Imants Jansons, Vita Šterna, Dace Bārzdiņa, Sanija Ita Krēķe- Kalniņa, (Agroresursu un ekonomikas institūts) Mārtiņš Andžs (Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts), Raitis Kalniņš SIA “Biorefic”, Anna Elizabete Ērliha “Latvijas Apvienotā putnkopības nozares asociācija” (LAPNA)
Antibiotiku izmantošanas aizliegšana Eiropas Savienība dzīvnieku ēdināšanā ir veicinājusi mājputnu audzētāju interesi par alternatīvām barības sastāvdaļām, piedevām, lai uzlabotu vispārējo putnu veselību un izturību pret infekcijas slimībām. Pašreiz, vienas no daudzsološākajām alternatīvām ir probiotoku un prebiotiku iekļaušana dējējvistu barībā.
Probiotikas bieži vien ir dzīvu mikroorganismu monokultūras vai jauktas kultūras, pārsvarā pienskābes baktēriju izcelsmes. Prebiotikas ir nešķīstoša pārtikas sastāvdaļa, kas labvēlīgi ietekmē vienu vai ierobežotu skaitu baktēriju augšanu un darbību zarnās, uzlabojot gremošanas sistēmas darbību un imūnās aizsardzības mehānismus. Tās ir barības substrāts zarnu trakta mikroflorai, kas caur zarnu mikroorganismu vielmaiņas procesiem ietekmē zarnu trakta mikrofloras sastāvu un darbību, uzlabojot zarnu mikroorganismu vidi un sniedzot pozitīvu ietekmi uz saimniekorganismu. Prebiotikas nodrošina barības vielas, kuras vielmaiņas procesos var izmantot zarnu traktā esošie mikroorganismi, kuri tiek uzskatīti par labvēlīgiem zarnu veselībai. Labvēlīgās baktērijas ražo enzīmus, kas palīdz noārdīt dažādas sarežģītas molekulas, tostarp polisaharīdus. Šīs baktēriju sugas ir īpaši svarīgas, jo veido vielmaiņas produktus, kuru sastāvā ir daudz īsās ķēdes taukskābes, tie ir organiskie savienojumi, ko ražo zarnu baktērijas fermentējot uztura šķiedrvielas, kas kalpo kā enerģija, regulējot vielmaiņu, uzturot zarnu veselību un uzlabojot imunitāti.
Sākotnēji par vienīgajiem prebiotiskajiem savienojumiem uzskatīja oligosaharīdus no augiem un piena produktiem, kuriem piemita īpašības, kas atbilda tipiskam prebiotikām. Tās ražoja no augu izcelsmes avotiem, sintezē ar fizikāli ķīmiskām metodēm vai fermentatīviem procesiem. Prebiotiskam savienojumam ir jābūt izturīgam pret kuņģa skābēm, fermentatīvo hidrolīzi, uzsūkšanos kuņģa-zarnu traktā. Tas pakāpeniski noārda un izmanto vielmaiņas procesos labvēlīgās baktērijas, kas veic pastāvīgu fizioloģisku zarnu imūnās sistēmas stimulāciju, rada labvēlīgu ietekmi uz organismu. Pētījumi atzīst, ka pektīni, laktoze un tās atvasinājumi, glikol–oligosaharīdi, maltooligosaharīdi, glikooligosaharīdi, ksilooligosaharīdi, darbojas kā prebiotikas.
Tiek prognozēts, ka šis saraksts turpinās paplašināties, kļūst pieejamas plašākas zināšanas par barības sastāvdaļu un gremošanas trakta mikrobioma (visu mikroorganismu kopums) mijiedarbību.
Putnu organisma ieguvumi, ko rada prebiotiku piedevas, galvenokārt ir saistīti ar to fermentāciju gremošanas traktā uzlabojot minerālvielu un olbaltumvielu pieejamību. Mikroorganismu radītās prebiotiku izraisītās pārmaiņas ietekmē arī vitamīnu un slāpekļa savienojumu sintēzi, barības nesagremojamo sastāvdaļu kokšķiedras noārdīšanos un veicina nevēlamo barības sastāvdaļu izvadīšanu. Putnu organismā nozīmīgākā prebiotiku ietekme:
- pazemina zarnu pH, stimulējot labvēlīgo baktēriju veidošanos;
- novērš patogēno baktēriju kolonizāciju;
- uzlabo zarnu mikrofloras vielmaiņas procesus;
- stiprina imūnsistēmu.
Viens no oligosaharīdiem, kuru pastiprināti pēta un izmanto kā prebiotisku komponenti dējējvistu barībā ir ksilooligosaharīdi (XOS). XOS var iegūt no laukaugiem un augļiem, taču galvenokārt tie tiek iegūti no lignocelulozi saturošiem materiāliem ar augstu hemicelulozes saturu. Tas ļauj plaši izmantot graudu pārstrādes blakusproduktus kā izejvielas XOS ražošanai. Lignoceluloze sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām – lignīna, celulozes un hemicelulozes, un tieši hemicelulozē atrodas ksilāna polimēri, kas ir galvenais avots ksilooligosaharīdu iegūšanai.
Pētījumi par prebiotiku izmantošanu putnkopībā uzrāda ka, izēdinot dēšanas periodā tās uzlabo dējējvistu zarnu trakta profilu, barības vielu sagremojamību un imunitāti, palielina dējējvistu olu produktivitāti un samazina patērētās barības daudzumu. Uzlabo olu kvalitāti, čaumalas biezumu, paaugstina olu svaru, notur optimālu holesterīna līmeni olu dzeltenumā, paaugstinās Hau (Hugh) vienības, samazina enerģijas patēriņu zarnu trakta uzturēšanai un Eimēriju (Eimeria) infekcijas izraisīto negatīvo ietekmi, palielina bifidobaktēriju skaitu, kas labvēlīgi ietekmē putnu veselību un olbaltumvielu uzņemto daudzumu, samazina putnu mirstību.
Putnkopības nozare ir videi draudzīgāka salīdzinājumā ar citām lopkopības nozarēm, tomēr tā joprojām rada pietiekami daudz emisiju. To ietekmē barības ražošana un tās transportēšana. Mājputnu kūtsmēslu apsaimniekošana rada aptuveni 40–60% no amonjaka emisijas putnkopības nozarē. Putnkopībā viena no problēmām ir amonjaka (NH3) emisijas gaisā un slāpekļa oksīda emisijas, kas veicina globālo sasilšanu. Amonjakam ir spēcīga ietekme uz dzīvnieku labturību, jo NH3 iedarbība izmaina dzīvnieku elpceļu virsmu. Turklāt ilgstoša amonjaka līmeņa iedarbība var izraisīt acu iekaisumu – konjunktivītu un radzenes bojājumus, kā arī samazināt mājputnu produktivitāti. Pēdējo gadu laikā selekcija ir ļāvusi palielināt barības izmantošanas efektivitāti, barības konversiju, tāpēc putniem ir nepieciešams mazāk barības, lai sasniegtu augstākus produktivitātes rādītājus. Siltumnīcefekta gāzu emisijas no fosilā kurināmā, ko izmanto labības ražošanā, un emisijas no dzīvniekiem tiek samazinātas, pateicoties efektīvākai barības vielu izmantošanai. Tomēr barības devas joprojām var uzlabot, palielinot to sagremojamību, pievienojot barībai prebiotikas.
Zinātniskajās publikācijās autori (Craig et al., 2020; Rao et al., 2024; Zhou et al., 2021b) ir apstiprinājuši, ka ksilo-oligosaharīdi (XOS) uzlabo ražošanas rādītājus. Pētījumā ar dējējvistām no 13 līdz 24 nedēļām olu dēšanas intensitāte XOS piedevas grupā palielinājās lineāri, kas norāda, ka XOS pozitīvas ietekmes radīšanai nepieciešams laiks. Iespējamais mehānisms, kas ir pamatā šai XOS ietekmei uz barības konversijas rādītāju uzlabojumu, varētu būt tas, ka tas sūta signālus, lai inducētu specifiskas baktērijas fermentēt nesagremojamos ogļhidrātus un mijiedarboties ar gremošanas traktu, kā rezultātā palielinās gremošanas efektivitāte. Turklāt novērots, ka XOS piedeva paaugstina olu čaumalas stiprību, un XOS2 grupā (200 mg/kg) ieguva olas ar stiprāku čaumalu. XOS veicināja kalcija uzsūkšanos. Pētījumu dati liecina, ka XOS selektīvi veicina labvēlīgo baktēriju kolonizāciju, pēc kā vielmaiņas produkti, piemēram, organiskās skābes un taukskābes, ko rada XOS mikrobiālā fermentācija, izraisa zarnu pH pazemināšanos, kas, savukārt, palielina minerālvielu šķīdību un absorbciju. Publikācijās (Tuohy et al., 2005). Zhou et al. (2021a) ziņots, ka XOS piedevas varētu būt saistītas ar olu dzeltenuma krāsas intensitāti paaugstināšanos. Viens no skaidrojumiem varētu būt tas, ka XOS regulē lipīdu metabolismu un tādējādi ietekmē karotinoīdu uzsūkšanos un nogulsnēšanos olu dzeltenumos.
Zarnu morfoloģija ir svarīgs zarnu veselības rādītājs un ietekmē dzīvnieku produktivitāti. Ding et al. (2018) ziņoja, ka dējējvistu uztura papildināšana ar XOS palielina bārkstiņu augstumu un tilpumu tukšajā zarnā, kas ir otrā tievās zarnas daļa. Citā pētījumā norādīts, ka XOS ievērojami uzlaboja gan broileru, gan dējējvistu zarnu morfoloģiju (Zhou et al., 2021). Tiek ziņots, ka XOS piedeva veicina butirāta (sviestskābes atvasinājumi) ražošanu no butirātu producējošām baktērijām. Butirātu var izmantot kā enerģijas avotu zarnu epitēlija šūnās, un tas stimulē bārkstiņu augšanu un uzlabo zarnu morfoloģiju, tam piemīt pretiekaisuma iedarbība, aktīvi iesaistīts ūdens un elektrolītu absorbcijā resnajā zarnā, līdz ar to regulējot izkārnījumu konsistenci un zarnas motoriku. (Guilloteau et al., 2010).
Apkopojot iespējamos ieguvumus no prebiotiku izmantošanas mājputnu ēdināšanā, prebiotikas var ne tikai ierobežot patogēnus mikroorganismus, bet arī uzlabot mājputnu kopējās produktivitātes rādītājus, uzlabot gremošanas trakta veselību un uzlabot barības vielu izmantošanu, kā arī samazināt vides piesārņojumu un ražošanas izmaksas. Datu interpretācija eksperimentālos pētījumos joprojām var būt pretrunīga un atkarīga no vairākiem faktoriem, kas apgrūtina prognozēšanu un ieteikumu sniegšanu. Ideālā gadījumā, analizējot datus no vairākiem neatkarīgiem pētījumiem, būtu iespējams izdarīt vismaz dažus vispārīgus secinājumus par efektīvām atkārtotām reakcijām uz prebiotisko piedevu lietošanas rezultātu mājputniem. Latvijā tiek veikts pētījums, kas ļaus interpretēt prebiotiku lietošanu šajā klimatiskajā joslā. SIA “Biorefic” sadarbībā ar Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūtu ar inovatīvu tvaika-sprādziena metodi no auzu sēnalām ieguva jaunas divu veidu ksilooligosaharīdu prebiotikas, neattīrītas BS-XO (Basic) 80 mg/g tīrviela un attīrītas ksilooligosaharīdu prebiotikas liofilizējot XO tīrviela 256 mg/g. Tās pārbaudot saimniecības ražošanas apstāklos, pirmie dējējvistu ēdināšanas izmēģinājuma rezultāti jau uzrādīja, kā projekta ietvaros izstrādātās ksilooligosaharīdu barības sastāvdaļas BS-XO iekļaušana barības devās paaugstināja kopējo izdēto olu skaitu par 2,5%, vidējo olu masu, g par 2,1%, kopējā olu masu, kg par 4,2%, vidējo dējības intensitāti par 2,0% salīdzinot ar kontroles grupu. Pētījumā nosakot olu kvalitāti raksturojoša lielumu Hau vienības, kas ir olas svara (g) un baltuma augstuma (mm) attiecība, tā bija par 4,4% augstākas dējējvistu olām kurām tika izēdinātas BS-XO prebiotikas. Barības patēriņš uz 1 kg saražoto olu masu uzrādīja pozitīvu prebiotikas ietekmi un tas bija par 3,9% zemāks nekā kontroles grupas vistām. Pētījumi turpinās, lai noteiktu piemērotākās ksilooligosaharīdu prebiotikas, to sastāvu un optimālās devas.
Pētījums tapis pateicoties projekta Nr.: “Inovatīvu prebiotiku izmantošana putnkopībā un augkopībā klimatneitralitātes sasniegšanai” Lauku atbalsta dienesta finansiālam atbalstam (LAD Nr. 24-00-C0LA1601-000029).
