzupełniono w stosunku 1:1 buforem o składzie i odczynie ph zbliŝonym do płynów jelitowych indyków [Bergner i Ketz 1974]. Tak przygotowane próby poddane zostały fermentacji in vitro w fermentorze o pojemności 1600 ml, w temperaturze 40 o C, po wysyceniu azotem w celu uzyskania warunków beztlenowych. Próbki do analizy pobrane zostały przed fermentacją, a takŝe w trakcie jej przebiegu, tj. po 4, 6 i 24 godzinach, w celu oznaczenia w nich lotnych kwasów tłuszczowych LKT (metodą chromatografii gazowej z zastosowaniem chromatografu z detektorem FID) oraz ph, amoniaku (metodą Conwaya) i kwasu mlekowego (metodą miareczkowania). Pobrano równieŝ próbki gazów (w 4, 6 i 24 godzinie fermentacji), w celu oznaczenia w nich metanu oraz dwutlenku węgla. Oznaczenie wykonano metodą chromatograficzną, z zastosowaniem dwóch chromatografów gazowych z detektorami TCD i FID. Parametrami pracy dla chromatografu TCD (oznaczenia gazów: CO 2, N 2, CH 4, H 2 ) były: kolumna 1,9 o średnicy 4 mm, wypełnienie Carbosieve m B 80/100 mesh firmy Supelco, Inc., gazem nośnym był hel, przepływ 30 cm/min; temperatura 80 o C, temperatura dozownika i detektora 150 o C. Chromatograf z detektorem FID (oznaczenia C 1, C 2 +) zawierał kolumnę 1,9 m o średnicy 4 mm, wypełnioną Poropakiem S, 80/100 mesh firmy Supelco, Inc., przy czym gazem nośnym był azot, przepływ 30 cm/min, temperatura początkowa 60 o C, 5 min, narost liniowy 8 o C/min, temperatura końcowa 220 o C/5 min; przepływ wodoru 40 ml/min, powietrza 120 cm/min. W ramach analizy statystycznej wykonano obliczenia wartości oczekiwanej (EX) oraz odchylenia standardowego z próby (SD). OMÓWIENIE WYNIKÓW I DYSKUSJA Produktami procesów fermentacyjnych w jelitach indyków są m.in. gazy, takie jak dwutlenek węgla i metan. Oznaczanie zawartości procentowej tych gazów ma znaczenie przede wszystkim w przedŝołądkach u przeŝuwaczy, gdzie wytwarzanie metanu przynosi straty do 16% pobranej energii strawnych składników pokarmowych poprzez wydalanie w procesie odbijania. Zmiana kierunku i natęŝenia procesów fermentacyjnych w Ŝwaczu wpływa istotnie na metanogenezę [Zawadzki 1993]. Podobnym do Ŝwacza systemem ekologicznym jest jelito grube u zwierząt monogastrycznych. Dominującym substratem w produkcji metanu w tych ekosystemach są: wodór, dwutlenek węgla i kwas octowy. Powstają one, obok LKT, w wyniku rozkładu polisacharydów, białek i lipidów. Procesy fermentacyjne u zwierząt monogastrycznych mają miejsce głównie w jelitach ślepych i początkowym odcinku okręŝnicy, gdzie zalegający dłuŝej pokarm stwarza dogodne warunki do namnaŝania bakterii beztlenowych [Jensen 1996]. W badaniach przedstawionych w niniejszej pracy największe stęŝenie procentowe metanu uzyskano w czasie fermentacji treści jelit ślepych (2,19% między 1 a 4 godziną fermentacji i 1,88% pomiędzy godziną 4 a 6 (tab. 1a, wykres Ia), gdzie stosunek CO 2 Medicina Veterinaria 1/2002

4 70 D. Miśta i in. do CH 4 wynosi 2,75 (1 4 godz.) oraz 4,47 (4 6 godz.) i jest najbardziej zbliŝony do tej proporcji wyliczonej dla fermentacji Ŝwaczowej, pomimo niŝszej zawartości procentowej tych gazów w jelitach u drobiu. W jelicie prostym godzinowa produkcja metanu jest nieco mniejsza i najwyŝszą wartość osiąga pomiędzy 4 a 6 godziną fermentacji (1,15%), przez co większy jest stosunek dwutlenku węgla do metanu 7,49 (tab. 1b, wykres Ib). W treści jelita cienkiego proporcja ta jest wielokrotnie większa niŝ w omawianych wyŝej próbach, czego przyczyną jest zachodząca tu w niewielkim stopniu produkcja metanu (najwyŝsze wartości uzyskano między 4 a 6 godziną fermentacji, średnio 0,3%). Tabela 1a. Produkcja godzinowa CH 4 i CO 2 w czasie fermentacji treści jelit ślepych Table 1a. The production of CH 4 and CO 2 per hour during the fermentation of cecal intestines content 1 4 godz. 1 4 hour 4 6 godz 4 6 hour 6 24 godz hour CH 4 2,19 1,88 0,63 SD 0,89 0,69 0,24 CO 2 6,03 8,41 1,43 SD 1,83 1,84 0,34 CO 2/CH 4 2,75 4,47 2,28 Tabela 1b. Produkcja godzinowa CH 4 i CO 2 w czasie fermentacji treści jelita prostego Table 1b. The production of CH 4 and CO 2 per hour during the fermentation of rectal intestine content 1 4 godz. 1 4 hour 4 6 godz 4 6 hour 6 24 godz hour CH 4 0,85 0,81 0,29 SD 0,06 0,47 0,06 CO 2 4,61 6,09 0,73 SD 1,74 2,59 0,04 CO 2/CH 4 5,40 7,49 2,55 Tabela 1c. Produkcja godzinowa CH 4 i CO 2 w czasie fermentacji treści jelita cienkiego Table 1c. The production of CH 4 and CO 2 per hour during the fermentation of small intestine content 1 4 godz. 1 4 hour 4 6 godz 4 6 hour 6 24 godz hour CH 4 0,13 0,3 0,06 SD 0,03 0,15 0,02 CO 2 4,87 9,35 2,53 SD 1,44 1,53 0,27 CO 2/CH 4 38,60 30,67 44,60 Acta Sci. Pol.

5 Analiza parametrów fermentacji % w ogólnej zawartości gazów percentage in total gas content 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0-6,03 2,19 1,88 8,41 1,43 0, h 4-6 h 6-24 h CH 4 CO 2 czas trwania fermentacji duration of fermentation Wykres 1a. Produkcja godzinowa CH 4 i CO 2 w czasie fermentacji treści jelit ślepych Graph 1a. The production of CH 4 and CO 2 per hour during the fermentation of cecal intestines content 9,0 8,0 7,92 % w ogólnej zawartości gazów percentage in total gas content 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,81 3,38 1,15 0,76 0,24 CH 4 CO h 4-6 h 6-24 h czas trwania ferm entacji duration of ferm entation Wykres 1b. Produkcja godzinowa metanu i dwutlenku węgla w czasie fermentacji w jelicie prostym Graph 1b. The production of CH 4 and CO 2 per hour during the fermentation of rectal intestine content Medicina Veterinaria 1/2002

6 72 D. Miśta i in. 10,0 9,35 % w ogólnej zawartości gazów percentage in total gas content 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0-4,87 0,13 0,30 0,06 2, h 4-6 h 6-24 h CH 4 CO 2 czas trwania fermentacji duration of fermentation Wykres 1c. Produkcja godzinowa metanu i dwutlenku węgla w czasie fermentacji treści jelita cienkiego Graph 1c. The production of CH 4 and CO 2 per hour during the fermentation of small intestine content W wyniku nagromadzenia produktów fermentacji zmienia się ph treści pokarmowej, zasadniczo ulegając obniŝeniu. Odczyn ph wpływa na tempo metabolizmu drobnoustrojów zasiedlających przewód pokarmowy oraz na ich aktywność, zmiany w liczebności poszczególnych populacji i co za tym idzie, na ilość i rodzaj wytwarzanych przez nie związków. Przy niskim ph bakterie produkują mniej metanu [Lana 1998], a takŝe powstaje mniej lotnych kwasów tłuszczowych [Jamroz 1996]. Podobne prawidłowości obserwuje się w naszych badaniach (tab. 5). Poziom amoniaku w trakcie fermentacji wzrasta we wszystkich badanych odcinkach jelit (tab. 4), natomiast stęŝenie kwasu mlekowego wykazuje jedynie niewielkie wahania (tab. 3). Wyniki analizy lotnych kwasów tłuszczowych zostały równieŝ zestawione w tabelach i na wykresach. Ogólne stęŝenie LKT (VFA) osiągnęło przed fermentacją najwyŝszą wartość w jelicie prostym (0,823 µmol/ml fermentowanej próby), w jelitach ślepych wartość ta jest nieco mniejsza (0,631 µmol/ml fermentowanej próby), natomiast w jelicie cienkim kilkakrotnie niŝsza (0,239 µmol/ml fermentowanej próby). W trakcie przebiegu fermentacji do szóstej godziny wartości te wzrastają mniej więcej równomiernie (tab. 1, wykres I), przy czym najmniejsza ilość LKT produkowana jest w jelicie cienkim. Po 24 godzinach stęŝenie lotnych kwasów tłuszczowych w jelicie cienkim zdecydowanie wzrasta, jednak w warunkach naturalnych pokarm opuszcza to jelito juŝ po 4 6 godzinach, a w badaniach prezentowanych w naszej pracy fermentacja została przedłuŝona jedynie w celach porównawczych (w jelicie ślepym pokarm moŝe przebywać 48 do 72 godzin). W jelitach ślepych proporcjonalnie najwięcej powstaje kwasu octowego (ok. 40%), a zawartość procentowa kwasów propionowego i masłowego kształtuje się na podobnym poziomie, tj. 21,8 26,3% ogólnej ilości LKT. W jelitach Acta Sci. Pol.

7 Analiza parametrów fermentacji ślepych najmniej powstaje kwasów walerianowego i izowalerianowego, których udział wynosi łącznie ok. 14%. Podobnie proporcje te kształtują się w jelicie prostym (kwas octowy średnio 42%, kwas propionowy 22,3%, masłowy 23,6%, a walerianowy ok.12%). W jelicie cienkim natomiast przed fermentacją w największej ilości występował kwas masłowy (33,1%), lecz w trakcie fermentacji produkowany był głównie kwas octowy, którego stęŝenie w czwartej i szóstej godzinie przekroczyło 61%. Po 24 godzinach stęŝenie tego kwasu ponownie spadało, lecz, jak juŝ wspomniano, w warunkach naturalnych treść pokarmowa opuszcza jelito znacznie wcześniej. Według Jamroz i in. [1996] proporcje molarne LKT w przewodzie pokarmowym drobiu uzyskane z prób pobranych bezpośrednio po zabiciu zwierząt, kształtują się na podobnym poziomie, tak więc w jelicie ślepym kwasu octowego otrzymano ok %, a propionowego i masłowego kaŝdego powyŝej 20%. W jelicie prostym otrzymano 80 84% kwasu octowego i po 8 14% propionowego oraz masłowego, natomiast w jelicie cienkim 91 94% kwasu octowego, a masłowego i propionowego po 2,5 4,3% ogólnej sumy LKT. Tabela 2a. Średnie wartości stęŝeń poszczególnych LKT (EX±SD), ich całkowita zawartość oraz udział procentowy w badanych próbach treści jelit ślepych Table 2a. Mean values (EX±SD), total and the percentage of VFA concentrations in examined samples of cecal intestines content Jelito ślepe Caecum Kwas octowy Acetic acid, µmol/ml Kwas propionowy Propionic acid, µmol/ml Kwas izomasłowy Isobutyric acid, µmol/ml Kwas masłowy Butyric acid, µmol/ml Kwas izowalerianowy Isovaleric acid, µmol/ml Kwas walerianowy Valeric acid, µmol/ml 0,26 ± 0,05 0,60 ± 0,17 0,67 ± 0,25 0,82± 0,26 0,14 ± 0,03 0,35 ± 0,15 0,43 ± 0,20 0,50± 0,19 0,02 ± 0,00 0,04 ± 0,02 0,05 ± 0,03 0,06± 0,03 0,15 ± 0,05 0,29 ± 0,13 0,35 ± 0,17 0,37± 0,16 0,02 ± 0,01 0,09 ± 0,06 0,14 ± 0,07 0,15± 0,09 0,05 ± 0,03 0,12 ± 0,03 0,14 ± 0,04 0,15± 0,04 VFA * 0,63 1,93 2,06 2,45 Kwas octowy Acetic acid, % Kwas propionowy Propionic acid, % Kwas masłowy i izomasłowy Butyric and isobutyric acid, % Kwas walerianowy i izowalerianowy Valeric and isovaleric acid, % 40,31 39,98 38,02 39,26 22,58 23,86 24,38 24,29 26,33 21,82 22,61 21,70 10,78 14,34 14,98 14,74 *)VFA (LKT) całkowita zawartość lotnych kwasów tłuszczowych w badanej próbie, µmol/ml total content of volatile fatty acids in examined sample, µmol/ml Medicina Veterinaria 1/2002

8 74 D. Miśta i in. Tabela 2b. Średnie wartości stęŝeń poszczególnych LKT (EX±SD), ich całkowita zawartość oraz udział procentowy w badanych próbach treści jelita prostego Table 2b. Mean values (EX±SD), total and the percentage of VFA concentrations in examined samples of rectum intestine content Jelito proste Rectum Kwas octowy Acetic acid, µmol/ml 0,30 ± 0,18 0,92 ± 0,38 1,08 ± 0,13 1,38 ± 0,57 Kwas propionowy Propionic acid, µmol/ml 0,19 ± 0,08 0,41 ± 0,17 0,43 ± 0,05 0,64 ± 0,25 Kwas izomasłowy Isobutyric acid, µmol/ml 0,01 ± 0,00 0,03 ± 0,00 0,03 ± 0,01 0,06 ± 0,02 Kwas masłowy Butyric acid, µmol/ml 0,24 ± 0,10 0,39 ± 0,19 0,40 ± 0,09 0,55 ± 0,28 Kwas izowalerianowy Isovaleric acid, µmol/ml 0,02 ± 0,01 0,07 ± 0,02 0,09 ± 0,02 0,15 ± 0,06 Kwas walerianowy Valeric acid, µmol/ml 0,07 ± 0,00 0,10 ± 0,01 0,13 ± 0,01 0,17 ± 0,04 VFA * 0,82 2,05 2,37 2,66 Kwas octowy Acetic acid, % 33,62 44,46 45,56 44,11 Kwas propionowy Propionic acid, % 23,46 21,80 21,47 22,60 Kwas masłowy i izomasłowy Butyric and isobutyric acid, % 31,52 21,60 20,77 20,59 Kwas walerianowy i izowalerianowy Valeric and isovaleric acid, % 11,40 12,14 12,19 12,69 *)VFA (LKT) całkowita zawartość lotnych kwasów tłuszczowych w badanej próbie, µmol/ml total content of volatile fatty acids in examined sample, µmol/ml Tabela 2c. Średnie wartości stęŝeń poszczególnych LKT (EX±SD), ich całkowita zawartość oraz udział procentowy w badanych próbach treści jelita cienkiego Table 2c. Mean values (EX±SD), total and the percentage of VFA concentrations in examined samples of small intestine content Jelito cienkie Small intestine Kwas octowy Acetic acid, µmol/ml 0,06 ± 0,06 0,59 ± 0,45 0,83 ± 0,54 1,36 ± 0,57 Kwas propionowy Propionic acid, µmol/ml 0,04 ± 0,01 0,21 ± 0,06 0,34 ± 0,18 1,12 ± 0,11 Kwas izomasłowy Isobutyric acid, µmol/ml 0,01 ± 0,00 0,01 ± 0,01 0,01 ± 0,01 0,15 ± 0,07 Kwas masłowy Butyric acid, µmol/ml 0,07 ± 0,02 0,06 ± 0,00 0,08 ± 0,01 0,76 ± 0,31 Kwas izowalerianowy Isovaleric acid, µmol/ml 0,01 ± 0,00 0,01 ± 0,01 0,02 ± 0,01 0,51 ± 0,23 Kwas walerianowy Valeric acid, µmol/ml 0,05 ± 0,00 0,04 ± 0,01 0,05 ± 0,01 0,06 ± 0,01 VFA * 0,24 0,88 1,29 3,94 Kwas octowy Acetic acid, % 22,37 61,53 61,12 33,82 Kwas propionowy Propionic acid, % 17,61 26,83 28,77 29,89 Kwas masłowy i izomasłowy Butyric and isobutyric acid, % 33,09 7,61 7,05 22,70 Kwas walerianowy i izowalerianowy Valeric and isovaleric acid, % 26,94 4,03 3,07 13,59 *)VFA (LKT) całkowita zawartość lotnych kwasów tłuszczowych w badanej próbie, µmol/ml total content of volatile fatty acids in examined sample, µmol/ml Acta Sci. Pol.

9 Analiza parametrów fermentacji Tabela 3. Zawartość kwasu mlekowego w badanych próbach fermentowanej treści jelitowej Table 3. The concentration of lactic acid in the fermented intestinal content Kwas mlekowy, g/100 ml Lactic acid Jelito cienkie Small intestine 0,10 0,17 0,14 0,16 SD 0,02 0,09 0,05 0,13 Jelito ślepe Caecum 0,09 0,12 0,15 0,15 SD 0,04 0,04 0,03 0,05 Jelito proste Rectum 0,10 0,15 0,16 0,22 SD 0,02 0,02 0,02 0,12 Tabela 4. Zawartość amoniaku w badanych próbach fermentowanej treści jelitowej, % Table 4. The concentration of ammonium in the fermented intestinal content, % Amoniak, % - Ammonium Jelito cienkie Small intestine 1,53 19,89 28,39 89,93 SD 2,16 6,01 7,93 6,01 Jelito ślepe Caecum 6,12 27,15 33,76 38,74 SD 2,15 9,89 13,66 17,10 Jelito proste Rectum 13,71 46,81 60,52 79,33 SD 1,87 25,38 20,92 16,07 Tabela 5. Odczyn ph w badanych próbach fermentowanej treści jelitowej Table 5. The ph of the fermented intestinal content ph Jelito cienkie Small intestine 7,18 6,62 6,52 6,43 SD 0,22 0,11 0,16 0,04 Jelito ślepe Caecum 6,71 6,64 6,71 6,58 SD 0,38 0,26 0,19 0,30 Jelito proste Rectum 6,99 7,04 7,28 7,10 SD 0,17 0,40 0,39 0,26 Medicina Veterinaria 1/2002

10 76 D. Miśta i in. µmol/ml 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 czas pobrania próby the time of sample collecting kw.octowy kw.propionowy kw.izomasłowy kw.masłowy kw.izowalerianowy kw.walerianowy Wykres 2a. StęŜenie LKT w czasie fermentacji treści jelit ślepych Graph 2a. VFA concentration during fermentation of cecal content µmol/ml 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 czas pobrania próby the time of sample collecting kw.octowy kw.propionowy kw.izomasłowy kw.masłowy kw.izowalerianowy kw.walerianowy Wykres 2b. StęŜenie LKT w czasie fermentacji treści jelita prostego Graph 2b. VFA concentration during fermentation of rectum content Acta Sci. Pol.

11 Analiza parametrów fermentacji µmol/ml 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0h 4h 6h czas pobrania próby 24h the time of sample collecting kw.octowy kw.propionowy kw.izomasłowy kw.masłowy kw.izowalerianowy kw.walerianowy Wykres 2c. StęŜenie LKT w czasie fermentacji treści jelita cienkiego Graph 2c. VFA concentration during fermentation of small intestine content 0,25 0,20 0,15 g% 0,10 j.cienkie j.ślepe j.proste 0,05 0,00 czas pobrania próby the time of sample collecting Wykres 3. Zawartość kwasu mlekowego w badanych próbach fermentowanej treści jelitowej, g% Graph 3. The concentration of lactic acid in the fermented intestinal content, g% Medicina Veterinaria 1/2002

12 78 D. Miśta i in. % 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 czas pobrania próby the time of sample collecting j.cienkie j.ślepe j.proste Wykres 4. Zawartość amoniaku w badanych próbach fermentowanej treści jelitowej, % Graph 4. The concentration of ammonium in the fermented intestinal content, % 7,40 7,20 7,00 6,80 6,60 6,40 6,20 6,00 5,80 czas pobrania próby the time of sample collecting j.cienkie j.ślepe j.proste Wykres 5. Odczyn ph w badanych próbach fermentowanej treści jelitowej Graph 5. The ph of the fermented intestinal content PODSUMOWANIE Proporcje molarne wyprodukowanych w niniejszym doświadczeniu LKT w jelitach ślepych zbliŝone są do uzyskanych przez Tsuhakara i in. u kurcząt [2000], gdzie w czasie fermentacji in vitro uzyskano ok. 49% kwasu octowego, 32,8% kwasu propionowego, nieco mniej (10,6%) kwasu masłowego i izomasłowego, natomiast kwasu Acta Sci. Pol.

13 Analiza parametrów fermentacji izowalerianowego i walerianowego ok.7,5%. W przedstawionym w powyŝszej pracy badaniu przeprowadzono równieŝ fermentację in vitro treści jelita ślepego świnki morskiej i szczura, przy czym otrzymane wyniki dowodzą, Ŝe największe wytwarzanie LKT spośród poddanych doświadczeniu zwierząt miało miejsce u drobiu (32,1 i 35,2 mmol/kg/godzinę, podczas gdy u świnki morskiej uzyskano odpowiednio 19,8 i 4,5, a u szczura 15,8 i 17, 8). Według tegoŝ autora lotne kwasy tłuszczowe pokrywają u świnki morskiej 30 40% ogólnego zapotrzebowania energetycznego, co pozwala domniemywać, Ŝe udział ten u drobiu jest równieŝ znaczny. Zawartość LKT w jelitach u drobiu ma znaczenie nie tylko dla zaspokajania potrzeb energetycznych. Niedostateczna koncentracja LKT w jelitach ślepych kurcząt ułatwiała kolonizację błony śluzowej przez bakterie z rodzaju Salmonella w badaniach Barnesa i in. [1979]. Hipoteze tę potwierdził i rozwinął Corrier i in. w 1995 r., dowodząc, Ŝe największe znaczenie dla tej korelacji ma kwas propionowy. Według Barnesa i in. [1980] lotne kwasy tłuszczowe są takŝe wskaźnikiem wzrostu bakterii beztlenowych [cyt. za Kubena i in. 2000]. PIŚMIENNICTWO Bergner H., Ketz H.A., Trawienie, wchłanianie, przemiana pośrednia u zwierząt. PWRiL, Warszawa. Faruga A., Intensywna produkcja młodych indyków rzeźnych. PWRiL, Warszawa. Faruga A., Jankowski J., Indyki hodowla i uŝytkowanie. PWRiL, Warszawa. Jamroz D., Orda J., Wiliczkiewicz A., Skorupińska J., Die scheinbare Verdaulichkeit der Gerüstkohlenhydrate und Darmfermentation verschiedener Getreidearten bei drei Geflügelspezies [Teil IV). Wien. Tierärztl. Mschr. 83, Jamroz D., Podkówka W., Chachułowa D., śywienie zwierząt i paszoznawstwo. PWN, Warszawa. Jensen B.B., Methanogenesis in monogastric animals. Environmental Monitoring and Assessment 42, Kubena L.F., Bailey R.H., Byrd J.A., Young C.R., Corrier D.E., Stanker L.H., Rottinghaust G.E., Cecal volatile fatty acids and broiler chick susceptibility to Salmonella typhimurium colonization as affected by aflatoxins and T-2 toxin. Poultry Science 80, Lana R.P., Russel J.B., Van Amburgh M.E., The role of ph in regulating ruminal and ammonia production. Anim. Sci., 76(8), Mead G., Microorganisms in the digestive tract of poultry. Proc. 9 th Europ. Symp. Poultry Nutr., Jelenia Góra, Polska, p Miller T.L., Wolin M.J., Kusel E.A., Isolation and Characterization of Methanogens from Animal Faeces. System. Appl. Microbiol. 8, Schmidt-Nielsen K., Fizjologia zwierząt: adaptacja do środowiska. PWN, Warszawa. Tsukahara T., Ushida K., Effects of animal or plant protein diets on cecal fermentation in guinea pigs (Cavia porcellus), rats (Rattus norwegicus), and chicks (Gallus gallus domesticus). Comparative Biochemistry and Physiology Part A (127), Zawadzki W., Wpływ wybranych niekonwencjonalnych dodatków do paszy na przebieg procesów fermentacyjnych w Ŝwaczu owiec. Rozpr. Hab. Nr 112, Zesz. Nauk. AR Wroc. Medicina Veterinaria 1/2002

14 80 D. Miśta i in. ANALYSIS OF FERMENTATION PARAMETERS OF CONTENT OF TURKEYS DIGESTION TRACT IN VITRO STUDIES Abstract. The fermentation parameters of content of turkeys digestion tract were analysed. Twenty week-old turkeys of Big-6 race were invastigated. After slaughtering the animals, a small intestine, caeca and rectum was isolated, collective samples were made from the contents of the intestines and incubated in anaerobic conditions at 40 o C. The products of in vitro fermentation (volatile fatty acids VFA, methane, carbon dioxide, ammonium, lactic acid) and ph were measured during the experiment (at the beginning, at 4th, 6th and 24th hours of fermentation). Cecal content produced methane at the highest emission rate and the CO 2 :CH 4 ratio was there the lowest (2,75 between the 1st and 4th hours of fermentation). The production of methane was a bit smaller in the rectal content, which influenced the CO 2 :CH 4 ratio (5,4 at the time ditto), but the concentration of methane in the small intestine was minimal. The highest concentration of total VFA from the start to 6th hour of incubation wasobserved in the rectum (0,82 2,37 µmol/ml of sample), lower in the content of caeca (0,63 2,07 µmol/ml) and the lowest in the small intestine contents (0,24 1,29 µmol/ml).the total volume and ratios of VFA produced in the digestive tract allow to establish a pattern of fermentation and give the basis for chicken-farmers and investigators to manipulate digestion processes. Key words: fermentation in vitro, turkeys, VFA, gases, intestines Dorota Miśta, AndŜelika Kaczmarek, Wojciech Zawadzki, Katedra Fizjologii Zwierząt, Akademia Rolnicza we Wrocławiu, ul. Norwida 31, Wrocław Mieczysław Steininger, Instytut Chemii i Technologii Nafty i Węgla, Politechnika Wrocławska, ul. Gdańska 7, Wrocław Acta Sci. Pol.