Резюме

Заден план

Целта на изследването беше да се провери хипотезата, че 1) понижаването на суровия протеин (CP) увеличава енергийната ефективност на диетата и намалява метаболитната топлина, свързана с лактацията, и 2) прекомерното добавяне на левцин (Leu) при диета с ниска CP намалява енергийната ефективност на диетата и увеличава метаболитната топлина, свързана с лактацията.

Методи

Петдесет и четири лактиращи многоплодни йоркширски свине-майки бяха разпределени на 1 от 3 изокалорични диети (10,80 MJ/kg нетна енергия): 1) контрол (CON; 18,75% CP), 2) намален CP с почти идеален или оптимален AA профил (OPT; 13,75% CP) и 3) OPT за диета с прекомерна Leu (OPTLEU; 14,25% CP). Теглото на свинете и задните мазнини са регистрирани на 1 и 21 ден от лактацията, а прасенцата са претеглени на 1, 4, 8, 14, 18 и 21 ден от лактацията. Енергийният баланс беше измерен при свине майки по време на ранната (ден 4 до 8) и пиковата (ден 14 до 18) лактация, а млякото беше взето проба на ден 8 и 18.

Резултати

За 21-дневна лактация, свине майки, хранени с OPT, са загубили телесно тегло и телесни липиди (P

Заден план

Лактацията е енергийно скъп процес, който зависи от способността на свинята да консумира достатъчно енергия, за да поддържа производството на мляко. Доброволният прием на фураж обаче е биологично ограничен [1] и свинята трябва да разчита на телесните си мазнини и протеини, когато търсенето на енергия от мляко надвишава енергийния прием. През последните десетилетия по-големият размер на котилото при раждането поради генетичен подбор повиши изискванията за лактация [2, 3]. Необходими са стратегии за подобряване на ефективността на диетичното използване на енергията, за да се поддържат по-високи нива на производство на мляко.

Намаляването на суровия хранителен протеин (CP) при свинете, които довършват, подобрява енергийната ефективност (т.е. запазената нетна енергия в тъканите: брутен енергиен прием) поради намалената топлина и загубата на енергия в урината [4, 5] Храненето с диети с намалени концентрации на СР и подобрен аминокиселинен баланс (АА) за лактиращите свине майки повишава ефективността на използването на азот (N) и незаменима аминокиселина (IDAA) [6,7,8] и също така увеличава разпределението на хранителните вещества към млечните жлези метаболизъм [6, 8]. Въпреки това, въздействието на храненето с такава диета върху енергийното разпределение и ефективността все още се нуждае от допълнително проучване. В допълнение, почти идеалният аминокиселинен профил (NIAA) може също да намали производството на топлина поради промени в метаболитното търсене в резултат на по-малко АА, предназначено за окисляване.

Преди това беше хипотезирано [8], че подобрената ефективност на използване на АА при хранене с намалени CP диети може да бъде свързана с по-нисък прием на левцин (Leu). Предпоставката се основава на схващането, че високите концентрации на Leu инхибират усвояването на лизин (Lys) в експланти на млечни жлези от плъхове [9, 10] и че съществува потенциално конкурентно инхибиране между Lys и Leu, използвано от млечната жлеза [11, 12]. В предишното проучване [8] добавянето на Leu към намалена CP диета не е имало осезаемо въздействие върху ефективността на Lys, но млечността в пиковата лактация е била намалена и подобна на тази при свине майки, хранени с конвенционален хранителен режим, което показва известно енергийно разделяне от млечната жлеза. За разлика от това, намалената CP диета без добавяне на Leu доведе до по-голям добив на мляко, млечни мазнини и лактоза и скорост на растеж на постелята, но също така доведе до загуба на телесно тегло (BW) и мазнини в гърба по време на пикова лактация. Това, което беше забележимо по-голямо, беше концентрацията на млечна мазнина и добивът на млечни мазнини при свине майки, хранени с диета с намалена CP. Необходима е оценка на мобилизирането на липиди в тялото, за да се разбере допълнително потенциалното въздействие на храненето на подобрен профил на АА върху енергийното разпределение.

Целта на изследването беше да се оцени енергийната ефективност на диетата, разпределението на енергията и производството на топлина за лактация при свине, хранени с конвенционална диета с Leu: Lys от 1,63 (контрол), намалена CP диета, отговаряща на минималните изисквания за стандартизирана илеално смилаема (SID) Leu [ 13] и с Leu: Lys от 1,14 (оптимално), и намалена CP диета с SID Leu концентрация и съотношение към Lys да бъде тази на контрола (т.е. 1,63) (оптимална + Leu). Ние предположихме, че 1) понижаване на CP, за да отговаря на минималните изисквания за SID Leu и Leu: Lys от 1,14, повишава енергийната ефективност на диетата за лактация и намалява производството на топлина, свързано с лактацията, в сравнение с диета с висока CP с Leu: Lys от 1,63 и 2) добавка на Leu към диетата с намалена CP, за да се срещне Leu: Lys от 1,63 намалява разпределението на хранителната енергия към мляко в сравнение с диетата с намалена CP с Leu: Lys от 1,14.

Методи

Животни и хранене

Диетични лечения

Съставките и изчисленият хранителен състав на диетите са представени в Таблица 1. Анализираните общи и свободни АА на диетите са представени в Таблица 2. Моделът NRC [13] е използван за оценка на изискванията за АА, нетна енергия (NE), калций ( Ca) и фосфор (P). Изискванията бяха прогнозирани въз основа на представянето на стадата свине в Учителския и изследователски център за свине в Университета на Мичиган, както следва: свине BW от 210 kg, паритетно число 2 и повече и дневен прием от 6 kg/d, размер на постелята 10, прасенце BW печалба от 280 g/d за 21-дневен период на лактация и околна температура от 20 ° C. Моделът прогнозира минимална загуба на телесно тегло за свине от 7,5 kg, а протеинът: липидът в модела беше коригиран до минимално допустимата стойност от близо нула. Всички диети са формулирани така, че да съдържат еднакви концентрации на SID Lys (9 g/kg) и NE (10,80 MJ/kg).

Контролната диета (CON) е формулирана с използване на царевично и соево брашно като единствените източници на Lys, които отговарят на NRC [13] SID Lys изискване (9 g/kg) и съдържа 187,5 g/kg CP. Валин (Val) почти отговаря на изискването за SID от 7,7 g/kg (срещу 7,9 g/kg) съгласно NRC [13]. Всички други концентрации на IDAA SID са били надвишаващи NRC [13].

Формулирана е втора диета, балансирана за достигане на профил NIAA. Диетата на NIAA е проектирана чрез намаляване на соевото брашно спрямо царевицата, за да отговори на минималното изискване за SID Leu, което съответства на концентрация на CP от 137,5 g/kg. След това, допълнителен кристален източник на L-хистидин (негов), L-изолевцин (Ile), L-Лис, DL-Срещнах се, L-фенилаланин (Phe), L-треонин (Thr), L-триптофан (Trp) и L-Val и бяха добавени, за да отговорят на минималното изискване за SID за тези АА в диетата на NIAA. Кристален DL-метионин беше добавен, за да отговори на изискванията за Met + цистеин (Cys). Тази диета се нарича оптимална диета (OPT) през останалата част от ръкописа.

Третата диета беше формулирана да бъде същата като OPT с добавена кристална L-левцин за изравняване на концентрацията на SID Leu на CON и наричан OPTLEU. Захарният хранителен продукт (International Ingredient Corporation, Сейнт Луис, Мисури, САЩ) беше включен във всичките 3 диети при 50 g/kg, за да се увеличи вкуса на диетата. Титаниевият диоксид е включен при 1 g/kg като несмилаем индекс във всички диети.

Процедура за енергиен баланс и вземане на проби от мляко

Енергийният баланс беше извършен по време на ранна лактация (между 4 и 8 ден) и пикова лактация (между 14 и 18 ден) на общо 33 свине майки. Поставянето на уринарен катетър, събирането на урина и вземането на проби от мляко за свине са извършени, както беше съобщено по-рано [8].

Анализ на енергията, хранителните вещества и титана

Проби от фуражи, фекалии и пикочни пътища бяха анализирани за брутна енергия (GE) чрез бомба калориметрия в съответствие с инструкциите на производителя (Parr Instrument Inc., Moline, IL, USA). Сухо вещество, N и титан във фуражни и фекални проби се анализират съгласно Zhang et al. [8]. Диетичният анализ на АА [14] е извършен от химическата лаборатория на селскостопанската експериментална станция (University of Missouri-Columbia, Columbia, MO, USA), както е посочено от Zhang et al. [8]. Проби от пълномаслено мляко бяха анализирани за мазнини, истински протеини, лактоза и млечна урея N (MUN) с инфрачервена спектроскопия от Асоциацията за подобряване на млечните стада в Мичиган (NorthStar Cooperative®, Lansing, MI, USA) [8].

Изчисления

Изчисляването на състава на телесните протеини (BP) и липидите (BL) бяха предвидени чрез празно телесно тегло (EBW) и задната мазнина [13], като се използват следните уравнения:

Изчисляването на общото и майчиното задържане на енергия се извършва, както следва:

Стойността на метаболизираната енергия (ME) на диетите за поддържане (MJ/kg фураж) и потребността от ME на ден (MJ/d) се изчислява въз основа на метаболитно телесно тегло (BW 0,75), както следва:

Стойността на NE за диети за лактация се изчислява, както следва:

Привидната енергийна ефективност на млякото се изчислява, както следва:

Привидната енергийна ефективност не отчита млечната енергия, произхождаща от мобилизирания телесен басейн и загубата на енергия в урината. За да се определи истинската енергийна ефективност на млякото, енергията, мобилизирана от тялото, се отстранява от дневната енергия в млякото, а енергията за поддържане се отстранява от приема на ME, както следва:

Енергията в млякото се изчислява чрез сумиране на енергията в млечните протеини (23,86 kJ/g), мазнини (39,77 kJ/g) и лактоза (16,54 kJ/g), съответно [15]. Енергията, мобилизирана от майчиното тяло, се изчислява въз основа на промяна в BP (△ BP) и промяна в BL (△ BL), умножена по 23,44 kJ/g протеин и 39,36 kJ/g мазнини [16], съответно, с ефективност на телесната енергия мобилизация до мляко от 0,87 [13], както следва:

Стойността 0 се използва за мобилизирана енергия, когато отлаганията на протеини и мазнини в тялото са нула или положителни.

ME за поддръжка е изчислена въз основа на NRC [13], както следва:

NE за поддръжка е изчислена въз основа на топлинна продукция на гладно при свине, хранени с основен хранителен режим от царевично-соево брашно от Wang et al. [17], както следва:

Коригираният хранителен NE (NEc) се изчислява, както следва [18]:

Производството на топлина, свързано с лактацията, се изчислява, както следва:

Статистически анализ

Статистическите анализи бяха проведени, като се използва смесена моделна процедура на SAS (SAS Inst. Inc., Cary, NC, USA), съгласно следния модел:

Резултати

Експериментални диети

Диетичният състав и хранителните концентрации са представени в таблица 1, а концентрациите на IDAA са представени в таблица 2, както е описано в Zhang et al. [8].

Мобилизация на телесни протеини и липиди

Мобилизацията на BP и BL за 21-дневна лактация за всички свине майки е представена в Таблица 3. Смяна на BW на свине, мобилизацията на BP и BL не се различава при третирането. Загубата на BW и BL мобилизацията се различават от 0 (P Таблица 3 Ефективност на растеж на свине и отпадъци при свине, хранени с контрол (CON; 187,4 g/kg суров протеин), Optimal (OPT; 137,8 g/kg суров протеин) или Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) диети за 21- дневен лактационен период 1

Енергиен баланс

Резултатите от енергийния баланс са представени в таблица 4. В ранната лактация концентрацията и изходът на енергия в урината и млякото, както и общото и майчиното задържане на енергия не се различават при диетите. В пиковата лактация концентрацията на енергия в урината не се различава при различните диети. Свинските майки, хранени с OPT, са имали по-ниско отделяне на енергия в урината (P Таблица 4 Енергиен баланс на свине, хранени с контрол (CON; 187,4 g/kg суров протеин), Optimal (OPT; 137,8 g/kg суров протеин) или Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) диети между 4 и 8 ден на лактацията (ранна лактация) и между 14 и 18 ден от лактацията (пикова лактация) 1

Привидна ефективност на азота и енергията

Очевидната ефективност на N и резултатите от използването на енергия са представени в Таблица 5. В ранната лактация изходът на N мляко спрямо приема на ME или NE и привидната енергийна ефективност на млякото не се различават при диетите. В пиковата лактация отделянето на N мляко спрямо приема на NE не се различава при различните диети. Изходът на мляко N спрямо приема на ME в OPT има тенденция да бъде по-висок (P = 0,088) от CON и тези в OPTLEU не се различават нито от CON, нито от OPT. Свинете, хранени с OPT, са имали по-високаP Таблица 5 Привидна ефективност на използване на азот и енергия на свине-майки, хранени с контрол (CON; 187,4 g/kg суров протеин), Optimal (OPT; 137,8 g/kg суров протеин) или Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) диети между деня 4 и 8 от лактацията (ранна лактация) и между 14 и 18 ден от лактацията (пикова лактация) 1

Разделяне на диетичната енергия

Разпределението на диетичната енергия е представено в таблици 6 и 7. Както в ранната, така и в пиковата лактация (таблица 6) стойността на смилаемата енергия (DE) при диети с ниско съдържание на протеини е по-ниска (P Таблица 6 Диетично енергийно разпределение на свине, хранени с контрол (CON; 187,4 g/kg суров протеин), Optimal (OPT; 137,8 g/kg суров протеин) или Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) диети между 4 и 8 ден от лактация (ранна лактация) и между 14 и 18 ден от лактацията (пикова лактация) 1

Енергийните стойности на NE, ME, DE, изразени съответно на ME, DE и GE, са представени в Таблица 8. В ранната лактация ME/DE, NElactation/ME и NEmilk/ME не се различават по отношение на диетите. В пиковата лактация ME/DE обикновено е по-висока (P = 0,063) в OPT от CON. ME/DE в OPTLEU не се различава нито от CON, нито от OPT. В сравнение с CON, NEmilk/ME и NElactation/ME е по-висок (P Таблица 8 Истинска енергийна ефективност и производство на топлина, свързани с производството на мляко на свине, хранени с контрол (CON; 187,4 g/kg суров протеин), Optimal (OPT; 137,8 g/kg суров протеин) или Optimal + Leucine (OPTLEU; 142,5 g/kg) диети в началото (ден 4 до ден 8), пик (ден 14 до ден 18) и като цяло (ден 1 до ден 21) лактационен период 1

Енергийна ефективност и прогнозно производство на топлина, свързани с лактацията

Истинската енергийна ефективност и прогнозното производство на топлина, свързани с лактацията, са представени в Таблица 8. В ранната лактация производството на топлина не се различава при различните диети. В пикова лактация в сравнение с CON, производството на топлина е по-ниско (P

Дискусия

В предишно проучване, проведено върху лактиращи свине майки [8], ние докладвахме, че намаляването на хранителния протеин, за да отговори на минималните изисквания за SID Leu, повишава ефективността на използване на N, аргинин (Arg), His, Ile, Leu, Phe + тирозин (Tyr) и Trp за млечност, като същевременно се поддържа цялостната ефективност на лактацията. Добавянето на Leu към диетата с намалена CP не оказва влияние върху ефективността на използването на IDAA, но изглежда преразпределя хранителните вещества далеч от млечната жлеза. В настоящата работа имахме за цел да определим енергийната ефективност на диетата, разпределението и производството на топлина, свързани с лактацията при свине, хранени с намалена протеинова диета с профил NIAA (OPT) и OPT диета с допълнителна Leu (OPTLEU). В настоящото изследване терминът „почти идеален АА профил” е избран вместо конвенционалния „идеален АА профил”, тъй като „идеалният АА профил” е по-скоро концептуален, отколкото биологично фактически. Обосновката допълнително се основава на схващанията, че „идеалният профил на АА“ 1) не може да бъде ограничен до относителния принос само на два АА пула (т.е. мляко и поддръжка), 2) се нуждае от точна характеристика на поддържащия АА пул за кърмещите свиня и 3) трябва да включва АА, за които хранителната необходимост е известна с кърмещата свиня [т.е. аргинин (Arg) и хистидин].

Храненето с диетата OPT подобри очевидната и истинска ефективност на използване на енергията, както и ефективността на изхода на N мляко спрямо приема на ME в пикова лактация. Общата задържана енергия е сходна при диетите, но свине майките, хранени с OPT, запазват по-малко майчина енергия, което предполага, че OPT диетата е довела до повече енергийно разпределение за производството на мляко. Huber и сътр. [6] посочва, че намалените протеинови диети благоприятстват разделянето на АА спрямо добива на млечен протеин, а не на майчиния протеинов пул. Това наблюдение може отчасти да е свързано с намален прием на диета Leu, тъй като Leu стимулира натрупването на протеин в майчиното тяло [23, 24]. Намалената продукция на млечна енергия в OPTLEU в сравнение с OPT по време на пикова лактация, съчетана с никакви разлики в общото задържане на енергия при диетични процедури, предполага, че допълнително изискване за Leu по-горе може да намали разпределението на диетичната енергия към млякото. Това наблюдение е в съответствие с докладваното по-рано представяне и N баланс, при който свине майките, хранени с CON и OPTLEU, не са загубили толкова BW, колкото OPT и са били в положителен N баланс при майката [8].

намалената

Разпределението на общото производство на топлина при свине-майки, хранени с контрол (CON), оптимално (OPT) и оптимално + левцин (OPTLEU) за 21-дневен период на лактация. Общото производство на топлина не се различава при диетите

Енергията на засяването на мляко се получава частично от диетата, а частично от басейна на майчиното тяло. Диетичният енергиен принос към млякото се е увеличил от 77% на 87% само в диетата с ОПТ с напредването на лактацията, което показва, че намаленият хранителен протеин с профил NIAA може да подобри разпределението на хранителната енергия към млякото с напредване на лактацията. Ние обаче признаваме, че мобилизацията на тялото е оценена за 21-дневен период на лактация и се приема, че скоростта на мобилизация (g/d) остава постоянна през цялата лактация. Предишни проучвания [20, 27] показват, че кърмещите свине майки са мобилизирали по-големи количества хранителни вещества в тялото в началото на лактацията в сравнение с пиковата лактация. По същия начин, в настоящото проучване, свине майките, хранени с OPT, са имали отрицателно задържане на майчината енергия (- 0,97 MJ/d за OPT и -1,83 MJ/d за OPTLEU) само в ранна лактация.

Заключение

Храненето с диета с NIAA подобри видимото използване на енергията в храната поради по-малко уринарна енергия и метаболитни загуби на топлина, отговор, свързан с пиковия етап на лактация. Очакваната стойност за намаляване на топлината е 154 kJ/(d · BW 0,75) при свине майки, хранени с диета NIAA по време на пикова лактация. Храненето с диета с NIAA също предизвиква отлагане на диетична енергия в млякото за сметка на мобилизацията на майката, което предполага по-високи енергийни нужди при хранене на свине майки с диета NIAA. Добавката на левцин над изискването може да намали използването на диетична енергия за лактация, като насочи диетичната енергия далеч от млечната жлеза към майчиния басейн, като обясни частично ефективността на енергийната ефективност на диетата NIAA при диети с висока CP. Очакваните стойности за производство на топлина в това проучване може да се наложи да бъдат потвърдени с непряка калориметрия.

Наличност на данни и материали

Наборите от данни, използвани и/или анализирани по време на настоящото проучване, са достъпни от съответния автор при поискване.