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May 18, 2023

Auswirkungen von Algenzusätzen (Arthrospira und Chlorella) auf Wachstum, Nährstoffvariablen, Darmwirksamkeit und Antioxidantien bei weißen Neuseeland-Kaninchen

Wissenschaftliche Berichte Band 13,

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 7891 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Ein 8-wöchiger Versuch zur Untersuchung der Auswirkungen von Arthrospira platensis und Chlorella vulgaris auf das Wachstum, die Nährstoffaspekte, die Darmwirksamkeit und die Antioxidantien von 75 weißen männlichen Neuseeland-Kaninchen (anfängliches Körpergewicht = 665,93 ± 15,18 g). Hierin wurde die Studie als einfaktorielle ANOVA konzipiert, um die Auswirkungen der beiden Algenarten mit zwei Ergänzungsmengen im Futter von weißen Neuseeland-Kaninchen zu vergleichen. Die Kaninchen wurden in fünf Gruppen eingeteilt (n = 15/Gruppe), wobei die erste Gruppe als Kontrollgruppe (Strg) zugewiesen wurde, während die zweite und dritte Gruppe A. platensis in einer Menge von 300 oder 500 mg/kg Futter (Ap300 oder Ap500) erhielten ). Die vierte und fünfte Gruppe erhielten C. vulgaris in einer Menge von 300 oder 500 mg/kg Futter (Ch300 oder Ch500). Die Basisfutterkaninchen wiesen die niedrigsten Werte für Gewicht, Lipase, Protease und das höchste Futterverwertungsverhältnis auf, das sich durch die Algenzugabe, insbesondere mit Ap500, Ch300 und Ch500, deutlich verbesserte. Alle getesteten Gruppen zeigten eine normale Darmstruktur. Die Wirksamkeit der Amylase, die hämatologischen Indikatoren und die Serumbiochemie zeigten keine signifikanten Unterschiede, mit Ausnahme eines höheren Gesamtproteins im Serum und eines niedrigeren Gesamtcholesterins in den Algengruppen. Die besten GPx-Werte gab es in Gruppen, denen Algenfutter verabreicht wurde, während eine günstige SOD- und CAT-Effizienz bei der höheren Arthrospira- und beiden Chlorella-Konzentration auftrat. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Aufnahme von Arthrospira oder Chlorella in die Ernährung weißer Neuseeland-Kaninchen die Leistung, die Nährstoffverwertung, die Darmwirksamkeit und die Antioxidantien verbesserte. Arthrospira (Ap500) und Chlorella (Ch300 oder Ch500) haben fast die gleiche positive Wirkung auf die Leistung von Kaninchen.

Kaninchen gehören zu den profitabelsten Agrarsektoren und bieten hochwertige tierische Produkte mit besonderen Vorzügen, bemerkenswert schnellem Wachstum und Geschlechtsreife mit hoher Fruchtbarkeit sowie einem hohen Fleischzuwachs im Schlachtkörper1. Die Suche nach vielversprechenden Taktiken zur Verbesserung des Wohlbefindens und der Leistung von Organismen ist für die Tierproduktion von entscheidender Bedeutung, insbesondere unter Stressbedingungen, und die Grundlage des Erfolgs ist ein effizientes Management2,3. Antibiotika wurden häufig als Wachstumsförderer, Stresslöser und Heilmittel eingesetzt4. Der Einsatz von Antibiotika als Wachstumsstimulanzien in der Tierproduktion ist in der Europäischen Union seit 2006 verboten5. Antibiotika und andere synthetische Substanzen wurden zugunsten umweltfreundlicherer Methoden zur Verbesserung der Tiergesundheit und -leistung und letztendlich zur Gewährleistung der Sicherheit und überlegenen Qualität tierischer Produkte abgeschafft6.

Die Grundlage für ein gutes Wachstum ist eine ausgewogene Ernährung, und einer der wirksamsten Ansätze, das Wachstum eines Tieres zu verändern, ist eine Ernährungsumstellung7. Der Einsatz von funktionellen Futterergänzungsmitteln hat sich zu einem allgemein anerkannten Ansatz zur Leistungssteigerung von Tieren entwickelt8. Algen haben das Potenzial, in Zukunft eine nachhaltige Nahrungs- und Energiequelle zu sein. Die meisten Mikroalgenbestandteile sind Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Mineralien, Vitamine und bioaktive Substanzen9. Algenprodukte in der Ernährung von Tieren steigern nachweislich die Leistung und die Fleischqualität von Wiederkäuern und Nichtwiederkäuern. Diese Ergebnisse hängen stark von der Form der Mikroalgen und ihrem Anteil in der Nahrung ab9.

Arthrospira (früher Spirulina) und Chlorella sind die beiden Algengattungen, die aus ernährungsphysiologischen Gründen einer genaueren Untersuchung bedürfen. Die meisten Proteinfraktionen aus Mikroalgen haben angeblich die gleiche oder sogar eine bessere Qualität als typische Proteinfraktionen aus Pflanzen10. Arthrospira ist bekannt als proteinreiche Basis (60–70 % des Trockengewichts) mit einem hohen Verdaulichkeitskoeffizienten, wobei alle essentiellen Aminosäuren etwa die Hälfte des Gesamtproteins11, der essentiellen Fettsäuren12 und der Phytopigmente (Carotin – Phycocyanin – Phycocyanobilin) ​​ausmachen Chlorophyll und Xanthophyll)13,14, wasser- und fettlösliche Vitamine (B-Gruppe, Ascorbinsäure, A, D, E, K) sowie Mineralien (Ca, Cr, Cu, Fe, K, Na, P, Se, Zn)15. Trockenes Chlorella hat einen Proteingehalt von 50–60 % und ist damit vergleichbar mit anderen Quellen, z. B. Hefe, Sojamehl und Milch16. Außerdem liefert Chlorella-Biomasse Grundnährstoffe, Pigmente, Mineralien, Vitamine und Provitamine17. Darüber hinaus enthalten trockene Arthrospira- und Chlorella-Mikroalgen einen erheblichen Anteil an Lipiden (bis zu 80 %) und Kohlenhydraten (12–57 %)16. Arthrospira und Chlorella wurden als Hauptbestandteile oder Nahrungsergänzungsmittel zur Verbesserung der Leistung und Gesundheit von Tieren vorgeschlagen. In diesem Sinne zeigten mit Arthrospira behandelte Kaninchen ein höheres Wachstum18,19,20,21,22,23, eine höhere Fleischqualität18,24, eine höhere Fortpflanzungsleistung25, eine höhere Immunität18,19,26,27 und bessere Antioxidantien18,19,21,28,29. Ebenso zeigten mit Chlorella behandelte Kaninchen ein besseres Wachstum30,31,32, eine bessere Immunität30,33 und Antioxidantien30,32.

Angesichts des hohen Nährwerts von Algen bestand der Zweck der aktuellen Studie darin, die Auswirkungen von trockenem Chlorella vulgaris und Arthrospira platensis als Nahrungsergänzungsmittel auf das Wachstum, die Nährstoffeffizienz, die Darmgesundheit, die Blutindizes und die Antioxidationskapazität bei weißen Neuseeland-Kaninchen gegenüberzustellen .

In dieser Studie wurden zwei Algenarten verwendet, nämlich Chlorella vulgaris und Arthrospira platensis. Die Grünalge Chlorella vulgaris wurde an einem Standort im Damietta-Zweig (Abwasserentwässerung Omar Buck für 10 km in der Stadt Mansoura) isoliert, während die Cyanobakterienart Arthrospira platensis aus Brackwasserteichen des Wadi-Elnatrun isoliert wurde. Die isolierten Algen wurden hauptsächlich in einem konischen 250-ml-Erlenmeyer-Behälter entwickelt, der 100 ml Wachstumsmedium enthielt. Für das Wachstum von Chlorella vulgaris wurde Bold`s Basal Medium (BBM) mit einem End-pH-Wert von 6,3 verwendet, während A. platensis mit Spirulina-Medium angereichert wurde. Unialgal-Stämme wurden erworben, indem die klonale Population von einer Algenmedium-Agarplatte entnommen wurde, die durch serielle Verdünnung des primären Inokulums erhalten wurde.

Die isolierten Algenarten wurden anhand der von Deyab et al.34 beschriebenen Merkmale unter Verwendung eines Zeiss-Lichtmikroskops (Axiolab 5) morphologisch identifiziert. Zur genaueren morphologischen Charakterisierung wurden die isolierten Arten mit einem Rasterelektronenmikroskop JEOL JSM 6510 untersucht (Abb. 1 und 2).

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Arthrospira platensis.

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Chlorella vulgaris.

Alle Kulturmedien wurden auf einem Orbitalschüttler (130 U/min) bei 25 ± 2 °C, einer Lichtintensität von 1,2 Klux und einer Beleuchtung von 16:8 h eine Woche lang unter kontinuierlicher Belüftung inkubiert. Die abgetrennten Algenarten wurden in einem 2-Liter-Kolben, der jeweils 1000 ml Medium enthielt, gezüchtet und unter ähnlichen Bedingungen 21 Tage lang entwickelt, um Biomasse zu erreichen. Um getrocknete Biomasse zu erhalten, wurden dünne Schichten feuchter Biomasse beider Algenarten 12 Stunden lang in einem Binder Hot-Ofen bei 60 °C dehydriert. Der chemische Gehalt der getesteten Algenzusätze wurde nach Standardanalysetechniken bewertet35.

Zur Extraktion der Algen wurde nach Deyab et al.34 für jede Alge zweimal 1 g gefriergetrocknete Biomasse mit 10 ml Methanol extrahiert. Um einen zellfreien Überstand zu erhalten, wurden die Extrakte 20 Minuten lang bei 6000 U/min zentrifugiert und dann mit einem Rotationsverdampfer bei 40 °C konzentriert. Die getrockneten Rückstände wurden mit 3 ml Methylenchlorid erneut aufgelöst und bis zur GC-MS-Analyse bei 4 °C gehalten. Die Rohextrakte wurden mittels Varian GC-MS (Varian Chrompack CP-3800 GC/MS/MS-2000, Deutschland) analysiert. Das GC-MS war zusätzlich zu einer DB-5.625 GC-Säule (30 m × 0,25 mm ID, 0,25 µm Filmdicke) mit einem Split-Splitless-Injektor ausgestattet. Die aktiven chemischen Verbindungen wurden identifiziert, indem ihre aufgezeichneten Spektren mit den von der Instrumentensoftware bereitgestellten Datenbank-Massenspektren (Saturn- und NIST-Bibliotheksdatenbanken) abgeglichen wurden. Die Konzentration (%-Gehalt) der Komponenten des Extrakts wurde durch Integration ihrer Peakflächen in den Gesamtionenstromchromatogrammen (TIC) berechnet, wobei von einer einheitlichen Reaktion aller Komponenten ausgegangen wurde.

Das Experiment wurde acht Wochen lang von Dezember 2020 bis Januar 2021 auf einer privaten Farm unter der Aufsicht der Abteilung für Tierproduktion der Fakultät für Landwirtschaft der Tanta-Universität in Ägypten durchgeführt. Die Ethikkommission der Fakultät für Landwirtschaft der Universität Tanta genehmigte das Versuchsprotokoll und alle Methoden in der vorliegenden Studie zur Behandlung von Tieren für wissenschaftliche Zwecke (Genehmigungsnr. AY2019-2020/Sitzung 6/13.01.2020). Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den einschlägigen Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Unsere Berichterstattung über Forschung mit Tieren folgt den Empfehlungen der ARRIVE-Richtlinien. Fünfundsiebzig fünf Wochen alte weiße männliche Neuseeland-Kaninchen wurden nach ihrem Wurfgewicht beim Absetzen (665,93 ± 15,18 g) ausgewählt und in fünf Versuchsgruppen (n = 15/Gruppe) eingeteilt. Alle Kaninchen wurden getrennt in verzinkten Drahtställen (35 × 35 × 60 cm) mit frei zugänglichen Futternäpfen (ad libitum) und einem Süßwasserauslass unter den gleichen Management- und Hygienebedingungen gehalten, nämlich einem Regime von 12 Stunden Licht und 12 Stunden Dunkelheit, natürlich Belüftung, einer Durchschnittstemperatur von 17,29 ± 0,27 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 59,96 ± 0,42 (Tabelle 1).

Die Kaninchen in der Referenzgruppe (Strg) erhielten eine Grundnahrung ohne Zusätze (Tabelle 2), während die übrigen Gruppen eine Grundnahrung mit 300 oder 500 mg Arthrospira platensis (Ap300 oder Ap500) oder Chlorella vulgaris erhielten ( Ch300 oder Ch500).

Das Gewicht der Kaninchen zu Beginn und am Ende des Versuchs sowie die aufgenommene Futtermenge wurden wie folgt erfasst:

wobei WT = Endgewicht; W0 = Anfangsgewicht; FI = Futteraufnahme.

Nach 8-wöchiger Fütterung wurden 5 Kaninchen/Gruppe zur Blutentnahme und Schlachtung zugeteilt. Blutproben wurden ohne Anästhesie aus der Vena saphena supraficialis lateralis des Hinterbeins entnommen, nachdem das Fell mit Alkohol unter Verwendung einer 1-ml-Spritze mit Heparin für hämatologische Messungen oder ohne Antikoagulanzien zur Abtrennung des Serums benetzt worden war. Mit Heparin behandeltes Blut wurde zur Quantifizierung des Hämatokrits (Ht) unter Verwendung von Mikrohämatokritröhrchen und Rotationszentrifugation (13.000 U/min für 5 Minuten) verwendet36. Nicht heparinisiertes Blut wurde zentrifugiert [3000 U/min, Unterkühlung (4 °C) für 10 Minuten], um Serum zu gewinnen. Hämatologische und biochemische Blutindizes wurden mit dem automatischen Analysegerät CBC Micros ABX, Frankreich, mit P500-Kinetik- und Qualitätskontroll-Diatron-QC-Kits gemäß den Packungsrichtlinien gemessen. Leber und Dünndarm wurden auf einer Eisschicht getrennt, mit normaler Kochsalzlösung (0,90 %; pH 7,5) gereinigt und direkt der Bestimmung von Leberantioxidantien, Darmstruktur und Verdauungsenzymaktivitäten unterzogen.

Teile des gesammelten Darms (Zwölffingerdarm) wurden in gefrierendem, eisgekühltem NaCl (0,86 %) mit dem Gerät VEVOR, FSH-2A, fein homogenisiert und 5 Minuten lang bei 4 °C bei 8000 U/min zentrifugiert. Das Filtrat wurde zum kolorimetrischen Nachweis von Amylase und Lipase an A714 und A5407 eingesetzt. Die Proteasestärke wurde mithilfe einer unspezifischen Proteasestärke-Methode unter Verwendung von Casein gemessen37. Zur histologischen Auswertung wurden die Proben (Duodenum, Jejunum, Ileum) 72 Stunden lang in einer neutralen gepufferten Lösung (10 % Formalin) fixiert, in steigendem Ethanolgehalt (60–100 %) dehydriert, in Xylol geklärt und in Paraffinwachs eingebettet ( 24 h) und dann mit dem Rotary Microtome 2145 von Leica Microsystems in einer Dicke von 3–5 μm geschnitten.

Leberproben (5 Kaninchen/Behandlung) wurden in kaltem, eiskaltem Kaliumphosphatpuffer (pH 7,4, 10 % w/v) unter Verwendung eines VEVOR-Geräts FSH-2A fein homogenisiert und 10 Minuten lang bei 4 °C und 12.000 U/min zentrifugiert. Das Filtrat wurde für den kolorimetrischen Nachweis (Jenway UV-Vis-Spektrophotometer 7415, Staffordshire, UK) von Superoxiddismutase (SOD), Katalase (CAT) und Glutathionperoxidase (GPx) bei 550, 280, 412 nm unter Verwendung von Biodiagnostik- und Forschungsreagenzien verwendet , Dokki, Gizeh, Ägypten.

Die Studie wurde als einfaktorielle ANOVA konzipiert, um die Auswirkungen der beiden Algenarten mit zwei Ergänzungsmengen im Futter neuseeländischer weißer Kaninchen zu vergleichen. Die Kaninchen wurden in fünf Gruppen eingeteilt. Die erste Gruppe erhielt eine Diät ohne A. platensis oder C. vulgaris (Kontrollgruppe, Strg). Umgekehrt erhielt die zweite Gruppe eine Diät mit 300 mg/kg A. Platensis (Ap300), die dritte Gruppe eine Diät mit 500 mg/kg A. Platensis (Ap500), die vierte Gruppe eine Diät mit 300 mg/kg von C. vulgaris (Ch300) und die fünfte Gruppe eine Diät mit 500 mg/kg C. vulgaris (Ch500). Die Daten wurden mit dem Programm IBM® SPSS® Inc., IL, USA (IBM SPSS Statistics Ver. 26.0) untersucht. Zur Überprüfung der Varianznormalität und -homogenität wurden die Shapiro-Wilk- und Levene-Tests eingesetzt. Die Ergebnisse der einfaktoriellen ANOVA und des Duncan-Post-hoc-Tests wurden als Mittelwert aus drei Wiederholungen mit Standardfehlern dargestellt.

Die Ethikkommission der Fakultät für Landwirtschaft der Universität Tanta genehmigte das Versuchsprotokoll und alle Methoden in der vorliegenden Studie zur Behandlung von Tieren für wissenschaftliche Zwecke (Genehmigungsnr. AY2019-2020/Sitzung 6/13.01.2020). Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den einschlägigen Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Unsere Berichterstattung über Forschung mit Tieren folgt den Empfehlungen der ARRIVE-Richtlinien.

Die trockene Biomasse von Arthrospira platensis umfasst 56,4 ± 3,3, 6,6 ± 0,6 und 26,2 ± 0,98 % Protein, Lipide und Kohlenhydrate, verglichen mit Anteilen von Chlorella vulgaris von 43,6 ± 2,4, 20,19 ± 1,2 und 23,8 ± 0,94 %. In den Extrakten beider Algen wurden insgesamt 25 aktive chemische Verbindungen charakterisiert. Die identifizierten chemischen Produkte mit ihrer Retentionszeit und der prozentualen Peakfläche beider Extrakte sind in Tabelle 3 aufgeführt. Die Chromatogramme beider Extrakte sind in Abb. 3 dargestellt.

Chromatogramme von Algen-Rohextrakten. (A) Arthrospira platensis-Extrakt und (B) Chlorella vulgaris-Extrakt.

Im Allgemeinen gehören die identifizierten chemischen Verbindungen zu sieben großen chemischen Gruppen, darunter Ester, Fettsäuren, Fettalkohol, Kohlenwasserstoffe, Ketone, Steroide und Terpene. Chlorella vulgaris-Extrakt enthält mehr Ester (53,35 %), Fettverbindungen (21,82) und Kohlenwasserstoffe als Arthrospira platensis-Extrakt (31,00, 1,72 bzw. 20,25). Mittlerweile enthält Arthrospira platensis-Extrakt mehr Ketone (19,96 %), Cholesterin (4,64 %) und Terpene (20,24 %) als Chlorella vulgaris-Extrakt (5,94, 0,00 bzw. 5,92 %).

Tabelle 4 zeigt das Wachstum und die Nährstoffeffizienz von weißen Neuseeland-Kaninchen, die 8 Wochen lang mit experimentellen Diäten gefüttert wurden. Kaninchen, die mit der Grundnahrung gefüttert wurden, wiesen die niedrigsten Endgewichte und Gewichtszunahmen sowie die höchste Futterverwertungsrate auf, die sich durch die Zugabe von Algen, insbesondere mit Ap500, Ch300 und Ch500, deutlich verbesserte. Die Futteraufnahme veränderte sich mit den Behandlungen nicht, mit Ausnahme des hohen Gehalts an Chlorella vulgaris (Ch500), das den niedrigsten FI-Wert aufwies.

Abbildung 4 zeigt die Darmstruktur von weißen Neuseeland-Kaninchen, die 8 Wochen lang mit experimenteller Nahrung gefüttert wurden. Alle Kaninchengruppen zeigten intakte und normale Darmstrukturen ohne pathologische Veränderungen wie Degeneration, Nekrose, Hämolyse, Ödeme, Stauung, Blutungen und Hypertrophie. Die Effizienz der Darmenzyme ist in Tabelle 4 dargestellt. Eine bemerkenswerte Steigerung der Effizienz von Lipase und Protease trat in den Algengruppen im Vergleich zur Kontrolle auf, während sich die Effizienz der Amylase zwischen den Versuchsgruppen nicht veränderte.

Darmstruktur (Duodenum, Jejunum, Ileum, H&E = 40 X) von weißen Neuseeland-Kaninchen, denen 8 Wochen lang experimentelle Diäten verabreicht wurden. Strg = die Kontrollgruppe; Ap300 und Ap500 = Einschlussmengen von Arthrospira platensis bei 300 und 500 mg/kg; Ch300 und Ch500 = Chlorella vulgaris-Einschlussmengen bei 300 und 500 mg/kg.

Tabelle 5 zeigt das Blutprofil von weißen Neuseeland-Kaninchen nach einem 8-wöchigen Fütterungsversuch. Hämatologische Indikatoren, bestehend aus Hämatokrit (Ht), Hämoglobin (Hb), roten Blutkörperchen (RBCs) und weißen Blutkörperchen (WBCs), zeigten bei diätetischen Behandlungen keine signifikanten Unterschiede. Ebenso zeigte die Serumbiochemie keine Veränderung bei Glukose, Triglycerid, Alanin-Transaminase (ALT) und Aspartat-Transaminase, während eine signifikante Veränderung bei Gesamtprotein und Gesamtcholesterin auftrat. Mit Arthrospira (Ap300 und Ap500) und Chlorella (Ch300 und Ch500) behandelte Kaninchen wiesen im Vergleich zur Referenzgruppe ein höheres Gesamtprotein und ein niedrigeres Gesamtcholesterin auf. Der niedrigste Cholesterinspiegel (P < 0,05) wurde im Blut von Kaninchen gefunden, die einen hohen Anteil an Arthrospira (Ap500) und beide Anteile an Chlorella (Ch300 und Ch500) erhielten.

Abbildung 5 zeigt die Aktivitäten der hepatischen Superoxiddismutase (SOD), Katalase (CAT) und Glutathionperoxidase (GPx) bei weißen Neuseeland-Kaninchen nach einem 8-wöchigen Fütterungsversuch. Kaninchen, die mit der Grundnahrung gefüttert wurden, zeigten die geringste antioxidative Wirksamkeit (SOD, CAT und GPx). Die besten GPx-Werte gab es in allen mit Algenfutter gefütterten Gruppen, während die bevorzugte SOD- und CAT-Wirksamkeit bei höheren Arthrospira-Werten (Ap500) und beiden Chlorella-Werten (Ch300 und Ch500) auftrat.

Hepatische Superoxiddismutase (SOD), Katalase (CAT) und Glutathionperoxidase (GPx)-Aktivitäten bei weißen Neuseeland-Kaninchen, die 8 Wochen lang mit experimenteller Nahrung gefüttert wurden. Strg = die Kontrollgruppe; Ap300 und Ap500 = Einschlussmengen von Arthrospira platensis bei 300 und 500 mg/kg; Ch300 und Ch500 = Chlorella vulgaris-Einschlussmengen bei 300 und 500 mg/kg.

Um die maximale Produktion von Tieren anzuregen, sind spezielle Verfahren erforderlich, um Quantität, Qualität und Tiergesundheit sicherzustellen7. Nutrazeutika und Futtermittelzusatzstoffe in der Tierproduktion haben als natürliche Ersatzstoffe für Antibiotika zunehmend an Bedeutung gewonnen6. Die Kaninchenproduktion ist aufgrund der niedrigen Produktionskosten, der überlegenen Fruchtbarkeit, der kurzen Generationsintervalle und der Möglichkeit, eine Reihe von Futtermitteln zu nutzen, eine geeignete landwirtschaftliche Investition1.

Die Ergebnisse der Wachstumsvariablen zeigten, dass Kaninchen, die mit der Grundnahrung gefüttert wurden, die schlechteste Leistung zeigten, die sich bei Zugabe von Algen, insbesondere bei Ap500, Ch300 und Ch500, deutlich verbesserte (Tabelle 4). Der hohe Nährwert von Algen kann einer der Gründe für die verbesserte Leistung von Tieren sein, die mit Algenpräparaten gefüttert werden. In diesem Sinne stellten Mahmoud et al.18 fest, dass die Substitution von Sojabohnen durch A. platensis in Mengen von 20, 40 und 60 % im Kaninchenfutter keine negativen Auswirkungen hatte und Indikatoren für Wachstum, Gesundheit und Fleischqualität beibehielt. Darüber hinaus fanden Seyidoglu et al.26 eine Verbesserung des Immunsystems heranwachsender Kaninchen durch A.-platensis-Diäten. Im Gegensatz dazu gingen Gerencsér et al.38 davon aus, dass Arthrospira (5 %) und Thymian (3 %), entweder allein oder in Kombination, das Wachstum oder die Gesundheit heranwachsender Kaninchen nicht wesentlich veränderten. Es wird vermutet, dass Chlorella die Leistung und Gesundheit von Tieren steigert17,30,39. In einer früheren Studie verglichen Hassanein et al.40 den Einfluss von Arthrospira (Spirulina) platensis und Chlorella vulgaris in Mengen von 0,75 und 1,5 g/kg Futter auf heranwachsende weiße Neuseeland-Kaninchen und kamen zu dem Schluss, dass beide Mengen von A. platensis das Wachstum verbesserten und verringerte Leberenzym-, Cholesterin- und Gesamtlipidgehalte im Serum im Vergleich zu Chlorella vulgaris-Ergänzungsmitteln. Darüber hinaus zeigten An et al.39, dass die Zugabe von 0,15 % getrocknetem Chlorella vulgaris-Pulver zum Futter von Ross-Broilerküken das Wachstum und die Anzahl der Blutzellen erheblich verbesserte und die Gesamtlipide im Serum verringerte. Laut Abdelnour et al.30 könnte die Zugabe von 1,0 g Chlorella vulgaris zur Ernährung wachsender weißer Neuseeland-Kaninchen deren immunologische und antioxidative Gesundheit verbessern und die Ansammlung von Blutfetten verringern. Trotz dieser wertvollen Ergebnisse und nach bestem Wissen der Autoren gibt es bisher keine geplanten Studien, die das Potenzial von Arthrospira und Chlorella auf die Darmhistologie, die Wirksamkeit von Verdauungsenzymen und die hepatischen Antioxidantien von weißen Neuseeland-Kaninchen verglichen haben. Daher wurde die aktuelle Studie so konzipiert, dass sie diese Parameter abdeckt.

Ebenso kann die Gewichtsverbesserung durch Algenzusätze mit einer Veränderung des Futterverwertungsverhältnisses (↓ FCR) verbunden sein. Die festgestellte Verringerung des FCR könnte mit der verbesserten Darmleistung (Tabelle 4), insbesondere der Verdauungsenzyme (Lipase und Protease), zusammenhängen. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Zugabe von Algenbiomasse oder -extrakten das Wachstum und die Nährstoffnutzung verbessert. Im Hinblick auf die Auswirkungen von Arthrospira stellten Alazab et al.20 fest, dass die Zugabe von Spirulina platensis (SP) zur Ernährung heranwachsender Kaninchen in einer Menge von 0,6 g/kg Futter zu deutlich besseren Wachstumsleistungsparametern und einer verbesserten Futterumwandlungsrate im Vergleich zu den bereitgestellten Mitteln führte den niedrigen Wert (0,3 g/kg Futter) oder diejenigen, die eine Grundnahrung erhielten. Darüber hinaus betonten Aladaileh et al.21, dass eine exogene SP-Supplementierung die Wachstumsmerkmale von Kaninchen, die Pb ausgesetzt waren, verbesserte. Darüber hinaus zeigten Peiretti und Meineri22,23, dass Kaninchen, denen Arthrospira in einer Menge von 10 % verabreicht wurde, einen höheren Futterverbrauch aufwiesen. In Bezug auf die Wirkung von Chlorella stellten Sikiru et al.31 fest, dass der Einsatz von Chlorella vulgaris in der Nahrung mit 200 und 500 mg/kg Futter das Gewicht der Kaninchen erheblich steigerte, ohne dass sich die Futteraufnahme wesentlich veränderte, aber das Futter-zu-Zunahme-Verhältnis wesentlich verbesserte. In einer anderen Studie von Sikiru et al.32 an weißen Neuseeland-Kaninchen wurde durch die Zugabe von Chlorella vulgaris ein deutlich positiver Anstieg des Endkörpergewichts und der Futteraufnahme festgestellt. Im Gegensatz zu den Ergebnissen der aktuellen Studie wurde bei der Aufnahme von Arthrospira (Spirulina)22,23,24,38 oder Chlorella30 in die Nahrung keine Veränderung der Wachstumsaspekte beobachtet, was möglicherweise auf die unterschiedlichen Versuchsbedingungen zurückzuführen ist.

Der Blutstatus ist ein präzises Zeichen für das Wohlergehen und den Gesundheitszustand von Tieren und spiegelt somit direkt Stressfaktoren und äußere Reize wider41. Hämatologische Indikatoren und Serumbiochemie zeigten mit Ausnahme des Serum-Gesamtproteins und des Gesamtcholesterins keine signifikanten Unterschiede (Tabelle 5). Kaninchen, die mit Arthrospira und Chlorella behandelt wurden, hatten einen höheren Gesamtproteingehalt (TP) und einen niedrigeren Gesamtcholesterinspiegel als die Referenzgruppe. Die höheren TP-Werte bei mit Algen gefütterten Kaninchen könnten auf eine Verbesserung der Kaninchengesundheit hinweisen. In diesem Zusammenhang berichteten Hassan et al.19 über eine Anreicherung des Plasma-Gesamtproteins bei Kaninchen, die im Vergleich zur Referenzgruppe eine mit Zn-Se-reichem Spirulina angereicherte Ernährung erhielten. Eine ähnliche Verbesserung des Glykoproteins trat bei der Behandlung mit Chlorella auf33. Die hypocholesterinämische Wirkung von Algen könnte die mit der Nahrungsergänzung verbundenen niedrigeren Cholesterinwerte erklären. In Übereinstimmung mit den vorliegenden Ergebnissen schlugen Cheong et al.27 vor, dass der Verzehr von Spirulina die hypercholesterinämische Atherosklerose reduzieren kann, indem das Gesamtserumcholesterin bei weißen Neuseeland-Kaninchen gesenkt wird. Außerdem fanden Hassan et al.19 niedrige Werte von Gesamtcholesterin, LDL- und VLDL-Cholesterin in Se-reichen Spirulina- und Zn-Se-reichen Spirulina-Gruppen weißer männlicher Kaninchen aus Neuseeland. Ähnliche Auswirkungen auf den Cholesterinspiegel wurden bei der Einarbeitung von Chlorella berichtet. In diesem Zusammenhang fanden Abdelnour et al.30 eine Verringerung des Serum-VLDL in den mit Chlorella behandelten Gruppen im Vergleich zu denen in der Kontrollgruppe.

Der oxidative Zustand des Tieres steht in positivem Zusammenhang mit seiner Immunität und seinem Wohlbefinden42. Oxidativer Stress wird durch ein Ungleichgewicht bei der Erzeugung und Beseitigung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS)43 verursacht. Mehrere Enzyme im oxidativen System, wie SOD, CAT und GPx, helfen bei der Eliminierung von ROS und der Aufrechterhaltung der Zellhomöostase44. In der vorliegenden Studie führt die Anwendung von Algen in der Nahrung zu einem erheblichen Anstieg der SOD-, CAT- und GPx-Aktivitäten. Dies kann auf die einzigartige Zusammensetzung von Arthrospira und Chlorella zurückzuführen sein, die reich an wirksamen Verbindungen mit antioxidativer Wirkung ist, z. B. Mineralien, Vitamine, β-Carotin, β-Glucan, Linolensäure, Tocopherole, Phycocyanin, Flavonoide und Phenole. Ähnliche Interpretationen wurden für weiße Neuseeland-Kaninchen berichtet, die von Hassan et al.19 mit Arthrospira oder von Abdelnour et al.30 mit Chlorella gefüttert wurden. Mehrere Studien haben bei Kaninchen, die mit Arthrospira21,28,29 und Chlorella30,32 gefüttert wurden, erhöhte antioxidative Enzyme festgestellt.

Der Gehalt an aktiven Chemikalien in Futtermittelzusatzstoffen ist hauptsächlich für deren positive Wirkung verantwortlich. Die Gesamtergebnisse zeigten, dass die Zugabe von Chlorella die Arthrospira-Zusatzstoffe im Futter für weiße Kaninchen aus Neuseeland übertraf. Diese Ergebnisse deuten auf überlegene Verbesserungen der Wachstumsleistung, der Futtereffizienz sowie der Darm- und Blutgesundheit von weißen Neuseeland-Kaninchen hin, die mit Chlorella gefüttert wurden. Diese Beobachtungen könnten mit dem Chlorella-Gehalt und seiner Wirkung auf die Darmgesundheit und die Körperimmunität bei Kaninchen in Zusammenhang stehen. Die GC-MS-Analyse der Rohextrakte der beiden Algen zeigte das Vorhandensein von 25 chemischen Substanzen mit bekanntermaßen günstiger Bioaktivität bei Kaninchen19,20,21,31 und Menschen45. Es ist schwierig, die Wirkung von Algen-Nahrungsergänzungsmitteln auf der Ebene eines einzelnen Inhaltsstoffs zu erklären, da Algenextrakte eine beträchtliche Anzahl aktiver Verbindungen enthalten und die beste Strategie darin besteht, sie in Hauptkategorien einzuteilen. Arthrospira übertraf Chlorella hinsichtlich seines Gehalts an Ketonen, Cholesterin und Terpenen, aber Chlorella übertraf Arthrospira hinsichtlich seines Gehalts an Estern, Fettverbindungen und Kohlenwasserstoffen. Beide Extrakte enthalten den Großteil der aktiven Chemikalien, wenn auch in unterschiedlichen Mengen, was die Konvergenz der Auswirkungen auf die Leistung und das Wohlbefinden neuseeländischer weißer Kaninchen hinreichend erklärt. In diesem Zusammenhang ist Phytol eine Diterpenverbindung, die in fast allen Rohextrakten der verwendeten Algen vorkommt und für ihre krebshemmenden und antioxidativen Eigenschaften bekannt ist46. Der Kohlenwasserstoff Pentadecan und die Fettsäure Pentansäure, 4-Methyl-, sind für ihre antimikrobielle Wirkung47 und Antitumorwirkung48 sowie als Wachstumsförderer49 bekannt.

Die vorliegende Studie beleuchtet das Potenzial von Algenfutterzusätzen (Arthrospira platensis VS Chlorella vulgaris) auf die Leistung und das Wohlbefinden neuseeländischer weißer Kaninchen. Die Einbeziehung von Arthrospira platensis in einer Menge von 500 mg/kg Futter oder Chlorella vulgaris in Mengen von 300 und 500 mg/kg Futter verbesserte das Wachstum, die Nährstoffaspekte, die Effizienz der Darmenzyme, die Blutgesundheit und die Antioxidantien von weißen Neuseeland-Kaninchen. Für die Kaninchenproduktion wird es in Zukunft von entscheidender Bedeutung sein, die molekularen Reaktionen auf externe Futtermittel und/oder Nahrungsergänzungsmittel zu überwachen und sich darauf zu konzentrieren, eine präzise Nährstoffformel für die Algenbiomasse bei der Kaninchenfütterung zu erhalten, ohne die Leistung oder Gesundheit zu beeinträchtigen.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Der Erstautor möchte allen Mitarbeitern der Abteilung für Tierproduktion der Fakultät für Landwirtschaft der Tanta-Universität in Ägypten danken.

Open-Access-Finanzierung durch die Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) in Zusammenarbeit mit der Egyptian Knowledge Bank (EKB). Die Open-Access-Finanzierung erfolgt durch die Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) in Zusammenarbeit mit der Egyptian Knowledge Bank (EKB).

Fakultät für Landwirtschaft, Universität Tanta, Tanta, 31527, Ägypten

Mohammed F. El Basuini, Ahmed AA Khattab, Islam I. Teiba und Safaa Elsayed Salah Atia

King Salman International University, Süd-Sinai, 46618, Ägypten

Mohammed F. El Basuini und Emad H. El-Bilawy

Abteilung für Nutztierforschung, Arid Lands Cultivation Research Institute, Stadt für wissenschaftliche Forschung und technologische Anwendungen, New Borg El-Arab, 21934, Alexandria, Ägypten

Salma H. ​​Abu Hafsa

Forschungsinstitut für Tierproduktion, Agrarforschungszentrum, Dokki, Gizeh, Ägypten

Nabila EM Elkassas

Abteilung für Tierproduktion, Fakultät für Landwirtschaft, Kafrelsheikh-Universität, Kafr El-Sheikh, 33516, Ägypten

Mahmoud AO Dawood

Das Zentrum für angewandte Forschung zu Umwelt und Nachhaltigkeit, The American University in Cairo, Kairo, 11835, Ägypten

Mahmoud AO Dawood

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Alle Autoren haben gleichermaßen zu diesem Manuskript beigetragen.

Korrespondenz mit Mohammed F. El Basuini.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

El Basuini, MF, Khattab, AAA, Hafsa, SHA et al. Auswirkungen von Algenzusätzen (Arthrospira und Chlorella) auf Wachstum, Nährstoffvariablen, Darmwirksamkeit und Antioxidantien bei weißen Neuseeland-Kaninchen. Sci Rep 13, 7891 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34914-1

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Eingegangen: 14. Dezember 2022

Angenommen: 09. Mai 2023

Veröffentlicht: 16. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34914-1

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