اثر افزودن مکمل فیتاز میکروبی روی جوجه های گوشتی تغذیه شده از رژیم غذایی فسفات دی کلسیم پایین

Effect of Supplementing Microbial Phytase on Broiler Chicks Fed Low Di-calcium Phosphate Diets

Abstract

For this study 195 day-old broiler chicks were randomly divided into three treatment groups with five replicates in each treatment group having 13 chicks per replicate per pen. Three iso-nitrogenous and iso-caloric rations were prepared as: R-I served as control with 0.83% di-calcium phosphate (DCP); R-II contained 50% less DCP (0.41%) than R-I and R-III contained R-II plus phytase Quantum® Blue @ 100 g/ton feed. Daily feed intake and weekly body weight gain per replicate were recorded for 35 days. On 35th day, blood and tibia bone samples from 5 birds per treatment were collected. Total weight gain and dry matter intake in chicks fed rations I, II and III were 1861, 1736 and 2023 gm/bird and 3242, 3284 and 3265 gm/bird, respectively. The chicks fed R-III got 16.00 and 8.00% higher weight gain compared to chicks fed R-II and R-I, respectively. Feed: gain ratio (gm/gm) was found best (P<0.05) in chicks fed R-III (1.61) and poorer in chicks on R-II (1.89). The concentration of Ca and P were 10.60, 9.47 and 11.43 mg/dL and 5.76, 4.91 and 7.11 mg/dL in blood serum and 32.61, 31.36 and 32.83% and 16.57, 15.92 and 16.60% in tibia bone of chicks fed rations I, II and III, respectively. The total feed cost per unit weight gain of broilers fed R-III diet was numerically 14% and 9% less than the broilers fed R-II and R-I, respectively. Results suggested that exogenous microbial phytase supplementation to rations having low DCP had positive effects on weight gain, feed: gain ratio and economic efficiency in broiler chicks. 

1 Introduction

After calcium (Ca) the second abundant mineral in animal body is phosphorus (P) and majority (80%) of the P is found in bones and teeth (NRC, 1994). The P is not only essential for bone development, growth, health, production and reproduction but it also aids in energy metabolism, synthesis of sugars and maintenance of acid-base balance in the body. However, the quantity and availability of dietary P is vital for growing animals. It is well established that phytate is the major source of P in plant based feedstuffs. Since birds are unable to produce any endogenous phytase, therefore their capability to utilize P from phytate is very limited (Woyengo et al., 2010).

Phytate is a ubiquitous component of plant sourced feed ingredients which encompasses approximately twothirds of total plant P (Hughes et al., 2009). In poultry, phytate P is normally utilized with availability from 0 to 50%, depending on age and metabolic adaptation in critical circumstances. Therefore, to meet the P requirement, generally expensive inorganic P sources are added to poultry diets. This practice leads to non-utilization of a large portion of dietary P from feedstuff and its excretion in faeces (Hughes et al., 2008; Woyengo et al., 2010) which ultimately pollutes environment. Recently, microbial phytase supplementation in poultry diets has got remarkable attention to reduce negative impact of phytate P on environment and performance of birds (Ceylan et al., 2003; Francesch and Geraert, 2009). Since phytase efficiency in the digestive tract is influenced by various factors like phytase origin, type of birds and ambient temperature etc. Therefore, each phytase preparation for poultry must be tested on broilers/layers to ensure its efficacy (Hughes et al., 2008; Onyango et al., 2005). Information regarding effect of microbial phytase addition in broiler chicks’ diet having low DCP is limited. Therefore, current study was designed to asses the effect of microbial phytase supplementation in broiler chicks fed low DCP diets on growth, economic efficiency and P contents in serum and tibia bones.

عملکرد، کیفیت بستر و انتشار بوی گازی جوجه های گوشتی با تغذیه رژیم غذایی با مکمل فیتازی

Performance, litter quality and gaseous odour emissions of broilers fed phytase supplemented diets

Abstract

The effect of graded levels of phytase on performance, bone characteristics, excreta/litter quality and odorant emissions was examined using 720 Ross 308 male d-old broilers. A 2 × 4 factorial arrangement of treatments was employed with 6 replicates of 15 birds per pen. Factors were: diets-positive and negative control (PC, NC); phytase – 0, 500, 1,000, 1,500 FTU/kg. The PC was formulated to meet the 2014 Ross 308 nutrient specifications, whereas the NC was formulated with lower Ca (−1.4 g/kg), available P (−1.5 g/kg), Na (−0.3 g/kg), dLys (−0.2 g/kg) and MEn (−0.28 MJ/kg) equivalent to nutrient matrix values for 500 FTU/kg phytase in the starter, grower and finisher periods (i.e., downspec diet). On d 24, phytase decreased FCR by 1.6, 4.3 and 4.6 points at inclusion levels of 500, 1,000 and 1,500 FTU/kg, respectively (P < 0.01) across all diets. Phytase by diet interactions on BW gain were observed on d 24 and 35 (P < 0.01). The effect of phytase was much more pronounced in the NC diet as compared with the PC diet. On d 24, phytase increased BW gain by 37, 55 and 68 g in the PC and 127, 233 and 173 g in the NC at 500, 1,000 and 1,500 FTU/kg, respectively. Diet by phytase interactions were also observed for tibia ash, litter quality and water to feed intake ratio (P < 0.01) with higher phytase effect in NC as compared with PC. Neither diet nor phytase impacted excreta moisture content on d 18 or 21 (P > 0.05). Solid phase micro-extraction gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS) analysis of gaseous emissions on d 39 indicated no difference in the emission of alcohols, aldehydes, ketones, volatile fatty acids and phenols between treatments (P > 0.05). The results indicate that phytase has greater benefits when formulated using nutrient matrix values as compared with adding it over the top in an already nutrient sufficient diet. The later method would be expected to increase feed costs without concomitant performance benefits.

1 Introduction

Phytase is commonly used in broiler diets to degrade the phytate content, thus eliminating its anti-nutritional effects, which include reduced nutrient digestion, increased endogenous losses of nutrients and decreased performance (Woyengo and Nyachoti, 2013). The degradation of phytate at ileal or total tract level has been shown to be incomplete at the standard 500 FTU/kg inclusion rate of phytase (Selle and Ravindran, 2007). Phytase at higher levels produces extra-phosphoric effects in broilers, such as improved energy, amino acid and P digestibility (Amerah et al., 2014; Cowieson et al., 2011), and enhanced growth and feed efficiency (Walk et al., 2014). A recent study showed improvements in litter quality with higher doses of phytase (Bedford and Walk, 2015), although some reports suggest that phytase is associated with wet litter (Debicki-Garnier and Hruby, 2003; Bedford et al., 2012). Phytase may increase water consumption and contribute to wet droppings when formulated into diets without using nutrient matrix values. Phytase is normally assigned nutrient matrix values for amino acids/protein and energy in addition to Ca and P to incorporate it into least cost formulations (Shelton et al., 2004). The level of Na in basal diets and Na matrix for phytase are often overlooked during formulation. High dietary Na and/or Ca levels may trigger increased water consumption and hence diuresis and wet litter (Collett, 2012). Phytase added at higher rates without lowering dietary Na and/or Ca may consequently affect litter quality.

Wet litter and odour issues from poultry farms have become prominent worldwide. It is important to maintain litter quality to promote bird health and welfare and to minimize odour emissions. Litter quality may deteriorate due to increased excretion of minerals by birds (van der Hoeven-Hangoor et al., 2013). Phytate can bind with minerals and protein in the diet making them unavailable for digestion (Cowieson et al., 2006; Selle et al., 2012). Phytase may therefore potentially improve litter quality by increasing the bioavailability of minerals and protein. Excreta/litter quality is generally measured by water activity, moisture and free water contents (van der Hoeven-Hangoor et al., 2014). The amount of water in the litter has been found to affect microbial activity (Himathongkham et al., 1999; Wadud et al., 2012), ammonia emissions (Miles et al., 2011) and odorant emissions (Sharma et al., 2016). It is, therefore, important to study the effect of phytase on litter quality and odour emissions together with performance, especially when used at higher levels. The aim of this study was to investigate the effects of graded levels of phytase in nutritionally adequate and downspec wheat based broiler diets on performance, excreta/litter quality and odour emissions.

فیتات و فیتاز در جوجه ها: یک مقاله مروری

Phytate And Phytase In Broilers –A Review

Abstract

The vegetable feed ingredients used in the preparation of poultry feed contains nearly two thirds of the phosphorus as phytates. The phytates are not only indigestible /unavailable but also are known to interfere with the utilization of other nutrients. Apart from the anti-nutritional effects the phytates bind with other minerals and make them unavialble to the birds. One of the best ways to overcome the ill effects of the phytate is by the use of phytate degrading enzymes (phytase). Hence the present work was undertaken to review the antinutritive effects and by the use of phytase how to ameliorate the ill effects.

1 Introduction

The exogenous enzymes as additives to animal feedstuffs is gaining acceptance in livestock feed industry. The major feed ingredients of livestock are of vegetable origin. The vegetable feed ingredients contain variable level of and phytate, which cannot be broken down by monogastric animals as they lack some of the needed enzymes.

PHYTATE

Phytate (phytic acid), myoinositol hexakis dihydrogen phosphate, is a normal component of all seeds. Around 70-80 per cent of the phosphorus in the cereal grains and oil seeds exists in the form of phytic acid (Ravindran et al., 1999). Among the feedstuffs it is highest in cereal byproducts (73-84 per cent) followed by oil seed meals (51-82 per cent), cereals and millets (60-73 per cent) (Tyagi et al., 1998). Phytic acid is the main storage form of phosphorous in plants. In general phytate phosphorus is mostly unavailable to birds. Bioavailability of phytate phosphorus in maize and soybean meal for poultry range from 10 to 30 per cent (Nelson, 1967; Calvert et al., 1978).

The total phosphorus, phytate phosphorus and phytic acid content of some commonly used feed ingredients are given in the Table 1.

فیتات و فیتاز در جوجه ها: یک مقاله مروری

Phytate And Phytase In Broilers –A Review

بهینه سازی تولید فیتاز توسط جدایه جدید باسیلوس سوبتیلیس. سوش EBD 9-1 با استفاده از طراحی آزمایشی آماری

Optimization of Phytase Production by New Isolate Bacillus sp. EBD 9-1 Strain using Statistical Experimental Design

Abstract

In this study, face centered central composite design (FCCCD) of response surface methodology (RSM) was applied to describe the relationship between the tested variables, pH, temperature, rpm, incubation period and phytase production by novel isolate Bacillus sp. EBD 9-1. The design was employed by selecting pH, temperature, rpm and incubation period as the model factors and to achieve maximum yield, interaction of these factors was studied by RSM. A second order quadratic model and response surface method showed that the optimum conditions for phytase production were pH, 8.0; temperature, 38.13°C; rpm, 113.64 and incubation period, 45 h. Under these conditions, phytase activity was found to be about 228 Uml-1.

1 Introduction

The main part of feedstuffs for poultry is derived from plants such as wheat, corn, and rye. Up to 80% of the grain phosphorus is bound in the phytic acid whose salt form, phytate, (Uhling 1998). The organically bound phosphate of phytic acid is not metabolized by monogastric animals such as pig, poultry and fish due to lack of phytase and consequently contributes to the phosphorus pollution problems in areas of intensive livestock production (Adeola 1999,Common 1989,Wodzinski 1996). And also, phytate is an antinutrient constituent in plant-derived food and feed, since it form complexes with proteins, amino acids (Pallauf 1997) and variety of metal ions such as calcium, magnesium, iron and zinc. Because of these problems, there is considerable interest in phytate degrading enzyme. This significant problems can be eliminated by hydrolysis of phytate using phytase (Simell et al. 1989). And thus, the phosphorus of phytate can be resorbed by the animal after hdyrolysis to inositol and inorganic phosphate. Phytases have been one of the focal enzymes for nutrition, environmental protection, and human health during the past two decades (Uhling 1998). Phytases (E.C.3.1.3.8. inositol hexaphosphate phosphohydrolase) sequentially cleave orthophosphate groups from the inositol core of phytate or phytic acid, the major chemical form (60–90%) of phosphorus in plants. These enzymes have been isolated from fungi, yeast, bacteria and protozoa (Lei et al. 2007) Bacterial phytases and phytase- producing bacteria is as well as their potential biotechnological applications. Especially, Bacillus sp., E.coli, Pseudomonas sp., Citrobacter sp., are the best alternative to produce the enzyme (Jorquera M 2008). Bacillus phytases have been studied extensively because of the immense potential of these enzymes having unique characteristics, feasibility of mass production for market and applicability in animal feed (Rao et al. 2008). Hence phytase has a great industrial significance, and there is an ongoing interest in isolation of new microbial strain producing phytase and optimization of this enzyme (Lan et al. 2002). Phytase has been marketed as a feed additive in the US since 1996 and by the close of the twentieth century annual sales of phytase, as animal feed additive, was about US$ 500 million (Vats and Banerjee 2004). This enzyme has, therefore, potential applications in feed and food industries (Singh and Satyanarayana 2010).

Response surface methodology (RSM) in biotechnological process is gaining excellent importance for optimization of enzymes production (Dahiya et al. 2009). RSM, which includes factorial designs and regression analysis, helps in evaluating the effective factors and building models to determine interaction and select optimum conditions of variables for a desirable response (Cotârlet and Bahrim 2011). Compared with conventional methods for optimization, RSM is a time- and labor-saving method, which consists mainly of the Central Composite Design (CCD), the Box Behnken Design (BBD). RSM has been used successfully for production optimization of many products, including enzyme, antibiotics and biofuel (Zhong et al. 2014). Series of experiments were carried out to determine critical variables level affecting enzymes production in this paper. Besides RSM have been used to optimize parameters (pH, temperature, rpm and incubation period) for phytase production by new isolate Bacillus sp. EBD 9-1 in the present study.

استفاده از افزودنی های خوراکی نانو در تغذیه دام

Use of Nano Feed Additives in Livestock Feeding 

Introduction

The word nano technology is derived from the Latin nanus, meaning dwarf). Nanoparticles are of different types based on their ability to carry different ingredients and react to different environmental conditions. Nanotechnology is defined as the understanding and control of matter at the nanoscale, at dimensions between approximately 1 and 100 nanometers, where unique phenomena enable novel applications” according to National Nanotechnology Initiative (2013), USA. A nanometer is one billionth of a meter. The typical nanotechnology utilizes structures under 100 nanometer in size, more than 1000 times narrower than the diameter of a human hair.

History of Nanotechnology

The concepts that seeded nanotechnology were first discussed in 1959 by renowned physicist Richard Feynman in his talk There’s Plenty of Room at the Bottom, in which he described the possibility of synthesis via direct manipulation of atoms (Feynman, 1959). The term “nano-technology” was first used by Norio Taniguchi in 1974, though it was not widely known. Inspired by Feynman’s concepts, K. Eric Drexler independently used the term “nanotechnology” in his book Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, which proposed the idea of a nanoscale “assembler” which would be able to build a copy of itself and of other items of arbitrary complexity with atomic control. Also in 1986, Drexler cofounded The Foresight Institute to help increase public awareness and understanding of nanotechnology concepts and implications. Thus, emergence of nanotechnology as a field in the 1980s occurred through convergence of Drexler’s theoretical and public work, which developed and popularized a conceptual framework for nanotechnology, and high-visibility experimental advances that drew additional wide-scale attention to the prospects of atomic control of matter.

Differences between nanomaterials and larger materials

The physical, chemical, electrical, optical, mechanical, and magnetic properties at an atomic scale are quite different from those present at a larger scale, even when compared with those present at a scale of microns (10-6 ) (Buzea et al., 2007). Nanomaterials are different from larger ones because of two effects:

1. Surface effects The atoms of nanomaterials are less stable than those of larger structures since the energy required to join adjacent atoms is less. As a consequence of this, the fusion point of a given element changes. For example, the fusion point of a gold particle measuring 2.5 nm is about 657°C, which is much lower than 1,063°C, the normal fusion point of this metal at greater volumes. Cao (2004) mentioned that this phenomenon is characteristic in metals, inert gases, semiconductors and molecular crystals when the size of the particle is less than 100 nm.

2. Quantum effects Quantum points are a type of nanostructures, just a few nanometers in size that show a behaviour similar to a single atom. Their spatial arrangement allows them to have properties not proper to the element, such as magnetism in metals like gold or platinum when they are in the form of nanoparticles.

ارزیابی فیتاز میکروبی در رژیم غذایی جوجه های گوشتی

Evaluation of Microbial Phytase in Broiler Diets

Abstract

Two trials were conducted to evaluate the efficacy of a new microbial phytase (Phyzyme XP) for broiler chicks. Trial 1 used 192 8-d-old male broilers in a 14-d trial to assess growth and nutrient utilization. Dietary treatments (221.9 g/kg CP) included a positive control [5.0 g/kg nonphytate P (NPP)], negative control (1.2 g/kg NPP), and negative control plus 500 or 1,000 phytase units/kg of diet. Phytase addition increased weight gain, feed intake, feed efficiency, and tibia and toe ash (linear, P < 0.01) with tibia ash also responding quadratically (P < 0.05). Apparent ileal digestibility of P (linear and quadratic, P < 0.05), tryptophan, and valine (linear, P < 0.05) also increased. Linear and quadratic responses were observed for retention of DM, nitrogen, P, and several amino acids (P < 0.05) with added phytase. Trial 2 utilized 576 1-d-old male broilers over a 42-d period to evaluate growth performance. Diets were formulated for starter (222.7 g/kg CP) and grower (201.5 g/kg CP) phases and included a positive control (starter and grower, 5.0 and 3.8 g/kg NPP, respectively); negative control (starter and grower, 2.4 and 1.8 g/kg NPP, respectively); negative control plus 500, 750, or 1,000 phytase units/kg; and negative control plus 500 phytase units/kg of Natuphos phytase. Phytase increased weight gain and feed intake (starter, grower, overall) as well as feed efficiency during the starter period (linear, P < 0.05). Feed intake was also improved during the grower period and overall (quadratic, P < 0.05). Tibia and toe ash of birds fed for the first 21 d increased (linear, P < 0.05) with tibia ash also increasing quadratically (P < 0.05). Overall, tibia and toe ash were improved due to phytase addition (linear and quadratic, P < 0.05). In conclusion, this microbial phytase, derived from Escherichia coli and expressed in Schizosaccaromyces pombe, elicited improved growth performance, bone mineralization, and P utilization in broiler chicks.

1 Introduction

A significant portion of the P in mature cereal grains and oilseeds is present as phytate P as this is the main storage form of plant P and inositol (Erdman, 1979; Maga, 1982). Nonruminant animals have insufficient phytase to effectively digest phytate (Nelson, 1971), hence inorganic P is often added to their diets. The excretion of P in animal manure has received the greatest attention as potential environmental pollutants of agricultural origin. Phosphates are not highly soluble in water but accumulate in soils that may eventually result in runoff and, along with N, lead to eutrophication of surface waters, a condition that is detrimental to aquatic animals. The poor digestive utilization of phytic acid P by monogastric animals and its consequences on diet cost, environment, and digestibility of minerals and proteins have led to extensive research efforts directed toward improving phytate digestion. Re- search has demonstrated definitively that phytase has merit as a tool for minimizing P excretion by increasing P availability and subsequent utilization (Ravindran et al., 1995a). The currently available feed-grade phytase products have room for improvement in efficacy. The search for novel phytase preparations, with relatively greater potency in intestinal phytate hydrolysis and better heat stability, is an ongoing process. In accordance with this goal, the objective of this study was to evaluate the efficacy of a microbial phytase on growth performance and nutrient utilization when fed to broiler chicks in cornsoy based diets.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

تحلیل آماری
نتایج برای یک مربع لاتین کامل 4×4 تابع ANOVA بودند و امکان اندازه گیری اثرات باقیمانده (کراچران و کاکس 1957) با استفاده از روشهای مدل خطی عمومی SAS (1999) را فراهم می ساختند. منابع اصلی تغییر در این مدل شامل گاو، دوره، و آزمایش (درمان) بودند. مقادیر احتمال بزرگتر از 0.05 بی اهمیت شناخته میشدند. تمایل به سمت معنی داری در 0.05 < P < 0.15 مشخص میشد، همانطور که آلدیک و همکارانش (1997) قبلاً این کار را برای یک طرح مربع لاتین مشابه انجام داده بودند. داده های مربوط به توسعه فولیکولی و اندازه CL و همچنین داده های مربوط به PGFM را به صورت سنجش های تکراری در طی زمان با استفاده از PROC MIXED از SAS (1999) تجزیه و تحلیل کردیم. داده های مربوط به PGFM را نیز به عنوان مقدار اوج و میانگین سطح زیر منحنی، و به عنوان غلظت هایی در دوره نمونه 4 ساعته تجزیه و تحلیل کردیم. داده های مربوط به غلظت های پروژسترون را از روز 21 تا روز 35 به صورت سنجش های تکراری در طی زمان با استفاده از PROC MIXED از SAS (1999) ، و به عنوان مقدار اوج، سطح زیر منحنی، و غلظت های میانگین از روز 21 تا روز 35 – یعنی زمانی که هیچ اثرات متقابلی بین ساعت نمونه گیری و آزمایش وجود نداشت (P > 0.10) – تجزیه و تحلیل کردیم. مقایسات متعددی را با استفاده از آزمون توکی بعد از یک آزمون F معنی دار انجام دادیم.

نتایج و بحث
ترکیب مواد غذایی
ترکیب شیمیایی TMR (جدول 3) به طور کلی در بین رژیم های غذایی مختلف، مشابه بود، بجز CP که برای MEG در مقایسه با FLA، SUN و CON بزرگتر بود. همانطور که انتظار میرفت غلظت عصاره اتر برای رژیم غذایی کنترل از همه پایین تر بود. ترکیب FA کنسانتره ها در بین TMR (جدول 3) متفاوت بود و اهداف تنظیمی ما را منعکس می ساخت. غلظت های C16:0 و C18:0 برای MEG از همه بالاتر بودند و غلظت های C18:3 برای FLA از همه بالاتر بود. غلظت C18:2 برای SUN بالا بود چون تخمه آفتابگردان غنی از اسید لینولئیک است. همچنین CON حاوی درصد بالایی از C18:2 بود که نشان دهنده اسید چرب اصلی در برگ ذرت بود.

مصرف غذا
DMI کلی در بین آزمایشات مشابه بود (جدول 4). این با نتایج پژوهش آلن (2002) مطابقت دارد که محاسبه کرده بود اضافه سازی FA از دانه های روغنی سبب یک تأثیر درجه دوم بر روی DMI میگردد به طوری که کمترین تأثیر را در حدود اضافه سازی 3.0 درصد از FA خواهد داشت که تفاضل بین غلظت عصاره اتر رژیم غذایی کنترل (3.6 درصد) و رژیم های غذایی حاوی دانه های روغنی (6.6 و 6.7 درصد بترتیب برای FLA و SUN) خواهد بود. DMI مشابهی برای گاوهایی با شیردهی اولیه گزارش شده است که از نمکهای کلسیم روغن پالم تغذیه میکردند و همچنین گاوهایی که رژیم غذایی شان از 10 درصد از تخم بزرک سالم تشکیل میشد (پتیت 2002). به علاوه تغذیه از حدود 10 درصد از تخمه آفتابگردان در رژیم غذایی هیچ تأثیری بر روی DMI گاوها ندارد (رافالوسکی و پارک 1982) اگرچه DMI بزرگتر برای گاوهایی با شیردهی میانی که از تخم بزرک تغذیه می کردند در مقایسه با گاوهایی که از تخمه آفتابگردان سالم تغذیه میکردند قبلاً گزارش شده است (پتیت 2003).

قابلیت هضم رژیم غذایی و تعادل N
قابلیت های هضم آشکار DM، CP، ADF، NDF و انرژی در بین آزمایشات مختلف، مشابه بودند (جدول 4). قابلیت های هضم مشابه DM و CP برای گاوهایی با شیردهی اولیه گزارش شده اند که از نمک های کلسیم روغن پالم و تخم بزرک سالم تغذیه میکردند، اگرچه قابلیت های هضم ADF و NDF برای گاوهایی که از تخم بزرک تغذیه می کردند کمتر بود (پتیت 2002). به علاوه پتیت (2003) قابلیت های هضم DM، ADF و NDF مشابهی را برای گاوهایی با شیردهی میانی گزارش کرده است که از تخمه آفتابگردان سالم، یا تخم بزرک سالم تغذیه می کردند، اگرچه قابلیت هضم CP برای گاوهایی که از رژیم غذایی قبلی تغذیه میکردند بزرگتر بود. فقدان تأثیرات مهم بر روی قابلیت های هضم DM، CP، ADF و NDF با نتایج بدست آمده از این مطالعات مطابقت دارد که در آنها، گاوها از مکمل های چربی بی اثر شکمبه ای تغذیه می کردند پگرامر 1988؛ اسکاف و کلارک 1989)؛ این مطالعات نشان داده اند که مکمل های چربی مبتنی بر نمکهای کلسیم روغن پالم، تخم بزرک سالم و تخمه آفتابگردان سالم، اختلالی در فرآیندهای گوارشی نرمال ایجاد نمی کنند. قابلیت هضم خیلی کمتر برای عصاره اتر با رژیم غذایی CON در مقایسه با رژیم های غذایی MEG و SUN مشاهده شد. چربی در رژیم غذایی CON در مقایسه با رژیم های غذایی MEG و SUN حاوی لیپید غیرمغذی بیشتری (همچون موم ها) بود، که این مسئله به قابلیت هضم پایین تر عصاره اتر کمک کرده است. در چندین آزمایش گزارش شد که استفاده از نمکهای کلسیم FA دارای زنجیره بلند به عنوان مکمل، سبب تقویت قابلیت هضم چربی میشود (گرامر 1988؛ اشنایدر و همکارانش 1988) که این به علت رقیق شدگی چربی هایی با قابلیت هضم بالا در رژیم های غذایی از طریق کمکهای لیپیدهایی با قابلیت هضم ضعیف غیر از FA است (گارسیا بوجالیل و همکارانش 1998). این غیرمحتمل به نظر میرسد که پایین ترین قابلیت هضم عصاره اتر در رژیم غذایی CON مربوط به عملکرد معیوب شکمبه باشد چون هیچ تأثیری بر روی DMI نداشت. پتیت (2002) گزارش کرده است که گاوهایی که از تخم بزرک سالم تغذیه میکردند در مقایسه با گاوهایی که از نمکهای کلسیم روغن پالم تغذیه می کردند، قابلیت هضم عصاره اتر پایین تری داشتند. عین این جهت در مطالعه حاضر نیز مشاهده شد، اگرچه تفاوتی که مشاهده شد معنی دار نبود.
ورودی و خروجی N در مدفوع در بین آزمایشات مختلف، مشابه بود (جدول 4). خروجی N در ادرار برای گاوهایی که از MEG تغذیه میکردند (251 g/d) در مقایسه با گاوهایی که از SUN تغذیه می کردند (196 g/d)، خیلی بزرگتر بود. مکمل غذایی روغن تخمه آفتابگردان (6 درصد از DM) سبب کاهش تعداد پروتوزوا در مایع شکمبه گوسفندان شد (ایوان و همکارانش 2001) و این نشان میداد که روغن آفتابگردان یک عنصر تشکیل دهنده غذایی برای کنترل جمعیت پروتوزوا در جانوران نشخوارکننده، و همچنین برای افزایش کارایی بهره برداری از پروتئین رژیم غذایی است. روغن بدست آمده از تخمه آفتابگردان در طی هضم میتواند سبب کاهش افت پروتئین رژیم غذایی توسط میکروب های شکمبه شود و باعث کاهش افت N ادراری گردد – همانطور که در آزمایش حاضر برای گاوهایی که از SUN تغذیه میکنند در مقایسه با گاوهایی که از نمکهای کلسیم بی اثر شکمبه روغن پالم تغذیه میکنند، مشاهده میشود. خروجی مشابه N در ادرار برای گاوهایی که از تخم بزرک سالم و تخمه آفتابگردان سالم تغذیه می کنند قبلاً توسط پتیت (2003) گزارش شده است.
خروجی N در شیر برای رژیم غذایی FLA (194 g/d) در مقایسه با رژیم غذای SUN (150 g/d) و CON (151 g/d) بزرگتر بود که این تا حدودی بخاطر بازده شیر بیشتر برای گاوهایی است که از FLA تغذیه می کنند. خروجی کلی N برای گاوهایی که از SUN تغذیه می کردند در مقایسه با گاوهایی که از رژیم های غذایی دیگر تغذیه می کردند، خیلی کمتر بود که این احتمالاً به علت ترکیبی از کاهش در افت N رژیم غذایی توسط میکروب های شکمبه و خروجی N در شیر بعد از بازده شیر کمتر است. حفظ N – که به صورت درصدی از ورودی N یا بر حسب گرم در روز بیان می شود – در بین آزمایشات مختلف مشابه بود.

تولید و ترکیب شیر
بازده شیر و بازده 4% FCM (جدول 4) برای گاوهایی که از رژیم های غذایی MEG و FLA تغذیه میکردند در مقایسه با گاوهایی که از رژیم های غذایی SUN و CON تغذیه میکردند، بزرگتر بود. مصرف انرژی قابل هضم (داده های مربوط به آن نشان داده نشده است) که از داده های قابلیت هضم محاسبه شده بود دارای میانگین های 59.4 ، 56.4 ، 55.0 و 61.9 Mcal/d بترتیب برای گاوهایی که از MEG، FLA، SUN و CON تغذیه میکردند بود. با توجه به اینکه گاوهایی که از MEG و FLA تغذیه میکردند در مقایسه با گاوهایی که از SUN و CON تغذیه می کردند حدوداً 7 درصد شیر بیشتری را تولید می کردند، بنابراین هر روز به 9 Mcal بیشتر از DE نیاز داشتند تا بتوانند این الزامات را برآورده سازند (NRC, 1989). گاوهایی که MEG و FLA را مصرف میکردند بترتیب در روز 25 و 30 گرم N از دست می دادند که این نشان دهنده کمی بیش از 1 کیلوگرم افت در BW است اگر فرض کنیم که 145 گرم CP برابر با 1 کیلوگرم افت BW است (NRC, 1989). بنابراین گاوهایی که از MEG و FLA تغذیه میکردند از ذخایر پروتئین خود برای افزایش بازده شیر استفاده میکردند. این با نتایج پژوهش پتیت (2002) مطابقت دارد؛ او پیشنهاد کرده است که بسیج چربی بیشتر میتواند به افزایش بازده شیر گاوهایی که از نمکهای کلسیم روغن پالم تغذیه میکنند، کمک کند. قبلاً گزارش شده است که گاوهایی با شیردهی میانی و الزامات انرژی کمتر که از تخم بزرک سالم یا تخمه آفتابگردان تغذیه میکردند بازده های شیر مشابهی داشتند (پتیت 2003)، اگرچه گاوهایی با شیردهی اولیه که از تخم بزرک تغذیه میکردند در مقایسه با گاوهایی که از نمکهای کلسیم روغن پالم تغذیه می کردند، در روز 2.2 کیلوگرم شیر بیشتری تولید میکردند (پتیت 2002).
غلظت های چربی و لاکتوز در شیر در بین آزمایشات مختلف مشابه بود، همانطور که قبلاً برای گاوهایی با شیردهی میانی گزارش شده است که از تخم بزرک سالم و تخمه آفتابگردان سالم تغذیه می کردند (پتیت 2003) یا برای گاوهایی با شیردهی میانی که از نمکهای کلسیم روغن پالم و تخم بزرک عمل آوری شده با فرمالدیید تغذیه میکردند (پتیت و همکارانش 2002). غلظت پروتئین شیر توسط تغذیه از نمکهای کلسیم روغن پالم (آزمایش MEG) در مقایسه با مصرف مکمل بدون چربی (بترتیب 3.68 و 3.92 درصد) تا حد زیادی کاهش می یافت، همانطور که قبلاً توسط گارسیا بوجالیل و همکارانش (1998) گزارش شده است. غلظت پروتئین در شیر برای گاوهایی که رژیم های غذایی FLA و SUN را مصرف میکردند یکسان بود، و این غلظت برای گاوهایی که FLA و CON را مصرف میکردند نیز یکسان بود. قبلاً گزارش شده است که تغذیه از تخم بزرک سالم در مقایسه با نمکهای کلسیم روغن پالم سبب افزایش درصد پروتئین شیر می گردد (پتیت 2002). به طور میانگین درصدهای پروتئین شیر برای تمام آزمایشات بالا بود، احتمالاً به این دلیل که گاوها حاوی گونه ژنتیکی B برای κ-کازئین بودند. به طور کلی بازده های چربی، پروتئین و لاکتوز برای گاوهایی که رژیم های غذایی MEG و FLA را مصرف می کردند در مقایسه با گاوهایی که از رژیم های غذایی SUN و CON تغذیه میکردند، خیلی بالاتر بود که این منجر به بازده شیر بیشتری می گردد که با استفاده از این آزمایشات مشاهده می شود.

اسیدهای چرب شیر
غلظت اسیدهای چرب شیر (جدول 5) برابر با C10:0 ، C12:0 و C18:0 برای گاوهایی که از FLA تغذیه میکردند در مقایسه با گاوهایی که از MEG تغذیه میکردند، بالاتر بود در حالی که عکس این قضیه برای غلظت های C16:0 مشاهده شد. این به طور کلی با نتایج پژوهش پتیت (2002) مطابقت دارد که تخم بزرک سالم و مگالاک را با هم مقایسه کرده بود. نسبت C18:3 در شیر حتی برای رژیم غذایی MEG نیز نسبتاً بالا بود که در آن، کنسانتره ها فقط سطوح پایینی از C18:3 را تأمین میکردند و این احتمالاً بازتابی از نسبت بالاتر علوفه این رژیم های غذایی و سطوح بالاتر C18:3 در علف نارس خواهد بود (دوهرست و کینگ 1998). تغییرات در ترکیب چربی شیر، تغییرات نوعی تحریک شده توسط تغذیه از چربیها بودند (کانت و همکارانش 1991؛ دراکلی و همکارانش 1992). گاوهایی که از SUN تغذیه میکردند بیشترین غلظت C18:2 در شیر را داشتند، که این میتواند از بیشترین غلظت C18:2 در رژیم غذایی ناشی گشته باشد (جدول 3). غلظت های n-3 FA در شیر برای گاوهایی که از رژیم غذایی FLA تغذیه میکردند بالاترین مقدار بود؛ پتیت (2002) نیز قبلاً این مسئله را برای گاوهایی که از تخم بزرک سالم تغذیه میکردند گزارش کرده است و این غلظت ها برای گاوهایی که از رژیم غذایی SUN تغذیه میکردند پایین ترین مقدار بود. غلظت های n-6 FA در شیر برای گاوهایی با رژیم غذایی SUN در مقایسه با گاوهایی با رزیه های غذایی دیگر، بالاتر بود. نسبت n-6 به n-3 FA در شیر تا حد زیادی تحت تأثیر رژیم غذایی قرار می گرفت و آزمایشات از بالاترین نسبت تا پایین ترین نسبت بشرح روبرو متغیر بودند: SUN > CON = MEG > FLA. پتیت (2002) کاهش در نسبت n-6 به n-3 FA در شیر را گزارش داده است، زمانی که گاوها از تخم بزرک سالم تغذیه میکنند، در مقایسه با زمانی که گاوها از نمک های کلسیم روغن پالم تغذیه میکنند؛ و مصرف تخم بزرک سالم در مقایسه با تخمه آفتابگردان سبب کاهش نسبت n-6 به n-3 FA در شیر میشد (پتیت 2002).

تحلیل پلاسما
غلظت های پلاسمای NEFA دارای میانگین 155 μeq/L بود و آنها در بین آزمایشات مختلف مشابه بودند (جدول 6)، اگرچه زمانی که از چربی به عنوان مکمل استفاده میشود غلظت های NEFA در پلاسما معمولاً کاهش می یابد (گرامر و کارول 1991). با این حال جانسون و همکارانش (2002) هیچ تفاوت مهمی را در غلظت های NEFA سرم بین گاوهایی با تغذیه از رژیم غذایی کنترل و گاوهایی با تغذیه از یک رژیم غذایی تکمیل شده با 4.0 یا 5.6 درصد چربی به شکل دانه های روغنی، پیدا نکردند. غلظت های خون NEFA شاخصی از بسیج چربی بدن هستند (رابرتز و همکارانش 1981) و مربوط به تعادل انرژی گاوها هستند. ورودی DM در بین آزمایشات مختلف مشابه بود، اگرچه بازده شیر برای گاوهایی با تغذیه های MEG و FLA در مقایسه با گاوهایی با تغذیه های SUN و CON، بالاتر بود و این نشان دهنده یک تعادل انرژی منفی بالاتر و یک کارایی انرژی بهتر برای گاوهایی با تغذیه های FLA و MEG در مقایسه با گاوهایی با تغذیه های SUN و CON است. فعالسازی گروهی از گیرنده های هورمون هسته ای – با نام گیرنده های فعال شده با تکثیرکننده پروکسی زوم – میتواند نقش مهمی در متابولیسم FA داشته باشد (اسکونجانز و همکارانش 1996؛ دِسوِرگن و همکارانش 1998). غلظت های آنها را میتوان با استفاده از یک FA خاص به عنوان تغذیه افزایش داد (کرستین و همکارانش 1999) که این روی اکسیداسیون FA جگر و غلظت های NEFA در خون تأثیر می گذارد. این مسئله با این حقیقت اثبات میشود که گاوها در یک تعادل انرژی نظری مثبت تر که از نمکهای کلسیم روغن پالم تغذیه میکردند، در مقایسه با گاوهایی که از تخم بزرک سالم تغذیه میکردند غلظت پلاسمای NEFA بالاتری داشتند (پتیت 2002). غلظت کلسترول کلی سرم برای گاوهایی که از رژیم غذایی CON تغذیه میکردند (168 mg/100 mL) در مقایسه با گاوهایی که از MEG (257 mg/100 mL) و FLA (270 mg/100 mL) تغذیه میکردند خیلی کمتر بود؛ و گاوهایی که از SUN (212 mg/100 mL) تغذیه میکردند مقادیری مشابه با گاوهایی داشتند که از سه رژیم غذایی دیگر تغذیه می کردند. استفاده از چربی به عنوان مکمل معمولاً سبب افزایش کلسترول خون میشود (گارسیا بوجالیل و همکارانش 1998) اما نوع اسید چرب این تأثیر را تغییر میدهد. هیچ تأثیری در بین آزمایشات در غلظت های HDL سرم و کلسترول LDL یا غلظت های گلوکز پلاسما وجود نداشت.

اثر مکمل فیتاز میکروبی روی عملکرد و استفاده از کلسیم، فسفر، مس و روی رژیم غذایی در جوجه های گوشتی با تغذیه از رژیم های ذرت-سویا

The Effects of Supplemental Microbial Phytase on the Performance and Utilization of Dietary Calcium, Phosphorus, Copper, and Zinc in Broiler Chickens Fed Corn-Soybean Diets

Abstract

A 3-wk feeding trial with 180 sexed day-old broiler chickens was conducted to study the efficacy of microbial phytase (Natuphos 1000) on growth performance, relative retention of P, Ca, Cu, and Zn, and mineral contents of plasma and bone. Treatments involved a normal P level corn-soybean diet, a low-P diet, and a low-P plus phytase (600 phytase units/kg) diet. Phytase supplementation increased (P ≤ 0.05) body weight in male and female chickens by 13.2 and 5.8%, respectively, at 21 d. The improvements yielded body weights comparable to those obtained on the normal P diet. Phytase supplementation overcame (P ≤ 0.05) the depression of feed intake observed on the low-P diet. Treatments had no effect on feed:gain ratio. Phytase supplementation of the low-P diet increased (P ≤ 0.05) the relative retention of total P, Ca, Cu, and Zn by 12.5, 12.2, 19.3, and 62.3 percentage units, respectively, in male chickens. Microbial phytase increased the plasma P by 15.7% and reduced (P ≤ 0.05) the Ca concentration by 34.1%, but had no effect on plasma concentrations of Cu or Zn. Phytase supplementation increased the percentage ash in both head and shaft portions of dry, fat-free tibia bone to a level comparable to that of the normal-P diet. Phytase supplementation had no effect on the concentration of any of the minerals measured in whole tibia ash but did increase (P ≤ 0.05) the DM percentage of P and Ca in tibia head of male chickens by 0.65 and 1.4 percentage units, respectively. These results show that microbial phytase supplementation of a low-P diet increased growth and relative retention of total P, Ca, Cu, and Zn and improved bone mineralization in broiler chickens.

1 Introduction

Plant materials are the major constituents of poultry diets. About two-thirds of the P of plant origin is present as phytic acid in the form of myo-inositol phosphates (Cromwell, 1980). Phosphorus in the phytic acid form is poorly available to monogastric animals because they lack phytase, the enzyme that hydrolyzes phytic acid into inositol and orthophosphate (Peeler, 1972). It is well documented that microbial phytase supplementation improves the availability of phytate-bound P in broiler chickens (Nelson et al., 1971; Simons et ah, 1990; Roberson and Edwards, 1994). However, there is little information about the availability of trace minerals when the broiler diet is supplemented with microbial phytase.

Phytate, being a strong acid can form various salts with the important minerals such as Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, and K, thus reducing their solubility (Eardman, 1979). Nutritionally more important is the fact that maximum binding of Zn-Ca-Cu-phytate as well as Cu-Ca-phytate occurs at pH 6, which is the normal pH of the duodenum, where maximum absorption of divalent cations takes place (Oberleas, 1973). When phytic acid is hydrolyzed by microbial phytase it may release all phytate-bound minerals. However, in a very recent study, Aoyagi and Baker (1995) have shown that microbial phytase supplementation reduced the Cu utilization by 50% in chickens fed soybean meal. The authors speculated that phytase may have increased the Zn bioavailability in soybean meal and the released Zn might have had antagonized the absorption of Cu. In another study with broiler chickens, Roberson and Edwards (1994) have shown that phytase addition to a corn-soybean meal diet did not affect the Zn retention whereas phytase plus 1,25-dihydroxycholecalciferol [l,25-(OH)2D3] increased Zn retention. The lack of information and contradictions concerning the efficacy of phytase on the availability of trace minerals indicate the need for more investigation. Therefore, the objectives of this study were to determine the effects of microbial phytase supplementation on the performance of broiler chickens fed low-P corn-soybean meal diets,and to study the efficacy of microbial phytase on the apparent availability of Ca, P, and trace minerals such as Cu and Zn and on the mineral contents of bone and plasma.

بهینه سازی تولید فیتاز خارج سلولی از باسیلوس amyloliquefaciens PFB-02 رشد کرده بر روی ضایعات کشاورزی منتخب

Optimization of Extracellular Phytase Production from Bacillus amyloliquefaciens PFB-02 Grown on Selected Agricultural Wastes

Abstract

The undigested phytic acid excreted in animal waste causes phosphorus pollution from agriculture. Addition of microbial phytases to animal feeds is a promising approach to overcoming challenges posed by phytic acid. In this study, influence of physicochemical parameters on growth and production of phytase from Bacillus amyloliquefaciens PFB-02 was investigated over 96 h cultivation period. Effects of some readily available and low cost agricultural wastes on phytase production from B. amyloliquefaciens PFB-02 were also investigated. Maximum growth with phytase yield of 5.3 U/ml was achieved in the basal medium at 48 h cultivation period, pH 5.0, 40 °C and 180 rpm. The optimized conditions were used to study phytase production from B. amyloliquefaciens PFB-02 grown on wheat bran, black-eyed bean skin and rice bran based media under submerged fermentation conditions. Remarkably, wheat bran supported highest enzyme yield of 17.0 U/ml with 317.5% increase over yield in basal media. Rice bran and black-eyed bean skin also supported phytase production from B. amyloliquefaciens PFB-02 with yield of 4.6 U/ml and 3.5 U/ml, respectively. The results suggest that agricultural wastes are effective low cost substrates for phytase production from B. amyloliquefaciens PFB-02 for potential application in animal feed formulation.

1 Introduction

Phytase (myo-inositol (1,2,3,4,5,6) hexakisphosphate phosphohydrolase catalyzes the hydrolysis of phytic acid (myo-inositol hexakisphosphate) to inorganic phosphate and myoinositol phosphate derivatives (Wyss et al., 1999). Phytic acid, the storage form of phosphorus in many cereals and legumes fed to animals has negative impact on animal nutrition and environment (Raboy, 2007).

Ruminants digest phytic acid by phytases from fungi and bacteria present in their gut microflora. However, phytic acid is poorly digested by monogastric animals which lack sufficient phytase in their digestive tracts. The undigested phytic acid is excreted in animal waste and has been reported as a major source of phosphorus pollution from agriculture (Raboy, 2007). Furthermore, the reduced bioavailability of essential mineral cations to animals results from the tight binding of phosphate in phytic acid to Ca2+ , Fe3+ , K + , Mg2+ , Mn2+ and Zn2+ (Bohn et al., 2008; Ravindran et al., 1995; Torre et al., 1991). Phytic acid has been reported to have negative impact on amino acid digestibility thus making it a limiting factor on protein availability (Selle et al., 2006). In fact, protein-phytate interactions are fundamental to the detrimental impact of phytate on protein/amino acid availability in pig and poultry nutrition (Selle et al., 2012).

A promising approach to overcoming these challenges posed by phytic acid is based on addition of microbial phytases to animal feeds as supplements to improve digestibility and dietary phytate-phosphorus utilization (Liao et al., 2005; Stahl et al., 2004;). Consequently, phytases have become important industrial enzymes and presently, there is continuous search for phytases from different microbial sources which have potentials for industrial use. The major challenge in this approach is the cost of microbial phytase production which could be a barrier to their utilization. Hence, there is an urgent need to screen for phytase production from variety of microbial sources and investigate conditions that support high yield of the enzyme at very low cost. Reduction in the production cost of microbial phytases could greatly reduce the cost of the enzyme for use as supplements in animal feeds. Efficient, scalable and economical process for improved yield of phytase production is critically required (Bhavsar and Khire, 2014).

Consequently, this study investigated the production of phytase from Bacillus amyloliquefasciens PFB-02 and optimization of the enzyme yield using inexpensive and readily available agricultural wastes at predefined conditions.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده

استفاده از برنامه روشنایی در پرورش طیور

حیوانات و دریافت نور

به روز رسانی تحقیقات بر روی برنامه های روشنایی و پرورش طیور

رنگ نور سنج

رنگ نور سنج ها

شدت نور نیز به همان اندازه مهم است

مزایای اقتصادی استفاده از برنامه های روشنایی ال ای دی

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

 استفاده از برنامه روشنایی در پرورش طیور
در پرورش حیوانات، درک این که حیوانات چگونه از نور محیط خود اطلاعات دریافت می کنند بسیار مهم است زیرا تحریک نور و روشنایی یکی از ابعاد زیست محیطی کلیدی برای شروع و هم زمان سازی بسیاری از فرایند های فیزیولوژیکی در بدن حیوان است( تولید مثل). نوع نور در محیط نیز بر رفتار حیوان اثر دارد از جمله فعالیت تغذیه ای، فرایند های فیزیولوژیگی حیوانات نظیر سرعت رشد و نیز شرایط کلی( سطح استرس).
انسان، اطلاعاتی را در مورد نور در محیط از طریق چشم خود دریافت می کند. این موسوم به تحریک رتینال است. با این حال حیوانات دیگر، اطلاعاتی را در مورد نور در محیط از طریق سنسور های دیگر در بدن خود دریافت می کنند. به طور کلیف این ساختار ها موسوم به گیرنده های نوری رتینال است. حیوانات مختلف دارای گیرنده های نوری اضافی می باشند( فوستر و سونی 1998ف ویگ و همکاران 2002)
این مقاله بر پرورش طیور و کاربرد برنامه های روشنایی برای افزایش سود اوری تاکید دارد با این حال لازم به ذکر است که اصول به کار رفته شده یکسان می باشد تا بتوان به طور موفق از آن ها در پرورش انواع حیوانات استفاده کرد
حیوانات و دریافت نور
در چشم همه حیوانات، اطلاعات دریافتی توسط مغز بستگی به ساختار ها در چشم جذب کننده نور دارد. این ساختار ها موسوم به گیرنده های نوری هستند. انواع مختلف گیرنده های نوری ، طول موج های مختلفی را جذب می کنند. از این روی در صورتی که گیرنده های نوری در حیوانات با طول موج خاص پیدا نشود، حیوان قادر ب دریافت نور از طریق حضور خود در محیط نخواهد بود. برای مثال،انسان فاقد گیرنده های نوری برای نور فرا بنفش بوده و از این روی نمی تواند آن را درک کند.
از سوی دیگر، جوجه ها و طیور دارای گیرنده های نوری برای نور فرابنفش بوده و به آن واکنش می دهند. به این ترتیب زمان استفاده از برنامه های نور افشانی برای درک واکنش حیوانات از اهمیت زیادی برخوردار است و به این ترتیب نوع ادراک از نور مهم می باشد. یک ملاحظه مهم زمانی باید در نظر گرفته شود که در مورد شدت نور تصمیم گیری شود. نه تنها گیرنده های نوری مختلف به طور انتخابی به رنگ های متعدد حساس هستند، بلکه آن ها به شدت نور نیز می توانند حساسیت داشته باشند. توانایی تحریک شدن توسط شدت های نوری مختلف در محیط بستگی به نوع گیرنده نور ندارد و این در حالی است که این عامل به شدت بستکی به تعداد گیرنده های نوری دارد. این مسئله موجب بروز تفاوت در سطح نور دریافت شده توسط حیوان می شود. حقیقت این است که انسان و طیور دارای گیرنده های نوری متفاوتی هستند و در عین حال تعداد متفاوتی از برخی از گیرنده ها را بایستی برای تعیین برنامه های نور افشانی برای طیور در نظر گرفت. اگرچه انسان و طیور می توانند هر دو رنگ آبی را تشخیص دهند با این حال طیور دارای گیرنده های نوری بیشتری هستند و نور بیشتری را از رنک در محیط نسبت به انسان دریافت می کنند.( لوییس و موریس 2000).
از آن جا که حیوانات مختلف طیف نوری یکسانی را در محیط به طور متفاوت دریافت می کنند، یک پرورش دهنده قادر به استفاده از شاخص های اندازه گیری ادراک انسان از نور در محیط برای تعیین برنامه های روشنایی نیست. برای انجام اندازه گیری های مناسب یک کشاورز یا پر ورش دهنده بایستی از پارامتر های مختلف برای اندازه گیری استفاده کند که نشان دهنده ادراک حیوانات از نور محیط است.تا کنون ما در مورد ادراک از نور در محیط توسط حیوانات مختلف از طریق چشمان حیوان صحبت کردیم. توجه ویژه ای بایستی به تحریک نور رتینال خارجی شود که یک شیوه دریافت نوری است که انسان فاقد آن است ولی در بسیاری از حیوانات فعال است. طیور همانند بسیاری از مهره داران می توانند از طریق ساختار های بدنی به غیر از چشمان خود نور را دریافت کنند که این از طریق گیرنده های نوری فوق رتینال صورت می گیرد( لوییس موریس 2000، منکار و اندروود 1976).
غده پینه آل، که در بالای مغز پرنده قرار دارد، یکی از این گیرنده های نوری رتینال است. طیور ، دارای گیرنده های نوری مغزی هستند که در قاعده مغز قرار دارند. مشابه با چشمان آن ها، گیرنده نوری رتیتال مغز را تحریک کرده و در نتیچجه موجب تحریک پاسخ های فیزیولوژیکی شده و بر رفتار حیوان اثر دارد. این نوع تحریک نوری را نمی توان در زمان برنامه های روشنایی پرورش گاه طیور نادیده گرفت زیرا اثرات برجسته ای بر روی تولید و سود اوری دارد. برای مثال نور ابی در سالن طیور موجب کاهش استرس پرنده ها می شود( لوییس و موریس 2000). این پاسخ به نور موجب افزایش پاسخ ایمنی پرنده شده و در عین حال خطر و هزینه های درمانی را به شدت کاهش می دهد(سون و هم کاران 2014) سطح بقای بالاتر در طیور و هزینه تولید کم تر موجب افزایش سود اوری می شوند

بخشی از مقاله انگلیسی:

THE USE OF LIGHTING PROGRAMS IN TODAY’S FARMING

In farming, it is important to understand how different animals receive information from the light in their environment because light stimulation is one of the key environmental cues for initiation and synchronization of many physiological processes in an animal’s body (i.e. reproduction). The type of light in its environment also affects an animal’s behavior, such as feeding activity; the animal’s physiological processes, such as rate of growth; as well as overall condition (i.e. stress levels). Humans receive information about the light in their environment through their eyes only; this is called retinal stimulation. However, other animals receive information about the light in their environment through their eyes AND through other sensors in their bodies. Overall, these structures are called “extra retinal” photoreceptors. Different animals have different extra retinal photoreceptors (Foster & Soni, 1998; Vigh et al., 2002). This paper concentrates on poultry farming and the application of lighting programs to increase profitability, however it is important to note that the same principals can and are being used quite successfully in agriculture enterprises involving all types of animals.

ANIMALS AND LIGHT PERCEPTION

In the vision of all animals, the information the brain receives about light is dependent on structures in the eye that absorb the light. These structures are called photoreceptors. Different types of photoreceptors absorb different types (wavelengths) of light. Therefore, if a specific photoreceptor is not found in the animal for a certain wavelength of light, the animal will not perceive the light even though it is present in the environment. For instance, humans do not have photoreceptors for ultraviolet light (300 nm wavelength) and therefore cannot perceive it even when it is present in the environment.On the other hand, chickens do have photoreceptors for UV light and are aware of it and react to it. Thus, it is important when establishing an effective lighting program to understand that it is not the color of light in an animal’s environment as much as the animal’s ability to perceive that color which needs to be considered. The same consideration must be made when deciding lighting intensity. Not only are the different photoreceptors selectively sensitive to different colors of light (wavelength) but they are also differentially sensitive to light intensity. The ability to be stimulated by different intensities of light in the environment is not so much dependent on the type of photoreceptor, although this is a factor, but more significantly on the number of these photoreceptors. This makes the difference on the level of light that the animal can perceive. The fact that human and poultry not only have different types of photoreceptors but also different numbers of some photoreceptors is important to remember when establishing intensity of lighting programs for poultry. Although humans and poultry can both see blue color, poultry have more photoreceptors for this color and therefore perceive more light of this color in the environment than a human would (actually 12 times more) (Lewis & Morris, 2000). Since different animals perceive the same lighting in an environment differently, a farmer cannot use measurements of the human perception of light in an environment to establish appropriate lighting programs for his farm animals. For truly appropriate lighting measurements, a farmer should use select photometers designed to give measurements representing the farm animal’s perception of light in the environment. Up until now, we have discussed the perception of light in the environment by different animals through the animal’s eyes. Attention must also be given to “extra retinal” light stimulation, a way of perceiving light that humans no longer have but which still remains active and viable in many animals. Poultry, like many other vertebrates, can light in the environment through bodily structures other than their eyes– these are known as “extra-retinal” photoreceptors (Lewis & Morris, 2000; Menaker & Underwood, 1976). The pineal gland, which sits on top of the brain in a bird, is one of these extra retinal photoreceptors. Poultry also have deep brain photoreceptors that lie at the base of the brain. Similar to the response in the eyes, extra-retinal light perception stimulates the brain and consequently can trigger physiological responses and affect the animal’s behavior. This type of light stimulation cannot be overlooked when establishing lighting programs for poultry, as it can have pronounced impact on production and therefore profitability. For instance, blue light in a poultry barn reduces stress on the birds (Lewis & Morris, 2000). This response to light can increase the bird immune response (Seon et al., 2014), which in turn can reduce the risk of and treatment costs of infection to certain diseases. Higher survival levels in the flock and lower costs of production support profitability.