Ileal digestibility of amino acids for poultry

The aim of this thesis was to determine the ileal amino acid digestibility values in the most commonly used feed ingredients for poultry in Finland. Four experiments were conducted to determine the apparent amino acid digestibilities of cereals (barley, oats, wheat, triticale and maize) and protein ingredients (rapeseeds, rapeseed cake, rapeseed meal, soybeans, soybean cake, soybean meal and meat and bone meal) for broilers (in publication I, II, III and IV) and adult cockerels (I). The flows of basal endogenous amino acids at the distal ileum of the broilers were determined using a protein-free diet (IV), and standardised ileal amino acid digestibilities were calculated for wheat, soybean meal and rapeseed meal (IV). Further, the effects of β-glucanase supplementation and preservation method of barley on apparent ileal amino acid digestibility (AID) in broilers and cockerels were determined (I). The ileal digestibility values were determined using the slaughter technique and chromium mordanted straw as an indigestible marker. Finally, apparent ileal digestible lysine based feed formulation was compared to total lysine based feed formulation for broilers (IV). Lysine AID was lower in barley than in triticale and wheat, but did not differ from dehulled oats, oats and maize (II). Methionine AID was the lowest in barley, intermediate in oats, wheat and dehulled oats and highest in maize but maize did not differ significantly from triticale and dehulled oats. In addition, methionine AID in wheat did not differ from dehulled oats and triticale. Furthermore, cysteine AID was highest in wheat, triticale, maize and barleys and lowest in oats but oats did not differ from dehulled oats and maize. Threonine AID was similar among all the grains. Among the protein ingredients, lysine AID was highest in soybean cake, soybean meal and full-fat soybeans, intermediate in rapeseed cake, rapeseed meal and meat and bone meal and lowest in rapeseeds but rapeseeds did not differ from meat and bone meal and rapeseed meal (III). Methionine AID was lowest in meat and bone meal and full-fat rapeseeds, intermediate in full-fat soybeans, rapeseed meal and rapeseed cake and highest in soybean meal and cake, but soybean meal and cake did not differ from rapeseed cake. Cysteine AID was lowest in meat and bone meal and rapeseed meal, intermediate in rapeseed cake and rapeseeds and highest in soybean cake, soybean meal and full-fat soybeans. Threonine AID increased from full-fat rapeseeds and meat and bone meal to rapeseed meal, further to rapeseed cake and onwards to full-fat soybeans, soybean meal and cake. Threonine AID in meat and bone meal did not differ from rapeseed meal, and rapeseed cake did not differ from full-fat soybeans. The AID of cysteine and proline in dried barley containing diets were lower than in air-tightly stored and ensiled barley containing diets (I). The AID of alanine, glutamic acid, isoleucine, methionine, phenylalanine, and proline were lower in air-tightly stored barley compared to that in ensiled barley. The enzyme β-glucanase improved the AID of amino acids in the dried barley containing diet for broilers, but had no effect on the air-tightly stored and ensiled barley containing diets for broilers, or on any diets for cockerels. Amino acid AID was lower in broilers than in cockerels. The predominant basal endogenous amino acids were aspartic acid and glutamic acid and the lowest ones present were methionine and histidine (IV). Lysine and threonine standardised ileal digestibility (SID) was lower in rapeseed meal compared to that in soybean meal and wheat. Methionine SID was similar among soybean meal, rapeseed meal and wheat. Cysteine SID was much lower in soybean meal and rapeseed meal (21.8 and 21.4 %-units lower, respectively) than that in wheat. Differences in amino acid digestibility values of tested ingredients could be explained by variation in chemical composition. Structure of protein fractions and fibre, non-starch polysaccharides and anti-nutritional factors affect digestibility of ingredients. Ingredients with higher fibre content such as cereals and rapeseed products had lower amino acid digestibilities than low fibre ingredients such as soybean meal. The difference between amino acid AID and SID values were the highest in wheat and decreased from rapeseed to soybean meal. The results from growing experiment (III) imply that formulating diets based on a lysine AID was better than that based on total lysine when diets contained protein sources of low amino acid digestibility such as meat and bone meal and rapeseed meal. Variation in the difference between amino acid AID and SID values of different ingredients explains the need to standardise and use standardised amino acid SID values in feed formulation. The amino acid digestibility values measured in current experiments could be added to Finnish feed tables. This would allow formulate more accurately the crude protein-feeding of broilers fed diets composed of different feed ingredients. Keywords: broiler, cereal, protein ingredient, apparent, standardised, diet formulationVäitöskirjatyön tutkimusten tavoitteena oli määrittää tavallisimpien Suomessa siipikarjalle syötettävien rehuaineiden aminohappojen ohutsuolisulavuus. Yhteensä neljässä tutkimuksessa selvitettiin viljojen (ohra, kaura, vehnä, ruisvehnä ja maissi) sekä valkuaisrehujen (rypsin siemenet, rypsipuriste, rypsirouhe, soijapavut, soijapuriste, soijarouhe sekä liha- ja luujauho) näennäinen aminohappojen sulavuus (AID) broilereille (julkaisut I, II, III ja IV) ja aikuisille kukoille (I). Aminohappojen endogeeninen eritys määritettiin proteiinittoman dieetin avulla ohutsuolen loppuosasta ja sen avulla laskettiin vehnän, soijarouheen ja rypsirouheen aminohappojen standardoidut ohutsuolisulavuudet (IV). Lisäksi määritettiin β-glukanaasi-entsyymin ja ohran säilöntämenetelmän vaikutus aminohappojen näennäiseen ohutsuolisulavuuteen broilereilla ja kukoilla (I). Ohutsuolisulavuudet määritettiin näennäisesti teurastustekniikalla käyttäen kromiolkea sulamattomana merkkiaineena. Lopuksi ohutsuolisulavaa lysiiniä verrattiin kokonaislysiiniin rehuseoksen suunnittelun perustana broilereiden ruokinnassa (IV). Lysiinin AID oli alhaisempi ohrassa kuin ruisvehnässä ja vehnässä, mutta ohran lysiinin AID ei eronnut kuoritun kauran, kauran ja maissin lysiinin AID:sta (II). Metioniinin AID oli alhaisin ohrassa, keskitasoa kaurassa, vehnässä ja kuoritussa kaurassa sekä korkein maississa, mutta maissin metioniinin AID ei eronnut kuitenkaan merkitsevästi ruisvehnästä ja kuoritusta kaurasta. Lisäksi metioniinin AID vehnässä ei eronnut kuoritusta kaurasta ja ruisvehnästä. Kysteiinin AID oli korkein vehnässä, ruisvehnässä, maississa ja ohrassa ja alhaisin kaurassa. Kauran kysteiinin AID ei eronnut kuoritusta kaurasta ja maissista. Treoniinin AID oli samanlainen kaikissa viljoissa. Valkuaisrehuissa lysiinin AID oli korkein soijapuristeessa, soijarouheessa ja soijapavuissa, keskitasoa rypsipuristeessa, rypsirouheessa ja lihaluujauhossa sekä alhaisin rypsin siemenissä (III). Rypsin siementen lysiinin AID ei eronnut lihaluujauhosta ja rypsirouheesta. Metioniin AID oli alhaisin lihaluujauhossa ja rypsin siemenissä, keskitasoa soijapavuissa, rypsirouheessa ja –puristeessa sekä korkein soijarouheessa ja –puristeessa. Soijarouheen ja -puristeen metioniin AID ei eronnut rypsipuristeesta. Kysteiinin AID oli alhaisin lihaluujauhossa ja rypsirouheessa, keskitasoa rypsipuristeessa ja rypsin siemenissä sekä korkein soijapuristeessa, soijarouheessa ja soijapavuissa. Treoniinin AID suureni rypsin siemenistä ja lihaluujauhosta rypsirouheeseen, rypsipuristeeseen ja edelleen soijapapuihin, soijarouheeseen ja soijapuristeeseen. Treoniinin AID lihaluujauhossa ei eronnut rypsirouheesta ja rypsipuristeen treoniinin AID soijapavuista. Kuivattua ohraa sisältäneen rehuseoksen kysteiinin ja proliinin AID oli alhaisempi kuin ilmatiivisti säilöttyä tai murskesäilöttyä ohraa sisältäneiden rehuseosten (I). Alaniinin, glutamiinihapon, isoleusiinin, metioniinin, fenyylialaniinin ja proliinin AID oli alhaisempi ilmatiivisti säilötyssä ohrassa verrattuna murskesäilöttyyn ohraan. β-glukanaasi entsyymi paransi kuivattua ohraa sisältäneen rehuseoksen aminohappojen sulavuutta broilereille, mutta ei vaikuttanut ilmatiiviisti säilöttyä tai murskesäilöttyä ohraa sisältäneen rehuseoksen aminohappojen sulavuuteen broilereilla tai minkään rehuseoksen aminohappojen sulavuuteen kukoilla. Aminohappojen AID oli alhaisempi broilereilla kuin kukoilla. Endogeeninen eritys sisälsi eniten asparagiinihappoa ja glutamiinihappoa ja vähiten metioniinia ja histidiiniä (IV). Rypsirouheen lysiinin ja treoniinin standardisoitu ohutsuolisulavuus (SID) oli alhaisempi kuin soijarouheen tai vehnän. Metioniinin SID oli samanlainen soijarouheessa, rypsirouheessa ja vehnässä. Soijarouheen ja rypsirouheen kysteiinin SID oli paljon alhaisempi kuin vehnän. Erot testattujen rehuaineiden aminohappojen sulavuuksissa selittyvät osittain kemiallisen koostumuksen eroilla. Proteiinifraktioiden ja kuidun rakenne, ei-tärkkelyspolysakkaridien ja haitta-aineiden määrä sekä koostumus vaikuttavat rehuaineiden sulavuuteen. Rehuaineiden, joiden kuidun määrä on korkea, kuten viljojen ja rypsituotteiden, aminohappojen sulavuus on alhaisempi kuin vähän kuitua sisältävien rehuaineiden kuten soijarouheen. Ero AID- ja SID-arvojen välillä oli suurin vehnässä ja väheni rypsirouheesta soijarouheeseen. Kasvatuskokeen (III) tulosten mukaan rehuseosten suunnittelu perustuen lysiinin näennäiseen sulavuuteen oli parempi tapa verrattuna kokonaislysiiniin perustuvaan rehusuunnitteluun, rehuseosten sisältäessä valkuais-rehuja, kuten lihaluujauho ja rypsirouhe, joiden aminohappojen sulavuus on alhainen. Koska AID- ja SID-arvojen välinen ero vaihteli eri rehuaineissa, on syytä käyttää aminohappojen SID arvoja rehujen suunnittelussa. Väitöskirjan tutkimuksissa määritetyt aminohappojen sulavuusarvot voidaan liittää suomalaisiin rehutaulukoihin ja niiden avulla voidaan tarkentaa broilereiden valkuaisruokinnan suunnittelua ja toteutusta eri rehuaineista muodostuvilla rehuseoksilla. Asiasanat: broileri, vilja, valkuaisrehu, näennäinen, standardoitu, rehusuunnittel