ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΥΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΞΥΛΑΝΑΣΗΣ ΜΕΜΟΝΩΜΕΝΑ ΚΑΙ ΣΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ, ΣΤΙΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΟΡΝΙΘΙΩΝ ΚΡΕΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ : ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΖΩΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΥΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΞΥΛΑΝΑΣΗΣ ΜΕΜΟΝΩΜΕΝΑ ΚΑΙ ΣΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ, ΣΤΙΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΟΡΝΙΘΙΩΝ ΚΡΕΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΤΣΙΠΟΥΡΛΙΑΝΟΣ ΕΥΣΤΡΑΤΙΟΣ ΠΤΥΧΙΟΥΧΟΣ ΓΕΩΠΟΝΟΣ Επιβλέπων Καθηγητής : ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΠΑΛΙΟΣ Θεσσαλονίκη 2011

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ : ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΖΩΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΥΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΞΥΛΑΝΑΣΗΣ ΜΕΜΟΝΩΜΕΝΑ ΚΑΙ ΣΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ, ΣΤΙΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΟΡΝΙΘΙΩΝ ΚΡΕΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΤΣΙΠΟΥΡΛΙΑΝΟΣ ΕΥΣΤΡΑΤΙΟΣ ΠΤΥΧΙΟΥΧΟΣ ΓΕΩΠΟΝΟΣ Επιβλέπων Καθηγητής : Ιωάννης Μπάλιος ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ : Καθηγήτρια Κτηνιατρικής Σχολής Α.Π.Θ. κα Φλώρου-Πανέρη Παναγιώτα Αν. καθηγήτρια Κτηνιατρικής Σχολής Α.Π.Θ. κα Χρηστάκη-Σαρικάκη Ευτέρπη Καθηγητής Γεωπονικής Σχολής Α.Π.Θ. κος Μπάλιος Ιωάννης Θεσσαλονίκη 2011

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Α/Α Τίτλος Σελίδα i Συντμήσεις και σύμβολα 1 ii Πρόλογος 2 1. Εισαγωγή 3 2. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΦΥΤΑΣΗ Το υπόστρωμα δράσης της φυτάσης Το φυτικό οξύ ως αντιδιαιτητικός παράγοντας Φυτάση Τύποι φυτάσης και μέθοδοι παραγωγής Μηχανισμός δράσης Δραστηριότητα στην όξινη περιοχή του πεπτικού σωλήνα Εντερική και ενδογενής φυτάση Επίδραση της προσθήκης φυτάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων 8 κρεοπαραγωγής Επίδραση της φυτάσης στις αποδόσεις ορνιθίων κρεοπαραγωγής Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην πεπτικότητα των 10 θρεπτικών συστατικών Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην πεπτικότητα της 12 πρωτεΐνης και των αμινοξέων Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην αξιοποίηση της 13 ενέργειας του σιτηρεσίου Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στο ποσοστό τέφρας των 14 οστών 2.2. ΞΥΛΑΝΑΣΗ Αραβινοξυλάνες: Το υπόστρωμα δράσης της ξυλανάσης Δομή και υδρόλυση των αραβινοξυλανών Μηχανισμός δράσης της ξυλανάσης Τύποι ξυλανασών και μέθοδοι παραγωγής Συμβολή των ενζύμων στη μείωση του ιξώδους του πεπτικού 18 σωλήνα Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων 20 κρεοπαραγωγής Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στις αποδόσεις ορνιθίων 20 κρεοπαραγωγής Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στην πεπτικότητα των 23 θρεπτικών συστατικών Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στην αξιοποίηση της 24 ενέργειας του σιτηρεσίου Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στην πεπτικότητα της 26 πρωτεΐνης και των αμινοξέων Η επίδραση της προσθήκης ενζύμων στην μικροβιακή χλωρίδα 26 και στη λειτουργία του πεπτικού συστήματος Διάφορα αποτελέσματα 30

4 2.3. ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΦΥΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΞΥΛΑΝΑΣΗΣ Γενικά Μηχανισμός δράσης της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και 34 ξυλανάσης στο σιτάρι Επίδραση της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης 35 στις αποδόσεις ορνιθίων κρεοπαραγωγής Επίδραση της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης 36 στην πεπτικότητα των θρεπτικών συστατικών Επίδραση της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης 37 στην εναπόθεση ανόργανων στοιχείων στα οστά Επίδραση της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης 37 στην πεπτικότητα της πρωτεΐνης και των αμινοξέων Επίδραση της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης 38 στην αξιοποίηση της ενέργειας του σιτηρεσίου Ιξώδες του πεπτικού σωλήνα Αλληλεπίδραση μεταξύ φυτάσης και ξυλανάσης ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Ζωικό υλικό και συνθήκες εκτροφής Σιτηρέσια και πειραματικό σχέδιο Προσδιορισμός της αύξησης του σωματικού βάρους των 45 ορνιθίων 3.4. Ένζυμα και προσδιορισμός δραστικότητας Προσδιορισμός ιξώδους Προσδιορισμός του ποσοστού τέφρας των οστών της κνήμης Προσδιορισμός της περιεκτικότητας ασβεστίου και φωσφόρου 48 στην τέφρα των οστών της κνήμης 3.8. Στατιστική ανάλυση ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αποδόσεις Αποτελέσματα παραγοντικής ανάλυσης σωματικού βάρους 58 ορνιθίων κρεοπαραγωγής 4.2. Ιξώδες του περιεχομένου της νήστιδας Αποτελέσματα παραγοντικής ανάλυσης ιξώδους του περιεχομένου της νήστιδας Προσδιορισμός δραστικότητας ενζύμων - Ιξώδους σιταριού Εναπόθεση ανόργανων στοιχείων στα οστά Θνησιμότητα ΣΥΖΗΤΗΣΗ Αποδόσεις Ιξώδες του περιεχομένου της νήστιδας Δραστικότητα ενζύμων - Ιξώδες σιταριού Εναπόθεση ανόργανων στοιχείων στα οστά Θνησιμότητα 74 6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 75 7 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 76 8 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 77

5 ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΥΜΒΟΛΑ δ.κ.: Δημητριακοί Καρποί ΕΔ: Επίπεδο Διατροφής ΚΒ: Κέρδος Βάρους ΚΤ: Κατανάλωση Τροφής ΜΑΠ: Μη Αμυλούχοι Πολυσακχαρίτες ΜΒ: Μοριακό Βάρος ΜΕ: Μεταβολιστέα Ενέργεια ΞΟ: Ξηρά Ουσία ΟΟ: Οργανική Ουσία ΟΠ: Ολική Πρωτεΐνη ΠΛΟ: Πτητικά Λιπαρά Οξέα ΣΒ: Σωματικό Βάρος ΣΜΤ: Συντελεστής Μετατρεψιμότητας της Τροφής ΣΦΕΠΑ: Συντελεστής Φαινόμενης Ειλεακής Πεπτικότητας Αμινοξέων φ.ο.: Φυτικό οξύ ΦΜΕ: Φαινόμενη Μεταβολιστέα Ενέργεια ΦΜΕ N : Διορθωμένη για το Άζωτο Φαινόμενη Μεταβολιστέα Ενέργεια ANOVA: Analysis of Variance (Ανάλυση Διακύμανσης) Ca: Calcium (Ασβέστιο) CFU: Colony Forming Units (Μονάδες Σχηματίζουσες Αποικία) cps: centipoise, μονάδα μέτρησης του ιξώδους (βλ. Παράρτημα) FTU/Kg: Μονάδες Φυτάσης ανά χιλιόγραμμο g/kg: γραμμάρια ανά χιλιόγραμμο Kcal/Kg: Χιλιοθερμίδες ανά χιλιόγραμμο Kg: χιλιόγραμμο MJ/Kg: Μεγκατζάουλ ανά χιλιόγραμμο ml: χιλιοστόλιτρο P: Phosphorus (Φώσφορος) XU/Kg: Μονάδες Ξυλανάσης ανά χιλιόγραμμο - 1 -

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ο κυριότερος στόχος της κρεοπαραγωγού πτηνοτροφίας είναι η παραγωγή και διάθεση υψηλής ποιότητας προϊόντος στο συντομότερο δυνατό χρόνο και με το ελάχιστο δυνατό κόστος. Η διατήρηση της υγείας και της ευζωΐας στο βραχύ χρονικό διάστημα της εκτροφής των ορνιθίων κρεοπαραγωγής, συμβάλλει στην παραγωγή ποιοτικού προϊόντος. Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι ένας ακόμα παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη. Η παροχή υψηλής ποιότητας σιτηρεσίων που καλύπτουν τις ανάγκες σε θρεπτικά συστατικά των κρεοπαραγωγών ορνιθίων ελαχιστοποιεί την αποβολή χρήσιμων θρεπτικών στοιχείων. Η μείωση της διαθεσιμότητας πολλών βασικών πρώτων υλών που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια έχουν προκαλέσει σημαντική αύξηση των τιμών των ζωοτροφών που χρησιμοποιούνται στη διατροφή των αγροτικών ζώων. Οι τιμές των πρώτων υλών έχουν αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που το τελικό κόστος των σιτηρεσίων σε πολλές χώρες έχει διπλασιαστεί, γεγονός που κάνει αναγκαία όσο ποτέ τη βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας της αξιοποίησης των θρεπτικών συστατικών από μέρους των ζωοτεχνών διατροφολόγων και των βιομηχανιών ζωοτροφών. Το ενδιαφέρον έχει επικεντρωθεί στη βελτιστοποποίηση της αξιοποίησης δύο κυρίως θρεπτικών συστατικών των ζωοτροφών, της ενέργεια και του φωσφόρου. Η χρήση ενζύμων ικανών να απελευθερώνουν ενέργεια από σιτηρέσια με βάση το σιτάρι και το κριθάρι αποτελεί διαδεδομένη πρακτική από τις αρχές της δεκαετίας του 90, ενώ τα τελευταία χρόνια οικονομικά κίνητρα έχουν εντείνει το ενδιαφέρον και για το καλαμπόκι. Τα οφέλη από την προσθήκη ενζύμων στα σιτηρέσια εξαρτώνται από ένα μεγάλο φάσμα παραγόντων όπως το ποσοστό συμμετοχής των δημητριακών καρπών, η περιεκτικότητα τους σε αντιδιαιτητικούς παράγοντες, ο βαθμός επεξεργασίας τους αλλά και η καταλληλότητα του ενζύμου ως προς το υπόστρωμα. Τα περισσότερα ένζυμα προέρχονταν από μύκητες, αλλά τα τελευταία χρόνια η παραγωγή βακτηριακής προέλευσης ενζύμων, κυρίως φυτάσες, αυξάνεται διαρκώς. Την τελευταία δεκαετία η φυτάση, η ξυλανάση και η γλουκανάση κατέχουν κυρίαρχη θέση στη διατροφή των πουλερικών. Ένζυμα όπως αμυλάσες, πρωτεάσες και μαννανάσες καταλαμβάνουν πολύ μικρό ποσοστό της αγοράς, ενώ υπάρχουν ένζυμα που στοχεύουν την πρωτεΐνη φυτικής προέλευσης, όπως η α-γαλακτοσιδάση. Τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στη διατροφή των πουλερικών στοχεύουν στην βελτίωση της διαθεσιμότητας και της απορρόφησης των θρεπτικών συστατικών που βρίσκονται στο σιτηρέσιο. Εάν τα θρεπτικά συστατικά δεν αποτελούν περιοριστικό παράγοντα για την ανάπτυξη των ζώων, το αποτέλεσμα της προσθήκης ενζύμων θα είναι περιορισμένο ίσως και ανύπαρκτο. Καθώς τα συστατικά των σιτηρεσίων ποικίλουν από πλευράς θρεπτικής αξίας, γίνεται κατανοητό ότι με την προσθήκη ενζύμων πετυχαίνουμε τη μείωση της διακύμανσης των αποδόσεων

7 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η φυτάση αποτελεί ένζυμο που χρησιμοποιείται ευρέως στη διατροφή των πουλερικών, για την βελτίωση της αξιοποίησης του φυτικού φωσφόρου του σιτηρεσίου και τη μείωση της αποβολής του με τα κόπρανα (Bedford, 2008, Bedford and Schultze, 1998, Kornegay et al., 1996). Επιπρόσθετα, η χρήση της φυτάσης αποφέρει οικονομικό όφελος από τη μείωση της χορήγησης ανόργανων πηγών φωσφόρου (Bedford, 2000) καθώς στην Ευρωπαϊκή Ένωση έχει απαγορευτεί η χρήση οστεάλευρων και κρεατάλευρων (Bedford, 2008). Η αποτελεσματικότητα της φυτάσης στην απελευθέρωση του δεσμευμένου στο φυτικό οξύ φωσφόρου και η βελτίωση της αξιοποίησής του από τα πουλερικά είναι καλά τεκμηριωμένη ( Ravindran et al., 1995, Wu et al., 2004b, Rutherford et al., 2004). Αν και οι φυτάσες αρχικά είχαν σχεδιαστεί αποκλειστικά για τη βελτίωση της αξιοποίησης του φωσφόρου του σιτηρεσίου (Bedford, 200 0), το ενδιαφέρον της έρευνας τα τελευταία χρόνια έχει στραφεί στη βελτίωση της αξιοποίησης άλλων θρεπτικών συστατικών εκτός του φωσφόρου, όπως της ενέργειας ( Silversides et al., 2004, Namkung and Leeson, 1999) και των αμινοξέων (Selle et al., 2000, Rutherford et al., 2004, Dilger et al., 2004). Παράλληλα με την φυτάση, και άλλα εξωγενή ένζυμα όπως αυτά κατά των Μη Αμυλούχων Πολυσακχαριτών (ΜΑΠ) (ξυλανάσες, β -γλουκανάσες), πρωτεάσες και αμυλάσες έχουν εξελιχθεί και χρησιμοποιούνται στη διατροφή των πουλερικών. Οι ΜΑΠ αποτελούν αντιδιαιτητικούς παράγοντες για τα πουλερικά καθώς αυτά δεν έχουν την ικανότητα να παράγουν ένζυμα που διασπούν τις αραβινοξυλάνες και τις β- γλουκάνες, και για αυτό παρέχονται εξωγενή ένζυμα μέσω του σιτηρεσίου (Bedford, 1995). Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ σε σιτηρέσια που περιέχουν υψηλού ιξώδους δημητριακούς καρπούς, περιλαμβάνει την απελευθέρωση παγιδευμένων στα κυτταρικά τοιχώματα θρεπτικών συστατικών, μέσω της διάσπασης των ΜΑΠ, την μείωση του ιξώδους του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα, τη διέγερση της κινητικότητάς του και την αύξηση του ρυθμού διόδου της τροφής (Bedford and Schulze, 1998). Επιπλέον, συμπληρώνουν την ενζυμική ικανότητα των νεαρών ορνιθίων και συμβάλλουν στην μείωση της παροχής άπεπτων θρεπτικών συστατικών διαθέσιμων για τους μικροβιακούς πληθυσμούς του κατώτερου πεπτικού συστήματος (Bedford, 2000; Wu et al., 2004; Cowieson et al., 2006). Η χρήση ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ προκειμένου να βελτιωθεί ο ρυθμός ανάπτυξης και ο συντελεστής μετατρεψιμότητας της τροφής των ορνιθίων μετριάζοντας τις αντιδιαιτητικές επιδράσεις των ΜΑΠ, είναι καλά τεκμηριωμένη (Choct and Annison, 1992, Bedford and Classen, 1992). Επιπρόσθετα της βελτίωσης της αξιοποίησης της ενέργειας και της πρωτεΐνης ( Meng et al., 2004, Hew et al., 1998, Choct et al., 1995 a), τα ένζυμα παρέχουν και άλλα πλεονεκτήματα. Συμβάλλουν στη συνολική μείωση της αποβαλλόμενης οργανικής ουσίας βελτιώνοντας την αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών ( Nahm, 2007) και μειώνουν την υγρασία στα απόβλητα ( Choct et al., 2004) μέσω της μείωσης του ιξώδους ( Guttierez del Alamo et al., 2008, Gao et al., 2008, Choct et al., 2004). Σημαντικό τμήμα πρόσφατων ερευνών υποστηρίζει ότι η προσθήκη ενζύμων στα σιτηρέσια πουλερικών αποφέρει επιπλέον οφέλη όπως η βελτίωση της υγιεινής κατάστασης των ζώων με την πρόληψη ασθενειών που σχετίζονται με τον πολλαπλασιασμό παθογόνων μικροοργανισμών του πεπτικού σωλήνα ( Gao et al., 2008, Rosin et al., 2007, Engberg et al., 2004), καθώς ως γνωστό προάγουν τις - 3 -

8 ζυμώσεις στο λεπτό έντερο και την δράση των ωφέλιμων βακτηρίων στο τυφλό (Hubener et al., 2002, Choct et al., 1995 a, Bedford and Morgan, 1996). Αν και υπάρχει μεγάλος αριθμός ερευνών που περιγράφουν την επίδραση είτε της φυτάσης είτε των ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ σε σιτηρέσια πουλερικών που περιέχουν ποικιλία δημητριακών καρπών, ο αριθμός των εργασιών που εξετάζουν την συνδυασμένη δράση φυτάσης και ξυλανάσης στην αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών και τις αποδόσεις ορνιθίων κρεοπαραγωγής, είναι περιορισμένος. Η συγκέντρωση δεδομένων της συνδυασμένης χορήγησης φυτάσης και ξυλανάσης σε σιτηρέσια πουλερικών, αποκτά όλο και ουσιαστικότερο ρόλο στην κατάρτιση σιτηρεσίων. Η συνδυασμένη προσθήκη των ενζύμων, μπορεί να έχει συνεργιστική, αθροιστική, υπό-αθροιστική ή και μηδενική επίδραση στην αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών και τις αποδόσεις των ορνιθίων (Cowieson and Adeola, 2005, Juanpere et al., 2005). Αντικείμενο της παρούσας έρευνας ήταν η μελέτη της επίδρασης προσθήκης φυτάσης και ξυλανάσης, μεμονωμένα και σε συνδυασμό, σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι, στις αποδόσεις, το ιξώδες του λεπτού εντέρου και την εναπόθεση ανόργανων στοιχείων στα οστά, καθώς και η διερεύνηση πιθανών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ενζύμων

9 2. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 2.1 ΦΥΤΑΣΗ Το υπόστρωμα δράσης της φυτάσης Το φυτικό οξύ είναι η κοινή ονομασία της 1,2,3,4,5,6-εξάκις φωσφορική μυοινοσιτόλης (Raboy, 2003). Το φυτικό οξύ αποτελεί την κύρια μορφή αποθήκευσης του φωσφόρου στους δημητριακούς καρπούς κατά την βλάστηση, και αποτελεί το 60-80% του συνολικού φωσφόρου του καρπού (Eeckhout and De Paepe, 1994). Το μόριο του φυτικού οξέος περιέχει 28,2% φώσφορο και καθώς το μεγαλύτερο ποσοστό των σιτηρεσίων αποτελείται από φυτικής προέλευσης συστατικά, έτυχε ιδιαίτερου ενδιαφέροντος. Το φυτικό οξύ έχει την ικανότητα να σχηματίζει χηλικές ενώσεις με Mg, Ca, Na, και K, και εγκλωβίζει πρωτεΐνες και άμυλο ( Selle, et al., 2000). Η φυτίνη, μικτό άλας του φυτικού οξέος (1,2,3,4,5,6 -εξάκις δι-υδροφωσφορική μυοινοσιτόλη, C 6 H 18 O 24 P 6 ), αποτελεί το υπόστρωμα για την δράση της μικροβιακής προέλευσης φυτάσης. Έχει βρεθεί ότι εκτός από τη μείωση της διαθεσιμότητας του φωσφόρου, το φυτικό οξύ δρα ως αντιδιαιτητικός παράγοντας μειώνοντας την ΦΜΕ και την πεπτικότητα των μετάλλων και των αμινοξέων (Ravindran et al., 2000). Οι αρνητικές επιπτώσεις του φυτικού οξέος στην πεπτικότητα των αμινοξέων, πρόσφατα έχει δειχθεί ότι συνδέονται με αυξημένες απώλειες ενδογενών αμινοξέων οι οποίες ήταν ανάλογες της συγκέντρωσης του φυτικού οξέος στο σιτηρέσιο ( Ravindran et al., 1999a, Cowieson et al., 2004) Το φυτικό οξύ ως αντιδιαιτητικός παράγοντας Πρόσφατα, έχει προταθεί ότι το φυτικό οξύ είναι περισσότερο ισχυρός αντιδιαιτητικός παράγοντας από όσο πιστεύονταν παλαιότερα, και η παρουσία του προκαλεί σημαντικές απώλειες ενδογενών θρεπτικών συστατικών και ενέργειας, εντερικών κυττάρων και ίσως παγκρεατικών ενζύμων (Cowieson et al., 2004), ενώ σημαντικός είναι ο ρόλος της φυτάσης και του φυτικού οξέος στην υγεία του πεπτικού σωλήνα και την ανοσολογική επάρκεια (Liu et al., 2008). Ο μηχανισμός με τον οποίο προκαλούνται οι ενδογενών θρεπτικών συστατικών απώλειες είναι πολύπλευρος. Εντούτοις νέα στοιχεία δείχνουν σαφώς ότι το κέρδος στις αποδόσεις των ορνιθίων από την υδρόλυση του φυτικού οξέος του σιτηρεσίου, δεν αφορά μόνο την κάλυψη των αναγκών των ορνιθίων σε φώσφορο από την προσθήκη φυτάσης σε ένα σιτηρέσιο (Selle et al., 2006). Πρόσφατες εργασίες έχουν καταδείξει την επίδραση του φυτικού οξέος στην πεπτικότητα της ενέργειας και των αμινοξέων (Selle et al., 2006, Silversides et al., 2004), είτε μέσω της άμεσης αλληλεπίδρασης με βασικά αμινοξέα, είτε μέσω της παρεμπόδισης της ενεργοποίησης των κατιόντων των πεπτικών ενζύμων. Είναι ενδιαφέρον ότι η επίδραση της φυτάσης στην πεπτικότητα των αμινοξέων τείνει να είναι μέγιστη σε εκείνα τα αμινοξέα που επικρατούν στην ανανέωση του πεπτικού σωλήνα, δηλαδή κυστίνη, θρεονίνη, προλίνη και γλυκίνη (Selle et al., 2006). Γίνεται φανερό ότι το μεγαλύτερο ποσοστό του οφέλους από την φυτάση, προέρχεται από τη μείωση των ενδογενών απωλειών, παρά από τη βελτίωση της πεπτικότητας των αμινοξέων

10 2.1.3 Φυτάση Η φυτάση είναι ένα ένζυμο που διασπά το άπεπτο φυτικό οξύ (φυτίνη) των δημητριακών και των ελαιούχων καρπών, απελευθερώνοντας έτσι πεπτό φώσφορο και ασβέστιο για τα μονογαστρικά (Ravindran, et al., 1999a, Todd et al., 2004). Ο φώσφορος του μορίου του φυτικού οξέος μπορεί να γίνει περισσότερο διαθέσιμος για τα πουλερικά με την προσθήκη του ενζύμου φυτάση (Denbow et al., 1995, Qian et al., 1997, Ravindran et al., 2000). Κάποιοι ερευνητές βρήκαν ότι η μικροβιακής προέλευσης φυτάση έχει θετική επίδραση στην αξιοποίηση και άλλων θρεπτικών συστατικών πέραν του φωσφόρου, όπως τα αμινοξέα (Namkung and Leeson, 1999, Ravindran et al., 1999a, Ravindran et al., 2000). Επιπρόσθετα έχει αναφερθεί ότι τα σύμπλοκα ανόργανων στοιχείων με το φυτικό οξύ μπορεί να παρεμποδίσουν την αξιοποίηση του λίπους, και ότι η δράση της φυτάσης αποτρέπει το σχηματισμό των συμπλόκων αυτών και πιθανόν ενισχύει την αξιοποίηση της ενέργειας από τα λιπίδια του σιτηρεσίου (Ravindran, et al., 2001) Τύποι φυτάσης και μέθοδοι παραγωγής Η μυο-ινοσιτόλη-1,2,3,4,5,6-εξάκις φωσφορική φωσφοϋδρολάση, με κοινή ονομασία φυτάση (E.C ), είναι μια φωσφατάση η οποία υδρολύει κατά στάδια τους φωσφορικούς μονοεστερικούς δεσμούς του φυτικού οξέος σε ορθοφωσφορικό, μια σειρά φωσφορικών εστέρων της μυο-ινοσιτόλης με λιγότερα άτομα φωσφόρου και τελικά σε μυο-ινοσιτόλη. Ο γενικός όρος φυτάσες χαρακτηρίζει αρκετές κατηγορίες ενζύμων με βέλτιστη δραστικότητα σε διαφορετικές θερμοκρασίες και ph. Σύμφωνα με το βέλτιστο ph δράσης χαρακτηρίζονται ως όξινες, ουδέτερες και αλκαλικές φωσφατάσες. Στη διατροφή των μονογαστρικών χρησιμοποιούνται οι όξινες φωσφατάσες της ιστιδίνης ( HAP, E.C και , Mullaney and Ullah, 2003). Σύμφωνα με την αρχική θέση υδρόλυσης υπάρχουν δύο κύριοι τύποι φυτάσης, η 3- φυτάση (EC ) και η 6-φυτάση (EC ). Η 3-φυτάση, προερχόμενη από το μύκητα Aspergillus ficuum ή Aspergillus niger, αποδομεί το φυτικό οξύ αφαιρώντας ανόργανο φώσφορο από την θέση 3 του φυτικού οξέος. Η 6-φυτάση, προερχόμενη από το βακτήριο Peniophora lycii ή Escherichia coli αποδομεί το φυτικό οξύ αφαιρώντας ανόργανο φώσφορο από την θέση 6 του μορίου του φυτικού οξέος (Todd and Angel, 2004). Οι φυτάσες κατηγοριοποιούνται επίσης, σύμφωνα με την προέλευση τους, σε δύο κατηγορίες, τις φυτάσες που προέρχονται από καλλιέργεια μυκήτων και αυτές που είναι βακτηριακής προέλευσης. Οι φυτάσες από καλλιέργεια μυκήτων όπως Aspergillus niger και Asperigillus ficuum, ήταν η πρώτη γενιά εμπορικών ενζύμων και είναι 3-φυτάσες ( van Hartingsveldt et al., 1993). Έχει βρεθεί ότι προσθήκη 500 FTU/Kg φυτάσης από καλλιέργεια μύκητα, σε σιτηρέσια πουλερικών με καλαμπόκι και σογιάλευρο, βελτιώνει την πεπτικότητα του φωσφόρου έως και 70% (Tamim et al., 2004, Zyla et al., 2004). Εντούτοις, το εύρος του ph αυτών των φυτασών που κυμαίνεται μεταξύ 3,5 και 5,5 και το γεγονός ότι δεν αντέχουν τις υψηλές θερμοκρασίες και μπορεί να χάσουν την δραστικότητα τους κατά την πελλετοποίηση, απαιτούσε την υψηλή συμμετοχή τους στα σιτηρέσια. Έτσι εξελίχθηκαν νέες, βακτηριακής προέλευσης φυτάσες όπως από Escherichia coli. Το εύρος του ph των φυτασών που προέρχονται από Escherichia coli, είναι κατάλληλο για δράση στο στόμαχο των μονογαστρικών (Griener et al., 1993). Οι 6-φυτάσες προέρχονται από Escherichia coli, κλωνοποιούνται και εισάγονται σε καλλιέργειες ζυμομυκήτων όπως - 6 -

11 Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces lividans και Pichia pastoris, για εμπορική παραγωγή (Rodriguez et al., 1999, Stahl et al., 2003). Υπάρχουν δύο διαφορετικές μέθοδοι παραγωγής φυτασών, έτσι τα σκευάσματα του εμπορίου μπορεί να προέρχονται από καλλιέργεια σε υγρό υπόστρωμα (submerged liquid fermentation), που χρησιμοποιεί γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς προκειμένου να πετύχει τη μέγιστη παραγωγή, ή από καλλιέργεια σε συμπαγές υπόστρωμα (solid state fermentation) όπου χρησιμοποιούνται φυσιολογικοί οργανισμοί. Λόγω της τεχνολογίας και της φύσης των οργανισμών που χρησιμοποιούνται, τα σκευάσματα της δεύτερης μεθόδου έχουν και μικρή δραστικότητα πρωτεάσης, αμυλάσης, κυτταρινάσης, ξυλανάσης και β-γλουκανάσης (Wu et al., 2003b, Krishna, 2005) Μηχανισμός δράσης Δραστηριότητα στην όξινη περιοχή του πεπτικού σωλήνα Πολλοί παράγοντες έχουν βρεθεί ότι επηρεάζουν την ανταπόκριση των ζώων στην προσθήκη εξωγενούς φυτάσης προερχόμενη από μύκητες, συμπεριλαμβανομένων και των μοριακών ιδιοτήτων της. Κάποια εμπορικά σκευάσματα φυτάσης έχουν περιορισμένη σταθερότητα στο περιβάλλον του στομάχου και χαμηλότερη δραστικότητα σε σύγκριση με νέες βακτηριακής προέλευσης φυτάσες. Έχει δειχθεί ότι η φυτάση διασπά το φυτικό οξύ, καθώς αυτό είναι αδιάλυτο σε τιμές ph>5, στο ανώτερο πεπτικό σύστημα και συγκεκριμένα στην όξινη περιοχή του στομάχου των ορνιθίων, άρα αυτή η περιοχή πέψης είναι κρίσιμη και απαιτείται υψηλή αποτελεσματικότητα της δράσης της φυτάσης (Tamim et al., 2004). Ενώ η χαμηλή τιμή του ph του στομάχου είναι ιδανική για την δράση της φυτάσης στο φυτικό οξύ, επηρεάζει την δομή των πρωτεϊνών επομένως και των ενζύμων καθώς είναι όλα πρωτεϊνικής φύσης. Το γεγονός αυτό επηρεάζει κυρίως τις φυτάσες που προέρχονται από μύκητες. Η όξινη φάση (ph ) του πεπτικού σωλήνα είναι το μόνο τμήμα στο οποίο το φυτικό οξύ είναι διαλυτό. Συνεπώς είναι απαραίτητο η φυτάση να διατηρεί την μέγιστη δραστικότητα της εντός του εύρους του ph στο οποίο το φυτικό οξύ είναι περισσότερο ευάλωτο στην υδρόλυση (ph χαμηλότερο του 4.5). Έχουν παραχθεί καινούριες φυτάσες, εμφανώς πιο αποτελεσματικές στο βέλτιστο εύρος όξινου ph και με σταθερές αποδόσεις. Οι Vaintraub & Bulmaga (1991) συμπέραναν ότι το φυτικό οξύ σχηματίζοντας σύμπλοκα με πρωτεΐνες, τις καθιστά λιγότερο ευάλωτες στην υδρόλυση από την πεψίνη, μειώνοντας τη διαλυτότητα των συμπλόκων αυτών σε ένα εύρος ph μεταξύ 2 και 3. Ο σχηματισμός του ανθεκτικού στην πεψίνη συμπλόκου πρωτεΐνης-φυτικού οξέος στο στόμαχο, εμπλέκει ένα σχετικά μεγάλο ποσοστό πρωτεΐνης του σιτηρεσίου, και σε αυτό οφείλεται η αρνητική επίδραση του φυτικού οξέος στην πρωτεΐνη. Αφ' ετέρου, η μικροβιακή φυτάση έχει χαμηλό βέλτιστο ph, συμβατό με αυτό του στομάχου όπου το φυτικό οξύ είναι διαλυτό (Campbell & Bedford, 1992). Δεδομένου ότι τα σύμπλοκα πρωτεΐνης-φυτικού οξέος σχηματίζονται de novo στο στομάχι, η υδρόλυση του φυτικού οξέος από τη μικροβιακή φυτάση, θα αποτρέψει το σχηματισμό τους, και σε αυτό οφείλεται η βελτίωση στην πεπτικότητα της πρωτεΐνης που παρατηρείται από την προσθήκη φυτάσης. Για το λόγο αυτό, οι φυτάσες που προέρχονται από τη βλεννογόνο στιβάδα του λεπτού εντέρου και τη μικροχλωρίδα του παχέος εντέρου δεν αναμένεται να έχουν την ίδια επίδραση στην πεπτικότητα της πρωτεΐνης

12 Εντερική και ενδογενής φυτάση Συχνά αναφέρεται ότι τα πουλερικά δεν έχουν την ικανότητα να αξιοποιούν τον φυτικής προέλευσης φώσφορο. Εντούτοις, σχετική δραστικότητα φυτάσης έχει εντοπιστεί στη βλεννογόνο στιβάδα του λεπτού εντέρου νεοσσών (Maenz and Classen, 1998). Έχει βρεθεί, αν και δεν είναι γνωστό σε ποιο βαθμό, ότι η εντερική φυτάση συμβάλει στην αξιοποίηση του φυτικού φωσφόρου από τα πουλερικά (Ravindran et al., 1995). Η δραστικότητα της φυτάσης μπορεί να προέρχεται από τη μικροχλωρίδα του λεπτού εντέρου αλλά και την ενδογενή φυτάση των δημητριακών καρπών (van der Klis & Versteegh, 1997). Γενικά η ικανότητα των πουλερικών να αξιοποιούν τον φυτικής προέλευσης φώσφορο θεωρείται αμελητέα ( Ravindran et al., 2006, Wu et al., 2003a, National Research Council, 1994), λόγω ανεπαρκούς ή και παντελούς έλλειψης φυτάσης Επίδραση της προσθήκης φυτάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής Σε προγενέστερες έρευνες είχε βρεθεί ότι η προσθήκη φυτάσης σε σιτηρέσια με επάρκεια φωσφόρου, απέφερε βελτιώσεις των αποδόσεων ορνιθίων κρεοπαραγωγής (Simons et al. 1990), που οφείλονταν στην βελτίωση της διαθεσιμότητας άλλων θρεπτικών συστατικών (π.χ. αμινοξέων) Επίδραση τηςπροσθήκηςφυτάσης στιςαποδόσεις ορνιθίων κρεοπαραγωγής Κέρδος βάρους Οι Dilger et al. (2004), δοκίμασαν μια 6-φυτάση, σε δύο ανεξάρτητα πειράματα με ορνίθια κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια. Στο πρώτο πείραμα, διάρκειας 14 ημερών (ηλικία 7-21 ημερών), παρατηρήθηκε γραμμική αύξηση του κέρδους βάρους, της κατανάλωσης τροφής και του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής, από την προσθήκη 500 και 1000 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσιο περιεκτικότητας 0,12% μη φυτικού φωσφόρου και καμιά προσθήκη ανόργανου φωσφόρου. Στο δεύτερο πείραμα, διάρκειας 43 ημερών, στο οποίο το επίπεδο του μη φυτικού φωσφόρου μειώθηκε κατά 52%, η προσθήκη μικροβιακής φυτάσης βελτίωσε τις αποδόσεις μόνο για την πρώτη περίοδο (1-21 ημέρες). Δεν παρατηρήθηκε διαφορά στο κέρδος βάρους, την κατανάλωση τροφής και τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής, ανάμεσα στην επέμβαση προσθήκης 750 και 1000 FTU/Kg φυτάσης. Εμπορικό σκεύασμα φυτάσης χρησιμοποιήθηκε σε πείραμα με ορνίθια κρεοπαραγωγής που διατράφηκαν με σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια για 28 ημέρες. Τα πειραματικά σιτηρέσια ήταν ελλειμματικά σε ενέργεια, ολική πρωτεΐνη και μη φυτικό φώσφορο (ΦΜΕ: 2900 Mcal/ Kg, ΟΠ: 21% και μη φυτικός φώσφορος: 0,28%), και διέφεραν μόνο στην περιεκτικότητα σε φυτικό φώσφορο (0,22% και 0,44%). Η προσθήκη φυτάσης σε δόσεις των 500 και 1000 FTU/Kg, βελτίωσε τις αποδόσεις των ορνιθίων, αλλά δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο δόσεων του ενζύμου (Liu et al., 2008). Οι Wu et al. (2004 a), σε πείραμα με αρσενικά και θηλυκά ορνίθια κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι και τη σόγια, με μειωμένο κατά 0,15% το επίπεδο του μη φυτικού φωσφόρου, αναφέρουν σημαντικές βελτιώσεις των αποδόσεων και για τα δύο φύλα, και στις δύο φάσεις ανάπτυξης. Και για τα δύο φύλα, η ανάπτυξη των ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με 0,30% και 0,20% μη - 8 -

13 φυτικό φώσφορο με προσθήκη φυτάσης 500 FTU/Kg, ήταν παρόμοια με αυτών που έλαβαν σιτηρέσιο με 0,48% και 0,38% μη φυτικό φώσφορο. Στα αρσενικά ορνίθια, για την συνολική περίοδο των 42 ημερών, η προσθήκη 500 και 1000 FTU/Kg φυτάσης βελτίωσε το κέρδος βάρους κατά 7,7 και 9,5%, και τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής κατά 7,1 και 8,2% αντίστοιχα σε σύγκριση με το σιτηρέσιο με μειωμένο επίπεδο μη φυτικού φωσφόρου (0,30% και 0,20% μη φυτικός φώσφορος για την ανάπτυξη και την πάχυνση αντίστοιχα). Οι αντίστοιχες βελτιώσεις για τα θηλυκά ήταν 8,9 και 10,6% για το κέρδος βάρους, και 4,5 και 7,1% για τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής (Wu et al., 2004a). Οι Zhang et al. (1999), βρήκαν ότι η προσθήκη 600 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια, αποκαθιστά τη μείωση του βάρους που προκαλείται από την μείωση της λυσίνης κατά 2%, των συνολικών θειούχων αμινοξέων κατά 1% και της ΦΜΕ κατά 0,5%. Η μείωση του επιπέδου ασβεστίου (από 0,90% σε 0,79%) και διαθέσιμου φωσφόρου (από 0,45% σε 0,35%) με προσθήκη 1150 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια, απέφερε συγκρίσιμα αποτελέσματα στο κέρδος βάρους, την κατανάλωση τροφής και το συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 15 ημερών (Namkung and Leeson, 1999). Η προσθήκη 1250 FTU/Kg φυτάσης, παράγωγου του μικροοργανισμού Pichia pastoris, σε σιτηρέσιο με ανεπάρκεια φωσφόρου (συνολικός 0,5%, διαθέσιμος 0,23%), απέφερε στατιστικά παρόμοια αποτελέσματα με τον θετικό μάρτυρα (συνολικός 0,67%, διαθέσιμος 0,4%) σχετικά με το κέρδος βάρους, την κατανάλωση τροφής και το συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 21 ημερών που διατράφηκαν με σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι και τη σόγια ( Silversides et al., 2004). Οι Shirley και Edwards (2003), προτείνουν υψηλότερα επίπεδα προσθήκης φυτάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια ηλικίας 16 ημερών, καθώς δόσεις της τάξεως των 1500, 3000, 6000 και FTU/Kg σκευάσματος φυτάσης απεκατέστησαν την μείωση του κέρδους βάρους και της κατανάλωσης τροφής που προκλήθηκε από τη μείωση του διαθέσιμου συνολικού φωσφόρου σε 0,46% από 0,70% του θετικού μάρτυρα. Κατανάλωση τροφής Σχετικά με την επίδραση της φυτάσης στην κατανάλωση της τροφής υπάρχει μεγάλη διακύμανση, καθώς από κάποιους ερευνητές έχει βρεθεί να αυξάνεται αριθμητικά (Zhang et al., 1999, Sebastian et al., 1997), ενώ προσθήκη σε σιτηρέσια με ανεπάρκεια φωσφόρου προκαλεί μείωση της κατανάλωσης τροφής (Silversides et al., 2004). Η προσθήκη φυτάσης δεν επηρέασε την κατανάλωση τροφής αρσενικών ορνιθίων κρεοπαραγωγής κατά την φάση της πάχυνσης και κατά την συνολική περίοδο εκτροφής (Wu et al., 2004a). Συντελεστής μετατρεψιμότητας της τροφής Οι Dilger et al. (2004), ανέφεραν βελτίωση του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής από την προσθήκη 500 και 1000 FTU/Kg φυτάσης κατά 1,0 και 7,7% αντίστοιχα, και 0,9 και 4,1% για τα αντίστοιχα επίπεδα προσθήκης ενζύμου σε δύο ανεξάρτητα πειράματα. Ορνίθια που έλαβαν σιτηρέσιο με χαμηλό επίπεδο μη φυτικού φωσφόρου και προσθήκη 500 FTU/Kg φυτάσης, είχαν παρόμοιο κέρδος βάρους αλλά βελτιωμένο από 1,6 έως 3,3%, συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής σε σύγκριση με το σιτηρέσιο με μειωμένο επίπεδο μη φυτικού φωσφόρου - 9 -

14 (Wu et al., 2004a). Η βελτίωση των συντελεστών μετατρεψιμότητας κατά ορισμένους αποδίδεται στην αύξηση του κέρδους βάρους παρά στην αύξηση κατανάλωσης της τροφής (Dilger et al., 2004). Ωστόσο, πειράματα με σιτηρέσια στα οποία προστέθηκε φυτάση, δεν έδειξαν σημαντική βελτίωση του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής κρεοπαραγωγών ορνιθίων. Οι συντελεστές μετατρεψιμότητας της τροφής ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 21 ημερών που διατράφηκαν με σιτηρέσιο με ανεπάρκεια φωσφόρου και προσθήκη 450 και 1250 FTU/Kg φυτάσης, παράγωγου του μικροοργανισμού Pichia pastoris, κυμάνθηκαν στα ίδια επίπεδα με το μάρτυρα ( Silversides et al., 2004). Η προσθήκη 600 FTU/Kg φυτάσης δεν προκάλεσε βελτίωση του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής (Zhang et al., 1999, Sebastian et al., 1997). Πιθανότατα η βελτίωση στο κέρδος βάρους ορνιθίων που επιτυγχάνεται από την προσθήκη φυτάσης, να οφείλεται στην αύξηση της κατανάλωσης τροφής (Zhang et al., 1999) Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην πεπτικότητα των θρεπτικών συστατικών Η επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην πεπτικότητα των θρεπτικών συστατικών έχει μελετηθεί σε αρκετά πειράματα. Η προσθήκη φυτάσης βελτιώνει την πεπτικότητα του φυτικού οξέος από 25% σε 50-70% σε σιτηρέσια πουλερικών και η χρήση της έχει αυξηθεί σημαντικά, ιδιαίτερα λόγω της απαγόρευσης της προσθήκης ζωικών πρωτεϊνικών πηγών όπως ιχθυάλευρα και οστεάλευρα ( Choct, 2006). Οι Onyango et al. (2005) αναφέρουν ότι η φυτάση βελτίωσε την κατακράτηση φωσφόρου, ασβεστίου, αζώτου και ορισμένων αμινοξέων. Οι μικροβιακές φυτάσες έχει αποδειχθεί ότι μειώνουν την αποβολή φωσφόρου με τα κόπρανα (Simons et al, 1990, Yan et al., 2006). Οι Ravindran et al. (2006), αναφέρουν ότι η προσθήκη φυτάσης βελτιώνει την πεπτικότητα του φωσφόρου, του ασβεστίου και του μαγνησίου, και την φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα του ασβεστίου. Οι Shirley και Edwards (2003), αναφέρουν βελτίωση της συνολικής κατακράτησης φωσφόρου, της κατακράτησης αζώτου και της ΦΜΕ, για προσθήκη φυτάσης άνω των 750 FTU/Kg (1500, 3000, 6000 και FTU/Kg). Η προσθήκη διαφόρων επιπέδων φυτάσης σε σιτηρέσια ελλειμματικά σε φωσφόρο προκαλεί βελτίωση της φαινόμενης ειλεακής πεπτικότητας του φωσφόρου ( Dilger et al., 2004). Η προσθήκη 450 και 1250 FTU/Kg φυτάσης παράγωγο του μικροοργανισμού Pichia pastoris από το γονίδιο E. Coli, σε ελλειμματικά σε φώσφορο σιτηρέσια πουλερικών με βάση το σιτάρι και το σογιάλευρο, βελτίωσε την πεπτικότητα του φυτικού φωσφόρου κατά 25 και 19% αντίστοιχα. Η πεπτικότητα του ασβεστίου έφτασε στα επίπεδα του θετικού μάρτυρα με προσθήκη 1250 FTU/Kg φυτάσης (Silversides et al., 2004). Η πεπτικότητα του φυτικού φωσφόρου έχει βρεθεί ότι βελτιώνεται έως και 70% ( Onyango et al., 2005). Σημαντική βελτίωση της ειλεακής πεπτικότητας του φωσφόρου (από 0,36 σε 0,52 για το σόργο και από 0,70 σε 0,77 για το καλαμπόκι) απέφερε η προσθήκη 1000 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσια αποτελούμενα κατά 99% από σόργο ή καλαμπόκι, ενώ δεν είχε επίδραση στην ειλεακή πεπτικότητα του αζώτου και του αμύλου (Wu et al., 2004). Οι Rutherford et al. (2004), βρήκαν ότι ο βαθμός αποδόμησης του φυτικού οξέος διπλασιάστηκε από την προσθήκη 500 και 750 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 28 ημερών, με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια και διαθέσιμο φώσφορο 0,35%, με τη διαφορά να είναι στατιστικά σημαντική μόνο για την δεύτερη δόση. Ομοίως, η συνολική πραγματική ειλεακή πεπτικότητα του φωσφόρου βελτιώθηκε κατά 10-12% με την προσθήκη της φυτάσης. Σε ορνίθια

15 κρεοπαραγωγής, η φυτάση έχει βρεθεί ότι βελτιώνει τον βαθμό αποδόμησης του φυτικού οξέος σε επίπεδο ειλεού, από 22 σε 53%, σε σιτηρέσια με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια που περιείχαν 3 g/kg φυτικό φώσφορο, ή 10,6 g/kg φυτικό οξύ, αποφέροντας 31,6% απελευθέρωση φυτικού φωσφόρου από την προσθήκη φυτάσης (Camden et al. 2001). Ο βαθμός υδρόλυσης του φυτικού οξέος σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι και τη σόγια υπολογίστηκε κατά μέσο όρο 27,6% για αρσενικά και θηλυκά ορνίθια κρεοπαραγωγής, και αυξήθηκε σε 51,9 και 59,3% αντίστοιχα, από την προσθήκη 500 FTU/Kg φυτάσης (Wu et al., 2004b). Προσθήκη FTU/Kg φυτάσης οδήγησε σε 95% εξαφάνιση του φυτικού φωσφόρου σε σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια, καθιστώντας το κατά το μέγιστο δυνατό διαθέσιμο για νεαρά ορνίθια κρεοπαραγωγής (Shirley και Edwards, 2003). Η αυξημένη διαθεσιμότητα και απορρόφηση του φυτικού φωσφόρου συνεπάγεται μείωση των ποσοτήτων που αποβάλλονται με τα κόπρανα, και έχουν καταγραφεί μειώσεις 29,6% για ορνίθια και 35,2% για χοιρίδια (Simons et al., 1990). Οι Wu et al. (2004b), βρήκαν ότι η ποσότητα του φωσφόρου που αποβάλλεται αποτελεί το 1,5% της Ξ.Ο. των κοπράνων όταν ο φώσφορος παρέχεται στη μορφή ανόργανων φωσφορικών αλάτων, ενώ με την παροχή σιτηρεσίου με μειωμένο επίπεδο φωσφόρου και προσθήκη 500 FTU/Kg φυτάσης, το ποσοστό του αποβαλλόμενου φωσφόρου μειώθηκε κατά 35%. Εμπορικό σκεύασμα φυτάσης ανταποκρίθηκε σε 52% μείωση του μη φυτικού φωσφόρου, αποτέλεσμα της μειωμένης προσθήκης ανόργανων πηγών φωσφόρου. Σε σύγκριση με τον αρνητικό μάρτυρα, η εν λόγω φυτάση απελευθέρωσε σχεδόν 30% περισσότερο φώσφορο από το άπεπτο φυτικό οξύ, μειώνοντας σημαντικά την αποβολή φωσφόρου από τα ορνίθια ( Dilger et al., 2004). Η φυτάση απελευθερώνει μεγαλύτερα ποσά φυτικού φωσφόρου, έως και 65%, σε χοιρίδια (Yi et al. 1996) και αυγοπαραγωγές όρνιθες (van der Klis et al. 1997), σε σχέση με ορνίθια κρεοπαραγωγής, γεγονός που οφείλεται στον μικρότερο ρυθμό διόδου της τροφής. Σημαντικές ήταν και οι βελτιώσεις από την προσθήκη φυτάσης στην ειλεακή πεπτικότητα του αζώτου. Προσθήκη 500 FTU/Kg φυτάσης βελτίωσε την πεπτικότητα του αζώτου από 2,5 έως 4,2% (Wu et al., 2004b). Οι Namkung και Leeson (1999) αναφέρουν βελτίωση 2% στην ειλεακή πεπτικότητα του αζώτου ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι με προσθήκη 1200 FTU/Kg φυτάσης. Οι Ravindran et al. (1999a), έδειξαν ότι η προσθήκη 1200 FTU/Kg φυτάσης αυξάνει την ειλεακή πεπτικότητα της πρωτεΐνης ορνιθίων κρεοπαραγωγής κατά 4,1% (από 77,4 σε 77,5) για το καλαμπόκι, και κατά 7,2% (από 79,9 σε 8 5,7) για το σιτάρι. Προσθήκη FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσια με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια, βελτίωσε την κατακράτηση αζώτου κατά 33% (Shirley και Edwards, 2003). Αντίθετα, οι Sebastian et al. (1997), δεν παρατήρησαν καμιά επίδραση της μικροβιακής φυτάσης στην ειλεακή πεπτικότητα του αζώτου αρσενικών ορνιθίων κρεοπαραγωγής που διατράφηκαν με σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι. Οι Zhang et al. (1999), αναφέρουν ότι η προσθήκη 600 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσια με βάση το καλαμπόκι που περιέχουν g/kg ολικής πρωτεΐνης, δεν βελτιώνει την ειλεακή πεπτικότητα του αζώτου

16 Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην πεπτικότητα της πρωτεΐνης και των αμινοξέων Τα αποτελέσματα της επίδρασης της φυτάσης στη βελτίωση της αξιοποίησης της πρωτεΐνης είναι συχνά αντιφατικά. Κάποιοι ερευνητές παρατήρησαν μικρές βελτιώσεις στην αξιοποίηση της πρωτεΐνης και των αμινοξέων ( Kornegay et al., 1996, Ravindran et al., 1999a), ενώ από άλλους δεν βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ( Ravindran et al., 2006, Rutherfurd et al., 2004). Σε ορνίθια κρεοπαραγωγής, η φυτάση βελτιώνει την πεπτικότητα των αμινοξέων για το σιτάρι σε μεγαλύτερο βαθμό από ότι στο καλαμπόκι, όπως επιβεβαιώνεται και από in vitro ευρήματα (Ravindran et al., 1999a). Η φυτάση έχει βρεθεί να επιδρά θετικά και σταθερά στην φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα των αμινοξέων σε ορνίθια κρεοπαραγωγής που λαμβάνουν σιτηρέσια με βάση το σιτάρι (Ravindran et al., 1999b, 2001). Οι Ravindran et al. (1999a) βρήκαν ότι η προσθήκη φυτάσης βελτίωσε τον μ.ο. των ΣΦΕΠΑ για 14 αμινοξέα σε σιτηρέσιο με σογιάλευρο κατά 4,2%, από 0,816 σε 0,850, σε κρεοπαραγωγά ορνίθια. Η βελτίωση στα απαραίτητα αμινοξέα κυμάνθηκε από 2,3% για την αργινίνη έως 8,0% για τη θρεονίνη. Οι Ravindran et al. (1999 b), μελέτησαν την επίδραση της προσθήκης 1200 FTU/Kg φυτάσης σε διάφορες ζωοτροφές. Μεταξύ των δημητριακών καρπών (καλαμπόκι, σόργο και σιτάρι) που χρησιμοποιήθηκαν σε ποσοστό 91,8% ως αποκλειστική πηγή πρωτεΐνης, μεγαλύτερη βελτίωση της πεπτικότητας των αμινοξέων παρατηρήθηκε στο σιτάρι σε ποσοστό από 5,3 έως 10,4%. Το σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι είχε την υψηλότερη δραστικότητα της ενδογενούς φυτάσης (340 FTU/Kg), αλλά την μικρότερη περιεκτικότητα σε συνολικό και φυτικό φώσφορο, καθώς και σε φυτικό οξύ, μεταξύ των ζωοτροφών. Η ποσοστιαία βελτίωση της μέσης πεπτικότητας ήταν 8,9% (3,1 για το καλαμπόκι και 6,3 για το σόργο). Η προσθήκη φυτάσης προκάλεσε βελτίωση της κατακράτησης αζώτου, φωσφόρου, αργινίνης, ιστιδίνης, ισολευκίνης, μεθειονίνης, φαινυλαλανίνης, τρυπτοφάνης, βαλίνης, ασπαρτικού και γλουταμικού οξέος, προλίνης και τυροσίνης ( Dilger et al., 2004). Ορνίθια κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με προσθήκη 1150 FTU/Kg φυτάσης, είχαν υψηλότερους συντελεστές πεπτικότητας για το σύνολο των αμινοξέων (P 0,01), για τα μη απαραίτητα αμινοξέα (P 0,05), για τη βαλίνη και την ισολευκίνη (P 0,01) και για τα απαραίτητα αμινοξέα (P 0,0509), ενώ παρουσίασαν αύξηση της ειλεακής πεπτικότητας του αζώτου κατά 2% η οποία όμως δεν ήταν στατιστικά σημαντική (Namkung and Leeson, 1999). Προσθήκη φυτάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσια με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια σε διάφορα επίπεδα φυτικού οξέος και με μειωμένα επίπεδα ενέργειας, αμινοξέων, ασβεστίου και μη φυτικού φωσφόρου, βελτίωσε τους συντελεστές ειλεακής πεπτικότητας της πρωτεΐνης και την πεπτικότητα και των 17 αμινοξέων που μελετήθηκαν. Η βελτίωση που επιτεύχθηκε στην πεπτικότητα των αμινοξέων με την προσθήκη 1000 FTU/Kg φυτάσης, κυμάνθηκε από 2,5% για την αργινίνη ως 8,3% για την κυστίνη, με μέση ποσοστιαία αύξηση 4% για το σύνολο των 17 αμινοξέων που μελετήθηκαν (Ravindran et al., 2006). Οι Rutherford et al. (2004), βρήκαν ότι η προσθήκη 500 FTU/Kg μικροβιακής φυτάσης σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 28 ημερών, με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια και διαθέσιμο φώσφορο 0,35%, βελτίωσε την φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα των αμινοξέων που εξετάστηκαν, εκτός της τυροσίνης, της ιστιδίνης και της τρυπτοφάνης, σε σχέση με τον αρνητικό μάρτυρα. Αύξηση του επιπέδου προσθήκης στις 750 FTU/Kg είχε τα ίδια αποτελέσματα στην φαινόμενη

17 πεπτικότητα των αμινοξέων, ενώ επιπλέον δεν βελτίωσε την πεπτικότητα της μεθειονίνης. Δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στους ΣΦΕΠ των αμινοξέων από την αύξηση του επιπέδου προσθήκης της φυτάσης. Τα αποτελέσματα από τον προσδιορισμό της πραγματικής ειλεακής πεπτικότητας των αμινοξέων ήταν παρόμοια με της φαινομένης. Παρατηρήθηκε μια μέση βελτίωση κατά 3,4%, με μέγιστη βελτίωση κατά 5,9% για την κυστεΐνη και ελάχιστη κατά 0,9% για την τυροσίνη, για προσθήκη 500 FTU/Kg. Όμοια παρατηρήθηκε μια μέση βελτίωση κατά 3,2%, με μέγιστη βελτίωση κατά 5,8% για την ιστιδίνη και ελάχιστη κατά 0,9% για την μεθειονίνη, για προσθήκη 750 FTU/Kg (Rutherford et al., 2004). Η προσθήκη 600 FTU/Kg φυτάσης σε αρσενικά ορνίθια κρεοπαραγωγής ηλικίας 28 ημερών δεν επηρέασε τον ΣΦΕΠ της πρωτεΐνης και των αμινοξέων με εξαίρεση την μεθειονίνη και την φαινυλαλανίνη, ενώ ακόμα παρατηρήθηκε αλληλεπίδραση μεταξύ του επιπέδου φωσφόρου και ασβεστίου και της φυτάσης, ως προς την πεπτικότητα της πρωτεΐνης (Sebastian et al., 1997). Η μείωση του επιπέδου της λυσίνης (2%), των συνολικών θειούχων αμινοξέων (1%) και της ΦΜΕ (0,5%), σε σιτηρέσιο που καλύπτει το 85% των αναγκών σε αμινοξέα, προκάλεσε μείωση του ΣΦΕΠ των απαραίτητων αμινοξέων, εκτός της λυσίνης και της μεθειονίνης, και των μη απαραίτητων αμινοξέων, μείωση την οποία δεν αποκατέστησε η προσθήκη 600 FTU/Kg φυτάσης (Zhang et al., 1999). Οι Dilger et al. (2004), βρήκαν ότι προσθήκη διαφόρων επιπέδων φυτάσης σε σιτηρέσια ελλειμματικά σε φωσφόρο προκαλεί βελτίωση της φαινόμενης ειλεακής πεπτικότητας της τρυπτοφάνης και της βαλίνης, αλλά η πεπτικότητα του αζώτου δεν επηρεάστηκε από την προσθήκη φυτάσης. Η φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα της ξηράς ουσίας, της ενέργειας, του ασβεστίου και των λοιπών αμινοξέων, επίσης δεν επηρεάστηκαν. Η βελτίωση της πεπτικότητας των αμινοξέων από την προσθήκη φυτάσης, οφείλεται εν μέρει στην εξουδετέρωση των αντιδιαιτητικών επιδράσεων του φυτικού οξέος (Ravindran et al., 1999a), το οποίο έχει βρεθεί ότι μειώνει τους συντελεστές πεπτικότητας των αμινοξέων και του αζώτου, γεγονός που οφείλεται στις αυξημένες ενδογενείς απώλειες (Cowieson et al., 2006b). Η σχετικά υψηλή επίδραση της μικροβιακής φυτάσης στην πεπτικότητα της θρεονίνης, ενισχύει την άποψη ότι το φυτικό οξύ αυξάνει τις ενδογενείς απώλειες αμινοξέων, καθώς είναι γνωστό ότι οι ενδογενείς εκκρίσεις περιέχουν σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις θρεονίνης (Ravindran et al., 1999a, Angkanaporn et al., 1994) Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στην αξιοποίηση της ενέργειας του σιτηρεσίου Έχει αποδειχθεί ότι η μικροβιακή φυτάση βελτιώνει την αξιοποίηση της ενέργειας από μέρους των ορνιθίων κρεοπαραγωγής όταν υπολογίζεται ως ΦΜΕ του σιτηρεσίου. Η βελτίωση αυτή πολλές φορές υπερβαίνει αυτήν που θα προέρχονταν από την βελτίωση της πεπτικότητας της πρωτεΐνης, και προκύπτει ότι η φυτάση έχει επιπρόσθετη θετική επίδραση στην αξιοποίηση της ενέργειας των υδατανθράκων και των λιπών (Baker, 1998). Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι το φυτικό οξύ αποτελεί αντιδιαιτητικό παράγοντα που εμποδίζει τη διαθεσιμότητα του φωσφόρου αλλά και της ενέργειας και των αμινοξέων ( Ravindran et al., 2006). Πιθανόν να σχηματίζονται ανόργανα σύμπλοκα ασβεστίου και φυτικού οξέος τα οποία εμπλέκονται στο σχηματισμό σαπώνων και η διάσπαση τους από τη φυτάση να έχει θετική επίδραση στην πέψη των λιπών (Ravindran et al. 2000). Αν και η επίδραση της φυτάσης και του φυτικού οξέος στην ενέργεια δεν έχει διευκρινιστεί, είναι σαφές ότι η μικροβιακή φυτάση βελτιώνει τον

18 συντελεστή φαινομένης ειλεακής πεπτικότητας του αμύλου, του λίπους, της πρωτεΐνης και του φωσφόρου σε ορνίθια κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσια με καλαμπόκι και σόγια (Camden et al., 2001). Οι Sebastian et al. (1997), αναφέρουν ότι η προσθήκη φυτάσης βελτιώνει σημαντικά την ειλεακή πεπτικότητα του λίπους. Επίσης, η φυτάση μπορεί να βελτιώνει την αξιοποίηση της πρωτεΐνης, των αμινοξέων και την ΦΜΕ, σιτηρεσίων ορνιθίων κρεοπαραγωγής (Ravindran et al., 1999a,b). Σιτηρέσιο ελλειμματικό σε φώσφορο, με προσθήκη 450 FTU/Kg φυτάσης, παράγωγου του μικροοργανισμού Pichia pastoris, είχε σημαντικά υψηλότερη ΦΜΕ και πεπτικότητα ολικής πρωτεΐνης από τον αρνητικό και τον θετικό μάρτυρα (Silversides et al., 2004). Προσθήκη 500 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσια με μειωμένο επίπεδο μη φυτικού φωσφόρου, βελτίωσε τη διορθωμένη για το άζωτο ΦΜΕ από 0,15 ως 0,26 MJ/Kg Ξ.Ο., κατά την ανάπτυξη και από 0,33 ως 0,88 MJ/Kg Ξ.Ο. κατά την πάχυνση (Wu et al., 2004b). Οι Ravindran et al. (2006 ), βρήκαν ότι η προσθήκη φυτάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσια με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια με διάφορα επίπεδα φυτικού οξέος και με μειωμένα επίπεδα ενέργειας, αμινοξέων, ασβεστίου και μη φυτικού φωσφόρου, είχε την τάση ( P=0,07) να βελτιώνει την ΦΜΕ του σιτηρεσίου. Η προσθήκη 1000 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσια αποτελούμενα κατά 99% από σόργο ή καλαμπόκι, βελτίωσε την ΦΜΕ και τη ΦΜΕ Ν (1,9 και 1,7% για το σόργο και 2,6 και 2,2% για το καλαμπόκι αντίστοιχα) του σιτηρεσίου με τη βελτίωση να είναι στατιστικά σημαντική μόνο για το καλαμπόκι (Wu et al., 2004). Η μείωση του επιπέδου ασβεστίου (από 0,90% σε 0,79%) και διαθέσιμου φωσφόρου (από 0,45% σε 0,35%) με προσθήκη 1150 FTU/Kg φυτάσης σε σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια, βελτίωσε σημαντικά τη ΦΜΕ Ν ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 15 ημερών ( Namkung and Leeson, 1999). Σε σιτηρέσια με βάση το καλαμπόκι και τη σόγια, η προσθήκη FTU/Kg φυτάσης αύξησε την ΦΜΕ κατά 0,84 MJ/Kg Ξ.Ο. (Shirley και Edwards, 2003) Επίδραση της προσθήκης φυτάσης στο ποσοστό τέφρας των οστών Η αποτελεσματικότητα της φυτάσης στην απελευθέρωση του δεσμευμένου στο φυτικό οξύ φωσφόρου και τη βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητάς του σε σιτηρέσια πουλερικών είναι καλά τεκμηριωμένη (Selle και Ravindran, 2007). Το ποσοστό τέφρας των οστών αποτελεί δείκτη της διαθεσιμότητας του φωσφόρου των ορνιθίων, ως αποτέλεσμα της προσθήκης φυτάσης, δεδομένου ότι οποιαδήποτε αύξησή του, προκαλείται κατά κύριο λόγο από την αύξηση του διαθέσιμου για εναπόθεση στα οστά φωσφόρου. Γενικά το ποσοστό τέφρας του οστού της κνήμης αυξάνεται με την πρόοδο της ηλικίας και την προσθήκη φυτάσης (Dilger et al., 2004, Onyango et al., 2005, Woyengo et al., 2008). Η μείωση του επιπέδου του φωσφόρου του σιτηρεσίου επιφέρει μείωση του ποσοστού τέφρας του οστού της κνήμης έως και 12% (Lu et al., 2009, Woyengo et al., 2008). Η προσθήκη φυτάσης, βελτίωσε το ποσοστό τέφρας του δακτύλου του ποδιού των ορνιθίων, σε επίπεδο συγκρίσιμο με αυτών που έλαβαν το σιτηρέσιο με επάρκεια μη φυτικού φωσφόρου, επιβεβαιώνοντας την αποτελεσματικότητα της φυτάσης στην απελευθέρωση δεσμευμένου στο φυτικό οξύ φωσφόρου και την αύξηση της διαθεσιμότητάς του σε σιτηρέσια ορνιθίων με βάση το σιτάρι και τη σόγια (Wu et al., 2004a). Η προσθήκη φυτάσης έχει βρεθεί ότι αυξάνει σε σύγκριση με τον αρνητικό μάρτυρα (1,2 g/kg μη φυτικού φωσφόρου και καμιά προσθήκη ανόργανου φωσφόρου), το ποσοστό τέφρας του οστού της κνήμης κατά 42-47% και του δακτύλου του ποδιού κατά 10-12% ( Dilger et al., 2004). Σε αρσενικά ορνίθια, η προσθήκη 500 και 1000 FTU/Kg φυτάσης βελτίωσε το ποσοστό τέφρας του

19 δακτύλου του ποδιού κατά 10,5 και 12,3% αντίστοιχα. Οι αντίστοιχες βελτιώσεις για τα θηλυκά ήταν 10,9 και 12,6% (Wu et al., 2004a)

20 2.2. ΞΥΛΑΝΑΣΗ Αραβινοξυλάνες: Το υπόστρωμα δράσης της ξυλανάσης Δομή και υδρόλυση των αραβινοξυλανών Οι αραβινοξυλάνες αποτελούν την κύρια ξυλάνη των δημητριακών και έχουν βρεθεί στο σιτάρι, τη σίκαλη, το κριθάρι, τη βρώμη, το ρύζι και στο σόργο. Συχνά αναφέρονται και ως πεντοζάνες επειδή αποτελούνται κατά κύριο λόγο από τις πεντόζες αραβινόζη και ξυλόζη. Η ξυλάνη, το κυριότερο συστατικό των ημικυτταρινών, είναι μια ετερογενής ομάδα πολυσακχαριτών που απαρτίζεται από μια κεντρική αλυσίδα μορίων D-ξυλοπυρανόζης ενωμένων μεταξύ τους με β-1,4- γλυκοζιτικούς δεσμούς (Singh et al., 2003). Στην οικογένεια των αραβινοξυλανών η κύρια αλυσίδα αποτελείται από μονάδες β-1,4-d-ξυλοπυρανόζης και είναι υποκατεστημένη μόνο με α-l-αραβινοφουρανοζυλικές ομάδες. Οι αραβινοξυλάνες μπορεί να φέρουν είτε μια α-l-αραβινοφουρανόζη στον άνθρακα 3 κάποιων β-1,4-dξυλοπυρανοζών με α-1,3 γλυκοζιτικούς δεσμούς, είτε δύο α-l-αραβινοφουρανόζες στους άνθρακες 2 και 3 με α-1,2 και α-1,3 γλυκοζιτικούς δεσμούς αντίστοιχα, είτε τέλος ένα συνδυασμό των παραπάνω. Αν και οι αραβινοξυλάνες αποτελούν δευτερεύοντα συστατικά του ενδοσπερμίου των δημητριακών καρπών, αποτελούν σημαντικό τμήμα των κυτταρικών τους τοιχωμάτων (Izydorczyk & Biliaderis, 1995). Η έρευνα έχει αποκαλύψει πολλά δομικά χαρακτηριστικά τόσο των διαλυτών όσο και των αδιάλυτων αραβινοξυλανών που περιέχονται σε διάφορα εμπορικά δημητριακά, όπως το σιτάρι, η σίκαλη, το κριθάρι, και η βρώμη (Izydorczyk & Biliaderis, 1995, Westerlund et al., 1993). Οι Schooneveld-Bergmans et al. (1999) βρήκαν ότι η αναλογία αραβινόζης:ξυλόζης στο ενδοσπέρμιο σιταριού (ποικιλία Manitou) ήταν 0,94 ενώ στην αλευρώδη στιβάδα 0,57. Οι Annison et al. (1995) συγκρίνοντας απομονωμένες ομάδες διαλυμάτων από φλοιό σιταριού και ρυζιού, σχετικά με τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες, βρήκαν ότι παρά το γεγονός ότι και τα δύο αποτελούνταν από αραβινοξυλάνες, το ιξώδες του εκχυλίσματος τους ήταν 64 και 1,6 cps αντίστοιχα. Η διαφορά αυτή σχετίζεται με την αναλογία αραβινόζης:ξυλόζης που ήταν 0,58 και 1.23, αντίστοιχα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η αλυσίδα ξυλάνης των πιτύρων ρυζιού κατέχει περισσότερες πλευρικές αλυσίδες αραβινόζης, ενώ η μη υποκατεστημένες περιοχές της κύριας αλυσίδας των ξυλανών των πιτύρων σιταριού, διευκολύνει τον σχηματισμό ενδομοριακών δεσμών υδρογόνου. Το κύριο ένζυμο για τον αποπολυμερισμό της ξυλάνης είναι η ένδο-β-1,4-ξυλανάση (EC ). Η ξυλανάση δρα στην κύρια αλυσίδα, πιο εύκολα και πιο γρήγορα στις μη υποκατεστημένες περιοχές, δημιουργώντας διαφόρου μήκους μη υποκατεστημένους και διακλαδισμένους ή εστεροποιημένους ολιγοσακχαρίτες (Li et al., 2010). Για τη μείωση του ιξώδους του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα των πουλερικών, απαιτείται ένας μικρός μόνο αριθμός θέσεων διάσπασης της κύριας αλυσίδας των D-ξυλοπυρανοζών που συνδέονται με β-1,4 δεσμό (Bedford and Morgan, 1996)

21 Μηχανισμός δράσης της ξυλανάσης Η χρήση ενζύμων προερχόμενων από καλλιέργειες μυκήτων και βακτηρίων, προκειμένου να αποφευχθούν οι αρνητικές επιπτώσεις των ΜΑΠ των δημητριακών καρπών των σιτηρεσίων των πουλερικών, μελετάται εδώ και δεκαετίες (Jensen et al., 1957 αναφορά από Silva and Smithard, 2002), και το ενδιαφέρον για την εξακρίβωση των μηχανισμών δράσης παραμένει αμείωτο (Silva and Smithard, 2002). Η επίδραση της εξωγενούς χορήγησης ξυλανάσης στη βελτίωση της διαθεσιμότητας των θρεπτικών στοιχείων είναι πολύπλοκη. Η ενδοξυλανάση αποδομεί τις αραβινοξυλάνες σε μικρότερα τμήματα, καθιστώντας τα μόρια ξυλόζης διαθέσιμα για τα μονογαστρικά (Odetallah, 2000). Διαταράσσει την ικανότητα συγκράτησης νερού από μέρους των ΜΑΠ ( Scott και Boldaji, 1997), και μειώνει το ιξώδες του περιεχομένου του λεπτού εντέρου (Bedford and Schulze, 1998, Choct et al., 1999 a). Η μείωση του ιξώδους βελτιώνει την πέψη και απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών ( Pawlik et al., 1990). Με τη δράση τους οι ενδοξυλανάσες απελευθερώνουν θρεπτικά στοιχεία, προκειμένου να πραγματοποιηθεί η πέψη τους από τα ενδογενή ένζυμα των oρνιθίων ( Chesson, 2001) ενώ συγχρόνως εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των μικροοργανισμών στο λεπτό έντερο, αυξάνοντας τον ρυθμό διόδου της τροφής και την απορρόφηση των θρεπτικών ουσιών (Choct et al., 1999 a). Έτσι η αξιοποίηση των θρεπτικών στοιχείων βελτιώνεται, μειώνοντας τον ανταγωνισμό μεταξύ ξενιστή και εντερικής μικροχλωρίδας. Η χρήση του κατάλληλου ενζύμου αποτελεί αποτελεσματικό τρόπο μετριασμού των αρνητικών επιπτώσεων των διαλυτών ΜΑΠ και χρησιμοποίησης κατώτερης ποιότητας δημητριακών καρπών (Choct et al., 1999a) Τύποι ξυλανασών και μέθοδοι παραγωγής Οι ξυλανάσες είναι γλυκοσιδάσες οι οποίες καταλύουν την αντίδραση ενδουδρόλυσης των 1,4-β-D ξυλοσιδικών δεσμών των ξυλανών. Η πρώτη αναφορά της έγινε το 1955 (Whistler and Masek), και αρχικά ονομάστηκαν πεντοζανάσες έως το 1961 οπότε και ορίστηκε ο κωδικός EC (IUBMB). Η επίσημη ονομασία είναι ενδο-1,4-β-ξυλανάση και η συστηματική ονομασία 1,4-β-D ξυλανοϋδρολάση της ξυλάνης. Άλλες κοινές ονομασίες είναι ξυλανάση, ενδοξυλανάση, 1,4-β-D ξυλανοϋδρολάση της ξυλάνης, ενδο-1,4-β-d-ξυλανάση, β-1,4-ξυλανάση και β- ξυλανάση ( Η καλλιέργεια των βακτηρίων και των μυκήτων για την παραγωγή ξυλανασών σε συμπαγές υπόστρωμα ( SSF, solid state fermentation) πλεονεκτεί έναντι της καλλιέργειας σε υγρό ( SmF, submerged liquid fermentation) καθώς είναι πιο παραγωγική και απαιτεί λιγότερη ενέργεια. Πρόσφατα οι Sanghi et al. (2008) πέτυχαν τη βελτιστοποίηση της παραγωγής ξυλανάσης από Bacillus subtilis, χρησιμοποιώντας υποπροϊόντα σίτου, μειώνοντας το κόστος παραγωγής. Η κατηγοριοποίηση των ξυλανασών σύμφωνα με το μηχανισμό δράσης τους, σχετίζεται με την ικανότητά τους να αφαιρούν υποκατάστατα αραβινοσίδης από το μόριο των αραβινοξυλανών (Bajpai, 1997). Το εύρος ph της ξυλανάσης κυμαίνεται μεταξύ 3,5 και 7 με βέλτιστο 5,3 ενώ το εύρος θερμοκρασίας μεταξύ C με βέλτιστη τους 55 C. Ξυλανάση που παράχθηκε από καλλιέργεια σε συμπαγές υπόστρωμα, βρέθηκε να είναι περισσότερο θερμοανθεκτική ( Gowthaman et al., 2001). Οι ξυλανάσες από T. lanuginosus και Thermoascus aurantiacus εμφάνισαν την υψηλότερη δραστικότητα στους 70 C, και αξιοσημείωτη σταθερότητα σε ακραίες τιμές θερμοκρασίας και ph, ενώ διατήρησαν

22 την πλειονότητα των ιδιοτήτων τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Τρία ημικυτταρινολυτικά ένζυμα παράγωγα του στελέχους Trichoderma, παρουσίασαν υψηλή σταθερότητα ακόμα και στους 80 C, αλλά η ξυλανάση είχε το μεγαλύτερο χρόνο ημίσειας ζωής των 540 ωρών στους 40 C (Gowthaman et al., 2001) Συμβολή των ενζύμων στη μείωση του ιξώδους του πεπτικού σωλήνα Τα ένζυμα προστίθενται στα σιτηρέσια των πουλερικών, ιδιαίτερα σε αυτά που περιέχουν υψηλά ποσοστά δημητριακών καρπών πλούσιων σε ΜΑΠ όπως το σιτάρι, το κριθάρι και η σίκαλη, με σκοπό την μείωση του ιξώδους του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα. Οι White et al. (1983), έδειξαν ότι οι επιπλοκές που προκαλούσε η υψηλή συμμετοχή κριθαριού σε σιτηρέσια πουλερικών οφείλονται στις διαλυτές, υψηλού ιξώδους β- γλουκάνες που απελευθερώνονται από τα κυτταρικά τοιχώματα του ενδοσπερμίου και μειώνουν την πεπτικότητα του σιτηρεσίου. Στην περίπτωση του σιταριού και της σίκαλης ο παράγοντας που προκαλεί το υψηλό ιξώδες είναι κατά κύριο λόγο οι αραβινοξυλάνες. Η κύρια αντιδιαιτητική δράση των αραβινοξυλανών έγκειται στην ικανότητα τους να δεσμεύουν νερό στο μόριο τους και έτσι να αυξάνουν το ιξώδες του πεπτικού περιεχομένου (Knudsen, 2001). Η υψηλή συγκέντρωση των αραβινοξυλανών στα κυτταρικά τοιχώματα του ενδοσπερμίου του σιταριού αυξάνει το ιξώδες, μειώνει τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών και της ΜΕ, με συνέπεια τη μείωση των αποδόσεων των ορνιθίων (Choct and Annison, 1992). Η μείωση του ιξώδους του πεπτικού σωλήνα των ορνιθίων μπορεί να επιτευχθεί με τη διάσπαση μικρού αριθμού θέσεων της κύριας αλυσίδας β-1,4-d-ξυλοπυρανόζης (Bedford and Morgan, 1996). Η θετική επίδραση της εξωγενούς ξυλανάσης σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι και τη σίκαλη, ήταν αποτέλεσμα της μείωσης του ιξώδους του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα (Bedford and Classen, 1992). Η ενζυμική διάσπαση των αραβινοξυλανών και β-γλουκανών είναι γνωστό ότι μειώνει το ιξώδες του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα ορνιθίων κρεοπαραγωγής που λαμβάνουν σιτηρέσια με βάση το σιτάρι και το κριθάρι, αντίστοιχα ( Bedford, 2000). Σε πολλές έρευνες έχει προταθεί ότι η μείωση του ιξώδους από την προσθήκη ενζύμων, είναι ο κύριος παράγοντας που συμβάλει στη βελτίωση των αποδόσεων και την καλύτερη αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών, σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι ( Bedford and Classen, 1992, Marquardt et al., 1994) καθώς φαίνεται ότι βελτιώνει τον βαθμό διάχυσης των συστατικών που εμπλέκονται στην διαδικασία της πέψης ( Bedford, 1996). Η προσθήκη ξυλανασών σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι έχει βρεθεί ότι μειώνει το ιξώδες του λεπτού εντέρου ( Shakouri et al., 2008, Gao et al., 2008, Wu et al., 2004, Steenfeldt et al., 1998 a). Οι Danicke et al. (2000a), παρατήρησαν σημαντική μείωση του ιξώδους στη νήστιδα και τον ειλεό ως αποτέλεσμα της προσθήκης ενζύμων. Η προσθήκη μίγματος καρβουδρασών (ξυλανάση, γλουκανάσ η και κυτταρινάση) σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι και τη σόγια, προκάλεσε μείωση (P < 0,001) του ιξώδους της νήστιδας ορνιθίων κρεοπαραγωγής κατά 52% (Meng et al., 2004). Η προσθήκη ξυλανάσης μείωσε (P<0, 001) το ιξώδες του ειλεού ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι, σε όλη τη διάρκεια της εκτροφής, έως και 60% (7 η ημέρα) (Guttierez del Alamo et al., 2008). Οι διαλυτοί ΜΑΠ θεωρούνται περισσότερο ευπρόσβλητοι στη δράση των ενζύμων, ειδικά όταν ο ρυθμός διόδου της τροφής είναι ταχύς (Danicke et al., 1999). Οι Choct et al. (1995 a) πρότειναν ότι η θετική επίδραση των ενζύμων οφείλεται κυρίως στον αποπολυμερισμό των διαλυτών ΜΑΠ σε μικρότερου μεγέθους πολυμερή που δεν

23 προκαλούν υψηλό ιξώδες. Το υψηλό ιξώδες συνδέεται με την μείωση της ΦΜΕ (Austin et al., 1999), και της απορρόφησης θρεπτικών (Smits and Annison, 1996). Ένζυμα που διασπούν τους ΜΑΠ αυξάνουν σημαντικά την θρεπτική αξία του σιταριού όταν χορηγούνται σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής (Choct et al., 1995 a, Steenfeldt et al., 1998 b). Το ιξώδες του πεπτικού σωλήνα των ορνιθίων που διατράφηκαν με σιτάρι χαμηλής ΦΜΕ μειώθηκε σημαντικά από την προσθήκη των ενζύμων (Choct et al., 1995 a). Η βελτίωση των αποδόσεων των ορνιθίων δεν οφείλεται στην απελευθέρωση απλών σακχάρων, αλλά μάλλον στη δυνατότητα των ενζύμων να αποτρέπουν τη δημιουργία συνθηκών υψηλού ιξώδους στο περιεχόμενο του πεπτικού σωλήνα (Choct and Annison, 1992). Οι Adeola και Bedford (2004), σε πείραμα με πάπιες, συγκρίνανε την αποτελεσματικότητα της προσθήκης ξυλανάσης σε σιτηρέσια με βάση σιτάρι υψηλού και χαμηλού ιξώδους και ανέφεραν ότι το ένζυμο βελτίωσε τις αποδόσεις και τη ΦΜΕ, σε μεγαλύτερο βαθμό για το σιτάρι υψηλού ιξώδους, και έδειξαν μια πιθανή συσχέτιση μεταξύ της δυνατότητας ενός συστατικού να προκαλεί υψηλό ιξώδες στο πεπτικό περιεχόμενο και το αποτέλεσμα της προσθήκης ενζύμων. Οι Choct et al. (2004) αναφέρουν ότι η προσθήκη τριών ξυλανασών προερχόμενες από διαφορετικούς μύκητες, σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση σιτάρι κανονικής και χαμηλής ΦΜΕ είχε σημαντική (P < 0,001) επίδραση στο ιξώδες του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα. Οι ξυλανάσες από μύκητες Thermomyces lanuginosus και Aspergillus aculeatus μείωσαν (P < 0,05) το ιξώδες της νήστιδας, ενώ παρατηρήθηκε σημαντική (P < 0,001) αλληλεπίδραση μεταξύ τύπου ξυλανάσης και τύπου σιταριού. Η ποσοστιαία βελτίωση κυμάνθηκε από 49 έως 59%, και από 45 έως 64% για το σιτάρι κανονικής και χαμηλής ΦΜΕ αντίστοιχα. Αντίθετα, αποτελέσματα από έρευνες έδειξαν ότι η βελτίωση των αποδόσεων δεν μπορεί να οφείλεται εξ ολοκλήρου στη μείωση του ιξώδους (Meng and Slominski 2005, Veldman and Vahl, 1994, Dusel et al., 1998, McCracken and Miller, 2002, Silva and Smithard, 2002, Amerah et al., 2008). Είναι χαρακτηριστικό ότι οι παρατηρήσεις αυτές αφορούν τη χορήγηση ενζύμων σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι χαμηλού ιξώδους και το καλαμπόκι. Οι πολυσακχαρίτες του καλαμποκιού και της σόγιας δεν προκαλούν σημαντική αύξηση του ιξώδους (Bach Knudsen, 1997), συνεπώς άλλοι παράγοντες πιθανόν να παίζουν σημαντικό ρόλο όταν το ιξώδες είναι χαμηλό (Meng and Slominski, 2005). Αν και η μείωση του ιξώδους φαίνεται να ευθύνεται για τη βελτίωση των αποδόσεων, ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ δεν έχει διευκρινιστεί πλήρως (Lazaro et al., 2003, Jozefiak et al., 2004). Το αποτέλεσμα της προσθήκης των ενζύμων είναι ένας συνδυασμός απελευθέρωσης θρεπτικών συστατικών από τη διάσπαση των κυτταρικών τοιχωμάτων του ενδοσπερμίου, και τη μείωση του ιξώδους (Choct et al., 1995a). Όπως αναφέρουν οι Yasar και Forbes (2000), η μείωση του ιξώδους από την προσθήκη εξωγενών ενζύμων πιθανότατα να σχετίζεται με βελτίωση της μορφολογίας των τοιχωμάτων του πεπτικού σωλήνα. Η μείωση του ιξώδους ενισχύει τον ρυθμό διάχυσης πεπτικών ενζύμων όπως οι πρωτεάσες, που με τη σειρά τους αυξάνουν την πεπτικότητα (Bedford and Classen, 1992). Οι ευδιάλυτοι ΜΑΠ λόγω της υψηλής ικανότητας συγκράτησης νερού στο μόριο τους, προκαλούν αύξηση της κατανάλωσης νερού όταν η συμμετοχή τους στα σιτηρέσια είναι μεγάλη. Οι Yasar και Forbes (2000 ), παρατήρησαν μείωση στην κατανάλωση νερού ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση τη σίκαλη με προσθήκη ξυλανάσης και β-γλουκανάσης, σε σύγκριση με τον μάρτυρα, γεγονός που υποδηλώνει τη δράση των ενζύμων στην

24 υδρόλυση των ΜΑΠ και την εξάλειψη της υψηλής τους ικανότητας συγκράτησης νερού Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής Η προσθήκη ενζύμων σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι, μετριάζει τις αρνητικές συνέπειες του υψηλού ιξώδους και βελτιώνει την αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών βελτιώνοντας τις αποδόσεις τους. Ο βαθμός ανταπόκρισης στην προσθήκη των ενζύμων εξαρτάται από το ποσοστό συμμετοχής του σιταριού και του ενζύμου, την ηλικία, το επίπεδο μείωσης των θρεπτικών συστατικών του σιτηρεσίου που καλείται να καλύψει η προσθήκη ενζύμων αλλά και ενδογενείς παράγοντες του σιταριού και των ενζύμων Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στιςαποδόσεις ορνιθίων κρεοπαραγωγής Κέρδος βάρους Η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι και τη σόγια, βελτίωσε (P<0,05) το κέρδος βάρους ορνιθίων κρεοπαραγωγής για την περίοδο ανάπτυξης (7-21 ημέρες) και πάχυνσης (22-49 ημέρες) σε σύγκριση με το μάρτυρα. Η βελτίωση ήταν πιο εμφανής για την πρώτη περίοδο (13% έναντι 5%). Για τη συνολική περίοδο εκτροφής (7-49 ημέρες), παρατηρήθηκε σημαντική (P<0, 01) αύξηση του κέρδος βάρους και σημαντική μείωση (P<0,05) του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής (Gao et al., 2008). Μίγμα καρβοϋδρασών (ξυλανάση, γλουκανάση και κυτταρινάση) όταν προστ έθηκε σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι και τη σόγια, που καταρτίστηκε ώστε να καλύπτει το 95% της ΦΜΕ σύμφωνα με το NRC (1994) και το 92% της πρωτεΐνης, του ασβεστίου, του διαθέσιμου φωσφόρου, της μεθειονίνης και της μεθειονίνης+κυστίνης, είχε θετική επίδραση στις αποδόσεις τους (Meng et al., 2004). Η βελτίωση (P < 0,001) ήταν της τάξης του 5,4% και 3,4% για το κέρδος βάρους και τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής αντίστοιχα. Βελτίωση (P<0,05) του κέρδους βάρους της τάξης του 6% απέφερε η προσθήκη ξυλανάσης και β-γλουκανάσης σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι (60%) και τη σόγια, στο οποίο είχε μειωθεί το επίπεδο ενέργειας και πρωτεΐνης κατά 4-5% (Rosin et al., 2007). Οι Choct et al. (2004) διερεύνησαν την επίδραση τριών ξυλανασών στην ΦΜΕ σιταριού χαμηλής και κανονικής ΦΜΕ σιταριού. Η ξυλανάση Α, παράγωγο του μύκητα Thermomyces lanuginosus, δραστική στους ευδιάλυτους και αδιάλυτους ΜΑΠ, η ξυλανάση B παράγωγο του μύκητα Humicola insolens, φέρεται να διαλυτοποιεί κυρίως τους αδιάλυτους ΜΑΠ, και η ξυλανάση Γ παράγωγο του μύκητα Aspergillus aculeatus, υπό εργαστηριακές συνθήκες έχει κύρια δράση τη μείωση του ιξώδους. Η προσθήκη ξυλανάσης βελτίωσε (P < 0,001) το κέρδος βάρους των ορνιθίων και το συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής με εξαίρεση την ξυλανάση Γ. Η ποσοστιαία βελτίωση του κέρδους βάρους κυμάνθηκε από 4,3 έως 14,5% για το κέρδος βάρους και από 3,5 έως 8,8% για το συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής, σε σύγκριση με τον μάρτυρα (Choct et al., 2004). Η προσθήκη αυξανόμενων δόσεων μίγματος ξυλανάσης και β-γλουκανάσης, σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι (70-78%) και τη σόγια, που καταρτίστηκε ώστε να καλύπτει το 90% των αναγκών σε θρεπτικά συστατικά, βελτίωσε (P<0,01) το βάρος ηλικίας ορνιθίων κρεοπαραγωγής 21 ημερών, την μέση ημερήσια κατανάλωση

25 τροφής, το μέσο ημερήσιο κέρδος βάρους και τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής για την περίοδο ανάπτυξης (7-21 ημέρες) ( Wang et al., 2005). Για την περίοδο της πάχυνσης (22-42 ημέρες) παρατηρήθηκε γραμμική αύξηση (P<0,01) του μέσου ημερήσιου κέρδος βάρους. Για τη συνολική περίοδο (7-42 ημέρες) παρατηρήθηκε γραμμική αύξηση (P<0,01) του μέσου ημερήσιου κέρδος βάρους και γραμμική μείωση (P<0, 01) του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής, με την αύξηση της δόσης των ενζύμων (Wang et al., 2005). Καμία επίδραση στο κέρδος βάρους ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι δεν προκάλεσε η προσθήκη ξυλανάσης (Guttierez del Alamo et al., 2008, Jozefiak et al., 2007). Οι Amerah et al. (2008), εξετάζοντας την επίδραση του βαθμού άλεσης του σιταριού και της προσθήκης ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 21 ημερών, δεν βρήκαν σημαντικές διαφορές στο κέρδος βάρους και την κατανάλωση τροφής. Κατανάλωση τροφής Υπάρχει αρκετά μεγάλη ασυμφωνία στη βιβλιογραφία σχετικά με την επίδραση των ενζύμων στην κατανάλωση της τροφής. Κάποιοι ερευνητές ανέφεραν αύξηση της κατανάλωσης της τροφής (Wang et al., 2005, Shakouri et al., 2008, Gao et al., 2008) λόγω αύξησης της κινητικότητας του πεπτικού σωλήνα, άλλοι ανέφεραν μείωση (Guttierez del Alamo et al., 2008) λόγω βελτίωσης της πεπτικότητας των θρεπτικών συστατικών, ενώ από άλλους δεν καταγράφηκαν σημαντικές διαφορές (Rosin et al., 2007, Amerah et al., 2008). Η προσθήκη ενζύμου (ξυλανάσης και β -γλουκανάσης) έχει βρεθεί ότι προκαλεί αύξηση (P<0,05) της κατανάλωσης τροφής έως και 16% σε ορνίθια κρεοπαραγωγής (28 ημερών) που διατράφηκαν με σιτηρέσια με βάση το σιτάρι (62,3%) (Shakouri et al., 2008). Οι Wang et al. (2005) κατέγραψαν σημαντική αύξηση (P<0,05) της μέσης ημερήσιας κατανάλωσης τροφής από 7-21 ημέρες, ενώ ήταν μη σημαντική για την υπόλοιπη περίοδο. Η προσθήκη ξυλανάσης μείωσε ( P=0,037) την ημερήσια κατανάλωση τροφής στη φάση της ανάπτυξης (21-42 ημέρες) κατά 1,4%, σε ορνίθια κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι (4 διαφορετικές ποικιλίες με συμμετοχή 70%) (Guttierez del Alamo et al., 2008). Οι Gao et al. (2008) κατέγραψαν μείωση της τάξης του 3,6%, χωρίς η επίδραση να είναι σημαντική. Η προσθήκη μίγματος ξυλανάσης και β-γλουκανάσης σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι (60%) και τη σόγια, με μειωμένο επίπεδο ενέργειας και πρωτεΐνης (4-5%), δεν είχε σημαντική επίδραση στην κατανάλωση τροφής (Rosin et al., 2007). Συντελεστής μετατρεψιμότητας της τροφής Βελτίωση (P<0,05) του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής της τάξης του 6% απέφερε η προσθήκη ξυλανάσης και β-γλουκανάσης σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι (60%) και τη σόγια, στο οποίο είχε μειωθεί το επίπεδο ενέργειας και πρωτεΐνης κατά 4-5% (Rosin et al., 2007). Οι Gao et al. (2008) κατέγραψαν βελτίωση (P<0,05) του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής για την συνολική περίοδο εκτροφής (7-49 ημέρες) και αριθμητική βελτίωση 8,7% για την περίοδο ανάπτυξης (7-21 ημέρες). Οι Wang et al. (2005) ανέφεραν βελτίωση (P< 0,01) του συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής για την περίοδο ανάπτυξης (7-21ημέρες), καμιά επίδραση για την περίοδο πάχυνσης (22-42 ημέρες), και γραμμική μείωση (P<0, 01) για την συνολική περίοδο εκτροφής αυξανόμενων των δόσεων του ενζύμου. Σημαντική (P<0,001) ήταν η

26 επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι (65%), με την βελτίωση να είναι στατιστικά σημαντική (P<0, 05) μόνο για το χονδροαλεσμένο (Amerah et al., 2008). Η προσθήκη ξυλανάσης δεν είχε σημαντική επίδραση στο συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι, σε σύγκριση με τον μάρτυρα (Jozefiak et al., 2007, Guttierez del Alamo et al., 2008). Οι Shakouri et al. (2008) αναφέρουν ότι η μείωση του ιξώδους που προκαλείται από την προσθήκη ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι (υψηλού ιξώδους), πιθανόν να προκαλούν αύξηση της κατανάλωσης τροφής η οποία καθώς συνοδεύεται από αύξηση του βάρους των ορνιθίων, δεν φαίνεται να επηρεάζει τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής. Η επίδραση της ηλικίας Υπάρχουν ενδείξεις ότι το υψηλό ιξώδες του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα, έχει αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη του στομάχου και την κινητικότητα του λεπτού εντέρου των ορνιθίων ιδιαίτερα σε νεαρή ηλικία. Η ανταπόκριση στην προσθήκη ενζύμων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ηλικία, η οποία σχετίζεται με τη μικροχλωρίδα του πεπτικού συστήματος και την φυσιολογία των ζώων. Τα ενήλικα ορνίθια, λόγω της ενισχυμένης ικανότητας των μικροοργανισμών του πεπτικού τους συστήματος, έχουν μεγαλύτερη ικανότητα να αντιμετωπίσουν τις δυσμενείς επιπτώσεις του υψηλού ιξώδους (Choct et al., 1996, Vukic-Vranjes and Wenk, 1995). Οι αρνητικές επιπτώσεις των ΜΑΠ σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι, ελαχιστοποιούνται με την προσθήκη ξυλανάσης (Svihus et al., 2004). Η μείωση του ιξώδους από τη δράση των ενζύμων έχει βρεθεί ότι μειώνει τις διαταραχές στην εξέλιξη του πεπτικού σωλήνα ( Smulikowska et al., 1998). Ωστόσο οι Danicke et al. (1997a), παρατήρησαν μείωση του ιξώδους της νήστιδας με την πρόοδο της ηλικίας από την 14 ως την 28 ημέρα. Η επίδραση των ενζύμων ήταν μικρότερη στα ενήλικα ορνίθια. Οι Steenfeldt et al. (1998 a), έδειξαν ότι η προσθήκη ενζύμων σε σιτηρέσια ορνιθίων βελτίωσε τις αποδόσεις τους σε μεγαλύτερο βαθμό κατά τη διάρκεια των τεσσάρων πρώτων εβδομάδων της ζωής τους. Το ιξώδες του πεπτικού σωλήνα ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι βρέθηκε να μειώνεται (P 0,03) με την ηλικία από σε 2.83, με τη μείωση να είναι πιο εμφανής μεταξύ 7 ης και 13 ης ημέρας (Guttierez del Alamo et al., 2008). Η προσθήκη ξυλανάσης μείωσε (P< 0,001) το ιξώδες σε όλη τη διάρκεια της εκτροφής, έως και 60% (7 η ημέρα) (Guttierez del Alamo et al., 2008). Οι Wang et al. (2005) παρατηρώντας σημαντική διαφ ορά μεταξύ των επεμβάσεων και του μάρτυρα στη συνολική παραγωγή ΠΛΟ στον ειλεό ορνιθίων κρεοπαραγωγής μόνο στην ηλικία των 21 ημερών και όχι στην ηλικία των 42 ημερών, συμπέραναν ότι η ανάπτυξη του πεπτικού και του ανοσοποιητικού συστήματος επιφέρει σταθεροποίηση της μικροχλωρίδας των ορνιθίων. Σύμφωνα με τον Gao et al. (2008), η επίδραση του ενζύμου εξαρτάται από την ηλικία, που σχετίζεται με τον τύπο των μικροοργανισμών και την φυσιολογία του ζώου. Η βελτίωση των αποδόσεων των ορνιθίων από την προσθήκη ξυλανάσης ήταν πιο προφανής (13%) στην πρώτη περίοδο (7-21 ημέρες) από ότι στη δεύτερη (5%) (22-49 ημέρες)

27 Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στην πεπτικότητα των θρεπτικών συστατικών Για την ορνιθοτροφία η προσθήκη ενζύμων έχει πολύ σημαντικά πλεονεκτήματα καθώς βελτιώνει σημαντικά την αξιοποίηση των θρεπτικών στοιχείων και συμβάλλει σε περισσότερο σταθερές και ομοιόμορφες αποδόσεις. Οι αραβινοξυλάνες έχει αναφερθεί ότι προκαλούν υψηλό ιξώδες στο λεπτό έντερο ορνιθίων που διατρέφονται με σιτάρι, με αποτέλεσμα την μείωση της αξιοποίησης των θρεπτικών συστατικών και των αποδόσεων. Αυτές οι αρνητικές επιπτώσεις μπορούν να αντιμετωπιστούν με την προσθήκη εξωγενών ξυλανασών οι οποίες μειώνουν το ιξώδες του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα και βελτιώνουν την πεπτικότητα του αμύλου, των πρωτεϊνών, του λίπους και της ΦΜΕ ορνιθίων κρεοπαραγωγής που λαμβάνουν σιτηρέσια με βάση το σιτάρι ( Choct and Annison, 1992, Bedford, 1995a). Πολλοί ερευνητές παρατήρησαν βελτίωση της πεπτικότητας των θρεπτικών ουσιών από τη χορήγηση εξωγενών ενζύμων. Οι Pettersson και Aman (1989) ανέφεραν ότι η προσθήκη ενζύμων σε σιτηρέσια ορνιθίων με βάση το σιτάρι συνέβαλε στη βελτίωση της ειλεακής πεπτικότητας της οργανικής ουσίας, της πρωτεΐνης και του αμύλου, και της πεπτικότητας της οργανικής ουσίας και του λίπους των κοπράνων. Οι Gutierrez del Alamo et al. (2008), ανέφεραν βελτίωση (P = 0,03) κατά 1% της πεπτικότητας της Ξ.Ο. και του αμύλου από την προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής, μόνο για την εναρκτήρια φάση. Βελτίωση της πεπτικότητας του αμύλου στην νήστιδα και τον ειλεό ορνιθίων κρεοπαραγωγής απέφερε η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι (Choct et al., 1999). Οι Steenfeld et al. (1998 ab), σε πειράματα πεπτικότητας με αρσενικά κρεοπαραγωγά ορνίθια που έλαβαν σιτηρέσιο με υψηλό ποσοστό σιταριού (>80%), ανέφεραν σημαντική βελτίωση της πεπτικότητας της πρωτεΐνης και του λίπους στην ηλικία των 3 και των 6 εβδομάδων. Στην ηλικία των 3 εβδομάδων οι βελτιώσεις από την προσθήκη ενζύμων με κύρια δράση ξυλανάσης στην πεπτικότητα της πρωτεΐνης και του λίπους ήταν 6% και 13% αντίστοιχα, ενώ σημαντική ήταν και η βελτίωση στην πεπτικότητα του αμύλου ( Steenfeld et al., 1998 ab). Η προσθήκη μίγματος καρβουδρασών (ξυλανάση, γλουκανάση και κυτταρινάση) σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι και τη σόγια, βελτίωσε (P < 0,001) την πεπτικότητα του λίπους, του αμύλου, του αζώτου και των ΜΑΠ (Meng et al., 2004). Η πεπτικότητα των κορεσμένων λιπών μειώνεται σε μεγαλύτερο βαθμό λόγω του υψηλού ιξώδους από ότι η πεπτικότητα των ακόρεστων, γεγονός που προκαλεί αλληλεπιδράσεις μεταξύ του είδους του λίπους και της προσθήκης ενζύμων (Daenicke et al., 1997b, Meng et al., 2004). Οι ενδοξυλανάσες και μίγματα ενζύμων μειώνουν το ιξώδες και βελτιώνουν την πεπτικότητα του λίπους, διατηρώντας την δυνατότητα τους να σχηματίζουν μυκήλλια (Santos et al., 2004). Η σχετική βελτίωση της πεπτικότητας του λίπους στον πεπτικό σωλήνα ορνιθίων από την προσθήκη ξυλανάσης ήταν 68% για το σογιέλαιο και 14% για το ζωικό λίπος που αντικατοπτρίζεται στη βελτίωση του ζώντος βάρους ηλικίας 28 ημερών της τάξης του 95% έναντι 25% σε σύγκριση με τον μάρτυρα ( Daenicke et al., 1997b). Ομοίως οι Meng et al. (2004) αναφέρουν βελτίωση της πεπτικότητας του λίπους σε επίπεδο λεπτού εντέρου, από την προσθήκη μίγματος καρβουδρασών κατά 12,5% (από 64,8 σε 72,9%) για το ζωικό λίπος, αλλά μόνο κατά 3,8% (από 71,3 σε 74,1%) για έλαιο ελαιοκράμβης

28 Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στην αξιοποίηση της ενέργειας του σιτηρεσίου Ένας από τους κυριότερους λόγους της προσθήκης ενζύμων σε σιτηρέσια πουλερικών με βάση το σιτάρι και το κριθάρι, είναι η αύξηση της διαθεσιμότητας της περιεχόμενης ενέργειας. Η αρχική θεωρία που είχε ειπωθεί για την εξήγηση των θετικών επιδράσεων των ξυλανασών και των β-γλουκανών ήταν ότι αυτά τα ένζυμα διασπούν τα κυτταρικά τοιχώματα του ενδοσπερμίου επιτρέποντας ταχύτερη πρόσβαση των ενδογενών αμυλασών και πρωτεασών στο περιεχόμενο των κυττάρων (Hesselman and Aman, 1986), βελτιώνοντας έτσι τις αποδόσεις και την ΦΜΕ των σιτηρεσίων. Οι δημητριακοί καρποί αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό των σιτηρεσίων των πουλερικών και είναι η κυριότερη πηγή ενέργειας. Σύμφωνα με τους Hew et al. (1998), το σιτάρι συνεισφέρει το 70% της μεταβολιστέας ενέργειας και το 40% της ολικής πρωτεΐνης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής. Ο Mollah et al., (1983) βρήκαν τιμές ΦΜΕ που κυμαινόταν από 11.0 ως 15.9 MJ/Kg Ξ.Ο. σε 22 δείγματα σιταριού που χορηγήθηκαν σε κρεοπαραγωγά ορνίθια. Σε μεταγενέστερη έρευνα ο Rogel (1987), κατέταξε το 25% των ποικιλιών σιταριού στην Αυστραλία ως σιτάρι χαμηλής φαινόμενης μεταβολιστέας ενέργειας με τιμή κάτω από 13 MJ/Kg Ξ.Ο. Ο Annison (1991) μελέτησε 13 ποικιλιών σιταριού και βρήκε την ΦΜΕ να κυμαίνεται μεταξύ 11,25 και 13,59 MJ/Kg Ξ.Ο. Η διακύμανση της ΦΜΕ σε πέντε ποικιλίες σιταριού της Νορβηγίας ήταν πολύ μικρότερη και κυμάνθηκε από 11,1 έως 13,3 MJ/Kg Ξ.Ο. (Svihus και Gullord, 2002). Η διακύμανση που παρατηρείται όσον αφορά τις τιμές της Φαινόμενης Μεταβολιστέας Ενέργειας (ΦΜΕ) του σιταριού (Austin et al., 1999), οφείλεται στην ποικιλία, το περιβάλλον αλλά και σε ενδογενείς παράγοντες (γονίδιο 1 B/1R, Svihus και Gullord, 2002) και αποτελεί αντικείμενο αμφισβήτησης της καταλληλότητας του για τη διατροφή των κρεοπαραγωγών ορνιθίων (Austin et al., 1999; Steenfeldt, 2001). Έχει βρεθεί ότι η διακύμανση της ΦΜΕ του σιταριού σχετίζεται με αντιδιαιτητικούς παράγοντες όπως οι διαλυτές ινώδεις ουσίες (Dusel et al., 1997), καθώς προσθήκη των αντίστοιχων ενζύμων αυξάνει τη διατροφική αξία σιταριού χαμηλής ΦΜΕ (Choct et al., 1995). Οι Gutierrez del Alamo et al. (2008), μελετώντας τέσσερις ποικιλίες σιταριού, παρατήρησαν σημαντική βελτίωση της διορθωμένης ΦΜΕ μόνο για την ποικιλία με τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα διαλυτής αραβινόζης, στην οποία παρατηρήθηκε και η μεγαλύτερη μείωση του ιξώδους σε σύγκριση με τις άλλες ποικιλίες. Το άμυλο είναι το σημαντικότερο από πλευράς ενέργειας θρεπτικό συστατικό των δημητριακών καρπών και συνεισφέρει κατά το μεγαλύτερο ποσοστό στην διορθωμένη ΦΜΕ του σιταριού (Gutierrez del Alamo et al., 2008). Πολλοί ερευνητές έχουν καταγράψει υψηλό συντελεστή συσχέτισης ανάμεσα στη ΦΜΕ και την πεπτικότητα του αμύλου ( Wiseman, 2006, Choct et al., 1995a, Rogel et al., 1987, Mollah et al., 1983) όχι όμως μεταξύ περιεχομένου σε άμυλο και ΦΜΕ. Η αύξηση της διαθεσιμότητας των υδατανθράκων για αξιοποίηση από το ζώο, σχετίζεται με βελτίωση της πεπτικότητας της ενέργειας (Van der Klis et al., 1995). Η προσθήκη ενζύμων έχει βρεθεί ότι βελτιώνει την διακύμανση της ΦΜΕ, αυξάνοντας την πεπτικότητα των υδατανθράκων, μειώνοντας το ιξώδες και βελτιώνοντας την αξιοποίηση του λίπους (Almirall et al., 1995). Επίσης βελτιώνει την πεπτικότητα του αμύλου και της πρωτεΐνης (Choct et al., 1995a). Σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής ηλικίας 21 ημερών, η προσθήκη μιας ενδο- 1,4-β-ξυλανάσης βελτίωσε (P<0,05) την διορθωμένη για το άζωτο ΦΜΕ, και για τους

29 δύο βαθμούς άλεσης του σιταριού (3 και 7 mm), με τη βελτίωση να είναι μεγαλύτερη (5,5%) για το χονδροαλεσμένο (Amerah et al., 2008). Οι Gutierrez del Alamo et al. (2008), αναφέρουν βελτίωση κατά 1,2% της ΦΜΕ από την προσθήκη ενζύμου με κύρια δράση ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής, με την επίδραση να είναι σημαντική (P = 0,03) μόνο για την εναρκτήρια φάση. Ο Steenfeld et al. (1998 b), σε πειράματα πεπτικότητας με αρσενικά κρεοπαραγωγά ορνίθια που έλαβαν σιτηρέσιο με υψηλό ποσοστό σιταριού (>80%), αναφέρει σημαντική βελτίωση της διορθωμένης για το άζωτο ΦΜΕ, στην ηλικία των 3 και των 6 εβδομάδων. Στην ηλικία των 3 εβδομάδων η τιμή της διορθωμένης για το άζωτο ΦΜΕ, αυξήθηκε από την προσθήκη ενζύμων με κύρια δράση ξυλανάσης, από τον μ.ο. των MJ/Kg Ξ.Ο σε μ.ο MJ/Kg Ξ.Ο (Steenfeld et al., 1998b). Οι Hew et al. (1998), διερεύνησαν την επίδραση δύο εμπορικών σκευασμάτων ξυλανάσης στην ΦΜΕ σιτηρεσίου αποτελούμενο από σιτάρι (918 g/kg) ως μοναδική πηγή πρωτεΐνης. Η βελτίωση της ΦΜΕ του σιταριού ήταν 12,6% (P> 0,05) και 18,7% (P<0,05) σε σύγκριση με τον μάρτυρα, και ήταν στατιστικά σημαντική μόνο για το δεύτερο ένζυμο ενώ δεν υπήρχε διαφορά ανάμεσα στα δύο ένζυμα. Η προσθήκη μίγματος καρβουδρασών (ξυλανάση, γλουκανάση και κυτταρινάση) σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι και τη σόγια, βελτίωσε (P < 0,001) την περιεχόμενη διορθωμένη για το άζωτο ΦΜΕ κατά 3,3% (Meng et al., 2004). Η προσθήκη β-γλουκανάσης βελτίωσε την ΦΜΕ σε σιτηρέσια ορνιθίων με βάση το κριθάρι ( Ravindran V. et al., 2007). Αντίθετα, προσθήκη αυξανόμενων δόσεων (0, 200, 400, 600, 800 και mg/kg) μίγματος ξυλανάσης και β- γλουκανάσης, σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι και τη σόγια, που καταρτίστηκε ώστε να καλύπτει το 90% των αναγκών των ορνιθίων κρεοπαραγωγής σε θρεπτικά συστατικά, δεν βρέθηκε να έχει επίδραση στην ΦΜΕ του σιτηρεσίου ( Wang et al., 2005). Η ανταπόκριση της προσθήκης ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι ποικίλει και εξαρτάται από τη ΜΕ και το περιεχόμενο σε ΜΑΠ (κυρίως αραβινοξυλάνες) του εκάστοτε σιταριού. Γενικά, η προσθήκη ξυλανάσης σε καλής ποιότητας σιτάρι δεν αποφέρει ιδιαίτερα αποτελέσματα, σε αντίθεση με την προσθήκη σε σιτάρι χαμηλής ποιότητας. Η προσθήκη ξυλανασών σε σιτηρέσια πουλερικών με βάση το σιτάρι αυξάνει την ΦΜΕ του σιτηρεσίου, ιδιαίτερα όταν η ποιότητα του (σιτάρι χαμηλής ΦΜΕ) είναι χαμηλή. Οι Choct et al. (199 9 b) έδειξαν ότι η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτάρι χαμηλής ΦΜΕ αύξησε το κέρδος βάρους κατά 23.6% την εκμετάλλευση της τροφής κατά 5.5% και την ΦΜΕ κατά 1.22 MJ/Kg Ξ.Ο, ενώ στο σιτάρι κανονικής ΦΜΕ οι αντίστοιχες βελτιώσεις που παρατηρήθηκαν ήταν 4.8%, 3.3% και -0,20 MJ/Kg Ξ.Ο αντίστοιχα. Οι Choct et al. (2004) αναφέρουν ότι η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση σιτάρι κανονικής ΦΜΕ (μεγαλύτερη από 13MJ/Kg), δεν έχει επίδραση στην ΦΜΕ των σιτηρεσίων, ενώ βελτιώνει (P < 0,05) την ΦΜΕ σιτηρεσίων με σιτάρι χαμηλής ΦΜΕ (κάτω από 13 MJ/Kg), με τη βελτίωση να κυμαίνεται από 4,7 έως 9,4% σε σύγκριση με τον μάρτυρα. Το αποτέλεσμα της προσθήκης ενζύμων εξαρτάται από την προέλευση και την ποικιλία του σιταριού. Οι Veldman και Vahl (1994) εξέτασαν την επίδραση τεσσάρων ποικιλιών σιταριού με προσθήκη ξυλανάσης στις αποδόσεις ορνιθίων κρεοπαραγωγής και διαπίστωσαν διαφοροποίηση της επίδρασης για την κάθε ποικιλία

30 Επίδραση της προσθήκης ξυλανάσης στην πεπτικότητα της πρωτεΐνης και των αμινοξέων Η ξυλανάση βελτιώνει την φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα των αμινοξέων (Bedford et al., 1998), που πιθανόν σχετίζεται με την αυξημένη πεπτικότητα των αμινοξέων του σιτηρεσίου αλλά ίσως, και αυτό είναι πιο σημαντικό, τη μείωση των ενδογενών απωλειών. Αυτό προκύπτει από την αυξημένη απέκκριση αλλά και επαναρρόφηση ενδογενών αμινοξέων ( Nyachoti et al. 2000). Η προσθήκη δύο εμπορικών σκευασμάτων ξυλανάσης σε σιτηρέσιο αποτελούμενο από σιτάρι (918 g/kg) ως μοναδική πηγή πρωτεΐνης, απέφερε βελτιώσεις από 3 έως 17% στην πεπτικότητα των αμινοξέων των απεκκριμάτων. Η μέση πεπτικότητα των αμινοξέων των απεκκριμάτων βελτιώθηκε από 0,70 για το μάρτυρα σε 0,78 και 0,79 αντίστοιχα για τα δύο ένζυμα (Hew et al., 1998). Τα συγκεκριμένα ένζυμα βελτίωσαν σημαντικά και τη φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα του αζώτου και των αμινοξέων του σιταριού. Ο ΣΦΕΠΑ του αζώτου για το μάρτυρα ήταν 0,80 και αυξήθηκε σε 0,85 και 0,84 αντίστοιχα για τα δύο ένζυμα. Η μέση πεπτικότητα των 15 αμινοξέων που μελετήθηκαν ήταν 0,78 και με την προσθήκη των ενζύμων έφτασε το 0,85. Η βελτίωση για τα απαραίτητα αμινοξέα ήταν σταθερή με τα περισσότερα να καταγράφουν βελτιώσεις από 7-9% (Hew et al., 1998). Η προσθήκη β-γλουκανάσης βελτίωσε την φαινόμενη ειλεακή πεπτικότητα της πρωτεΐνης και των αμινοξέων σε σιτηρέσια ορνιθίων με βάση το κριθάρι. Η μέση ΦΕΠ για τα 18 αμινοξέα που μελετήθηκαν αυξήθηκε κατά 11,9% από την προσθήκη του ενζύμου, κυμαινόμενη από 5,1% για τη μεθειονίνη ως 18,1% για τη θρεονίνη (Ravindran V. et al., 2007). Η προσθήκη αυξανόμενων δόσεων (0, 200, 400, 600, 800 και mg/kg) μίγματος ξυλανάσης και β-γλουκανάσης, προκάλεσε γραμμική βελτίωση της φαινομένης πεπτικότητας της ολικής πρωτεΐνης και για τις δύο περιόδους του πειραματισμού. Η ανάλυση συμμεταβολής έδειξε ότι για κάθε 200 mg/kg ενζύμου που προστίθεται στα σιτηρέσια με βάση το σιτάρι και τη σόγια, παρατηρείται μια επακόλουθη βελτίωση της τάξης του 0,50% της πεπτικότητας της πρωτεΐνης (20-21 ημέρες) (Wang et al., 2005) Η επίδραση της προσθήκης ενζύμων στην μικροβιακή χλωρίδα και στη λειτουργία του πεπτικού συστήματος Η σημασία της μικροχλωρίδας του πεπτικού συστήματος στη διατροφή των πουλερικών έχει διερευνηθεί εκτενώς τα τελευταία χρόνια. Αυξημένα επίπεδα διαλυτών ΜΑΠ που φτάνουν ανέπαφοι στο κατώτερο πεπτικό σύστημα, προκαλούν δραματική αύξηση της δραστηριότητας των ζυμωτικών οργανισμών καθώς η μικροχλωρίδα δεν έχει την δυνατότητα να προκαλέσει ζυμώσεις στους υψηλού μοριακού βάρους ΜΑΠ και το υψηλό ιξώδες του πεπτικού σωλήνα δεν επιτρέπει στα μόρια αυτά να εισέλθουν στο τυφλό έντερο (Choct et al., 1996). Οι ζυμώσεις χαμηλού ΜΒ υδατανθράκων αποδίδει μεγαλύτερες ποσότητες ΠΛΟ σε σύγκριση με τους υψηλού ΜΒ (Marounek et al., 1999), συνεπώς η παρουσία περισσότερων διαθέσιμων υποστρωμάτων στο τυφλό έντερο των ορνιθίων ως αποτέλεσμα της προσθήκης ενζύμων θα οδηγήσει στην αύξηση του μικροβιακού πληθυσμού (Wang et al., 2005). Η προσθήκη ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ προκαλεί αποδόμηση των υψηλού μοριακού βάρους ΜΑΠ συντελώντας συγχρόνως στη μείωση του ιξώδους (Choct et al., 1996), με αποτέλεσμα την αύξηση του ρυθμό διόδου της τροφής και την αύξηση της παραγωγής ΠΛΟ στο τυφλό έντερο (Choct et al., 1996, 1999, Lazaro et al., 2004)

31 Το αποτέλεσμα της χρήσης των ενζύμων είναι η αύξηση του βαθμού διάχυσης των θρεπτικών στοιχείων και είναι υψίστης σημασίας καθώς μεταφέρει την περιοχή πέψης και απορρόφησης, του αμύλου και των πρωτεϊνών, στο ανώτερο τμήμα του πεπτικού σωλήνα, όπου τα πτηνά έχουν συγκριτικό πλεονέκτημα απέναντι στην μικροχλωρίδα του εντέρου (Bedford, 2000). Η αύξηση των ζυμώσεων στο λεπτό έντερο μπορεί να προκαλέσει επιπλοκές στην ομαλή εξέλιξη της λειτουργίας της πέψης. Με την απαγόρευση της προσθήκης αντιβιοτικών ως αυξητικών παραγόντων που επέβαλε η Ευρωπαϊκή Ένωση το 2006, την αντικατάσταση των κοκκιδιοστατικών από εμβόλια και την πιθανολογούμενη απαγόρευση τους, καθώς και τη μείωση της χρήσης θεραπευτικών αντιβιοτικών σκευασμάτων, η χρήση ενζύμων αναμένεται να παίξει ιδιαιτέρως σημαντικό ρόλο (Brufau et al., 2006). Ο εμπλουτισμός του σιτηρεσίου με ένζυμα μπορεί να τροποποιήσει την εντερική μικροχλωρίδα και να προάγει την ανάπτυξη της ως εναλλακτικός τρόπος στην χορήγηση αντιβιοτικών. Τα αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται εδώ και χρόνια στην διατροφή των πουλερικών ως ρυθμιστές της εντερικής μικροχλωρίδας, της υγείας του πεπτικού συστήματος και ως παράγοντες ανάπτυξης, αλλά με το αυξανόμενο ενδιαφέρον της κοινής γνώμης για την δημιουργία ανθεκτικών στελεχών παθογόνων, η βιομηχανία έχει οδηγηθεί στην εξεύρεση αποτελεσματικών μη-φαρμακευτικών όπως είναι τα ένζυμα (McCracken and Quintin, 2000). Γενικά, όταν η πέψη δεν είναι η βέλτιστη δυνατή είτε λόγω υποβαθμισμένης ποιότητας πρώτων υλών, είτε λόγω αλληλεπιδράσεων με μικροοργανισμούς και αντιδιαιτητικούς παράγοντες, ο γαστρεντερικός σωλήνας αντιδρά αυξάνοντας την παραγωγή πεπτικών ενζύμων. Χάρη σε αυτόν το μηχανισμό προσαρμογής, η πεπτικότητα του σιτηρεσίου διατηρείται σε αποδεκτά επίπεδα αλλά το ενεργειακό κόστος της πέψης είναι υψηλό και μειώνεται η μετατρεψιμότητα του σιτηρεσίου. Η χρήση ενζύμων βελτιώνει τις αποδόσεις μέσω της βελτίωσης της πεπτικότητας του σιτηρεσίου και της μείωσης της παραγωγής ενδογενών ενζύμων. Μικροβιακή χλωρίδα και παραγωγή πτητικών λιπαρών οξέων Πολλοί συγγραφείς παρατήρησαν αλληλεπιδράσεις μεταξύ πεντοζανών, μικροχλωρίδας και προσθήκης ενζύμων. Είναι γνωστό ότι οι υψηλού ιξώδους δημητριακοί καρποί, προκαλούν αύξηση της βακτηριακής δραστηριότητας στο λεπτό έντερο (Hubener et al., 2002). Η σύσταση του σιτηρεσίου μπορεί να επηρεάσει τη μικροχλωρίδα του λεπτού εντέρου με δύο τουλάχιστον τρόπους, με την αλλαγή των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του χυμού ( ph, ιξώδες) και με την παροχή θρεπτικών συστατικών για την ανάπτυξη συγκεκριμένων ομάδων μικροοργανισμών (Shakouri et al., 2008). Οι διαφορές στα τελικά προϊόντα των ζυμώσεων οφείλονται στην δραστικότητα και την πυκνότητα της μικροχλωρίδας ( Jozefiak et al., 2004). Σιτηρέσιο αποτελούμενο από σιτάρι και σίκαλη, βρέθηκε να έχει περισσότερες μονάδες σχηματίζουσες αποικία (CFU) εντεροβακτηρίων και εντερόκοκκων σε σχέση με σιτηρέσιο αποτελούμενο από καλαμπόκι. Οι εντερόκοκκοι επωφελούνται από την αξιοποίηση των υπολειμμάτων των διαλυτών ΜΑΠ ενώ τα εντεροβακτήρια από την ικανότητα τους να αξιοποιούν τα ολιγομερή και μονομερή υδατανθράκων, προϊόντων βακτηριακής αποδόμησης των διαλυτών ΜΑΠ (Hubener et al., 2002). Η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι ή το σόργο, αυξάνει τον συνολικό αριθμό αναερόβιων βακτηρίων και γαλακτοβακίλων στο μυώδες στόμαχο (Shakouri et al., 2008). Η μείωση του ph στο μυώδες στόμαχο προκαλείται από την

32 αύξηση της έκκρισης υδροχλωρικού οξέος στον αδενώδη στόμαχο και θεωρείται αποτελεσματικός τρόπος αποφυγής εγκατάστασης παθογόνων βακτηρίων όπως Salmonella (Bjerrum et al., 2005) και C. perfringens ( Engberg et al., 2004) στο κατώτερο πεπτικό σύστημα. Το C. perfringens προκαλεί νεκρωτική εντερίτιδα και αύξηση της θνησιμότητας ( Riddell και Kong, 1992), ενώ είναι δραστικό στην υδρόλυση των χολικών οξέων (Knarreborg et al., 2002) που οδηγούν σε μείωση των αποδόσεων των ορνιθίων κρεοπαραγωγής ( Engberg et al., 2004). Η προσθήκη ξυλανάσης αυξάνει σημαντικά το ph του προλοβού, του 12δακτύλου και της νήστιδος κρεοπαραγωγών ορνιθίων ηλικίας 21 ημερών, ενώ προκαλεί σημαντική μείωση του στο κόλον ορνιθίων ηλικίας 49 ημερών (Gao et al., 2008). Οι Fischer και Classen (2000) ανέφεραν ότι οι βακτηριακοί πληθυσμοί του λεπτού εντέρου ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσια με βάση το σιτάρι, ήταν μικρότεροι στις επεμβάσεις που προστέθηκε ξυλανάση. Η χορήγηση ενζύμων έχει βρεθεί ότι μειώνει σημαντικά τα εντεροβακτήρια και τα θετικά κατά gram κοκκίδια στο λεπτό έντερο ορνιθίων, ενώ ταυτόχρονα αυξάνει τα γαλακτικά βακτήρια (Vahjen et al., 1998). Η προσθήκη ξυλανάσης οδήγησε στη μείωση των CFU, ειδικότερα την πρώτη εβδομάδα ζωής των ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι και τη σίκαλη, ενώ γενικά μειώνει το μικροβιακό φορτίο στο λεπτό έντερο (Hubener et al., 2002). Ενώ οι ζυμώσεις της μικροχλωρίδας στο λεπτό έντερο μειώνονται από την προσθήκη ξυλανάσης στο σιτηρέσιο, οι μικροβιακές ζυμώσεις στο παχύ έντερο και τα δύο τυφλά έντερα αυξάνουν. Το τυφλό έντερο αποτελεί τον κυριότερο χώρο ζυμώσεων του πεπτικού σωλήνα των πτηνών, όπου οι άπεπτοι μόνο-, δί- και ολιγοσακχαρίτες μετατρέπονται από την μικροχλωρίδα σε οργανικά οξέα και αέρια ( Jozefiak et al., 2004). Η παραγωγή λιπαρών οξέων μικρής αλυσίδας στον πεπτικό σωλήνα των ορνιθίων σχετίζεται με την σύσταση του σιτηρεσίου, την φυσική μορφή του καθώς και την ηλικία του ζώου (Bedford and Apajalahti, 2001). Η αποδόμηση των αραβινοξυλανών των κυτταρικών τοιχωμάτων, αυξάνει την ποσότητα των διαθέσιμων για μικροβιακές ζυμώσεις υποστρωμάτων και οδηγεί σε αύξηση της μικροβιακής δραστηριότητας στο παχύ έντερο και παραγωγή μεγαλύτερων ποσοτήτων ΠΛΟ στα τυφλά έντερα τα οποία αξιοποιούνται από τα ορνίθια ως ενέργεια, ενισχύοντας το όφελος της προσθήκη ενζύμων ( Choct et al., 1996, Steenfeldt et al., 1998b, Wang et al., 2005). Οι Choct et al. (1996) αναφέρουν ότι οι συγκεντρώσεις των ΠΛΟ στα τυφλά δεν επηρεάστηκαν από τις αυξημένες ποσότητες διαλυτών ΜΑΠ, αλλά αυξήθηκαν σημαντικά από την προσθήκη ενζύμων. Οι Steenfeldt et al. (1998b) κατέγραψαν μείωση του ph στο περιεχόμενο των τυφλών εντέρων ορνιθίων που στο σιτηρέσιο τους προστέθηκε ένζυμο. Το ph μειώθηκε όπως φάνηκε από την μεγαλύτερη παραγωγή ΠΛΟ, ως αποτέλεσμα των αυξημένων μικροβιακών ζυμώσεων. Οι Van der Wielen et al. (2000), έδειξαν ότι η υψηλή ζυμωτική δραστηριότητα στο τυφλό έντερο σχετίζεται με το μειωμένο ph, γεγονός που αναστέλλει τη δράση των παθογόνων βακτηρίων. Οι Choct et al. (1999) ανέφεραν ότι η παραγωγή λιπαρών οξέων μικρής αλυσίδας ήταν 67% υψηλότερη στο τυφλό έντερο ορνιθίων που έλαβαν ένζυμα σε σύγκριση με το μάρτυρα. Η προσθήκη ξυλανάσης προκαλεί μετατόπιση της βακτηριακής παραγωγής λιπαρών οξέων μικρής αλυσίδας από το τυφλό έντερο προς τον ειλεό (Hubener et al., 2002). Η ξυλανάση έχει βρεθεί ότι μειώνει τα επίπεδα του E. Coli στο περιεχόμενο των τυφλών εντέρων (Rosin et al., 2007), ενώ προκαλεί αύξηση των λακτοβάκιλων και μείωση των κολοβακτηριδίων στο περιεχόμενο του τυφλού εντέρου ορνιθίων ηλικίας 21 ημερών ( Gao et al., 2008, Engberg et al., 2004). Οι Morgan και Bedford (1995) ανέφεραν ότι η προσθήκη γλυκανάσης σε σιτηρέσιο με

33 βάση το σιτάρι αποτρέπει την πτώση των αποδόσεων που προκαλεί η κοκκιδίωση (Eimeria) σε πουλάδες. Μορφολογία του πεπτικού συστήματος Ορισμένοι συγγραφείς αναφέρουν ότι καθώς το ιξώδες του πεπτικού σωλήνα αυξάνεται, τα ορνίθια αναπτύσσουν ένα μηχανισμό προσαρμογής στην αντιλαμβανόμενη ανεπάρκεια πεπτικών ενζύμων, αυξάνοντας την παραγωγή παγκρεατικών ενζύμων και την επιφάνεια των εντερικών μικρολαχνών (Brenes et al., 1993, Angkanaporn et al., 1994). Επιπρόσθετα, καθώς το ιξώδες αυξάνεται, η μείωση της αξιοποίησης της ενέργειας και η αύξηση των ενδογενών απωλειών οδηγεί σε μειωμένες αποδόσεις από μέρους των ορνιθίων (Angkanaporn et al., 1994). Σε ακραίες τιμές ιξώδους, το ορνίθιο δεν έχει πλέον δυνατότητα προσαρμογής και τα θρεπτικά συστατικά περνούν δια μέσω του πεπτικού σωλήνα άπεπτα, κάτι που επηρεάζει αρνητικά τον συντελεστή μετατρεψιμότητας της τροφής ( Brenes et al., 1993). Μέγεθος πεπτικών οργάνων Οι διαλυτές αραβινοξυλάνες του σιταριού πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνες για την αντιδιαιτητική δράση των ΜΑΠ λόγω της ιδιότητας τους να αυξάνουν το ιξώδες και να ρυθμίζουν την δράση των μικροοργανισμών (Choct and Annison, 1992ab). Το αυξημένο ιξώδες προκαλεί μείωση του ρυθμού απορρόφησης των θρεπτικών συστατικών και παρεμπόδιση της αλληλεπίδρασης μεταξύ ενζύμων-υποστρωμάτων, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική διαφοροποίηση στη δομή και λειτουργία των οργάνων του πεπτικού συστήματος. Έχει βρεθεί σε πείραμα με αρουραίους ότι υπάρχει ένας μηχανισμός προσαρμογής στις υψηλές απαιτήσεις για παραγωγή ενζύμων, μέσω της υπερτροφίας των πεπτικών οργάνων (Ikegami et al., 1990). Είναι γνωστό ότι μετά την απορρόφηση από το λεπτό έντερο το μεγαλύτερο τμήμα των λιπαρών οξέων μικρής αλυσίδας μεταβολίζεται στο ήπαρ όπου το προπιονικό και το βουτυρικό οξύ απορροφώνται σχεδόν πλήρως, γεγονός που καταδεικνύει ότι το βάρος του ήπατος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εντερική μικροχλωρίδα και τα προϊόντα των ζυμώσεων της (Brenes et al., 1993). Η μείωση του σχετικού βάρους των οργάνων έχει άμεσο οικονομικό όφελος για τον παραγωγό καθώς αυξάνεται ανάλογα η απόδοση σε σφάγιο των ορνιθίων (Brenes et al., 1993). Η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσια με βάση το σιτάρι ενισχύει την υδρόλυση των ΜΑΠ με αποτέλεσμα την μείωση της εκκριτικής λειτουργίας των πεπτικών οργάνων, ενώ επιπρόσθετα προκαλεί μείωση του ιξώδους. Ο Gao et al. (2008), παρατήρησε ότι η προσθήκη ξυλανάσης προκαλεί σημαντική μείωση του σχετικού βάρους του δωδεκαδακτύλου, της νήστιδας, του κόλον και του παγκρέατος σε κρεοπαραγωγά ορνίθια ηλικίας 21 ημερών που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι, επίδραση που δεν παρατηρήθηκε στην ηλικία των 49 ημερών, γεγονός που δείχνει ότι τα ενήλικα ορνίθια παράγουν αρκετές ποσότητες ενδογενών ενζύμων. Οι Wang et al. (2005), αναφέρουν γραμμική μείωση (P< 0,01) του σχετικού βάρους και μήκους του δωδεκαδακτύλου, της νήστιδας και του ειλεού, και του σχετικού μήκους του τυφλού εντέρου ορνιθίων ηλικίας 21 ημερών προσθήκη αυξανόμενων δόσεων μίγματος ξυλανάσης και β-γλουκανάσης. Επιπρόσθετα, στην ηλικία των 42 ημερών, το σχετικό βάρος και μήκος του ειλεού, και το μήκος του δωδεκαδακτύλου, της νήστιδας και του τυφλού μειώθηκαν γραμμικά αυξανόμενης της δόσης του μίγματος. Τα σχετικά βάρη του ήπατος και του παγκρέατος ορνιθίων, σημείωσαν γραμμική μείωση (P< 0,01)

34 λόγω της προσθήκης αυξανόμενων δόσεων μίγματος ξυλανάσης και β-γλουκανάσης, στην ηλικία των 21 και 42 ημερών (Wang et al., 2005). Ο Wu et al. (2004c), έδειξε ότι η προσθήκη ξυλανάσης μειώνει σημαντικά το σχετικό βάρος και μήκος του δωδεκαδακτύλου, της νήστιδας και του ειλεού ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι. Προσθήκη ενδο-1,4-β-ξυλανάσης σε σιτηρέσιο ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι αλεσμένο σε κόσκινο 3 και 7 mm, προκάλεσε μείωση του σχετικού βάρους και μήκους των πεπτικών οργάνων (Amerah et al., 2008). Αντίθετα ο Brenes et al. (1993), έδειξε ότι η προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι δεν είχε καμία επίδραση στο σχετικό βάρος του αδενώδους στομάχου, του παγκρέατος του ήπατος και του λεπτού εντέρου. Ο Jozefiak et al. (2007), ανέφερε ότι το σχετ ικό βάρος του ήπατος ορνιθίων δεν επηρεάζεται από τον τύπο του δημητριακού καρπού και την προσθήκη ξυλανάσης. Παρόμοια αποτελέσματα έδειξαν και οι Nadeem et al. (2005), όπου το μικρότερο σχετικό βάρος ήπατος βρέθηκε στην επέμβαση με μειωμένη ΜΕ χωρίς προσθήκη ενζύμων που διασπούν τους ΜΑΠ. Μικρολάχνες-Κρύπτες Η αύξηση της αναλογίας μήκους μικρολαχνών/βάθος κρύπτης (Μ/Β) συνδέεται με καλύτερη απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών, μείωση των εκκρίσεων του πεπτικού συστήματος, ανθεκτικότητα στις ασθένειες και καλύτερες αποδόσεις (Wu et al., 2004c). Ο Shakouri et al., (2008), έδειξε ότι σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι προκαλεί αύξηση του μήκους, της επιφάνειας και της αναλογίας Μ/Β των μικρολαχνών συγκριτικά με το κριθάρι και το σόργο και ότι η προσθήκη ξυλανάσης αυξάνει το μήκος και την αναλογία Μ/Β. Έχει βρεθεί ότι η προσθήκη κερατινάσης αυξάνει σημαντικά την αναλογία Μ/Β στο 12δάκτυλο και τη νήστιδα ορνιθίων ηλικίας 21 ημερών που έλαβαν σιτηρέσιο με καλαμπόκι, σόγια και βαμβακόσπορο (Wang et al., 2008). Η επιμήκυνση και η αύξηση της επιφάνειας των μικρολαχνών ως αποτέλεσμα της προσθήκης ξυλανάσης και β-γλουκανάσης βελτιώνει τις αποδόσεις των ορνιθίων (Shakouri et al., 2008). Ο Wu et al. (2004 c), αναφέρει ότι οι μικρολάχνες του δωδεκαδακτύλου ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με 67% σιτάρι χωρίς ένζυμα, είχαν μικρότερο μήκος, μεγαλύτερο πάχος και μεγαλύτερο αριθμό καλυκοειδών κυττάρων η μείωση των οποίων αναμένεται να προκαλέσει μείωση της παραγωγής βλέννινης και των ενδογενών απωλειών πρωτεΐνης. Έχει βρεθεί ότι η προσθήκη ξυλανάσης δεν επηρεάζει σημαντικά το μήκος των μικρολαχνών της νήστιδος αλλά μειώνει το βάθος των κρυπτών στην ίδια περιοχή σε ορνίθια ηλικίας επτά ημερών (Yang et al., 2008). Ο πολλαπλασιασμός των εντερικών κυττάρων λαμβάνει χώρα στις κρύπτες (Gey ra et al., 2001, Iji et al., 2001ab). Έχει βρεθεί ότι η προσθήκη ενζύμων προκαλεί μείωση του ρυθμού ανανέωσης των εντερικών κυττάρων (Silva and Smithard, 2002), και αποτελεί ωφέλιμη τακτική για τη μείωση των αναγκών συντήρησης του πεπτικού σωλήνα των ορνιθίων. O Lu et al. (2009) ανέφερε ότι προσθήκη ξυλανάσης σε σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι και το σιτάρι δεν είχε σημαντική επίδραση στο μήκος των μικρολαχνών και το βάθος των κρυπτών του ειλεού, ενώ παρόμοια αποτελέσματα ανέφερε και ο Iji et al. (2001a) ως προς τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του λεπτού εντέρου ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι. Η μείωση του πρωτεϊνικού ιστού της νήστιδος ως αποτέλεσμα της προσθήκης μικροβιακών ενζύμων (Danicke et al., 2000 b), επιδρά θετικά στην μείωση των αναγκών ανανέωσης του βλεννογόνου επιθηλίου, και ανακατευθύνει τα θρεπτικά συστατικά στην ανάπτυξη (Shakouri et al., 2008)

35 Διάφορα αποτελέσματα Θνησιμότητα Ο Odetallah et al. (2002), ανέφεραν ότι το ποσοστό θνησιμότητας μειώθηκε όταν χορηγήθηκαν ένζυμα σε γαλοπούλες, και ότι η θνησιμότητα του μάρτυρα οφείλονταν κυρίως σε εντερικές μολύνσεις, αντίθετα με την επέμβαση του ενζύμου στην οποία η θνησιμότητα οφείλονταν σε κάρδιο-πνευμονικές δυσλειτουργίες των ταχύτατα αναπτυσσόμενων ζώων. Η προσθήκη ξυλανάσης βρέθηκε να μειώνει το ποσοστό θνησιμότητας ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι κατά 15 και 6,6% για την ανάπτυξη και τη συνολική περίοδο αντίστοιχα (Guttierez del Alamo et al., 2008). Ενίσχυση δραστηριότητας ενζύμων Οι διαλυτοί ΜΑΠ του σιταριού και της σίκαλης δεν προκάλεσαν αύξηση της δραστικότητας των βακτηριακών ενζύμων στο λεπτό έντερο, αντίθετα η προσθήκη ξυλανάσης αύξησε την δραστικότητα της 1,3-1,4 β-γλουκανάσης, και εξήχθη το συμπέρασμα ότι η ξυλανάση προάγει την ανάπτυξη βακτηρίων που διασπούν τους αδιάλυτους ΜΑΠ ( Hubener et al., 2002). Τα βακτήρια του πεπτικού συστήματος προκαλούν αποσύζευξη των χολικών οξέων (Smits et al., 1998) παρεμποδίζοντας την γαλακτωματοποίηση του λίπους και τον σχηματισμό μυκηλλίων (Smulikowska, 1998). Οι Hubener et al. (2002) παρατήρησαν μείωση της δραστικότητας των βακτηριακών υδρολασών των χολικών οξέων με αποτέλεσμα την αύξηση της δραστικότητας της λιπάσης. Καθώς η πέψη των λιπών λαμβάνει χώρα στο τέλος της νήστιδος όπου οι βακτηριακοί πληθυσμοί αυξάνονται, η ξυλανάση μπορεί να βελτιώσει την απορρόφηση των λιπών στα νεαρά κυρίως ορνίθια ( Hubener et al., 2002). Βελτίωση της αποτελεσματικότητας των ενδογενών πεπτικών ενζύμων Με την πρόοδο της ηλικίας, η παραγωγή παγκρεατικών ενζύμων και η επιφάνεια των μικρολαχνών των ορνιθίων αυξάνονται προκειμένου να ανταπεξέλθουν στις πεπτικές απαιτήσεις (Nir et al., 1994). Έρευνες πάνω στην εξέλιξη του πεπτικού συστήματος νεοσσών έδειξαν ότι ο πεπτικός σωλήνας δεν έχει την ενζυμική και απορροφητική ικανότητα να ανταπεξέλθει σε όλους τους τύπους σιτηρεσίων (Nir et al., 1994, Nitsan et al., 1991). Η σημαντική αύξηση των υδατοδιαλυτών ΜΑΠ και η μείωση των μη υδατοδιαλυτών στο περιεχόμενο του ειλεού ορνιθίων που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το καλαμπόκι με προσθήκη ενζύμων, τεκμηριώνει την μερική αποδόμηση των κυτταρικών τοιχωμάτων του ενδοσπερμίου, εκθέτοντας το παγιδευμένο άμυλο άμεσα στην δράση της ενδογενούς αμυλάσης ( Meng and Slominski, 2005). Δραστικότητα ξυλανάσης εντοπίστηκε στο πεπτικό περιεχόμενο του ειλεού ορνιθίων κρεοπαραγωγής που έλαβαν σιτηρέσιο με ένζυμα, η οποία ήταν ανιχνεύσιμη στα δύο τυφλά όλων των επεμβάσεων ( Danicke et al., 1997). Η δραστικότητα της παγκρεατικής λιπάσης και της χυμοτρυψίνης αυξήθηκε από την προσθήκη ξυλανάσης, γεγονός που συνέβαλε στην βελτίωση της πεπτικότητας της πρωτεΐνης και του λίπους σε ορνίθια που έλαβαν σιτηρέσιο με βάση το σιτάρι ( Engberg et al., 2004)

36 Περιοχή απορρόφησης θρεπτικών συστατικών Η προσθήκη ξυλανάσης μετατόπισε την περιοχή απορρόφησης των λιπαρών οξέων σε ανώτερο τμήμα του πεπτικού συστήματος ενώ βελτίωσε σημαντικά το επίπεδο βιταμίνης Ε στο ήπαρ ορνιθίων κρεοπαραγωγής (Danicke et al., 1999). Οι Meng et al. (2004) παρατήρησαν σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ της προσθήκης καρβουδρασών και του τμήματος του πεπτικού σωλήνα ορνιθίων, ως προς την πεπτικότητα του λίπους, του αμύλου, του αζώτου και των ΜΑΠ. Οι βελτιώσεις της πεπτικότητας αυτών των θρεπτικών συστατικών από την προσθήκη των ενζύμων ήταν περισσότερο εμφανείς στη νήστιδα από ότι στον ειλεό, καταδεικνύοντας την μετατόπιση της περιοχής απορρόφησης προς το ανώτερο τμήμα του λεπτού εντέρου, ενώ ταυτόχρονα περιορίζεται η ανάπτυξη των μικροβίων λόγω έλλειψης υποστρωμάτων. Μείωση της υγρασίας στα απόβλητα Η υψηλή υγρασία των περιττωμάτων αποτελεί σοβαρό πρόβλημα στις εκτροφές πουλερικών και κυρίως αυγοπαραγωγών ορνίθων καθώς υποβαθμίζει την ποιότητα των αυγών. Επιπλέον η υψηλή υγρασία των περιττωμάτων αυξάνει την παραγωγή αερίων αμμωνίας και υδρόθειου, που προσελκύουν τρωκτικά και μύγες, υποβαθμίζοντας την ποιότητα του αέρα στις εγκαταστάσεις και απειλώντας την ευζωία των ζώων και την υγεία του προσωπικού (Donham, 1995). Οι Choct et al. (2004) αναφέρουν ότι η προσθήκη ξυλανάσης, από μύκητα Thermomyces lanuginosus, σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι, μείωσε την υγρασία των αποβλήτων από 77% για το μάρτυρα σε 73%. Μια τέτοια μείωση μεταφράζεται σε αλλαγή της συνεκτικότητας των αποβλήτων από υδαρή σε στέρεα μορφή. Ο εκτενής αποπολυμερισμός των ΜΑΠ μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή υψηλών ποσοτήτων ωσμωτικά ενεργών ολιγομερών στον πεπτικό σωλήνα των ορνιθίων και να αυξήσει την υγρασία των περιττωμάτων ( Choct and Annison 1992). Ο Brufau et al. (1993) εξετάζοντας την επίδραση ενζύμων σε σιτηρέσια πουλερικών αποτελούμενα από διαφορετικές ποικιλίες κριθαριού ανέφεραν μείωση έως και 50% στα περιστατικά κολλωδών και υδαρών κενώσεων. Η υγρασία στα περιττώματα βρέθηκε να είναι 10% υψηλότερη σε ορνίθια που έλαβαν σιτηρέσιο με υψηλό ποσοστό ΜΑΠ σε σύγκριση με τον μάρτυρα που περιείχε καλαμπόκι και σόγια (Choct et al., 1996). Τα περιστατικά διάρροιας μπορεί να αυξήσουν τις εντερικές παθήσεις και τα προβλήματα με τα πόδια (Grimes and Crouch, 1997), καθώς και υποβάθμιση του σφάγιου (Hughes et al., 2000). Επιπρόσθετα η υπερβολική υγρασία προκαλεί προβλήματα στην διαχείριση και διάθεση των αποβλήτων (Pawlik et al., 1990) ενώ προκαλούνται ενοχλήσεις από την οσμή και τα έντομα

37 2.3. ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΦΥΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΞΥΛΑΝΑΣΗΣ Γενικά Η παρουσία φυτικού οξέος και ΜΑΠ στο σιτάρι μειώνει την αποτελεσματικότητα της αξιοποίησης των θρεπτικών συστατικών, αυξάνοντας το κόστος διατροφής των ορνιθίων κρεοπαραγωγής που λαμβάνουν σιτηρέσια με βάση το σιτάρι. Η μείωση της αξιοποίησης των θρεπτικών συστατικών συμβάλει στην ρύπανση του περιβάλλοντος, λόγω της υπερβολικής απέκκρισης θρεπτικών συστατικών που δεν έχει απορροφήσει ο οργανισμός, και ιδιαιτέρως του αζώτου και του φωσφόρου ( Lenis and Jongbloed, 1999). Εφόσον η προσθήκη ενός ενζύμου αποφέρει βελτίωση των αποδόσεων των ορνιθίων σε σύγκριση με τον μάρτυρα, θα περίμενε κανείς ότι η προσθήκη δύο ή περισσοτέρων ενζύμων, πιθανόν να βελτιώνει περεταίρω τον βαθμό ανταπόκρισης. Το φυτικό οξύ βρίσκεται σε υψηλή συγκέντρωση στα κυτταρικά τοιχώματα της αλευρώδους στιβάδας του σιταριού, τα οποία υδρολύει η ξυλανάση απελευθερώνοντας θρεπτικά συστατικά. Η ξυλανάση θα μπορούσε λοιπόν να διευκολύνει την πρόσβαση της φυτάσης στο φυτικό οξύ. Η φυτάση και η ξυλανάση θα μπορούσαν συνεπώς να δράσουν συνεργιστικά στη βελτίωση της θρεπτικής αξίας των σιτηρεσίων με βάση το σιτάρι. Η ξυλανάση προκαλώντας υδρόλυση των αραβινοξυλανών θα διευκόλυνε την πρόσβαση της φυτάσης στο φυτικό οξύ, μειώνοντας παράλληλα το ιξώδες, η υδρόλυση του οποίου απελευθερώνει παγιδευμένα θρεπτικά συστατικά και πεπτικά ένζυμα ( Bedford, 2000). Παρά τις αρχικές ενδείξεις ότι αυτή η προσέγγιση έχει βάση (Ravindran et al., 1999b, Zyla et al., 1999a,b), ο αριθμός των ερευνών που έχει πραγματοποιηθεί αναφορικά με τη συνδυασμένη χορήγηση φυτάσης και ξυλανάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι, είναι σχετικά περιορισμένος, ενώ τα αποτελέσματα είναι συχνά αντιφατικά. Οι πρώτες απόπειρες χορήγησης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης έγιναν από τους Newkirk και Classen (1993) με όρνιθες αυγοπαραγωγής. Οι Adrizal et al. (1996) σε πείραμα με ορνίθια κρεοπαραγωγής που έλαβαν πίτυρα ρυζιού, δεν εντόπισαν σημαντικές διαφορές από την προσθήκη φυτάσης και ξυλανάσης ανάμεσα στις επεμβάσεις. Έχει αναφερθεί η δράση της συνδυασμένης χορήγησης ενζύμων να είναι συνεργιστική (Selle et al., 2003, Selle et al., 2009, Juanpere et al., 2005), αθροιστική (Lu et al., 2009, Wu et al., 2004a,c), υπόαθροιστική ( Olukosi et al., 2008), ενώ από άλλους ερευνητές δεν παρατηρήθηκε καμία αλληλεπίδραση (Woyengo et al., 2008). Συμπερασματικά, η ταυτόχρονη χορήγηση ξυλανάσης και φυτάσης σε σιτηρέσια ορνιθίων κρεοπαραγωγής με βάση το σιτάρι εμφανίζει ιδιαίτερα πρακτικό ενδιαφέρον και είναι σημαντικό να εξεταστούν οποιεσδήποτε αλληλεπιδράσεις, εάν υπάρχουν, μεταξύ των δύο αυτών ενζύμων, εφόσον πρόκειται να συμπεριληφθούν ταυτόχρονα σε σιτηρέσια

38 Μηχανισμός δράσης της προσθήκης συνδυασμού φυτάσης και ξυλανάσης Η αντιδιαιτητική δράση των αραβινοξυλανών του σιταριού έγκειται στην αύξηση που προκαλούν στο ιξώδες του περιεχομένου του πεπτικού σωλήνα, εμποδίζοντας την αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών. Τα κυτταρικά τοιχώματα της αλευρώδους στιβάδας των δημητριακών καρπών περιβάλλουν το αμυλούχο ενδοσπέρμιο μειώνοντας την πεπτικότητα και τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών, ενώ ανθίστανται την διάσπαση κατά την άλεση ( Olukosi and Adeola, 2008). Στο σιτάρι, το φυτικό οξύ βρίσκεται σε υψηλή συγκέντρωση στα κύτταρα της αλευρώδους στιβάδας (Joyce et al., 2005, Ravindran et al., 1995), τα οποία αποτελούνται κυρίως από αραβινοξυλάνες. Η κυριότερη επίδραση του φυτικού οξέος είναι η μείωση της πέψης των πρωτεϊνών, χάρη στην τάση του να σχηματίζει σύμπλοκα με πρωτεΐνες στις όξινες συνθήκες του ανώτερου πεπτικού συστήματος, τα οποία αντιστέκονται στην δράση της πεψίνης (Vaintrub and Bulmaga, 1991). Οι πεντοζάνες του σιταριού αυξάνουν τις ενδογενείς απώλειες αμινοξέων των ορνιθίων κρεοπαραγωγής (Angkanaporn et al., 1994) και μειώνουν την επαναρρόφηση τους ( Nyachoti et al., 2000). Μηχανισμός δράσης της ξυλανάσης σε συνδυασμό με την φυτάση Οι Selle at al. (2003), υπέθεσαν ότι σε σιτηρέσια με βά ση το σιτάρι, η ξυλανάση απελευθερώνει το φυτικό οξύ από την αλευρώδη στιβάδα, που είναι η κύρια περιοχή αποθήκευσης του. Έχει βρεθεί in vitro, ότι οι ξυλανάσες υδρολύουν τα κυτταρικά τοιχώματα της αλευρώδους στιβάδας αυξάνοντας την διαπερατότητα τους, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει την επαφή πεπτικών και εξωγενών ενζύμων με τα υποστρώματα δράσης τους (Parkkonen, 1997). Είναι γνωστό ότι η αποφωσφορυλίωση του φυτικού οξέος λαμβάνει χώρα κατά κύριο λόγο στο ανώτερο τμήμα του πεπτικού σωλήνα, καθώς το ph του λεπτού εντέρου, της περιοχής δηλαδή που λαμβάνει χώρα η απορρόφηση του ανόργανου φωσφόρου, δεν ευνοεί την ενζυμική αποδόμηση του φυτικού οξέος. Η φυτάση, με κύρια δράση την υδρόλυση του φυτικού οξέος, εμποδίζει τον de novo σχηματισμό συμπλόκων πρωτεΐνης-φυτικού οξέος στο ανώτερο πεπτικό σύστημα βελτιώνοντας την πέψη της πρωτεΐνης του σιτηρεσίου (Selle et al., 2000). Η ξυλανάση έχει βρεθεί ότι αυξάνει το ph στο ανώτερο πεπτικό σύστημα (Jozefiak et al., 2007)