Studii in vitro asupra influenței făinii de anghinare din Ierusalim și a Saccharomyces boulardii asupra microbianului
De la Institutul Fiziologic al Universității de Medicină Veterinară din Hanovra Studii in vitro asupra influenței făinii de anghinare din Ierusalim și a Saccharomyces boulardii asupra metabolismului microbian forestomach DISERTATURA INAUGURĂ Pentru obținerea diplomei de Doctor în Medicină Veterinară (Dr. med. Vet.) De către Universitatea de Medicină Veterinară din Hanovra Hakan Öztürk din Ankara/Turcia Hanovra 2003
Supraveghere științifică: Univ. Prof. Dr. G. Breves Recenzor 1: Univ. Prof. Dr. G. Breves Recenzorul 2: Prof. univ. Dr. Dr. H. c. H.-P. Ziua examinării orale Sallmann: 26 noiembrie 2003 Pregătirea acestei teze a fost susținută de o finanțare din partea Comitetului universitar turc.
Dedicat părinților mei Deste și Mehmet Öztürk
Cuprins CUPRINS LISTA ABREVIERILOR. 8 1. INTRODUCERE. 10 2. REVIZUIREA LITERATURII. 12 2.1. Prebioticele. 12 2.2. Probiotice. 15 2.2.1. Drojdiile ca probiotice la rumegătoare. 23 2.3. Drojdii. 32 2.3.1. Sistematica Saccharomyces cerevisiae. 33 2.3.2. Peretele celular Saccharomyces cerevisiae. 33 2.3.3. Compoziția chimică a drojdiei. 36 2.3.4. Saccharomyces boulardii. 40 3. INVESTIGAȚII PROPRII. 42 3.1. Material si metode. 42 3.1.1. Structură și date tehnice. 42 3.1.2. Funcționarea și funcționalitatea sistemului RUSITEC. 44 3.1.3. Creșterea și hrănirea animalelor. 47 3.1.4. Eliminarea conținutului de rumen. 47 3.1.5. Pregătirea amestecului de probă. 48 3.2. Implementarea testelor și abordările de testare. 49 3.2.1. Investigații cu făină de anghinare din Ierusalim. 49 3.2.2. Investigații cu Saccharomyces boulardii. 51 3.2.3. Inactivarea drojdiei. 53 3.3. Analize. 54
Cuprins 4.2.3. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției SCFA. 71 4.2.3.1. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției totale de SCFA. 71 4.2.3.2. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției de acetat. 73 4.2.3.3. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției de propionat. 74 4.2.3.4. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției de butirat. 76 4.2.3.5. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției de iso-valerat. 77 4.2.3.6. Influența Saccharomyces boulardii asupra producției de valerat. 79 4.2.4. Influența Saccharomyces boulardii asupra concentrației de NH 3 -N. 80 4.2.5. Influența Saccharomyces boulardii asupra sintezei proteinelor microbiene. 82 4.2.6. Influența Saccharomyces boulardii asupra digestibilității materiei organice. 84 5. DISCUȚIE. 85 5.1. Evaluarea metodei de testare. 85 5.2. Intenția de a folosi făină de anghinare din Ierusalim. 88 5.2.1. Influența metabolismului rumenului microbian de către făina de anghinare din Ierusalim. 89 5.3. Intenția de a utiliza Saccharomyces boulardii. 90 5.3.1. Influența metabolismului rumenului microbian de către Saccharomyces boulardii. 90 6. REZUMAT. 98 7. REZUMAT. 101 8. LISTA LITERATURII. 104 9. ANEXĂ. 127 MULȚUMIRI. 143
Abrevieri LISTA ABREVIERILOR Fig. Ilustrație Aqua dest. apă distilată ANOVA Analiza varianței atmosferice presiunea atmosferică 14 C radiocarbon d zi ADN acid dezoxiribonucleic Fer. Fermentator g accelerare centrifugă h ore IFN interferon IL interleukină kpa kilopascal µmol micromol mmol millimol MOS mananoligozaharid mosm milliosmol MPS sinteză proteică microbiană mv milivolt N concentrație echivalentă (normalitate) N azot N 2 moleculă de azot 15 N N izotop stabil de azot NH u N-N p PCR ph nicotinamidă adenină dinucleotidă amoniac azot nanometru nesemnificativ probabilitate de eroare reacție în lanț polimerază logaritm decatic negativ al concentrației ionilor de hidrogen
Abrevieri pka logaritm negativ al constantei psi lire-forță pe inch pătrat rpm rotații pe minut RUSITEC Tehnica de simulare a rumenului SAS Statistic Analysis System S.b. Saccharomyces boulardii S.c. Saccharomyces cerevisiae SCFA Acizi grași cu lanț scurt Abaterea standard SD SHIME Simulare a ecosistemului microbian intestinal uman µl microlitru Tab. Tabel Ciclul acidului tricarboxilic TCA-ciclu TNF factor de necroză tumorală TS substanță uscată VOS materie organică digerată VQ digestibilitatea materiei organice L/V greutate pe volum YPD drojdie peptonă dextroză Χ XA XF XfE XL XP aritmetică medie cenușă brută fibră brută extracte fără azot grăsimi brute proteine brute
Literatura de specialitate revizuiește flora intestinală umană și în același timp suprimă germenii patogeni (GIBSON și colab., 1995; KLEESSEN și colab., 1997). Fig. 1: Structura inulinei (conform GOODWIN și MERCER, 1983) CH 2 OH H HO H OH H O H O reziduu zaharoză HOH 2 C O H H OH CH2 OH H O HOH 2 C H H OH O OH H CH2
30 O HOH 2 C O H H OH CH 2 OH OH H Studiile privind descompunerea și metabolismul inulinei printr-un inocul mixt de microorganisme din rumen și fracțiunile acestora (protozoare, bacterii și extract fără celule) au arătat că inulina a fost metabolizată cel mai rapid de către inoculul mixt. Dintre fracțiile individuale, fracția de protozoare a prezentat cea mai mare activitate, iar extractul fără celule, cea mai mică rată de metabolism. Extractul obținut din protozoare holotrich începe să degradeze inulina de la capătul terminal al fructozei (PUNJ și colab., 1970). BIGGS și HANCOCK (1998) au arătat că microorganismele din rumen pot elimina inulina in vitro din sucul de rumen de la oi și vaci 14
Revizuirea literaturii folosită. S. c. constă din peste 1000 de tulpini, dar nu toate sunt capabile să stimuleze fermentația în rumen (NEWBOLD și WALLACE, 1992; NEWBOLD și colab., 1995; AGARWAL și colab., 2000). Doar anumite tulpini de S. c. sunt, prin urmare, utilizate. Cu toate acestea, rezultatele descrise în literatura de specialitate despre aceste tulpini probiotice nu sunt uniforme. Modul de acțiune al drojdiilor la rumegătoare nu este încă pe deplin înțeles. Recent, au fost discutate diferite posibilități cu privire la mecanismul de acțiune al drojdiei (Fig. 2). Numeroase studii arată că efectul central al drojdiilor se bazează pe stimularea creșterii și a activităților, în special a microorganismelor rumenului celulolitic și lactolitic. Fig. 2: Mod de acțiune a drojdiei în rumen (DAWSON, 1990) Cultură de drojdie Utilizare crescută a lactatului Stimularea bacteriilor din rumen Utilizare crescută a amoniacului Creșterea populației de microbi (creșterea masei microbilor) Stabilizarea valorii pH-ului Creșterea sintezei proteinelor Creșterea digestiei fibrelor brute 24