Az ideális aminosav profilú, csökkentett fehérjetartalom javítja az energiahatékonyságot és enyhíti a kocák laktációval járó hőtermelését

Absztrakt

Háttér

A tanulmány célja annak a hipotézisnek a tesztelése volt, hogy 1) az étkezési nyersfehérje (CP) csökkentése növeli az étrend energetikai hatékonyságát és csökkenti a laktációval járó anyagcsere hőjét, és 2) a túlzott étrendi leucin (Leu) pótlása alacsony CP étrendben csökkenti az étrend energetikai hatékonyságát és növeli a laktációval járó anyagcsere hőt.

Mód

Ötvennégy laktáló, többparamás Yorkshire kocának 3 izokalórikus étrendből 1-et osztottak ki (10,80 MJ/kg nettó energia): 1) kontroll (CON; 18,75% CP), 2) csökkentett CP közel ideális vagy optimális AA profillal (OPT; 13,75% CP) és 3) diéta OPT túlzott Leu mellett (OPTLEU; 14,25% CP). A koca testtömegét és a hátsó zsírt a laktáció 1. és 21. napján regisztráltuk, a malacokat pedig a laktáció 1., 4., 8., 14., 18. és 21. napján lemértük. Az energiamérleget kocáknál mértük a korai (4–8. Nap) és a csúcs (14–18. Nap) laktáció alatt, és a tejből mintát vettünk a 8. és a 18. napon.

Eredmények

21 napos laktáció alatt az OPT-vel etetett kocák elvesztették a testsúlyukat és a test lipidjét (P

Háttér

A szoptatás energetikailag költséges folyamat, amely attól függ, hogy a koca képes-e elegendő energiát fogyasztani a tejtermelés fenntartásához. Az önkéntes takarmányfelvétel azonban biológiailag korlátozza [1], és a kocának támaszkodnia kell testzsírjára és fehérjéjére, amikor a tej energiaigénye meghaladja az energiafogyasztást. Az elmúlt évtizedekben a genetikai szelekció miatt a születéskor jelentkező nagyobb alomnövekedés megnövelte a laktációs igényeket [2, 3]. A nagyobb tejtermelés fenntartásához stratégiákra van szükség az étrendi energiafelhasználás hatékonyságának javítására.

Az étkezési nyersfehérje (CP) csökkentése növekvő-befejező sertésekben javítja az energetikai hatékonyságot (vagyis a megtartott szövet nettó energiáját: bruttó energiafogyasztást) a csökkent hő- és vizeletenergia-veszteség miatt [4, 5]. Csökkent CP-koncentrációjú és jobb aminosav-egyensúly (AA) -tartalmú étrend laktató kocáknak való táplálása növeli a nitrogén (N) és az nélkülözhetetlen aminosavak (IDAA) hasznosításának hatékonyságát [6,7,8], és úgy tűnik, hogy növeli a tápanyagok megoszlását az emlő felé anyagcsere [6, 8]. Az ilyen étrend táplálásának az energiafelosztásra és a hatékonyságra gyakorolt hatása azonban még további vizsgálatot igényel. Ezen túlmenően, az ideális aminosav (NIAA) profil szintén csökkentheti a hőtermelést az anyagcsere-igény változásai miatt, amelyek az oxidációra szánt kevesebb AA-ból származnak.

Korábban feltételezték [8], hogy a csökkentett CP-diéták táplálásának javuló AA-felhasználási hatékonysága alacsonyabb leucin- (Leu) bevitelhez köthető. Az előfeltevés azon a felfogáson alapult, hogy a magas Leu-koncentráció gátolja a lizin (Lys) felvételét a patkány emlő explantánsaiban [9, 10], és hogy potenciális kompetitív gátlás létezik az emlőmirigy Lys és Leu felhasználása között [11, 12]. Az előző tanulmányban [8] a Leu csökkentett CP-étrendhez való hozzáadása nem volt észrevehető hatással a Lys hatékonyságára, de a tejtermelés csúcslaktációban csökkent és hasonló volt a hagyományos táplálékkal etetett kocákéhoz, ami azt jelzi, hogy bizonyos energia megoszlik a az emlőmirigy. Ezzel szemben a csökkent CP-diéta Leu hozzáadása nélkül nagyobb tejhozamot, tejzsír- és laktóztermelést, valamint az alomnövekedési sebességet eredményezett, de testtömeg (BW) és hátsó zsírveszteséget is eredményezett a csúcslaktáció alatt. Ami észrevehetően nagyobb volt, az a tejzsírkoncentráció és a tejzsír hozama a csökkent CP CP-vel táplált kocáknál. A test lipid mobilizációjának becslésére van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük a továbbfejlesztett AA profil táplálásának az energiafelosztásra gyakorolt lehetséges hatásait.

A vizsgálat célja az étrendi energetikai hatékonyság, az energia megosztása és a laktáció hőtermelésének megbecsülése volt a hagyományos táplálékkal etetett kocák Leu: Lys értéke 1,63 (kontroll), csökkentett CP-étrend, amely megfelel a szabványos ileális emészthető (SID) Leu minimális követelményének [ 13] és Leu-val: Lys 1,14 (optimális), és csökkentett CP diéta, SID Leu koncentrációval és a Lys arányhoz viszonyítva a kontrollé (azaz 1,63) (optimális + Leu). Feltételeztük, hogy 1) a CP csökkentése a minimális SID Leu követelmény és a Leu: Lys 1,14 elérése érdekében, növeli az étrend energetikai hatékonyságát a laktációhoz és csökkenti a laktációval járó hőtermelést, összehasonlítva a magas CP diétával a Leu esetében: Lys 1,63, és 2) Leu kiegészítése a csökkentett CP-étrendhez, hogy megfeleljen a Leu-nak: Az 1,63-as Lys csökkenti az étrendi energia felosztását a tej felé, összehasonlítva a csökkent Le-értékkel rendelkező Le-étrenddel: Lys 1,14.

Mód

Állatok és etetés

Diétás kezelések

A diéták összetevőit és a kiszámított tápanyag-összetételt az 1. táblázat tartalmazza. A diéták elemzett teljes és szabad AA-ját a 2. táblázat mutatja be. Az AA, a nettó energia (NE), a kalcium ( Ca) és foszfor (P). A követelményeket a Michigan Állami Egyetem Sertéstanító és Kutatóközpontjában a sertésállomány teljesítménye alapján jósolták meg az alábbiak szerint: 210 kg-os koca testtömeg, 2-nél nagyobb paritásszám és napi 6 kg/nap-bevitel, alomméret 10, a malac BW növekedése 280 g/d 21 napos laktációs periódus alatt és 20 ° C környezeti hőmérséklet. A modell szerint a koca minimális testsúly-vesztesége 7,5 kg volt, és a fehérje: a lipidet a modellben a minimálisan megengedett, nullához közeli értékre állították. Az összes étrendet úgy alakítottuk ki, hogy azonos SID Lys (9 g/kg) és NE (10,80 MJ/kg) koncentrációt tartalmazzon.

A kontroll étrendet (CON) kukorica- és szójaliszt felhasználásával állítottuk elő az egyetlen Lys-forrásként, amely kielégítette az NRC [13] SID Lys követelményét (9 g/kg), és 187,5 g/kg CP-t tartalmazott. A valin (Val) az NRC szerint majdnem kielégítette a 7,7 g/kg (7,9 g/kg) SID-követelményt [13]. Az összes többi IDAA SID koncentráció meghaladta az NRC-t [13].

Megfogalmazták a NIAA-profil elérésére kiegyensúlyozott második étrendet. A NIAA étrendet úgy alakítottuk ki, hogy csökkentettük a szójabab lisztjét a kukoricához képest, hogy teljesítsük a minimális SID Leu követelményt, amely 137,5 g/kg CP-koncentrációnak felelt meg. Ezután kiegészítő kristályos forrás L-hisztidin (övé), L-izoleucin (Ile), L-Lys, DL-Találkozott, L-fenilalanin (Phe), L-treonin (Thr), L-triptofán (Trp) és L-Val és hozzáadták, hogy megfeleljenek a NIAA étrendben az AA-kra vonatkozó minimális SID követelménynek. Kristályos DL-metionint adtunk hozzá, hogy megfeleljen a Met + cisztein (Cys) követelményének. Ezt a diétát az optimális étrendnek (OPT) nevezik a kézirat többi részében.

A harmadik étrendet megegyezik az OPT-vel megegyező kristályos étrenddel L-leucin a CON SID Leu koncentrációjának azonosítására, és OPTLEU néven szerepel. A cukorból készült élelmiszerterméket (International Ingredient Corporation, St. Louis, MO, USA) mindhárom étrendbe bevonták 50 g/kg dózisban az étrend ízének növelése érdekében. A titán-dioxidot minden étrendben emészthetetlen indexként 1 g/kg-ban adták meg.

Energiamérleg-eljárás és tejmintavétel

Az energiaegyensúlyt a korai laktáció (4. és 8. nap között) és a csúcslaktáció (14. és 18. nap között) során összesen 33 kocán végeztük. A vizeletkatéter behelyezését, a vizeletgyűjtést és a kocatej mintavételét a korábban leírt módon hajtották végre [8].

Energia-, tápanyag- és titánelemzés

A takarmány-, ürülék- és vizeletmintákat bruttó kalorimetriával elemeztük a bruttó energia (GE) szempontjából a gyártó utasításai szerint (Parr Instrument Inc., Moline, IL, USA). A takarmányokban és a székletmintákban található szárazanyagot, N-t és titánt Zhang és mtsai. [8]. Az étrendi AA elemzést [14] a Mezőgazdasági Kísérleti Állomás Kémiai Laboratóriumok (Missouri-Columbia Egyetem, Columbia, MO, USA) végezték Zhang és mtsai. [8]. A teljes tejmintákat zsír, valódi fehérje, laktóz és tej-karbamid N (MUN) szempontjából infravörös spektroszkópiával vizsgálták a Michigan Dairy Herd Improvement Association (NorthStar Cooperative®, Lansing, MI, USA) [8].

Számítások

A testfehérje (BP) és a lipid (BL) összetételének kiszámítását üres testtömeg (EBW) és hátsó zsír [13] alapján jósoltuk meg az alábbi egyenletek felhasználásával:

A teljes és az anyai energia visszatartás kiszámítását a következőképpen végeztük:

A fenntartó étrend metabolizálható energia (ME) értékét (MJ/kg takarmány) és a napi ME szükségletet (MJ/d) a metabolikus testtömeg (BW 0,75) alapján számítottuk a következőképpen:

A laktációs étrend NE-értékét a következőképpen számították ki:

A tej látszólagos energiahatékonyságát a következőképpen számították ki:

A látszólagos energiahatékonyság nem veszi figyelembe a mozgó testállományból származó tejenergiát és a vizeletben vesztett energiát. A tej valódi energiahatékonyságának meghatározásához a testből mozgó energiát eltávolították a tej napi energiájából, a karbantartásra szánt energiát pedig a ME bevitelből:

A tejben lévő energiát a tejfehérje (23,86 kJ/g), a zsír (39,77 kJ/g) és a laktóz (16,54 kJ/g) energiájának összegzésével számítottuk ki [15]. Az anyai testből mozgósított energiát a BP (△ BP) változása és a BL (△ BL) változása alapján megszorozva 23,44 kJ/g fehérjével és 39,36 kJ/g zsírral [16], a test energia hatékonyságával. 0,87 [13] tejre történő mobilizálás, az alábbiak szerint:

0 értéket használtunk fel a mobilizált energiára, amikor a koca testfehérje- és zsírlerakódása null vagy pozitív volt.

A karbantartási ME-t az NRC [13] alapján a következőképpen számoltuk:

A fenntartásra szánt NE értékét a kukorica-szójabab liszt alaptáplálékkal táplált kocák éhomi hőtermelése alapján számolták ki Wang és munkatársai. [17] az alábbiak szerint:

A korrigált étrendi NE-t (NEc) a következőképpen számoltuk [18]:

A laktációval járó hőtermelést a következőképpen számították ki:

Statisztikai analízis

A statisztikai elemzéseket az SAS (SAS Inst. Inc., Cary, NC, USA) vegyes modelleljárásával végeztük a következő modell szerint:

Eredmények

Kísérleti diéták

Az étrend összetételét és a tápanyag-koncentrációkat az 1. táblázatban, az IDAA-koncentrációkat pedig a 2. táblázatban mutatjuk be, Zhang és mtsai. [8].

Testfehérje és lipid mobilizáció

A BP és a BL mobilizációja a 21 napos laktáció alatt az összes koca esetében a 3. táblázatban látható. A koca BW változása, a BP és a BL mobilizáció nem különbözött a kezelések között. A BW veszteség és a BL mobilizáció különbözött 0-tól (P 3. táblázat Kontroll- (CON; 187,4 g/kg nyersfehérje), Optimális (OPT; 137,8 g/kg nyersfehérje) vagy Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) táplálékkal táplált kocák vetési és alomnövekedési teljesítménye 21- napi laktációs időszak 1

Energiamérleg

Az energiaegyensúly eredményeit a 4. táblázat mutatja be. A korai laktáció során a vizelet és a tej energiakoncentrációja és -teljesítménye, valamint a teljes és az anyai energia megtartása nem változott étrendenként. A laktáció csúcsában a vizelet energiakoncentrációja nem különbözött az étrendek között. Az OPT-vel etetett kocák vizeletenergia-kibocsátása alacsonyabb volt (P 4. táblázat Az etetett kocák energiamérlege Kontroll (CON; 187,4 g/kg nyersfehérje), Optimális (OPT; 137,8 g/kg nyersfehérje) vagy Optimális + Leucin (OPTLEU; 142,5 g/kg) étrend laktáció 4. és 8. napja között (korai laktáció), valamint a laktáció 14. és 18. napja (laktációs csúcs) 1

A nitrogén és az energia látszólagos hatékonysága

Az N és az energiafelhasználás eredményének látszólagos hatékonyságát az 5. táblázat mutatja be. A korai laktáció idején a tej N-kibocsátása az ME vagy NE bevitelhez viszonyítva, és a tej látszólagos energiahatékonysága diétánként nem különbözött. A csúcslaktáció során a tej N-kibocsátása az NE-bevitelhez képest nem különbözött az étrendek között. A tej N kibocsátása az OPT bevitelhez viszonyítva magasabb volt (P = 0,088), mint a CON, és az OPTLEU-ban lévők nem különböztek sem a CON-től, sem az OPT-től. Az OPT-vel etetett kocák magasabb (P 5. táblázat: Az etetett kocák nitrogén- és energiafelhasználásának látszólagos hatékonysága Kontroll (CON; 187,4 g/kg nyersfehérje), Optimális (OPT; 137,8 g/kg nyersfehérje) vagy Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) étrend napközben 4. és 8. szoptatás (korai szoptatás), valamint 14. és 18. nap között (szoptatás csúcsa) 1

Diétás energia felosztás

Az étrendi energiafelosztást a 6. és 7. táblázat mutatja be. A korai és a csúcslaktáció idején (6. táblázat) az alacsony fehérjetartalmú étrend emészthető energia (DE) értéke alacsonyabb volt (P 6. táblázat Az etetett kocák étrendi energiafelosztása Kontroll (CON; 187,4 g/kg nyersfehérje), Optimális (OPT; 137,8 g/kg nyersfehérje) vagy Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) étrendek etetésével a 4. és 8. nap között. laktáció (korai laktáció) és a laktáció 14. és 18. napja (laktáció csúcsa) között 1

Az NE, ME, DE ME, DE és GE vonatkozásában kifejezett energiaértékeit a 8. táblázatban mutatjuk be. A korai laktáció során a ME/DE, NElactation/ME és NEmilk/ME nem különbözött a diétáktól. Csúcslaktációban a ME/DE általában magasabb volt (P = 0,063) OPT-ben, mint CON. Az OPTLEU-ban lévő ME/DE nem különbözött sem a CON-től, sem az OPT-től. A CON-hez képest a NEmilk/ME és a NElactation/ME magasabb volt (P 8. táblázat: Valódi energiahatékonyság és hőtermelés a táplált kocák tejtermelésével Kontroll (CON; 187,4 g/kg nyersfehérje), Optimális (OPT; 137,8 g/kg nyersfehérje) vagy Optimal + Leucin (OPTLEU; 142,5 g/kg) diéta a korai (4. naptól a 8. napig), csúcs (14. naptól a 18. napig) és összességében (1. naptól a 21. napig) laktációs periódusba

A laktációval járó energiahatékonyság és becsült hőtermelés

A laktációval járó tényleges energiahatékonyságot és a becsült hőtermelést a 8. táblázat mutatja be. A korai laktáció során a hőtermelés nem különbözött az egyes étrendek között. Csúcslaktációban, összehasonlítva a CON-vel, alacsonyabb volt a hőtermelés (P

Vita

Egy korábbi, laktáló kocákon végzett tanulmányban [8] beszámoltunk arról, hogy az étkezési fehérje csökkentése a minimális SID Leu követelménynek való megfelelés érdekében növelte az N, arginin (Arg), His, Ile, Leu, Phe + tirozin (Tyr) és Trp felhasználási hatékonyságát. a tejhozamra az általános laktációs teljesítmény fenntartása mellett. A csökkentett CP-étrendhez tartozó Leu kiegészítése nem befolyásolta az IDAA felhasználásának hatékonyságát, de úgy tűnt, hogy a tápanyagokat elosztja az emlőmirigytől. A jelenlegi munkánk során a laktációval összefüggő táplálkozási energetikai hatékonyság, a felosztás és a hőtermelés meghatározását tűztük ki célul NIAA profilú (OPT) csökkentett fehérjetartalmú és kiegészítő Leut tartalmazó (OPTLEU) táplálékkal táplált kocákban. Jelen tanulmányban a „közel ideális AA profil” kifejezést választották a hagyományos „ideális AA profil” helyett, mert az „ideális AA profil” inkább koncepcionális, mint biológiailag tényszerű. Az indoklás továbbá azon az elgondoláson alapszik, hogy az „ideális AA profil” 1) nem korlátozódhat csak két AA készlet (azaz a tej és a karbantartás) relatív hozzájárulására, 2) a laktációs időszakban a karbantartó AA készlet pontos jellemzésére van szükség. koca, és 3) tartalmaznia kell az AA-t, amelynek táplálkozási esszenciája ismert a szoptató kocák esetében [azaz arginin (Arg) és hisztidin].

Az OPT diéta táplálása javította a látszólagos és valódi energiafelhasználási hatékonyságot, valamint a tej N kimeneti hatékonyságát az ME tejfelvételhez viszonyítva a csúcslaktáció alatt. A teljes visszatartott energia hasonló volt a diétákhoz, de az OPT-vel táplált kocák kevesebb anyai energiát tartottak fenn, ami arra utal, hogy az OPT-étrend nagyobb energiafelosztást eredményezett a tejtermelés szempontjából. Huber és mtsai. [6] jelezte, hogy a csökkentett fehérjetartalmú étrendek inkább az AA felosztását a tejfehérje-hozam felé, mintsem az anyai fehérje-készletet. Ez a megfigyelés részben összefüggésben lehet a csökkent étrendi Leu bevitelével, mivel a Leu stimulálja az anya testfehérje-gyarapodását [23, 24]. Az OPTLEU-ban csökkent tejenergia-kibocsátás az OPT-hez viszonyítva, a csúcslaktáció idején, és az étrendi kezelések során a teljes energia-visszatartás különbségei nélkül azt jelentette, hogy a további Leu-követelmény feletti követelmény csökkentheti az étrendi energiafelosztást a tej felé. Ez a megfigyelés összhangban van a korábban közölt teljesítménnyel és N-mérleggel, ahol a CON és OPTLEU táplált kocák nem vesztettek annyi testtömeget, mint az OPT, és pozitív anyai N-egyensúlyban voltak [8].

A kocák teljes hőtermelésének megoszlása kontroll (CON), optimális (OPT) és optimális + leucin (OPTLEU) 21 napos laktációs periódus alatt. A teljes hőtermelés nem különbözött a diéták között

A koca tejenergia részben az étrendből, részben az anyai test medencéjéből származik. A tej táplálékkal való energia-hozzájárulása csak az OPT étrendben nőtt 77% -ról 87% -ra a laktáció előrehaladtával, ami azt jelzi, hogy a csökkent NIAA profilú étrendi fehérje javíthatja az étrendi energia felosztását a tej felé a laktáció előrehaladtával. Tudomásul vesszük azonban, hogy a test mobilizációját egy 21 napos laktációs periódus alatt becsülték meg, és feltételeztük, hogy a mobilizációs ráta (g/d) a laktáció során állandó maradt. Korábbi tanulmányok [20, 27] azt mutatták, hogy a szoptató kocák a korai laktáció idején nagyobb mennyiségű test tápanyagot mozgósítottak, mint a csúcslaktáció. Hasonlóképpen, ebben a tanulmányban az OPT-vel etetett kocák negatív anyai retenciót mutattak (- 0,97 MJ/d OPT és -1,83 MJ/d OPTLEU esetében) csak korai laktáció alatt.

Következtetés

A NIAA diéta táplálása javította a látszólagos étrendi energiafelhasználást a kevesebb vizelet energia és az anyagcsere hővesztesége miatt, amely válasz a laktáció csúcsfázisához kapcsolódott. A hőcsökkentés becsült értéke 154 kJ/(d · BW 0,75) volt azoknál a kocáknál, akik NIAA-táplálékkal voltak táplálva a csúcslaktáció alatt. A NIAA-étrend táplálása az étrendi energia lerakódását a tejbe is kiváltotta az anyai mozgósítás rovására, ami magasabb energiaigényt jelent, amikor a kocákat NIAA-diétával etetik. A követelmény feletti leucin-kiegészítés csökkentheti az étrendi energiafelhasználást a laktációhoz azáltal, hogy az étrendi energiát az emlőmirigytől az anyai medence felé irányítja, részben megmagyarázva a NIAA-diéta energiahatékonyságának hatékonyságát magas CP-diétákkal szemben. Ebben a vizsgálatban a becsült hőtermelési értékeket indirekt kalorimetriával kell igazolni.

Az adatok és anyagok rendelkezésre állása

A jelenlegi vizsgálat során felhasznált és/vagy elemzett adatkészletek kérésre a megfelelő szerzőtől kaphatók.