Fordøyelse i tidlige livsstadier:

Transkript

1 Proteinfordøyelse hos torsk Prosjektgruppe stor torsk: Grethe Rosenlund, Nutreco Ørjan Karlsen & Rolf Erik Olsen: HI Ann Cecilie Hansen & Gro-Ingunn Hemre, NIFES Torskelarver: Kristin Hamre, Audil Kvåle, Andreas Nordgreen, Sigurd Tonheim. Fordøyelse i tidlige livsstadier: Fordøyelse og tarmfunksjon ved bruk av alternative planteproteiner histologi, passasjehastighet, proteinfordøyelse, uttrykk av stressgener

2 Fordøyelse av protein i tidlige livsstadier: Utvikling av mage => mulighet for å tildele riktig proteinernæringspakke til larver Starter når larven >15mm, først som utposning, og deretter gradvis modning opp til 45mm: I mage hos voksen torsk; Finmaling av fôret til mindre partikler, HCl denaturerer proteiner, og Pepsin (pepsinogen aktivert av HCl) spalter proteiner til peptider. Pedersen & Falck-Petersen, Proteinfordøyelse i torskelarven: kun pancreas enzymer (trypsin) avhengig av pinocytose; Leu ala kan brukes som indikator på pinocytotisk aktivitet Alkaline phosphates (AP) og leucine aminopeptidase N (LAP) mål for brush-boarder membrane og voksen type fordøyelse. Kvåle et al. 6, submitted.

3 mu (mg protein) -1 Stor variasjon i Leu-ala aktivitet fra start og opp til 8 dpff (days past first feeding) abc c abc c c a dpff bc abc ab c bc Leu-ala % activity in bbm cd B AP & LAP: ca 35-4 days past first feeding = moden tarm (voksen type tarm) AP LAP d B d B cd B B d B bcd dpff a A a A A a a a A a A A a Audil Kvåle m.fl. 6

4 Kveite som modell-dyr for torsk Opptak og omsetning av ulike proteinkvaliteter til bruk i formulerte fôr. Kveitelarve tvangsfôres Andreas Nordgreen & Sigurd Tonheim

5 Distridusjon av sondeforet protein (%) Utnyttelse av diettprotein i før utvikling av funksjonell mage Rest i tarm Fekalt tap Larve FAA Forbrent Larve protein Inntakt protein Hydrolysert protein Rest i tarm Fekalt tap Larve FAA Forbrent Larve protein Fekalt tap (Simulering av fordøyelse i funksjonell mage) Fekalt tap Absorbert av larve Timer etter sondefôring av 1 µg protein Absorbert av larve Absorbert protein (µg) Tonheim dr grad Inntakt protein Hydrolysert protein R 2 =,98 R 2 =,5 63% R 2 = Mengde sondefôret protein (µg)

6 Lekkasje frå larve-fôr Rask lekkasje av næringsstoff fra larve-fôr etter utfôring Stor variasjon mellom ulike fôr % Lekkasje A B C Detmestoptimale larve-fôr avhengig av fleire faktorar. I dette forsøket var fôropptak hos torsk klart størst av fôr A og B Tid (min) Lekkasje av hydrolysert protein målt frå 3 ulike larve-fôr. Partikkelstørrelse er <,3 mm (A, B, C er ulik hydrolysegrad).

7 Hydrolysert protein i weaning-fôr til torsk; påvirker overlevelse; 25 % overlevelse HP HP1 HP HP3 HP4 % hydrolysert protein i diett Torsk har tilsynelatande behov for stor andel av proteinet i hydrolysert form, raskt fôropptak lekkasje mindre problem. Kvåle et al. 6, Aquaculture

8 Forandring i protein kvalitet som følge av Fôrprosessering og lekkasje Tilsetning av vannløselig nitrogen i formulerte fôr gir en økt sjanse for forandring i proteinkvalitet grunnet følger av prosessering og lekkasje ved utfôring Varmekoagulert fôr Proteininnkapslet fôr Forandring i innhold av løselig N Forandring i In vitro protein fordøyelighet gjennom fôrprosessen % N av total N % 15% 3% 45% Mengde hydrolysert protein Fôrråvarene Ferdig fôr Lekkasje (6 min) Fordøyelig protein (%) Blandete fôr ingredienser h 1h 12h Tid med fordøyelighet Formulert fôr h 1h 12h Nordgreen, unpublished Nordgreen, unpublished

9 Proteinfordøyelse og tarmfunksjon hos voksen torsk Passasjehastighet, fordøyelse (P, og aa), stress-gener, histologi Torsk har høyt proteinbehov (> 5%) Kostnadseffektivitet krever bruk av planteråvarer 5% Kan torsken tilpasse seg et vegetar-fôr? Forsøksdesign; fôr m. soya, maisgluten, og Blandinger av soya og mais (-75% PP) Soya M aisgluten 14g ved start, uker ved 6,5 ºC innendørs i kar Hansen et al. 6; Aquaculture Res.

10 Passasjehastighet, når skjer opptak fra tarm, og avhenger det av mengde planteprotein i fôret? Tilsetter fôret røntgentette glasskuler Følger et måltid med kulefôr gjennom mage-tarm kanalen Stomach Hind-gut Intestine

11 Ingen statistisk forskjeller i hvordan de ulike fôrene beveget seg gjennom tarmen, Det tok opp timer før det var mer fôr i de ulike tarmavsnitt enn igjen i magen 1 Relative distribution of ballotini, % Stomach+pylorus mid intestine lower intestine hind gut Time (h)

12 Proteinfordøyelse 12 timer etter siste måltid a) ADC p % plant protein in diet Soybean meal Corn gluten meal Sybean+corn gluten meal Soyprotein cons.+w heat gluten Linear (Corn gluten meal)

13 Planteproteiner påvirker fettfordøyelse, men i liten grad stivelsesfordøyelse. b) c) ADC F Soybean meal Corn gluten meal Soybean+corn gluten meal Soyprotein cons.+w heat gluten Linear (Sybean meal) Linear (Corn gluten meal) ADC S Soybean meal Corn gluten meal Soybean+corn gluten meal Soyprotein cons.+w heat gluten Linear (Corn gluten meal) % plant protein in diet % plant protein in diet

14 Er tarmen i stress-status som følge av stor variasjon i proteinråvarene? Heat-shock proteiner; skal opprettholde balanse i cellene, aktiveres ved alle former for stress a),35 HSP7 b),12 HSP9 Mean normalized expression of HSP7,3,25,,15,1,5 Mean normalized expression of HSP9,1,8,6,4,2, FM 16S 24G 16S/24G, FM 16S 24G 16S/24G diet diet

15 Tarmen sjekkes histologisk Funnene viser etablering av tarmbakterier i stor utstrekning i alle fôrgrupper Ingen klare skader ved 75% PP fra forsøk med hurtigvoksende liten torsk Torsk gitt 16S+24G i fôret Torsk gitt fiskemel Stor torsk (18g); Gradvis mindre mikrovillie størrelse når PP øker fra 5, til 75PP, og en del skader ved 1PP (R.E. Olsen HI & Myklebust UiB )

16 Torsk fôret fra (FM), 25, 5, 75 og 1% PP Diet code ADC protein ADC fat ADC starch FM-1 85,3 95,2 91,4 FM-2 87,7 95,5 9,7 25PP-1 89,2 96,9 91,5 25PP-2 88,2 95,5 92,8 5PP-1 87,8 93,3 89,8 5PP-2 89,5 95,9 87,2 75PP-1 91,5 94,9 87,5 75PP-2 91,7 93,8 92,2 1PP-1 9, 9,8 82,4 1PP-2 88,4 96,2 8,4 Fordøyelse god i alle grupper, inklusive 1PP, men 1PP dårligere appetitt & vekst

17 Hva er det som gjør at torsk ser ut til å kunne nytte PP Refstie m.fl. 6 (in press) 84 dagers fôring (2 størrelsesklasser av torsk): Fett-ekstrahert soya i ekstruderte fôr 24% av proteinet (P=55%) (prelim => 48% PP førte til redusert ADC, FCR og vekst, Nylund 3) Balanserte nivå av alle essensielle aminosyrer i fôrene. Planteproteiner => tarmen vokste N-fordøyelse: FM = 88%, BPSBM = 83% (bioprocessed & extracted SBM = 84% (extracted) α-amino acid FM = 9% BPSBM = 87% SBM = 87%

18 Fordøyelse av de essensielle aminosyrene Arg His Ile Leu Lys Met Phe Thr Trp Val FM BPSBM SBM Essensielle aminosyrer: Lik i fôr Ulikt fordøyd avhengig av FM og de ulike soyakvaliteter (ikke forskjell på soya) Refstie m.fl 6

19 Har proteinmengden i fôr til voksen torsk betydning for proteinfordøyelse? Fase 1 11 dietter 2 fôringsregimer hver dag annenhver dag Protein i fôr: 34 59% av tørrstoff (LT-fiskemel) ADC Protein 76% 34% i fôr 83-85% P i fôr rundt 4% 87 9% P i fôr > 45% Hemre m.fl. 3

20 Konklusjon - proteinfordøyelse TORSKELARVER proteinopptak avhengig av hydrolysegrad av proteinet, og utviklingsstadium til larvens mage-tarm system (AP / LAP tarmmodning) TORSK MED FERDIG UTVIKLET MAGE-TARM (VOKSEN) God kapasitet til å fordøye alternative planteproteiner, avhengig av forsøk fra 24-75% PP i fôret var ok! Ulike soya og glutenråvarer påvirker ulikt men ikke dramatisk Aminosyrefordøyelse litt lavere fra soya enn fra fiskemel (ikke dramatisk) God etablering av mikroflora i tarm hos torsk kan være med å forklare histologiske funn, som var ok opp til 5 75% PP Torsketarmen vokser i størrelse når den får mer å jobbe med (PP).