AUTOREFERAT OPIS DOROBKU - uwm.edu.pl · BioMedical Library Uniwersytetu Minnesota w USA....

AUTOREFERAT

OPIS

DOROBKU

I OSIĄGNIĘĆ

NAUKOWYCH

DR INŻ. KRZYSZTOF KOZŁOWSKI

KATEDRA DROBIARSTWA

WYDZIAŁ BIOINŻYNIERII ZWIERZĄT

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI

W OLSZTYNIE

ul. Oczapowskiego 5

10-719 Olsztyn

Tel. (089) 523 37 92

e-mail: [email protected]

OLSZTYN 2012

mailto:[email protected]

AUTOREFERAT Strona 2

Spis treści strona

1. Życiorys naukowy .....................................................................................................................3

2. Główne kierunki prowadzonych badań ....................................................................................4

3. Ważniejsze osiągnięcia w zakresie prowadzonych badań ........................................................4

4. Prace stanowiące szczególne osiągnięcia naukowe pod tytułem: „Efektywność stosowania

fitazy nowej generacji w żywieniu drobiu” .................................................................................... 14

5. Opis szczególnych osiągnięć naukowych pod tytułem: „Efektywność stosowania fitazy

nowej generacji w żywieniu drobiu” .............................................................................................. 15

Załącznik

Top lista 20 najlepszych publikacji z tego samego obszaru nauki w 2012 roku według

BioMedical Library Uniwersytetu Minnesota w USA.


1. Życiorys naukowy

1.1. Wykształcenie

1988 - ukończone studia (magister inżynier zootechniki), Akademia Rolniczo -

Techniczna w Olsztynie, Wydział Zootechniczny,

1999 - doktorat (doktor nauk rolniczych z zakresu zootechniki), Uniwersytet

Warmińsko-Mazurski, Wydział Bioinżynierii Zwierząt, Katedra Drobiarstwa

Tytuł rozprawy doktorskiej: „Wpływ pochodzenia, wieku i intensywności

użytkowania rozpłodowego indorów na ilość, jakość i wartość biologiczną

nasienia”,

Promotor - dr hab. Jan Jankowski

1.2. Doświadczenie zawodowe

1991 - 2000 asystent, Akademia Rolniczo - Techniczna w Olsztynie, Wydział

Zootechniczny, Katedra Drobiarstwa,

1994 - 1995 stypendium naukowe Deutscher Akademischer Austauschdienst

(DAAD) - Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, RFN (15

miesięcy),

2000 - obecnie adiunt, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Bioinżynierii

Zwierząt, Katedra Drobiarstwa,

2003 Georg-August-Universität Göttingen, RFN. Staż naukowy (2 tyg.),

2006 Lithuanian Veterinary Academy, Kaunas, Litwa. Staż naukowy (3 tyg.),

2008 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, RFN. Staż naukowy

(1 tyg.),

2010 „Intestinal Health Workshop” w University of Gent, Belgia. Szkolenie

(1 tyg.).


2. Główne kierunki prowadzonych badań

Czynniki warunkujące ilość, jakość oraz wartość biologiczną nasienia

Wpływ zabiegów uszlachetniających na przydatność rzepaku w żywieniu drobiu

Efektywność stosowania dodatków fitobiotycznych w żywieniu drobiu rzeźnego

Strawność jelitowa aminokwasów w komponentach paszowych stosowanych w

żywieniu indyków

Efektywność stosowania fitazy nowej generacji w żywieniu drobiu

3. Ważniejsze osiągnięcia w zakresie prowadzonych badań

Czynniki warunkujące ilość, jakość oraz wartość biologiczną nasienia

Specyfika budowy anatomicznej oraz funkcjonowania układu rozrodczego ptaków jest

od wielu lat tematem doświadczeń wielu zespołów badawczych. Dokładne poznanie

czynników warunkujących ilość, jakość i wartość biologiczną nasienia ptaków może

rozwiązać np. problem jego długotrwałego przechowywania w warunkach in vitro.

Wykorzystanie ultrasonografii przezskórnej u ptaków związane jest z pewnymi

problemami wynikającymi z ich anatomii. Przeszkodę dla rozchodzenia się fal

ultrasonograficznych stanowią przede wszystkim worki powietrzne. W związku z powyższym

nie istniała dotychczas możliwość bezinwazyjnego określenia stanu narządów płciowych

ptaków. Jednak postęp, jaki dokonał się w rozwoju technik ultradźwiękowych, umożliwił

obserwację zmian morfologicznych i funkcjonalnych układu rozrodczego wielu gatunków

ptaków.

Nasze doświadczenia z wykorzystaniem metody przezjelitowego obrazowania

ultrasonograficznego miały na celu wykazanie, czy może ona znaleźć zastosowanie w

badaniach in vivo, dotyczących oceny jąder czy jajników wybranych gatunków ptaków. Nowa

metoda okazała się zabiegiem bezinwazyjnym. Dzięki wprowadzaniu sondy przez kloakę do

jamy ciała, było możliwe wyeliminowanie problemów (odbicie fal) związanych z obecnością

worków powietrznych, stanowiących istotną barierę przy badaniach przez skórę. W naszych

doświadczeniach na wielu gatunkach ptaków (kura, indyk, gęś, emu, nandu, kazuar) mieliśmy

możliwość obserwowania zmian oraz rozwój jąder i jajników przez cały okres reprodukcyjny

oraz poza nim. Najważniejszym aspektem naszych badań było wykonywanie powtarzalnych


pomiarów w kolejnych tygodniach okresu reprodukcyjnego na tym samym ptaku, bez

konieczności jego ubijania.

(Publikacje wg Wykazu osiągnięć naukowo-badawczych: 2.1.15)

W stadach reprodukcyjnych indyków rutynowo stosuje się zabieg sztucznej

inseminacji. Zazwyczaj nasienie od indorów pobiera się raz w tygodniu. Celem pracy było

sprawdzenie możliwości częstszego wykorzystania reprodukcyjnego indorów. Dzięki

stosowaniu dwukrotnego w tygodniu pobierania nasienia od indorów, możliwe jest uzyskanie

większej liczby dawek inseminacyjnych, a tym samym zwiększenie liczby indyczek,

inseminowanych nasieniem jednego samca. Jest to najważniejszy aspekt ekonomiczny

przeprowadzonych doświadczeń. Zazwyczaj w ejakulatach indorów częściej użytkowanych

rozpłodowo obserwowano istotne podwyższenie zawartości białka ogólnego, co ujemnie

wpływa na zapłodnienie jaj i wylęgowość piskląt. W badaniach nie stwierdzono tej

zależności, a wartości tych cech reprodukcyjnych były nawet wyższe u indyczek

inseminowanych nasieniem samców częściej użytkowanych rozpłodowo.


Koszty związane ze sztuczną inseminacją można zmniejszyć poprzez wydłużenie

przerw pomiędzy kolejnymi inseminacjami, prowadząc np. selekcję na wytrwałość

zapłodnienia, która zależy między inymi od liczby zachyłków magazynujących plemniki w

jajowodzie samicy. Plemniki zmierzające do komórki jajowej hydrolizują otwory w

wewnętrznej warstwie błony żółtkowej IPVL. Otwory te widoczne są na całej powierzchni

wewnętrznej warstwy błony żółtkowej, lecz największa ich koncentracja występuje

bezpośrednio nad blastodyskiem, co pozostaje najprawdopodobniej w ścisłym związku z

zapłodnieniem (Wishart, 1996). W doświadczeniu porównywano dwie linie indyczek na

podstawie wytrwałości zapłodnienia oraz liczby otworów hydrolizowanych przez plemniki w

wewnętrznej warstwie błony żółtkowej leżącej bezpośrednio nad blastodyskiem w kolejno

znoszonych jajach. Wykazano, że w następstwie pojedynczej inseminacji indyczki znosiły

zapłodnione jaja nawet przez okres 8 tygodni. Ponadto stwierdzono istotną korelację

pomiędzy liczbą otworów w IPVL bezpośrednio nad tarczką zarodkową a zapłodnieniem jaj.

W kolejno znoszonych jajach liczba tych otworów znacznie malała. Wiązało się to najpewniej

z wyczerpywaniem się liczby plemników zdeponowanych w zachyłkach magazynujących

jajowodu.



Nadal brak jest informacji na temat cech nasienia w zależności od pochodzenia

indyków oraz zmian wartości wyznaczników biochemicznych podczas okresu

reprodukcyjnego. Mimo, że cechy ilościowe nasienia indyków zostały już dobrze poznane, w

naszych doświadczeniach zdecydowaliśmy się je jednak określić, aby ocenić ich związki z

cechami biochemicznymi. Wiedza ta jest konieczna dla lepszego zrozumienia procesów

fizjologicznych zachodzących wraz z wiekiem samca w jego nasieniu, a także do oceny

zdolności reprodukcyjnej poszczególnych rodów indyków. W doświadczeniu stwierdzono, że

wartość wyznaczników ilościowych nasienia tylko nieznacznie się zmieniała podczas 21-

tygodniowego okresu reprodukcyjnego, natomiast wartość wyznaczników biochemicznych w

badanym okresie wzrastała kilkukrotnie, co może mieć związek z uszkodzeniami plemników.

Wydaje się więc, że wiek samca w większym stopniu wpływa na wyznaczniki biochemiczne

niż na ilościowe. Postawiliśmy tezę, że wyznaczniki biochemiczne nasienia są raczej

powiązane z morfologią i żywotnością plemników.


Celem przeprowadzonych doświadczeń było określenie wpływu dodatku różnych

form selenu (organicznej i nieorganicznej) na cechy jakościowe i status antyoksydacyjny

nasienia indorów. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na konieczność suplementacji

selenem pasz stosowanych w żywieniu indorów reprodukcyjnych. Dodatek selenu w formie

organicznej wydaje się być korzystniejszym w porównaniu do formy nieorganicznej. Cechy

biochemiczne nasienia oraz ruchliwości plemników mogą znaleźć zastosowanie w ocenie

wpływu wieku samca na jakość jego nasienia. Obserwacja fragmentacji DNA plemników pod

koniec okresu reprodukcyjnego może stanowić użyteczne narzędzie do monitoringu jakości

nasienia indorów. Dodatkowo, zawartość białka i aktywność fosfatazy kwaśnej w plazmie

nasienia, podwyższona aktywność dysmutazy ponadtlenkowej mogą być wskaźnikiem

występowania syndromu żółtego nasienia (YSS). Niższe wartości cech jakościowych nasienia

o barwie żółtej może być związane z pogorszeniem cech ruchliwości plemników u indyków.



Wpływ zabiegów uszlachetniających na przydatność rzepaku w żywieniu drobiu

Rzepak stanowi bardzo wartościowy komponent paszowy dla zwierząt. Ze względu na

zawartość związków antyżywieniowych (np. glukozynolanów) oraz włókna (surowego i

pokarmowego) stosowanie rzepaku i produktów jego przerobu jest ograniczone w dietach dla

drobiu. Celem niniejszych doświadczeń było ustalenie udziału poekstrakcyjnej śruty

rzepakowej, wytłoków (po mechanicznym tłoczeniu oleju) oraz całych nasion rzepaku w

paszach dla kurcząt brojlerów oraz ich wpływu na cechy wydajności i wyniki analizy rzeźnej.

Analizując wyniki odchowu kurcząt brojlerów stwierdzono, że wytłoki rzepakowe lub

poekstrakcyjna śruta rzepakowa w ilości do 10% może wchodzić w skład mieszanki starter i

stanowić do 15% udziału w mieszance finiszer, natomiast rozdrobnione nasiona rzepaku

(śrutowane lub płatkowane) można stosować w obu paszach w ilości do 11%. Wykazano

korzystny wpływ zabiegu parowania nasion przed rozdrobnieniem czy tłoczeniem oleju.

Parowanie nasion nie dorównywało jednak zabiegowi ich toastowania w procesie ekstrakcji

(działanie przegrzanej pary wodnej pod ciśnieniem). Do badań użyto polskich odmian „00”

Start i Jantar oraz kanadyjskiej odmiany Canola.

W związku z obecnością w rzepaku substancji antyżywieniowych wprowadza się różne

zabiegi mające poprawiać przydatność tych pasz do sporządzania mieszanek paszowych dla

drobiu. Takim zabiegiem jest parowanie lub toastowanie nasion. Stosowanie śruty z surowych

nasion rzepaku powodowało największe zmiany morfologiczne w tarczycach kurcząt

brojlerów. Wykazaliśmy korzystny wpływ zabiegu parowania nasion i toastowania

poekstrakcyjnej śruty rzepakowej na obraz morfologiczny tarczyc.

(Publikacje wg Wykazu osiągnięć naukowo-badawczych: 1.1.1, 1.2.1, 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4,

1.2.6)

Zawartość synapiny w nasionach rzepaku odmian 00 nie zmieniła się w porównaniu z

rzepakiem nieuszlachetnionym. Z tego powodu udział surowych nasion rzepaku w dietach dla

kur znoszących jaja o brązowej barwie skorupy nadal jest ograniczony. Ma to związek z wadą

genetyczną tych kur, która polega na blokowaniu rozkładu trimetyloaminy, powstającej z

rozpadu sina piny (niektóre firmy hodowlane dysponują już genotypami kur pozbawionych tej

wady). Powstały związek przechodzi do krwi, a następnie z krwi do żółtek jaj, powodując

specyficzny „rybi” zapach. Nowo opracowana metoda chemiczno-hydrotermicznej obróbki

nasion prowadzić ma do usunięcia synapiny i glukozynolanów z nasion rzepaku i produktów

rzepakowych. Uzyskane wyniki sugerują, że surowe nasiona rzepaku można stosować w


paszach dla kur nieśnych w maksymalnej ilości 7,5%. Stwierdzono, że metoda chemiczno-

hydrotermicznej obróbki nasion rzepaku pozwoliła drastycznie obniżyć zawartość synapiny w

nasionach rzepaku. Przez to możliwe jest wykorzystanie preparowanych nasion rzepaku jako

komponentu w paszach (do 15%) także dla kur znoszących jaja o brązowej barwie skorupy.

Nowoczesna metoda preparowania nasion rzepaku powoduje także wyraźny rozkład

glukozynolanów.


Spożycie kwasów n-3 (tzw. kwasy tłuszczowe omega-3) przez ludzi jest niższe od

zalecanego, co powoduje występowaniu wielu chorób związanych z sercem. Wiadomo, że

profil kwasów tłuszczowych w jaju można modyfikować, wprowadzając zmiany w żywieniu

kur nieśnych. W ostatnich latach prowadzono wiele badań w celu wzbogacenia jaj kurzych w

niezbędne kwasy tłuszczowe, w szczególności kwasy n-3. W związku z tym, nasze badania z

wykorzystaniem nasion rzepaku w dietach dla niosek miały potwierdzić, czy na profil

kwasów tłuszczowych w jajach ma wpływ olej obecny w nasionach rzepaku. Stwierdzono, że

dodatek oleju z nasion rzepaku istotnie wpłynął na zmianę profilu kwasów tłuszczowych

(zwiększenie ilości kwasów n-3) żółtka jaj, więc regularne spożywanie takich jaj może

poprawiać stosunek kwasów n-6 do n-3 w diecie ludzkiej.


Efektywność stosowania dodatków fitobiotycznych w żywieniu drobiu rzeźnego

Fitobiotyczne dodatki paszowe (fitobiotyki) są jedną z alternatyw dla

antybiotykowych stymulatorów wzrostu, które od 1. stycznia 2006 roku objęto całkowitym

zakazem stosowania w krajach Unii Europejskiej. Materiał wyjściowy do produkcji

fitobiotyków jest zróżnicowany. Są to przetworzone produkty roślinne z ziół lub przypraw,

czy przetworzone części tych roślin (nasiona, owoce, korzenie, kłącza), jak również wyciągi

(olejki eteryczne, garbniki, alkaloidy) z całych roślin lub ich części. Fitobiotyczne preparaty

to najczęściej produkty mieszane, a rzadziej pojedyncze, ściśle określone substancje aktywne.

Stosowanie preparatów roślinnych w żywieniu zwierząt nie jest niczym nowym. Oprócz

zastosowania w medycynie naturalnej, od dawna wykorzystywane są one w żywieniu

zwierząt, nie tylko w Azji, ale również w Europie. I tak, w ekstensywnym odchowie młodych

indyków, jako suplementy diety stosuje się np. krwawnik pospolity, czosnek i cebulę, które

mają zapobiegać zakłóceniom przewodu pokarmowego. Z tego powodu Kämmerer i Fink


(1982) swoją pracę poświęconą fitobiotykom zatytułowali „Stare mądrości dla nowych zadań

(naturalne substancje w żywieniu zwierząt)”. W przeciwieństwie do lat ubiegłych tak zwane

aktywne składniki preparatów roślinnych są obecnie lepiej zdefiniowane chemicznie, jak

również więcej wiadomo na temat możliwych mechanizmów ich działania. Nadal niewiele

jest jednak doświadczeń naukowych oraz opartych na nich publikacji w recenzowanych

czasopismach naukowych, w porównaniu do wielu artykułów popularnych i referatów

konferencyjnych.

Doświadczenia przeprowadzone przez nasz zespół dotyczyły preparatu o nazwie

handlowej Sangrovit® (producent Phytobiotics Eltville, Niemcy), otrzymywanego z roślin z

rodziny Papaveraceae (Tabela 1). Początkowo materiałem wyjściowym do produkcji

preparatu były kłącza rośliny Sanguinaria canadensis L. Obecnie do tego celu

wykorzystywana jest cała część nadziemna rośliny Macleaya cordata. Rośliny, z których

produkuje się ten preparat, zawierają wiele alkaloidów (QBA), wśród których dominuje

sangwinaryna. Preparat zawiera m.in. 1,5% sangwinaryny, więc w tym przypadku chodzi o

produkt precyzyjnie zdefiniowany. Główne cele naszych doświadczeń z tym preparatem to:

wpływ na cechy wzrostu i analizy rzeźnej kurcząt brojlerów i młodych indyków przy

zastosowaniu paszy o różnym składzie (dawka standardowa, o obniżonej zawartości

aminokwasów, czy różne gatunki zbóż jako nośnik energii),

wpływ na strawność składników pokarmowych, metaboliczność energii całkowitej

oraz bilans azotu,

wpływ alkaloidów z roślin Papaveraceae na cechy metabolizmu, jak też na aktywność

enzymów endogennych i bakteryjnych w przewodzie pokarmowym kurcząt brojlerów

w następstwie podawania im sangwinaryny w paszy.

Na podstawie wyników doświadczeń wzrostowych i strawnościowych, przeprowadzonych w

latach 2004 - 2008, stwierdziliśmy:

brak istotnego wpływu na spożycie paszy przez ptaki, co stawia pod znakiem

zapytania przynależność badanego preparatu do grupy dodatków sensorycznych,

brak wpływu suplementacji mieszanek konwencjonalnych dla drobiu (brojlery, indyki)

preparatem z sangwinaryną na cechy wzrostu i wyniki wydajności rzeźnej. Nawet przy

obniżonej zawartości aminokwasów w paszy dla brojlerów nie stwierdziliśmy wpływu

preparatem z sangwinaryną na badane cechy. Jedynie w przypadku mieszanek

paszowych z dużym udziałem pszenicy obserwowaliśmy istotną poprawę cech

produkcyjnych indyków rzeźnych, co prawdopodobnie było związane ze zwiększoną


zawartością rozpuszczalnych arabinoksylanów w użytej partii pszenicy.

brak wpływu preparatu z sangwinaryną na procesy strawnościowe i metaboliczne u

kurcząt brojlerów. Nie stwierdziliśmy wpływu alkaloidów z roślin Papaveraceae na

strawność składników pokarmowych, metaboliczność energii całkowitej oraz

wykorzystanie białka. Nawet przy obniżonej zawartości aminokwasów w diecie nie

obserwowaliśmy pozytywnego działania badanego preparatu.

najważniejszym aspektem badań przewodu pokarmowego kurcząt brojlerów było

znaczne zahamowanie procesów fermentacyjnych w jelitach ślepych w wyniku

działania zawartych w preparacie alkaloidów. Doprowadziło to do znacznego

obniżenia produkcji lotnych kwasów tłuszczowych w badanym odcinku układu

trawiennego. Wynik ten należy interpretować bardzo ostrożnie, zwłaszcza z punktu

widzenia zdrowotności tego układu.

Podsumowując można stwierdzić, że alkaloidy zawarte w preparacie nie miały

wpływu na badane cechy, z wyjątkiem zahamowania metabolizmu drobnoustrojów w jelitach

ślepych. Uzyskane wyniki zbliżone są do rezultatów innych prac, dotyczących tego samego

dodatku fitobiotycznego. Wydaje się więc - wskazują na to wyniki uzyskane z użyciem

innych fitobiotycznych dodatków paszowych - że drób nie reaguje tak pozytywnie na

substancje roślinne, jak ma to miejsce w przypadku trzody chlewnej. W związku z tym, na

obecną chwilę substancje fitobiotyczne nie stanowią alternatywy dla zakazanych

antybiotyków paszowych.

(Publikacje wg Wykazu osiągnięć naukowo-badawczych: 2.1.5, 2.1.7, 2.1.8, 2.1.11, 2.2.2,

2.3.1)

Strawność jelitowa aminokwasów w komponentach paszowych stosowanych w żywieniu

indyków

Ocena białka na podstawie aminokwasów trawionych do końca jelita cienkiego

(aminokwasy strawne jelitowo) ma obecnie zastosowanie w żywieniu świń (NRC, 1998; GfE,

2006). W przypadku drobiu ta nowa ocena białka jest nadal na wstępnym etapie jej

praktycznego wykorzystania. Obecnie istnieją przede wszystkim dane dotyczące strawności

jelitowej aminokwasów wybranych komponentów paszowych dla kurcząt brojlerów (Lemme

i in., 2004). Wyniki różnych doświadczeń wskazują jednak na to, że między gatunkami drobiu

istnieją różnice w strawności jelitowej tych samych komponentów paszowych. Stawia to pod


znakiem zapytania wykorzystanie wartości obliczonych dla brojlerów do sporządzania

receptur mieszanek paszowych dla indyków rzeźnych.

Naszym zdaniem, niezbędne jest w tej sytuacji określanie strawności jelitowej osobno

dla poszczególnych gatunków drobiu. Z uwagi na brak odpowiednich badań na rosnących

indykach, który to gatunek drobiu ma w Polsce duże znaczenie dla produkcji mięsa

drobiowego i odznacza się wysokimi wymaganiami odnośnie zapotrzebowania na

aminokwasy, nasz zespół badawczy przeprowadził szereg doświadczeń

strawnościowych. Uwzględniono w nich dotychczasowe zalecenia metodyczne do określania

standaryzowanej strawności jelitowej białka surowego i aminokwasów u drobiu (Lemme,

2004, Kluth i Rodehutscord, 2009).

Badania przeprowadzono na młodych indorkach w wieku 4 tygodni. Dotychczas

przeanalizowano następujące komponenty paszowe z dokładnie zbadanych partii (m.in.

pochodzenie, odmiana, zawartość składników pokarmowych):

zboża: kukurydza, pszenica;

komponenty białkowe pochodzenia roślinnego: poekstrakcyjna śruta sojowa,

słonecznikowa i rzepakowa, łubin żółty, groch;

komponenty białkowe pochodzenia zwierzęcego: mączka rybna;

produkt uboczny produkcji bioetanolu: wywar pszenny (DDGS).

Tabela 2. Standaryzowana strawność jelitowa białka surowego i wybranych aminokwasów u

młodych indyków, % 1

Składnik pokarmowy

Poekstrakcyjna śruta

Groch Łubin

DDGS sojowa rzepakowa słonecznikowa

Białko surowe 83 65 80 92 91 74

Ala - 70 82 91 90 71

Arg 88 76 90 95 96 79

Asp - 62 80 93 91 61

Cys 65 50 68 82 86 66

Glu - 77 88 95 95 84

Gly 81 65 70 90 91 68

Ile 85 68 83 91 91 73

Leu 85 72 82 92 92 76

Lys 87 67 79 95 92 61

Met 85 79 88 89 89 75

Phe 83 70 85 91 90 81

Ser 82 62 76 90 89 72

Thr 80 58 76 90 87 67

Val 84 65 81 90 89 74 1 wyniki już opublikowane


Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono (wyniki opublikowanych badań

zestawiono w tabeli 2), że pomiędzy strawnością tych samych aminokwasów z różnych

komponentów paszowych istnieją nawet znaczne różnice. Przykładem tego może być lizyna,

której strawność w poekstrakcyjnej śrucie: sojowej, słonecznikowej i rzepakowej oraz w

DDGS, wynosi odpowiednio: 87%, 79%, 67% i 61%. Dotychczasowe bilansowanie dawek

pokarmowych z wykorzystaniem aminokwasów brutto obarczone jest pewnym błędem. Dla

pewności, przy bilansowaniu dawki z wykorzystaniem aminokwasów brutto stosuje się

pewien naddatek tych składników. Stosowanie systemu standaryzowanej strawności jelitowej

aminokwasów połączonego z koncepcją białka idealnego może prowadzić do optymalnego

wykorzystania aminokwasów przez ptaka. Może to mieć duże znaczenie w efektywnym

gospodarowaniu białkiem paszowym oraz może prowadzić do zmniejszenia ilości

wydalanego azotu.

(Publikacje wg Wykazu osiągnięć naukowo-badawczych: 2.1.17, 2.1.22)


4. Prace stanowiące szczególne osiągnięcia naukowe pod tytułem: „Efektywność

stosowania fitazy nowej generacji w żywieniu drobiu”

4.1. Kozłowski K, Jankowski J, Jeroch H. (2009) Efficacy of different phytase

preparations in broiler rations. Pol J Vet Sci, 12(3): 389-393.

IF2009 = 0,465; pkt MNiSW = 20; liczba cytowań = 3

4.2. Kozłowski K, Jankowski J, Jeroch H. (2010) Efficacy of different levels of

Escherichia coli phytase in broiler diets with a reduced P content. Pol J Vet Sci, 13(3): 431-

436.


4.3. Kozłowski K, Jankowski J, Jeroch H. (2010) Efficacy of Escherichia coli-derived

phytase on performance, bone mineralization and nutrient digestibility in meat-type turkeys.

Vet Med Zoot, 52: 59-66.


4.4. Kozłowski K, Jeroch H. (2011) Einfluß von Escherichia coli Phytase auf die ileale

Nährstoffverdaulichkeit bei der Legehenne. Arch Geflügelkd, 75(1): 36–39.

IF2011 = 0,422; pkt MNiSW = 20; liczba cytowań =1

4.5. Kozłowski K, Jeroch H. (2011) The effects of Escherichia coli phytase on nutrient

metabolizability and ileal digestibility in laying hens. Vet Med Zoot, 52: 25-29.


4.6. Kozłowski K, Jeroch H. (2011) Efficacy of different levels of Escherichia coli

phytase in hens fed maize-soyabean meal based diets with a decreased non-phytate

phosphorus content. J Anim Feed Sci, 20: 224-235.


Prace: 4.1 and 4.2 zostały wyróżnione w 2012 roku na – pierwszym i drugim miejscu Top 20 BioMedLib przez

BioMedical Library Uniwersytetu Minnesota w USA, która kwalifikuje 20 najlepszych publikacji z tego samego

obszaru nauki (załącznik).


5. Opis szczególnych osiągnięć naukowych pod tytułem: „Efektywność stosowania

fitazy nowej generacji w żywieniu drobiu”

5.1. Wstęp

Fosfor jest niezbędnym pierwiastkiem dla drobiu z uwagi na jego udział w wielu

przemianach metabolicznych (Jeroch, 1994). Wchodzi w skład szkieletu kostnego oraz wielu

związków organicznych (m. in. kwasów nukleinowych, białek, lipidów), substancji

buforowych we krwi i płynach ustrojowych. Ponadto uczestniczy w reakcjach hormonalnych,

bierze udział w magazynowaniu i uwalnianiu energii (bogate w energię fosforany, np. ATP,

pełniące kluczowe funkcje w metabolizmie). W przypadku niedoboru fosforu u drobiu mogą

wystąpić następujące objawy: spadek spożycia paszy, pogorszenie wyników odchowu i

produkcyjności, zaburzenia mineralizacji kości, osteoporoza oraz łamliwość kości u kur

nieśnych, gorsza jakość skorupy jaj i zwiększona śmiertelność zarodków. Jednak i nadmiar

tego pierwiastka może być szkodliwy i wywoływać spadek wydajności, gorsze wykorzystanie

wapnia i pierwiastków śladowych oraz zanieczyszczenie środowiska.

Główne składniki pasz dla drobiu – nasiona zbóż, produkty uboczne przerobu zbóż

oraz produkcji oleju z bogatych w tłuszcz nasion roślin oleistych czy motylkowych -

zawierają stosunkowo duże ilości fosforu. Zawartość tego pierwiastka waha się w nich od ok.

4 do 15g w kg suchej masy (Jeroch i in., 1993). Z ogólnej ilości fosforu obecnego w

surowcach paszowych aż 50 - 90% znajduje się w fitynie, organicznym kompleksie wiążącym

fosfor (Lantzsch, 1990, Eeckout i De Pape, 1994, Cossa i in., 1999, Oloffs i in., 2000, Viveros

i in., 2000, Ravindran i Selle, 2007). W przeciwieństwie do nieorganicznych związków

fosforu pozyskiwanie tego pierwiastka ze związków fitynowych wymaga obecności enzymu

fitazy, która w przewodzie pokarmowym drobiu powoduje ich hydrolizę. Organizm ptaków

produkuje jednak tylko niewielkie ilości tego enzymu (Maenz i Classen, 1998), co oznacza,

że w dużej mierze brak mu endogennej fitazy. Produkcja fitazy przez mikroorganizmy obecne

w przewodzie pokarmowym jest również bardzo ograniczona (Abudabos i in., 2000,

Marounek i in., 2008).

Tylko niektóre zboża, w szczególności żyto, pszenica i pszenżyto, zawierają enzym

fitazę (tzw. fitazę roślinną), która jest w stanie uwolnić fosfor i inne pierwiastki z cząsteczki

fityny (Cossa i in., 1999, Jeroch i in., 1999). Jednak także aktywność fitazy w ziarnach zbóż

jest bardzo różna (Cossa i in., 1999, Oloffs i in., 2000). Poza tym często należy się liczyć z

koniecznością dosuszania nasion, co także wiąże się z ubytkiem fitazy. Do dezaktywacji

fitazy roślinnej dochodzi także podczas hydrotermicznych procesów przerobu pasz (np.


granulacji) oraz podczas ich przechowywania. W praktyce oznacza to, że podczas

sporządzania receptur paszowych zazwyczaj nie uwzględnia się aktywności natywnej fitazy

(De Pape, 2006), a mieszanki paszowe dla drobiu uzupełnia się fosforem nieorganicznym.

Opisana sytuacja doprowadziła również do tego, że nie są już zadowalające obecnie używane

systemy bilansowania fosforu w mieszankach paszowych. Dzięki przemysłowej produkcji

fitazy przy pomocy mikroorganizmów produkujących enzymy, głównie grzybów i bakterii

(De Pape, 2006, Simon, 2009), od około 25 lat istnieje możliwość uzupełniania tym enzymem

mieszanek dla drobiu. Nowe możliwości daje produkcja mikrobiologicznych fitaz nowej

generacji, będących wynikiem stosowania modyfikacji genetycznej mikroorganizmów. Fitazy

te charakteryzują się większą odpornością na warunki produkcji pasz, szczególnie procesu

granulacji. Uwalniają też z kompleksów fitynowych większe ilości fosforu i innych

składników pokarmowych, wpływając m.in. na obniżenie kosztów produkcji paszy.

W międzyczasie przeprowadzono wiele doświadczeń, dokumentujących skuteczność

fitaz oferowanych przez przemysł paszowy (Jeroch, 1994, Ravindran i in., 1995, Selle i

Ravindran, 2007, Singh i in., 2008). Brak jednak reprezentatywnych eksperymentów

dotyczących stosowania fitaz nowej generacji.

Celem przeprowadzonych badań było określenie efektywności dodatku do pasz fitazy

nowej generacji w warunkach krajowych oraz poszukiwanie możliwości obniżenia poziomu

fosforu w przypadku stosowania tego enzymu do mieszanek paszowych sporządzanych na

bazie konwencjonalnych receptur dla drobiu. Ponadto porównywano różne preparaty

zawierające fitazę (wytwarzaną przez różne szczepy mikroorganizmów – grzyby lub

bakterie). Niezmiernie ważne było określenie niezbędnych poziomów dodatku fitazy

Escherichia coli do mieszanek paszowych, a także krytyczna ocena aktualnie stosowanych

zaleceń odnośnie fosforu przyswajalnego pod kątem stosowania fitazy.

5.2. Materiał i metody

Badania prowadzono na kurach nioskach, kurczętach brojlerach oraz młodych

indykach rzeźnych. Ptaki żywiono mieszankami, w których zawartość składników

pokarmowych (z wyjątkiem P i Ca) była zgodna z zaleceniami. Preparat użyty we wszystkich

doświadczeniach zawierał nową bakteryjną 6-fitazę (EC 3.1.3.26). Enzym ten

wyprodukowano w wyniku wprowadzenia do genomu drożdży Pichia pastoris genu

odpowiedzialnego za produkcję fitazy, pobranego od bakterii Escherichia coli (DSM 23036)).

Doświadczenia przeprowadzone z dodatkiem preparatu zawierającego fitazę zestawiono w

tabeli 3.


Celem doświadczenia 1., przeprowadzonego na kurczętach brojlerach, było

określenie efektywności stosowania trzech różnych fitaz (wytworzonych przez Aspergillus

niger, Penicillium canescens i Escherichia coli/Pichia) na wyniki odchowu, wartość rzeźną

oraz mineralizację kości. Celem doświadczenia 2., przeprowadzonego na kurczętach

brojlerach, było określenie efektywności stosowania różnych poziomów fitazy Escherichia

coli/Pichia na wyniki odchowu, wartość rzeźną oraz mineralizację kości.

Stwierdzono, że żywienie mieszankami paszowymi o obniżonej zawartości fosforu

przyswajalnego spowodowało pogorszenie końcowej masy ciała oraz zużycia paszy w

porównaniu do ptaków żywionych paszami o zalecanym poziomie tego składnika. Należy

jednak podkreślić, że nie zaobserwowano zwiększonej śmiertelności oraz symptomów

niedoboru fosforu. Nie był to więc niedobór, a tylko suboptymalne zaopatrzenie ptaków w

fosfor. Dzięki uzupełnieniu dawek o obniżonej zawartości fosforu różnymi fitazami

pochodzenia mikrobiologicznego (Aspergillus niger, Penicillium canescens, Escherichia

coli/Pichia) doszło do osiągnięcia wyników odchowu obserwowanych w grupie kontrolnej

pozytywnej, w której mieszanki zawierały zalecane ilości fosforu. W przypadku mineralizacji

kości piszczelowej obniżone wartości popiołu surowego, wapnia i fosforu stwierdzono w

grupie brojlerów żywionych paszami o obniżonej zawartości fosforu. Wskazuje to na

zaopatrzenie w fosfor ptaków z tej grupy poniżej ich zapotrzebowania. Poprzez uzupełnienie

mieszanek paszowych fitazą poprawiła się mineralizacja kości kurcząt.

Analogicznie do masy ciała ptaki z grupy żywionej dietami o obniżonej zawartości

fosforu charakteryzowały się istotnie niższą masą tuszek. Dodatek fitazy do tych pasz

skutkował jednak wynikami odchowu, zbliżonymi do uzyskanych przez ptaki otrzymujące

pasze o zalecanym poziomie fosforu. Nie stwierdzono wpływu dodatku fitazy na zawartość

poszczególnych części składowych w tuszce. Wszystkie trzy porównywane fitazy przy tej

samej dawce (500 FTU/kg paszy) okazały się zbliżone w działaniu; obserwowano korzystny

wpływ dodatku tego enzymu na wyniki odchowu i mineralizację kości.

Na podstawie wyników doświadczenia 2. można stwierdzić, że w mieszankach

paszowych dla kurcząt brojlerów, zawartość fosforu można obniżyć w stosunku do zaleceń o

1,0 – 1,5 g/kg paszy, w przypadku gdy diety suplementuje się fitazą Escherichia coli w ilości

500-750 FTU.

(Kozłowski i in., 2009, Pol J Vet Sci, 12(3): 389-393, publikacja 4.1;

Kozłowski i in., 2010, Pol J Vet Sci, 13(3): 431-436, publikacja 4.2)

Prace wyróżnione przez BioMedical Library Uniwersytetu Minnesota w USA, na pierwszym i drugim

miejscu wśród 20 najlepszych publikacji w ocenianym obszarze badań w 2012 roku (załącznik).


Celem doświadczenia 3. było określenie wpływu różnych dawek fitazy Escherichia

coli na wyniki odchowu młodych indyków rzeźnych, mineralizację kości piszczelowej i

pozorną strawność jelitową suchej masy, fosforu i wapnia.

Podobnie jak w doświadczeniach na kurczętach brojlerach stwierdzono, że żywienie

indorów rzeźnych mieszankami paszowymi o obniżonej zawartości fosforu przyswajalnego

przez cały okres odchowu powodowało pogorszenie (o 6%) końcowej masy ciała. W grupie

tej obserwowano również nieistotne pogorszenie zużycia paszy na 1kg przyrostu masy ciała.

Suplementacja diet indyczych fitazą powodowała poprawienie wyników odchowu, przy

wyższych dawkach (500 i 1000 FTU/kg) nawet do poziomu uzyskiwanego przez ptaki z

grupy kontrolnej pozytywnej. W przypadku wydajności rzeźnej odnotowano podobne

tendencje, choć różnice w obrębie tej cechy nie były istotne. Żywienie ptaków

doświadczalnych mieszankami paszowymi o obniżonej zawartości fosforu negatywnie

wpływało na mineralizację kości. Dodatek fitazy eliminował ten negatywny wpływ i także w

tym przypadku obserwowawano zależność efektu od dawki zastosowanego enzymu.

Wyniki strawności jelitowej suchej masy, fosforu i wapnia wykazują również

zależność od dawki fitazy. Przy wzroście z 125 do 1000 FTU/kg paszy ilość przyswojonego

fosforu wzrosła z 0,25 do 0,72g/kg mieszanki paszowej. Wyniki doświadczenia sugerują, że

w przypadku suplementacji fitazą w ilości 500-1000 FTU/kg możliwe jest obniżenie poziomu

fosforu o 1,5 do 2,0g/kg paszy w kolejnych fazach żywienia indyków.

(Kozłowski i in., 2010, Vet Med Zoot, 52: 59-66, publikacja 4.3)

Celem doświadczenia 4. było określenie wpływu zróżnicowanego poziomu fitazy

Escherichia coli dodanej do mieszanek paszowych z dużym udziałem kukurydzy i

poekstrakcyjnej śruty sojowej o obniżonej zawartości fosforu, na pozorną strawność jelitową

fosforu, wapnia oraz suchej masy u kur nieśnych.

W badaniach stwierdzono, że enzym dodany do paszy (125 FTU do 500 FTU/kg)

istotnie poprawiał strawność fosforu w porównaniu do grupy kontrolnej negatywnej, a

obserwowany efekt był zależny od dawki fitazy. Najwyższy zastosowany poziom dodatku

fitazy (500 FTU/kg) poprawiał strawność fosforu (o 45%) nawet bardziej niż w grupie ptaków

żywionych paszami o zalecanym poziomie fosforu bez dodatku tego enzymu (o 42%).

Wynika z tego, że dodatek fitazy w ilości 500 FTU/kg paszy zastępuje około 0,6 g

nieorganicznego fosforu (na 1kg paszy) w dietach z dużym udziałem kukurydzy i


poekstrakcyjnej śruty sojowej. Dodatek fitazy do pasz dla kur nieśnych nie miał wpływu na

pozorną strawność jelitową suchej masy i wapnia.

(Kozłowski i Jeroch, 2011, Arch Geflügelkd, 75(1): 36–39, publikacja 4.4)

Celem doświadczenia 5. było określenie wpływu różnych poziomów fitazy Escherichia

coli dodanej do pasz sojowo-kukurydzianych na metaboliczność energii i pozorną strawność

jelitową fosforu, wapnia oraz białka surowego u kur niosek.

Nie stwierdzono istotnego wpływu zastosowanej fitazy na przyswajalność składników

pokarmowych. Pomimo, że współczynniki przyswajalności wapnia, fosforu i białka surowego

przyswajalności były najniższe u kur żywionych paszami o obniżonej zawartości fosforu, nie

stwierdzono istotnych różnic pomiędzy tą grupa ptaków i ptakami, których diety uzupełniane

były badaną fitazą.

Pozorna strawność jelitowa wybranych składników pokarmowych była najniższa u kur

żywionych paszami o niższym, niż zalecany, poziomie fosforu przyswajalnego Różnice

statystyczne istotne uzyskano jednak tylko w przypadku białka surowego. Wyniki pozornej

strawności jelitowej fosforu wskazują na zależność od dawki fitazy dodanej do paszy o

obniżonym poziomie fosforu.

Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że badana fitaza w dietach

sojowo-kukurydzianych pozytywnie wpływa na przyswajalność i strawność jelitową P, Ca i

białka surowego, poprawiając wykorzystanie analizowanych składników pokarmowych;

redukując ich ilość wydalaną z kałomoczem, dzięki czemu umożliwia zmniejszenie ilości

fosforu nieorganicznego dodawanego do pasz dla kur nieśnych.

(Kozłowski i Jeroch, 2011, Vet Med Zoot, 52: 25-29, publikacja 4.5)

Celem doświadczenia 6. na kurach nioskach było określenie wpływu różnych dawek

fitazy Escherichia coli stosowanych w dietach kukurydziano-sojowych, zawierających około

50% zalecanych ilości fosforu przyswajalnego na produkcyjność kur nieśnych oraz jakość jaj.

Podobnie jak w poprzednich doświadczeniach stwierdziliśmy, że zawartość fosforu

przyswajalnego w paszach dla kur była na poziomie suboptymalnym i powodowała istotne

pogorszenie ich produkcyjności oraz ocenianych cech jakościowych jaj w porównaniu do

niosek, żywionych paszami o zalecanym poziomie fosforu przyswajalnego.

Dodatek fitazy do paszy o obniżonej zawartości P przyswajalnego pozytywnie wpłynął

na wyniki odchowu kur podczas całego okresu nieśności, powodując istotne zwiększenie

przyrostów masy ciała i poprawiając produkcyjność (liczbę zniesionych jaj, całkowitą masę


jaj oraz zużycie paszy na 1kg jaj). Zastosowanie fitazy w paszach dla kur nieśnych poprawiał

także cechy jakości jaj – barwę żółtka jaja (istotnie pod koniec okresu nieśności) oraz grubość

skorupy (istotnie w 12. tygodniu nieśności).

Wyniki niniejszej pracy wskazują, że zastosowanie fitazy Escherichia coli w paszach dla

kur nieśnych poprawia wykorzystanie fosforu z komponentów paszowych. Możliwe jest więc

zmniejszenie ilości fosforu przyswajalnego dodawanego do paszy bez pogarszania

produkcyjności ptaków. Jego ilość w dietach dla niosek może być obniżona o 1,2g/kg paszy,

jeśli stosujemy w nich badaną fitazę w ilości 125-250 FTU.

(Kozłowski i Jeroch, 2011, J Anim Feed Sci, 20: 224-235, publikacja 4.6)

5.3. Podsumowanie

Doświadczenia na kurczętach brojlerach, młodych indykach rzeźnych oraz kurach

nieśnych, a więc gatunkach i grupach produkcyjnych, które dominują w polskim drobiarstwie,

zgodnie potwierdzają, że badana nowa bakteryjna 6-fitaza (wyprodukowana w wyniku

wprowadzenia do genomu drożdży Pichia pastoris genu odpowiedzialnego za produkcję

fitazy, pobranego od bakterii Escherichia coli) jest bardzo efektywnym dodatkiem paszowym.

Enzym ten rozkłada fityny w układzie pokarmowym ptaka, dzięki czemu uwalnia z tych

struktur przede wszystkim fosfor i wapń. Wykorzystując fosfor fitynowy zawarty w

komponentach paszowych można znacznie ograniczyć uzupełnianie mieszanek paszowych

fosforem nieorganicznym. Obniża to koszty żywienia ptaków, a także pozwala znacznie

zmniejszyć ilość fosforu wydalanego przez ptaki z kałomoczem, co niewątpliwie jest

aspektem proekologicznym. Ponadto, nasze doświadczenia dowiodły, że dotychczasowy

system bilansowania fosforu w paszach dla drobiu na podstawie fosforu przyswajalnego

posiada pewne słabe strony i prowadzi do podawania ilości przekraczających

zapotrzebowanie. Z tego powodu niezbędny jest system oceny, który w sposób dokładny

będzie określał ilość fosforu do wykorzystania z poszczególnych komponentów paszowych,

dodawanych do pasz dla drobiu z fitazą i bez jej dodatku. Pozorna strawność jelitowa może

być podstawą takiego systemu.

Olsztyn, 15.05.2012r. dr inż. Krzysztof Kozłowski


Załącznik

AUTOREFERAT OPIS DOROBKU - uwm.edu.pl · BioMedical Library Uniwersytetu Minnesota w USA....

Documents

Transcript of AUTOREFERAT OPIS DOROBKU - uwm.edu.pl · BioMedical Library Uniwersytetu Minnesota w USA....