Különböző fermentálhatósági jellemzők Saccharomyces cerevisiae sejtfal macska széklet felhasználásával oltás

Papírok

Teljes cikk
Ábrák és adatok
Hivatkozások
Idézetek
Metrikák
Engedélyezés
Újranyomtatások és engedélyek
PDF

Absztrakt

Amint Shurson (2018) rámutatott, az állatokat több mint 100 éve élesztőt tartalmazó termékekkel etették. Az utóbbi években azonban az antibiotikumok használatának korlátozásának szükségessége miatt egyre nagyobb érdeklődés mutatkozott az élesztők és termékeik takarmányozásban való felhasználása iránt, különösen a kedvtelésből tartott állatok eledelében, amely sokféle étrendet és étrendet állít elő. Élesztőt, valamint élesztősejteket tartalmazó kiegészítők kutyáknak és macskáknak egyaránt. Különböző fajok Saccharomyces, különösen S. cerevisiae, nagyrészt prebiotikumként alkalmazzák az állati takarmányozásban (Desnoyers et al. 2009; Mackenthun et al. 2013), valamint kiegészítőként (Liu et al. 2008; Kafilzadeh et al., 2019).

A szénhidrátok széndioxiddá és alkoholokká való erjesztésére való képességük miatt, Saccharomyces cerevisiae (SC) évezredek óta széles körben használják az élelmiszeriparban.

Anyagok és metódusok

Szubsztrát mintavétel

A feldolgozó üzemben a Saccharomyces cerevisiae különféle élelmiszeriparokból gyűjtötték: alkoholistát (A), sörfőzőket (BR) és pékeket (BA) külön-külön hidrolizáltak és centrifugálták a sejtfal elválasztása érdekében. Ezután a kapott pelleteket levegő befúvással szárítottuk (átlaghőmérséklet 38–40 ° C). A napi termelés három alikvot részét véletlenszerűen elemeztük szénhidrát (mannán + glükán) koncentráció szempontjából; Az éves termelés magasabb és alacsonyabb szénhidrát-koncentrációjú mintáit reprezentatív mintákat választottuk, és két csoportba soroltuk őket (magas és alacsony). Ezért, figyelembe véve a termelési folyamatot és a szénhidrátkoncentrációt, a szubsztrátumokat a következőképpen nevezték el: SC-A magas, SC-A alacsony, SC-BR magas, SC-BR alacsony, SC-BA magas és SC-BA alacsony.

Laboratóriumi elemzések

A mannán + glükán tartalmat a Biorigin (São Paulo, Brazília) laboratóriumának összes alikvot részén meghatározták Freimund és mtsai. (2005).

A szubsztrátok proximális elemzését (négyszeres példányban) az Állatorvostudományi és Állattenyésztési Tanszék (Napoli, Olaszország) Takarmányértékelő Laboratóriumában végeztük AOAC (2005) eljárásai szerint (szárazanyag ID 934.01, nyersfehérje ID 954.01; éterkivonat ID 920,39 C; nyersrost ID 978.10; hamu ID 942.05).

A fermentációs gáztermelést 16-szor, 3-4 órás időközönként rögzítettük, kézi nyomásmérővel (Cole and Parmer Instrument, Vernon Hills, IL, USA). Az egyes mintákhoz 72 óra múlva kapott összesített gázmennyiség (OMCV, ml/g) az inkubált szerves anyag mennyiségével volt összefüggésben. Az erjesztést a lombikok 4 ° C-ra történő lehűtésével leállítottuk, és megmértük a fermentlé pH-ját (pH 3030-as modell; Alessandrini Instrument SpA üvegelektróda Jenway, Dunmow, Egyesült Királyság). A lombikmaradékokat előre lemért zsugorított üvegtégelyeken (2. porozitás, DURAN Group GmbH Mainz, Németország) szűrjük, és a maradék szerves anyagot úgy határozzuk meg, hogy a mintát 5 órán át 550 ° C-on égetjük. A szerves anyagok eltűnését (OMD,%) az inkubált és a maradék OM közötti különbségként számoltuk.

Két alikvot részt (5 ml) erjesztő folyadékot gyűjtöttünk össze és -15 ° C-on fagyasztottunk a fermentációs végtermékek meghatározása céljából. A rövid láncú zsírsavakat (SCFA) gázkromatográfiás technikával mértük, míg az ammóniát (N-NH3) spektrofotometriás technikával (Musco és mtsai 2016).

Az állatokat érintő összes eljárást a Napoli Federico II Egyetem etikai állatgondozási és felhasználási bizottsága hagyta jóvá (Prot. 2019/0013729, 2019.02.08.).

Adatfeldolgozás

Az egyes lombikok gázprofilját illesztettük a Groot és munkatársai által leírt sigmoid modellre. (1996) a következőképpen: G = A1 + CBtB ahol G az összes termelt gáz (ml/g inkubált OM) t (h) időpontban; A az aszimptotikus gáztermelés (ml/g inkubált OM); B az az idő, amikor az aszimptóta felét elérjük (h); C a görbe kapcsolási jellemzője. A maximális fermentációs sebesség kiszámításához a modell paramétereit használtuk fel (Bauer et al., 2001) (Rmax, ml/h) és annak bekövetkezési idejét (Tmax, h) a következő képlet szerint: Rmax = A · BC · B · Tmax (B - 1) (1 + CB · Tmax - B) 2 Tmax = C · [(B - 1)/(B + 1) ] 1 B

Az SC sejtfalak kémiai összetétele és az összes kapott fermentációs jellemző (OMCV, OMD, SCFA, pH és N-NH3, Tmax, Rmax.) varianciaanalízisnek vetették alá a JMP szoftver 14. verziójával (SAS Institute, Cary, NC, USA, 2014) a termelési folyamatok és a szénhidrátkoncentráció közötti különbségek kimutatására a következő egyenlet szerint: y ijk = μ + PP i + CARB j + PP * CARB ij + ε ijk ahol y a kísérleti adat; μ az általános átlag; A PP az előállítási folyamat (i = alkoholista, sörfőzők, pékek); A CARB a szénhidrátkoncentráció (j = magas, alacsony); A PP * CARB az interakció első szintje, amelyben az egyik kauzális változó hatása az eredményre a második kauzális változó állapotától függ; ε a hiba kifejezés.

Amikor a varianciaanalízissel szignifikáns különbségeket találtunk a szubsztrátok között, az átlagokat összehasonlítottuk a t teszt a JMP szoftver használatával (SAS Institute, Cary, NC, USA, 2014, 14.0 verzió).

Eredmények

Közeli elemzés

A vizsgált szubsztrátok kémiai összetételének jellemzőit az 1. táblázat mutatja be.

Online közzététel:

1. táblázat: A. Közelítő elemzése (% a.f.) Saccharomyces cerevisiae három termelési eljárás során nyert sejtfal.

Az összes kémiai paramétert befolyásolta a gyártási folyamat. Különösen a pék kivonat mutatta a legmagasabb értéket (o Különböző fermentálhatósági jellemzők Saccharomyces cerevisiae sejtfal macska széklet felhasználásával oltás

Online közzététel:

2. táblázat. In vitro fermentációs paraméterei Saccharomyces cerevisiae macska ürülékkel inkubálva.

A két termelési folyamat fermentációs sebességének profilját a két szénhidrátszinttel az 1. ábra szemlélteti. Figyelembe véve az ugyanazon termelési folyamat szénhidrátszintjét, eltérő tendencia jelenik meg: A és BR esetében a görbék hasonló alakot mutatnak alacsony és magas között mindkét folyamat gyorsabb és konzisztensebb, ha magas szénhidráttartalom van jelen), különben a BA esetében nagy különbségek mutatkoztak az alacsony és a magas szénhidrátszint között. Különösen az erjedési tendencia harang alakú görbét mutat, ha a szénhidráttartalom alacsony, és egy laposabb alakot, ha a szénhidráttartalom magas. A BA szubsztrátok közötti különbségeket az is bizonyítja Rmax érték, amely több mint kétszerese volt alacsony (9,13 ml/h), mint a magas szénhidráttartalmúaknak (4,49 ml/h).

Online közzététel:

1.ábra. In vitro fermentációs kinetikája Saccharomyces cerevisiae különböző kivonási folyamatokból nyert sejtfal, különböző szénhidrátkoncentrációval. Saccharomyces cerevisiae alkoholos kivonatból (SC-A), sörkivonatból (SC-BR) és pékkivonatból (SC-BA) nyerik, két szénhidrát-koncentrációval (magas és alacsony).

Fermentációs végtermékek

A 3. táblázatban a fermentáció végtermékeinek koncentrációját mutatjuk be 72 óra inkubálás után. A gyártási folyamatok jelentősen (o Különböző fermentálhatósági jellemzők Saccharomyces cerevisiae sejtfal macska széklet felhasználásával oltás

Online közzététel:

3. táblázat: Fermentációs végtermékek (mmol/g inkubált szerves anyag) és pH-értéke 72 órán át Saccharomyces cerevisiae sejtfal.

Vita

Ebben a vizsgálatban a kémiai összetételben néhány szignifikáns különbséget figyeltünk meg a tesztelt szubsztrátok között, de a fermentációs paraméterek alakulása nem mindig volt könnyen megmagyarázható ezekkel a különbségekkel. Ezek az élesztő törzsek és/vagy az élelmiszeriparban alkalmazott feldolgozási hőmérséklet következményei lehetnek. Például a legjelentősebb mennyiségű mannán + glükán Saccharomyces cerevisiae a sörkivonatok biztosan hozzájárultak a termelt gáz nagy mennyiségéhez, míg az alkoholos kivonatok alacsony gáztermelése magas fehérjetartalmuknak köszönhető. Valószínűleg a pékkivonat szignifikánsan legmagasabb lipidkoncentrációja magyarázhatja ezen szubsztrátok alacsonyabb OMD-értékét. Azonban nehéz megmagyarázni az ezekben a hordozókban rögzített magas gáztermelést, még ha lassan is előállítják.

A rövid szénláncú zsírsavak az emlős vastagbélében bekövetkező bakteriális fermentáció fő végtermékei, és ezeket az állateledelben használt szénhidrátban gazdag összetevők táplálkozási értékelésének mutatóiként tartják számon (Cutrignelli et al. 2009). A fő SCFA (acetát, propionát és butirát) gyorsan felszívódik, majd metabolizálódik a bél hámjában, a májban és az izomban, és trofikus hatással van a bél hámjára, fenntartva a nyálkahártya védő gátját a kórokozókkal szemben (Mroz, 2005).

Valamennyi vizsgált szubsztrátum az SCFA-értékeket a következőképpen sorolta: acetát> propionát> butirát. Ez a megfigyelés a fermentáció végén regisztrált pH-értékekkel együtt arra utal, hogy a fermentáció a macskák fiziológiai tartományába esik (Younes et al. 2001). Mindazonáltal az összes minta esetében az SCFA-termelést és az egyes zsírsavak arányát jelentősen befolyásolta a termelési folyamat, míg a szénhidrátkoncentráció (magas vagy alacsony) csak a propionát-, valerát- és izo-valeráttermelést befolyásolta.

Érdekes összehasonlítani ezeket az eredményeket az előző vizsgálatunkban (Musco és mtsai. 2018) kapott eredményekkel, ugyanazokat a szubsztrátumokat inkubálva, azonos kísérleti körülmények között, de kutya ürülékkel oltás. Az összes tesztelt szubsztrátumot mindkettő fermentálta oltás, de a széklet mikroorganizmus aktivitása másnak tűnik az erjedési mintázat és a kapott végtermékek szempontjából. Különösen úgy tűnik, hogy a macska bél mikrobiotáját jobban befolyásolják a szubsztrátok kémiai összetételéből adódó eltérések, mint a kutyáké, valójában a SCFA arányában a szénhidrátkoncentráció függvényében a kutyától eltérően számos különbséget figyeltek meg. Ezek a különbségek a két állatfaj specifikus mikrobiális populációinak és/vagy aktivitásának köszönhetők. Megfigyelésünk összhangban áll Garcia-Mazcorro et al. (2015), amely értékeli in vivo a különböző prebiotikus pótlások hatása kutya és macska mikrobiotában arra a következtetésre jutott, hogy a két faj eltérő módon reagál ugyanazon kezelésre.

Következtetések

A kapott eredmények alapján nyilvánvalónak tűnik, hogy a Saccharomyces cerevisiae sejtfal előállítási folyamat érinti a legtöbb in vitro az erjedési paraméterek eltérnek a szénhidrátok (mannánok + glükánok) koncentrációjától. Különösen a sörkivonatok tűnnek hasznosabb kiegészítőnek a macska diéták számára. Ezeknek a szubsztrátoknak az inkubálásával kapott magas butiráttermelés jobb trofikus hatást mutat a bélhámra. Míg a regisztrált magas gáztermelés és fermentációs ráta utal az adagolás fontosságára. Valójában a nem megfelelő mennyiség nemkívánatos hatásokat okozhat, például meteorizmust és hasi fájdalmakat. A pékkivonatok kevésbé tanácsos szubsztrátnak tűnnek alacsonyabb fermentálhatósága miatt, amely a legmagasabb gáz-, izo-butirát- és izo-valerát-termelésnek felel meg, amelyek a kevésbé kívánatos végtermékek. Ezek valójában az elágazó láncú aminosavak (valin, leucin és izo-leucin) fermentációjából származnak.