Curs Nutritie Drinceanu

I. BIOTEHNOLOGII ÎN PREPARAREA NUTREŢURILOR

Prepararea furajelor prin diferite procedee biotehnologice sau dirijarea proceselor fermentative într-o masă furajeră se practică de foarte mult timp, poate chiar din perioada în care omul a devenit conştient că trebuie să facă rezerve de hrană şi pentru animalele cu care s-a înconjurat. În acest prim capitol al cărţii se prezintă metodele de preparare a furajelor care se bazează pe procedee biotehnologice respectiv pe activitatea unor microorganisme sau a unor metaboliţi rezultaţi din cultivarea acestora. La acest mod de preparare se supun în principal nutreţurile din categoria silozurilor, concentratele şi grosierele.

I.1. BIOTEHNOLOGII ÎN PREPARAREA SILOZURILOR

Nutreţul însilozat este un preparat furajer rezultat prin instituirea unei fermentaţii anaerobe controlată într-o biomasă vegetale formată din furaje verzi sau produse secundare agricole. Intensitatea şi natura proceselor fermentative care au ca efect formarea acizilor organici conservanţi (acid lactic, acid acetic) în cursul maturării silozului depind de : natura furajului, de conţinutul în apă şi al glucidelor fermentescibile a plantelor, precum şi de tehnologia aplicată. În funcţie de caracteristicile de mai sus deosebim următoarele tipuri de silozuri : A. Silozuri din plante cu umiditate ridicată (peste 60%) sunt de fapt silozurile propriu-zise. B. Silozuri din plante cu umiditate redusă (sub 60%), 1

respectiv semisilozurile şi semifânurile. C. Silozurile energetice; sunt cele provenite din grăunţele de cereale cunoscute şi sub denumirea de pastă de cereale. I.1.1. EFECTUL ŞI CARACTERIZAREA NUTRITIVĂ A SILOZURILOR

Prin însilozare se pot păstra însuşirile bune ale nutreţurilor verzi, asigurând-se astfel categoria suculentelor din structura raţiilor în perioada de stabulaţie. La prepararea silozurilor pierderile de substanţe nutritive sunt de până la 10-15 %. Acestea stimulează producţia de lapte, favorizează de asemenea îngrăşarea la o pondere obişnuită în structura raţiilor furajere de 40-65 %. Însilozarea furajelor este o lucrare în întregime mecanizabilă iar influenţa condiţiilor meteo este mult diminuată. În tabelul 1 se redau principalele caracteristici nutritive ale unor furaje însilozate în diferite tehnologii. Datele tabelare relevă de exemplu că în cazul porumbului masă verde pentru a se obţine un siloz cu valoare energetică mai ridicată trebuie recoltat şi însilozat când boabele sunt în faza de ceară sau vitroasă pentru că asigură 0,3 UN şi 12 g PD/kg. Mai este de observat aportul proteic ridicat de 90-105 g PD/kg al unui semifân de lucernă sau cel energetic de 0,7-0,9 UN consemnat la grăunţele de porumb însilozate. Varietatea preparatelor furajere posibil de obţinut prin însilozare trebuie să conducă în timp la alegerea sortimentelor şi a tehnologiei care să corespundă în cea mai mare măsură necesităţilor fermei de animale.

2

Tabelul 1 Caracteristicile nutritive ale unor nutreţuri însilozate (BURLACU şi colab., 1998) Nutreţul Siloz de porumb cu bobul în lapteceară Siloz de porumb cu boabele în ceară Semifân de lucernă la început de înflorire Semifân de raigras aristat la început de înspicare Siloz de coceni cu 1 % melasă Siloz de coceni cu 1 % drojdie

SU g/kgSN

UNL /kgSU

UNC /kgSU

PDIN g/kgSU

PDIE g/kgSU

USV /kgSU

UST /kgSU

USO /kgSU

Ca g/kgSU

P g/kgSU

271

1,04

1,02

47

57

1,22

1,22

1,29

3,7

2,6

300

1,05

1,04

46

66

1,10

1,10

1,30

4,3

2,3

350

0,90

0,84

106

59

1,09

1,09

1,20

16,9

3,1

350

1,09

1,10

76

65

1,09

1,09

1,43

6,9

4,0

421

0,85

0,80

48

53

1,28

1,30

2,20

(4,0)

(2,5)

334

0,83

0,77

50

51

1,28

1,30

2,20

(4,0)

(2,5)

3

I.1.2. TIMPII TEHNOLOGICI DE PREPARARE A SILOZURILOR

A. - la silozurile din plante cu umiditate ridicată :  condiţii de însilozare : imediat după cosire  conţinut în apă : peste 60% - recoltare – tocare (la dimensiuni sub 1,5 cm) - tasare plus adaosuri de siguranţă - păstrarea condiţiilor de anaerobioză (maturarea 40-60 de zile) B. – la semisilozuri şi semifânuri  condiţii de însilozare : după ofilirea plantelor verzi  -

conţinut în apă : sub 60% recoltare cu formarea brazdelor (ofilirea în brazdă) adunat + tocare tasare + adaosuri de siguranţă păstrarea condiţiilor de anaerobioză (maturare 40-60 de zile) C. – la silozurile energetice  se supun însilozării grăunţele de orz, de porumb sau ştiuleţii de porumb cu şi fără pănuşi  conţinut în apă : 27-35% - recoltare (cu combina) - măcinare - tasare + adaosuri de siguranţă - păstrarea condiţiilor de anaerobioză (maturare 40-60 de zile) I.1.3. ADAOSURILE LA ÎNSILOZARE

După cum s-a văzut la toate cele trei tipuri de silozuri în momentele tehnologice prezentate, concomitent cu tasarea, în funcţie de caracteristicile sortimentelor furajere se poate interveni cu diferite adaosuri după cum urmează : 4

a) adaosuri energetice În cazul plantelor greu însilozabile (a leguminoaselor) se poate recurge la diferite surse bogate în glucide uşor fermentescibile care creează în masa însilozată un substrat favorabil activităţii bacteriilor acido-lactice şi ridică şi valoarea nutritivă a preparatului furajer. În acest scop se pot folosi : - melasa 2-4 kg diluată în apă ½ cu care se umectează 100 kg furaj. - făinurile de cereale 5 kg/100 kg furaj. b) adaosuri chimice Pentru a se crea cât mai repede un mediu puternic acid (pH sub 4,5) care favorizează dezvoltarea florei acido-lactice în condiţiile însilozării unor plante cu conţinut ridicat în apă (peste 75%) sau a celor greu însilozabile se pot folosi acizi anorganici, organici sau substanţe bacteriostatice. Utilizarea acestora se bazează pe cercetările lui VIRTANEN, care a demonstrat că activitatea florei de fermentaţie butirică şi de putrefacţie este oprită la un pH de 4,2 ; la un pH scăzut se reduc şi pierderile de substanţe nutritive prin oprirea respiraţiei reziduale a celulelor plantelor. În continuare redăm câteva reţete (mai vechi şi mai noi) de astfel de adaosuri chimice : - soluţia AIV în doză de 5 l/100 kg furaj este formată din 1,3 l acid sulfuric concentrat, 8 l acid clorhidric şi 70 l apă. - soluţia Defaux, în doză de 5-6 l/100 kg furaj, se prepară din 1,3 l acid sulfuric, 9 l acid clorhidric, 0,2 l acid fosforic în 60 de litrii apă. - acid formic cu concentraţie 5% în doză de 5 l/100 kg furaj. - o soluţie de 5 l acid formic, 1 l formaldehidă în 100 l apă se utilizează în doză de 5 l/100 kg furaj. 5

-

acidul propionic în cantitate de 1,5 l diluat în 2-3 l apă pentru 100 kg furaj. În acelaşi mod se utilizează şi Luprosilul care este denumirea comercială a unui preparat lichid pe bază de acid propionic şi substanţe bactericide.

Substanţele şi preparatele bacteriostatice inhibă în prima fază dezvoltarea florei epifite, favorizând apoi înmulţirea celei acidolactice : - metabisulfitul de sodiu sau de potasiu, în cantitate de 0,30,5 kg/100 kg furaj. - formiatul de sodiu, de potasiu sau de calciu 0,3-0,5 kg/100 kg furaj. - clorura de sodiu, fin mărunţită 1-1,5 kg/100 kg furaj. - soluţia de formol, formată din 5l formol cu concentraţia de 60-70% în 100 l apă care se aplică în cantitate de 5 l/100 kg furaj. c) adaosurile biologice Sunt preparate pe bază de monoculturi sau policulturi de bacterii acido-lactice şi propionice selecţionate la care se mai pot asocia şi drojdii sau micete producătoare de enzime sau chiar enzime ca atare. Utilizarea şi a drojdiilor se explică prin faptul că aceste microorganisme fiind aerobe, consumă din oxigenul aflat încă în primele faze ale însilozării în biomasa vegetală, contribuind astfel la instalarea mai rapidă a anaerobiozei ; este de notat şi îmbunătăţirea mediului în vitaminele complexului B. Produsele biologice poartă diferite denumiri comerciale ale firmelor producătoare însă aşa după cum s-a arătat mai sus ele se obţin pe baza unor culturi selecţionate de : - Lactobacillus plantarum, casei, bulgaricus, bifidus - Streptococcus faecium - Pediococcus acidolactici, pentosaceus - Lactococcus lactis lactis 6

- Propionibacterium Shermanii - Bacillus subtilis La alegerea unui preparat biologic se va avea în vedere şi clasificarea acestora într-o anumită categorie în funcţie de efect, după cum urmează : A1 – stimulează creşterea în greutate A2 – stimulează producţia de lapte Categoria B : B1 – îmbunătăţeşte consumul voluntar B2 – îmbunătăţeşte digestibilitatea în vivo B3 – îmbunătăţeşte eficienţa utilizării energiei Categoria C : C1 – îmbunătăţeşte fermentaţiile C2 – îmbunătăţeşte stabilitatea aerobică C3 – reduce efluenţii C4 – reduce pierderile prin însilozare În tabelul 2 prezentăm câteva preparate biologice oferite de diverse firme care au pătruns deja pe piaţa românească. La noi în ţară IBNA Bucureşti a produs şi difuzat în anii 80 un biopreparat din culturi selecţionate de bacterii acidolactice denumit LACTOSIL. Folosindu-se tulpini active din speciile Lactobacillus plantarum, L. casei, L. termophilus, L. bulgaricus, L. bifidus şi uneori şi cu drojdii din genurile Torula şi Monillia în laboratorul de microbiologie tehnică se realiza pentru comercializare culturi lichide de inocul. Modul de prezentare era sub formă lichidă sau semiumedă (cu 55-60% SU) când cultura se trecea pe un suport energetic la care se adăugau şi săruri minerale. Doza de 1 kg / tonă nutreţ trebuia să asigure o încărcătură de 50000-100000 bacterii / g nutreţ însilozat

7

Tabelul 2 Preparate biologice destinate însilozării furajelor Numele produsului

Ecobale

Forager +

Genus instant silage inoculant for grass

Mole -Active Pioneer Brand 1188 Sussex – Sile

Ingredienţii activi Lactobacillus plantarum Serratia rubidaea Bacillus subtilis Lactobacillus plantarum Streptococcus faecium Pediococcus lactici Celulază, hemicelulază Pentozanază, amilază Lactobacillus plantarum Streptococcus faecium Pediococcus lactici Celulază, hemicelulază Pentozanază, amilază Lactobacillus plantarum Enzime Lactobaciullus plantarum

Cantitatea Kg/t L/t

Forma de aplicare

Lichidă

-

Granulară Lichidă

0,5

Granulară Lichidă

1

2

Categorii promovate B 1 2 3 1

1

2

1

2

3

1

-

-

4

1

2

1

2

3

1

-

3

-

1

2

1

2

3

1

-

3

-

A

3

0,5

C 2

3

4

2

Lichid Granular Lichid

0,5

2 1

1 2

1 1

2

3 3

1 1

-

3 3

1

2

1

2

-

1

-

-

4

2

Pediococcus acidilactici Lactobacillus plantarum

0,4 2

8

-

d) adaosurile enzimatice Asigură creşterea conţinutului de zaharuri uşor fermentescibile prin hidroliza hidraţilor de carbon îndeosebi a amidonului şi celulozei. Se utilizează în cultură speciile de ciuperci : Aspergillus oryzae, A. niger, A. wenti care îmbogăţesc substratul pe care se dezvoltă în complexe enzimatice în care predomină amilazele şi celulazele. De regulă preparatele enzimatice se asociază diferitelor culturi de bacterii acidolactice selecţionate rezultând produse cu efect complex asupra biomasei vegetale care se supune însilozării. În exemplele de produse din tabelul nr. 2 se poate constata prezenţa aditivilor enzimatici de tipul celulazei, hemicelulazei, xylanazei, pectinazei, pentozanazei, amylazei. Şi la noi în ţară s-au experimentat preparate enzimatice produse de Aspergillus orizae şi A. niger, care aveau ca efect ridicarea procentului de glucide din substratul furajer. e) alte adaosuri - la însilozarea grosierelor sau pentru îmbogăţirea conţinutului azotat al gramineelor se poate folosi ca adaos ureea în doză de 0,3-0,5 % prin pulverizare după solubilizare în apă în proporţie de o parte uree la 3-5 părţi apă ; - într-o variantă îmbunătăţită se poate recurge la un amestec de 0,3-0,5 kg uree cu 0,2-0,3 kg sulfat de amoniu care se diluează în 3-5 părţi apă aceasta fiind doză pentru 100 kg nutreţ care se însilozează. I.1.4. PROCESE FERMENTATIVE LA ÎNSILOZAREA PLANTELOR

La început în biomasa vegetală supusă însilozării se produc concomitent două tipuri de procese fermentative şi anume : - dependent de plantă ; la silozurile provenite din plante verzi se prelungesc procesele metabolice, respiraţia continuând până la 9

epuizarea oxigenului disponibil ; aceasta se face cu consum de glucide şi degajare de căldură după următoarea formulă generală : zaharuri + O2  CO2 + H2O + căldură Creşterea temperaturii în masa furajeră care se însilozează determină într-o primă fază încingerea, care scăpată de sub control favorizează dezvoltarea florei mezofile şi termofile şi este însoţită de reducerea zaharurilor şi de degradarea carotenului ; reacţiile de proteoliză sunt deasemeni intense până când pH-ul coboară la valori de 4,2-4,5. Pentru a limita respiraţia reziduală a plantelor şi să se asigure instituirea unei fermentaţii anaerobe, se impune din punct de vedere tehnologic mărunţirea (tocarea) plantelor până la dimensiuni de 15mm, efectuarea unei tasări puternice iar pentru biomasa furajeră mai greu însilozabilă şi o acidifiere suplimentară. - dependent de microflora epifită ; pe plantele verzi destinate însilozării numărul microorganismelor epifite poate ajunge la milioane /g SU. După VINTILĂ (1989) din punct de vedere sistematic cele mai numeroase sunt : - bacteriile din zona radiculară a plantelor (gen Pseudomonas) - bacteriile din grupa coli – aerogenes - spori de mucegaiuri - bacteriile lactice, a căror număr oscilează între 5-15 milioane /g SU, valorile mai mari fiind pentru graminee şi apoi în ordine descrescătoare pe borceag, lucernă, trifoi, buruieni, stuf. - spori de drojdii (a doua grupă favorabilă însilozării) în număr de 4000-300000/ g SU, nivelele mai ridicate fiind de regulă la porumb şi mai scăzute la trifoi şi lucernă. După acelaşi autor (VINTILĂ, 1989) se arată că nutreţul se poate degrada dacă numărul de bacterii acido-lactice este mai mic de 50000/ g SU. 10

La începutul însilozării plantelor, tehnologia aplicată influenţează două procese microbiologice oarecum antagoniste şi anume : reducerea activităţii bacteriilor coliforme, butirice, acetice, de putrefacţie şi a mucegaiurilor (care reprezintă şi ponderea cea mai mare a florei epifite) respectiv favorizarea înmulţirii bacteriilor acidolactice şi a drojdiilor, care iniţial se află într-o proporţie mai redusă pe materialul vegetal, dar cu care se realizează procesele fermentative prin care se produce acidul lactic care este principalul agent de conservare al masei furajere. Pentru că dezvoltarea microflorei aerobe este favorizată (iniţial) de prezenţa aerului rezidual şi a pH-ului slab acid-neutru al sucului celular, dirijarea spre o fermentaţie acido-lactică se realizează printr-o tasare insistentă şi prin utilizarea de adaosuri de siguranţă (chimice, biologice, enzimatice) care au ca efect acidifierea rapidă a masei furajere. Din acest punct de vedere o atenţie specială trebuie acordată leguminoaselor la care s-a constatat că bacteriile butirice se dezvoltă mai rapid decât pe graminee. Astfel în cazul lucernei proliferarea florei nefavorabile este favorizată şi de caracteristicile biochimice ale plantelor : pH neutru-slab acid al sucului celular, raportul glucide / proteină mai mic de 0,5, conţinutul scăzut de Mg şi ridicat de Ca. I.1.5. DINAMICA PROCESELOR MICROBIOLOGICE ÎN MASA FURAJERĂ ÎNSILOZATĂ

După VINTILĂ (1989) în dinamica proceselor fermentative care au loc în masa furajeră supusă însilozării se pot distinge mai multe faze şi anume : - faza de dezvoltare a microflorei mixte ; aceasta are o durată de câteva zile, perioadă în care continuă respiraţia celulară şi au loc reacţii de oxidare a zaharurilor simple iar proteazele vegetale sunt active ; se dezvoltă abundent o floră mixtă de specii aerobe şi anaerobe ceea ce determină o creştere a temperaturii la 35-38 0C, o 11

diminuare a O2 şi o acumulare de CO2 ; masa însilozată se autotasează şi apar scurgeri de suc cu pierderi de substanţe nutritive valoroase : glucide, proteine, vitamine şi săruri minerale. Spre sfârşitul fazei oxigenul dispare iar pH-ul scade sub 4,7. La plantele uşor însilozabile (la graminee) ca urmare a conţinutului ridicat în glucide simple, microflora acido-lactică este foarte activă din prima parte a fermentaţiei, determinând prin acidul lactic format o acidifiere rapidă a mediului şi atingerea unui pH de 4,4 după numai 3 zile ceea ce are ca efect şi inhibarea dezvoltării florei nedorite. La plantele greu însilozabile (la leguminoase) datorită cantităţii mai reduse de glucide şi a capacităţii de tamponare a pH-ului de către sucul celular, în prima fază se dezvoltă şi bacterii coliforme şi butirice, care îşi prelungesc activitatea şi datorită scăderii lente a pH-ului care ajunge la 4,4 abia după 15 zile. Din această cauză la această categorie furajeră se intervine cu o tehnologie de preparare specifică. - faza de fermentaţie propriu-zisă ; durează până la cca 30 de zile de la însilozare. Condiţiile de la sfârşitul primei faze favorizează dezvoltarea masivă a microflorei de fermentaţie acido-lactică ceea ce asigură formarea la nivel conservant a acidului lactic. O bacterie acido-lactică poate produce la interval de o oră o cantitate de acid lactic de 2-3 ori mai mare decât greutatea ei. La plantele uşor însilozabile, faza de maturare este mai scurtă, acizii organici şi îndeosebi acidul lactic ating o proporţie de 2-2,5 % ceea ce determină, spre final, o reducere masivă a numărului total de microorganisme din masa însilozată. În silozurile care se acidifiază mai lent creşte proporţia de acid acetic şi se formează şi acid butiric. La lucernă, VINTILĂ (1989) constată că dezvoltarea bacteriilor acido-lactice este maximă la circa 20 zile de la însilozare cu valori de 47-127 milioane / g SU în cazul silozului şi de circa 13 milioane / g SU în cazul semifânului, nivele care sunt de 5-14 ori, respectiv de 1,4 ori mai mari comparativ cu prezenţa acestei microflore pe plantele verzi. După acest maxim numărul bacteriilor acido-lactice se reduce 12

mult astfel încât la 60 de zile de la conservare valorile sunt comparabile între siloz şi semifân. În general drojdiile se dezvoltă în primele 10-20 de zile când numărul lor creşte de la circa 4.000 /g SU plantă verde până la 100.000-480.000 / g SU plantă însilozată. În condiţii normale coliformii şi microflora de fermentaţie butirică şi putridă se reduce şi dispare în scurt timp de la ermetizarea silozului. - faza de repaus sau faza finală ; apare după 50-60 de zile de la însilozare şi durează la o conservare corespunzătoare 6-12 luni. Temperatura se stabilizează la 25-30 0 C, pH-ul la 4-4,2 şi se acumulează 1,5-2 % acid lactic. Numărul microorganismelor se reduce foarte mult iar cele prezente sunt inactive, fiind la valori comparabile la cele două tipuri de silozuri (cu umiditate ridicată respectiv redusă). Nerespectarea timpilor tehnologici de însilozare a plantelor poate genera interferarea unei nedorite faze, respectiv : - faza proceselor de degradare ; dacă nu s-au creat condiţii favorabile dezvoltării florei lactice şi a drojdiilor, după circa 20 de zile se produce o fermentaţie butirică şi putridă. Neatingerea acidităţii corespunzătoare stimulează activitatea microorganismelor de putrefacţie care degradează îndeosebi proteina şi vitaminele. Dacă se păstrează condiţiile de aerobioză se dezvoltă mucegaiurile şi ciupercile ; aceste procese pot să aibe loc şi în silozurile la care după un timp s-au produs defecţiuni de etanşeizare. - încingerea şi autoaprinderea silozurilor ; în prima etapă procesul de autoîncingere este de natură microbiologică. Se constată mai frecvent la silozurile semiuscate (45% umiditate) bogate în surse energetice şi insuficient tasate şi etanşeizate. Microorganismele mezofile care acţionează la început determină o creştere a temperaturii la 40-45 0C. Le urmează microorganismele termofile şi termorezistente prin a căror activitate se intensifică termogeneza ajungându-se la temperaturi de 70-75 0C. Se menţionează următoarele 13

microorganisme ca principale autogeneratoare de căldură : Bacillus colfactor, Aspergillus fumigatus şi mai puţin Bacillus subtilis şi Bacillus mezentericus. Pe măsură ce creşte temperatura, speciile de mai sus dispar rămânând prezent la 65-75 0C numai Bacillus colfactor. De la 70-750C producerea biologică de căldură încetează ne mai fiind posibilă dezvoltarea bacteriană şi astfel un siloz încins se autosterilizează – în această fază silozul se brunifică respectiv se caramelizează. Etapa următoare este de natură chimică, deoarece prin formarea unor gaze combustibile (alcooli, aldehide, eteri, acetone) cu punct de aprindere la circa 700C, se poate institui un proces de ardere care începând cu temperatura de 90 0C determină carbonizarea silozului şi apoi chiar autoaprinderea. Şi la noi în ţară se citează numeroase cazuri de autoinflamare a unor depozite de semifânuri (îndeosebi de Lolium) sau de silozuri. I.1.6. CRITERII DE APRECIERE A CALITĂŢII SILOZURILOR

Pentru că silozurile care se prepară pot avea diferite calităţi, prezentăm principalele criterii de apreciere a însuşirilor acestora : -

să provină din culturi recoltate în faza optimă să aibe culoarea apropiată de cea a plantelor la recoltare, miros plăcut cu arome de fructe şi gust acrişor pH să fie de 4,2-4,5 conţinutul de acizi organici : 1,5-2,0 % acid lactic, sub 0,5% acid acetic, sub 0,1 % acid butiric conţinutul în azot amoniacal să nu depăşească 1 % din N total mucegaiuri absente structură iniţială menţinută

14

I.1.7. RECOMANDĂRI PRIVIND UTILIZAREA SILOZURILOR ÎN HRANA ANIMALELOR

Premergător administrării silozurilor în hrana rumegătoarelor trebuie să se aibe în vedere şi următoarele reguli de utilizare : - să se respecte o perioadă de obişnuire a animalelor de 10-15 zile - raţiile pe bază de siloz vor conţine şi minimum 2-3 kg fân de bună calitate - în cazul silozurilor acide (cu un pH sub 4,2) se va practica tamponarea acestora cu circa 2 g carbonat de calciu /kg furaj - silozurile îngheţate pot fi administrate imediat după ce s-au dezgheţat în grajd. În ceea ce priveşte cantităţile de furaje conservate prin murare care se recomandă la diferitele specii şi categorii de animale, se pot reţine următoarele valori orientative : - la vacile de lapte : 20-30 kg siloz (50-60% din structura raţiei) ; 8-10 kg semifân ; 2-4 kg pastă de cereale. - la tineretul taurin destinat prăsilei, în funcţie de vârstă : siloz 5-15 kg (40-50% din structura raţiei), 2-6 kg semifân şi 2-3 kg pastă de cereale. - la tineretul taurin supus îngrăşării : siloz 10-25 kg (până la 70% din structura raţiei), 2-6 kg semifân, 2-6 kg pastă de cereale. - la ovinele adulte : siloz 2-3 kg semifân 1-2 kg, pastă de cereale 0,1-0,15 kg. - la tineretul ovin : siloz 1-2 kg, semifân 1-1,5 kg, pastă de cereale 0,1-0,15 kg. - la suinele supuse îngrăşării de la greutatea minimă de 30 kg precum şi la scroafele în aşteptare şi în prima perioadă de gestaţie se poate folosi pastă de grăunţe de cereale în cantităţi de 1-1,15 kg care să reprezinte circa 10-12 % din structura unui amestec furajer de concentrate. 15

I.2. METODE BIOTEHNOLOGICE DE PREPARARE A NUTREŢURILOR GROSIERE I.2.1. RESURSELE FURAJERE

Din această categorie fac parte paiele şi pleava de cereale, cocenii şi ciocălăii de porumb, vrejii de leguminoase, capitulele şi tulpinile de floarea soarelui. Se poate aprecia că resursele diferitelor sortimente de grosiere sunt foarte mari ştiind că la 1 kg produs principal (grăunţe, boabe, seminţe) se poate obţine şi până la 1 kg produs secundar. Astfel în ţara noastră producţia agricolă se completează şi cu 5-7 milioane tone paie + pleavă, 11-13 milioane tone coceni de porumb, 2 milioane tone ciocălăi, 1 milion tone vreji şi capitule etc. În viitorul imediat utilizarea acestor produse va constitui o sfidare biotehnologică pentru că, ca atare, sau prin metodele actuale de preparare sunt valorificate în măsură redusă de către animale. Şi pentru alte domenii tehnicile biotehnologice constituie o provocare, prin ele grosierele devenind o resursă importantă pentru multe produse. După SASSON (1988) degradarea şi transformarea de către microorganisme a substanţelor celulozice şi hemicelulozice permit obţinerea etanolului şi a materiilor prime pentru industria chimică (furfuroli, fenoli, crezoli). Din 200.000 tone de paie transformate în mod eficient ar putea fi produse 50.000 tone de etanol şi 20.000 tone furfurol. După unii specialişti, 30 % din compuşii de origine petrochimică ar putea fi obţinuţi pornind de la transformările microbiene ale celulozei. Tehnicile de recombinare genetică vor contribui la izolarea suşelor cel mai bine adaptate la aceste transformări pentru a dezvolta o veritabilă strategie de substituţie care ar deveni operaţională pentru anul 2000 (carbochimia ar prelua atunci ştafeta petrochimiei în fabricarea noilor biopolimeri, biosolvenţilor şi biodetergenţilor).

16

I.2.2. CARACTERIZARE NUTRITIVĂ

Aportul nutritiv al furajelor din această categorie, (după cum rezultă şi din datele tabelului 3) la un conţinut de circa 85% SU, poate fi apreciat ca fiind moderat energetic (0,3-0,4 UN / kg), sărac în proteină (3 g PD la paie, 18 g PD la coceni şi 35 g PD la vreji / kg) şi bogat în celuloză brută (37-42 % din care lignină 9-12 %). Digestibilitatea substanţei organice din furajele grosiere este sub 50%. În ceea ce priveşte partea minerală, conţinutul este scăzut în P, moderat în Ca (2-4 g / kg) dar este ridicat în săruri de siliciu. I.2.3. METODE ŞI TEHNICI DE PREPARARE (PREPARAREA BIOTEHNOLOGICĂ)

Valorificarea digestivă redusă a substanţelor nutritive din furajele grosiere constituie o preocupare pentru nutriţionişti de a găsi metode şi tehnici de preparare prin care aceste nutreţuri să devină un component obişnuit al raţiilor furajere destinate rumegătoarelor. Până în prezent prepararea nutreţurilor voluminoase celulozice s-a efectuat în principal prin metode mecanice şi chimice, în viitor aşteptându-se extinderea celor de tip biotehnologic. Rezumativ cele mai uzuale metode şi tehnici de preparare a grosierelor sunt : Prelucrarea mecanică se execută în scopul facilitării travaliului digestiv al animalelor (prehensiunea, masticaţia, digestia) precum şi pentru o preparare şi o manipulare ulterioară a furajelor. Prin prelucrare mecanică se pot realiza : - mărunţirea (măcinarea) furajelor ; se efectuează cu mori specifice fibroaselor iar mărimea predominantă a particulelor furajere este sub 10 mm. - tocarea ; se efectuează cu combine sau tocători iar mărimea obişnuită a particulelor furajere este de 10-60mm.

17

Tabelul 3 Caracteristicile nutritive ale unor nutreţuri grosiere (BURLACU şi colab., 1998) Nutreţul Paie de orz Paie de grâu Vreji de mazăre Coceni de porumb Coceni amonizaţi Ciocălăi de porumb

SU g/kgSN 875 875

UNL /kgSU 0,58 0,53

UNC /kgSU 0,50 0,42

PDIN g/kgSU 23 22

PDIE g/kgSU 46 43

USV /kgSU 1,60 1,60

UST /kgSU 1,80 1,80

USO /kgSU 2,47 2,41

Ca g/kgSU 3,3 2,4

P g/kgSU 0,9 1,8

860

0,60

0,50

65

61

1,17

1,33

1,74

14,3

2,4

755

0,70

0,62

40

57

1,28

1,30

2,07

8,1

3,0

723

0,84

0,78

66

63

1,28

1,30

2,20

(8,1)

(3,0)

875

0,76

0,68

18

56

-

-

-

1,3

0,3

18

- defibrarea ; se practică de regulă concomitent cu tocarea şi are ca efect sfâşierea în lung a cuticulei silicoase de la tulpinile de coceni de porumb. - zdrobirea ; se efectuează în cazul ciocălăilor sau a ştiuleţilor de porumb când se intervine cu utilaje specifice (zdrobitoare) - presarea ; se practică în condiţiile granulării paielor când pentru compactarea lor se acţionează cu presiuni de 100-500 kg forţă / cm2 în condiţii de temperatură de 90-120 0C la nivelul matriţei. Prepararea prin hidratare ; are ca efect înmuierea părţilor dure ale grosierelor, lavarea prafului şi a agenţilor infestanţi (spori, micete) asigurându-se şi instituirea unor procese fermentative. Hidratarea se poate efectua cu : apă ; rece sau caldă (opărire) prin stropire sau înmuiere ; cu soluţii nutritive : - saramurarea ; se prepară o soluţie de 1-2 % sare şi se umectează cu 200-300 l / tona de nutreţ grosier. - melasarea ; se prepară o soluţie de 2-4 % melasă şi se foloseşte 200-300 l / tona de nutreţ. Datorită conţinutului ridicat în glucide simple, după 24 de ore, flora acido-lactică şi drojdiile sălbatice produc o uşoară fermentaţie lactică în masa furajeră hidratată. - cu soluţii complexe formate pe bază de uree sau melasă în raport 1/9 la care se adaugă apa în proporţie de 1/5 şi săruri minerale solubile. - cu furaje apoase, respectiv cu borhoturi de la fabricile de zahăr, spirt, amidon, bere, în cantităţi de 300-350 kg care se amestecă cu 1000 kg nutreţ grosier. Şi în acest amestec furajer după 24-36 de ore de la preparare se produce o uşoară fermentaţie lactică. Chimiotratarea : se efectuează cu substanţe chimice (alcalii, acizi) care acţionând asupra complexului ligno-celulozic facilitează 19

atacul enzimelor şi a microorganismelor de la nivelul tubului digestiv asupra furajului grosier.  Tratarea cu alcalii ; în practica curentă s-a rutinizat utilizarea hidroxizilor de sodiu, potasiu, calciu şi amoniu în doză de 3-5 %. Aplicarea acestor tratamente se poate face : - prin imersiune, respectiv prin scufundarea într-un bazin a nutreţului grosier într-o soluţie alcalină cu concentraţia de 1,5 % ; se pregătesc circa 10 l soluţie pentru 1 kg paie ( metoda Beckmann) - prin spreiere ; se stropeşte nutreţul grosier cu o soluţie alcalină concentrată (20-25 % NaOH) în cantitate de 0,5-3 l soluţie pentru 100 kg paie.  amonizarea grosierelor ; determină o creştere a fracţiunii azotate din furaje, o distrucţie parţială a complexului ligno-celulozic prin gomflarea fibrelor de celuloză, se favorizează creşterea populaţiei ruminale şi se reduc procesele de gazogeneză de la nivelul rumenului. Amonizarea furajelor se poate efectua : - cu NH3 anhidru gazos, prin injectare cu utilaje specifice a amoniacului în şire împachetate în folie de polietilenă în doză de 30 kg NH3 / t ; efectul se obţine după 4-6 săptămâni vara şi 8 săptămâni iarna. - prin umectarea furajelor cu ape amoniacale care au un conţinut minim de 17 % N. Doza este de 12 l / 100 kg, practicându-se o stropire în straturi succesive a grosierelor până se formează şira. - cu substanţe generatoare de amoniac ; în tehnica de granulare a grosierelor se poate utiliza de exemplu uree 2 % sau carbonat de amoniu 2 %, care în timp se descompun la nivel de amoniac producându-se şi amonizarea granulelor. Prepararea prin fermentare – se urmăreşte asigurarea condiţiilor de producere a proceselor fermentative favorabile în masa furajelor

20

grosiere prin care se asigură creşterea nivelului de consumabilitate, a digestibilităţii şi a valorii nutritive a acestor nutreţuri. Fermentarea nedirijată - asigură instituirea în masa furajelor a unei uşoare fermentaţii alcoolice şi lactice prin activitatea drojdiilor sălbatice şi a bacteriilor din mediul ambiant. Fermentarea se produce prin inhibarea dezvoltării bacteriilor termofile şi prin asigurarea condiţiilor de înmulţire a bacteriilor lactice ceea ce se realizează prin mărunţirea grosierelor şi eliminarea aerului (prin tasare uşoară) şi introducerea unor componente bogate în glucide uşor fermentescibile : melasă, tăiţei de sfeclă, borhoturi lichide, amidon, bostănoase, tuberculifere, făinuri de cereale. Fermentarea dirijată - drojduirea grosierelor, se realizează în următorii timpi tehnologici :  Prepararea inoculului folosindu-se drojdie presată de panificaţie 2-4 g / l mediu sau drojdie uscată 1 g / l, în fermentatoare de mică capacitate cu mediu lichid format din melasă 10 g, uree 0,3 g, extract de superfosfat 4 ml, clorură de potasiu 0,1 g, sulfat de mangan 0,025 g şi apă până la un litru. Timpul de fermentare este de 10-12 ore. Se preia 4/5 din mediu restul de 1/5 fiind maiaua pentru zilele următoare (7-14 zile). În timpul fermentării se va asigura un pH de 4,5, temperatura de 30-33 0C şi aerarea mediului.  Prepararea soluţiei complexe ; se face pe baza inoculului la care se adaugă uree, melasă, săruri minerale, apă caldă în cantităţile prin care se asigură 300-350 l soluţie complexă pentru 1000 kg nutreţuri grosiere.  Mărunţirea grosierelor şi umectarea lor cu soluţia complexă, pentru care se folosesc utilaje specifice, de regulă tocători prevăzute cu sisteme de stropire.  Păstrarea materialului furajer preparat, timp de 24 ore într-un bazin betonat pentru a se institui procesele de fermentaţie lactică. Pentru a se asigura zilnic cantităţile 21

necesare de nutreţuri grosiere drojduite trebuie să se dispună de două bazine dimensionate la mărimea fermei de animale. Au fost preconizate şi metode pentru producerea de biomasă în care paiele au constituit sursa energetică, polizaharidele conţinute fiind hidrolizate chimic sau enzimatic până la nivel de monozaharide care pot fi valorificate metabolic de drojdii. Astfel JACKSON (1977) supune paiele la un tratament hidrobarometric în mediu acid urmat de o neutralizare cu amoniac tot sub presiune. Acest tratament hidrolizează polizaharidele – îndeosebi din hemiceluloze – obţinânduse circa 20 % zaharuri fermentescibile. Drojdiile s-au cultivat pe aceste paie timp de 35 de ore apoi materialul furajer uscat în curent de aer cald s-a administrat în hrana viţeilor. Conţinutul în proteină brută s-a îmbogăţit oscilând între 7 şi 10 %. GHEORGHIU (1979) citat de DRINCEANU şi MILOŞ (1985) arată că în timpul fermentaţiei, drojdiile se înmulţesc de 5-10 ori şi elaborează o serie de factori activi ca : vitamine din complexul B, aminoacizi esenţiali etc. În timpul dospirii se intensifică şi activitatea bacteriilor acidolactice. Drojduirea contribuie favorabil la procesul de dezintoxicare, facilitând asimilarea N – ului neproteic prin intensificarea activităţii microflorei din rumen, drojdiile vii ingerate servind şi ca resursă proteică pentru microfauna din rumen. Efectul productiv al nutreţurilor grosiere drojduite stabilit la ICCT Corbeanca şi IBNA Baloteşti a constat la vaci în sporirea producţiei de lapte cu 1-1,5 l şi a procentului de grăsime cu 0,10-0,15 % puncte procentuale. Prepararea prin însilozare – permite utilizarea grosierelor în hrana animalelor datorită efectului de îmbunătăţire a palatabilităţii şi a indicilor de consum, a eficienţei în furajare precum şi datorită posibilităţilor mecanice de preparare a acestora. Variantele de aplicare ale acestui mod de preparare sunt diverse, dintre care exemplificăm : 22







însilozarea cu furaje verzi ; pentru suculenţa lor se poate folosi porumbul verde, coletele şi frunzele de sfeclă, lucerna verde etc. Însilozarea se face alternând straturi de 40-60 cm de nutreţ verde cu 20-30 cm paie, care se supun tasării. însilozarea în amestec cu borhoturile, îndeosebi cu tăiţei de sfeclă proaspeţi în proporţie de 2-3/1 (borhot / grosiere - paie, coceni) care de asemeni se supun tasării. însilozarea în amestec cu dejecţiile de păsări ; în acest sens se pot folosi aşternuturile permanente provenite din creşterea la sol a diferitelor categorii de păsări. Amestecurile de 300 kg dejecţii şi 1000 kg grosiere tocate se tratează cu 70-80 l soluţie HCl de concentraţie 0,5 % se tasează şi se lasă pentru maturare 60-120 zile.

Prepararea prin amestecare – este o preparare asociativă de diferite componente furajere prin care se realizează structuri complexe de amestecuri furajere unice (AFU). O astfel de structură de AFU destinată tineretului taurin supus îngrăşării se poate alcătui din ciocălăi de porumb (40-50 %), fibroase (20 %), concentrate (20-25 % - pastă de cereale, gozuri) cu uree (2%) şi preparate minerale (3%). Toate componentele se mărunţesc în mori şi se supun omogenizării în remorci de tip amestecător. Prepararea enzimatică – în prezent acest mod de tratare a grosierelor pentru rumegătoare nu a depăşit faza de microproducţie, dar rezultatele obţinute permit aprecierea că în viitor prepararea enzimatică a acestei categorii furajere poate readuce interesul nutriţional pentru unele sortimente. Descoperirile microbiologiei ruminale, identificarea factorilor de stimulare celulozolitică, posibilităţile de obţinere a celulazei ruminale sau a celulazelor de origine bacteriană sau fungică precum şi 23

alte sisteme enzimatice vor permite revoluţionarea metodelor de preparare a nutreţurilor voluminoase celulozice. În acest sens au fost identificate diferite ciuperci şi micete care elaborează enzime cu efect ligno-celulozolitic. Astfel JACKSON (1978) semnalează unele cercetări prin care s-a stabilit că mucegaiul alb de lemn poate degrada cu precădere lignina din unele plante. Şi LYNCH şi colab. (1977) citat de DRINCEANU şi MILOŞ (1985) arată că ciuperca Diplodia gossypina poate determina scindarea celulozei din seminţe de bumbac, coji de arahide, ciocălăi, paie hidratate cu o soluţie de N neproteic şi săruri minerale. Trichoderma viridae produce o enzimă completă (enzimă fungică) care poate reduce celuloza până la nivel de glucoză. De asemeni micetele din genul Aspergillus elaborează enzime cu acţiune celulozolitică. DANIELS şi HASHIM (1977) citaţi de DRINCEANU şi MILOŞ (1985) utilizând enzime celulozolitice fungice în tratamentele plevei de orez la o umiditate de 50 % obţin o creştere a digestibilităţii substanţei uscate şi a energiei. WILLIS şi colab., 1980, tratează paiele de orz cu NaOH 5 % iar după trei zile adaugă preparate enzimatice pe bază de hemicelulaze, pectinaze, betaglucozidaze în cantităţi de 20 mg / 100 g SU şi le însilozează la un conţinut în apă de circa 70 % timp de 30 de zile. Constată creşterea digestibilităţii grosierelor de la 44,1 % la 58,6 % la tăuraşii Holstein. În prezent enzimele disponibile din categoria celulazelor sunt utilizate în hrana porcinelor şi a păsărilor în condiţiile utilizării în structura nutreţurilor combinate a orzului şi a ovăzului care prin pleava bobului ridică nivelul celulozic peste pragurile fiziologice admise. Prepararea prin granulare – este o metodă industrială în care prepararea şi îmbunătăţirea valorii nutritive a grosierelor se realizează prin metode fizice de prelucrare mecanică (mărunţire, presare), prin

24

tratare chimică şi prin completarea de asociaţie cu unele furaje sau ingrediente. În deceniul opt procedeul granulării furajelor voluminoase celulozice a fost destul de extins în ţările central şi est europene, de exemplu una din variantele răspândite fiind tratarea paielor cu soluţie de NaOH 20 % şi granularea lor în proporţie de 80 % cu concentrate 20 % care aveau în structură 2 % uree. Costurile energetice foarte mari au determinat însă renunţarea la această tehnologie. I.2.4. RECOMANDĂRI PRIVIND UTILIZAREA NUTREŢURILOR GROSIERE ÎN ALIMENTAŢIA ANIMALELOR

Aportul azotat redus, eliberarea în principal a unei energii de tip caloric şi rolul de balast al raţiilor, limitează mult utilizarea grosierelor în hrana animalelor. În prezent pentru această categorie furajeră se fac următoarele recomandări : - la vacile de lapte, în perioada de vară, pentru asigurarea valorilor de încărcare digestivă se administrează 1-2 kg nutreţuri grosiere prin acces liber la păşune ; în stabulaţie la vacile cu producţii anuale de până la 3000-3500 l lapte şi numai în faza descendentă a curbei de lactaţie, se pot da 35 kg respectiv până la 25 % din structura raţiei. - la tineretul taurin supus îngrăşării, în sistem semiintensiv dar mai ales extensiv, grosierele (de preferinţă ciocălăii de porumb) pot să participe în proporţie de până la 30-40% în structura amestecului furajer unic (AFU). - la ovinele adulte, se pot valorifica cu precădere vrejii de leguminoase în cantităţi de 1-1,5 kg îndeosebi în prima parte a gestaţiei precum şi în lactaţie. - la tineretul ovin supus îngrăşării în sistem semiintensiv, grosierele în general dar vrejii în special se pot administra în cantităţi de 0,5-1,0 kg. 25

I.3. METODE BIOTEHNOLOGICE DE PREPARARE A GRĂUNŢELOR ŞI BOABELOR

I.3.1. CARACTERIZARE ŞI EFECT NUTRITIV

Din categoria grăunţelor de cereale face parte porumbul, orzul, grâul furajer, sorgul, triticale, meiul. Din punct de vedere nutritiv se caracterizează printr-un conţinut de 85 % SU şi un nivel relativ scăzut în proteină brută (8-12 %) cu valoare biologică influenţată în cazul porumbului de proporţia redusă în lizină, triptofan, cistină) ; conţinutul în grăsime brută este variabil de la 2 % la 6 % (în porumb 4-5 % şi este de tip oleic) iar celuloza brută de la 2 % (la porumb) la 10-12 % (la ovăz) ; sunt foarte bogate în SEN (66-70 %) de unde şi denumirea de furaje amidonoase (tabelul 4). Aceste sortimente furajere formează baza energetică a nutreţurilor combinate şi a amestecurilor de concentrate, având o participare de 50-80 % ; administrate peste valorile de necesar predispun la îngrăşare. Boabele de leguminoase sunt reprezentate de mazăre, soia, bob, linte, lupin, măzăriche, fasole. Pentru această categorie este caracteristic conţinutul ridicat în proteină brută (de exemplu 23 % la mazăre şi 33 % la soia) cu valoare biologică mare (aminoacizi corelaţi, totuşi limitaţi de metionină) ; unele sortimente, de exemplu soia sunt bogate în grăsime brută (21 %) ; este de notat şi aportul în vitaminele complexului B iar dintre sărurile minerale a fosforului. În alimentaţie boabele de leguminoase se utilizează în principal pentru asigurarea şi echilibrarea proteică a raţiilor furajere sau a nutreţurilor combinate destinate diferitelor specii si categorii de animale ; este recunoscut şi efectul de stimulare a spermatogenezei la reproducătorii masculi.

26

Tabelul 4 Caracteristicile nutritive ale unor grăunţe de cereale şi boabe de leguminoase (BURLACU şi colab., 1998) Nutreţul Porumb Grâu Orz Ovăz Mazăre Măzăriche Soia Soia extrudată

SU g/kgS N 873 881 868 874 872 868 894 922

1,43 1,41 1,22 1,14 1,33 1,39 1,59

1,52 1,49 1,25 1,14 1,38 1,45 1,63

PDIN g/kgS U 96 83 73 77 156 188 250

1,43

1,44

248

UNL UNC /kgSU /kgSU

27

PDIE g/kgS U 116 89 81 68 100 109 1,33 130

-

-

-

Ca g/kgS U 0,3 0,7 0,8 1,3 1,3 1,5 2,6

-

-

-

2,9

USV UST USO /kgSU /kgSU /kgSU

P g/kgSU 2,9 4,0 4,3 4,1 4,5 4,8 6,5 6,5

O particularitate la această categorie furajeră o constituie prezenţa substanţelor cu efect antinutritiv a căror inhibare sau distrugere se poate face prin metode diferite de preparare. Factorii antinutriţionali specifici în boabele de leguminoase şi grăunţele de cereale sunt : - soia : tripsininhibitori, hemaglutinine, saponine, oligozaharide (rafinoză), poliglucide neamidonoase (PnA), factori goitrogeni, antivitamine, pectine. - rapiţă : glucozinolinaţi, tanin, acid fenolic, acid erucic, pectine. - lupin : alcaloizi, pectine. - mazăre : lecitine, tanin, PnA, oligozaharide, inhibitori proteazici. - floarea soarelui : fibre brute, tanini. - orz : beta-glucani, arabinoxilani. - grâu : arabinoxilani, beta-glucani. - secară : arabinoxilani, beta-glucani, inhibitori proteazici. - sorg : tanini Consecinţele nutriţionale ale acestor factori sunt : - reduc digestibilitatea şi / sau absorbţia nutrienţilor ; - afectează rata pasajului digestei ; - măresc activitatea microbiană în intestinul subţire ; - influenţează textura fecalelor prin creşterea conţinutului în apă şi a vâscozităţii cu următoarele efecte asupra animalului şi în particular a tineretului: ● încetinirea creşterii ● reducerea utilizării digestive a furajelor ● creşterea mortalităţii şi a morbidităţii ● tulburări digestive, diaree I.3.2. CONSERVAREA GRĂUNŢELOR ŞI BOABELOR

Pentru o conservare şi o depozitare în bune condiţii a acestor sortimente alimentare şi furajere se urmăreşte : - reducerea intensităţii proceselor fiziologice şi fizico-chimice în boabe (respiraţia) pentru a se preveni încingerea şi încolţirea ; 28

- inactivarea microorganismelor tegumentare pentru a nu se produce mucegăirea sau alterarea grăunţelor sau a boabelor. Principalii factori de influenţă ai conservabilităţii furajelor sunt : umiditatea, corpurile străine (impurităţi teroase, seminţe de buruieni, resturi de plante) ; microorganismele în stare latentă sau activă, temperatura exterioară, prezenţa oxigenului atmosferic etc. Premergător acţiunii de depozitare şi conservare, boabele şi grăunţele se supun CONDIŢIONĂRII, care constă în : - CURĂŢARE, respectiv îndepărtarea corpurilor străine. Această operaţiune se poate efectua : - cu ajutorul sitelor - pe baza însuşirilor de portanţă (prin vânturare) - pe baza greutăţii specifice În FNC-uri utilajul specific pentru aceste operaţiuni se numeşte tarar. - USCARE, aducerea la procentul de umiditate care permite conservarea adică sub 14 %. În funcţie de posibilităţi se poate practica o uscare : - naturală ; solarizare pe platforme betonate - prin contact cu suprafeţe încălzite - cu aer cald, prin injectare în masa de boabe - în vid parţial Deasemeni înaintea conservării sau preparării nutreţurilor combinate, cerealele mai pot fi supuse : BATOZĂRII, DECORTICĂRII şi chiar DEGERMINĂRII. Depozitarea grăunţelor sau a boabelor se poate efectua în următoarele condiţii : - în stare uscată, în silozuri (celule betonate), pătule, magazii, poduri de case, în condiţiile reducerii umidităţii sub 14 % ; este cel mai răspândit mod de conservare - tratate cu substanţe chimice care au acţiune bioacidă şi biostatică În acest sens se poate folosi acidul propionic, acidul formic, cloropicrina, dicloretanul, metabisulfitul. Dintre acestea acidul 29

propionic fiind şi un produs normal de metabolism care se formează în prestonacele rumegătoarelor este cel mai indicat. Doza de utilizare este în funcţie de perioada de păstrare şi de conţinutul în apă al cerealelor şi variază de la 500 g /100 kg boabe pentru depozitare 30 de zile la umiditatea de 24 % şi până la 1400 g / 100 kg boabe pentru 180 de zile şi 35 % umiditate. - prin însilozare sub formă de pastă de cereale (vezi silozurile energetice) Mai rar, se poate recurge şi la o conservare în condiţii de anaerobioză la temperaturi scăzute sau după iradiere. I.3.3. PREPARAREA ŞI PRELUCRAREA GRĂUNŢELOR ŞI BOABELOR

Pe lângă metodele generale de prelucrare, la această categorie furajeră se vor practica şi tehnici specifice în funcţie de caracteristicile sortimentului după cum urmează : - prelucrarea mecanică, respectiv măcinarea se efectuează în primul rând pentru a se realiza amestecarea omogenă a diferitelor sortimente care alcătuiesc structura unui nutreţ combinat sau a unui amestec de concentrate. La uruieli sau constatat coeficienţi de digestibilitate (Qd) mai mari comparativ cu valorile de la grăunţele de provenienţă. - hidratarea sau înmuierea grăunţelor poate avea ca efect, de exemplu în cazul orzului o creştere a sensibilităţii amidonului la acţiunea enzimelor amilolitice şi chiar inactivarea inhibitorilor proteazei. De aceea premergător administrării, mai ales în hrana păsărilor, grăunţele de orz se ţin în apă circa 12 ore. Dificultatea procedeului este dată de necesitatea uscării ulterioare a acestor grăunţe. - tratarea termică ; pentru distrugerea factorilor antinutritivi din boabele de leguminoase sau pentru reducerea procentului de celuloză din unele grăunţe (orz, ovăz) precum şi pentru creşterea palatabilităţii în general se pot efectua diferite tratamente termice : 30

● procedeul uscat respectiv prăjirea sau toastarea grăunţelor se practică în cazul orzului, în instalaţii simple sau chiar în tăvi încălzite. Orzul prăjit se administrează purceilor sugari de la vârsta de 7-8 zile. ● la boabele de soia se apreciază că prăjirea inactivează numai parţial substanţele antiproteinogenetice pe care le conţin. Durata tratamentului termic poate fi scurtată şi îmbunătăţită prin adaosul unor substanţe chimice. Astfel se obţine o inactivare eficientă a factorilor antinutritivi din boabele de soia prin tratament termic (15 minute la 75 0C) asociat cu o soluţie de : NaOH 1%, sau NH4OH 1 %. ● Procedeul umed (autoclavarea) este indicat în cazul boabelor de leguminoase. Se realizează cu eficienţă maximă la 115 0C timp de 20 minute sau la 107-108 0 C timp de 30 minute. De asemeni rezultate bune se obţin prin înmuierea prealabilă a boabelor în apă timp de 12-24 de ore înaintea autoclavării şi apoi uscare la 100 0C timp de 30 de minute. Depăşirea limitelor de timp şi temperatură indicate poate reduce disponibilul de aminoacizi esenţiali. - prepararea enzimatică – cercetările mai recente au relevat că dacă în structura nutreţurilor combinate destinate păsărilor şi chiar suinelor (îndeosebi purceilor sugari), grâul, orzul, secara şi sursele de proteină vegetală depăşesc proporţia de 45-50 % se produce o creştere a vâscozităţii digestei în intestin. Această vâscozitate crescută se datorează prezenţei polizaharidelor neamidonoase (PnA) din compoziţia acestor furaje care au ca efect reducerea digestibilităţii nutrienţilor şi deci a absorbţiei digestive cu impact negativ asupra performanţelor la animalele monogastrice (BEDFORD, 1981). In denumirea generică de PnA se include celuloza, hemiceluloza, substanţele pectice, -glucani, pentozani (arabinoxilani) şi -galactozide (ex. rafinoza), care într-un nutreţ combinat pe bază de grâu, orz, şi soia ajung în proporţie de 12-16 % în SU. 31

S-a demonstrat că reţetele furajere cu nivele ridicate de PnA au o digestibilitate mai redusă iar timpul de adaptare digestivă la nutreţurile combinate de acest tip este mai mare afectându-se indicii economico-productivi. Adiţia de enzime specifice poate reduce efectul antinutritiv al PnA. De regulă preparatele enzimatice de prevenire a vâscozităţii conţinutului intestinal sunt o mixtură de : arabinoxilanaza, -glucanaza, şi -galactozidaza. Pe plan mondial oferta de preparate enzimatice de combatere a factorilor antinutriţionali din grăunţele de cereale este mare şi diversă. Astfel dintre producătorii europeni, compania Finnfeeds International Ltd.- Anglia distribuie şi la noi în ţară produsele Avizyme şi Porzyme cu specificitate pentru componentele de bază ale furajelor combinate destinate păsărilor şi suinelor după cum urmează : La păsări : - Avizyme 1100 pentru nutreţuri combinate (NC) pe bază de orz destinate puilor de carne. - Avizyme 1200 pentru NC pe bază de grâu / orz la puii de carne. - Avizyme 1300 pentru NC pe bază de grâu la puii de carne. - Avizyme 1500 pentru NC pe bază de porumb / şrot soia şi / sau şrot floarea soarelui la păsări. - Avizyme 2100 pentru NC pe bază de orz la găini ouătoare. - Avizyme 2300 pentru NC pe bază de grâu la găini ouătoare. În prospectul acestor preparate se arată că utilizarea lor permite folosirea orzului în reţetele de NC în proporţie de până la 60 %, şrotul de soia poate fi înlocuit în procent de 45-60 % cu cel de floarea soarelui, energia metabolizabilă creşte cu 10 % la orz şi cu 6 % la grâu şi se îmbunătăţeşte şi nivelul proteinei brute şi al aminoacizilor cu 15 % respectiv 10 %. La porcine : - Porzyme 8100 pentru NC pe bază de orz la purcei. - Porzyme 8300 pentru NC pe bază de grâu la purcei. 32

Porzyme 9100 pentru NC pe bază de orz la porci la îngrăşat. - Porzyme 9300 pentru NC pe bază de grâu la porci la îngrăşat. - încolţirea - are drept scop asigurarea unui surplus energetic şi vitaminic prin grăunţe în alimentaţia de iarnă a tineretului îndeosebi a puilor şi purceilor. Procedeul constă în umectarea cu apă călduţă a grăunţelor şi aşezarea acestora în straturi de 4-5 cm în tăvi de diferite dimensiuni şi care se menţin la temperatura minimă de 20 0C. Timp de 2-3 zile tăvile pot fi acoperite cu un material textil umed. La 2-3 zile de la apariţia colţului, se administrează în hrană la găini ouătoare 1520 g, la pui 10-15 g, la purcei 30-50 g. - extrudarea – metodă termodinamică prin care un amestec de uruieli de cereale (70-80 %) uree (15-20 %) şi bentonită (5 %) este trecut la presiune de 60 atm şi temperatură de până la 140 0C printr-o matriţă cu orificii mici rezultând un concentrat amidic destinat rumegătoarelor. - expandarea – tratament prin suprapresiune, în turnuri de expandare a uruielilor de cereale pentru gelatinizarea amidonului. - micronizarea – tratarea cu radiaţii infraroşii în micronizatoare timp de 40 secunde la 140 0C. Sistemul fiind închis, presiunea vaporilor supraîncălziţi (180-220 0C) distrug şi factorii antinutriţionali din soia determinând şi gelatinizarea amidonului. -

I.3.4. MOD DE UTILIZARE ÎN HRANA ANIMALELOR.

Orientativ pentru grăunţele de cereale se pot face următoarele recomandări : - porumbul poate fi consumat de taurine în cantităţi zilnice de 2-4 kg, de ovine 0,1-0,4 kg şi poate reprezenta 30-50 % din amestecul de concentrate. La alte specii poate participa în proporţie de 40-80 % la porcine şi 50-60 % la păsări în structura nutreţurilor combinate specifice. 33

ovăzul – este specific reproducătorilor masculi şi cabalinelor şi poate reprezenta 30-50 % din structura amestecurilor de concentrate destinate acestor categorii de animale (ex. un taur de reproducţie consumă 2-4 kg ovăz / zi). La cabaline consumul zilnic de ovăz poate oscila între 2-8 kg. - orzul – la noi în ţară înlocuieşte de regulă porumbul în proporţie de 20-30 % în structura nutreţurilor combinate destinate suinelor şi păsărilor. - grâul furajer, secara, triticale – se recomandă să se folosească în proporţie de 15-20 % în nutreţurile combinate sau amestecurile de concentrate destinate diferitelor specii şi categorii de animale de fermă. La boabele de leguminoase conduita generală de utilizare în hrana animalelor este : - la rumegătoare participarea de 10-15 % în amestecul de concentrate se stabileşte pentru a asigura consumuri zilnice de circa 1 kg la taurine şi 0,1 kg la ovine. - la suine şi păsări, după o prealabilă tratare la cele cu astfel de prescripţii se pot incorpora până la 10-12 % în nutreţurile combinate. -

34

CAPITOLUL II RESURSE PROTEICE BIOTEHNOLOGICE

II.1. DROJDIILE FURAJERE

Producţia de drojdii furajere, ca sursă de proteină obţinută prin biosinteză şi care poate fi dezvoltată industrial, constituie principala alternativă la cantităţile limitate ale celorlalte sortimente din categoria furajelor de origine animală (făină de carne, de peşte, de sânge etc). II.1.1. CARACTERIZAREA NUTRITIVĂ A DROJDIILOR FURAJERE (DF)

În tabelul 5 se prezintă principalele caracteristici chimice şi nutritive ale drojdiilor furajere care se cultivă la noi în ţară. Pe baza valorilor tabelare se pot face următoarele aprecieri : - conţinutul de proteină brută oscilează de regulă între 40-50 %, spre limita inferioară plasându-se drojdia furajeră cultivată pe melasă cu valori mai mari fiind DF pe n - parafine. - proteina din drojdii asigură un aport important în unii aminoacizi ca de exemplu lizină (cu peste 3 %), arginină (peste 2 %), dar valoarea biologică generală este destul de redusă (60 %) datorită conţinutului scăzut în aminoacizi cu sulf, respectiv metionina (sub 1 %), triptofan (sub 0,5 %).

35

Tabelul 5 Caracteristicile nutritive ale drojdiilor furajere (BURLACU şi colab., 1998)

Drojdii Drojdie de bere deshidratată Drojdie pe material lemnos Drojdii pe leşii sulfitare

SU g/kgS N

UNL UNC /kgSU /kgSU

PDIN g/kgS U

PDIE g/kgS U

USV UST USO /kgSU /kgSU /kgSU

Ca g/kgS U

P g/kgSU

917

1,23

1,25

350

234

-

-

-

1,5

14,4

928

1,31

1,36

360

240

-

-

-

5,6

15,7

916

1,09

1,09

318

213

-

-

-

4,3

15,9

36

- digestibilitatea proteinei de circa 70 % este grevată şi de rezistenţa pereţilor celulari la atacul enzimatic digestiv. - DF sunt recunoscute ca surse de vitamine din complexul B, în mod obişnuit putându-se conta pe nivele de peste 6 mg tiamină, 45 mg riboflavină, 300 mg acid nicotinic, 50 mg acid pantotenic şi 2800 mg colină la 1 kg. - din punct de vedere mineral, Ca cu valori de regulă sub 1 % este scăzut în schimb P (peste 1%)contează mai mult în balanţa minerală a raţiilor furajere. Drojdiile furajere sunt echilibrate în Fe, Cu, Mn, Zn, Co care provin în principal din mediul de cultivare ; un caz particular îl reprezintă conţinutul ridicat în Se al drojdiei de bere care poate constitui din acest punct de vedere un supliment natural pentru acest microelement. - uscarea drojdiilor cu mediul de fermentaţie, îmbogăţeşte produsul furajer cu vitamine, microelemente, enzime cu activitate amilolitică şi proteolitică, cu factori neidentificaţi de creştere prin care se ridică efectul nutritiv al acestor componente furajere. După MARINESCU (1980) la noi în ţară se produc în principal în funcţie de mediul de cultivare următoarele tipuri de drojdii furajere: Drojdii furajere pe leşii bisulfitice ; se obţin prin cultivarea drojdiei Monillia murmanica pe leşiile bisulfidice rezultate din dezincrustarea acidă a materiilor celulozice destinate fabricării hârtiei. Drojdiile se dezvoltă pe medii formate din leşii bisulfitice şi săruri minerale, în sistem discontinuu, submers, în fermentatoare, la temperaturi de 30-35 0C şi pH 4,5-5,4. Zaharurile existente în leşii sunt valorificate în proporţie de 40-42 %. Conţinutul în proteină al acestor drojdii de circa 45 % poate fi apreciat ca fiind mediu. Drojdii furajere din ape reziduale lemnoase ; Rezultă prin cultivarea drojdiei Monillia murmanica pe apele de spălare ale plăcilor fibrolemnoase fabricate din rumeguş şi alte deşeuri provenite de la industrializarea lemnului ; mediul de cultură sunt apele de spălare plus sărurile minerale.

37

Randamentul de utilizare al zaharurilor este de circa 40 %. La acest tip de drojdie conţinutul proteic este de 47 % iar cel de celuloză brută este de 4,2 %. Drojdii furajere din melasă ; se obţin prin cultivarea drojdiilor Torula utilis şi Candida lipolitica pe melasă cu 50 % zaharuri. Ca şi în celelalte cazuri după metabolizarea zahărului din mediu se procedează la centrifugare, spălare, concentrare prin recentrifugare şi deshidratare pe valţuri sau prin atomizare. În ceea ce priveşte randamentul, din 4 tone melasă tip 50 se obţine o tonă de drojdie standard. Conţinutul în proteină brută este mai redus (circa 40 %) fiind inferior celorlalte tipuri de drojdie. Drojdii furajere din hidrocarburi (n-parafine) În lume mari producătoare de drojdii cultivate pe n-parafine sunt Franţa (încă din 1970 autorităţile franceze au eliberat autorizaţia de administrare în hrana animalelor a acestui tip de drojdie) SUA şi Japonia, aceasta din urmă contribuind la construcţia, la noi în ţară, la Curtea de Argeş a unei fabrici cu o capacitate de producţie de 60000 to /an. Se obţine prin cultivarea drojdilor Candida sp., Pichia miso pe medii nutritive din hidrocarburi plus săruri minerale, tot în sistem discontinuu submers, în fermentatoare la o temperatură de 30 0C şi pH 4,5-5,0. Faţă de cantitatea de n-parafine utilizate ca mediu nutritiv, randamentul în drojdie furajeră standard este de peste 90 %. Această drojdie cu nivel proteic de circa 60 % se plasează spre valorile cele mai ridicate de conţinut în această substanţă nutritivă ; este de asemeni bogată în grăsime brută (7,7 %), în săruri minerale (8,2 % cenuşă) precum şi în lizină (5,1 %), riboflavină (100 mg /kg) etc. Drojdii furajere pe metanol ; prin cultivarea drojdiilor Candida sp, Metilomonas clara pe medii nutritive alcătuite din metanol, amoniac şi săruri minerale. Reprezintă o sursă proteică de perspectivă şi la noi în ţară. 38

Din 2 kg metanol şi 0,16 kg NH3 plus mediu nutritiv mineral (acid fosforic 0,017 %, sulfat de potasiu 0,11 %, sulfat de Mg 0,017 %, sulfat feros 0,007 % şi carbonat de calciu 0,01 %) rezultă 1 kg biomasă (cu 7 % substrat mineral). Randamentul este de 2/1 iar nivelul proteic de cca 60 %. Drojdiile furajere de la fabricile de bere ; de la fermentarea primară a mustului de bere, rezultat din cultivarea pe orz a drojdiei Saccharomyces Carlsbergensis, care se separă din tancurile de fermentare prin sedimentare. Deshidratarea se poate realiza prin uscare pe valţuri, dar se poate administra şi sub formă proaspătă la toate speciile de animale. Sub formă uscată are un conţinut proteic de 48,2 % cu 3,3 % lizină, 2,18 % arginină şi 2 % fosfor.

 Dintre mediile de cultură nefolosite la noi în ţară dar utilizate în străinătate în special în Franţa este zerul. POP şi STAN (1997) citează societatea Bell din Franţa care a brevetat şi aplicat un procedeu de obţinere a drojdiilor lactice din zer pe baza proprietăţii drojdiei Saccharomices fragilis de a utiliza lactoza şi acidul lactic. Aceiaşi autori descriu procedeul DEVOS care constă în îmbogăţirea zerului sau a zarei cu drojdii Saccharomices cerevisiae, însămânţate după o prealabilă pasteurizare a mediului, cu sau fără adaos de şroturi de soia şi în condiţii de aerare intensă.

 De fapt producţia de drojdie a unei ţări fiind o activitate industrială depinde de posibilităţiile de realizare a unor instalaţii de biosinteză în funcţie de resursele de mediu nutritiv existente. Odată sursele de carbon identificate în laboratoarele de microbiologie 39

industrială se pot stabili condiţiile de cultivare şi se selecţionează tulpinile cu randamentul cel mai ridicat. HALGA şi colab. (1979) citat de POP şi STAN (1997) arată că în SUA au fost definite şi autorizate în 1976 de către Association of American Feed Control Officiall (AAFCO) ca ingrediente de uz furajer, opt produse pe bază de drojdii şi anume : 1. Drojdii primare uscate 2. Drojdii brute active uscate 3. Drojdii iradiate uscate – este în prezent mai puţin produsă şi folosită în SUA 4. Drojdie de bere uscată 5. Drojdie uscată de la distileriile ce utilizează cereale 6. Drojdie uscată de la distileriile ce utilizează melasă 7. Drojdie Torula uscată 8. Cultură de drojdie vie (Yeast culture)

II.1.2. RECOMANDĂRI DE UTILIZARE ÎN HRANA ANIMALELOR

În condiţiile de calitate ale drojdiilor furajere se prevede prezentarea acestora ca pulberi fine, neglomerulate, de culoare brunroşcată, cu miros specific (nu de mucegai, acru etc), gust caracteristic, cu umiditate maximum 10 %, PB minimum 44 % şi cenuşă brută maximum 10 %. În alimentaţia taurinelor, drojdia furajeră se introduce în amestecurile de concentrate destinate viţeilor (0-3 luni), taurilor de reproducţie şi eventual vacilor cu producţii mari de lapte, în proporţie de 3-6 %, prin care se asigură consumuri zilnice de 0,3-0,4 kg /cap. La suine, drojdiile furajere sunt recomandate în alimentaţie (HALMĂGEAN, 1972) având în vedere efectul nutritiv şi productiv la scroafele de reproducţie precum şi la categoriile de creştere şi îngrăşare cu greutăţi de peste 50 kg. De regulă, introducerea drojdiilor furajere în nutreţurile combinate pentru porcine se face în proporţie de 2-5 %. 40

Administrând scroafelor în gestaţie avansată nutreţuri combinate cu 3 % drojdie furajeră cultivată pe deşeuri grase de abator prin care sau substituit 50 % din furajele proteice de origine animală, MILOŞ şi colab. (1980), obţin indici morfo-productivi şi fiziologici apropiaţi, în condiţii de economicitate sporită. Substituind în proporţie de 60 % făina de carne prin introducerea în nutreţurile combinate a drojdiilor furajere cultivate pe n-parafine, MILOŞ şi colab. (1976) înregistrează la tineretul suin un spor în greutate cu 15,93 % mai ridicat decât la lotul martor, în condiţiile unui cost al hranei mai redus cu 5,5 %. La păsări, drojdiile furajere administrate în hrană în proporţie de 5 %, favorizează producţia de ouă şi creşterea tineretului. Utilizarea drojdiei furajere produsă pe deşeuri grase de abator în proporţie de 3 % prin înlocuirea parţială a furajelor de origine animală, nu a diminuat producţia de ouă, iar consumurile specifice au fost asemănătoare între diferitele loturi din experienţă (MILOŞ şi colab. 1980). Administrând puilor de carne furaje combinate cu 3-5 % drojdie cultivată pe nparafine, s-au obţinut sporuri de creştere cu 3,6-5,6 % mai mari şi consumuri specifice cu 5,8-8,4 % mai reduse decât la loturile martor hrănite cu drojdii pe melasă (MILOŞ şi colab. 1976). Experienţele efectuate pe animale de laborator au relevat însă că utilizarea drojdiei ca unică sursă de proteină, produce în timp infiltraţii şi leziuni necrotice şi hemoragice la nivelul ficatului. II.1.3. CULTURA DE DROJDII VII (YEAST CULTURE)

În ultimii 15 ani, utilizarea culturilor vii de drojdii îndeosebi în hrana rumegătoarelor dar şi a altor specii de animale s-a răspândit foarte mult. Cultura de drojdie vie (Yeast culture) este definită de AAFCO ca un produs alcătuit din drojdii şi din mediul pe care acestea s-au dezvoltat, uscat astfel încât să se păstreze activitatea fermentativă a drojdiilor. Acest produs devine bogat în celule vii de drojdie, vitamine, enzime şi factori de creştere neidentificaţi. 41

Pe lângă aportul proteic (totuşi mai redus fiind uscat şi mediul) produsul influenţează şi flora tubului digestiv, mărind numărul de simbionţi îndeosebi a florei celulozolitice, reduce pierderile sub formă de metan şi ridică aportul de proteină microbiană la nivel intestinal. Efectele stimulatoare ale suplimentelor de drojdii vii la animale au mai multe explicaţii dintre care enumerăm : - prezenţa drojdiilor în rumen şi secreţia de peptide şi compuşi care conţin lipide, stimulează creşterea şi activitatea unor bacterii ruminale celulozolitice şi amidono-fermentative. De asemenea s-a mai constatat că perioada necesară pentru iniţierea creşterii şi activităţii bacteriilor ruminale a fost mai redusă când au fost introduse în hrană şi celule de drojdii vii. - s-a consemnat şi capacitatea drojdiilor de a determina scăderea concentraţiilor inhibitorii de oxigen din rumen. - pereţii celulari ai drojdiilor au în structură mananoligozaharide care pot constitui un produs natural alternativ antibioticelor. Astfel în cercetări recente s-a relevat elecţia bacteriană pentru unii carbohidraţi, stabilindu-se prezenţa unor receptori specifici pe bacteriile intestinale pentru celulele epiteliale din peretele intestinal dar şi pentru anumite zaharuri (manani) aflate în digestă. Utilizarea manan-oligozaharidelor poate modifica ecosistemul microbian intestinal prin blocarea receptorilor germenilor patogeni urmată de evacuarea acestora din tractusul gastrointestinal prevenindu-se astfel colonizarea acestuia. Când acest efect este cuplat şi cu un răspuns imun îmbunătăţit, rezultatele pot fi comparabile cu cele obţinute prin utilizarea antibioticelor. Culturile de drojdii vii se recomandă în general în cantităţi de 1 g /kg SU raţie atât la rumegătoare cât şi la monogastrice. Efectul productiv al culturilor de drojdii vii administrate în hrana animalelor asigură sporuri medii zilnice mai mari cu 6 % şi o conversie a hranei îmbunătăţită cu 5%. Compania americană ALLTECH comercializează şi la noi în ţară preparate de culturi de drojdii vii, tulpina Saccharomices cerevisiae 1026 (Yea – Sacc1026) şi un produs Bio-Mos care este un 42

extract de manan-oligozaharide din peretele celular al drojdiilor din genul Saccharomices cerevisiae. S-a demonstrat că Bio-Mos-ul reduce concentraţiile enterice a bacteriilor patogene de tipul Salmonelei şi E. coli datorită lectinelor de pe suprafaţa lor care sunt ataşabile manozei. Astfel patogenii nu mai aderă la celulele epiteliale din intestinul subţire şi vor fi evacuate din tractusul gastrointestinal. S-a mai stabilit şi că suplimentarea raţiilor cu Bio-Mos poate absorbi micotoxinele de tipul aflatoxinei sau a zearalenonei reducându-se efectele negative ale acestora asupra performanţelor şi stării de sănătate a animalelor. Produsul se recomandă să se administreze în hrana suinelor, păsărilor, viţeilor, iepurilor şi peştilor în doză de 1 kg / to furaj. II.2. BIOMASA BACTERIANĂ

Proteinele de origine microbiană care nu pot, evident încă să rezolve problema foamei în lume, vor juca un rol important în cursul deceniului următor în domeniul alimentaţie animalelor şi mai târziu în cel al hranei oamenilor, deoarece istoria acestor proteine abia a început (SASSON, 1988). După cum arată POP şi STAN (1997) interesul de a se produce biomasă bacteriană este dat de ritmul deosebit de ridicat de creştere şi reproducere a bacteriilor (biomasa acestora dublându-se în 30 de minute), a conţinutului nutritiv, a rolului antipoluant jucat de bacterii în circuitul materiei minerale-materie organică - materie minerală, a valorificării unor substraturi organo-minerale, precum şi pentru promovarea unei noi resurse proteice în hrana animalelor. Din punct de vedere nutritiv, biomasa bacteriană are un conţinut proteic de circa 50 %, substanţe de rezervă (lipide, poliglucide) 20 %dar la nivele ridicate (10-20%) acizii nucleici care în cazul administrării biomasei bacteriene în proporţii mai mari şi în timp pot induce tulburări metabolice în organismul animal. 43

POP şi STAN (1997) citează cele mai utilizate bacterii pentru producerea de biomasă şi anume : CORYNEBACTERIUM, PSEUDOMONAS, MICROCOCCUS, BREVIBACTERIUM, KLEBSIELLA, MYCOBACTERIUM, METHYLOMONAS, METHYLOCOCCUS precum şi bacteriile celulolitice din genul CELLULOMONAS. Cel mai utilizat mediu de cultivare a bacteriilor producătoare de biomasă este în prezent metanolul, de viitor considerându-se că celuloza din produsele secundare agricole (grosiere) sau din industria lemnului poate constitui un substrat pentru flora celulozolitică. II.3. BIOMASA FUNGICĂ

Cultivarea fungilor în producţia de proteine prezintă o serie de avantaje comparativ cu celelalte microorganisme prezentate datorită în principal structurii lor filamentoasă, care permite o separare mai uşoară de mediul de creştere. Este de relevat şi conţinutul mai redus în acizi nucleici comparativ cu bacteriile şi drojdiile (POP şi STAN, 1997). Principalele caracteristici nutritive ale biomasei fungice sunt : conţinutul în proteine 20-40 %, cu o valoare biologică (75) încă limitată de nivelul mai scăzut de metionină şi triptofan ; este de consemnat şi aportul însemnat de vitamine din complexul B. Pentru producerea de biomasă fungică cele mai utilizate sunt genurile :RHIZOPUS, FUSARIUM, CLADIOSPORIUM, PENICILLIUM şi ASPERGILLUS, PAECILOMYCES, TRICHODERMA. Substraturile obişnuite de înmulţire a fungilor sunt reprezentate de melasă, leşii bisulfidice, hidrocarburile, dejecţiile şi nutreţurile grosiere – celulozice. După POP şi STAN (1997) ciupercile microscopice sunt utilizate nu numai pentru îmbogăţirea proteică a resurselor celulozice de diferite origini ci şi pentru efectul de

44

descompunere a celulozei, hemicelulozei şi chiar a ligninei mărind astfel digestibilitatea şi deci valoarea nutritivă a nutreţurilor grosiere. II.4. BIOMASA ALGICĂ

Şi algele unicelulare pot fi utilizate în condiţii de mediu adecvate specificului propriu pentru obţinerea de biomasă proteică. După POP şi STAN (1997) cele mai utilizate genuri sunt : CHLORELLA, SCENEDESMUS la care se adaugă CHLAMYDOMONAS şi CLOSTERIUM din grupa algelor verzi şi SPIRULINA, ANACYSTIS şi NOSTOC din grupa algelor albastre. Valorile orientative de caracterizare nutritivă a biomasei algice sunt de 50-65 % PB, cu un grad ridicat de corelare a aminoacizilor (lizina este aminoacidul care limitează valoarea biologică a proteinei), conţinutul în celuloză de regulă nu depăşeşte 3 %, concentraţia în acizi nucleici de până la 5-6 % este net inferioară celorlalte tipuri de biomase proteice prezentate. Cele mai numeroase date de producţie şi de efect nutritiv sunt despre spiruline. Apele lacului Texcoco (Mexic) şi bălţile din jurul lacului Ciad (Africa) sunt foarte alcaline (pH  11) şi favorizează proliferarea spirulinelor care formează o monocultură ; prezenţa vacuolelor gazoase în celule şi forma spiralată a filamentelor le permite să plutească iar recoltarea să fie relativ uşoară ; uscarea se face rapid la soare. Compoziţia chimică : 65 % proteină, 19 % glucide, 6 % pigmenţi, 4 % lipide, 3 % fibră şi 3 % cenuşă este valoroasă cu atât mai mult cu cât şi conţinutul în AA este echilibrat, de interes fiind nivelele ridicate de metionină şi triptofan în schimb lizina este mai slab reprezentată. Mai este de subliniat concentraţia de acizi nucleici de 4 % mult inferioară comparativ cu levurile (10 %) (SASSON, 1988).

45

În condiţii optime de creştere producţiile anuale ajung în cazul spirulinelor până la 50 t / ha comparativ cu 4 t la grâu, 7 t la porumb sau 6 t la soia iar cantitatea de proteină de 35 t / ha / an este de 14,5 ori mai mare comparativ cu soia (CIFERRI, 1981 citat de SASSON, 1988). Spirulina uscată cu aer cald şi transformată în făină poate fi utilizată atât în alimentaţia animalelor cât şi a omului (un fel de biscuiţi). Chiar şi asigurarea în totalitate a masei proteice prin spirulină la mai multe specii de animale a asigurat rate de creştere comparabile celor ale regimurilor obişnuite fără să se constate efecte patologice.

46

CAPITOLUL III

PRODUSE BIOTEHNOLOGICE UTILIZATE ÎN HRANA ANIMALELOR

Prin diferite procedee biotehnologice se pot obţine componente furajere sau ingrediente care se introduc în hrană, de obicei în structura nutreţurilor combinate cu scopul de a satisface unele cerinţe specifice, pentru profilaxia sau combaterea unor boli, precum şi pentru îmbunătăţirea performanţelor de creştere şi de producţie ale diferitelor specii şi categorii de animale. III.1. VITAMINELE

Cele aproape 20 de vitamine cunoscute până în prezent se denumesc cu ajutorul cuvântului vitamină urmat de una din majusculele alfabetului latin (A, B, C, D etc.) sau prin intermediul aceluiaşi cuvânt urmat de prefixul anti şi denumirea hipovitaminozei sau avitaminozei pe care o poate vindeca (vitamină antiscorbutică, antirahitică, etc) respectiv prin denumiri strâns legate de structura chimică (retinol, tiamină, riboflavină etc.) (CAPRIŢA, 1998). De regulă vitaminele sunt clasificate după criteriul solubilităţii fiind liposolubile : A, D, E, K, F şi hidrosolubile : complexul vitaminei B şi C. Vitaminele şi provitaminele sunt biosintetizate de plante sau de microorganisme în cursul dezvoltării acestora când se formează ca metaboliţi primari.

47

Fiind indispensabile animalelor superioare, necesarul în aceşti nutrienţi se satisface prin aport exogen, prin hrană respectiv prin diferite componente ale acesteia mai bogate în anumite vitamine. Când acest aport devine insuficient, de exemplu în creşterea intensivă a animalelor, se impune suplimentarea vitaminică utilizându-se produse industriale obţinute prin sinteză sau biotehnologic. III.1.1. VITAMINELE LIPOSOLUBILE

Vitamina A (antixeroftalmică, antiinfecţioasă) – este un factor esenţial pentru creşterea şi regenerarea ţesuturilor, cu rol în menţinerea normală a troficităţii mucoaselor şi glandelor anexe ; are o acţiune importantă în reproducţie, în conversia hranei şi în creşterea rezistenţei la stres. Cerinţele în această vitamină sunt asigurate prin consum de provitamină A (caroteni şi carotenoizi – vitamina A naturală) şi prin suplimentarea hranei cu preparate sintetice de vitamina A stabilizată. În cazul provitaminei A procedeele tehnologice de obţinere a carotenoizilor folosind culturi de microalge (beta- carotenul din Dunaliella bardawil reprezintă 10 % din greutatea uscată a algei) ciuperci (Blakeslea trispora) sau drojdii (Rhodotorula) sunt încă prea costisitoare (POP şi STAN, 1997). Suplimentarea cu vitamina A a nutreţurilor combinate pentru păsări şi porci se efectuează curent pe calea preparatelor sintetice stabilizate de tip microvit A cu 325 mii UI / g sau 500 mii UI / g. Vitamina D – reglează absorbţia intestinală a Ca şi P, contribuie la menţinerea raportului Ca / P normal, intervine în metabolismul acestor macroelemente şi asupra menţinerii concentraţiei lor în sânge şi în lichidele interstiţiale. Necesarul organismului se asigură prin transformarea provitaminelor (ergosterolul şi 7 – dehidrocolesterolul) cu localizare subcutanată sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete şi prin suplimentarea nutreţurilor combinate cu preparate sintetice stabilizate de vitamina D3 48

ca de exemplu microvitul D3 (forma comercială a 7 – dehidrocolesterolului sintetic iradiat) de 200 mii UI / g sau 400 mii UI / g. Vitamina E – (tocoferolul) este cunoscută ca factor al fertilităţii dar este în principal un factor oxido – reducător de reglare a respiraţiei celulare în toate ţesuturile vii, antioxidant biologic puternic, şi cu acţiune sinergică cu Se. Animalele nu pot sintetiza vitamina E iar tocoferolii existenţi în stare naturală în furaje nu satisfac necesarul mai ales în sistemul intensiv de creştere. Cerinţele se asigură prin suplimentarea nutreţului combinat cu vitamina E sintetică stabilizată sub formă de microvit E de 250 UI / g sau de 500 UI / g. Vitamina K (antihemoragică) – este indispensabilă sintezei de protrombină, intervenind în coagularea sângelui. În condiţii normale de creştere, vitamina K este sintetizată de microflora de pe traiectul digestiv chiar până la nivelul cerinţelor la mamifere dar insuficient la păsări la care se şi suplimentează. Prin sinteză microbiană se poate obţine vitamina K2, principalele microorganisme producătoare fiind din genul Bacillus (B. subtilis, B. cereus, B. mycoides, B. proteus, B. aerogenes) şi Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis, Proteus vulgaris şi Escherichia coli (POP şi STAN, 1997). Vitamina K3 de uz furajer este produsul de sinteză MBS (menadion – bisulfit de Na), o pulbere solubilă care conţine 95 % vitamina K3.

49

III.1.2. VITAMINELE HIDROSOLUBILE

Vitamina B1 (tiamina) – îndeplineşte un rol important în metabolismul glucidelor şi al apei, în resorbţia grăsimilor, în menţinerea tonusului gastro – intestinal. Se sintetizează în prestomace la rumegătoare de către bacteriile ruminale. Microorganismele specifice producătoare de tiamină sunt : Bacillus proteus, Bacillus mesentericus, Bacillus aerogenes, Bacillus vulgatus, E. coli, precum şi drojdiile (Saccharomices cerevisiae). În prezent se produce industrial prin sinteză chimică sub formă de clorhidrat de tiamină. Vitamina B2 (riboflavina) – îndeplineşte un rol important în metabolismul glucidelor, lipidelor şi proteinelor (al AA), intervine în fosforilare, în reglarea oxidărilor celulare precum şi în procesele de creştere. Se produce biotehnologic prin microbiologie industrială prin cultivarea bacteriei Ashbya gossyppii sau prin fermentarea laptelui smântânit sau a zerului cu Clostridium acetobutylicum, Candida tropicalis, Candida guillermondia dar şi a ciupercii Eremothecium ashby (POP şi STAN, 1997). Acidul pantotenic (vitamina B3) – este component al coenzimei de acetilare A (CoA) cu rol în metabolismul lipidelor, hidraţilor de carbon şi protidelor ; ia parte la formarea acetilcolinei. Este sintetizat de flora bacteriană din rumen şi intestinul gros. Se produce pe cale industrială şi prin biosinteză microbiană din drojdii, mucegaiuri (Streptomyces frediae) şi mai ales din bacterii : Acetobacter aerogenes, Clostridium butylicum, Pseudomonas fluorescens, Proteus vulgaris, E. coli. Ca aditiv furajer se utilizează sub formă de premix cu 45 % D.L. pantotenat de calciu.

50

Vitamina PP (niacina, acid nicotinic, vitamina B4) – intră în componenţa codehidrogenazei I şi II şi este un factor indispensabil creşterii florei bacteriene digestive. Se produce industrial sub formă de acid nicotinic. Biosinteza se realizează din triptofan (provitamina niacinei) şi acid glutamic prin intermediul florei microbiene de la nivelul tubului digestiv. Microorganismele specifice producătoare de vitamina PP sunt : E. coli, Neurospora crassa, Xanthomonas pruni etc. Acidul folic – este un complex de pteridină, acid paraminobenzoic şi acid glutamic. Intervine în sinteza unor AA (serina, metionina)şi este un factor de creştere şi antianemic la păsări (la puii de găină). Este biosintetizat de microorganismele : E. coli, Bacillus subtillis, Streptococcus faecium sau Lactobacillus arabinosus. Piridoxina (vitamina B6) – rol în metabolismul protidelor, în sinteza unor AA neesenţiali şi a triptofanului ; activitate antianemică ; intervine în biosinteza substanţelor responsabile de transmiterea stimulilor nervoşi. Se poate obţine în cantităţi mari prin cultivare de Saccharomices cerevisiae, sau a unor bacterii ca Acetobacter xilinum, Acetobacter aerogenes, Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens, iar prin sinteză chimică rezultă sub formă de clorhidrat de piridoxină. Biotina (vitamina B7) – coferment al unor enzime cu rol în decarboxilare, intervine în sinteza acidului aspartic. Este sintetizată de microflora digestivă, însă sub valori de necesar la găini, curci, purcei la care sunt necesare suplimentări de biotină. Se poate obţine pe cale biotehnologică folosind culturi de drojdii, micete (genul Penicillium, Aspergilus) sau bacterii : Lactobacillus casei, L. bulgaricus, L. acidophilus, Pseudomonas sp., E. coli. 51

Vitamina B12 (cobalamina) – este factor esenţial de creştere, importantă în hematopoeză (principiu antianemic) şi activator al celulelor nervoase. Este sintetizată de microflora ruminală iar biotehnologic prin cultivarea de Pseudomonas denitrificans, Propionbacterium spp., precum şi de Rhizopus arrhizus şi Rhizopus nigricans. Pentru suplimentarea hranei cu vitamina B12 se utilizează un premix furajer denumit Bevitex cu 50 sau 200 gama vitamină B12 / g produs. Vitamina C (acidul ascorbic) – reglează procesele oxidoreducătoare fiind un antioxidant, sporeşte rezistenţa endoteliului vascular, are o acţiune antihemoragică şi antitoxică fiind un potenţator al celorlalte vitamine. În condiţii de creştere intensivă a animalelor nu este sintetizată la nivelul cerinţelor de flora digestivă. Se practică extragerea din surse vegetale (citrice, ardei) dar poate fi obţinută şi pe cale microbiologică prin cultivarea de Acetobacter suboxydans şi Pseudomonas fluorescens.

III.2. ANTIBIOTICELE DE UZ FURAJER ŞI STIMULATORII DE CREŞTERE

III.2.1. ANTIBIOTICELE FURAJERE

După descoperire, antibioticele au fost utilizate ca agenţi terapeutici în combaterea diferitelor boli infecţioase la om şi la animale. La acestea din urmă s-a observat însă că antibioticele aveau şi un efect bioproductiv ceea ce a determinat să fie folosite şi ca aditivi furajeri. Ca promotori de creştere, la animale antibioticele se folosesc de circa 45 de ani. 52

Administrarea antibioticelor în hrana animalelor ca biostimulatori se bazează pe următoarele efecte : - ameliorează schimburile nutritive de la nivelul tubului digestiv prin diminuarea populaţiei bacteriene saprofite şi instituirea unei vasodilataţii la nivelul vilozităţilor intestinale ; - se reduce consumul de hrană pe unitatea de produs prin suprimarea dezvoltării unor microorganisme, potenţial patogene ; - se jugulează unele infecţii inaparente, cu evoluţie subclinică ; - se diminuează efectele provocate de stresul nutriţional, de transport şi de microclimat ; S-a constatat că efectele enunţate mai sus asigură obţinerea unor sporuri mai mari în greutate cu 4-8 % în condiţiile reducerii consumului specific cu 3-6 %. Într-un raport al firmei Alltech în care se făcea o trecere în revistă a rezultatelor privind utilizarea antibioticelor în hrana animalelor se arată că din 12153 experimente, la aproximativ 72 % s-a constatat o îmbunătăţire a indicilor productivi. Utilizarea neraţională a antibioticelor în scop terapeutic şi furajer a generat însă fenomenul de antibiorezistenţă amplificat de posibila remanenţă reziduală a acestora în producţiile animalelor (lapte, carne) cu implicaţii cunoscute în asigurarea stării de sănătate atât la om cât şi la animale. Astfel încă din anii ’50, BOHNHOFF şi colab. şi FRETER citaţi de GHERGARIU (1995) constată că administrarea de antibiotice la animale de experienţă, măreşte riscul de infecţii şi că puii care primeau în hrană antibiotice ca stimulatori de creştere sunt mai susceptibili la colonizarea cu Salmonella. De aceea în raportul SWANN elaborat în 1969, antibioticele au fost separate pentru prima dată în două mari categorii : de uz terapeutic şi de uz furajer. 53

După BALLARINI citat de GHERGARIU (1995) antibioticele folosite ca aditivi trebuie să întrunească următoarele condiţii : - să nu aibe legături cu antibioticele folosite în terapia umană respectiv în cea veterinară ; - să se absoarbă puţin (sau deloc) după administrarea orală pentru a se prevenii reziduurile antibiotate din produsele animale (lapte şi carne) ; - să aibe toxicitate redusă pentru animale ; - să fie compatibile cu alţi aditivi furajeri ; - să aibe stabilitate după încorporarea în anumite preparate furajere : premixuri, concentrate PVM, nutreţuri combinate; - să nu influenţeze funcţiile organismului ; - impact minim (sau absent) asupra mediului ; Pentru a se preveni fenomenul de antibiorezistenţă la o populaţie bacteriană se va recurge şi la schimbarea periodică a antibioticului furajer folosit într-o fermă. În mare majoritate şi antibioticele de uz furajer se obţin biotehnologic fiind produse de microorganisme : bacterii, actinomicete, ciuperci, licheni, făcând parte din categoria metaboliţilor secundari (idioliţi). Prezentăm în continuare principalele tipuri de antibiotice de uz furajer, produse prin biosinteză microbiană, care au fost şi sunt încă utilizate la noi în ţară. PENICILINELE – reprezintă o întreagă clasă de antibiotice. Se obţin prin biosinteză din culturi specifice de Penicillim. Instalarea penicilino-rezistenţei se datorează producerii penicilinazei care descompune penicilina. Sunt active pe coci gram pozitivi şi pe bacili gram negativi. Penicilinele posedă şi proprietăţi antitoxice neutralizând endotoxinele bacteriene. Absorbţia intestinală este redusă. Eliminarea din organism se face prin urină, bilă şi lapte deci nu se vor administra la vacile în lactaţie.

54

Sub formă de Furadicil (procain-penicilina) se utilizează în profilaxia enteropatiilor, pentru ameliorarea stării de sănătate şi stimularea creşterii la pui, purcei, viţei în doze de 10-50 ppm. TETRACICLINA – se obţine din culturile de Streptomyces texasi sau prin declorurarea aureomicinei. Are spectru larg de acţiune asupra germenilor Gram pozitivi şi a unora negativi, a ricketsiilor şi asupra unor viruşi şi protozoare. Sub formă de tetraxin se utilizează în profilaxia tulburărilor gastrointestinale şi în stimularea creşterii la porci şi păsări în doze de 5-50 ppm substanţă activă. CLORTETRACICLINA – sau aureociclina, aureomicina sau biomicina se obţine din culturile de Streptomyces aureofaciens. Are cel mai larg spectru de acţiune antimicrobienă dintre antibioticele utilizate mai frecvent : asupra bacteriilor Gram + şi - , ricketsi şi viruşi. Sub formă de Gallisan (aureociclină + moldamin), se utilizează preventiv în paratifoză la păsări. Ca aditiv furajer se utilizează sub denumirea de aurex (200 UI aureomicină / mg) ; doza de 20 ppm influenţează sporurile în greutate. Alte forme de prezentare : Vitaurom premix (40 % clortetraciclină şi 1,5 mg ‰ Bi2) ; Ciclofurin (15 UI aureociclină / mg de produs) şi Gallisan. OXITETRACICLINA – sau Teramicina se obţine din culturile de Streptomyces rimosus. Are spectru larg de acţiune. La tineret, în doză de 5-20 ppm stimulează sporul şi reduce consumul specific cu 2-5 %. Restricţii : se administrează până la 5 zile înainte de sacrificarea puilor şi a porcilor. FLAVOMICINA – se prezintă ca pulbere amorfă, incoloră, produsul comercial fiind un miceliu de fermentaţie uscat, obţinut din culturi de Streptomyces, pus pe un suport. Doza ca aditiv furajer este de 5-10 ppm. Stabilitatea în PVM şi în nutreţurile combinate este de 7-8 luni. BACITRACINA – este un stimulator de creştere la păsări, porcine, taurine dar nu se va administra la găinile şi curcile ouătoare. 55

Este un antibiotic cu acţiune de tipul penicilinei. Se obţine din culturile de Bacillus subtilis. După fermentare se centrifughează, se ajustează pH-ul, se adaugă Zn, se deshidratează şi se micronizează. Este un bacteriostatic faţă de germenii Gram pozitivi şi negativi şi faţă de micoplasme. Se prezintă ca o pulbere albă foarte higroscopică, rezistă la digestia pepsică şi tripsică. Este precipitată şi inactivată de sărurile metalelor grele. Favorizează creşterea şi îngrăşarea tineretului (pui, purcei, viţei, miei) în doze de 5-50 ppm. Administrată oral nu se absoarbe. Forme de prezentare : premix cu Zn-bacitracină 40 % ; Baciferm cu 50 g Zn – bacitracină şi 12 mcg B12 / kg produs. VIRGINIAMICINA – se obţine din lichidele de fermentaţie ale speciei Streptomyces virginiae (recoltată din solul belgian). Administrată prin NC determină creşterea rezistenţei florei fiziologice faţă de cea patogenă, îmbunătăţeşte digestia şi absorbţia tisulară a nutrienţilor ; favorizează sinteza unor enzime implicate în metabolismul proteic. Dozele de 5-20 ppm ameliorează sporul cu 2-5 % şi reduce consumul specific cu 3-6 %. Forma de prezentare : premix cu virginiamicină 5 %. Nu se administrează la scrofiţele cu greutăţi peste 50 kg şi nici la scroafele şi vierii de reproducţie. ERITROMICINA – este un antibiotic izolat din culturi de Streptomyces erythreus. Acţionează asupra germenilor prin blocarea sintezelor proteice şi inhibarea încorporării de AA la nivelul membranei celulare. Fiind liposolubilă traversează membrana lipidică a pereţilor celulari şi pătrunzând în interiorul celulelor are o activitate bacteriostatică. În NC doza este de 5-20 ppm pentru păsări, porci, taurine, stimulează creşterea ; la nivel de 100 ppm previne infecţiile subclinice, efectele stresului de transport, a vaccinărilor, a erorilor tehnologice şi de furajare. Forme de prezentare : Gallimicin 20 – premix cu eritromicină 20 g / kg produs ; Gallimicin 100 – premix cu 100 g / kg produs. 56

TYLANUL – este un antibiotic de uz furajer, izolat şi extras dintr-o tulpină de Streptomyces fradiae (recoltată iniţial din solul Taivanului). Are specificitate asupra bacteriilor Gram pozitive (stafilococi, streptococi), spirocheţi : Vibrio coli, Micoplasma. După 48 de ore de la tratament nu se mai constată reziduuri tisulare la porci şi păsări. Previne dizenteria produsă de Vibrio coli, rinita atrofică, enteritele colibacilare la porci. Doza de prevenţie este de 100 ppm iar ca stimulator de creştere de 10-40 ppm. La păsări se utilizează în prevenirea şi tratamentul micoplasmozei la pui şi a sinuzitei infecţioase la curci. Forme de prezentare : Tylan 100 cu 100 g fosfat de tylosin / kg produs ; Premix Ty 10 cu 10 g fosfat de tylosin / kg premix. APRAMICINA – este un produs de uz furajer izolat şi extras dintr-o cultură de Streptomyces tenebrarius. Este activă faţă de Salmonella şi Escherichia coli la o concentraţie mai mică de 16 mcg / ml. Se poate asocia cu tylanul 1/1 (câte 100 ppm) sau cu furazolidona – 100 ppm A / 300 ppm F. Se administrează prin premixuri medicamentoase în nutreţul combinat în perioadele de tratament de 10-14 zile pentru combaterea enteritelor la suine. Forme de prezentare : - Apralan – 100 premix în saci de 25 kg ; Apralan – pulbere solubilă, în flacoane de 50 g substanţă activă. RUMENSINUL – (Monensinul) principiul activ este monensinul, un antibiotic de uz furajer obţinut dintr-o cultură de Streptomyces cinnamonensis. Este un aditiv furajer pentru nutreţurile combinate destinate taurinelor la îngrăşat. Acţiune : în prestomace inhibă fermentaţia butirică şi acetică şi măreşte cantitatea de acid propionic, diminuă metanogeneza şi ridică nivelul energetic al raţiei ingerate ; consumul nu se modifică. Doza de utilizare : - 20 ppm la tineretul taurin în greutate de 125-250 kg ; - 40 ppm la tineretul taurin cu greutatea peste 250 kg până la sacrificare ; 57

III.2.2. ANTIBIOTICE ANTICOCCIDIENE

Coccidioza este o parazitoză produsă de numeroasele specii ale genului Eimeria (E. tenella, acervulina, necatrix, brunetti, mivati, mitis, maxima) care poate produce pagube însemnate în sectorul avicol. Boala este mult potenţată de modificările echilibrului ecologic în condiţiile sistemului intensiv de creştere a păsărilor. Prevenirea şi combaterea coccidiozei se efectuează cu produse medicamentoase specifice, în România importându-se şi testându-se numeroase preparate de firmă şi anume : Amprolium, Etopabat, Amprol-plus, Zoalen, Lerbeck, Nicrazin, Sulfachinoxalina, Ultrastat etc. La acestea se adaugă şi unele antibiotice obţinute prin biosinteză microbiană care au şi un efect anticoccidien şi anume : - MONENSIN – antibiotic din culturi de Streptomyces cinnamonensis ; prezentare Elancoban 100 (100 g substanţă activă / kg premix) cu doza de 1 % în NC, deci concentraţie de 100 ppm. Nu se va administra la puii şi tineretul aviar de înlocuire iar la broileri se va scoate din hrană cu 3 zile premergător sacrificării. - AVATEC - se foloseşte ca Lasalocid sodium şi se obţine prin biosinteză cu Streptomyces lasaliensis. Prezentare – Avatec- premix cu 15 % lasalocid de sodiu, în doză de 75 ppm ; se scoate cu 5 zile înaintea sacrificării puilor de carne. Are activitate coccidiocidă marcantă, intervenind în prima fază din ciclul de dezvoltare al coccidiilor şi are şi un efect antimicrobian asupra germenilor gram pozitivi ; stimulează şi ritmul de creştere la pui. - SALINOMICINUL - este un antibiotic de biosinteză, obţinut din cultura de Streptomyces albus. Produs comercial : SACOX 60 sau 100 care conţine 60 respectiv 100 g substanţă activă / kg premix. Pentru prevenirea şi combaterea coccidiozei aviare se vor întocmi şi programe de utilizare şi rotire a produselor medicamentoase pentru a nu se instala fenomene de rezistenţă în efectivele de păsări. La stabilirea deciziei privind utilizarea unui coccidiostatic se va avea în vedere : 58

-

eficacitatea maximă faţă de cât mai multe specii de Eimeria care parazitează obişnuit în complexul avicol ; toxicitate redusă sau nulă ; să nu afecteze ritmul de creştere şi consumul specific ; să se elimine din organism, să nu lase reziduuri în carcase şi organe care pot fi dăunătoare consumului uman ; III.2.3. STIMULATORII DE CREŞTERE

Într-o accepţiune mai veche, în categoria stimulatorilor de creştere intră substanţele obţinute de regulă prin sinteză chimică dar cu acţiune comparabilă cu cea a antibioticelor şi care sunt folosite ca aditivi furajeri în hrana tineretului din seria animală. Ne fiind obţinute prin procedee biotehnologice prezentăm succint produsele utilizate la noi în ţară mai mult pentru a cunoaşte apartenenţa acestor preparate. CARBADOX (Mecadox) – produs chimic de sinteză ; stabil în nutreţurile combinate. Are spectru larg de acţiune faţă de germenii Gram pozitivi şi negativi, spirochete, clamidii, rickettsii. Se utilizează profilactic şi curativ împotriva enteritelor bacteriene. Se poate administra ca aditiv permanent în nutreţurile combinate pentru tineretul suin până la 35 kg, doza fiind de 50 ppm. Nu se va folosi dacă nutreţul combinat conţine sub 15 % PB. NITROVIN (Payzone) – stimulator de creştere pentru puii de carne şi purcei. Mecanismul de acţiune este incomplet elucidat însă are acţiune asupra germenilor Gram pozitivi (streptococi, stafilococi, clostridii) şi stimulează absorbţia elementelor nutritive la nivelul intestinului. Compatibil cu antibioticele şi coccidiostaticele este practic netoxic, fără rezidii de substanţă activă în carne. Doza stimulatoare este de 10-12 ppm. BAYONOX – este stimulator chimic pentru creşterea porcilor. Are efecte profilactice şi curative împotriva germenilor Gram pozitivi şi negativi, reducând cu peste 50 % incidenţa tulburărilor digestive.

59

Stimulează ritmul de creştere la purceii sugari şi tineretul suin sub 50 kg, obţinându-se sporuri mai mari cu 5-7 %, dacă se foloseşte doza permanentă de până la 100 ppm. Este bine tolerat de organism şi compatibil cu ingredientele obişnuite din hrană ; se elimină repede din organism. Se foloseşte sub formă de premix cu 10 % substanţă activă. RIDZOL (Ronidazol) – stimulator de creştere şi agent terapeutic activ în combaterea dizenteriei porcilor. Are spectru larg de acţiune faţă de germenii Gram pozitivi şi negativi, spirochete şi rickettsii. Se utilizează profilactic şi curativ în enteritele bacteriene, având o toxicitate limitată şi este bine tolerat. Doza de 10-50 ppm se stabileşte în funcţie de categoria de greutate. Nu se foloseşte cu 7 zile premergător sacrificării.

 În prezent în ţările din Uniunea Europeană se urmăreşte eliminarea antibioticelor în scop furajer ; de fapt s-a şi interzis folosirea Zn-bacitracinei, a spiromicinei, virginiamicinei şi a tylanului în acest sens. Din această cauză unele companii îşi reorientează cercetările pentru a obţine agenţi antimicrobieni cu efect de promotori de creştere şi care să constituie şi o alternativă naturală la antibioticele furajere. În acest context se înscriu şi noile produse ale firmei Alltech, respectiv : ● preparatul Bio-Mos, care are ca efect îndepărtarea bacteriilor care conţin plasmide din tractusul intestinal de către mananoligozaharidele conţinute de pereţii celulari ai drojdiilor (Sacharomyces cerevisiae) – (vezi şi la probiotice). ● biopeptidele ; în ultimul timp au fost izolate un număr mare de peptide active biologic care au proprietăţi antioxidante, aromatizante sau efecte hormonale şi antimicrobiene. 60

Diferitele peptide ciclice, glicopeptidele şi lipopeptidele prin activitatea lor antimicrobienă şi antivirală pot înlocui (alternativ) antibioticele. În această categorie se înscrie produsul Ultimate Protein TM 1672 format din : - dipeptide bogate în acid glutamic care îmbunătăţeşte palatabilitatea hranei ; - tripeptide cu efecte asemănătoare antibioticelor ; - nucleotide similare proteinelor specifice descoperite în colostru ; - oligopeptide care stimulează proliferarea lactobacililor. Utilizarea acestui produs este susţinută şi de cercetările prin care s-a stabilit că în intestinul subţire o parte semnificativă a N proteic poate fi absorbită şi la nivel de peptide şi nu numai ca aminoacizi. III.3. AMINOACIZII SINTETICI

Posibilităţiile de producere în cantităţi industriale (prin sinteză chimică sau biosinteză) a principalilor aminoacizi esenţiali permite nutriţioniştilor un mod mult mai direct şi eficient de echilibrare şi corelare a aminoacizilor esenţiali în hrana diferitelor specii şi categorii de animale. Se asigură astfel o îmbunătăţire a valorii biologice a proteinei şi satisfacerea cerinţelor azotate în condiţiile reducerii nivelului de PB din raţie sau din nutreţurile combinate. Obţinuţi prin tehnici biotehnologice, aminoacizii fac parte din grupa metaboliţilor primari, alături de acizii organici, nucleotide purinice şi pirimidinice, solvenţi, vitamine, care sunt produşi de către celulele microbiene în cursul dezvoltării lor. În prezent microbiologia industrială asigură prin microorganisme specializate genetic producerea de aminoacizi esenţiali şi neesenţiali în principal de lizină, acid glutamic, treonină, valină, triptofan, prolină, metionină şi alţii. În tabelul 6 sunt prezentate unele specii de microorganisme mutante auxotrofe* utilizate pentru producerea de AA prin biosinteză. 61

Tabelul 6 Producerea de aminoacizi de către microorganisme mutante auxotrofe* (după RAICU şi colab. 1990, citat de POP şi STAN, 1997) Aminoacidul produs L - lizină L - leucină L - prolină L - citrulină L - ornitină L - treonină L - valină

Microorganisme Corinebacterium glutamicum Brevibacterium flavum Brevibacterium lactofermentum Corynebacterium glutamicum Corynebacterium glutamicum Corynebacterium glutamicum Bacillus subtilis K Corynebacterium glutamicum Brevibacterium sp. (B. flavum) Arthrobacter paraffineus Escherichia coli Corynebacterium glutamicum Arthrobacter paraffineus

Producţia (g / l mediu) 13 34 20,2 16 14,8 10,7 16,5 26 23 9 10,5 30 9

* mutantele auxotrofe, sunt microorganisme deficitare metabolic pentru că nu răspund proceselor de reglare enzimatică şi au nevoie de un factor de creştere pentru a fi cultivate industrial.

III.3.1. L – LIZINA

Lizina a fost primul aminoacid izolat din cazeină în 1889 de către DRECHSEL şi este unul din principalii AA limitativi din hrană. În organism lizina îndeplineşte numeroase funcţii având o pondere însemnată în structura proteinelor. Este de asemenea un important constituent al unor peptide hormonale. Intervine în următoarele procese fiziologice (mai importante) : - în metabolismul proteinelor, în sinteza proteinelor corporale ; 62

este un precursor al carnitinei care participă în metabolismul acizilor graşi ; - în formarea ţesutului osos ; - în funcţia de reproducţie atât la masculi cât şi la femele ; - stimulează ritmul de creştere la tineret ; - excesul de lizină poate fi utilizat ca sursă de energie pentru organism asigurând 4600 EM/kg ; Lizina pură este foarte higroscopică şi de aceea se comercializează ca o sare a lizinei cu acidul clorhidric. Lizina monoclorhidrică are formula generală C6H14N2O2 x HCl, cu greutatea moleculară de 182,65, de culoare alb-gălbuie, cristalină cu solubilitatea în apă 35 % (la 20 0C şi pH 5,5) şi cu concentraţii de minim 78,8 % . Se poate găsi şi sub formă lichidă conţinând 20-50 % L – lizină. Se produce în proporţie de peste 80 % prin biosinteză (la nivel mondial 41000 t în 1980). În acest proces, L – lizina reprezintă un metabolit primar produs prin fermentarea unor microorganisme auxotrofe. Astfel unele suşe de BREVIBACTERIUM FLAVUM şi CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM transformă peste o treime din zahărul conţinut în mediul de cultură în lizină ; cantităţile obţinute pot atinge 75 g lizină / litru de mediu (SASSON, 1988). În Japonia se produce lizină prin biosinteză, cu MICROCOCCUS GLUTAMICUS specie, cu care se poate obţine şi acid glutamic sau alţi AA, în funcţie de dirijarea parametrilor de fermentaţie şi a mediului de cultură (POP şi STAN, 1997). La noi în ţară, prin lucrări de mutageneză, la ICCF Bucureşti s-a obţinut o mutantă auxotrofă denumită BREVIBACTERIUM LACTOFERMENTUM ICCF – 3 capabilă să producă 35-40 g lizină / l mediu, folosită apoi pentru producerea de lizină furajeră la întreprinderea Antibiotice Iaşi (POP şi STAN, 1997). Marii producători mondiali de AA sintetici, comercializează şi la noi L – lizina sub diferite denumiri ca : ADM L – lizine, Luta – Lysin, Sewon L – Lysine. -

63

Un mod interesant de asigurare a lizinei în hrana păsărilor este efectuat de KOUDELA şi colab. 1992 citat de POP şi STAN (1997) care utilizând un premix care conţine germeni producători de lizină (E. coli – lys 5 x 108 / g premix şi 125-250 g premix / 100 kg NC) a avut o influenţă pozitivă asupra creşterii în greutate şi a valorificării hranei la puii de găină. Valorile de suplimentare a L – lizinei în reţetele furajere destinate păsărilor şi porcilor se stabilesc în funcţie de aportul în acest AA al componentelor furajere de bază. Totuşi orientativ în nutreţul combinat pe bază de porumb, proporţia de încorporare a lizinei oscilează între 0,2 şi 0,5 %. La aceste doze se pot satisface cerinţele de lizină care la păsări oscilează de la 0,70 % la găinile ouătoare la 1,10 % la puii de carne (0-21 de zile) iar la suine de la 0,55 % la porcii în faza de îngrăşare 80-110 kg până la 1,15 % la purceii sugari. În stare naturală lizina se găseşte în sursele proteice de origine animală (făina de peşte, de carne, laptele praf) precum şi în proteina vegetală din şroturile de soia, drojdiile furajere, făina de lucernă şi trifoi. În cereale şi în şrotul de floarea soarelui lizina este deficitară. III.3.2. D.L. – METIONINA

Metionina este un alt aminoacid esenţial care îndeplineşte în organism funcţii biologice importante şi anume : - intervine în creşterea organismului - în creşterea lânii şi a penelor - în metabolismul lipidelor - la formarea proteinelor din sânge - stimulează ritmul de creştere la tineret şi producţiile la animalele adulte - influenţează valorificarea hranei la păsări şi porci Metionina a început să fie produsă în anii `50 prin sinteză chimică şi spre deosebire de alţi aminoacizi această cale este şi în prezent mai eficientă economic în comparaţie cu sinteza biotehnologică. Aceasta şi datorită faptului că animalele au capacitatea 64

de a converti D-metionina, ambii izomeri ai acestui aminoacid produs industrial fiind activi biologic. Sursele naturale de metionină sunt nutreţurile proteice de origine animală şi şroturile de floarea soarelui, în cantităţi mai reduse fiind în şroturile de soia în drojdiile furajere precum şi în cereale. În nutreţurile combinate destinate păsărilor şi porcinelor care au fost preparate pe bază de cereale şi şrot de soia se va recurge la suplimentarea cu D.L. – metionină de regulă în proporţie de 0,03-0,1 % în funcţie de aportul în acest AA al structurii de bază. După STILBORN, 1990 la o reţetă formată din porumb şi şrot de soia pentru puii de carne, doza minimă de D.L. – metionină necesară a fi suplimentată este de 0,35 %. De fapt nivelele de suplimentare ale D.L. –metioninei urmăresc satisfacerea cerinţelor în tioaminoacizi care la păsări variază de la 0,90 % la broileri la 0,58 % la găinile ouătoare (ouă de consum) iar la porcine de la 0,62 % la purceii sugari la 0,42 % la suinele din categoria de greutate 80-110 kg. Şi la vacile performante metionina devine un factor de limitare a producţiei de lapte dar administrarea în hrană a aminoacizilor se face numai după o prealabilă protejare de atacul microsimbiont. Astfel în Franţa se comercializează deja preparatul Smartamina (metionină protejată pentru vacile de lapte) în doză de 12 g / cap / zi. Suplimentarea raţiei în primele 70-100 de zile de lactaţie a determinat o creştere a producţiei de lapte cu 3,02 l, a proteinei din lapte cu 0,07 % dar nu s-a influenţat conţinutul în lactoză şi grăsime al laptelui. III.3.3. L – ACIDUL GLUTAMIC

Acidul glutamic este un aminoacid neesenţial dar important pentru că mulţi AA sunt sintetizaţi prin transaminare prin intermediul lui. Este utilizat cu precădere pentru evidenţierea gustului la alimente şi furaje (destinate porcinelor) sub formă de L – glutamat monosodic. Se pare că acidul glutamic este primul aminoacid produs industrial – dar pe cale chimică – încă din primul deceniu al secolului 65

XX de IKEDA (1908) fiind folosit pentru producerea glutamatului de sodiu (POP şi STAN, 1997). În prezent este biosintetizat prin culturi de CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM şi BREVIBACTERIUM FLAVUM. Mediul de cultivare a unor tulpini specializate din genurile de mai sus poate fi acidul acetic, etanolul, n – parafinele cu randamente de 40-60 g / l mediu. Şi la noi în ţară prin lucrări de mutageneză la ICCF Bucureşti sau obţinut suşe mutante de BREVIBACTERIUM LACTOFERMENTUM care au produs până la 60 g / l de acid glutamic. După SASSON (1988) în lume, producţia de L – acid glutamic la nivelul anului 1980 a fost de 360000 t. III.3.4. L – TRIPTOFANUL

Triptofanul este un precursor în biosinteza unor substanţe biologic active, respectiv a acidului nicotinic, a acidului indolacetic şi a serotoninei. Pentru păsări şi porci este un aminoacid esenţial cu rol în metabolismul protidic. Contribuie la stimularea ritmului de creştere, a producţiei de ouă cu reducerea consumurilor specifice. Intervine şi în funcţia de reproducţie precum şi în creşterea muşchilor scheletici. Se cunoaşte că aproximativ 2 % din triptofanul raţiei zilnice se converteşte în niacină la pui şi peste 7 % la purcei. În prezent triptofanul se obţine prin fermentaţie microbiană, utilizarea sa în alimentaţia animală fiind limitată îndeosebi de producţia redusă cantitativ. Cerinţele în triptofan la monogastrice se diferenţiază puţin fiind de 0,20 % la broileri şi de 0,16 % la găinile ouătoare respectiv de 0,19 % la purceii sugari şi de 0,11 % la suinele supuse îngrăşării în greutate de 80-110 kg. L – triptofanul destinat producţiei furajere are o puritate minimă de 98 % şi un conţinut maxim de 2 % apă.

66

III.3.5. L – TREONINA

Treonina a fost ultimul AA izolat de către ROSE în anul 1935. Cu descoperirea acesteia a fost posibil să se stabilească tot setul de cerinţe în AA al animalelor utilizându-se formulele purificate de AA şi stabilindu-se bilanţul AA, antagonismul dintre ei şi digestibilitatea lor rezultând necesarul de aminoacizi. Treonina îndeplineşte funcţii importante în organism intervenind în metabolismul altor AA, este un precursor al glicinei, se află în concentraţii ridicate în epiteliul gastrointestinal în enzimele digestive şi în imunoproteine ; favorizează creşterea muşchilor scheletici. Producerea industrială de L – treonină prin tehnologii fermentative s-a dezvoltat în anii `80, fiind destinată îndeosebi industriei de nutreţuri combinate pentru porci şi păsări. Orientativ necesarul de treonină la păsări oscilează de la 0,80 % la puii broileri (0-21 de zile) la 0,47 % la găinile ouătoare a căror ouă sunt destinate consumului. La suine cerinţele cele mai ridicate sunt la purceii sugari de 0,70 % iar cele mai reduse de 0,42 % sunt la categoria porcinelor supuse îngrăşării la 80-110 kg. În prezent se livrează în scop furajer la o puritate de minim 98,5 % şi umiditate de maxim 1,5 %. Tabelul 7 Ordinea teoretică a AA limitanţi, din unele furaje, pentru creştere la suine şi păsări Nutreţul a Orz Porumb Ovăz Orez Secară Sorg Triticale Grâu Distilat solubil de grăunţe de porumb

1 b Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys

Suine 2 c Thr Trp Thr SAA Thr Thr SAA Thr

3 d SAA Thr SAA Thr Trp SAA Thr Val

1 e Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys Lys

Păsări 2 f Arg Arg SAA SAA SAA Arg SAA Thr

3 g SAA Ile Thr Thr Thr SAA Thr Arg

Lys

Trp

Thr

Lys

Arg

SAA

67

a Făină de gluten de porumb Tărâţe de orez Tărâţe de grâu Făină de sânge Făină de pene Făină de peşte Făină de carne şi oase Făină de carne Făină de arahide Făină de soia Făină de floarea soarelui Lys – lizină Trp – triptofan Ile - izoleucină

b Lys Lys Lys Ile Lys Trp Trp Trp Lys SAA Lys

c

d

e

f

g

Trp

Thr

Lys

Trp

Arg

SAA Thr Thr Met SAA Thr His Trp Thr SAA SAA Ile SAA Thr SAA Thr Thr Lys Thr SAA SAA – AA cu sulf (met + cis) Thr – treonină His - histidină

Lys SAA Lys SAA Ile SAA Lys His SAA Arg SAA Trp SAA Trp Lys SAA SAA Thr Lys SAA Val – valină Met – metionină Arg - arginină

Ile Thr Thr Trp Thr Ile Thr AAA Val Thr

III.4.PREBIOTICE

Termenul de prebiotice în sensul propus de POP şi STAN (1997) defineşte : substanţele care susţin sau favorizează dezvoltarea şi multiplicarea microorganismelor probiotice. În această categorie se pot include substanţele acidifiante, care creează la nivelul digestiv un pH favorabil dezvoltării microflorei şi oligozaharidele care asigură substratul energetic pentru anumite genuri microbiene de regulă a celor din categoria probioticelor. III.4.1. OLIGOZAHARIDELE

Oligozaharidele pe lângă substratul nutritiv energetic necesar microflorei digestive contribuie şi la igienizarea tubului digestiv prin aderarea la acestea a germenilor potenţiali patogeni datorită receptorilor specifici pentru hidraţii de carbon ; prin acest mecanism germenii devin tranzitanţi şi se elimină într-o proporţie semnificativ mai mare din organism. 68

După POP şi STAN (1997) cele mai disponibile oligozaharide sunt : fructooligozaharidele (FOZ), alfa – glucooligozaharidele ( GOZ), beta – glucooligozaharidele ( - GOZ) şi alfa – galactooligozaharidele ( - GalOZ) care se pot obţine fie prin procedee de extracţie din plante sau (în principal) biotehnologic prin sinteză enzimatică. Alte FOZ folosite în scop prebiotic sunt Raftiloza (obţinută prin hidroliza enzimatică a inulinei) sau Profeed – ul. Pentru prebioticele cele mai utilizate se recomandă doze care să asigure 0,1-0,2 % GOZ şi 0,25-0,75 % FOZ. Se apreciază că cele mai bune rezultate sau obţinut la purcei şi iepuri la care prebioticele asigură sporuri mai mari în greutate, reducerea consumurilor specifice şi îmbunătăţirea stării de sănătate prin diminuarea numărului de germeni de Salmonella, E. coli sau Clostridium din intestin (POP şi STAN, 1997). Relativ recent s-a demonstrat că manan – oligozaharidele derivaţi din pereţii celulari ai drojdiilor pot reduce colonizarea cu germeni patogeni (Salmonele, coliformi) a tractusului gastrointestinal. Ca produse prebiotice în uz se poate cita gama : Bio – Mos (pe bază de manani) realizată de firma Alltech prin fermentarea unor zaharuri cu Saccharomyces cerevisiae ; se incorporează în cantităţi de 0,5-1 kg / t în NC destinate păsărilor (Avi – Mos) porcinelor (Por – Mos) şi iepurilor (Lapo – Mos). S-a demonstrat că preparatele Bio – Mos pot reţine bacteriile patogene de tipul Salmonella şi E. coli deoarece acestea au la suprafaţa lor lectine ataşabile manozei. Legarea de aceste oligozaharide şi nu de celulele epiteliale din intestinul subţire asigură eliminarea acestor gemeni odată cu fecalele. S-a constatat deasemeni că gama de produse Bio – Mos determină şi stimularea sistemului imun iar prin absorbţia micotoxinelor de tipul aflatoxinelor îmbunătăţeşte calitatea furajelor şi implicit starea de sănătate a animalelor.

69

III.4.2. SUBSTANŢELE ACIDIFIANTE

După REDDY (1994), substanţele acidifiante prin efectul de inhibare a înmulţirii germenilor patogeni (ca de exemplu Salmonella, Clostridium, Staphylococcus, Escherichia) şi de favorizare a multiplicării microorganismelor utile (lactobacili, bifidobacterii, drojdii) se încadrează în categoria probioticelor. Dar de fapt pentru că aceste substanţe creează la nivelul tubului digestiv, condiţii de mediu (pH acid) prin care se favorizează dezvoltarea şi multiplicarea microorganismelor probiotice (POP şi STAN, 1997) se poate aprecia ca fiind mai oportună clasarea acidifianţilor în categoria prebioticelor. Pe lângă efectele de mai sus, acizii organici, prin acidifierea hranei şi a apei mai determină : - creşterea conservabilităţii şi a valorii nutritive a furajelor murate ; - palatabilizarea raţiilor furajere ; - îmbunătăţirea absorbţiei şi utilizării substanţelor minerale deoarece pot acţiona şi ca agenţi de chelatare ; - creşterea conversiei pepsinogenului în pepsină - favorizează scindarea unor nutrienţi (de exemplu hidroliza amidonului necesită un pH de 6,5 iar scindarea dextrinei de către gluco – amilază un pH de 4,4. În scop acidifiant se pot utiliza atât acizii anorganici (acidul clorhidric, sulfuric, fosforic) dar mai ales cei organici : acidul lactic, propionic, citric, sorbic, formic. În prezent acizii organici sunt obţinuţi în principal prin metode biotehnologice. Efectul administrării acidifianţilor la diferite specii şi categorii de animale : - la porcine, dintre numeroasele rezultate consemnate la această specie se poate evidenţia :  adăugarea de acid lactic în apa de băut la purceii înţărcaţi poate asigura îmbunătăţirea vitezei de creştere, a conversiei hranei şi reducerea numărului de E. coli în intestinul subţire (COLE, 1970) ;

70

 riscul diareei se reduce semnificativ la purcei prin introducerea în adăpători de acid lactic 5,75 N până la un pH de 4,8 ;  acidifierea hranei purceilor cu vârsta între 10-42 de zile cu HCl 0,2 N asigură o eritropoeză mai stabilă, reducerea incidenţei enteropatiilor, creşterea concentraţiilor de Fe şi Cu în ser, ficat, splină (ZDUNCZYK şi colab., 1983) ;  acidul formic (3 %) adăugat în raţie până la obţinerea unui pH de 3,6 a determinat o creştere a sporului în greutate cu 10 % (ROSS citat de POP şi STAN, 1997 ;  un amestec echilibrat de acid formic şi propionic şi săruri ale acestor acizi (formiat de Ca şi propionat de Ca) în produsul Formac – SP previne multiplicarea explozivă a E. coli şi a Salmonelei, stimulează activitatea enzimelor digestive (a pepsinei) mărind digestibilitatea substanţelor nutritive şi indicatorii zootehnici. Alte produse acidifiante de firmă destinate porcinelor care pot fi citate sunt : Digest – Acid – Plus ; Acid – Way al firmei americane Cenzone ; Biotronic al firmei austriece Biomin. - la păsări, îndeosebi la broilerii de găină şi de curcă, acidifierea hranei sau a apei de băut determină reducerea mortalităţii, creşterea greutăţii la livrare şi reducerea consumului specific (POP şi STAN, 1997). Aceşti autori arată că la păsări acidul lactic este totuşi ineficient, acidul propionic (în doze de până la 0,8 %) reduce semnificativ încărcătura de Salmonella, fără performanţe de creştere, rezultate asemănătoare obţinându-se şi cu acidul formic în proporţie de 1 % ; - la taurine, de fapt la viţei s-a stabilit că acidifierea apei de băut prin introducerea în adăpători de acid lactic 5,75 N până la un pH de 4,8 diminuează riscul producerii diareelor ; Ca şi preparate conservante la producerea nutreţurilor murate (vezi subcapitolul III.1.3.) pentru acidifierea biomasei vegetale sunt în uz următoarele produse : Action Protoguard 2000 pe bază de acid formic şi formaldehidă cu doza de 2-6 l / t nutreţ ; Add – F cu acid formic ; SUL 45 plus, cu acid sulfuric şi acid propionic în doză de 2,24,5 l / t etc. 71

III.6. PROBIOTICELE

Când o tehnologie de creştere corespunde cerinţelor specifice ale animalelor, îmbunătăţirea performanţelor zootehnice este legată de identificarea posibilităţilor de potenţare a calităţilor intrinsece a animalelor, precum şi de reducerea factorilor patogeni susceptibili de interferare sau alterare a acestor potenţialităţi. Pentru cea de a doua condiţie a dezideratului se poate recurge la produsele care fac parte din categoria probioticelor. Într-o lucrare de prezentare a probioticelor, GHERGARIU (1995) în istoricul acestei categorii de aditivi furajeri precizează : termenul de probiotic a fost inventat de PARKER (1974) spre a se descrie microorganisme vii a căror acţiune este opusă antibioticelor şi care contribuie la menţinerea sau restaurarea echilibrului microbian intestinal. Şi în definiţiile formulate de LOPEZ, MARQUEZ şi FULLER (1989) se statuează că probioticul constituie un supliment furajer microbian care ameliorează echilibrul microbian intestinal. Mai recent REDDY (1994) şi BALLARINI (1994) citaţi de GHERGARIU constatând că şi alte ingrediente nemicrobiene pot menţine şi / sau restaura echilibrul microbian intestinal şi să îmbunătăţească biodisponibilitatea unor nutrienţi, redefinesc noţiunea de probiotic prin : organisme şi / sau substanţe capabile să contribuie la menţinerea echilibrului microbian intestinal. În acest context, după REDDY (1994) probioticele se pot împărţi în următoarele categorii : a) bacterii b) levurile şi unii miceţi c) enzime d) acidifiante Pentru că fiecare categorie de mai sus are o specificitate de acţiune care o şi particularizează la care se adaugă şi faptul că unele definiţii ale probiozei se referă exclusiv la efectele benefice ale unor microorganisme, în această lucrare tratăm în subcapitolul probiotice, grupele a şi b, enzimele furajere şi acidifianţi prezentându-se distinct. 72

Dar dacă, după cum s-a văzut, acidifiantele şi oligozaharidele au fost încadrate în categoria prebiotice pentru că asigură condiţii de multiplicare a florei probiotice, atunci şi grupa de enzime care de fapt rezultă din activitatea acestor microorganisme (la nivel intestinal sau industrial) poate constitui o altă categorie de aditivi furajeri şi anume cea a postbioticelor. A). BACTERIILE PROBIOTICE

În sistemele de creştere naturale a animalelor, traiectul digestiv este populat de o microfloră care în timp şi-a consolidat o influenţă benefică asupra gazdei. Creşterea artificializată şi intensivă cu hrănire unilaterală şi simplificată, cu utilizarea de diferiţi înlocuitori şi medicamente peste care se suprapun şi factorii de stres are ca efect şi diminuarea cantitativă a microflorei intestinale şi chiar dispariţia unor genuri bacteriene. În ultimul timp, ameliorarea bilanţului nutriţional şi sanitar al animalelor prin administrare de culturi bacteriene benefice face obiectul unor studii aprofundate în prezent devenind o obişnuinţă utilizarea probioticelor. Genurile microbiene cu proprietăţi probiotice mai frecvent utilizate sunt : - Lactobacillus, cu speciile delbrucki subspecia bulgaricum ; L. acidofilus, L. casei, L. fermentum, L. plantarum, L. brevis, L. cellobiosus, L. lacticus. - Bifidobacterium, cu speciile B. adolescentium, B. animalis, B. bifidum, B. infantum, B. longum, B. termophilum. - Enterococcus ; ex. E. faecium. - Streptococcus ; S. salivarius subspecia termophilus. - Lactococcus ; L. lactis subspecia lactis ; subspecia cremoris. - Clostridium ; C. butyricum. - Propionbacterium. - Pediococcus. 73

-

Bacillus ; B. subtilis.

Este de observat că Lactobacillus şi Enterococcus sunt genuri prezente în cantităţi importante (de ordinul 104 – 108 / g) în structura microflorei digestive a porcilor, păsărilor şi viţeilor. Prin administrarea probioticelor bacteriene la animale se poate obţine : ● un efect nutriţional direct, manifestat prin îmbunătăţirea performanţelor animalelor, cuantificabile prin criterii zootehnice şi anume : sporuri în greutate mai mari şi consum specific mai redus, producţii mai ridicate. Aceste efecte se obţin datorită următoarelor mecanisme de acţiune a probioticelor : diminuarea pH-ului intestinal ; ex. plecând de la lactoză, lactobacilii asigură producerea de acid lactic şi un pH acid impropriu germenilor patogeni prin care se diminuă diareele la tineret. stimularea producţiei de enzime endogene. producerea de peroxid de hidrogen ceea ce activează sistemul lactoperoxidază – thiocianat. aport suplimentar de aminoacizi, vitamine şi acizi organici. controlul producţiei de amine (antitoxine). modificarea cheltuielilor metabolice pentru funcţia digestivă a animalului. ● efectul sanitar : probioticele contribuie la întărirea apărării naturale a organismului efectuând de fapt o igienizare digestivă datorită următoarelor caracteristici de acţiune : ■ împiedică colonizarea intestinului de către germenii patogeni favorizată de factorii de stres cum ar fi schimbarea drastică a regimului alimentar, antibioterapia etc. Acest efect de barieră prin care flora

74

existentă se opune implantării unui nou germen se poate explica prin : - competiţia la disponibilul de nutrienţi precum şi prin producerea de către flora probiotică a unor metaboliţi cu efect toxic asupra germenilor patogeni, ca de exemplu a acizilor graşi volatili ; - ocuparea de către flora probiotică a siteurilor de fixare de la suprafaţa mucoasei digestive. ■ reducerea translocaţiilor bacteriilor patogene la nivelul ganglionilor limfatici intestinali. ■ stimularea imunităţii organismului, datorită: - creşterii nivelului anticorpilor (ex. în cazul Lactobacillus plantarum), - sporirii activităţii macrofagelor, - creşterii numerice a celulelor implicate în răspunsul specific imun : limfocite T şi B, - moderează sau chiar neutralizează acţiunea imunodepresoare a unor micotoxine, - lactobacilii după 7 zile de la administrare determină o creştere a imunoglobulinelor în lichidul intestinal. ■ alterarea metabolismului unor germeni patogeni prin mărirea sau inhibarea activităţii unor enzime. ■ secretarea de substanţe antibiotice, de către culturile de bacterii lactice. Reducerea incidenţei microorganismelor patogene de la nivelul tubului digestiv contribuie la ameliorarea efectului nutriţional al probioticelor bacteriene. Probioticele ajută la dezvoltarea timpurie a microflorei intestinale în cursul primei colonizări postpartum sau a recolonizării după antibioterapie (orală).

75

Tabelul 8 Activitatea metabolică a microorganismelor în intestin (după COATES, 1980) Acţiune asupra gazdei

Activitatea metabolică în tubul digestiv

Nocivă

Benefică

- Proteoliză - Degradare de AA - Sinteză de AA - Transformări ale acizilor biliari şi a sterolilor - Hidrogenarea acizilor graşi - Sinteza de vitamina K şi B - Crearea unui necesar ridicat de acid pantotenic şi de vitamina C

- Pierderi de AA - Exces de amoniac - Produşi finali toxici - Diminuarea digestiblităţii grăsimilor - Diminuarea absorbţiei Ca - Agravarea carenţei de Zn - Accentuarea efectului unei carenţe - Posibilitatea creşterii cerinţelor

- Eliberarea de AA din alimente şi din proteinele endogene. - Reutilizarea NH3 în sinteza de AA - Creşterea eliminărilor de colesterol - Prevenirea excesului de absorbţie sau de retenţie a Ca - Beneficii incerte pentru coprofage

B). LEVURILE ŞI UNII MICEŢI PROBIOTICI

Cele mai utilizate levuri ca probiotice sunt : Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces boulardi, Candida pintolopessii iar dintre miceţi unele tulpini de Aspergillus. Administrarea acestora în seria animală se bazează pe următoarele efecte : - măresc disponibilitatea digestivă a nutrienţilor din furaje ; - cultura de drojdii vii de S. cerevisiae la rumegătoare determină o creştere a sintezei de proteină microbiană, 76

-

-

reducerea metanogenezei şi stimulează formarea de AGV în rumen ; ne fiind antibiosensibile, asocierea acestora cu antibioticele furajere permite obţinerea unor rezultate productive superioare, o astfel de combinaţie fiind carbadoxul + levurile administrate la purcei la vârsta de 5-8 săptămâni ; exercită o acţiune micotoxică ; ex. STANLEY şi colab., într-un experiment controlat, administrează la puii broiler timp de 4 săptămâni 5ppm aflatoxină ; la un lot de pui suplimentarea hranei cu 0,1 % cultură de S. cerevisiae a redus depresia sporului în greutate, a proteinemiei precum şi hipertrofia ficatului, cordului şi splinei ca reacţie la aflatoxină ;

Calităţile pe care trebuie să le îndeplinească un probiotic microbian sunt : ■ să aibe capacitatea de supravieţuire pe parcursul tranzitului digestiv la următoarele condiţii : - în gură la acţiunea litică a lizozimului salivar ; - în stomac la un pH foarte acid (uneori sub 3) ; într-o suspensie de suc gastric artificial cu pH = 3 la 370 C, Lactobacillus casei, L. plantarum, L. acidophilus au supravieţuit peste 3 ore în schimb L. bulgaricus nu rezistă peste o oră. Timpul de rezistenţă se poate mări prin includerea probioticelor pe substraturi alimentare ; - în intestinul subţire trebuie să reziste acţiunii sucurilor biliare ; s-a stabilit o corelaţie între rezistenţa unei tulpini bacteriene la sucurile biliare (care au proprietăţi antibacteriene) şi puterea de a se coloniza în intestin ; ■ să prezinte aderenţă satisfăcătoare la mucoasa peretelui intestinal ; ■ să producă anumite substanţe cu efect antimicrobian ; Pentru că uneori efectele probioticelor nu sunt evidente şi chiar contestate de unii autori s-a căutat să se stabilească condiţiile

77

dependente de animal şi de hrană în care eficacitatea acestor preparate biologice este maximă şi deci rentabilă. Astfel unele rezultate contradictorii s-ar putea explica prin următoarele situaţii : - impreciziile privind natura, originea, caracterul reînsufleţitor, doza, durata sau calea de aport a microorganismelor utilizate ; - necunoaşterea echilibrelor nutritive ale raţiilor furajere sau prezenţa altor aditivi furajeri cu efect antagonic ; - informaţiile reduse în ceea ce priveşte starea fiziologică şi patologică a animalelor, a condiţiilor climatice sau ale microbismului local ; În conduita prezentă, pentru o mai bună eficacitate, probioticele se pot recomanda : - la nou-născuţi pentru colonizarea bacteriană a tubului digestiv ; - la tineretul din seria animală pentru prevenirea tulburărilor gastro-intestinale, îndeosebi înainte, în momentul şi după înţărcare ; - la orice vârstă, în perioadele de stres legate de tehnologiile de creştere : schimbarea raţiei, lotizări, vaccinări ; - pentru prevenirea unor micotoxicoze după antibioterapie (mai ales orală) ; - ca imunostimulatori ; Dovada eficacităţii unui probiotic în condiţiile practice de folosire în producţia animală se face prin raportare la grupa de animale martore şi eventual la grupe de animale care consumă furaje care conţin un aditiv cu eficacitate cunoscută. Se stabileşte efectul asupra nivelului de creştere, a indicelui de conversie, a morbidităţii şi mortalităţii, eventual asupra funcţiei de reproducţie ; se fac corelaţii asupra relaţiei doză / efect. Dacă se suspectează calitatea unui preparat biologic atunci se efectuează :

78

- controlul activităţii microbiene : identificarea suşei, activitatea enzimatică în vitro. - controlul eventualelor contaminări chimice sau biologice ; - controlul stabilităţii în condiţiile depozitării ; durata şi condiţiile depozitării ; - controlul în condiţiile de garanţie a stabilităţii şi conservării formelor comerciale ; Se menţionează condiţiile de utilizare, respectiv specia de animale la care forma comercială este destinată precum şi modul de folosire detaliat. De asemenea se urmăresc precauţiile care trebuie luate înaintea sau în cursul încorporării preparatului în raţia furajeră.

 Si în ceea ce priveşte probioticele, România nu dispune în prezent de capacităţi industriale în lucru pentru a produce aceste preparate biologice, fiind o piaţă de desfacere pentru multe companii străine. Astfel de la firma Alltech Inc. se pot obţine probioticele All – Lac şi Lacto – Sacc (un complex de lactobacili şi drojdii destinate suinelor), firma olandeză Franklin Products Inc. produce şi comercializează produsul Fralac – LBC pe bază de Streptococcus faecium, compania Santel produce seria de probiotice Levucell pe bază de culturi vii de drojdii ; bacteriile acidolactice sunt şi componentele de bază pentru probioticele din gama Protexin ale firmei Probiotics Int. Ltd. din Marea Britanie, tot bacteriile lactice constituie baza probioticelor din seria Probios ale firmei Pioneer, iar probioticul francez Paciflor conţine spori maturi de Bacillus (POP şi STAN, 1997). Mai sunt şi alte probiotice realizate pe bază de culturi de drojdii vii de Saccharomices cerevisiae şi anume : Yea-Sacc produs de firma Alltech Inc. sau Diamond V Yeast Culture şi Diamond V XP Yeast Culture ale firmei Diamond V Mills Inc.

79

Dintre probioticele româneşti cea mai lungă circulaţie (prin anii ’85) a avut-o Lactosilul produs şi difuzat de către Institutul de Biologie şi Nutriţie Animală (IBNA) Baloteşti, fiind format din culturi selecţionate de bacterii acidolactice cu recomandarea de a fi folosit la însilozarea nutreţurilor în doză de 1 kg / t siloz precum şi ca adaos în hrana tineretului animal în cantităţi zilnice de 50-200 g la purcei şi de 100-500 g la viţei pentru efectul terapeutic în bolile gastrice. III.6.1. PROBIOTICE LA PĂSĂRI

La păsări pe lângă alte funcţii, ingluviul reprezintă şi un punct de plecare în regularizarea florei din intestin. În acest segment al traiectului digestiv, lactobacilii fixaţi la nivelul epiteliului sunt dominanţi. Un metabolit al activităţii lor, dacă sunt suficient de numeroşi este acidul lactic care reduce pH-ul conţinutului ingluvial la valori acide de 4,5. În timpul stagnării şi apoi a trecerii prin guşă, furajele se inoculează cu bacterii lactice care pot contracara germenii patogeni împiedicându-se colonizarea cecumurilor puilor cu salmonele. După BURKETT şi colab. (1977) suplimentând o raţie pentru puii de carne fie cu lactobacili, fie cu levuri sau cu un amestec de cele două probiotice, constată după 4 săptămâni o conversie alimentară superioară la lotul cu lactobacili, dar acest avantaj s-a diminuat la vârsta de 8 săptămâni. În alte cercetări s-a stabilit că administrarea de lactobacili la pui pe parcursul a 8 săptămâni are un efect semnificativ asupra creşterii şi a conversiei hranei. Cu un regim la care nivelul de lizină şi metionină sunt reduse la nivelul de 90 % din optim, probioticele restabilesc performanţele comparativ cu raţiile necarenţate. S-a stabilit că L. plantarum are şi capacitatea de a sintetiza lizina. MOSS şi colab., (1983) prepară o raţie pentru pui pe bază de cereale în intenţia de a se asigura o parte din lizină pe baza probioticului. Rezultatele au fost diferite dependent de suşa bacteriană utilizată. 80

Studiile de efect ale streptococilor au fost mai rare la pui, acestea fiind evaluate la 1-2 % în ceea ce priveşte greutatea corporală, conversia alimentară şi calitatea carcaselor. De asemeni numărul coliformilor a fost mult mai scăzut în cecumurile puilor din loturile experimentale, arătându-se că dozele sunt de 10-20 x 109 germeni / kg furaj. La găinile ouătoare utilizarea probioticelor este cu efecte controversate. De exemplu MILES şi colab. (1981), adiţionând L. acidophilus obţine o creştere semnificativă a numărului de ouă în Arizona, nesemnificativă în Florida şi fără efect în Dakota explicânduse aceasta prin diferenţele de climă. Nu s-au constatat diferenţe determinate de creşterea găinilor în baterii sau la sol. Cu un probiotic aparţinând genului Bacillus s-a constatat că se reduc simptomele coccidiozei şi se ameliorează sporurile în greutate. GUILLOT şi YVORE (1990) şi alţii au studiat efectul unei suşe de Bacillus şi de Enterococcus, pe loturi de 500 pui carne în perioada 0-6 săptămâni cu observaţii şi la 3 săptămâni. Implicaţiile de la nivelul tubului digestiv a celor două genuri s-au analizat la puii de carne cu floră controlată (gnotoxenici). Dacă sporii de Bacillus au fost administraţi într-o priză unică sunt eliminaţi masiv din tubul digestiv, la 28 de zile fiind prezenţi la 2 din 10 pui ; la o administrare cotidienă, se formează o populaţie constantă de ordinul 105-106 spori / g pe timpul administrării. Invers, o singură inoculare de Enterococcus faecium colonizează bine tubul digestiv al puilor axenici, formând o populaţie de 104-105 / g conţinut intestinal care corespunde puilor obişnuiţi. Într-o experienţă cu Bacillus – probioticul PACIFLOR, s-a constatat că acesta este ineficace în privinţa colonizării tubului digestiv cu salmonele, însă puii au devenit mai rezistenţi la o coccidioză cu E. tenella asociată cu o subcarenţă vitaminică apărută pe parcursul experimentului. Efectul s-a manifestat clinic şi asupra sporului în greutate. Probioticul cu denumirea comercială PACIFLOR este format din spori de Bacillus depuşi în colecţia Institutului Pasteur (sub nr. 81

CIP 5832). De fapt sunt chiar sporii care formează principiul activ al produsului BACTISUBTIL (N.D) utilizaţi de circa 40 de ani în medicina umană contra tulburărilor digestive de origine microbiană nespecifică sau secundară tratamentelor cu antibiotice. Administrat la păsări efectul de creştere a fost regăsit la puii de carne până la 42 de zile la doza de 500000 germeni / g furaj şi la broilerii de curcă. Se pare totuşi că la păsări influenţa microflorei digestive asupra digestiei, performanţelor productive şi stării de sănătate este mai pregnantă decât la alte specii monogastrice. Astfel s-a demonstrat experimental că prin aport exogen de floră alcătuită preponderent din lactobacili se poate menţine echilibrul microbian digestiv caracteristic stării de sănătate. Cercetările efectuate pe puii de broiler imediat după ecloziune, au arătat importanţa populării tractusului digestiv cu bacterii lactice încă din acest moment, deoarece la ecloziune, valoarea pH-ului din tubul digestiv al puilor este apropiată de 6, fiind favorabilă proliferării germenilor patogeni cum ar fi de exemplu E. coli. Un pH între 4 şi 5 este favorabil dezvoltării bacteriilor lactice. La Universitatea Auburn (SUA) s-a demonstrat că introducerea în hrana broilerilor de găină a unor culturi mixte de Streptococcus faecium şi Lactobacillus acidophilus determină o reducere semnificativă a valorii pH-ului la nivelul cecumului. Se citează de asemeni că administrarea în hrană a unor culturi de bacterii probiotice previn stabilirea Salmonelelor în cecumul puilor (POP şi STAN, 1997). Totuşi şi la păsări utilizarea probioticelor determină obţinerea unor rezultate cu variabilitate ridicată, după cum rezultă şi din sistematizarea unor date experimentale făcute de GUILLOT şi RUCKEBUSCH (1994) după diferiţi autori şi prezentată în tabelul numărul 9.

82

Tabelul 9 Rezultate experimentale cu probiotice la păsări

Lactobacillus acidophilus

Bacteria

Enterococcus faecium

Specia

Pui de găină Găini Pui de curcă Pui de găină găini

Vârsta

Durata administrării

În procente faţă de martor S.M.Z

Ind. de transformare

1 1 1 150

28 21 49 210

-5,1 -0,4 +2,31 +3,8

+5,1 +3,3 0 +3,3

28

112

+5,8

+2,2

1

35

+1,6

-3,5

-

-

-

-7,41

III.6.2. PROBIOTICE LA PORCINE

Microflora tractusului digestiv al porcinelor este dominată de bacterii Gram + mai ales de lactobacili, în stomac acest gen fiind îndeosebi reprezentat de L. fermentum şi L. aciodophilus şi mai puţin de L. salivarius. Streptococii sunt a doua mare grupă întâlnită în stomac şi anume : S. faecium, S. salivarius, S. faecalis. Printre alte bacterii autohtone sau nu, se întâlnesc E. coli, Bifidobacterium, Clostridium. În prima săptămână de viaţă, după înţărcare, sau la trecerea în boxele de îngrăşare pot apare tulburări digestive în care creşte prezenţa E. coli şi diminuă bacteriile lactice. De aici şi necesitatea intervenţiei, în aceste perioade, pentru echilibrarea microbismului digestiv iar utilizarea probioticelor se impune prin efect.

83

Într-un studiu se arată că după ingerarea unui concentrat liofilizat de L. lactis izolat de la om, a diminuat numărul de coliformi în fecalele purceilor. După 54 de zile de tratament raportul lactobacili / coliformi a fost de 1280/1 comparativ cu 2/1 la martor ; aceste diferenţe rezistă circa 30 de zile de la oprirea administrării. După unii autori, cu lactobacili, nu se mai obţin diferenţe semnificative la porcii în creştere începând cu greutăţi de 35 kg. Totuşi POLLMANN şi colab. (1980) asigurând 10 % lactoză în raţie şi intubând L. acidophilus obţin un spor mediu zilnic semnificativ, evidenţiindu-se astfel că activitatea acestor microorganisme este dependentă şi de sursa de glucide din raţie. MORDENTI (1986) a constat deasemeni că efectul promotor de creştere obţinut consecutiv administrării de Enterecoccus faecium la porcine poate fi îmbunătăţit adăugând în hrană peptide din zer. La tineretul porcin recent înţărcat un concentrat de lactobacili inactivaţi în cantitate de 0,18 ; 0,36 şi 0,72 ml / kg la care s-a efectuat şi antibiosuplimentare, a ridicat sporul zilnic cu 5,4 %, dar la porcii în creştere - finisare nu s-a constat nici un efect. Utilizându-se Streptococcus faecium (1,5 x 106 germeni / cap / zi) timp de 50 de zile, se pare că acest germen este capabil să stabilizeze flora lactică din intestin şi să diminueze numărul de salmonele. Aprecierea generală este că totuşi probioticele la suine au efecte productive mai inconstante decât antibioticele. Recapitulându-se numeroasele studii de efect a probioticelor se poate constata că la purcei de la naştere la 5 săptămâni, sporul este ameliorat în 73 % din cazuri iar eficacitatea alimentară la 90 % din efectiv, în schimb porcii în creştere şi finisare nu răspund decât în proporţie de 1/3 la creştere şi ½ în ceea ce priveşte eficacitatea alimentară. Dintre produsele probiotice cu o frecvenţă mai mare de utilizare la porcine se prezintă :

84

- Acosil – este un preparat pe bază de orz germinat îmbogăţit cu bacterii lactice care ameliorează apetitul scroafelor gestante şi a purceilorîntărindu-le vigoarea şi prevenind diareele. - Paciflorul – (spori de Bacillus) la suine poate îmbunătăţii viteza de creştere şi să diminueze consumul specific . Astfel la purceii după înţărcare, sporul mediu zilnic a fost mai mare cu 15-18 % iar consumul specific mai mic cu 4,6-6,2 % la valori asigurate statistic. La porcii destinaţi sacrificării doza de 1 milion germeni / g furaj timp de 17 zile la început şi apoi 200000 germeni / g furaj până la sfârşit asigură un efect productiv mai bun până la greutatea de circa 65 kg cu 7,5 % la spor şi mai redus cu 6,6 % la consumul specific. Efectul antidiareic a mai fost explicat şi prin faptul că biomasa de Bacillus instalată la nivelul tubului digestiv poate să lizeze pereţii celulari ai altor bacterii ca de exemplu Escherichia şi Salmonella sau că poate intervenii şi în mecanismele imunomodulatorii la nivelul organismului. HAN şi colab. (1984) citaţi de POP şi STAN (1997) suplimentând hrana porcilor cu Lactobacillus sporogenes şi Clostridium butyricum au constatat că deşi efectul asupra creşterii nu a fost semnificativ, îmbunătăţirea conversiei hranei a fost importantă iar probioticul a determinat reducerea numărului de stafilococi şi coliformi din tractusul intestinal al porcilor. Complexul de lactobacili plus drojdii conţinut de produsul Lacto – Sacc (Alltech Inc.) în doză de 1 g / kg furaj la scroafele gestante şi lactante a determinat o reducere semnificativă a mortalităţii la purceii nou-născuţi urmată de o creştere a ingestei şi sporuri mai mari cu reducerea consumului specific. Un concentrat termostabil de Sacharomyces cerevisiae (BIOSAF) administrat la scroafe şi purcei a asigurat rezultate semnificative în ceea ce priveşte reducerea pierderilor în greutate ale scroafelor în lactaţie, a mortalităţii iar la purcei sporuri mai mari cu 35 %. POLLMAN şi BENDYR (1984) citaţi de GUILLOT şi RUCKEBUSCH (1994) încearcă să specifice diferenţele de 85

reproductibilitate consecutiv utilizării probioticelor din următoarele cauze : - carcateristicile suşei ; - vitalitatea suşei în funcţie de condiţiile de stocare şi rezistenţa la diferiţi agenţi ; - dozele şi frecvenţa ingestei ; În conduita generală de utilizare a probioticelor la porcine se va mai avea în vedere că la purcei în prima lună de viaţă, preparatele pe bază de lactobacili sunt mai de efect, în schimb după înţărcare, când se va dezvolta şi cecumul şi colonul, bacteriile sporogene devin mai utile. III.6.3. PROBIOTICELE LA TAURINE

III.6.3.1. Probioticele la tineretul taurin - încă de la începutul secolului s-au folosit diferite preparate de fapt probiotice pentru tratarea enteritelor la viţeii nou-născuţi. Mai recent TOURNUT şi colab. (1976) preconizau administrarea per os a unui preparat liofilizat care conţinea 6 x 109 lactobacili şi 6 x 109 / ml enterococi înaintea primului supt şi apoi încă 3 zile pentru a se contracara dezvoltarea anarhică a E. coli. Rezultate contradictorii s-au obţinut cu culturi de lactobacili inactivaţi administraţi din zilele 3-5 de viaţă până în a 16 zi în cantităţi de 4-12 ml / zi / animal ; unii nu constată efect alţii consemnează sporuri mai mari în greutate. După transporturi lungi probioticele au avut un efect evident, care însă nu s-au constatat în cazul distanţelor scurte (sub 20 km). În experienţe cu Streptococcus faecium, comercializat sub denumirea de Lactiferm, în doză de 5 x 105 germeni / g furaj la tineretul taurin cu greutăţi de 65-170 kg, s-a asigurat o viteză de creştere mai bună decât suplimentarea cu 80 ppm Zn-bacitracină. Cercetări efectuate în Franţa la tineretul taurin au relevat că : - lactobacilii ameliorează indicii zootehnici cu 3,4 % (semnificativ) ; 86

-

streptococii cu numai 1,8 % (nesemnificativ) prin utilizarea în asociaţie a lactobacililor cu streptococi se obţin efecte superioare comparativ cu administrarea separată ; - este un ecart semnificativ la administrarea suşelor vii, iar doza este de 106 / g furaj ; S-a confirmat că în general rezultatele sunt mai bune dacă de folosesc amestecuri de diferite tipuri de microorganisme : lactobacili, bacillus, bifidus şi chiar levuri ca de exemplu în preparatul Cerbiobovis. Administrarea la tineretul taurin supus îngrăşării a preparatului Cerbiobovis în doză de 17 g / zi, în perioade de 5-7 luni cu regim alimentar pe bază siloz de porumb sau sfeclă furajeră, a asigurat : - un spor mediu zilnic mai mare cu 8-12 % ; - o tendinţă de ameliorare a clasei şi a omogenităţii carcaselor produse ; La tineretul îngrăşat - utilizarea Cerbiobovis în faza de finisare (90-120 de zile) a determinat : - îmbunătăţirea sporului mediu zilnic ; - ameliorarea stării de îngrăşare a carcaselor (cu mai puţine excese de grăsime); - calităţi organoleptice superioare, datorită unui conţinut de lipide intramusculare mai mare şi o conservare mai bună a cărnii ; - în perioada de înţărcare, sau a tranziţiilor furajere s-a ameliorat starea sanitară a animalelor ; La această categorie de animale este de prezentat experimentul efectuat la noi în ţară de VERDEŞ şi IOANID (1995) cu Bifidobacterium bifidum. Astfel laptele degresat şi sterilizat s-a însămânţat cu Bifidobacterium bifidum, tulpina VN 38 / 1993 şi incubat 24 de ore la 370 C. După omogenizare, produsul a devenit de consistenţa smântânii, un coagul fin de culoare alb-crem, cu miros şi gust acido-lactic plăcut, pH = 4,5 conţinând 108 bacterii / ml ; concentraţie la care microorganismul este activ la nivelul intestinului. 87

O conservare la frigider (5-8 0C) peste 8 zile reduce numărul de germeni sub 103, ceea ce îl face ineficient. Administrarea preparatului s-a făcut din prima zi de viaţă, odată cu primul supt, în cantităţile : 50 ml în prima zi, 150 ml în ziua II, 200 ml în ziua III, 250 ml în zilele IV şi V, 350 ml în zilele VI şi VII şi 400 ml în ziua VIII, deci în total 2 l în opt zile. Experimentul s-a efectuat pe 116 viţei (din care 79 au fost în lotul martor) într-o fermă cu mortaliate şi morbiditate ridicată prin gastroenterite neonatale, din 320 viţei obţinuţi 250 capete (62,18 %) au făcut enterită în prima săptămână de viaţă. Viţeii din lotul martor au fost trataţi conform schemelor curativ-profilactice instituite în unitate, respectiv tratamente cu antibiotice şi chmioterapice în funcţie de antibiogramă şi terapie adjuvantă de rehidratare. Lotul experimental nu a primit decât probioticul prezentat. Morbiditatea şi mortalitatea s-a diferenţiat distinct semnificativ între cele două loturi şi anume : viţei bolnavi cu diaree la lotul martor 59,49 % iar la lotul experimental 17,24 %, viţeii morţi la lotul martor reprezintă 16,45 % iar la cel experimental 6,03 %. Mai este de remarcat eficienţa economică şi rolul ecologic ale acestui mod de tratament deoarece nu mai apar în mediu rezidiile date de substanţele medicamentoase. Totuşi aşa cum s-a mai putut consemna efectele aşteptate ale probioticelor nu se confirmă întotdeauna aşa cum se poate constata după datele obţinute de WOLTER şi colab., 1987 şi care sunt prezentate în tabelul 10. Tabelul 10 Influenţa a două culturi asociate de Lactococcus + Lactobacillus asupra performanţelor zootehnice la tineretul taurin supus îngrăşării Lot

Doză

Antibiotice Lc+Lb.vii Lc+Lb.vii Lc+Lb inactivi

20 ppm 8x106/g 8x105/g 8x106/g

Variaţia indicilor zootehnici în raport cu martorul (în %) S.M.Z Indice de consum Greutatea carcasei -1,2 +0,7 -0,3 +3,8 -3,7 +3,8 +1,0 -1,4 +0,8 -4,8

+5,1 88

-2,5

La rezultatele de mai sus sunt de reţinut însă şi următoarele observaţii : - răspunsul zootehnic este mai evident la animalele stresate ; - rezultatele sunt de regulă cel puţin egale cu cele obţinute după administrarea de antibiotice ; - concentraţia germenilor şi vivacitatea acestora în hrana administrată sunt foarte importante în eficacitatea produselor ; III.6.3.2. Probiotice la vacile de lapte – bacteriile lactice asigurate la vacile de lapte prin preparatul Cerbiobovis în cantitate de 50 g / cap au avut un efect pozitiv asupra producţiei de lapte după circa 3 săptămâni de administrare. Comparativ cu alimentaţia de iarnă efectul este mai mare în perioada de administrare a masei verzi de bună calitate şi bogată în sucuri, deoarece bacteriile produsului asigură producerea în cantităţi mai mari a propionatului şi lactatului. Preparatul îmbunătăţeşte şi nivelul materiilor proteice din lapte, semnificativ dar după o perioadă mai lungă de administrare (după circa 4-5 săptămâni). La încetarea administrării, efectul estompează relativ repede. La vacile de lapte a fost testat şi probioticul PACIFLOR, care după cum se ştie este format din spori de Bacillus şi este utilizat în profilaxia gastroenteritelor fiind considerat un bioregulator al florei digestive. La vaci s-a folosit însă deoarece s-a constatat că în perioada cultivării, Bacillus produce acizi organici : lactic, acetic, succinic şi propionic şi în felul acesta s-a urmărit modificarea raporturilor între diferiţii AGV. Într-o experienţă pe rumen artificial în mediu acid BRONGNIART arată că PACIFLOR îmbunătăţeşte producţia de AGV şi de izo-acizi şi diminuă şi gazogeneza. Pe vaci fistulizate acelaşi autor arată că PACIFLOR poate să îmbunătăţească degradarea substanţei uscate, a NDF şi a celulozei brute din silozul de porumb.

89

Taurinele adulte răspund foarte bine la Saccharomices cerevisiae şi la Aspergillus oryzae deoarece aceste probiotice îşi exercită efectul prin influenţarea fermentaţiilor ruminale fără a genera efecte dăunătoare ca ionoforii sau antibioticele. După cum s-a precizat şi în subcapitolul II.1 şi la noi în ţară se comercializează de către firma americană ALLTECH, un produs cu denumirea YEA SACC1026 care este pe bază de culturi de drojdii vii. Conform cercetărilor lui GIRARD (1996) tulpina de drojdii 1026 stimulează creşterea şi activitatea bacteriilor celulolitice, hemicelulolitice, proteolitice şi a celor care utilizează lactatul din rumen, dacă se asigură o cultură cu o concentraţie de 104-105 celule / ml şi se asigură o doză zilnică de 5-10 g YEA SACC1026 / animal. În cantitate zilnică de 50 g până la 300 g / animal şi concentraţii de 1-6 x 107 celule / ml de cultură se stimulează şi activitatea unor fungi celulolitici şi a bacteriilor utilizatoare de lactat. Aspergillus oryzae se utilizează sub forma unui extract de fermentaţie constând din spori şi micelii uscate pe un suport de tărâţe de grâu şi care conţine 1,6 x 103 celule viabile / g produs. Se poate incorpora într-un component al raţiei sau ca inoculant în siloz. Cele două produse citate pot avea ca efect sporirea producţiei de lapte şi carne ca urmare a consumului de hrană mărit datorită creşterii ratei de digestie a fibrei şi a fluxului de proteină microbiană în intestin, care se explică prin creşterea numărului de bacterii viabile în rumen, îmbunătăţirea producţiei de lactat şi încetinirea eliberării de oligozaharide. III.6.4. PROBIOTICE LA OVINE

Şi la ovine s-au utilizat probioticele avându-se în vedere că aportul de bacterii utile vii nu poate să nu aibe efect asupra florei digestive şi că la această specie sunt numeroase stările patologice care pleacă de la dezechilibrul florei digestive. Acest dezechilibru poate fi determinat în principal de două cauze : 1. dezvoltarea bacteriilor patogene ; 90

2. dismetabolismul digestiv care poate antrena şi un dismicrobism al florei digestive. În primul caz, probioticele bacteriene devin eficiente prin prezenţa lor când concurează bacteriile patogene, acesta fiind efectul de barieră. În al doilea caz bacteriile şi levurile pot interveni în reechilibrarea florei simbionte (rol eutrofic), acesta fiind efectul de stimulare al florei. Efectul bacteriilor lactice s-a urmărit în mai multe sindroame digestive şi chiar boli infecţioase :  În gastrotoxinemia mieilor, poate apăre o paracheratoză a rumenului datorită conjugării a doi factori : acidoza rumenului determinată de un exces de amidon şi insuficienţa balastului în cazul raţiilor sărace în nutreţuri voluminoase. Această paracheratoză poate fi punctul de plecare al unei intoxicaţii clostridiene responsabilă de o toxinemie mortală. În terapie se intervine prin îmbunătăţirea ingestei de lest, se combate acidoza prin administrarea de bicarbonat de sodiu şi se intervine cu antibiotice, deşi efectul este deseori aleatoriu. Folosinduse Cerbiocap în furaje 5 g / cap / zi timp de 10 zile, s-a constatat că după patru zile de tratament mortalităţile s-au diminuat semnificativ.  Listerioza este o maladie bacteriană dată de Listeria monocytogenes care la rumegătoarele mici determină avorturi şi tulburări encefalitice. Oile sunt foarte sensibile şi de regulă boala este potenţată dacă se administrează în consum siloz în cantităţi mari, când silozul este impurificat cu pământ, sau nu este bine tasat, dacă nu se utilizează conservanţi iar SU este sub 25 %, când silozurile nu sunt bine etanşeizate, sau se produc fermentaţii butirice, dacă silozul nu se administrează imediat în consum, sau când raţiile sunt dezechilibrate UF / PDI ; Ca / P - oligoelemente. În terapie, se corectează defectele silozului şi a raţiilor şi se procedează la antibiosuplimentare. Dacă s-a administrat şi Cerbiocap 7 g / cap / zi timp de 15 zile, după 5 zile de tratament incidenţa cazurilor clinice s-a redus, confirmându-se efectul de barieră. S-au 91

obţinut astfel rezultate bune într-o boală în care mijloacele de combatere sunt foarte reduse.  Necroza cortexului cerebral (NCC) este o boală la rumegătoare care se manifestă prin tulburări nervoase determinate de o carenţă în vitamina B1. La ovine, boala poate apare la mieii înţărcaţi, respectiv la vârsta de 3-6 luni. B1 este un produs normal al florei ruminale, dar unele dismicrobisme reduc (inhibă) vitaminoproducţia în rumen : - în caz de acidoză a rumenului prin exces de amidon - prin producerea de tiaminază datorită furajelor mucegăite - se pare că excesul de sulf şi o carenţă de cupru sunt factori favorizanţi Clinic se constată tulburări nervoase, patognomic fiind opistotonusul. Tratament : administrarea de B1, parenteral 0,5-1 g / zi, se combate acidoza şi se scot nutreţurile mucegăite. S-a folosit şi CERBIOTIC pentru efectul eutrofic asupra florei digestive 5 g / zi timp de 15 zile şi într-adevăr nu au mai apărut cazuri noi de la trei zile după administrare.  Sindromul agneaux mous, regrupează mai multe entităţi patologice care au însă o singură expresie clinică - ataxia mieilor - şi poate fi determinată de : - intoleranţă la laptele mamei asociată cu o indigestie a cheagului ; se manifestă la mieii sub 10 zile ; - septicemii, mai ales colibacilare, la mieii peste 10 zile - carenţe oligo-vitaminice, mai ales de vitamina E şi Se la mieii de 15-21 de zile ; Mieii sunt slabi, adinamici, se ridică greu, în stadii avansate apare ca o paralizie flască generalizată. S-a administrat la oile mame 7 g Cerbiocap pe întreaga perioadă de alăptare, efectul constatându-se chiar la 4 zile de la administrare.

92

III.6.5. PROBIOTICE LA IEPURI

În anumite condiţii de creştere şi exploatare, utilizarea probioticelor devine benefică şi la iepuri. Astfel sporii maturi de Bacillus incorporaţi în preparatul francez Paciflor administrat la iepuri a relevat că doza optimă este de 106 germeni / g furaj. Administrat la iepuroaicele care alăptează a făcut ca greutatea la înţărcare a iepuraşilor să fie mai mare, confirmându-se şi la această specie că probioticul este un bioregulator, respectiv un stabilizator al florei intestinale. De exemplu la iepurii crescuţi şi hrăniţi cu raţii granulate, flora cecală devine săracă fiind de circa 103 germeni / g comparativ cu 105 / g în creşterea gospodărească. Această sărăcire a florei face ca iepurii să fie foarte sensibili şi să apară frecvent tulburări digestive şi mortalităţi în acest sistem. Streptococcus faecium în doze de 5 x 105 şi 8 x 106 germeni / g furaj, nu modifică consumul şi greutatea corporală, dar reduce semnificativ mortalitatea de la 22,4 % la martor la 6,1 % respectiv 10,6 % la celelalte loturi.

 Prin probiotice se deschide o mare cale de progres în biotehnologii cu profituri în creşterea şi sănătatea animalelor şi în securitatea consumatorilor. III.7. ENZIMELE DE UZ FURAJER

Enzimele reprezintă proteine biocatalitice, care, formându-se în celulele organismului influenţează desfăşurarea reacţiilor intracelulare (CĂPRIŢA, 1998). 93

Unele enzime îşi exercită activitatea biocatalitică şi după izolarea lor din celulele în care se formează, pe această proprietate bazându-se şi industria biotehnologică care produce o gamă diversă de enzime furajere utilizate ca aditivi în hrana animalelor. Până în prezent se cunosc peste 2500 de enzime însă la nivelul anilor ’80 cca. 200 erau disponibile pentru utilizare în diferite industrii : alimentară, mase plastice etc. Fiind foarte diferite, la baza clasificării funcţionale a enzimelor propusă în 1964 de Uniunea Internaţională de Biochimie (I.U.B) stau următoarele criterii de sistematizare a acestora în clase : - enzimele sunt împărţite în 6 clase definite de specificitatea reacţiei, mecanismul reacţiei şi enzima specifică. Deci fiecare enzimă va aparţine uneia din următoarele clase : 1. Oxidoreductaze – catalizează reacţii de oxidarereducere (reacţii rexdox). 2. Transferaze – catalizează transferul unor grupări chimice de pe un substrat (donor) pe alt substrat (acceptor). 3. Hidrolaze, catalizează ruperea pe cale hidrolitică a legăturilor C-C, C-N, C-O, O-P. 4. Liaze – catalizează reacţiile de eliminare sau de adiţie ce rezultă în urma ruperii legăturilor de tip C-C, C-N sau C-O. 5. Izomeraze – catalizează rearanjamentele structurale din cadrul unei molecule. 6. Ligaze – catalizează formarea de legături C-C, C-O, CN etc., folosind energia legăturii fosfat macroergice din ATP sau alte nucleotide. - numele fiecărei enzime se compune din două părţi. Prima parte indică substratul sau substratele asupra cărora acţionează enzima. A doua parte a denumirii indică tipul de reacţie catalizată iar la sfârşit se adaugă sufixul ază. 94

- potrivit acestei clasificări, fiecare enzimă este reprezentată printr-un cod format din majuscule E. C. (Enzyme Comission), urmat de patru cifre, cu punct între ele, care reprezintă clasa, subclasa, subsubclasa şi numărul de ordine al enzimei în aceasta din urmă. Astfel lactat dehidrogeneza (LDH) are numărul de cod : E. C. 1.1.1.27. - este încă acceptată şi denumirea trivială a enzimei formată din numele substratului implicat, tipul reacţiei catalizate şi sufixul ază, ca de exemplu: lactat + dehidrogenare + ază = lactat dehidrogenaza (CĂPRIŢA, 1998). În funcţie de provenienţă, enzimele pot fi de natură endogenă fiind cele produse de glande şi organe şi de natură exogenă respectiv produse de plante, bacterii, levuri, mucegaiuri. În prezent enzimele folosite în procesele de fabricaţie industrială sau semiindustrială sunt în principal de origine microbiană, acestea înlocuind din ce în ce mai mult enzimele de origine animală sau vegetală. Astfel amilazele de Bacillus şi Aspergillus le-au înlocuit pe cele ale grâului şi orzului germinat (malţ) în fabricile de bere şi în panificaţie, proteaza de Aspergillus a substituit enzimele animale şi vegetale pentru frăgezirea cărnii iar reninele de Mucor au înlocuit cheagul în prepararea brânzeturilor (SASSON, 1988). Utilizarea enzimelor în nutriţia animală se bazează după HOTTEN (1991) pe două argumente de bază şi anume : - la animalele tinere (puii, purceii, viţeii) maturizarea enzimatică este progresivă, iar una din perioadele cele mai critice este înţărcarea. În acest interval scurt se produce o trecere bruscă de la regim alimentar lactat la unul uscat cu conţinut ridicat de amidon şi de celuloză brută. Pentru digestia acestor poliglucide sunt necesare cantităţi mari de amilaze (pentru amidon) şi de enzime elaborate de flora celulozolitică (celulaze), care pot fi suplimentate în hrană prin diferite preparate comerciale. - se ştie că animalele adulte dispun de sisteme enzimatice alcătuite din enzime proprii (dar care la rumegătoare nu sunt specializate şi pe scindarea pereţilor celulari ai 95

furajelor) şi respectiv enzime elaborate de microorganismele stabilite normal pe traiectul digestiv. Simplificarea raţiilor furajere şi intensificarea creşterii animalelor poate genera insuficienţa unor enzime iar prezenţa unor nutrienţi în cantităţi mari poate avea chiar un efect antinutritiv. Astfel este cazul : - conţinutului ridicat în celuloză brută al raţiei care se manifestă ca factor antinutritiv deoarece afectează digestibilitatea tuturor nutrienţilor (deci şi a proteinei şi a amidonului) cu impact şi asupra indicilor bioproductivi (spor în greutate, nivel de producţie, consum specific). Bineînţeles că efectul este mult mai mare la animalele tinere (cu sistem enzimatic imatur) sau la monogastrice. - prezenţa în cantităţi ridicate a PnA (poliglucidelor neamidonoase) ca urmare a utilizării grâului, orzului, secarei, făinii de soia în raţie la monogastrice (vezi şi în capitolul I referitor la prepararea concentratelor). Una din posibilităţile actuale de contracarare a efectului antinutritiv al factorilor prezentaţi mai sus este reprezentată de utilizarea enzimelor furajere a căror producţie şi utilizare a devenit semnificativă din anii ’80. De fapt cu aceste preparate se realizează o predigestie enzimatică respectiv o scindare a macromoleculelor nutrienţilor până la nivele chiar de absorbţie şi de metabolizare de către organismul animal. De aceea enzimele destinate domeniului nutriţiei animale sunt în majoritate hidrolitice. În tabelul 11 se prezintă câteva tipuri de enzime cu efectul şi substratul ţintă după ROTTER şi col., 1989 citaţi de POP şi STAN, 1997.

96

Tabelul 11 Enzime furajere existente pe piaţă (după ROTTER şi colab., citat de POP şi STAN, 1997) Scundează Substrat ţintă (efect hidrolitic) Proteinele până la Proteaze Făinuri de origine animală, gluten peptide şi AA Amidonul până la Amilaze dextrine, maltoză şi Raţii bogate în amidon glucoză Celuloza până la Celulaze Furaje bogate în celuloză celobioză şi glucoză Glucanii în Glucanaze Raţii bazate pe orz, secară, grâu oligizaharide Pentozanii în produşi cu Pentozanaze greutate moleculară Secară, orz, grâu (xilanaze) mică Grăsimile în acizi graşi Lipaze Grăsimi animale şi vegetale superiori şi glicerină Fosforul fitic în fosfor Fitaze Furaje combinate, tărâţe asimilabil Alte enzime : hemicelulaze, pectinaze, celobiaze, aminoglucozidaze, lactoze, lactaze Tipul enzimei

După POP şi STAN (1997), se consideră că enzimele furajere trebuie să îndeplinească următoarele condiţii : - să fie termostabile, pentru cazurile în care prepararea furajelor se face la temperaturi înalte (extrudare, expandare, granulare etc.) ; - să fie rezistente la atacul proteolitic din stomac şi intestin ; - să fie maxim de active la temperaturi şi valori de pH normale fiziologic, caracteristic animalelor cărora le sunt administrate ; - preparatele enzimatice să aibe o mare concentraţie activă şi o capacitate de dispersabilitate rapidă şi uniformă (sunt preferate pulberile uscate) ; - să-şi menţină caracteristicile un timp cât mai îndelungat, chiar şi în condiţiile introducerii lor în premixuri vitaminominerale ; 97

Pentru că enzimele acţionează numai asupra substratului specific pe care îl şi recunoaşte printr-un mecanism intim, pentru a se sporii efectul şi eficacitatea, preparatele comerciale sunt de regulă amestecuri de mai multe enzime devenind produse enzimatice complexe. La noi în ţară s-a urmărit ca într-o primă etapă să se producă industrial preparate enzimatice cu activitate amilolitică. Astfel se poate cita : SUBTILAZA Z, obţinută prin cultivarea submersă a unei tulpini de Bacillus subtilis. Mediul de cultură fermentat, la maximum de activitate enzimatică se usucă prin atomizare şi se incorporează pe un suport de tărâţe sau făină de grâu. Cu un nivel enzimatic de 1000 USKB / g pentru activitatea amilolitică şi de 24 U gelatină / g pentru cea proteolitică produsul se utiliza în proporţie de 1 % în nutreţurile combinate destinate purceilor şi viţeilor. Efectul productiv se explică prin creşterea gradului de utilizare digestiv a amidonului şi a proteinelor vegetale din NC. Un alt preparat indigen : ASPERGILAZA Z, se obţinea prin cultivarea submersă a unor tulpini de Aspergillus orizae, A. niger şi A. saitoi. Şi în acest caz mediul de cultură se deshidratează prin atomizare şi se pune pe suport de tărâţe de grâu sau şroturi, având nivelul enzimatic stabilit la 250 USKB / g. Sunt de amintit şi produsele enzimatice obţinute la Institutul de Cercetări Chimico – Farmaceutice (ICCF) Bucureşti şi anume o protează bacteriană biosintetizată cu tulpina ICCF – 22 de Bacillus subtilis şi folosită în hrana tineretului suin înţărcat şi Celulaza Cx produsă de tulpina ICCF – 23 de Aspergillus niger şi utilizată în hrana porcilor destinaţi îngrăşării. Deşi tehnologiile de producere a preparatelor enzimatice se cunosc, în prezent nu dispunem de produse indigene, piaţa românească fiind disputată şi din acest punct de vedere de diverse companii internaţionale. Astfel Compania Alltech (din SUA) oferă preparatul Allzyme BG (pe bază de beta – glucanaze) sau Allzyme FD (pe bază de lipaze şi proteaze), firma Finnfeeds are ca produse enzimatice seria Porzyme pentru porci şi Avizyme pentru păsări ; 98

firma Rhône – Poulenc Nutrition Animale dispune de gama Rovabio pe bază de beta – glucanaze sau xylanaze ; produsul Roxazyme G al firmei Hoffmann La Roche (Elveţia) este un preparat enzimatic complex ce conţine glucanaze, pectinaze, xilanaze, celulaze şi amilaze sau produsul Natuphos, care este un preparat enzimatic pe bază de fitaze realizat de BASF şi Gist – Brocades recomandat monogastricelor pentru îmbunătăţirea utilizării digestive a fosforului din fitaţi. Alegerea preparatului enzimatic trebuie făcută în funcţie de indicaţiile din prospect pentru structura de nutreţ combinat unde efectul este maxim bineînţeles având în vedere şi condiţia de economicitate. Orientativ efectul nutritiv şi productiv al acestor produse enzimatice se materializează prin : - utilizarea în proporţii mai mari în raţiile monogastricelor a unor componente furajere cu nivele mai ridicate de celuloză brută (orz, ovăz) sau de PnA (grâu, orz, secară) ; - creşterea cu 6-8 % a valorii energiei metabolizabile a grăunţelor de cereale ; - îmbunătăţirea indicilor de valorificare digestivă a substanţelor nutritive din nutreţurile raţiei furajere ; - creşterea sporului în greutate la tineret cu 5-8 %, a producţiei (de ouă) cu 4-7 %, în condiţiile reducerii consumului specific cu 6-7 % ; - reducerea potenţialul poluant al dejecţiilor, de exemplu fitazele diminuează cu peste 30 % conţinutul în P al dejecţiilor de la suine şi păsări ; - îmbunătăţirea digestibilităţii şi a valorii nutritive a nutreţurilor celulozice administrate în hrana rumegătoarelor ;

99

IV. TEHNICI BIOTEHNOLOGICE DE MANIPULARE A FUNCŢIILOR DIGESTIVE A. LA RUMEGĂTOARE

IV.A.1. MICROORGANISMELE RUMINALE

La rumegătoare, rumenul constituie, unul din modelele cele mai complexe de simbioză din natură, în care au loc procese complexe de transformare şi sinteză a unor nutrienţi specifici metabolismului acestor animale. De fapt în compartimentele gastrice preabomasale se întreţine şi se dezvoltă o populaţie microbiană foarte diversă în condiţiile unor constante fiziologice strâns corelate, aflate sub controlul unor mecanisme regulatoare şi anume : - sistemul termoregulator care asigură o constanţă a temperaturii la 38-40 0C; - condiţia de anaerobioză ; - substratul nutritiv bogat şi variat asigurat de ingesta diferitelor categorii furajere ; - compoziţia ionică constantă ; - sistemul tampon, prin care se asigură în condiţii normale de hrănire un pH de 6-7 ; Cantitatea de conţinut rumino - reticular la bovinele adulte oscilează între 30-60 kg iar la ovine de la 4 la 6 kg. Procentul de SU al conţinutului ruminal la animalele hrănite echilibrat este de 10-15 % din greutatea umedă. După unele determinări, microsimbionţii ocupă cantitativ 3,6 % din volumul lichidului ruminal filtrat.

100

În ansamblu, pentru un animal rumegător microsimbionţii au devenit utili : - în digestia furajelor voluminoase celulozice ; ei pot converti eficient celuloza, hemiceluloza, amidonul şi glucidele simple în produşi care furnizează energie gazdei prin intermediul AGV şi a acidului lactic ; circa 60-70 % din cerinţele energetice ale animalelor sunt astfel asigurate: - în sinteza unor nutrienţi esenţiali : AA, vitamina K, vitaminele complexului B; - în utilizarea azotului neproteic ; - prin digerarea la rândul lor de animalul gazdă se măreşte aportul calitativ şi cantitativ de proteină (ingesta postruminală este mai bogată proteic decât hrana consumată) ; Încă din 1957 GILCHRIST şi colab. citaţi de JURUBESCU (1966) în încercarea de a clasifica această populaţie microorganică împart microsimbionţii rumenului în trei categorii principale şi anume: a) microorganisme adaptate perfect condiţiilor de simbioză cu gazda ; b) microorganisme potenţial dăunătoare, aflate în număr redus, dar care se pot înmulţi în condiţii anormale ; c) bacterii ajunse întâmplător în rumen, unde s-au adaptat, însă nu au un rol important în digestie. Microorganismele din prima categorie constituie simbionţii sau microsimbionţii ruminali care se pot subdivide în două grupe mai mari: - microflora ; formată din bacteriile şi fungii ruminali - microfauna ; dată de protozoarele ruminale

101

A.1.1. BACTERIILE RUMINALE

După GUILLOT şi RUCKEBUSCH (1994) bacteriile constituie circa 50 % din biomasa microbiană şi reprezintă categoria de microorganisme ruminale cea mai importantă şi cea mai complexă fiind formată în principal din bacterii strict anaerobe ne sporulate. Au fost descrise până în prezent 39 de genuri şi 63 de specii bacteriene însă peste 200 de specii au fost izolate ; totuşi dintre aceste specii numai circa 30 pot fi considerate ca autohtone. În prezent după activitatea fiziologică dominantă s-au stabilit 6 clase bacteriene şi anume : - bacteriile celulolitice ; - bacteriile amilolitice ; - bacteriile proteolitice ; - bacterii care fermentează lactatul ; - bacteriile metanogene ; - bacteriile lactice ; În tabelul numărul 12 se prezintă principalele specii bacteriene din rumen. Tabelul 12 Clasificarea principalelor specii bacteriene din rumen (după GUILLOT şi RUCKEBUSCH, 1994) Bacterii celulolitice

Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Cillobacterium cellusolvens, Clostridium lochheadii, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens Bacterii amilolitice

Bacteroides amylophilus, Bacteroides ruminicola, Enterococcus bovis, Selenomonas ruminantium, Succinomonas amylolitica + Bacteroides succinogens Bacterii proteolitice

Bacteroides amylophilus, B. succinogenes, Butyrivibrio, Corynebcaterium, Methanobacterium ruminantium, Micrococcus, Proteus Bacterii care fermentează lactatul

Butyribacterium limosum, Peptostreptococcus elsdenii, Veillonella alcalscens Bacterii metanogene

Methanobacterium ruminantium Bacterii lactice

Bifidobacterium bifidum, Eubacterium ruminantium, Lactobacillus acidophilus, Lb. Brevis, Lb. Buchneiri, Lb. Casei, Lb. Cellobiosus, Lb. Fermentum 102

Microorganismele din rumen ocupă trei nişe ecologice distincte şi anume : - bacteriile libere în lichidul ruminal ; - bacteriile fixate la peretele ruminal ; este flora epimurală, foarte specifică fiind compusă în principal din bacterii facultativ anaerobe : Staphylococcusm, Micrococcus, Streptococcus, Fusobacterium. Acestea utilizează oxigenul provenit din circulaţia sangvină şi contribuie la menţinerea anaerobiozei la nivelul rumenului ; - bacteriile fixate pe particulele alimentare ; acestea constituie circa 75 % din populaţia bacteriană totală din care 70-90 % este o populaţie celulolitică aparţinând genurilor Bacteroides şi Ruminococcus. Numărul bacteriilor după JURUBESCU (1966) oscilează de regulă între 1,5 x 109 şi 50 x 109 / ml de conţinut ruminal şi poate fi influenţat de numeroşi factori respectiv de specia, vârsta şi starea fiziologică a animalului, anotimpul dar mai ales în funcţie de specificul alimentaţiei practicate. Astfel dacă după perioade scurte de inaniţie numărul lor se reduce la sub 6 x 109 / ml conţinut ruminal la o hrănire bogată în concentrate se poate ajunge chiar la 1011 / ml. În etapele succesive de dezvoltarea a compartimentelor gastrice de la faza de monogastric şi până când acestea devin funcţionale, adaptat la specificul hrănirii se constată importante variaţii în prezenţa diferitelor specii de bacterii ruminale. Popularea rumenului cu bacterii are loc odată cu ingerarea hranei şi prin contaminare de la mamă. Prin însămânţarea rumenului, o parte din acestea ajung până în intestin populând şi segmentul cecocolic . Genurile de bacterii cel mai frecvent prezente în rumen sunt : Lactobacillus, Streptococcus, Ruminococcus, Ruminobacter, Methanobacterium etc. Primii care se dezvoltă sunt lactobacilii, având ca substrat laptele care ajunge accidental în rumen în timpul suptului.

103

Încă din prima săptămână de viaţă, laptele la viţei asigură şi dezvoltarea bacteriilor proteolitice care aparţin genului Bacteroides. După vârsta de 6 săptămâni, proteoliza în rumen se realizează în deosebi de bacteriile ce aparţin genurilor Bacteroides (B. ruminicola), Butyrivibrio şi Selenomonas. Prezenţa bacteriilor celulozolitice la circa 2 săptămâni de la naştere explică posibilitatea introducerii în raţia viţeilor a fibroaselor, această categorie furajeră grăbind dezvoltarea rumenului şi măreşte capacitatea de adaptare a organismului la specificul de hrănire a rumegătoarelor. La rumegătoarele adulte s-au evidenţiat numeroase specii de streptococi, lactobacili, clostridii, un număr mare de specii bacteriene amilolitice şi proteolitice care se află în relaţii de interdependenţă. Sunt numeroase bacteriile ruminale heterotrofe care folosesc pentru sinteza proprie proteică surse de azot anorganic ca de exemplu speciile celulozolitice Bacteroides succinogenes, Eubacterium, Butyrivibrio şi Ruminococcus care aleg din mediul nutritiv NH3 deşi se află în cantităţi importante şi AA. La acestea se adaugă şi alte genuri care pot utiliza şi NH3 şi AA pentru sinteza proteică proprie. Aceste proprietăţi ale bacteriilor ruminale oferă perspective mari şi diverse în chimizarea nutriţiei pentru substituirea proteinei vegetale cât şi pentru echilibrarea pe această cale a balanţei proteice şi a AA. În rumen se află şi un număr mare de microorganisme ca de exemplu Lactobacillus bifidus care elaborează urează, această activitate ureolitică permiţând utilizarea ca atare a boabelor de soia în hrana rumegătoarelor. Având în vedere că regimul alimentar al animalului poate să constituie principalul factor de influenţare a numărului de bacterii şi specii din lichidul ruminal, explică apariţia indigestiilor ruminale determinate de schimbarea bruscă a raţiei. De fapt aceste tulburări se datoresc prezenţei în rumen a unei flore cu un echipament enzimatic neadecvat substratului nou de digerat. Deoarece adaptarea echipamentului enzimatic bacterian se poate realiza în decurs de 3-10 zile de la schimbarea regimului 104

alimentar, se impune obişnuirea microflorei prin cantităţi crescânde a oricărui nou furaj introdus în hrana rumegătoarelor. La o hrănire constantă, cunoaşterea mecanismelor biologice de menţinere la nivele cvasi constante a numărului de bacterii ruminale, în condiţiile în care la fiecare circa 30 de minute apare o nouă generaţie, poate permite intervenţia nutriţionistului în asigurarea unei cantităţi mai mari de proteină digestibilă microbiană la nivelul intestinului (PDIM). Astfel dacă se enumeră principalii factori de influenţare ai acestui indicator şi anume: - autoliza bacteriană, - activitatea enzimelor proteolitice exogene din rumen ; - consumul bacterian de către protozoare ; - tranzitul digestiv etc. ; Se poate astfel constata că omul poate interveni mai ales asupra celui referitor la pasajul ruminal. A.1.2. PROTOZOARELE RUMINALE

Protozoarele sau infuzorii reprezintă microfauna ruminală. În rumen s-au identificat peste 120 de specii de infuzori, numărul acestora variază mult, începând cu 200 până la 106 / ml lichid ruminal (JURUBESCU, 1966). Similar bacteriilor, prezenţa şi numărul protozoarelor depinde în principal de prezenţa anumitor substraturi nutritive provenite din hrana ingerată. Protozoarele ciliate se împart în două grupe mari : - HOLOTRICHA (cu cili dispuşi egal pe suprafaţa corpului celular) reprezentată în principal de genul ISOTRICHA. - OLIGOTRICHA, cu genurile ENTODINIUM şi DIPLODINIUM Sunt de asemenea prezente protozoare din genurile OPHRYOSCOLEX şi BUTSCHILA. Rolul funcţional al protozoarelor ruminale poate fi sistematizat în următoarele caracteristici :  participă la digestia şi metabolizarea substanţelor nutritive din furaje : 105

- s-a constatat o relaţie strânsă între numărul infuzorilor din rumen şi metabolismul proteic al organismului gazdă. Ingerarea de bacterii (circa 200 bacterii / minut) transformă proteina bacteriană într-o altă formă (animală) cu o valoare biologică (VB) şi o digestibilitate mai mare pentru animalul gazdă (Qd – ul proteinei infuzoriene poate ajunge la circa 80 % iar cel al proteinei bacteriene este de circa 60 %). Se apreciază că 10-20 % din azotul conţinutului abomasal este de origine infuzoriană. Protozoarele au şi capacitatea de sinteză a unor AA esenţiali ; - contribuie activ în procesul celulolizei ; prin participarea la mărunţirea mecanică a particulelor vegetale (a celulozei) ; facilitează digestia acesteia. Se presupune că infuzorii secretă şi enzime celulozolitice ; - ca rezultat al hidrolizei glucidelor, unele genuri de infuzori (ISOTRICHA) pot să elaboreze până la 10% din cantitatea totală de AGV care se află în rumen ; - contribuie la hidroliza lipidelor din hrană ;  au proprietatea de echilibrare a populaţiei bacteriene prin ingerarea acesteia în anumite condiţii ; după cum s-a mai arătat consumul poate ajunge până la 200 bacterii / minut ;  au o sensibilitate crescută la variaţiile factorilor de biotop, constituind din acest punct de vedere indicatori precoce ai dismetaboliilor ruminale ; de exemplu după 4-6 zile de inaniţie oile se defaunizează ;  variabilitatea relativ restrânsă a speciilor de protozoare rumenosimbionte dovedeşte o anumită direcţie a adaptării lor ; Totuşi după unii autori defaunarea experimentală a rumegătoarelor nu pare să aibe consecinţe importante asupra digestiei ruminale. În primele zile după naştere (în perioada de alăptare) lipsesc infuzorii. Când tineretul începe să consume concentrate şi fibroase (amidon, celuloză) se creează şi condiţii de dezvoltare a infuzorilor. La miei aceştia apar la 8-12 zile de la naştere. Popularea rumenului se 106

face de regulă prin contaminare de la coabitanţi. La început în conţinutul ruminal apar infuzorii din genurile ENTODINIUM apoi DIPLODINIUM, iar la aproximativ 3 luni cei din ordinul HOLOTRICHA. A.1.3. FUNGII RUMINALI

Mulţi spori fungici sunt ingeraţi odată cu hrana de către animale şi îndeosebi de ierbivore. Pentru că aceştia nu se pot dezvolta în condiţii anaerobioză se poate considera că sunt în tranzit prin tubul digestiv. Totuşi unele levuri din genul Candida pot fi relativ frecvent întâlnite în partea proximală a rumenului unde pH-ul este mai acid şi chiar în intestin. Aceste levuri se asociază mucoasei epiteliale şi uneori ca de exemplu în cazul Candida pintolopesii se dezvoltă în condiţii de anaerobioză, colonizând mucusul. Nu a fost stabilit rolul acestora în procesele de digestie. Observate de mult timp în rumen, unele microorganisme flagelate sunt în realitate zoospori de ciuperci phicomicete anaerobe. S-au identificat 4 specii mai frecvente care sunt prezente în rumenul bovinelor, ovinelor şi caprinelor şi chiar în cecumul cabalinelor. Zoosporii se pot fixa pe particulele alimentare şi pot facilita colonizarea acestora îndeosebi de bacteriile celulolitice şi metanogene. Totuşi efectul prezenţei zoosporilor în procesele de celuloliză şi proteoliză ruminală nu a putut fi cuantificat (FONTY şi colab., 1988 citat de GUILLOT şi RUCKEBUSCH, 1994). A.1.4. VIRUŞII

În rumen dar şi în cecumul şi colonul cabalinelor s-au identificat bacteriofagi care pot fi liberi sau fixaţi pe celule sau pe detritusurile celulare. În rumen, rolul lor în reglarea populaţiei bacteriene este discutabil. Multe din virusurile animale au tropism intestinal prezenţa Enterovirusurilor fiind un exemplu. Totuşi la această categorie informaţiile sunt puţine şi ne-corelate din cauza dificultăţilor de izolare şi de identificare. 107

IV.A.2 TEHNICI BIOTEHNOLOGICE DE DIRIJARE A ACTIVITĂŢII MICROORGANISMELOR RUMINALE

Interesul de a dirija activitatea microorganismelor ruminale, în scopul maximizării fermentaţiilor la nivel pre-abomasal este din ce în ce mai mare, deoarece prin diferite tehnici biotehnologice poate fi crescut gradul de utilizare al hranei sau pot fi dirijate fermentaţiile ruminale într-un sens care favorizează una din formele producţiei animale. După JOUANY şi THIVEND (1986) manipularea ne-genetică a microorganismelor din rumen cuprinde trei aspecte : 1. Suplimentarea nutriţională a microflorei din rumen ; aceasta are ca scop mărirea activităţii microbiene precum şi creşterea suprafeţei de atac a acestora ; Pentru stimularea activităţii microorganismelor ruminale se află pe piaţă diferite preparate specifice elaborate de companii de profil. În acest context se înscrie şi preparatul Prosimbiont realizat de VOIA şi col., 1999 pe bază de microelemente chelatate, vitamine, glucoză şi probiotice. Administrând preparatul la mieii sugari, autorii obţin aceleaşi performanţe zootehnice în condiţiile reducerii nivelului proteic la amestecul de concentrate cu două puncte procentuale ; 2. Modificarea populaţiei microbiene (bacterii, protozoare, fungi) şi promovarea (selectarea) speciilor care sunt cele mai capabile să asigure biomasa şi metaboliţii ; 3. Modificarea fiziologiei tractusului digestiv (secreţia salivară, motilitatea rumenului, cantitatea de lichid şi a particulelor ce se găsesc în acesta) ; Pentru primul punct este necesar să se cunoască cerinţele cantitative şi calitative ale populaţiei microbiene din rumen. Celelalte două puncte corespund prin definiţie sistemului de manipulare, începând chiar cu caracterizarea condiţiilor normale de hrănire. Posibilităţile de influenţare a activităţii microsimbionţilor ruminali sunt numeroase, dar deşi sunt cunoscute nu sunt suficient de 108

bune stăpânite pentru a putea fi folosite în practica curentă a rumegătoarelor. Pentru că sunt foarte diverşi s-a simţit nevoia unei clasificări a acestor factori de influenţă, care pentru început pot fi încadraţi în una din cele două categorii şi anume : C1 – Cantitatea şi conţinutul hranei în nutrienţi : în care se discută despre ingesta de hrană, structura raţiilor, sursa şi nivelul glucidelor şi a azotului din raţii, conţinutul în grăsimi a raţiilor ; C2 – Substanţele sau preparatele de intervenţie : substanţele tampon, ionoforii, adiţia de grăsimi, de protectori ai proteinei, de inhibitori ai metanului, de acizi graşi volatili ramificaţi ; C1 – Cantitatea şi conţinutul hranei în nutrienţi

Tehnica de alimentaţie aplicată la o anumită categorie de animale trebuie să aibe în vedere nivelul productiv şi felul producţiei principale (lapte, carne) iar la tineret destinaţia acestuia : pentru reproducţie sau pentru îngrăşare, deoarece modul în care se practică hrănirea poate influenţa şi modifica activitatea microsimbionţilor determinând creşterea ingestei, optimizarea fermentaţie ruminale, creşterea nutrienţilor care scapă de degradarea ruminală, dar şi suplimentarea produşilor finali ai metabolismului ruminal. Cercetările în acest domeniu efectuate de nutriţionişti oferă în viitor practicienilor posibilitatea de a mări disponibilul de nutrienţi pentru o anumită formă de producţie animală dorită. Astfel au fost investigaţi principalii factori, pe care îi vom prezenta în cele ce urmează, în ceea ce priveşte influenţa lor asupra fermentaţiei ruminale, pasajul nutrienţilor în intestinul subţire şi performanţele productive ale animalului : a) Ingesta de hrană

Trebuie avut în vedere că nivelul hranei consumate poate să constituie un factor nutriţional care poate limita performanţele animalului de exemplu în cazul vacilor cu o producţie foarte mare de lapte. Creşterea ingestei de furaje poate avea ca efect mărirea cantităţii nutrienţilor care scapă de fermentaţia ruminală şi de asemeni poate 109

mări nivelul proteinei microbiene care trece în intestinul subţire. Astfel într-o cercetare efectuată de LYNCH şi colab., citată de CLARK (1993), vacile au fost hrănite cu aceiaşi raţie formată din 40 % fân de lucernă, 40 % siloz de porumb şi 20 % concentrate dar în cantităţi zilnice diferite şi anume ad libitum precum şi la nivelul de 88 %, 76 % şi 64 % din consumul la discreţie. S-a constatat că la aceiaşi raţie, creşterea ingestei de SU a determinat mărirea cantităţii de SO şi de celuloză care se degradează în rumen. Creşterea liniară a ingestei de N a generat şi o sporire liniară a N neamoniacal şi nemicrobian, a N microbian, precum şi a aminoacizilor liberi care au trecut în intestinul subţire. Şi în experienţa lui ROBINSON şi colab., 1985 citat de CLARK (1993) care a folosit o raţie formată din 65 % fân mărunţit şi 35 % concentrate la vacile de rasă Holstein, prin mărirea consumului zilnic de la 6 kg la 17 kg SO se consemnează o creştere a cantităţii de SO care fermentează în rumen, ceea ce are ca efect sporirea pasajului N – ului bacterian către intestinul subţire raportat la unitatea de SO aparent digerată în rumen. Să reţinem deci că un mecanism important prin care se poate dispune de creşterea nutrienţilor digestibili la vacile de lapte constă în mărirea ingestei de furaje. b) Structura raţiilor

Schimbarea raportului dintre voluminoase şi concentrate dintr-o raţie poate constitui un mecanism prin care se poate sincroniza disponibilizarea energiei şi a proteinei pentru a se maximiza nivelul proteinei microbiene şi alimentare care trece în intestinul subţire. RODE şi colab., 1985 hrăneşte vacile de lapte cu o raţie formată pe bază de fân de lucernă, grăunţe de porumb şi făină de soia însă la cele patru loturi de experienţă fânul a oscilat ca pondere de la 24 % la 38 %, 58 % şi 80 %. Datele obţinute au arătat că nivelul de N microbian trecut în intestin s-a corelat pozitiv cu cantitatea de SO real digerată în rumen. Pasajul N-ului microbian şi a N-ului neamoniacal a fost maxim în cazul raţiilor care au conţinut 38 % voluminoase şi 62 % 110

concentrate. Însă pasajul N-ului microbian raportat la unitatea de SO real digerată în rumen a fost mai mare în cazul raţiilor cu proporţii mai mari în voluminoase decât în concentrate dacă s-a efectuat o corectare a raţiilor în ceea ce priveşte consumul SU şi a fost similar la toate raţiile dacă nu s-a procedat la amintita corecţie legată de nivelul consumului. KLUSMEYER şi colab., 1991 utilizând în raţiile vacilor fân de lucernă, siloz de porumb, tărâţe de porumb, făina de soia şi grăsime asigură la două loturi 50 % şi respectiv 67 % din SU prin componente voluminoase. S-a constatat că vacile cărora li s-a administrat 50 % voluminoase au consumat mai multă SO comparativ cu celălalt lot, dar ingesta de N, SO reală digerată în rumen şi concentraţia ruminală în NH3 nu a fost influenţată de nivelele voluminoaselor din raţii. Hrănind vacile cu o raţie cu 50 % voluminoase în structură s-a înregistrat o uşoară descreştere a pasajului N-ului microbian în intestinul subţire însă s-a mărit pasajul de N neamonical şi nemicrobian şi de aceea nu se consemnează diferenţe în pasajul N-ului neamoniacal când raţiile au raporturi diferite între voluminoase şi concentrate. Nici pasajul de AA liberi spre intestinul subţire nu s-a diferenţiat semnificativ între raţiile cu proporţii diferite de voluminoase. Aceste constatări sugerează că nivelul energiei provenite din SO fermentată în rumen este probabil unul din factorii limitanţi ai creşterii microbiene în rumen. Prin numeroase cercetări s-a demonstrat că prin modificarea raportului fibroase / concentrate din raţie se poate direcţiona fermentaţia ruminală spre formarea unui anumit acid gras volatil, în funcţie de tipul de exploatare (lapte sau carne) a animalului. Astfel raţiile bogate în fibroase generează formarea acetatului în proporţie de 55-75 % şi a propionatului de 15-20 %, în schimb raţiile bogate în concentrate favorizează formarea propionatului chiar până la 40 % din totalul AGV (http://www.cowcash-uk./shortuff.htm , 1999). În tabelul 13 sunt prezentate proporţiile de formare a acizilor graşi volatili în funcţie de raportul concentrate / fibroase din raţii. 111

Tabelul 13 Efectul raportului concentrate / fibroase asupra proporţiei de AGV la vacile de lapte (după PHILIPSON, 1970) Fibroase / concentrate 100 : 00 75 : 25 50 : 50 40 : 60

Acetat 71,4 68,2 65,3 59,8

Raport molar (%) Propionat 16,0 18,1 18,4 25,9

Butirat 7,9 8,0 10,4 10,2

ARZOLA-ALVAREZ şi colab., 1999 au cercetat efectul structurii raţiei, efectuând experienţe pe şase capre canulate duodenal, în scopul testării diferitelor nivele de proteină solubilă sau degradabilă asupra parametrilor fermentaţiei ruminale (tabelul 14). Tabelul 14 Concentraţia de AGV şi NH3 ruminal în cazul caprinelor la care s-au administrat raţii cu nivele diferite de proteină metabolizabilă (după ARZOLA-ALVAREZ, 1999) Specificare C2 (mM) C3 (mM) C4 (mM) C2 : C3 (mM) N-NH3 (mg/100 ml)

Nivelul de proteină metabolizabilă din raţie (%) 90 115 130 62,64 67,26 57,15 18,89 19,76 15,49 10,10 7,53 6,87 3,39 3,47 3,47 135,61 191,1 200,46

Raţia de bază a constat dintr-un amestec de concentrate şi fân de lucernă, fiind astfel formulate încât să asigure 90, 115 respectiv 130 % 112

din necesarul de proteină metabolizabilă a caprinelor pentru menţinerea în limite normale a sporului în greutate. În urma analizelor efectuate nu s-au observat modificări de volum ale fluidului ruminal, dar în cazul raţiilor cu o concentraţie de proteină metabolizabilă redusă rata de diluţie a fost mai scăzută. Nu s-au observat efecte importante asupra concentraţiei acizilor graşi volatili (AGV) din lichidul ruminal, dar a fost înregistrată o concentraţie ridicată a amoniacului în cazul raţiilor cu concentraţii ridicate de proteină solubilă sau degradabilă (135,61 mg NH3 / 100 ml fluid ruminal în cazul raţiilor cu 90 % proteină metabolizabilă ; 191,91 mg în cazul raţiilor cu 115 % proteină metabolizabilă şi 200,46 mg în cazul raţiilor cu 130 % proteină metabolizabilă). c) Succesiunea de administrare a furajelor

Atunci când este cunoscută natura raţiei eficienţa utilizării ei poate fi îmbunătăţită prin modificarea modului de distribuţie a hranei în scopul obţinerii unei fermentaţii ruminale optime, pentru a putea oferii microorganismelor ruminale nutrienţii necesari (JOUANY şi THIVEND, 1983). Al ATTAR şi colab.,1976 a demonstrat acest fapt la ovine, în cazul administrării unor raţii cu un conţinut mai mare de 60 % concentrate, caz în care nivelul azotului microbian în intestin a fost dublat dacă orarul de furajare s-a modificat de la 1-2 tainuri / zi la o distribuţie mult mai mare (6-24 tainuri). Dacă nivelul absorbţiei este crescut la animalele hrănite în mai multe tainuri, multiplicarea ulterioară a acestora nu mai are efect asupra sintezei microbiene sau asupra nivelului de azot intestinal. În cazul raţiilor de slabă calitate este necesară suplimentarea azotului prin adăugarea concentratelor, ca supliment, pentru asigurarea necesarului energetic şi a azotului amoniacal necesar sintezei microsimbionţilor (tabelul 15). GIBSON (1987) arată că procesele de fermentaţie ruminală, care determină o digestibilitate bună a furajelor ingerate şi menţin în condiţii normale starea de sănătate a animalelor poligastrice, se desfăşoară la un pH cu prins între 6,4-6,8. 113

JARRIGE (1988) arată că menţinerea unui pH de peste 6,0 la finele unui tain poate fi obţinută astfel : - amestecând concentratele cu furajele de volum ; - fracţionând distribuirea concentratelor în mai multe tainuri; - scăzând nivelul glucidelor uşor fermentescibile din raţie ; - conservând structura fibroasă a furajelor şi învelişurile seminţelor de cereale ; Tabelul 15 Efectul frecvenţei administrării hranei asupra digestiei azotului din hrană (după Al ATTAR şi colab., 1976)

Fibroase

Concentrate

Specificare a b c d

N microbian (Nm / mol)

Fluxul de azot în duoden (g / zi)

Fluxul de N neamoniacal în duoden (g / zi)

x 22 26 -

x 20 84 104 95 8 10 12 9

x 322 22 15

y 52 57 -

y 39 187 220 99 16 10 11 9

y 327 21 14

a – raţii cu conţinut scăzut de azot (2,2 % din SO) iar la b – 3,3 % din SO c – consum scăzut de hrană (700 g SU / zi), comparativ cu d unde consumul de hrană este de 1500 g SU / zi x – 1 sau 2 tainuri / zi ; y – 6-24 tainuri / zi

JOURNET şi colab., 1985 arată că administrarea în amestec a concentratelor cu fibroasele determină reducerea vitezei de ingestie a concentratelor şi a ritmului de producere a acizilor graşi volatili, suprimând astfel mai mult sau mai puţin aşa-numitul efect al tainului. Utilizarea, la vacile de lapte, a unor raţii complete (unice), cu 50 % 114

concentrate şi 50 % fibroase, comparativ cu distribuirea separată a fiecărui nutreţ din raţie, a permis creşterea cantităţii totale ingerate cu circa 1 kg SU. În cazul administrării separate a fibroaselor şi concentratelor cu fracţionarea concentratelor în 6 tainuri, în loc de două, a dus la o creştere a producţiei de acid acetic. d) Prepararea furajelor

După gradul de prelucrare a hranei JOURNET (1995) arată că metodele de procesare a furajelor pot determina : - prepararea furajelor într-o măsură redusă ; - prepararea furajelor prin supunerea acestora unor procese mai complexe ; Supunerea furajelor la un grad redus de preparare cuprinde măcinarea, opărirea etc. Aceste procesări distrug pericarpul şi permit accesul microorganismelor ruminale spre endosperm. Dacă se reduce dimensiunea particulelor, creşte suprafaţa de expunere, deci se măreşte şi activitatea enzimatică. Dacă dimensiunea particulelor este mare, gradul de digestie al amidonului scade (GALYEAN şi colab., 1979). În cazul în care dimensiunea particulelor este mare, scade producţia de acizi organici, iar pH-ul ruminal este menţinut la un nivel aproape neutru. Reducerea digestiei ruminale a amidonului este compensată de o creştere a digestiei acestuia în intestinul subţire şi gros (KIM şi OWENS, 1995). Supunerea furajelor unor metode mai complexe de preparare, cum ar fi transformarea acestora în fulgi, miconizarea etc. implică supunerea cerealelor la temperaturi foarte ridicate, producându-se gelatinizarea amidonului (EVERS şi STEVENS, 1985). Gelatinizarea distruge regiunile dense, compacte de amilopectină şi măreşte gradul atac al microorganismelor ruminale şi a enzimelor gazdă. Supunerea furajelor la temperaturi ridicate determină formarea unui complex între amidon şi proteină care nu este digerat de enzimele microbiene (DREHER şi colab., 1984). 115

ORSKOV şi colab., 1981 afirmă că tratarea boabelor de cereale cu hidroxid de sodiu determină o amplificare a fermentaţiei ruminale. În tabelul 16 se prezintă, pe scurt, influenţa dimensiunii particulelor, din structura raţiei, asupra consumului, pH-ului ruminal şi a acizilor graşi volatili. Raţia care a fost utilizată conţine 55 % siloz şi 45 % concentrate. Tabelul 16 Influenţa dimensiunii particulelor din raţie asupra consumului, pH-ului ruminal şi al AGV (după ORSKOV şi colab., 1981) Specificare Consum (min / 24 ore) Rumegare (min / 24 ore) pH Acetic AGV (% molar) propionic

Structura particulelor raţiei fine medii mari 195,3

204,4

204,7

374,4

466,3

530,7

5,3 58,33 22,34

5,9 61,24 20,16

6,0 61,82 19,46

e) Sursa şi nivelul glucidelor din raţie

HOOVER şi colab., 1990 testează posibilităţile de sincronizare a relaţiei dintre energie şi azot dintr-o raţie balansând carbohidraţii nestructurali şi proteina degradabilă în rumen. Dacă raţiile au fost întocmite la nivele scăzute în carbohidraţi nestructurali şi proteină s-a consemnat o ingestă redusă de SU, de carbohidraţi, de proteină brută şi de proteină degradabilă. Digestia ruminală a SU şi a carbohidraţilor nestructurali, precum şi concentraţia amoniacului ruminal, a fost de asemeni redusă în cazul acestor raţii. Cantitatea de proteină microbiană care trece în intestinul subţire s-a constatat că poate fi influenţată de tipul de amidon cu care este hrănită vaca. Astfel OLDHAM şi colab., 1979 citat de CLARK (1993) 116

administrând la vaci concentrate pe bază de orz sau porumb şi fân în proporţie de 60/40 respectiv 90/10, constată cantitativ că eficienţa pasajului proteinei microbiene în intestinul subţire a fost mai mare la vacile care au consumat orz comparativ cu porumbul sau ambele concentrate. Într-o altă experienţă McCARTHY şi colab., 1989 utilizează o raţie formată dintr-un amestec furajer cu un nivel 15 % PB format în proporţie de 45 % voluminoase şi 55 % concentrate cu orz şi respectiv porumb. În acest experiment ingesta de SO a fost în medie de 22,2 kg / zi în cazul raţiilor cu porumb şi de 19,3 kg / zi la cele cu orz. Ingesta de amidon şi de N a fost mai mare în cazul raţiilor cu porumb comparativ cu cele cu orz deoarece şi ingesta de SO a fost mai mare. Când s-a furajat orz, digesta reală de SO în rumen a fost mai mare în schimb concentraţia de NH3 ruminal a fost mai redusă. Hrănirea cu porumb măreşte pasajul SO, a amidonului, a N neamonical şi nemicrobian în intestinul subţire comparativ cu orzul. Creşterea pasajului N neamonical şi nemicrobian este determinată probabil de degradabilitatea ruminală a proteinei din porumb mai scăzută comparativ cu proteina orzului şi pentru că ingesta de furaje a fost mai mare în cazul hrănirii cu porumb faţă de orz. Nivelul şi eficienţa pasajului proteinei microbiene în intestinul subţire nu a fost influenţat de felul cerealei din raţie. Dacă vacile s-au furajat cu porumb mai mulă treonină, metionină, izoleucină, leucină, fenilalanină şi histidină trec în intestinul subţire, dar felul cerealei din raţie nu afectează pasajul valinei, lizinei şi argininei. Proprietăţile relative ale cerealelor de a scăpa de fermentaţiile ruminale şi suplimentările energetice pentru creşterea microbiană pot fi modificate pe baza interrelaţiilor cu nivelul ingestei, tipul şi forma fizică a hranei, precum şi prin structura raţiilor (raportul voluminoase / concentrate). Administrând aceiaşi sursă de cereale cu diferite furaje voluminoase sau cantităţi diferite din aceiaşi cereală se pot obţine cantităţi diferite de proteină microbiană şi de nutrienţi care trec în

117

intestinul subţire şi care reprezintă expresia nivelului zilnic al unităţilor de SO fermentată în rumen. Sunt necesare efectuarea de experienţe pe animale hrănite cu nivele foarte diferite de cereale pentru a se evalua efectul diverselor surse de carbohidraţi şi proteină brută pentru a se sincroniza energia şi N degradabil din rumen pentru maximizarea creşterii microbiene şi a pasajului de nutrienţi spre intestinul subţire. f) Sursa şi nivelul azotului din raţie

O carenţă de N în rumen depresează atât degradarea SO cât şi sinteza de proteină microbiană. Majoritatea bacteriilor ruminale preferă utilizarea N-NH3 ca sursă de azot pentru creştere (BRYANT, 1974) fiind foarte eficiente în prelucrarea amoniacului (SCHAEFER şi colab., 1980 citat de CLARK, 1993). KLUSMEYER şi colab., 1990 hrănind vacile de lapte cu o raţie pe bază de amestec furajer format din 60 % siloz de porumb şi 40 % concentrate prin care se asigurau nivele proteice de 11 % şi 14,5 % PB, au constatat un consum zilnic de peste 21 kg SU respectiv de circa 20 kg SO. Ingesta de N a fost mai mare dacă raţia cu 14,5 % PB s-a comparat cu cea de 11 % ceea ce are ca efect creşterea semnificativă a concentraţiei NH3 ruminal respectiv de 8,0 faţă de 2,2 mg / 100 ml fluid ruminal. SO real digerată în rumen şi pasajul N-ului microbian în intestinul subţire nu a fost semnificativ influenţat de nivelul de PB din raţie. Aceste constatări sugerează că nivelul mediu de 2,2 mg NH3 / 100 ml fluid este corespunzător pentru maximizarea fermentării SO şi pentru sinteza de proteină microbiană şi că nivelul de SO care fermentează în rumen se corelează direct cu nivelul şi eficienţa sintezei proteinei microbiene când concentraţia de amoniac este de 2-3 mg / 100 ml fluid ruminal. Hrănind vacile cu raţia cu 14,5 % PB se dublează cantitatea de N alimentar care trece în intestinul subţire fără a creşte semnificativ pasajul AA individuali în intestin. Totuşi, surplusul de proteină poate fi benefic prin creşterea suplimentului de AA în intestin deoarece o parte mai importantă din proteina alimentară scapă de degradarea ruminală. 118

Şi AA şi peptidele reprezintă surse importante de N pentru bacteriile ruminale. În condiţii de furajare normală, nivele mari de N utilizate pentru creşterea bacteriană pot să provină din alte surse decât cele amoniacale. Importanţa N-ului din AA pentru dezvoltarea bacteriană a fost demonstrată folosindu-se substraturi iso-nitrogene cu N din AA şi din uree (MAENG şi colab., 1976 citat de CLARK, 1993). Înlocuindu-se azotul din uree în cantităţi iso-nitrogene cu N din AA se constată o creştere a producţiei de proteină microbiană şi o mai bună eficienţă a utilizării energiei în creşterea microbiană. Aceste date indică că N-AA poate fi utilizat pentru maximizarea creşterii microbiene şi eficientizarea fermentaţiei ruminale. Hrănindu-se vacile cu componente proteice cu nivele ridicate de degradare ruminală se determină o creştere a nivelului şi a eficienţei fluxului de N microbian in intestinul subţire comparativ cu resursele proteice cu degradabilitate redusă în rumen. Administrând făină de soia, McCARTHY şi colab., 1989 constată o creştere semnificativă a pasajului proteinei microbiene şi a eficienţei acesteia. Îmbunătăţirea pasajului N microbian poate fi atribuită creşterii disponibilului de amoniac, de AA şi de peptide în rumen. Tot în acest sens se înscriu şi observaţiile lui KLUSMEYER şi colab., 1991 când a comparat făina de soia şi făina de peşte administrate într-o raţie cu 30 % fân de lucernă, 20 % siloz de porumb şi 50 % concentrate la vacile de lapte. Ingesta de SO şi de N, SO real digerată în rumen şi pasajul de N neamonical şi nemicrobian şi de AA în intestinul subţire nu au fost influenţate de sursa de proteină. Pasajul N microbian a fost mai ridicat la făina de soia comparativ cu pasajul în cazul făinii de peşte, dar sursa de proteină nu a influenţat eficienţa sintezei proteice microbiene, aceasta deoarece concentraţia de NH3 în rumen a fost în medie de 13 mg / 100 ml la făina de soia şi respectiv de 11 mg / 100 ml la făina de peşte. În aceste condiţii diferenţierea pasajului N-ului microbian în intestinul subţire poate fi explicată prin creşterea disponibilului de AA şi peptide rezultate din degradarea ruminală a proteinei sau datorită unei mai bune sincronizări a relaţiei dintre energie şi N când ingredientele raţiei se degradează în rumen. 119

Se poate concluziona că îmbunătăţirea sintezei de proteină microbiană poate fi atribuită creşterii disponibilităţii sau a sincronizării NH3, AA şi a peptidelor cu energia când se adaugă într-o raţie o proteină cu degradabilitate mai mare, comparativ cu o proteină cu degradabilitate mai redusă. g) Conţinutul în grăsimi a raţiilor

Pentru satisfacerea cerinţelor de energie la vacile cu producţiile mari de lapte a intrat în practica hrănirii acestora includerea de grăsimi în raţie. Pentru a se utiliza cu succes, aceste grăsimi nu trebuie să afecteze semnificativ fermentaţia ruminală şi nici digestibilitatea nutrienţilor necesari producţiei de lapte. Sărurile de calciu ale acizilor graşi cu lanţ lung sunt relativ inerte în rumen (GRUMMER, 1988) şi pot furniza energie care poate fi folosită în producţia de lapte. KLUSMEYER şi colab., 1991 folosind raţii în care 67 % din SO era asigurată de voluminoase a suplimentat, sau nu, cu 4 % cu săruri de calciu ale acizilor graşi cu lanţ lung (SCaAGLL), şi au urmărit efectele acestui adaos asupra fermentaţiei ruminale şi a pasajului nutrienţilor în intestinul subţire. Ingesta de SO şi de N precum şi SO real digerată în rumen a fost mai scăzută când s-a administrat SCaAGLL dar concentraţia în NH3 din rumen şi pasajul de N microbian şi N neamoniacal spre intestinul subţire nu au fost afectate semnificativ. Pasajul metioninei şi a leucinei s-au redus însă semnificativ. Scăderea digestiei SO în rumen şi uşoara reducere a pasajului componenţilor azotaţi se datorează probabil descreşterii ingestei de hrană. Eficienţa sintezei proteinei microbiene nu a fost influenţată semnificativ, dar cantitativ a fost mai mare prin adaos de SCaAGLL. În alt experiment acelaşi colectiv de autori administrând o raţie formată pe bază de 30 % fân de lucernă, 20 % siloz de porumb şi 50 % concentrate au urmărit efectul SCaAGLL asupra fermentaţiei ruminale şi a pasajului nutrienţilor la vacile de lapte. Astfel la un alt lot de animale s-a înlocuit porumbul cu 4 % SCaAGLL constatându-se că ingesta de SO s-a redus cu 1,1 kg / vacă / zi iar ingesta de N cu 120

circa 40 g / vacă / zi. SO real digerată în rumen s-a redus iar concentraţia NH3 ruminal a fost mai ridicată ; pasajul N-ului microbian şi a N-ului neamoniacal precum şi a AA liberi nu au fost semnificativ influenţate, eficienţa sintezei proteice microbiene a însă mai bună. Preparatele SCaAGLL fiind relativ inerte în rumen pot şi ele determina o reducere a numărului de protozoare pentru că acizii graşi nesaturaţi din aceste structuri nu sunt complet protejaţi de biohidrogenare (ZHIGUO şi colab., 1989). C2 – Substanţe sau preparate de intervenţie a) Substanţele tampon Dintre factorii intraruminali cu influenţă asupra microorganismelor (temperatura, condiţia de anaerobioză etc.), pH-ul prezintă variabilitatea cea mai mare şi deci pentru asigurarea unor procese fermentative optime se impune identificarea condiţiilor de dirijare şi menţinere a valorilor acestui indice între limite fiziologice. Menţinerea pH-ului între limite normale are o importanţă deosebită pentru activitatea microorganismelor ruminale şi pentru desfăşurarea normală a absorbţiei AGV şi NH3 prin epiteliul ruminal. Dacă de regulă valorile pH-ului sunt aproape de neutralitate (67) la un pH de sub 5, activitatea microorganismelor este profund tulburată, influenţându-se cu precădere tipurile de bacterii care se dezvoltă în rumen precum şi metabolismul acestora. pH-ul ruminal este în principal influenţabil de natura componentelor furajere ale raţiei îndeosebi în intervalul de timp care urmează după consumul unui tain, astfel : - fibroasele dintr-o raţie întreţin un pH mai ridicat ; - concentratele prin glucidele conţinute determină o reducere a pH-ului ;

121

silozurile în cantităţi mari şi netamponate, în timp întreţin o stare de acidoză ruminală cu reducerea îndeosebi a populaţiei de infuzori ; - dezvoltarea rapidă a AGV determină scăderea pH-ului ; - schimburile ionice între rumen şi plasma sangvină în cursul transferului de AGV, reduc pH-ul ; - alcalinitatea salivei reprezintă un sistem tampon care poate contribui la reducerea acidităţii ruminale ; Capacitatea de tamponare a rumegătoarelor în domeniul alcalin este mai redusă decât pentru domeniul acid. Pentru a se preveni riscurile acidozei care rezultă din scăderea pH-ului, îndeosebi în cazul raţiilor bogate în glucide uşor fermentescibile se incorporează de regulă în amestecurile de concentrate, agenţi tampon, cei mai obişnuiţi fiind bicarbonatul de sodiu în doză de 1,5 % (la SU) sau bicarbonat 1 % plus 0,8 % oxid de magneziu ; în cazul silozurilor acestea se tamponează premergător administrării în consum cu 1-2 g carbonat de calciu / kg. Totuşi unii cercetători arată că administrarea şi acumularea sărurilor pot să determine o creştere masivă a presiunii osmotice în rumen care influenţează negativ şi dezvoltarea microorganismelor. -

b)Utilizarea ionoforilor (amelioratori ai transferului ionilor prin peretele celular) S-a constatat că unele antibiotice ca monensinul şi lasalocidul, la rumegătoare, acţionează asupra transferului de ioni în celulă inducând modificări importante ale microorganismelor din rumen. Acestea influenţează şi fermentaţia ruminală producând : - modificarea cantităţii şi proporţiei de AGV prin creşterea producţiei de propionat pe cheltuiala acetatului şi butiratului ; - scăderea metanogenezei , deci reducerea pierderilor de energie ;

122

-

descreşterea distrugerii proteinei în rumen prin reducerea proteolizei microbiene ; scăderea sintezei de proteine microbiene ; descreşterea turn-overului conţinutului ruminal ; se ameliorează eficacitatea nutriţională cu 10-15 % (JARRIGE, 1988) ;

De asemenea s-a mai arătat că ionoforii acţionează împotriva bacteriilor Gram pozitive şi a unor bacterii Gram negative dar care au structura peretelui celular ca şi bacteriile gram pozitive ca de exemplu Ruminococcus albus. Ionoforii au efect şi asupra producătorilor lactici care sunt în cea mai mare parte bacterii Gram pozitive, fără a inhiba însă utilizatorii lactici ruminali care produc acid propionic. Aceasta este principala explicaţie a faptului că la administrarea de monensin se modifică concentraţia molară a propionatului cu descreşterea acetatului şi butiratului (JOUANY, SENAUD, 1978 ; JOUANY, THIVEND, 1983). Efectele antibioticelor ionofore asupra protozoarelor ciliate din rumen au variat mult de la un experiment la altul. Totuşi rata apariţiei lor în rumen este mai scăzută datorită reducerii fazei lichide ruminale în timpul tratamentului. Efectele inhibitoare ale ionoforilor asupra degradării proteinelor şi a formării NH3 se pare că ar fi mai mult din cauza inhibării dezaminării decât a proteolizei. Se apreciază că acest efect este condiţionat de doi factori importanţi şi anume : - adaptarea microorganismelor la antibiotice ; - solubilitatea proteinelor ; de exemplu în cazul proteinelor cu solubilitatea scăzută şi concentraţia de NH3 ruminal este mai redusă ; Efectul pozitiv al ionoforilor asupra performanţelor la tineretul taurin supus îngrăşării au fost acceptate, totuşi este necesară continuarea cercetărilor pentru a se explica modurile diferite de 123

acţiune şi variabilitatea rezultatelor obţinute în ceea ce priveşte numărul de protozoare, metabolismul N şi degradarea carbohidraţilor din peretele celular. De asemenea viitoarele produse trebuie să fie cât mai puţin toxice sau să se identifice metode de a izola metaboliţii din tractusul digestiv, ficat şi alte organe precum şi din sânge. c) Eliminarea protozoarelor ciliate din rumen (defaunarea) După JOUANY (1988), protozoarele pot atinge un nivel mai mare de 50 % din biomasa microorganismelor din rumen. Eliminarea lor determină modificări ale populaţiei bacteriene şi a materiei organice care se digeră în rumen. Defaunarea determină creşterea numărului total de bacterii ruminale, deoarece ciliatele consumă bacteriile şi concură cu acestea la utilizarea nutrienţilor. Astfel după COLLEMAN (1975) ciliatele pot consuma zilnic peste 45 g SU bacteriană dintr-un total de 50 g SU care se află în rumenul ovinelor. Efectele defaunării asupra fiziologiei ruminale se reflectă în scăderea digestiei SO la nivel ruminal (cu circa 30 %). De asemeni defaunarea poate mări rata de curgere a particulelor din rumen, deci cu repercusiuni asupra produşilor finali ai digestiei. Dacă producţia totală de AGV este uşor sau deloc schimbată de defaunare, structura molară este modificată consemnându-se de regulă o creştere a proporţiei molare a acidului propionic în dauna acidului butiric şi acetic. În cazul raţiilor bogate în glucide, defaunarea poate determina o creştere a acidului butiric. Deoarece în cazul defaunării, concentraţia de azot amoniacal din sucul ruminal este scăzută (şi nu poate depăşi 50 mg / l, valoarea teoretică de optim pentru sinteza microbiană), prin raţie trebuie asigurat N solubil sau degradabil în cantităţi mai mari. Defaunarea determină şi o reducere a energiei metabolizabile. Se poate aprecia că defaunarea poate fi utilizată pentru protejarea proteinelor de degradare în rumen în cazul raţiilor cu nivel scăzut de proteină, deşi se reduce şi degradarea pereţilor celulari la furajele grosiere. Dar pentru acest aspect se pot dezvolta tulpini noi de 124

bacterii celulolitice sau bacterii genetic modificate pentru a se îmbunătăţii digestia carbohidraţilor din pereţii celulari. d) Adiţia protectorilor proteinelor Constatarea că proteinoliza ruminală cu formare de amoniac depăşeşte de regulă capacitatea de metabolizare a microsimbionţilor a sugerat idea de a găsi metode de protejare a proteinei sau a aminoacizilor din raţie faţă de acţiunea de degradare bacteriană din rumen. Cu acest efect s-au identificat unele substanţe ca : aldehide, tanini, etanol, hidroxid de sodiu dar mai ales formaldehida. Şi substanţele difeniliodate pot să inhibe degradarea AA în rumen şi deci să crească nivelul acestora în lichidul ruminal (CHALUPA, 1997). Teoretic degradarea AA mai poate fi prevenită şi prin inhibarea transportului lor intracelular în bacterii, dar încă nu se pot face recomandări practice. Metodele acestui gen de intervenţie sunt indicate mai ales pentru ţările care au resurse puţine de proteină disponibilă sau când acestea sunt utilizate cu precădere în hrana monogastricelor. e) Adiţia inhibitorilor metanului Formarea metanului în rumen de către bacteriile metanogene se face cu consumuri energetice importante care s-au apreciat la cca. 8 % din energia furajelor consumate. Pentru reducerea acestor pierderi (vezi capitolul IV.A.3 car cuprinde şi gazogeneza ruminală) s-a urmărit efectul unor inhibitori ai metanogenezei. Analogii halogenaţi ai metanului (ca de exemplu amichloral, tricloroetiladipat sau dioxin halogenatul) pot fi utilizaţi pentru a inhiba producerea metanului. S-au mai utilizat şi acizii graşi cu lanţ lung dar ei pot avea şi un efect depresiv asupra numărului de protozoare. În general o producţie scăzută de metan este concomitentă cu un schimb al transferului de H la acidul propionic a cărui producţie este mărită. 125

Aceste substanţe au un efect toxic direct asupra bacteriilor metanice, efectul fiind crescut în cazul raţiilor bogate în concentrate comparativ cu cele pe bază de grosiere. Bacteriile ruminale sunt însă capabile să se adapteze la inhibitorii metanului în circa 4 săptămâni, deoarece prin enzimele produse pot să inactiveze aceste substanţe. Deocamdată din cauza rezultatelor irelevante aceste substanţe nu întrunesc încă recomandări practice de utilizare. Dacă se utilizează proporţii mari (de 5-10 % din SU) trigliceride neprotejate sau acizi graşi liberi polinesaturaţi din uleiuri vegetale se produce o reducere puternică a protozoarelor din rumen. Adăugând aceste substanţe se produce şi o scădere a digestiei SO în special a carbohidraţilor din peretele celular, a amoniacului, a producţiei de metan precum şi a proporţiei propionat / acetat. Efectul este mai evident în cazul acizilor graşi liberi decât a trigliceridelor sau a uleiurilor neesterificate. Ovinele par să fie mai sensibile decât bovinele. Acizii graşi saturaţi (palmitic, stearic) pot avea însă un efect stimulatoriu asupra creşterii bacteriene din rumen deoarece se simplifică N bacterian fiindcă este preluat într-o proporţie mai redusă de protozoare (SUTTON şi colab., 1983). Este deci important de stabilit prin mai multe studii natura acizilor graşi şi implicaţiile acestora când sunt utilizaţi în hrana rumegătoarelor. Acţiunea specifică a acizilor graşi de protecţie a fibrelor vegetale sau asupra microorganismelor ruminale (aderenţa sau metabolismul bacteriilor) trebuie încă cercetată. f) Adiţia de bacterii sau de conţinut ruminal Această adiţie poate fi folositoare dacă metabolismul ruminal a fost afectat, ca de exemplu în cazul acidozei, sau datorită tratamentelor orale cu antibiotice.

126

Se poate utiliza conţinut ruminal uscat şi refrigerat (după recoltare) pentru a avea toate speciile de bacterii care se pot dezvolta în aceste condiţii. Diferitele preparate comerciale de extract ruminal care conţin microorganisme sau enzime au fost utilizate pentru a mări digestibilitatea hranei, dar nu au fost întotdeauna eficace. Şi aceasta se poate explica prin dificultatea de a modifica balanţa naturală a microorganismelor ruminale. Însă stabilizarea unor tulpini bacteriene în rumen se poate face numai pe baza unor secvenţe specifice, iar dezvoltarea protozoarelor depinde de prezenţa unui număr minim de bacterii. Ca regulă generală se va reţine că stabilizarea şi creşterea microorganismelor ruminale depinde de condiţiile de hrănire (furaje, forma de administrare), de starea animalului (stadiu fiziologic, de producţie) care determină condiţiile fizice şi chimice din rumen. Se poate dezvolta în viitor implantarea bacteriilor manipulate genetic dar succesul lor depinde de cunoaşterea foarte bine a ecologiei microorganismelor ruminale. g) Adiţia acizilor graşi volatili ramificaţi În vitro, adăugarea de AGV ramificaţi (izobutiric şi izovalerianic) în proporţie de până la 1 % în furaje, determină o creştere a digestibilităţii SU şi dezvoltarea microorganismelor ruminale îndeosebi a florei celulozolitice. Efectele pozitive asupra sintezei microbiene de azot sunt mai mari când sursele de proteină administrate au o degradabilitate ruminală scăzută. În aceste condiţii lanţurile ramificate ale acizilor graşi suplinesc lanţurile carbonice scheletice care sunt insuficiente în bacterii pentru unii AA (leucina, valina). Studiile în vitro pe vaci de lapte indică o doza maximă cu aceşti produşi de 89 g / animal / zi ceea ce înseamnă 0,45 % din SU raţie. Este o metodă de urmat deoarece aceşti compuşi sunt total neprimejdioşi pentru animal fiind în mod obişnuit produşi în rumen şi 127

metabolizaţi de bacterii fiind nutrienţi din afara raţiei indispensabili pentru bacteriile din rumen. IV.A.3. METODE BIOTEHNOLOGICE DE INFLUENŢARE A METABOLISMULUI RUMINAL A SUBSTANŢELOR AZOTATE

Rezumativ, după cum se poate vedea şi în figura 1, pentru un biotehnolog este de interes că în metabolismul ruminal al azotului intervine şi capacitatea microorganismelor de a sintetiza proteină pentru structura propriilor organisme utilizând sursele de N proteic şi neproteic. Simbionţii multiplicaţi sunt apoi evacuaţi şi digeraţi în abomasum şi în intestin constituind o sursă importantă de proteină şi AA pentru animalele gazdă. Figura nr. 1

http://www.asas.uic.edu/papers/1996/may/may1116abs.html

128

În rumen au deci loc concomitent procese hidrolitice de scindare a proteinei alimentare (proteinoliza) şi de sinteză proteică bacteriană, asupra cărora se încearcă să se intervină din exterior. IV.A.3.1. PROTEINOLIZA MICROORGANICĂ

Proteina alimentară care intră în rumen prin ingestă este hidrolizată de microorganismele ruminale până la formarea de peptide, AA şi NH3. S-a stabilit că în principal bacteriile dispun de abilităţi proteolitice ca de exemplu Bacteroides ruminicola, Butyrivibrio etc., dar şi unele protozoare, prin specii din genurile Entodinium şi Isotricha participă la acest proces. Proteoliza este influenţată în principal de următorii factori: - de proprietăţile fizice ale proteinei ingerate - de timpul de retenţie ruminal ; acesta la rândul său poate fi condiţionat de nivelul de furajare, de digestibilitatea raţiei şi de mărimea particulelor. În funcţie de specie timpul de retenţie ruminal este la bovine de 1,3-3,7 zile iar la ovine de 0,8-2,2 zile. Dacă acest timp este scurtat proteoliza este mai redusă - de nivelul NH3 ruminal ; amoniacul provenit din dezaminarea AA sau din compuşii azotaţi neproteici dacă este în exces poate inhiba proteoliza - metionina şi cistina din raţie favorizează proteoliza - pH-ul ruminal ; nivelul optim de desfăşurare a acestui proces este apreciat la valorile de 6-7. La valori ale pH-ului de sub 4,2 şi de peste 7,2 proteoliza încetează Mecanismul degradării proteinei indus de bacterii este diferit de cel al protozoarelor. Bacteriile degradează parţial sau total lanţurile peptidice prin hidroliză, procesele având loc în afara celulei bacteriene cu ajutorul exopeptidazelor. Peptidele şi AA care rezultă sunt preluate în corpul bacterian unde peptidele sunt scindate cu endopeptidaze până la nivel de AA. Aminoacizii rezultaţi precum şi cei absorbiţi 129

direct din fluidul ruminal sunt incorporaţi în proteina bacteriană sau sunt scindaţi până la formarea AGV, NH3, CO2, CH4 şi energie – aceşti produşi de degradare fiind eliminaţi în fluidul ruminal. Scopul degradării proteinelor de către bacterii este de a-şi asigura N-NH3, AA, alfa – cetoacizii şi energia necesară pentru sintezele proteice proprii. S-a constatat că degradarea proteinei se produce de regulă în exces faţă de cerinţele bacteriene, însă în privinţa energiei, proteoliza nu poate furniza decât parţial ATP -ul necesar. Rolul protozoarelor în degradarea proteinelor este incomplet elucidat. Ele pot îngloba mici fragmente de digestie şi bacterii. Degradarea proteinelor are loc în corpul protozoarelor până la AA, care în excedent sunt eliminaţi în mediu fără a mai fi scindaţi intracelular la nivel de NH3. Rezistenţa AA la degradare este diferit. Astfel valina şi metionina par a fi AA cei mai rezistenţi la degradarea microbiană în timp ce arginina, acidul aspartic, acidul glutamic, prolina, alanina, sunt degradaţi într-o măsură mult mai mare. La valori intermediare se plasează lizina, fenilalanina şi leucina. Cea mai importantă cale de degradare a AA se apreciază a fi dezaminarea urmată de decarboxilarea cetoacidului. Consecutiv degradării şi sintezei microbiene în procesele de fermentaţie ruminală, atât cantitativ cât şi calitativ gama de AA din rumen în raport cu AA alimentari ingeraţi se schimbă. Ca un specific al nutriţiei rumegătoarelor, proteinele din hrană cu valoare biologică ridicată sunt dezavantajos utilizate deoarece sunt degradate până la nivel de NH3 în proporţie mare (60-80 %) iar ulterior prin sinteză bacteriană se produce o proteină cu o valoare biologică mai redusă şi datorită conţinutului în acizi nucleici bacterieni (circa 15 %). IV.A.3.2. SINTEZA DE PROTEINĂ BACTERIANĂ

Populaţia microbiană din rumen sintetizează permanent proteină pentru întreţinerea turnoverului proteic propriu şi pentru multiplicare. 130

Turnoverul este un mecanism homeostatic prin care se asigură reînnoirea proteinelor proprii. Pentru creşterea bacteriană sunt necesari precursori (respectiv compuşi chimici surse de N, C şi energie) pentru sinteza de macromolecule : proteine, acizi nucleici.  Sursa de azot În condiţii de furajare obişnuită 50-80 % din azotul din furaje este convertit în compuşi microbieni. Ca rezultat al proteolizei în conţinutul ruminal apar peptide şi AA din care circa 30 % pătrund în celulele bacteriene fiind utilizaţi în sinteză fără alte modificări. Totuşi amoniacul este sursa principală de N pentru sinteza proteică, fiind cel mai important constituent solubil din conţinutul ruminal. Într-o furajare corespunzătoare în rumen se găsesc şi AA liberi, cea mai mică valoare corespunde cu 20 mg N / l lichid ruminal. Concentraţia optimă de NH3 pentru sinteza de proteină necesară creşterii microbiene este apreciată la 5-8 mg N-NH3 / 100 ml lichid ruminal după alţii autori la 23 mg. Concentraţia ruminală a NH3 este influenţată de : - cantitatea şi solubilitatea proteinei din raţie ; - de ureea care difuzează din circulaţie în rumen ; - de rata de absorbţie a amoniacului prin mucoasa ruminală ; aceasta este cu atât mai ridicată cu cât concentraţia de NH3 în fluidul ruminal este mai mare ; - rata de utilizare în sinteza de proteină bacteriană ; O parte din NH3 format este absorbită prin mucoasa ruminală, rata acestui pasaj fiind proporţională cu creşterea concentraţiei de amoniac în fluidul ruminal. Amoniacul absorbit în reticulo-rumen şi în cantităţi mai mici în segmentele distale ale tubului digestiv este convertit în ficat în uree care poate fi eliminată renal sau reciclată prin salivă. Când nivelul de NH3 în rumen este mare şi capacitatea ficatului de a sintetiza uree este depăşită, amoniacul se acumulează în sânge devenind toxic. 131

La 7 mg NH3 / 100 ml fluid ruminal, cantitatea de amoniac absorbită prin peretele ruminal este egală cu ureea care vine în rumen prin salivă. Utilizarea N din substanţe azotate sintetice neproteice, (SASN) în sinteza proteică microbiană, este dependentă de o sursă energetică (ATP microbian) şi un suport de cetoacid pentru grefarea grupării aminice, care sunt furnizate de fermentaţia glucidelor. Cele mai bune rezultate se obţin când raportul uree / glucide fermentescibile este de 1/10, în care amidonul reprezintă 2/3 din glucidele digestibile.  Sursa de carbon (C) Necesitatea glucidelor în raţie într-o anumită structură, compoziţie, proporţie, care să fie degradate la o rată convenabilă bacteriilor, asigură eficienţa utilizării azotului. Sinteza de proteină bacteriană are loc în strânsă relaţie cu metabolizarea glucidelor care reprezintă principala sursă de carbon pentru sinteza de AA. Alte surse de C pot fi acizii organici produşi prin decarboxilarea oxidativă a unor AA, acidul acetic, CO2.  Sursa de energie Se utilizează energia stocată în ATP disponibil iar glucidele, reprezintă substratul cel mai eficient în furnizarea de ATP microbian.

 O serie de factori afectează sinteza de proteină ruminală. Astfel rata de sinteză a AA esenţiali nu este realizată de microsimbionţi dacă condiţiile de alimentaţie ale rumegătoarelor nu sunt îndeplinite. Astfel dintre factorii care influenţează procesul de sinteză a proteinei microbiene se enumeră : - prezenţa glucidelor (uşor solubile) – descompunerea poliglucidelor (celulozei) este determinată de activitatea 132

-

-

bacteriilor celulozolitice. Pentru a le satisface necesarul (material – energetic) după VIŞINESCU trebuie să se asigure 1-3 g / kcorp la taurine, la vacile de lapte 4-5 g / kcorp iar la ovine 1-2 g / kcorp ; activitatea proceselor microbiologice în rumen este proporţională cu cantitatea de acid adenozin trifosfat (ATP) ce se formează prin fermentaţia glucidelor şi care constituie o sursă de energie biologică în sintezele proteice. Se arată că la fiecare mol de ATP accesibil pentru microorganisme se sintetizează aproximativ 10 g SU de bacterii ; amidonul în raţii ; în funcţie de conţinut, are un grad diferit de hidroliză - de exemplu cerealele dacă sunt introduse în proporţie de până la 13 % în raţiile cu aport însemnat de celuloză (cu grosiere) şi SASN, favorizează metabolizarea celulozei şi sinteza proteinei microbiene ; dacă se depăşeşte, se modifică structura microflorei preferându-se hidroliza amidonului.

Ştiind însă că pentru sintezele proteice proprii, în majoritate, bacteriile ruminale utilizează N-NH3, la rumegătoare se pot folosi ca sursă de amoniac şi substanţele azotate sintetice neproteice (SASN). Dacă un compus SASN nu este convertit în amoniac nu poate fi utilizat de bacterii. Pentru un rumegător este importantă cantitatea microorganismelor ce sosesc în duoden. De exemplu la ovine, a căror conţinut ruminal este de circa 5 kg în condiţii normale de hrănire se formează zilnic circa 100 de grame proteină microbiană, cu o digestibilitate de 80 % ; se asigură astfel un aport proteic mai mare decât necesarul pentru întreţinere. De fapt la rumegătoare se apreciază că sinteza de proteină microbiană este de 135 g / kg SOD (substanţă organică digestibilă). Sinteza de proteină microbiană poate fi modificată prin procedee fizice şi chimice de preparare a furajelor, fiind dependentă şi de 133

normalitatea raportului N / energie din hrană, de prezenţa factorilor de creştere microbiană precum şi de rata de diluţie a conţinutului ruminal respectiv a fluxului proteic în segmentele postruminale. IV.A.3.3. FLUXUL PROTEINEI ÎN SEGMENTELE POSTRUMINALE

Noile cercetări urmăresc stabilirea unor corelaţii între rata de diluţie a lichidului ruminal, creşterea populaţiei microbiene şi aprovizionarea intestinului cu proteină (AA). Curgerea digestei din rumen se realizează continuu, cu viteze diferite, în raport cu caracteristicile fizice şi chimice ale hranei în condiţiile în care rumenul nu se goleşte practic niciodată. În inaniţie, după 48 ore, rata de curgere din rumen se reduce la o valoare minimă de circa 2 % din conţinutul ruminal, fiind necesare 15-17 zile pentru o evacuare completă (CRISTA, 1985). Bineînţeles că natura raţiei şi îndeosebi unii nutrienţi influenţează rata de pasaj. De exemplu, între conţinutul în celuloză brută (CB) şi timpul de retenţie ruminal există o relaţie liniară, respectiv cu cât conţinutul în CB este mai mare, cresc şi timpii de retenţie. În principiu creşterea ratei de diluţie sporeşte fluxul de proteină din rumen, inclusiv cea microbiană spre segmentele postruminale permiţând creşterea în continuare a altor generaţii de microorganisme. Dacă odată formate, microorganismele sunt evacuate, alţi indivizi se vor dezvolta şi o altă cantitate de proteină devine disponibilă pentru animalul gazdă. Stagnarea prelungită a microsimbionţilor în rumen presupune un consum suplimentar de nutrienţi şi de energie pentru metabolismul de întreţinere al microorganismelor iar apoi se produce şi autoliză microbiană. De exemplu, la o rată de diluţie mică, aproximativ 55 % din energia provenită din glucoză se foloseşte pentru întreţinerea microorganismelor, în schimb la o rată înaltă, consumul energetic este de numai 15 %. 134

Scăderea ratei de diluţie poate reduce însă cu circa 43 % sinteza de proteină. Accelerarea ratei de diluţie poate fi obţinută prin infuzie de salivă artificială sau prin administrarea de bicarbonat de sodiu şi clorură de sodiu în raţie. În revers, nici rata de diluţie ridicată nu este favorabilă, deoarece sunt afectate microorganismele ruminale şi activitatea lor pentru că : - se reduce timpul de fermentaţie a glucidelor şi deci scade disponibilul de energie (ATP) ; - se formează insuficienţi AA pentru creşterea bacteriilor. Deci fluxul ruminal transportă în intestin proteină din furaje (alimentară -PDIA) şi proteină microbiană (PDIM). În vederea atingerii celui mai ridicat aflux de AA în intestin, hrana trebuie să conţină în anumite proporţii o proteină degradabilă (pentru microorganisme) şi una nedegradabilă. Stabilirea raportului optim între proteina degradabilă şi nedegradabilă permite reducerea necesarului azotat al vacilor fără să fie afectată producţia de lapte. Cantitatea de proteină alimentară care se hidrolizează efectiv în rumen este influenţată de numeroşi factori rezultând acea parte de proteină degradabilă sau fermentescibilă utilizabilă de microsimbionţi. Încă nu sunt metode standardizate, dar degradabilitatea proteinei poate fi evaluată prin mai multe metode şi anume : - prin măsurare efectivă, pe animale cu canule digestive şi markeri pentru N ; - prin măsurarea solubilităţii proteinei :  în soluţii tampon pe bază de bicarbonat şi fosfat de sodiu cu pH = 9 ;  în vitro, într-un mediu analog celui din rumen ; Proteina degradabilă respectiv azotul fermentescibil la diferite categorii furajere poate oscila între : - 40-75 % la furajele verzi, fibroase şi în cazul raţiilor mixte; 135

-

50-85 % la silozuri ; 20-80 % la furajele deshidratate ; 30-80 % la concentratele bogate în azot ;

Se apreciază că raţiile devin deficitare în proteină degradabilă dacă aportul lor este inferior valorii de 135 g / kg SOD (substanţă organică digestibilă) care corespunde valorii sintezei microbiene. Dacă se vrea să se completeze o raţie deficitară în N fermentescibil se prezintă două posibilităţi : - utilizarea unei surse de azot neproteic ; în acest caz se stabileşte cantitatea de uree care asigură la o raţie ca PDIE = PDIN. Potenţialul de utilizare a ureei la unele furaje este: - cereale – porumb – 23 g uree la kg SU ; - orz – 13 g ; uree la kg SU - tăiţei de sfeclă – 20 g ; uree la kg SU - furaje verzi – 8-12 g ; uree la kg SU - fân cu 7,6 % PB – 9 g ; uree la kg SU - siloz de porumb cu 8,2 % PB - 12 g ; uree la kg SU - recurgerea la un furaj cu o valoare PDIN ridicată ; de exemplu la şroturi ; Dacă în raţie predomină însă proteină degradabilă, în rumen se poate produce un exces de amoniac care nu poate fi preluat eficient de microorganisme (în condiţii optime 70-80 % din amoniacul ruminal pătrunde în celulele bacteriene). În schimb excesul de proteină nedegradabilă reduce populaţia bacteriană cu efecte negative asupra digestiei celorlalte substrate organice din hrană, în special a pereţilor celulari bogaţi în celuloză. Deci raportul dintre cele două categorii de proteină reprezintă un factor critic care influenţează cantitatea şi natura AA sosiţi în rumen ; manipularea acestui raport nu este pe deplin stăpânită, din punct de vedere practic, de către nutriţionişti.

136

IV.A.3.4. PROTECŢIA PROTEINEI ALIMENTARE

Din cele prezentate rezultă că în rumen nu se degradează toată proteina conţinută de furaje, o parte din aceasta ajungând în abomasum şi în intestin unde va fi digerată similar monogastricelor. Interesul pentru evaluarea proteinei din raţie scăpată de acţiunea proteolitică a simbionţilor, este mare, deoarece absorbţia intestinală a acestei părţi devine importantă în bilanţul azotat îndeosebi la vacile de lapte performante. Stabilirea proporţiei de proteină scăpată de atacul microsimbiont şi a celei de sinteză microorganică devine un factor important în evaluarea necesarului de proteină şi de AA la rumegătoare ştiindu-se şi că AA de sursă microbiană se găsesc aproximativ în aceiaşi structură chiar dacă raţia diferă. Tot în acest context se poate discuta despre preluarea unor AA din hrană de către simbionţi în detrimentul animalului gazdă. S-a arătat că în condiţii normale în rumen se degradează aproximativ 70 % din proteina din raţie. Dacă de exemplu se reduce degradarea cu 10 %, animalul gazdă poate beneficia de AA în altă structură decât cea oferită de microsimbionţi cu un procent mai ridicat de AA limitativi pentru producţia de lapte. Constatarea că proteinoliza ruminală cu formarea de amoniac, depăşeşte de regulă capacitatea de metabolizare a microsimbionţilor, coroborată cu date experimentale prin care s-a demonstrat că introducerea unor surse bogate în AA limitativi (cazeină, soia) direct în abomasum determină creşterea producţiilor faţă de animalele care au primit aceiaşi cantitate de proteină dar pe cale orală, a sugerat idea de a găsi posibilităţi de protejare a proteinei sau a AA din raţie faţă de acţiunea de degradare bacteriană din rumen. A apărut astfel perspectiva creşterii proporţiei de proteină digestibilă la nivel intestinal de origine alimentară (PDIA) şi o mai bună utilizare digestivă a proteinei din furaje sau raţii. Reducerea degradării ruminale a proteinei alimentare cu valoare biologică ridicată care se administrează ca supliment la o raţie de 137

bază se poate realiza prin protejarea ei prin diferite metode fizice, chimice şi nutriţionale. Până în prezent cele mai bune rezultate cu o reproductibilitate mare şi în practica curentă s-au dovedit metodele chimice de utilizare a diferitelor substanţe ca : aldehide, tanini, alcooli (etanol), hidroxid de sodiu, acid propionic. Cea mai cercetată şi folosită substanţă până în prezent este formaldehida (F) care în condiţiile pH-ului ruminal poate forma un complex F-proteină prin adiţia unei grupări hidroximetil la grupul NH2 terminal al lanţului proteic care poate rezista atacului peptidazelor bacteriene. În cheag la un pH acid această legătură se desface şi permite digestia pepsică. Iniţial aceste reacţii sunt reversibile însă după un timp mai îndelungat de contact pot să apară reacţii care conduc la fixarea stabilă a unei cantităţi de formaldehidă la grupările NH2, producându-se aşa numita supra-protecţie. S-a stabilit că nivelul optim de formaldehidă prin care se maximizează utilizarea N la rumegătoare este de 0,3-0,5 g CH2O / 100 g la făina de soia şi de 1,6 g CH2O / 100 g PB la şrotul de floarea soarelui, folosindu-se soluţii cu concentraţia de 10-14,5 % formaldehidă. Unii cercetători mai arată că o doză de 10 g CH2O / 100 g PB realizează o supra-protecţie care poate avea ca efect reducerea utilizării postruminale a proteinei. Gradul de protecţie ridicat se poate asocia şi cu reducerea amoniacului disponibil pentru creşterea bacteriilor ruminale şi a sintezei de proteină bacteriană având deci un impact negativ asupra fermentaţiilor ruminale. Dacă reacţiile între grupările aldehidice şi cele aminice libere ar putea fi controlate atunci s-ar putea reduce solubilitatea proteinei şi degradarea acesteia în rumen fără să se diminueze digestibilitatea AA în intestin şi să se obţină astfel un bilanţ azotat pozitiv şi o eficienţă proteică crescută a furajelor. În Franţa tratarea proteinelor cu formaldehide sau cu tanini (tanarea) se efectuează industrial încă din 1976. Acest tratament diminuă fermentescibilitatea proteinei în rumen şi formarea de amoniac. Astfel dacă la şroturile netratate 138

degradabilitatea proteinei depăşeşte 25-45 % la cele tratate este de până la 5 %. Tratamentul afectează în mică măsură digestibilitatea pe care o reduce cu până la 5 %. Pentru vacile cu producţii mici şi medii de lapte, nutreţurile astfel tratate nu prezintă interes datorită efectului productiv redus. Protejarea proteică cu formaldehidă permite administrarea şi la vacile de lapte a cazeinei. Cazeina neprotejată este degradată în rumen în proporţie de 75-80 %. Tratarea cu formaldehidă asigură creşterea cantitativă de AA în duoden mărind sinteza laptelui cu circa 12 % şi a conţinutului în proteină. Utilizată în acest fel cazeina ameliorează şi cantitatea de lână şi sporurile în greutate la ovine. În condiţii obişnuite de alimentaţie şi la rumegătoare asigurarea necesarului de AA prin sinteza microbiană şi prin proteina nedegradabilă devine insuficientă în cazul producţiilor mari. Acest lucru a fost dovedit prin sporurile de producţie obţinute cu suplimentarea AA limitanţi (metionina, lizina, fenilalanina) prin infuzie postruminală (CLARK, 1975). Astfel, în cazul vacilor performante se poate recurge şi la procedeul de a proteja AA liberi de degradarea microbiană prin încapsulare. În acest context se înscrie produsul realizat de SIBBALD preparat din 20 % DL metionină, 20 % caolin şi 60 % tristearină. DL metionina se fixează în interiorul coloidului de caolin iar tristearina formolizată formează o peliculă foarte fină cu rol protector la atacul bacterian. Cu acest produs s-au obţinut la tineretul ovin sporuri medii zilnice semnificativ mai ridicate. În încercările de suplimentare a AA la rumegătoare prin intermediul celor protejaţi trebuie să se aibe în vedere şi următoarele aspecte : - din punct de vedere nutriţional, lizina, tirozina, cisteina dar şi metionina par a fi cei mai afectaţi AA la tratamentul cu formaldehidă ; - pentru a se obţine rezultate mai eficiente trebuie în prealabil să se stabilească care AA sau grup de AA au rol stimulativ pentru diferitele specii şi categorii de 139

rumegătoare. De exemplu necesarul pentru întreţinere, spor în greutate, lactaţie, lână nu este acelaşi iar răspunsul animalelor devine variabil. Astfel la oi, metionina este un AA limitativ pentru lână iar răspunsul pentru lapte poate fi altul. Este şi de reamintit că în funcţie de cerinţele unui animal excesul unui AA nu este utilizat eficient. Ca o regulă generală se va reţine că utilizarea AA esenţiali în sinteza de proteină este posibilă numai până la preluarea cantităţilor disponibile ale primului AA limitativ. Determinarea AA limitativi la rumegătoare este mai complexă datorită AA care provin din proteina microbiană. Mai mulţi autori arată că AA cu sulf sunt limitativi generali pentru rumegătoare. Se mai asociază şi valina şi lizina pentru producţia de lapte. Pentru asigurarea metioninei şi lizinei în cantităţi suplimentare la vacile de lapte performante se poate utiliza făina de soia tratată cu formaldehidă sau produse încapsulate prin care se administrează zilnic 19 g L-lizină şi 6,5 g DL metionină. În Franţa denumirea comercială a metioninei protejate este Smartamina. La noi în ţară firma Degusa Hüls AG comercializează produsul MEPRON. IV.A.4. METODE BIOTEHNOLOGICE DE INFLUENŢARE A METABOLISMULUI RUMINAL A GLUCIDELOR

Prin hrană se ingeră şi glucide în diferite forme moleculare şi anume : - polizaharide - celuloză, hemiceluloză, lignină, polifructozani, amidon, xilani, galactani, pectine - dizaharide – zaharoză - monozaharide – glucoză, fructoză Metabolizarea ruminală a glucidelor implică intervenţia microsimbionţilor asigurându-se formarea : 140

-

-

produşilor finali ai metabolismului microbian, AGV, utilizabili de rumegător ca substraturi energetice şi precursori în sintezele tisulare ; de ATP utilizat pentru întreţinere şi în sintezele microbiene; surselor simplificate de carbon necesare în creşterea şi multiplicarea simbionţilor ;

Metabolizarea poliglucidelor se realizează în principal de populaţii mixte de bacterii între care se stabilesc numeroase interelaţii. Astfel scindarea celulozei este realizată succesiv de : - bacterii celulozolitice ca de exemplu Ruminococcus flavofaciens, Ruminobacter parvum, etc ; - bacterii care continuă fermentaţia glucidelor solubile rezultate din celuloliză ; - bacterii care degradează acidul succinic, formiatul, lactatul; - bacteriile metanogene ; Rolul protozoarelor în degradarea celulozei nu este pe deplin lămurit ; se acceptă că particulele înglobate de protozoare sunt hidrolizate dar nu se ştie dacă este ca urmare a enzimelor proprii sau a enzimelor bacteriene aflate pe suprafaţa fragmentelor de celuloză. Celuloza, după o primă etapă de degradare mecanică care începe în procesele de masticaţie, însalivaţie, îmbibiţie şi remasticaţie continuă sub acţiunea celulazelor bacteriene cu formarea de celobioză, care apoi este scindată în două molecule de glucoză de către celobiază. Celuloliza se desfăşoară în condiţiile unei fermentaţii metanice puternice cu producerea unor cantităţi mari de gaze respectiv de CH4, CO2, CO. După LeBARS la taurinele adulte se formează zilnic circa 600-800 l gaze din care 80-95 % este metan şi CO2. - hemicelulozele suferă transformări similar celulozei, din hidroliza lor rezultând hexoze, pentoze şi acizi uronici, produşi care ulterior sunt incluşi în procesele de sinteză.

141

- lignina, după unii autori se poate constata o oarecare digestie ruminală dar în procese foarte lente. Legat de acest constituent interesează de fapt acţiunea de inhibare a digestiei celorlalţi nutrienţi din hrană. - pectinele se degradează în rumen în proporţie de 75-90 % în acid pectic şi metanol. Sub acţiunea pectinazei, din acidul pectic poate rezulta glucoză, galactoză, acid acetic, etc. Substanţele pectice pot fi implicate frecvent în etiologia timpanismului acut prin efectul lor de creştere a tensiunii artificiale şi de formare de spume stabile. - amidonul, sub formă de granule este activ degradat în rumen de Bacteroides amylophylus, Streptococcus bovis, Clostridium butyricum. Bacteriile ruminale hidrolizează enzimatic amidonul până la glucoză prin alfa amilază, maltază şi izo-maltază. Amidonul este ingerat de mai multe specii de protozoare îndeosebi de cele din genul Diplodinium. Scindarea diferitelor poliglucide structurale, este prezentată schematic şi în figura 2. Figura 2

142

Prepararea furajelor prin măcinare sau tratare termică accelerează scindarea amidonului. Totuşi o degradare intensă a amidonului în rumen generează pierderi de energie sub formă de metan şi căldură de fermentaţie. Schematizat, poliglucidele îndeosebi cele structurale trec prin următoarele transformări : - degradare mecanică, cu formarea de particule de dimensiuni mici, în procesele de prelucrare digestivă a hranei ; - hidroliza extracelulară prin carbohidrazele eliminate de bacterii în lichidul ruminal, cu formare de mono şi dizaharide ; - metabolizarea intracelulară ; bacteriile preiau în corpul lor din mediul ruminal, mono şi dizaharidele formate şi chiar glucide cu lanţ mai lung – oligozaharide. Catabolizarea intracelulară a glucidelor prin reacţii complexe cu mulţi compuşi intermediari, determină formarea de AGV, acid succinic, acid lactic, etanol, dioxid de carbon şi metan ; Produşii ruminali ai metabolismului glucidic la rumegătoare şi modalităţile de influenţare a acestora : Metabolizarea ruminală a glucidelor la rumegătoare poate fi influenţată mult prin structura raţiilor şi tehnicile de administrare a furajelor precum şi prin conducerea fermentaţiilor ruminale pentru a se limita pierderile energetice şi pentru a se obţine preponderent unii produşi în funcţie de nivelul şi forma de producţie în care animalul este specializat.  glucoza ; procesele fermentative intense de la nivelul rumenului fac ca glucoza de origine alimentară (din amidon) care rămâne disponibilă pentru absorbţia intestinală să fie foarte redusă acoperind numai o parte din necesarul de glucoză al organismului. După CRISTA (1985) la oile hrănite cu fibroase în intestin se absorb 3-8 g glucoză / zi iar dacă primesc şi concentrate se poate ajunge până 143

la 25-30 g / zi în condiţiile în care la oile în repaus, necesarul zilnic este de circa 85 g. Din această cauză procesul de gluconeogeneză, care se desfăşoară în principal în ficat, constituie o importantă cale de acoperire a cerinţelor în glucoză. Este de precizat şi că sursele endogene de producere a glucozei sunt tot produşi ai metabolismului glucidic ruminal respectiv propionatul, lactatul, piruvatul, glicerolul dar şi aminoacizi. La rumegătoare, glicemia are valorile normale mai mici decât la celelalte mamifere iar disponibilul de glucoză este redus. Glicemia şi rata de utilizare a glucozei la animalele tinere este mai ridicată decât la adulte aceasta diminuându-se când animalul trece la furajarea caracteristică adultului. De exemplu la viţei, viteza de utilizare a glucozei este de 3 mg / kcorp / min iar la tauri se reduce la 1,7 (CRISTA, 1985). În organism glucoza este utilizată ca substrat energetic pentru formarea altor compuşi glucidici (ex. lactoza din lapte), pentru sinteza glicogenului cât şi în lipidogeneză. Produşii metabolici intermediari apăruţi în cursul degradării glucozei pot fi utilizaţi la sinteza acizilor graşi, a glicerolului, a unor AA precum şi la resinteza glucozei. Este de relevat importanţa glucozei în metabolismul glandei mamare furnizând carbonul pentru sinteza lactozei, regăsindu-se în proteinele şi lipidele din lapte şi contribuind energetic la sinteza laptelui. Din această cauză în lactaţia de vârf, ţesutul mamar necesită 60-85 % din glucoza totală disponibilă pentru organism şi deci aprovizionarea glandei mamare cu glucoză poate fi un factor de limitare a producţiei lactate (CRISTA, 1985). Pe baza datelor experimentale s-a stabilit că necesarul zilnic de glucoză la vacile lactante este de cel puţin 1100 g din care, după cum s-a văzut, peste 60 % este utilizată de glanda mamară. La celelalte ţesuturi, în timpul lactaţiei, se reduce utilizarea glucozei ca sursă de energie crescând însă folosirea energetică a lipidelor (este de fapt perioada când animalele slăbesc) – CRISTA, 1985.

144

Având în vedere că posibilităţile de dirijare a metabolismului glucozei în organism nu sunt stăpânite, pentru nutriţionişti, pentru a se asigura o cantitate mai mare de glucide disponibile pentru absorbţie, se impun următoarele direcţii de cercetare : - să se stabilească proporţia de glucide uşor solubile din raţia corespunzătoare nivelului productiv şi a direcţiei de exploatare a animalelor ; - identificarea posibilităţilor şi stabilirea nivelelor de suplimentare a raţiilor cu glucide uşor solubile protejate de acţiunea microsimbionţilor ; - dirijarea proceselor de gluconeogeneză hepatică prin intermediul precursorilor rezultaţi în metabolismul glucidic ruminal ;  AGV ; din activitatea de metabolizare a glucidelor de către simbionţii ruminali rezultă preponderent AGV : acid acetic, propionic şi butiric. Astfel la bovinele adulte în 24 de ore se produc 1,8-2,4 kg AGV care înglobează circa 70 % din energia totală a furajelor degradabile în rumen. Dar pentru că sursa de formare a AGV poate fi constituită şi de alţi nutrienţi din raţie, se prezintă separat posibilităţile de influenţare a metabolismului acestora.  gazogeneza ruminală ; bula de gaze din rumen este formată dintr-un amestec de gaze : CO2, CH4, H2, N, SH2, O2 rezultate în majoritate în cursul metabolizării glucidelor. Proporţia acestora oscilează în funcţie de natura hranei şi intensitatea fermentaţiilor, cele mai importante fiind CO2 şi CH4. De exemplu la ovinele hrănite o singură dată pe zi, CO2 poate reprezenta 20-65 % iar CH4 30-40 % din totalul gazelor. Acestea se formează cu rapiditate postprandial, în primele 4 ore de la furajare, la bovinele adulte ritmul fiind de 20 l / 30 de minute (CRISTA, 1985). HUNGATE apreciază că la un animal de 500 kg cu un conţinut ruminal de 70 kg se produc circa 2 l gaze / minut.

145

Gazele care se degajă, se acumulează în partea dorsală a sacului ruminal de unde se elimină la exterior în principal prin eructaţie dar şi prin flatulaţie. Totuşi în condiţii de furajare obişnuite, metanul reprezintă 15-30 % din gazul ruminal total, producerea fiind influenţată de caracteristicile fizico-chimice ale furajelor din raţie precum şi de mărimea ingestei. Metanul se produce prin activitatea bacteriilor metanogene în special prin reducerea CO2 de către H2 care se formează continuu în rumen. Formarea metanului în rumen constituie o pierdere energetică importantă pentru animal apreciată la circa 8 % din energia furajelor consumate. Şi reducerea acestor pierderi constituie o problemă de interes pentru nutriţionişti, care pot intervenii în principal pe următoarele căi : - folosirea furajelor cu digestibilitate ridicată deoarece se formează mai puţin metan pe unitatea de energie calorică consumată, decât la cele cu digestibilitate redusă ; - utilizarea inhibitorilor metanogenezei ; Ideea de a reduce pierderile energetice prin utilizarea unor inhibitori ai metanogenezei a preocupat mulţi cercetători, dar rezultatele investigaţiilor întreprinse nu au încă o aplicabilitate practică curentă. Prelucrând informaţiile sistematizate de STOICA şi colab., 1999 se poate constata că : - probioticele pot modifica componenţa gazelor ruminale cu reducerea cu 1,5 puncte procentuale a concentraţiei metanului (JOUANY şi colab., 1991) ; - somatotropina bovină poate reduce producţia de metan cu 9 % (TISSERAND, 1994) ; - o seamă de agenţi chimici inhibă metanogeneza însă cei mai potenţi sunt analogii halometanici (TREI şi colab., 1970). În experienţele întreprinse, ca metan inhibitori s-au utilizat : 146

2,2,2-tricloracetamid în doză de 0,9 g / kg furaj, bromoclorometanul în cantităţi de 0,2-0,4 g / kg furaj iar amilocloralul (amidon cloral) în doză de 0,5-2 g / kg furaj ; - prin utilizarea inhibitorilor creşte eficienţa fermentaţiilor ruminale deoarece o proporţie mai mare de H metabolic produs este convertit în AGV ; - inhibarea metanogenezei poate fi determinată de acidul 2-brometanolul sulfonic (GRAEVE, 1991) ; - LOVINESCU (1985) menţionează că unele substanţe care reţin hidrogenul, cum ar fi acizii graşi nesaturaţi cu moleculă mare, sulfiţii, propandiolul etc, pot reduce producţia de metan; - dirijarea biochimismului ruminal (îndeosebi prin reducerea pH-ului) spre fermentaţia de tip propionic şi diminuă formarea de CH4. Creşterea propionatului este avantajoasă dacă nu se depăşeşte capacitatea de metabolizare tisulară a rumegătoarelor. Totodată se va avea în vedere şi menţinerea ratei de creştere populaţiei bacteriene.  energia calorică de fermentaţie ; activitatea bacteriană se face cu consum de energie rezultând aşa numita căldură de fermentaţie care a fost evaluată la 3-12 % din energia furajelor ingerate respectiv la circa 6 % din energia celulozei conţinută de raţie. S-a constatat că forma fizică a furajelor (particulele de dimensiuni mici) şi preparatele enzimatice diminuă pierderile de energie pe această cale. IV.A.5. METODE BIOTEHNOLOGICE DE INFLUENŢARE A METABOLISMULUI RUMINAL AL LIPIDELOR

În condiţii obişnuite de hrănire aportul de lipide prin raţiile furajere pentru rumegătoare este destul de scăzut fiind evaluat la circa 147

2-5 % din SU. Lipidele din furaje sunt în principal ca gliceride şi fosfolipide. Sub acţiunea microsimbionţilor, în rumen au loc procese se scindare (lipoliză) a lipidelor în glicerol şi acizi graşi nesaturaţi şi saturaţi (figura 3).

148

Lipoliza este efectuată în principal de populaţia bacteriană, rolul protozoarelor fiind insuficient cunoscut. Numărul bacteriilor lipolitice şi biohidrogenatoare este redus la animalele hrănite cu raţii bogate în concentrate şi mai ridicat când predomină fibroasele. Astfel în primul caz creşte ponderea acizilor graşi nesaturaţi în lipidele din lapte. Glicerolul rezultat în decursul lipolizei se transformă în AGV. Acizii graşi cu lanţ lung pot fi incorporaţi uşor în celulele bacteriene şi ale protozoarelor (CRISTA, 1985). În rumen, acizii graşi nesaturaţi : oleic, linoleic şi linolenic sunt rapid hidrogenaţi şi transformaţi în acid stearic. După diferiţi autori citaţi de CRISTA (1985) la caprele lactante, 90 % din acizii graşi nesaturaţi sunt biohidrogenaţi iar la vacile în lactaţie, 68 % din acidul linoleic este hidrogenat. Odată cu fluxul ruminal acizii graşi cu lanţ lung sunt transferaţi şi absorbiţi în intestin. Concomitent cu procesele de lipoliză şi biohidrogenare în rumen se produce şi o sinteză de lipide. Atât bacteriile cât şi protozoarele dispun de capacitatea de a sintetiza acizi graşi cu lanţ lung din precursori cu număr par sau impar de atomi de carbon sau din precursori cu catenă de carbon ramificată. Raţiile bogate în fibroase stimulează sinteza microbiană de acizi graşi în schimb adăugarea uleiurilor inhibă sinteza de lipide (SUTTON şi colab., citat de CRISTA 1985). Şi AA cu sulf sunt factori de influenţă, metionina stimulând sinteza lipidelor microbiene în vitro (PATTON şi colab., citat de CRISTA 1985). Datorită lipidogenezei ruminale, cantitatea de lipide din digesta sosită în intestin este mai mare decât cea conţinută de furajele consumate şi de asemenea însuşirile fizico-chimice ale lipidelor din ţesutul adipos al rumegătoarelor se caracterizează printr-o proporţie

149

mai ridicată de acid stearic şi prin prezenţa acizilor graşi ramificaţi sintetizaţi de bacteriile ruminale. Având în vedere necesarul energetic foarte ridicat la vacile de lapte performante la începutul lactaţiei precum şi posibilităţile de influenţare a compoziţiei şi a proporţiei lipidelor din lapte pentru nutriţionişti sunt posibile următoarele căi de intervenţie în metabolismul ruminal al lipidelor :  suplimentarea cu lipide a raţiilor ; în cantităţi mari, însă ca efect al lipolizei, acizii graşi cu lanţ lung care rezultă pot reduce fermentaţiile ruminale. Aceasta se explică fie prin aderarea acizilor graşi cu lanţ lung la particulele celulozice din fibroase care devin impermeabile, fie că acoperă suprafaţa celulelor bacteriene pe care le pot inactiva. Pentru că se pot diminua şi cationii disponibili în lichidul ruminal şi îndeosebi Ca2+, adăugarea sărurilor de calciu (carbonaţi, cloruri) dar şi de magneziu previne reducerea digestibilităţii datorită suplimentării grăsimilor. S-a stabilit că un adaos de lipide în raţie de 3-5 % are un efect bun la vacile de lapte cu producţii mari. Este de reţinut şi că incorporarea directă a unor compuşi lipidici din raţie în lipidele proprii celulare de către bacterii ar putea economisii o fracţiune de ATP pentru sinteza altor compuşi, cum ar fi proteina bacteriană (CRISTA, 1985).  utilizarea de lipide protejate în raţia rumegătoarelor ; grăsimile protejate scapă de acţiunea lipolitică a microsimbionţilor digestia acestora producându-se prin lipazele din secreţiile biliare. De regulă pentru protejare se folosesc lipidele nesaturate, de preferinţă de origine vegetală pentru ca o parte cât mai mare din acizii graşi să rămână nemodificaţi de acţiunea simbionţilor ruminali. Dintre lipidele de origine animală se utilizează mai frecvent seul şi osânza, eficienţa digestivă fiind şi în aceste cazuri mai ridicată în cazul protejării acestora.

150

Un produs complex realizat de CSIRO în Australia şi folosit începând cu anii 1970 este un amestec de grăsime şi extract proteic tratat cu formaldehidă. Precipitarea proteinei de către formaldehidă determină încapsularea grăsimii într-o peliculă rezistentă la acţiunea microsimbionţilor. Cercetările care se efectuează acum în lume pe acest tip de produs urmăresc creşterea grăsimilor polinesaturate în producţiile rumegătoarelor (McDONALD şi SCOTT, 1977). De mare interes practic poate fi şi constatarea generală că acizii graşi saturaţi, având o solubilitate redusă, în rumen sunt relativ, inerte la atacul microbian. În aceste condiţii, CLAPPERTON şi STEELE (1982) arată că administrând la vacile de lapte câte 500 g / zi dintr-un preparat cu acizi graşi liberi în proporţie de 45 % palmitic, 45 % stearic şi 10 % oleic, producţia de lapte creşte de la 15,4 l la 17,2 l / zi fără a se modifica procentul de grăsime, însă cel de proteină s-a diminuat. Cu un produs similar, la o proporţie de 5-10 % din raţie, CHALUPA şi colab., 1989 constată că nu se influenţează proporţia AGV din rumen. După JEKINS şi JENNY (1985) citaţi de PALMQUIST (1991) trigliceridele înalt saturate au dezavantajul că în intestinul subţire sunt mai rezistente la acţiunea lipazei comparativ cu acizii graşi saturaţi în formă neesterificată. Foarte interesantă a devenit utilizarea aşa numitor săpunuri de calciu care sunt săruri de calciu ale acizilor graşi cu lanţ lung şi care fiind relativ inerte în rumen, dar întrunesc o digestibilitate ridicată, pot fi folosite pentru aportul lor energetic în structura raţiilor destinate vacilor cu producţii mari de lapte (SKLAN şi colab., 1991). Suplimentarea lipidelor în raţii trebuie corelată şi cu capacitatea de digestie a grăsimilor în segmentul intestinal. Din acest punct de vedere s-a demonstrat că tăuraşii cu o greutate corporală de 300 kg pot să digere zilnic o cantitate de lipide cu o valoare energetică de 7000 kcal iar mieii de 20 kg pot digera circa 100 g lipide / zi după ROY şi colab., BAILEY şi ORSKOV citaţi de CRISTA, 1985. Metabolismul ruminal al lipidelor interesează şi pentru obţinerea de carcase cu conţinut corespunzător de grăsime atât din punct de 151

vedere cantitativ cât şi calitativ, pentru promovarea sintezei de lipide în lapte, etc.

IV.A.6. METODE BIOTEHNOLOGICE DE INFLUENŢARE A METABOLISMULUI RUMINAL AL AGV

Având drept sursă de provenienţă substanţele nutritive din raţii, AGV sunt reprezentaţi în principal de acidul acetic, propionic, butiric precum şi de acidul izovaleric şi formic. Metabolizarea AGV la rumegătoare asigură circa 70 % din necesarul energetic. Ei conferă de asemeni aciditate digestei ruminale. Mai îndeplinesc în organism şi o funcţie plastică : acetatul a fost evidenţiat în ţesutul glandei mamare, în muşchii striaţi, în miocard, propionatul în ţesutul hepatic ; butiratul în epiteliul ruminal şi în ficat.  Formarea AGV din proteine - prin proteoliza ruminală rezultă peptide şi AA care se folosesc apoi în procesele de biosinteză proteică. AA pot fi incorporaţi în celulele bacteriene sau dezaminaţi până la formarea de NH3, CO2 şi AGV. Contribuţia cantitativă a proteinelor la producerea de AGV şi căile de sinteză a AA în rumen sunt încă puţin cunoscute. Nu sunt încă estimări cantitative asupra contribuţiei celulelor bacteriene din rumen pentru formarea AGV.  Formarea AGV din glucide – polizaharidele din raţii se scindează prin procesele fermentative din rumen, în funcţie de natura lor în proporţie de 40-85 %, produşii finali ai degradării fiind AGV precum şi gaze, îndeosebi metan şi bioxid de carbon. Proporţia acestor produşi variază în funcţie de caracteristicile fizico-chimice ale raţiilor care determină tipul de fermentaţie.  Formarea AGV din lipide – sursa de formare o constituie glicerolul rezultat în urma lipolizei ruminale.

152

 La taurinele adulte se pot forma până la 4,5 kg AGV / zi iar la ovine 200-500 g / zi. Nivelul maxim se înregistrează la 2-5 ore de la consumarea tainului. În conţinutul ruminal se dezvoltă compuşi caracteristici AGV a căror concentraţie şi proporţie este variabilă după natura furajelor. Se apreciază că totalul AGV în rumen variază între 60-120 mEq / l. Sunt posibile şi concentraţii de peste 200 mEq / l în condiţiile furajării cu plante verzi (fază tânără) sau cu raţii bogate în amidon. Cele mai mici fluctuaţii zilnice se produc în furajarea cu fân, concentraţia AGV fiind sub 100 mEq / l. Proporţia AGV este influenţată în principal de compoziţia chimică a raţiei astfel (tabelul nr. 17): - raţiile în care predomină concentratele şi glucidele uşor solubile favorizează formarea acidului propionic (până la 40 % din totalul AGV) ; - raţiile bogate în fibroase determină formarea acidului acetic (55-75 %) apoi a acidului propionic (15-20 %) şi acidul butiric (5-10 %) ; Tabelul 17 Influenţa regimului alimentar asupra proporţiei de AGV Specificare Fân de lucernă Concentrate la discreţie + fân

Acid acetic

Acid propionic

Acid butiric

C2 / C3

pH

70

18

8

3,9

6,5

47

28

18

1,7

6,3

Caracteristicile de metabolizare ale AGV :

153

- acetatul este utilizat pentru sinteza de compuşi tisulari şi ai laptelui precum şi ca substrat energetic. Acetatul este foarte activ preluat de glanda mamară lactantă fiind un precursor important de sinteză al acizilor graşi din lapte. Se apreciază că la o vacă de 500 kg circa 3,8 kg acetat trece prin sânge în 24 de ore. Acidul acetic fiind principalul acid din care se sintetizează grăsimea laptelui, astfel se explică scăderea conţinutului în grăsime după administrarea unui regim de hrană care reduce acetogeneza în rumen. În acest sens pot fi citate următoarele situaţii : - conţinutul redus de celuloză din raţii ; - dezechilibrul între celuloză şi glucidele uşor fermentescibile favorizează formarea acidului propionic şi modifică raportul acetat / propionat care este optim de 2,53/1 ; - consumul de iarbă tânără (săracă în substanţă uscată şi celuloză) modifică procesele fermentative din rumen, reducând formarea acidului acetic. În acest caz trebuie să se intervină cu supliment de fân sau paie în raţie ; - când raţiile sunt sărace în fân dar conţin cantităţi mari de furaje bogate în glucide fermentescibile (sfeclă, gulii, tăiţei de sfeclă) respectiv la consumuri mai mari de 4-5 kg SU. Deci trebuie limitat consumul de suculente la 30-35 kg / zi. - propionatul : este un metabolit important fiind un precursor gluconeogenetic - deoarece este convertit în glucoză. Direct acidul propionic are o contribuţie redusă la sinteza acizilor graşi din ţesutul adipos şi are efect depresor asupra lipidelor din lapte. - butiratul în absorbţia de la nivelul epiteliului ruminal circa 30 % din butirat este metabolizat şi transformat în corpi cetonici.

154

Betahidroxibutiratul este preluat din circulaţie de glanda mamară şi utilizat pentru sinteza de acizi graşi cu lanţ scurt şi mediu din lapte. Absorbţia AGV Din totalul AGV produşi în rumen, 87 % se absorb prin mucoasa rumenului, 12,5 % se absorb în foios şi 0,5 % intră în cheag. Absorbţia AGV în rumen se realizează cu viteză mare în mucoasa sacului ruminal ventral, care are papilele ruminale mai puţin cheratinizate ; la fel se absorb AGV în segmentul ceco-colic al cailor şi iepurilor. S-au demonstrat interrelaţiile de transfer şi de metabolizare a AGV în mucoasa ruminală, îndeosebi prin diferenţele de concentraţie ale AGV din conţinutul ruminal care este de 7-10 ori mai mare decât concentraţia din sângele venos, care părăseşte peretele ruminal. Viteza de absorbţie a AGV din rumen creşte cu lungimea lanţului, acidul acetic are viteza cea mai mică iar acidul butiric cea mai ridicată. Mediul acid favorizează absorbţia AGV din rumen. Posibilităţi de influenţare a proporţiei AGV în rumen În funcţie de specializarea productivă a diferitelor categorii de rumegătoare se poate intervenii în direcţia formării preponderente a unui AGV prin factorii de influenţă cunoscuţi : - prin raportul de fibroase / concentrate dintr-o raţie se poate determina formarea predominantă a acidului acetic sau a acidului propionic. Astfel raţiile bogate în fibroase generează formarea acetatului în proporţie de 55-75 % şi a propionatului 15-20 % în schimb raţiile cu concentrate favorizează formarea propionatului chiar până la 40 % din totalul AGV ; - cunoaşterea căilor de metabolizare a glucidelor şi a mecanismelor biochimice de formare a CH4 au condus la 155

posibilitatea de a devia reacţiile biochimice ruminale spre formarea de propionat şi de diminuare a metanului ; În concluzie şi foarte schematic, după GUILLOT şi RUCKEBUSCH, o vacă de 600 kg cu o capacitate de 150 l a reticlulo-rumenului, în plină producţie poate fermenta, în mediu anaerobic, 90 l de conţinut, echivalentul a 10 kg substanţe organice cu potenţial oxido-reducător de 250-400 mV, producându-se 6-7 kg AGV, 1 m3 de gaze (30-40 % CH4 şi 60-70 % CO2) şi 3-4 kg materii microorganice. B. LA MONOGASTRICE

Particularităţile anatomice, fiziologice şi regimul alimentar condiţionează parametrii fizico – chimici ai tubului digestiv şi în consecinţă şi ecosistemul microbian. Şi la monogastrice microflora digestivă se caracterizează printr-o stare de echilibru la animalele adulte şi sănătoase dacă creşterea şi regimul alimentar sunt corespunzătoare. Anatomia şi fiziologia digestivă, regimurile alimentare, stările patologice precum şi intervenţiile medicamentoase pot să influenţeze mult compoziţia microflorei digestive. De aceea, în prezent pentru ultimii factori amintiţi în conduita terapeutică de prevenire şi combatere a tulburărilor digestive medicaţia propriu-zisă se asociază cu preparate biologice de reechilibrare a microflorei. În cele prezentate s-au făcut numeroase referiri la produsele comerciale din categoria probioticelor, stimulatorilor de creştere etc., prin care se urmăreşte refacerea şi stabilizarea microflorei la nivelul traiectului digestiv. Principalele caracteristici anatomice şi din punct de vedere al fiziologiei digestive prin care se conturează specificitatea unor tehnici biotehnologice le prezentăm pe următoarele categorii :

156

Erbivorele monogastrice – au ca exponenţi principali cabalinele şi iepurii. Acestea asimilează elementele digestibile ale raţiei în partea anterioară a tubului digestiv însă unii nutrienţi nedigeraţi ca de exemplu celuloza vor tranzita până în intestinul gros respectiv în cecum care este transformat într-o voluminoasă cameră de fermentare şi care este populat cu o floră microbienă celulolitică şi proteolitică abundentă. La cabaline conţinutul util al stomacului este redus (la circa 10 litrii) iar valorile pH-ului rămân atâta timp cât se efectuează reînnoirea conţinutului mai aproape de 5-6 decât de 3-4 ceea ce inhibă puţin proliferarea microbienă. La nivelul intestinului gros activitatea  - amilazei pancreatice este mai redusă la cal decât la carnivore, ceea ce se presupune că are consecinţe asupra digestiei amidonului. Analizele comparative ale conţinutului diferitelor segmente ale tubului digestiv, arată că proteinele sunt digerate în medie în proporţie de 60 % la nivelul intestinului gros (WOLTER şi colab., 1979). Activitatea fermentativă este limitată la segmentul ceco-colic cu producţie de acizi graşi volatili şi sinteză bacteriană pornind de la amoniac. Cecumul şi colonul este populat de o microfloră abundentă alcătuită din bacterii strict şi facultativ anaerobe printre care predomină bacili şi coci din genurile ENTEROCOCCUS, BACTEROIDES şi LACTOBACILLUS. Această microfloră atinge 1010 bacterii / g conţinut cecal din care aproape jumătate este reprezentată de flora celulolitică iar circa 2-8 x 105 / g de flora proteolitică. Din activitatea acestei microflore rezultă o producţie orară de AGV de 50-100 mmol / l de conţinut cecal care acoperă 2030 % din cerinţele energetice precum şi 2,5 mg proteină bacteriană / g SU conţinut cecal. Şi flora strict anaerobă este importantă dar dezvoltarea acesteia este limitată de concentraţia în AGV. După RALSTON şi colab., 1983 citat GUILLOT şi RUCKEBUSCH (1994) creşterea concentraţiei de AGV poate fi un factor declanşator al inhibării ingestiei de furaje. Astfel la începutul perioadei de păşunat, ierburile ingerate fiind bogate în glucide fermentescibile şi proteine 157

determină la nivelul cecumului o proliferare şi activitate microbienă intensă ceea ce are ca efect producerea de gaze de fermentaţie care pot provoca o distensie cecală dureroasă şi formarea în cantităţi mari de acid lactic responsabil de o atonie digestivă. La iepuri, tubul digestiv este adaptat digestiei unor mari cantităţi de furaje. Stomacul este voluminos iar intestinul subţire lung de 3,2 m are un conţinut duodenal foarte fluid şi alcalin (pH cuprins între 7,05 şi 7,18) ca urmare a unei abundente secreţii pancreatico-biliare. Cecumul este segmentul cel mai voluminos al traiectului digestiv, capacitatea sa fiind mai mare decât a stomacului. Conţinutului cecal poate fi eliminat sub formă de crotine moi sau cecotrofe pe care animalul le ingeră odată pe zi. Cecotrofia prin care se asigură recircularea digestei determină un aport proteic de 20 % şi energetic de 10 % din metabolismul de bază. Cecotrofia asigură şi o suplimentare în unii aminoacizi ca lizina, treonina sau leucina. Microflora digestivă la iepure evoluează odată cu vârsta în special după înţărcare. Aceasta se caracterizează prin dominanţa bacteriilor strict anaerobe reprezentate de genul BACTEROIDES care se regăseşte la toate nivelele tubului digestiv. Clostridiile şi bifidobacteriile sunt de asemeni prezente. O particularitate a microflorei la iepuri după înţărcare este că bacteriile facultativ anaerobe sunt cantitativ mai puţin importante, lactobacilii fiind rar întâlniţi, de asemenea popularea cu ESCHERICHIA COLI este redusă sau chiar absentă ; şi enterococii au o prezenţă neregulată. În cecum, digestia celulozei conduce la o producţie de AGV a căror concentraţie poate fi un factor declanşator al cecotrofiei (LAPLACE, 1978 citat de GUILLOT şi RUCKEBUSCH, 1994). Pentru că iepurii nu digeră decât 10-30 % din celuloza ingerată, energia de origine celulozică provine în principal din acizii graşi cu lanţ scurt : acidul acetic, butiric şi propionic. Circa 10 % din energie se pierde prin gazele de fermentaţie (CH4, CO2, H2) iar restul se utilizează de bacterii pentru creştere şi multiplicare. La iepuri pentru a se produce fermentarea de către microfloră a celulozei care ajunge în

158

cecum, trebuie să se asigure un aport corespunzător de materii azotate degradabile prin hrană. La iepuri pentru a stimula răspunsul imun nespecific şi pentru a bloca colonizarea cu germeni patogeni a traiectului digestiv se poate utiliza produsul Lapo-Mos al firmei Alltech în doză de 1 kg / t NC. Omnivorele – porcinele prin sporurile zilnice mari pe care le realizează, imediat după naştere şi apoi după înţărcare relevă proprietăţile tubului digestiv de a transforma rapid nutreţurile ingerate în nutriente. Tranzitul alimentar este relativ încet la nivelului segmentului ceco-colic astfel încât partea elicoidală a colonului este sediul unei activităţi bacteriene intense iar acizii graşi formaţi au un rol antiseptic care nu poate fi neglijat (PROHASZAKA, 1986 citat de GUILLOT şi RUCKERBUSCH, 1994). Timpul mediu de retenţie a ingestei la porcinele de rasă Marele Alb este de 30 de ore la tineretul în creştere şi de peste 51 de ore la adulte. Autorul mai sus citat mai susţine şi că un conţinut în celuloză mai ridicat nu modifică timpul mediu de reţinere a ingestei la porcii în creştere. Acidul clorhidric secretat în stomac menţine un pH intragastric la valori de 2-3 care corespunde zonei optime de acţiune a pepsinei şi care blochează creşterea bacteriană. Digestia în intestinul gros devine dependentă de flora bacteriană a cărei activitate este în funcţie de cantitatea de substanţe nedigerate care trec prin zona ileo-ceco-colică. Microflora la porcine care se implantează de la naştere este constituită în majoritate de următoarele genuri : LACTOBACILLUS, BACTEROIDES, ENTEROCOCCUS, ESCHERICHIA şi CLOSTRIDIUM. Caracteristica esenţială este predominanţa lactobacililor care atinge nivele de populare de 107-108 bacterii / g de conţinut, în toate segmentele tubului digestiv, de la stomac unde tapetează epiteliul zonei esofago-gastrice până la rect. Duodenul şi partea proximală a jejunului găzduiesc o populaţie microbiană totală de circa 108 bacterii / g după care această concentraţie creşte de la ileon spre colon unde ajunge la 1011 bacterii / g. În porţiunea distală a intestinului, în clon şi cecum, predomină 159

bacteriile strict anaerobe din genul Bacteroides. La porcine este de relevat rolul fiziologic esenţial al microflorei intestinale care este nu numai metabolic ci şi antimicrobian. Acest ultim efect este dat de exemplu de consumul de lactoserum care favorizează fermentaţiile intestinale cu producere de acid lactic care este un bun antiseptic intestinal. Ca tehnici cu influenţă asupra microflorei digestive la suine se poate recurge la diferiţi aditiv furajeri care pot fi găsiţi şi la noi în ţară ca de exemplu : Acidifianţi : - Acid Pak 4 Way Liquid Concentrate în doză de 2 ml / l apă de băut. - Acid Pak 4 Way Feed Grade care se incorporează în nutreţurile combinate de tip starter şi grower în cantitate de 2,5-5 kg / t NC ; - Acid Lac Dry, o combinaţie de acizi organici (acid lactic, fumaric, propionic, citric şi formic) în doză de 3-5 kg / t NC ; - Selacid, amestec de acizi organici diferiţi şi săruri ale acestora, în doză de 5-7 kg / t NC la purcei până la 6 săptămâni şi 3-4 kg / t NC la porcii la îngrăşat ; Prebiotice : prin care se blochează colonizarea cu germeni patogeni a traiectului digestiv cu preparatul Por-Mos în cantităţi de 1 kg / t NC starter şi 0,5 kg / t NC de tip grower şi finisher. Enzime furajere : - Kemzyme PS Dry, este o sursă stabilizată de enzime pentru tineretul porcin. Doza de administrare este 1 kg / t NC în raţii de orz, porumb, şrot soia ; - Porzyme 8300, produs multienzimatic pentru nutreţurile combinate pe bază de grâu destinat purceilor şi tineretului suin până la greutatea de 30 kg în doză de 1 kg / t NC ; Păsările – aparatul digestiv prezintă numeroase particularităţi anatomice şi funcţionale în ceea ce priveşte motricitatea, secreţiile 160

digestive şi rolul microflorei. Astfel la păsările granivore, dilatarea esofagului în aşa – numita guşă este importantă iar zona stomacală se compune din două sectoare distincte : - stomacul glandular, bogat în glande care secretă acidul clorhidric şi pepsina în cantităţi mai mari decât la carnivore; - stomacul triturator (pipota), la care mucoasa este cheratinizată şi serveşte la sfărâmarea grăunţelor de hrană; În segmentul distal al tubului digestiv are loc absorbţia apei şi se produce o fermentaţie microbiană a proteinelor şi a celulozei cu absorbţia a circa 10 % din aminoacizii rezultaţi. Capacitatea celor două cecumuri este cu atât mai mare cu cât conţinutul în celuloză al hranei este mai ridicat. Durata tranzitului la pui este redusă dar totuşi variabilă situânduse între 3-5 ore. Flora microbiană la păsări se poate caracteriza prin importanţa numerică a lactobacililor (GUILLOT, 1987). În guşă, lactobacilii, responsabili cu fermentaţia glucidelor sunt dominanţi şi aderenţi la mucoasă , ajungând la o populare de ordinul 109 bacterii / g conţinut. Celelalte bacterii în cantităţi mai reduse sunt de regulă enterococi, colibacili la circa 105 / g şi ocazional streptococi, micrococi şi levuri. Bacteriile strict anaerobe se pare că sunt absente la nivelul ingluviului. Flora bacteriană în partea proximală a tubului digestiv respectiv de la ventricul până la joncţiunea ileo-ceco-colică se diferenţiază puţin calitativ de guşă. Cantitativ, este influenţată de pH-ul acid şi de tranzitul alimentar care limitează dezvoltarea microflorei. De la joncţiunea ileo-ceco-colică, tranzitul mai lent iar pH-ul favorabil de 6,4-7,8 , măreşte populaţia bacteriană. Pentru aceasta la nivelul cecumurilor condiţiile de dezvoltare sunt mai favorabile datorită pHului de 6,5-7,5 , anaerobiozei şi stazei între evacuările succesive ale cecului (la 24-48 ore). Astfel în acest segment al tubului digestiv proliferează o microfloră abundentă, care ajunge la 109-1010 bacterii / g conţinut. Aceasta se constituie din bacterii facultativ anaerobe şi bacterii strict anaerobe respectiv cele foarte sensibile la prezenţa 161

oxigenului. În această microfloră, bacteriile strict anaerobe, lactobacilii şi enterocii domină. Aproximativ jumătate din această populaţie bacteriană se constituie prin bacili strict anaerobi ne sporulaţi, respectiv coci şi clostridii care descompun acidul uric (tabel 18). Flora digestivă este săracă în primele ore de la eclozionare însă se dezvoltă rapid după prima ingestă de hrană. În această perioadă microflora este formată în principal de E. coli şi de enterococi. După apariţia şi înmulţirea lactobacililor în a doua săptămână de viaţă, regresează concomitent flora proteolitică. La sfârşitul acestei perioade flora devine aparent relativ stabilă. La curci şi porumbei microflora este asemănătoare cu cea de la găini, la raţe apare de regulă şi o populaţie crescută de enterococi de ordinul 109 / g conţinut (DUCLUZEAU, 1969 citat de GUILLOT şi RUCKERBUSCH, 1994). Tabelul 18 Bacteriile strict şi facultativ anaerobe prezente în cecumul puilor de carne (BARNES, 1978 citat de GUILLOT şi RUCKEBUSCH, 1994) BACTERII CAPABILE DE DESCOMPUNERE A ACIDULUI URIC Facultativ anaerobe: Enterococcus faecalis spp. liquefaciens şi spp.zymogenes, Escherichia coli Anaerobe strict ne-sporulate: Bacteroides sp, Fusobacterium russi, Eubacterium sp, Peptostreptococcus sp, Streptococcus sp. Bacterii strict sporulate: Clostridium malenominatum, Cl. tertium, Cl. sartagoformum, Cl. bifermentas, Cl. sordelli BACTERII CARE NU DESCOMPUN ACIDUL URIC Facultativ anaerobe: Lactobacillus sp, Enterococcus faecium Anaerobe strict ne-sporulate: Bacteroides vulgatus, B. hypermegas, Bacteroides sp, Fusobacterium sp, Streptococcus intermedius, Sc. pleomorphus, Coprococcus sp, Peptostreptococcus sp, Eubacterium sp, Propionibacterium acnes, Bifidobacterium sp, Gemmiger formicilis Anaerobe sporulate: 162

Clostridium perfringens, Cl. symbiosum

Glucidele sunt predigerate la nivelul ingluviului sub acţiunea microflorei producându-se şi acid lactic care are un efect bun asupra gazdei. În cecumuri, bacteriile sunt responsabile de formarea AGV în principal de acid acetic, propionic şi butiric. Pentru metabolismul proteic, prezenţa microflorei constă îndeosebi în preluarea moleculelor azotate pentru propriile sinteze. Utilizarea acidului uric sau a amoniacului este efectuată de specii ca Escherichia coli sau Enterococcus faecalis precum şi de numeroase bacterii anaerobe ne sporulate. Microflora intestinală intervine deasemeni în metabolismul lipidic, asupra colesterolului şi acizilor biliari pe care-i transformă în taurină şi colină care apoi sunt descompuse de bacteriile strict anaerobe. Vitaminele din hrană sunt folosite de microflora bacteriană, care sintetizează şi ea în cecumuri o varietate mare de vitamine mai ales din grupa B, dar totuşi în cantităţi insuficiente comparativ cu cerinţele gazdei. În tehnicile biotehnologice cu influenţă asupra microflorei digestive la păsări intră utilizarea aditivilor furajeri dintre care exemplificăm : - acidifianţi – Acid Pork 4 Way Liquid Concentrate în doză de 2 ml / l apă de băut ; - prebiotice – preparatul Avi- Mos în cantităţi de 0,5 kg / t NC atât pentru broileri cât şi pentru găinile ouătoare ; - enzime furajere – Natugrain pe bază de  - glucanază şi endo -  - xylanază se introduce în doză de 100 g / t NC destinate puilor de carne, găinilor ouătoare, curcilor dacă proporţia de grâu depăşeşte 35 %, orzul 15 % sau triticale 20 % ; Kemzyme B Dry – sursă stabilizată de enzime ( - amilază,  - glucanază, complex de celulaze, lipază, protează) în 163

doză de 1 kg / t NC când proporţia de participare a orzului este de peste 50 % ; Avizyme 1100, în doză de 1 kg / t NC, permite includerea orzului până la 60 % în raţiile puilor de carne ; Avizyme 1500, un amestec de amilaze, xilanaze şi proteaze în doză de 0,75 kg / t NC destinat găinilor ouătoare ; Rovabio Excel AP, produs cu xilanază şi  - glucanază, este o pulbere destinată nutreţurilor combinate pentru păsări pe bază de grâu şi / sau secară şi / sau orz ; Xylanase TR LC, un lichid cu xilanază (500 unităţi AXC / g) care se încorporează în nutreţurile combinate pentru păsări pe bază de grâu şi / sau secară ;

164

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 1. Al Attar A, Evans R.A and Axford R.F.E – 1976. The effect of frequency of feeding and dietary energy source upon microbial protein synthesis in the rumen of sheep. Proc. Nutr. Soc. 35, 109 A (Abstract). 2. Arzola-Alvarez, C. Uribe-Gonzales, Jimenez-Castro, J – 1999. Effects of quantity and degradability of dietary protein on ruminal fermentation and bacterial protein synthesis in goats. Faculdad de Zootecnia, Departamento de Nutricion, Chih. Mexico. 3. Burlacu Gh, Surdu I, Burlacu R, Cavache A – 1998. Indicatorii noului sistem de apreciere a nutreţurilor pentru rumegătoare. IBNA & SIAT Bucureşti. 4. Căpriţa R – 1998. Biochimie (Partea II – Biocatalizatorii). Ed. Mirton. Timişoara. 5. Chalupa W – 1977. Journal of Animal Science nr.46. 6. Claperton J.L, Steele W – 1982. Proc. Nutr. Soc. 41, 136 A. 7. Clark J.H – 1975. Journal of Dairy Science. Nr. 58. 8. Clark J.H – 1993. Feeding and Nutrition X. 9. Crista N – 1985. Digestia, metabolismul şi producţiile la rumegătoare. Ed. Ceres Bucureşti. 10. Dawson K.A – 1990. Biotechnologies in the feed industry. Vol. V. Alltech Tech. Publ. Nicholosville. K.Y. 11. Dawson K.A, - 1990. Biotech. In the Feed. Ind. Vol. V. Alltech Publ. Nicolasville. K. Y. 12. Dreher, M,L, Dreher C,J, Berry J, W – 1994. Starch digestibility of foods. A nutritional perspective. CRC. Crit. Rev. Food Science, 20, 47-71. 13. Drinceanu D, Miloş M – 1985. Metode şi tehnologii de preparare a furajelor grosiere. Ed. Ceres. Bucureşti. 14. Evers A,D, Stevens D,V – 1985. Starch damage. Advances in Cereal Science Technology, 321-349, VII, Amer, Assoc, Cereal Chem, St.Paul Mn. 165

15. Ghergariu S – 1995. Rev. Română de Medicină Veterinară nr. 1 şi 2. 16. Gibson S – 1987. Feeding and Nutriton. Feeding strategies for a stable rumen pH. 17. Guillot J.F, Ruckebusch Y – 1994. Microflore digestive des animaux. Bactéries Lactiques. Vol II. Ed. Lorica. 18. Hălmăgeanu P – 1972. Contribuţii la cunoaşterea influenţei sursei şi proporţiei proteinelor din raţii asupra prolificităţii scroafelor şi asupra creşterii şi dezvoltării purceilor. Teză de Doctorat. Institutul Agronomic Iaşi. 19. Hoover W.H., Miller T.K – 1990. Proc. Pacific Northwest Nutr. Conf. p 173. 20. Hotten P – 1991. World Poultry nr. 7 (9). 21. Jackson M.G – 1977. Anim. Feed. Sci. tecnol. Nr. 2 p105-130. 22. Jarrige R – 1988. Alimentation des bovins, ovins & caprins. INRA Paris. 23. Jouany J.P – 1988. The roles of protozoa and fungi in ruminant digestion. Preambul Books : Armidale, Australia. 24. Jouany J.P, Thivend P – 1983. IVth Symp. Protein metabolism and nutrition. Clermont-Ferrand. Coll. INRA vol II. 16. 25. Jouany J.P, Thivend P – 1986. Anim. Feed. Technol. V. 15 p 215. 26. Journet – 1985. http//:www.ads.uga.edu/annrpt/1985/95234htm 27. Jurubescu V – 1966. Digestia la rumegătoare. Ed. Agro-Silvică. Bucureşti. 28. Kim Y, K, Owens F, N – 1985. Starch digestion by feedlot cattle : influence of roughage and intake level particle size. Oklahoma. Agr. Exp. Sta, M.P – 17, 298-305. 29. Klusmeyer T.H., Lynch G.L., Nelson D.R – 1991. Journal of Dairy Science 74. 30. Marinescu A – 1980. Chimizarea în nutriţia animalelor (Aditivi furajeri). Ed. Ceres. Bucureşti. 31. McCarthy-1989 http://www.adsa.uic.edu/jds/toc/abs/98/Feb98ab462html

166

32. Miloş M, Drinceanu D, Hălmăgeanu P, Siniteanu S, Ghidali A, Luca I, Tămăşoiu R – 1978. Lucr. şt. IA Timişoara. Vol XV. 33. Miloş M, Vancea I, Hălmăgeanu P, Siniteanu S, Drinceanu D, Moiescu V, Luca I – 1977. Lucr. şt. Zoot. Vol. XIV. 34. Orskov E.R, MacDreamid A, Grubb D, A, Innes G, M – 1981. Utilisation of alkalitreated grain. 1. Alkalitreated grain in complete diets for steers and lambs. Anim. Feed Science technology, 6, 273-283. 35. Palmquist D.L – 1991. Journal of Dairy Science. 74, 1354. 36. Philipson A.T – 1970. Physilogy of digestion and metabolism in ruminant. England : Oriel Press, p422. 37. Pop I.M, Stan Gh – 1997. Biotehnologii în alimentaţia animalelor. Ed. Junimea. Iaşi. 38. Rhode – 1985. http://www.asas.uic.edu/abs/1991/apr1167abs 39. Roissart H, Luquet F.M – 1994. Bacteries Lactiques vol. II. Ed. Lorica. 40. Sasson A – 1988. Biotehnologiile: sfidare şi promisiuni. Ed. Tehnică. Bucureşti. 41. Sklan D, Moallem U, Folman – 1991. Journal of Dairy Science. 74, 510. 42. Stoica I, Stoica L, Pană C – 1999. Aditivi furajeri. Ed. Coral Sanivet Bucureşti. 43. Sutton – 1983. http://wwwcipav.org.co/lrrd/lrrd4/2/cont42.htm 44. Tournut J, Labie C, Redon P, Sarraut O, Badia J – 1969. Les Cohiers de Méd. Vét. nr. 6. 45. Verdeş, N, Ioanid P – 1995. Rev. Română de Medicină Veterinară nr. 2. 46. Vintilă M – 1989. Tehnologii actuale de însilozare a nutreţurilor. Ed. Ceres Bucureşti. 47. Willis M.C, Stallcup O.T, Kreider L.D – 1980. Journal of Animal Science. Vol. 50, nr. 2. 48. Zhiguo – 1989. http://www.cowcash-uk./shortruff.htm 49. *** http://www.asas.uic.edu/papers/1996/may/may1116abs.html

167

CUPRINS I. BIOTEHNOLOGII ÎN PREPARAREA NUTREŢURILOR ............................1 I.1. BIOTEHNOLOGII ÎN PREPARAREA SILOZURILOR ..................................................1 I.1.1. Efectul şi caracterizarea nutritivă a silozurilor .............................................2 I.1.2. Timpii tehnologici de preparare a silozurilor ...............................................4 I.1.3. Adaosurile la însilozare ................................................................................4 I.1.4. Procese fermentative la însilozarea plantelor ...............................................9 I.1.5. Dinamica proceselor microbiologice în masa furajeră însilozată ............... 11 I.1.6. Criterii de apreciere a calităţii silozurilor ................................................... 14 I.1.7. Recomandări privind utilizarea silozurilor în hrana animalelor ................. 15 I.2. METODE BIOTEHNOLOGICE DE PREPARARE A NUTREŢURILOR GROSIERE ......... 16 I.2.1. Resursele furajere ....................................................................................... 16 I.2.2. Caracterizare nutritivă ................................................................................ 16 I.2.3. Metode şi tehnici de preparare (prepararea biotehnologică) ...................... 17 I.2.4. Recomandări privind utilizarea nutreţurilor grosiere în alimentaţia animalelor ...................................................................................................25 I.3. METODE BIOTEHNOLOGICE DE PREPARARE A GRĂUNŢELOR ŞI BOABELOR ...................................................................................................26 I.3.1. Caracterizare şi efect nutritiv .....................................................................26 I.3.2. Conservarea grăunţelor şi boabelor ............................................................ 28 I.3.3. Prepararea şi prelucrarea grăunţelor şi boabelor ........................................ 30 I.3.4. Mod de utilizare în hrana animalelor. ........................................................ 33 CAPITOLUL II RESURSE PROTEICE BIOTEHNOLOGICE ....................... 35 II.1. DROJDIILE FURAJERE ...................................................................................... 35 II.1.1. Caracterizarea nutritivă a drojdiilor furajere (DF) ....................................35 II.1.2. Recomandări de utilizare în hrana animalelor .......................................... 40 II.1.3. Cultura de drojdii vii (Yeast culture) ........................................................ 41 II.2. BIOMASA BACTERIANĂ .......................................................................... 43 II.3. BIOMASA FUNGICĂ .................................................................................. 44 II.4. BIOMASA ALGICĂ ..................................................................................... 45 CAPITOLUL III PRODUSE BIOTEHNOLOGICE UTILIZATE ÎN HRANA ANIMALELOR........................................................................ 47 III.1. VITAMINELE ............................................................................................. 47 III.1.1. Vitaminele liposolubile ........................................................................... 48 III.1.2. Vitaminele hidrosolubile ......................................................................... 50 III.2. ANTIBIOTICELE DE UZ FURAJER ŞI STIMULATORII DE CREŞTERE .................... 52 III.2.1. Antibioticele furajere ............................................................................... 52 III.2.2. Antibiotice anticoccidiene ....................................................................... 58 168

III.2.3. Stimulatorii de creştere ............................................................................ 59 III.3. AMINOACIZII SINTETICI......................................................................... 61 III.3.1. L – lizina..................................................................................................62 III.3.2. D.L. – metionina ...................................................................................... 64 III.3.3. L – acidul glutamic .................................................................................. 65 III.3.4. L – triptofanul .......................................................................................... 66 III.3.5. L – treonina ............................................................................................. 67 III.4.PREBIOTICE ............................................................................................... 68 III.4.1. Oligozaharidele ....................................................................................... 68 III.4.2. Substanţele acidifiante ............................................................................. 70 III.6. PROBIOTICELE ......................................................................................... 72 a). Bacteriile probiotice ....................................................................................... 73 b). Levurile şi unii miceţi probiotici ....................................................................76 III.6.1. Probiotice la păsări .................................................................................. 80 III.6.2. Probiotice la porcine ................................................................................ 83 III.6.3. Probioticele la taurine .............................................................................. 86 III.6.4. Probiotice la ovine ................................................................................... 90 III.6.5. Probiotice la iepuri .................................................................................. 93 III.7. ENZIMELE DE UZ FURAJER....................................................................93 IV. TEHNICI BIOTEHNOLOGICE DE MANIPULARE A FUNCŢIILOR DIGESTIVE ........................................................................... 100 A. LA RUMEGĂTOARE ................................................................................... 100 IV.A.1. Microorganismele ruminale .................................................................100 IV.A.2. Tehnici biotehnologice de dirijare a activităţii microorganismelor ...... 108 IV.A.3. Metode biotehnologice de influenţare a metabolismului ruminal al substanţelor azotate ............................................................................... 128 IV.A.4. Metode biotehnologice de influenţare a metabolismului ruminal a glucidelor ............................................................................................... 140 IV.A.5. Metode biotehnologice de influenţare a metabolismului ruminal al lipidelor .................................................................................................147 IV.A.6. Metode biotehnologice de influenţare a metabolismului ruminal al AGV ..................................................................................................152 B. LA MONOGASTRICE…………………………………………… ……….156

169