1. Prijavitelj – raziskovalna organizacija
552 – Univerza v Mariboru
Organizacijska enota raziskovalne organizacije – samo za članice v primeru javne univerze
482 – Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede
Pivola 10
2311 Hoče
2. Vodja raziskovalnega projekta
Maksimiljan Brus (25025) (SICRIS)
3. Naslov raziskovalnega projekta
4. Kontaktna oseba
Izr. prof. dr. Maksimiljan Brus
Telefon: 023209026
E-naslov: maksimiljan.brus@um.si
Povečanje učinkovitosti izkoriščanja krme, izboljšanje imunske odpornosti živali in zmanjševanje amonijaka v reji perutnine z uporabo polifenolov v krmnih mešanicah
Razširjen povzetek vsebine raziskovalnega projekta v slovenskem jeziku
Naraščajoča zaskrbljenost strokovne javnosti glede uporabe antibiotikov, dodanih živalski krmi, in posledično naraščajočega števila odpornih patogenov je leta 2006 privedla do prepovedi uporabe antibiotikov v živalski krmi v Evropski uniji [1]. Posledica pri piščancih so bile različne zdravstvene težave, npr. dispepsija [2] in nekrotični enteritis [3], kar je povzročilo znatno znižanje ravni dobrega počutja in velike gospodarske izgube.
Možnosti zamenjav antibiotikov v prehrani živali
Zaradi omenjenih zdravstvenih težav se je po prepovedi uporabe antibiotikov kot dodatkov v krmi intenziviralo iskanje naravne bioaktivne snovi, ki bi lahko učinkovito nadomestila in zmanjšala nastalo proizvodno vrzel [2]. Posledično so zato proizvajalci krme začeli uporabljati alternativne surovine in dodatke, ki bi lahko prispevali k ohranjanju zdravja domačih živali in povečali rast [1,4]. Primeri alternativnih krmnih dodatkov vključujejo mikrobe [5,6], organske kisline [7], ekstrakte zelišč in začimbe [8-10], manan oligosaharide [11], frukto-ogljikove hidrate [12], nukleotide [13] in oligofruktozo[14]. Te snovi predvsem zavirajo rast patogenih mikroorganizmov in spodbujajo rast mikroorganizmov, ki v prebavilih neprežvekovalcev delujejo ugodno na prebavo in resorpcijo snovi. Takšne lastnosti tudi posedujejo rastlinski sekundarni presnovki in jih označujemo kot fitokemične, fitogene ali fitobiotične snovi in bi lahko bile zelo primerna zamenjava antibiotikov v prehrani živali [10,15-17].
Tanini
Tanini so kemično vodotopni polifenolni presnovki, odkriti po vsem svetu v številnih družinah višjih rastlin [18]. So pomembna skupina fenolnih spojin v rastlinskih izvlečkih, ki imajo biološke učinke, podobne antibiotikom [16,19]. Tanini spadajo v skupino sekundarnih presnovkov, katerih znana funkcija je obramba rastlin pred rastlinojedi [20] in okužbami z glivami ter bakterijami [21]. Tanine lahko na podlagi kemijske strukture razvrstimo v štiri skupine: (i) kondenzirane tanine ali proantocianidine; (ii) HT; (iii) florotanine iz rjavih alg; ter (iv) kompleksirane tanine, konjugirane s kovinami ali beljakovinami [22]. V literaturi jih najpogosteje delijo v dve večji skupini: HT, sestavljeni iz galne kisline in glukoze, ter kondenzirani tanini, sestavljeni iz flavonoidov [23,24]. HT delijo v dve podskupini galotaninov in elagitaninov [25]. HT so derivati galne kisline, kjer se le‑ta lahko esterificira do enostavnih več-galnih estrov glukoze, tako dobimo enostavne galotanine. Z oksidacijo dveh galnih molekul se lahko galotanini pretvorijo v povezane elagitanine. Tako so enostavni elagitanini estri heksahidroksidifenolne kisline. Ti pa v vodnem okolju spontano laktonizirajo v elagno kislino, ki je predstopnja elagitaninov [26-28]. HT lahko hidroliziramo s šibkimi kislinami do ustreznega sladkornega in kislinskega dela [29], kot so glukoza in galna kislina ter pri elagitaninih še dodatno elagne kisline [25]. Povprečna molekulska masa taninov je med 500 – 3000 Daltonov, kar je dovolj majhna velikost, da so tanini topni v vodi. Hkrati se lahko orientirajo med proteinske verige, saj imajo dovolj fenolnih skupin za tvorbo vezi v okolju z odgovarjajočim pH [23,25]. Prav tako se pojavlja klasifikacija hidrolizabilnih in kondenziranih taninov na polifenole stabilne kemijske strukture (tip A)in variabilne strukture (tip B). Pri tem lahko za tip A določimo natančno strukturno aktivnost, med katerimi so HT, kot so elagitanini in nekateri galotanini. Za to skupino lahko na molekulski osnovi predvidimo kemično, biološko in farmakološko aktivnost [30]. Žal je še vedno splošno sprejeto dejstvo, da so HT toksični v primerjavi s kondenziranimi tanini [28]. Ekstrakti iz trdega lesa, kot sta hrast in kostanj, so še posebej bogati s HT.
Povprečni prašnato sušen ekstrakt kostanja vsebuje 75 odstotkov HT, 17,6 odstotkov netaninskih snovi, 0,4 odstotkov netopnih snovi, 7,0 odstotkov vode in pH-vrednost, ki znaša 3,5 [31]. HT delujejo antivirusno, antibakterijsko in antioksidantno v pogojih in vitro [32,33] kot tudi v celicah epitelija prebavil [34,35]. V okolju in vivo se delovanje najpogosteje povezuje z antioksidacijskimi lastnostmi. Pri tem kažejo različne študije na močno biološko aktivnost v človeškem organizmu, ki zajema antitumorske, antimutagene, antiproliferativne, antibaktereijske in antimikotične učinke [26].
V literaturi navajajo, da HT pospešujejo, medtem ko kondenzirani tanini zavirajo absorpcijo glukoze v črevesju [36-38]. Antioksidacijsko, protitumorsko in protimikrobno delovanje taninov v tankem črevesju prašičev in podgan [39] pripisujejo biološkim učinkom elagne in galne kisline [40,41]. V skupini elagitaninov dajejo poseben poudarek kastalaginu in vescalaginu [42] ter jima pripisujejo največjo bioaktivnost. Nekatere komponente taninov povečajo prepisovanje nekaterih genov [43] in vplivajo na medcelično signalizacijo [44]. Tako lahko tanini prek indukcije povečanega izražanja interleukin-1 beta (IL-1β) in tumor nekrotizirajočega dejavnika alfa (TNF-α) povečajo stabilnost tesnih stičnic med epitelijskimi celicami v sluznici črevesja ter izboljšajo biološko dostopnost drugih esencialnih hranil [45,46].
Uporaba rastlinskih izvlečkov, ki imajo visok antioksidacijski potencial, skupaj s selektivnim protimikrobnim in protivirusnim delovanjem je zelo zaželena pri rejcih živali in pridelovalcih zdrave krme. Vendar pomanjkanje znanja o vlogi in bioloških vplivih posameznih taninov pri rejnih živalih ovira njihovo uporabo v sodobni živinoreji.
Cilj raziskave
V projektu bomo:
- Primerjalno testirali hidrolizirajoče in kondenzirajoče tanine kot krmnih dodatkov v laboratorijskih pogojih rej piščancev
- Ugotavljali konverzijo in prebavljivost krme ob analizi proizvodnih podatkov.
- Analizirali izboljšanje imunega odziva živali.
- Ugotavljali zmanjšanje vnetnih in izboljšanje protivnetnih faktorjev (serum/črevesje)
- Določili vplivov na mikrobioto črevesja
- Ocenili nastajanja NH3 s pomočjo laboratorijskih metod.
Predvsem se bomo osredotočili na povezave:
a) (učinkovitost) konverzija krme – absorpcija hranil –razvitost črevesja – proizvodni rezultati,
b) (zdravje) imunski odziv serum – imunski odziv črevesje; vnetni faktorji – protivnetni faktorji; preko analize krvne slika bomo peverili razpoložljivost in dostopnost hranil, zdravstveno stanje in rastnost živali,
c) vzročno – odvisnost mikrobiote, saj krma vpliva na mikrobioto in hkrati mikrbiota sooblikuje imunski odziv živali preko črevesja
Izvedba poskusa:
V več sledečih fazah bomo proučili:
Faza I: V laboratorijskih pogojih reje bomo na osnovi natančnih analiz krme in blata izvedli analizo prebavljivosti hranil v krmnih mešanicah ter na osnovi in vitro analitskih metod ocenili produkcijo NH3.
Faza II: Izvedli bomo histološke analize petih tkivih s poudarkom na parametrih, ki nakazujejo boljše izkoriščanje krme ter boljšem imunskem odzivu tkiva živali. Iz vzorcev krvi bomo izolirali monocite in jih uporabili za in vitro modele preverjanje imunskih mehanizmov v živalih.
Faza III: Na vzorcih seruma krvi bomo določili vnetne, protivnetne markerje ter imunološki odziv živali.
Faza IV: Na vzorcih krvi bomo določili parametre pokritja potreb po hranilih, zdravstvenega stanja živali in kazalcev kakovosti rasti živali.
Faza V: Na vzorcih zbranega blata bomo določili faktorje stabilnosti črevesja in določitev mikrobioma ter virobioma.
Faza VI: Na osnovi vakcinacije z oslabljeno vakcino bomo spremljali odziv živali glede na uporabljen dodatek.
Faza VII: V praktičnih pogojih farmske rej perutnine bomo preverili učinkovitost dodatkov.
NRRP in njegove posodobitve
V pripravi.
Komuniciranje znanosti z javnostjo
V pripravi
Financer in sofinancerji – samo za prijavo aplikativnega raziskovalnega projekta
| Naziv, naslov in pooblaščeni predstavnik sofinancerja | Matična številka (Co. reg. no.) | % financiranja | Logotip |
| ARIS, Bleiweisova cesta 30, 1000 Ljubljana | 9390847000 | 75 % | |
| MKGP, Služba za razvoj in prenos znanja, Dunajska cesta 22 1000Ljubljana | 2399253000 | 15 % | |
| Tanin Sevnica d.d., Hermanova cesta 1, 8290 Sevnica | 5033675 | 10 % |