Η επίδραση της ενσωμάτωσης σησάμου στα σιτηρέσια αιγών, στην ποιότητα του γάλακτος, στην οξειδωτική κατάσταση, στους μικροοργανισμούς της μεγάλης κοιλίας και στην έμφυτη ανοσία

Abstract

Milk and dairy products are an important source of essential nutrients for humans, providing energy, proteins, minerals and vitamins. However, the consumption of milk and dairy products, due to their high content of saturated fatty acids, has traditionally been associated with an increased risk of cardiovascular diseases. Nonetheless, recent research clarifies the beneficial effects of dairy products due to their fatty acid profile and bioactive compounds. Today, beyond food quality and safety, issues such as food crises and climate change are major research priorities. Therefore, improving product quality and safety without adverse environmental consequences and, in alignment with animal welfare, is crucial. For this purpose, an experiment was conducted to investigate the optimal inclusion level of whole sesame seeds in dairy goat diets. The study focused on: a) the chemical composition of milk, b) fatty acid profile in milk, blood plasma, and rumen fluid, (c) gene expression related to the innate immune system, and (d) the rumen microbial population. Twenty-four crossbred dairy goats [Alpine x Local (Greek) breeds], at the onset of lactation and with a mean body weight of 44.9 ± 5.4 Kg, were divided into three homogeneous sub-groups: the control (Μ) and two treatment groups. In the treated groups, whole sesame seeds were included in the concentrates at 5 % (ΣΣ5) and 10 % (ΣΣ10) respectively, by partial substitution of both soybean meal and corn grain. All rations were iso-energetic and iso-nitrogenous. Concerning the chemical composition of milk, the fat and total solids content was increased significantly in the ΣΣ10 group (Ρ<0.01). The proportions of long chain, unsaturated and monounsaturated fatty acids increased significantly (Ρ<0.05), while medium chain and saturated fatty acids decreased significantly (Ρ<0.05), compared to the control (M). Also, a significant decrease (Ρ<0.05), in the proportions of short chain, the ratio of saturated to unsaturated fatty acids and the atherosclerotic index was observed in the treated groups. Superoxide dismutase and catalase activities were increased significantly (Ρ<0.05), in the blood plasma of ΣΣ10 group compared to the control (M). In addition, protein carbonyls were reduced (Ρ<0.001) in a dose-dependent manner in treated groups. Total antioxidant capacity, measured by FRAP method, was increased significantly (Ρ<0,01) in ΣΣ5 and ΣΣ10 groups compared to M and measured by ABTS method, was increased significantly (Ρ<0,05) in ΣΣ10 compared to ΣΣ5. Expression levels of MAPK1, IFNG, TRIF, TRAF3, IL6, and JUND genes were significantly reduced in neutrophils from the ΣΣ10 group compared to the control (M). In ΣΣ5, expression of IFNG and TRAF3 was also reduced. No significant changes were found in gene expression in monocytes, except for an upregulation of IRF3 in the ΣΣ5 group (P < 0.05) compared to the control (M). The relative abundance of rumen microbes in both liquid and solid fractions remained unchanged. However, there was a significant increase in Neocallimastigales specific populations in SS5, and in methanogens in both ΣΣ5 and ΣΣ10, in the solid phase. In conclusion, the inclusion of whole sesame seeds at 10% in dairy goat diets improved the milk's fatty acid profile and oxidative stability, enhanced the antioxidant status, and modulated innate immune responses without negatively affecting rumen microbial fermentation.

Το γάλα και τα γαλακτοκομικά προϊόντα αποτελούν αναμφίβολα σημαντική πηγή απαραίτητων θρεπτικών συστατικών για τον άνθρωπο, συμμετέχοντας σε υψηλό ποσοστό στη διατροφή του παρέχοντας ενέργεια, υψηλής βιολογικής αξίας πρωτεΐνες, ανόργανα στοιχεία και βιταμίνες. Μέχρι πρότινος, η κατανάλωση του γάλακτος και των γαλακτοκομικών προϊόντων είχε συσχετιστεί με την εκδήλωση σύγχρονων ασθενειών, κυρίως καρδιαγγειακών, λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε κορεσμένα λιπαρά οξέα. Εντούτοις, πρόσφατα επιστημονικά ευρήματα αποσαφηνίζουν την ευεργετική επίδραση των γαλακτοκομικών προϊόντων μέσω του προφίλ των λιπαρών τους οξέων και των βιοενεργών συστατικών τους (μέταλλα, αμινοξέα, πεπτίδια). Επί του παρόντος, στο επίκεντρο του επιστημονικού ενδιαφέροντος, πέρα από την εξασφάλιση ποιοτικών τροφίμων, συνεκτιμώνται η επισιτιστική κρίση λόγω της αύξησης του παγκόσμιου πληθυσμού και η κλιματική αλλαγή. Επομένως, καθοριστικής σημασίας τυχαίνει η ανάπτυξη ενός αποτελεσματικού σχεδίου δράσης προκειμένου να εξασφαλιστούν ασφαλή και υψηλής θρεπτικής αξίας τρόφιμα, με τη λιγότερη δυνατή επιβάρυνση του περιβάλλοντος, χωρίς παράλληλα να διακυβεύεται η ευζωία των ζώων. Πρωταρχικό ρόλο σε αυτό το σχέδιο έχει η διατροφή των ζώων και σε αυτό το πλαίσιο εξετάστηκε η χρήση σπερμάτων σησάμου, ως φορέας βιοδραστικών συστατικών και η επίδραση σε βιοδείκτες που αφορούν στο παραγόμενο προϊόν και τον οργανισμό του ζώου. Για το σκοπό αυτό σχεδιάστηκε πείραμα με ενσωμάτωσης σπερμάτων σησάμου σε σιτηρέσιο αιγών και διερευνήθηκε η επίδραση α) στη χημική σύσταση του γάλακτος, β) το προφίλ των λιπαρών οξέων του γάλακτος, του πλάσματος του αίματος και του υγρού της μεγάλης κοιλίας, γ) την έκφραση επιλεγμένων γονίδιων που σχετίζονται με το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα και δ) το προφίλ των μικροοργανισμών της μεγάλης κοιλίας. Στο εν λόγω πείραμα χρησιμοποιήθηκαν 24 γαλακτοπαραγωγές αίγες (Αlpine x εγχώρια φυλή), οι οποίες χωρίστηκαν σε τρεις ισοδύναμες ομάδες, με βάση τη διορθωμένη, ως προς τη λιποπεριεκτικότητα, γαλακτοπαραγωγή και το σωματικό τους βάρος. Οι τρεις ομάδες του πειράματος αποτελούνταν από την ομάδα του μάρτυρα (Μ), την ομάδα με ποσοστό ενσωμάτωσης σπερμάτων σησάμου 5% (ΣΣ5) και την ομάδα με ποσοστό ενσωμάτωσης σπερμάτων σησάμου 10% (ΣΣ10). Τα σιτηρέσια των ομάδων ήταν ισοενεργειακά και ισοαζωτούχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντική αύξηση (Ρ<0.01) στη λιποπεριεκτικότητα και τα ολικά στερεά του γάλακτος στην ομάδα ΣΣ10. Επίσης, στην ίδια ομάδα οι αναλογίες των μακράς αλύσου λιπαρών οξέων, τα ακόρεστα και μονοακόρεστα λιπαρά οξέα αυξήθηκαν σημαντικά (Ρ<0.05), ενώ τα μεσαίας αλύσου και κορεσμένα λιπαρά οξέα μειώθηκαν σημαντικά (Ρ<0.05) σε σύγκριση με την ομάδα του μάρτυρα (Μ). Η ίδια εικόνα παρατηρήθηκε στις αναλογίες των μικρής αλύσου, το λόγο κορεσμένων προς ακόρεστα λιπαρά οξέα και τον αθηρωματικό δείκτη στις δύο ομάδες των διατροφικών επεμβάσεων (Ρ<0.05). Η δεσμουτάση του υπεροξειδίου και η καταλάση αυξήθηκαν σημαντικά (Ρ<0.05) στο πλάσμα του αίματος των αιγών της ομάδας ΣΣ10 σε σχέση με την ομάδα του μάρτυρα (Μ). Επιπλέον, και στις δύο ομάδες, στο σιτηρέσιο των οποίων ενσωματώθηκαν σπέρματα σησάμου, τα πρωτεϊνικά καρβονύλια μειώθηκαν σημαντικά (Ρ<0.001) και μάλιστα γραμμικά. Η ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του γάλακτος, μετρούμενη με τη μέθοδο FRAP, αυξήθηκε σημαντικά (Ρ<0,01) στις ομάδες ΣΣ5 και ΣΣ10 συγκριτικά με την ομάδα Μ, ενώ όταν προσδιορίστηκε μέσω της ABTS παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στην ομάδα ΣΣ10 σε σχέση με την ΣΣ5 (Ρ<0,05). Επίσης, η μαλονδιαλδεΰδη και τα πρωτεϊνικά καρβονύλια μειώθηκαν σημαντικά στο γάλα των αιγών που κατανάλωσαν σιτηρέσιο που περιείχε σπέρματα σησάμου. Τα επίπεδα έκφρασης των γονιδίων MAPK1, IFNG, TRIF, TRAF3, IL6 και JUND μειώθηκαν στατιστικώς σημαντικά στα ουδετερόφιλα της ομάδας ΣΣ10 συγκριτικά με την ομάδα Μ. Επίσης, την ίδια εικόνα είχαν τα γονίδια IFNG και TRAF3 της ομάδας ΣΣ5. Αντίθετα, σημαντική αύξηση παρατηρήθηκε στην έκφραση του IRF3 (Ρ<0,05) στα μονοκύτταρα της ομάδας ΣΣ5 σε σχέση με την ομάδα Μ. Ο πληθυσμός των υπό εξέταση μικροοργανισμών τόσο στο υγρό, όσο και το στερεό περιεχόμενο της μεγάλης κοιλίας δεν επηρεάστηκε από τη διατροφική επέμβαση παρά μόνο αυξήθηκε ο αριθμός των Neocallimastigales-specific και Methanogen για την ομάδα ΣΣ5 και τις ομάδες ΣΣ5 και ΣΣ10, αντίστοιχα, συγκριτικά με το μάρτυρα στο στερεό περιεχόμενο της μεγάλης κοιλίας. Επομένως, το μεγαλύτερο επίπεδο (10%) ενσωμάτωσης σπερμάτων σησάμου στο σιτηρέσιο γαλακτοπαραγωγών αιγών βελτίωσε το προφίλ των λιπαρών οξέων και την οξειδωτική κατάσταση του γάλακτος. Παράλληλα, βελτίωσε το αντιοξειδωτικό δυναμικό του οργανισμού και ενίσχυσε την έμφυτη ανοσία του. Τέλος, η εν λόγω διατροφική επέμβαση δεν επηρέασε δυσμενώς τα ζυμωτικά φαινόμενα.