Tranzitul gastro-intestinal al dietelor extrudate sau peletizate în pacu hrănite cu niveluri de incluziune distincte de lipide și carbohidrați

Tranzitul gastro-intestinal al dietelor extrudate sau peletizate într-o dietă pentru șobolani cu niveluri de incluziune a lipidelor și carbohidraților

Claucia Aparecida Honorato 1

Luciana Cristina de Almeida 2

Cleujosí da Silva Nunes 3

Elma Neide Vasconcelos Martins Carrilho 4

(1) Centro Universitário da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e da Health, Hospital Veterinário, Rua Balbina de Matos, nr 2.121, Bairro Jardim, CEP 79824-900 Dourados, MS, Brazilia. E-mail: [email protected].

(2) Universitatea Federală din São Carlos (Ufscar), Departamentul de Genetică și Evoluție, Laboratorul de Biochimie Adaptivă, Rodovia Washington Luiz, Km 235, CEP 13565-905 São Carlos, SP, Brazilia. E-mail: [email protected], [email protected]

(3) Estadual Universidade do Mato Grosso do Sul, Laboratório de Ictioparasitologia, Rodovia Aquidauana, CEP 79200-000 Aquidauana, MS, Brazilia. E-mail: [email protected]

(4) Ufscar, Departamentul de Științe ale Naturii, Matematică și Educație, Laboratorul de materiale polimerice și biosurse, Rodovia Anhanguera, SP-330, Km 174, CEP 13600-970 Araras, SP, Brazilia. E-mail: [email protected]

Obiectivul acestei lucrări a fost de a evalua efectul dietelor peletizate sau extrudate, cu diferite niveluri de carbohidrați și lipide, asupra timpului de tranzit gastrointestinal (GITT) și modularea acestuia în pacu (Piaractus mesopotamicus). O sută optzeci de tineri pacu au fost hrăniți cu opt diete izonitrogene conținând două niveluri de carbohidrați (40 și 50%) și două niveluri de lipide (4 și 8%). Patru diete au fost peletizate și patru au fost extrudate. Nivelurile experimentale de carbohidrați și lipide nu au cauzat modificări ale timpului de tranzit în bolus. Cu toate acestea, timpul de permanență a bolusului a fost legat de procesarea dietei. Dietele peletizate hrănite au prezentat cel mai mare timp de tranzit gastro-intestinal. Analiza de regresie a comportamentului bolus pentru dietele peletizate și extrudate cu lipide de 4% au prezentat diferite crize. Analiza de regresie GITT a peștilor hrăniți cu 8% lipide a fost adaptată la o ecuație cubică și a afișat ajustări ale permanenței alimentelor, cu o utilizare îmbunătățită a dietelor, fie cu diete extrudate, fie cu pelete. GITT de pește alimentat cu diete extrudate cu 4% lipide a fost ajustat la o ecuație liniară. GITT de pacu depinde de procesarea dietei și este afectat de nivelurile dietetice de lipide și carbohidrați.

Cuvinte cheie: Piaractus mesopotamicus; glucide; lipide; gelatinizarea amidonului; viscozitate.

Palavras-Chave: Piaractus mesopotamicus; glucide; lipide; amido gelatinizare; viscozitate.

Un factor de reglare a transformării furajelor pe lungimea tractului digestiv este timpul de tranzit al furajului și absorbția. La pești, motilitatea sistemului digestiv este asociată cu compoziția dietetică (Fabregat și colab., 2011), consumul de alimente (Silva și colab., 2003) și aclimatizarea temperaturii (Dias-Koberstein și colab., 2005). Timpul de tranzit depinde de volumul gastric, care este stimulul principal pentru creșterea motilității (Mayumeoshiro și colab., 2012).

Retenția bolusului influențează atât digestia animalelor, cât și eficiența absorbției, datorită perioadei de expunere a alimentelor (Mayumeoshiro și colab., 2012). Dietele hrănite cu pește care rămân în tractul digestiv pentru perioade scurte de timp pot avea rate de digestie și absorbție scăzute ale nutrienților (Kitagima și Fracalossi, 2010). În plus, permanența furajelor pentru o lungă perioadă de timp în tractul digestiv poate reduce performanțele animalelor, afectând digestia sau absorbția, pentru a evita un spațiu liber care să fie umplut cu furaje noi (Kubtiza, 2013). Determinarea timpului de tranzit gastro-intestinal în bolus este esențială pentru evaluarea procesării furajelor și pentru a măsura gradul de digestie a furajelor (Oliveira și colab., 2007). Modelele de comportament în mișcarea bolusului intenționează să reprezinte și să prezică unele evenimente biologice, cum ar fi rata de tranzit a particulelor și fluidelor (Pereira și colab., 2005). Modelele de ecuație ne permit să obținem estimări ale parametrilor cinetici de tranzit către diferite diete și dinamica de utilizare a acestora (Mayumeoshiro și colab., 2012). Apoi, evaluarea comportamentului digestiv de către timpul de tranzit gastro-intestinal este un instrument valoros pentru studiile de nutriție a peștilor.

Utilizarea surselor dietetice de carbohidrați în nutriția peștilor crește așteptarea de a economisi proteine ​​(Abmoradi și Carneiro, 2007; Yang și colab., 2013). Cu toate acestea, utilizarea carbohidraților de către pești depinde în principal de sursa sa și de raportul amiloză: amilopectină (González-Félix și colab., 2010), care este asociat cu complexitatea moleculei (Venou și colab., 2003). Este cunoscut faptul că celuloza scade timpul de golire a tractului gastrointestinal (Meurer și colab., 2003), în timp ce opusul se întâmplă cu alte polizaharide (Wenk, 2011). În plus, unele substanțe precum hemiceluloză sau pectină pot crește vâscozitatea bolusului, crescând rezistența contracțiilor propulsive ale tractului digestiv (Meurer și colab., 2003). Unele studii raportează o capacitate scăzută a peștilor de a utiliza amidonul crud din dietă comparativ cu cel gelatinizat (Venou și colab., 2003; González-Félix și colab., 2010).

Peștele de apă dulce neotropical pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) este o specie teleostică introdusă și crescută pe scară largă în fermele piscicole cu apă caldă din America de Sud. Prezintă o potențialitate ridicată la agricultură intensă pentru rusticitate, rate de creștere ridicate și fileuri de înaltă calitate. Este ușor de adaptat la hrănirea artificială și a fost larg investigat în ceea ce privește compoziția dietei utilizată în creșterea artificială (Abimorad și Carneiro, 2007). Pentru hrănirea peștilor, procesarea ideală a dietei, fie peletizare, fie extrudare, depinde de determinările anterioare privind efectele sale asupra timpului de tranzit gastrointestinal (GITT).

Obiectivul acestei lucrări a fost de a evalua efectele dietelor peletizate sau extrudate, cu diferite niveluri de carbohidrați și lipide, asupra GITT și a modulației sale în pacu.

Materiale și metode

Această lucrare experimentală a fost efectuată în laboratorul nutrițional al organismelor acvatice al Universității din statul São Paulo (Caunesp), Jaboticabal, SP, Brazilia (21º15'S, 48º18'W). Opt loturi de diete izonitrogene au fost formulate pentru a conține 26,7 ± 0,7% proteine ​​brute (CP), două niveluri de carbohidrați (40 și 50%) și două niveluri de lipide (4 și 8%). Patru dintre aceste loturi au fost peletizate, iar celelalte au fost extrudate (Tabelul 1). Pentru a evalua GITT, alte două diete din fiecare izonitrogen au fost formulate cu 0,5% (oxid de crom (III)) Cr2O3 și 0,5% (dioxid de titan) TiO2 (Dias-Koberstein și colab., 2005).

Tabelul 1: Ingrediente și compoziție chimică a dietelor experimentale pentru pacu (Piaractus mesopotamicus).

peletizate

(1) Supliment Rovimix (DSM Nutritional Products AG, Kaiseraugst, Elveția) (ingrediente pe kg): vitamine: A, 55.000.000 UI; D, 35.200.000 UI; E, 55.000 UI; K, 351.000,0 mg; B1 (tiamină), 51.500,0 mg; B2 (riboflavină), 51.500,0 mg; B6 (piridoxină), 51.500,0 mg; B12, 54.000,0 pg; C, 515.000,0 mg; acid folic, 5.500,0 mg; acid pantotenic, 54.000,0 mg; BHT, 512,25 g; biotină, 550,0 mg; inozitol, 51.000,0 mg; nicotinamidă, 57.000,0 mg; colină, 540,0 g; Co, 510,0 mg; Cu, 5.500,0 mg; Fe, 55.000,0 mg; I, 550,0 mg; Mn, 51.500,0 mg; Se, 510,0 mg; Zn, 55.000,0 mg; q.s.p. vehicul, 51.000,0 g.

(2) Fibră brută, adecvată pentru pacu (Abimorad & Carneiro (2007) .

(3) Carbohidrați = substanță uscată - (proteină brută - lipide - fibre brute - materie minerală).

(4) Ingrediente de digestibilitate pentru pacu, conform Abimorad & Carneiro (2007) .

Extrudarea dietei a fost efectuată cu un extruder cu șurub simplu (Extrutec, São Carlos, SP, Brazilia), cu o capacitate nominală de 10 kg pe oră. Peletizarea dietelor a avut loc într-un peletizator de laborator (California Pellet Mill, São Paulo, SP, Brazilia). Dimensiunile peletelor au variat între 1,2-1,5 mm diametru și 1,5-3,0 mm lungime. Ingredientele au fost analizate pentru a determina compoziția alimentelor (Horwitz, 2000).

S-au efectuat analize ale timpului de tranzit gastro-intestinal cu o sută optzeci de tineri pacu cu o greutate de 69,6 ± 17,9 g. Peștele a fost distribuit aleatoriu în 12 rezervoare cubice de azbest-ciment, cu o capacitate de 150 L. Aceste rezervoare au fost alimentate cu apă de fântână arteziană (aproximativ 2 L min -1 debit) și aerare continuă. Sistemul de drenaj a fost fixat direct în partea de jos, facilitând eliminarea excrementelor și a reziduurilor alimentare, iar rezervoarele au fost sifonate săptămânal pentru a îmbunătăți condițiile de mediu. Temperatura apei (29 o C) și oxigenul dizolvat (5,6 ± 0,42 mg L -1) au fost monitorizate zilnic; pH-ul (7,4 ± 0,1), alcalinitatea (5,6 ± 0,42 mg L -1) și conductivitatea (190,5 ± 1,5 μS cm -1) au fost măsurate săptămânal.

Peștii au fost hrăniți cu diete conținând 0,5% Cr2O3 (verde) de două ori pe zi, timp de 10 zile (Tabelul 1). La începutul testului GITT, peștii au fost hrăniți cu aceeași dietă, dar 0,5% TiO2 (alb) a înlocuit pigmentul verde. Dietele albe au fost oferite timp de patru ore, la fiecare oră. Totalul alimentelor a fost furnizat la 10% din greutatea vie. La șase ore după ultima hrănire, peștii au fost transferați în rezervoare cilindrice conice de 80 L cu un sistem Guelph și fecalele au fost colectate la fiecare 60 de minute pentru a evita leșierea nutrienților și congelate până la cuantificarea oxidului de crom (Furukawa și Tsukahara, 1966; Honorato și colab., 2012). Trecerea culorii fecalelor de la verde la alb complet, datorită prezenței markerilor chimici, a fost utilizată pentru a estima dieta GITT (Dias-Kobersteinet al., 2005).

GITT a fost determinat în urma unui design complet randomizat, cu opt tratamente, într-un aranjament factorial 2x2x2. Acesta a inclus două niveluri de carbohidrați (40 și 50%), două niveluri de lipide (4 și 8%) și două metode de procesare a dietei (peletizare și extrudare), cu trei replici. Datele au fost analizate prin analiza testului parametric de varianță, urmat de post-testul lui Tukey, la 5% din probabilitate.

Modulațiile din GITT au fost evaluate prin epuizarea secvențială a tractului gastro-intestinal al fiecărei diete (P40/4, P40/8, P50/4, P50/4, E40/4, E40/8, E50/4, E50/8) . Fecalele au fost colectate la fiecare oră (la 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 și 19 ore), iar oxidul a fost cuantificat (Honorato și colab., 2012). Modulațiile GITT au fost analizate prin regresie polinomială. Ecuațiile au fost folosite pentru a descrie modulația de epuizare GITT.

Rezultate si discutii

Timpul de tranzit gastrointestinal al pacu nu a fost modificat nici de nivelurile dietetice de glucide, nici de lipide; cu toate acestea, procesarea dietei a modificat durata de permanență a bolusului în tractul digestiv (Tabelul 2). Valorile GITT au fost mai mari la dietele peletizate hrănite decât la cele hrănite cu diete extrudate (Figura 1). O astfel de trăsătură fiziologică a fost raportată pentru alte specii (Abimorad și Carneiro, 2007). Sistemul digestiv al pacu este modificat funcțional de modificările complexității glucidelor alimentare (Fabregat și colab., 2011). Hrănirea cu amidon gelatinizat crește disponibilitatea energiei în diete pentru Salmo salar (Young și colab., 2006) și Sparus aurata (Venou și colab., 2003). Aportul complex de carbohidrați din dietă are ca rezultat o capacitate redusă de utilizare a nutrienților de către pești (Booth și colab., 2013). S-a raportat că dietele extrudate prezintă niveluri de gelatinizare a amidonului mai mari decât cele observate pentru dietele peletizate (Honorato și colab., 2012). O astfel de gelatinizare ar reduce gradul de vâscozitate al dietei și ar reduce timpul de tranzit în dietele extrudate alimentate cu pacu. În plus, o creștere a biodisponibilității nutrienților, ca o consecință a procesului de extrudare, poate influența rata de digestie a carbohidraților (Venou și colab., 2003).

Tabelul 2: Timpul de tranzit gastrointestinal (GITT) al dietelor în pacu hrănite cu două niveluri de carbohidrați (40 și 50%) și lipide (4 și 8%) sub două procedee de dietă (peletizare sau extrudare) (1)

(1) Media ± deviația standard (n = 3) urmată de litere egale, în coloane, nu diferă, prin testul lui Tukey, la 5% probabilitate.

* Semnificativ la 5% din probabilitate.

Figura 1: Timpul de tranzit gastrointestinal (GITT) al dietelor din pacu hrănite cu două niveluri de carbohidrați (40 și 50%) și lipide (4 și 8%) sub două procedee de dietă: peletizare (P); sau extrudare (E). Mijloace (n = 3) urmate de litere egale pentru a nu diferi de testul lui Tukey, la 5% din probabilitate.

Particulele de nutrienți mai mici din procesele alimentare facilitează digestia și absorbția carbohidraților și acțiunea corectă a amilazei (Moura și colab., 2007). Apoi, substanțele nutritive vor fi disponibile rapid procesului digestiv, reducând tranzitul gastro-intestinal. În plus, procesul de gătit din extrudare poate, de asemenea, descompune unele molecule, facilitând acțiunea amilazei și modificând viteza de absorbție (Sartorelli & Cardoso, 2006). O astfel de diferență a fost, de asemenea, atribuită diferitelor grade de modificări chimice și fizice, ca o consecință a temperaturii și presiunii ridicate de extrudare.

Modelele de modulare ale analizelor de regresie GITT au fost dependente de carbohidrații dietetici pentru dietele peletizate și de lipidele dietetice pentru dietele extrudate (Figura 2). În această preocupare, valorile GITT pentru dietele extrudate, fie la 40 sau 50% carbohidrați, au fost adaptate la o ecuație liniară la 4% lipidă și la un model de ecuație cubică la 8% lipidă. În caz contrar, valorile GITT pentru dietele peletizate, fie la 4 sau 8% lipide, au fost adaptate la un model de ecuație pătratică la 40% carbohidrați și la un model de ecuație cubică la 50% carbohidrat. Astfel de diferențe descrise mai sus ar trebui atribuite diferitelor disponibilități de nutrienți ca o consecință a extruziunii. Prelucrarea amidonului aduce diferențe în ceea ce privește absorbția și stabilitatea fecală (Amirkolaie, 2013) care afectează procesul de digestie. În plus, unii factori ar putea interfera în motilitatea tractului digestiv și timpul de golire gastrică, în funcție de tipul de conținut ingerat, de volum, osmolalitate, aciditate și conținutul de grăsimi, proteine ​​și carbohidrați (Firman și colab., 2000). Asocierea carbohidraților și lipidelor a crescut digestibilitatea la Dicentrarchus labrax (Messina și colab., 2013).

Figura 2: Modularea timpului de tranzit gastrointestinal (GITT) al dietelor în pacu hrănite cu două niveluri de carbohidrați (40 și 50%) și lipide (4 și 8%) sub două procese de dietă: peletizare (P) sau extrudare (E). Valorile sunt exprimate ca medie (n = 3).

Ecuațiile cubice obținute din analiza de regresie polinomială atât pentru dietele extrudate, cât și pentru cele peletizate, conținând 8% lipide, au arătat adaptarea peștilor datorită utilizării mai bune a dietelor (Figura 2 B și D). Din datele actuale, se presupune că dietele cu niveluri ridicate de lipide sunt reținute în stomac pentru perioade mai lungi de timp, stimulând producția de colecistokinină (CCK), ceea ce reduce motilitatea gastrică (Meurer și colab., 2002). Unii hormoni au un rol în reglarea motilității gastro-intestinale, cum ar fi gastrina și CCK (Melo și colab., 2007). Producția de CCK este legată de conținutul bolusului. Printre mai multe roluri, CCK stimulează eliberarea bilei și reduce golirea gastrică, asigurând emulsificarea grăsimilor (Hojo și colab., 2007).

În dietele extrudate, GITT s-a potrivit unei ecuații liniare (Figura 2 A și C). Utilizarea greșită a carbohidraților poate duce la o creștere a vâscozității digestiei, afectând difuzia enzimei și transportul substratului, precum și transportul sărurilor biliare și micelelor în tractul gastro-intestinal (Bomfim & Lanna, 2004). Cu toate acestea, utilizarea amidonului gelatinizat, provenită din procesul de extrudare, a arătat o corelație pozitivă cu nivelurile de nutrienți din dietă (Zhao și colab., 2013).

Unele modele matematice au fost propuse pentru a descrie golirea gastrică la multe specii de pești, cum ar fi în S. aurata, pentru care profilul GITT este ajustat la o curbă exponențială (Venou și colab., 2003), în timp ce pentru Pseudoplatystoma corruscans este ajustat la o ecuație cubică (Mayumeoshiro și colab., 2012). Profilul matematic al GITT este legat de curba de excreție (Kitagima & Fracalossi, 2010) și de fluxul particular de alimente într-un anumit segment al tractului digestiv (Oliveira și colab., 2007). Cu toate acestea, merită subliniat faptul că aceste adaptări sunt legate de fluiditatea chimului din tractul digestiv, care depinde de compoziția dietei și de cantitatea de alimente ingerate. Aceste variabile se pot schimba de la un studiu la altul. Fluiditatea chimului depinde și de secrețiile gastrice și de gradul de digestie din tractul digestiv (Kitagima & Fracalossi, 2010).

Valorile pentru timpul de tranzit gastrointestinal (GITT) al pacu sunt direct influențate de extrudare sau peletizare în procesarea dietei.

Peștii hrăniți cu diete extrudate prezintă modulații GITT diferențiate în raport cu nivelurile de lipide din dietă.

Utilizarea dietelor extrudate, cu niveluri ridicate de includere a surselor de lipide și carbohidrați, este promițătoare pentru pacu.