THE INFLUENCE OF PODODERMATHITIS, ARTHRITIS-TENDOVAGINITIS AND

LITHUANIAN UNIVERSITY OF HEALTH SCIENCES VETERINARY ACADEMY

Rasa Vaitukaitytė

THE INFLUENCE OF PODODERMATHITIS, ARTHRITIS-TENDOVAGINITIS AND

LEG BONE DEFORMITIES ON MEAT QUALITY

Summary of Doctoral Dissertation Agricultural Sciences,

Veterinary (02A)

Kaunas, 2014

The doctoral dissertation was prepared in 2009–2013 at the Department of Food Safety and Quality of the Veterinary Academy, Lithuanian University of Health Sciences.

Research supervisor – Prof. Dr. Gražina JANUŠKEVIČIENĖ (Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Agricultural Sciences, Veterinary – 02A).

Council of Veterinary Research:

Chairman – Prof. Dr. Rasa ŽELVYTĖ (Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Agricultural Sciences, Veterinary – 02A).

Members:

Prof. Dr. Bronius BAKUTIS (Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Agricultural Sciences, Veterinary – 02A);

Dr. Raimundas MOCKELIŪNAS (Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Agricultural Sciences, Veterinary – 02A);

Prof. Dr. Algimantas PAULAUSKAS (Vytautas Magnus University, Biomedical Sciences, Biology – 01B);

Doc. Dr. Antanas ŠARKINAS (Food Institute of Kaunas University of Technology, Technological Sciences, Chemical Engineering – 05T).

Opponents:

Prof. Dr. Albina ANIULIENĖ (Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Agricultural Sciences, Veterinary – 02A);

Prof. Dr. Hab. Aniolas SRUOGA (Vytautas Magnus University, Biomedical Sciences, Biology – 01B).

Public defense of doctoral dissertation in Veterinary Science council will take place at the Dr. S. Jankauskas auditorium of the Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy on 30th May, 2014 at 2:00 PM.

Address: Tilžės str. 18, LT-47181 Kaunas, Lithuania.

The summary of doctoral dissertation was circulated on 30

of April,

2014, according to the confirmed address list. The doctoral dissertation is

available at the libraries of the LUHS Veterinary Academy.

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS VETERINARIJOS AKADEMIJA

Rasa Vaitukaitytė

KALAKUTŲ PODODERMATITO, ARTRITO-TENDOVAGINITO IR KOJŲ KAULŲ DEFORMACIJŲ ĮTAKA

MĖSOS KOKYBEI

Daktaro disertacijos santrauka Žemės ūkio mokslai,

veterinarija (02A)

Kaunas, 2014

Disertacija rengta 2009–2013 metais Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademijoje, Maisto saugos ir kokybės katedroje.

Mokslinė vadovė – prof. dr. Gražina JANUŠKEVIČIENĖ (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademija, žemės ūkio mokslai, veterinarija – 02A).

Veterinarijos mokslo krypties taryba:

Pirmininkė – prof. dr. Rasa ŽELVYTĖ (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademija, žemės ūkio mokslai, veterinarija – 02A).

Nariai:

prof. dr. Bronius BAKUTIS (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademija, žemės ūkio mokslai, veterinarija – 02A);

dr. Raimundas MOCKELIŪNAS (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademija, žemės ūkio mokslai, veterinarija – 02A);

prof. dr. Algimantas PAULAUSKAS (Vytauto Didžiojo universitetas, biomedicinos mokslai, biologija – 01B);

doc. dr. Antanas ŠARKINAS (Kauno technologijos universiteto Maisto institutas, technologijos mokslai, chemijos inžinerija – 05T).

Oponentai:

prof. dr. Albina ANIULIENĖ (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademija, žemės ūkio mokslai, veterinarija – 02A);

prof. habil. dr. Aniolas SRUOGA (Vytauto Didžiojo universitetas, biomedicinos mokslai, biologija – 01B).

Disertacija bus ginama viešame Veterinarijos mokslo krypties tarybos posėdyje 2014 m. gegužės 30 d. 14 val. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademijos Dr. S. Jankausko auditorijoje.

Adresas: Tilžės g. 18, 47181 Kaunas, Lietuva.

Disertacijos santrauka išsiųsta 2014 m. balandžio 30 d. pagal patvirtintą adresų sąrašą.

Disertaciją galima peržiūrėti LSMU Veterinarijos akademijos

bibliotekoje.

INTRODUCTION

Competitive ability of meat production, its demand and predominance in the market is highly dependent on the quality of meat and marketable presence. Recent improvement in human eating habits has resulted in an increasing popularity of turkey breeding and the consumption of their meat production. In the global market, the greatest demand is for high-quality low-fat meat. The research shows that advanced countries consume high- quality meat, despite the fact that it is produced domestically and sold at a higher price. Consumers and meat manufacturers often demand high quality meat. The quality of raw materials is the basis for high-quality and safe products. Scientists D. Juncher et al. (2001) and H. C. Bertram et al. (2008) state that, although the correlation between the qualitative characteristics of the raw materials and their influencing factors has been dealing with the problem for decades, it remains relevant these days as well. High-quality raw materials enable meat manufacturers to produce high-quality meat products to satisfy consumers' needs.

According to the data of agricultural and food product market information system, the sale of turkey and turkey products has recently increased in the Lithuanian market. The statistical data about Lithuanian companies for 2009–2012 show that the numbers of slaughtered turkeys were: 364.15 thou in 2009, 410.84 thou in 2010, 459.32 thou in 2011 and 499.60 thou in 2012 (<http://www.vic.lt/?mid=383&id=11268>).

In the third quarter of 2013, the slaughter in the Lithuanian plants amounted to 11.66 million units or was by 4.11 percent higher than in the same quarter of 2012 (11.20 million units). The carcass weight of poultry amounted to 22 119.17 tons. The increase compared to the same period of 2012 was 10.11 percent (<http://www.vic.lt/?mid=383&id=13508>).

In the last few decades, the genetic selection of turkeys has distorted the natural physiology of modern meat turkey breeds. The distorted physiology manifests in the altered bird behavioural patterns, higher body mass and muscle hypertrophy, increased sensitivity to stress and altered metabolism.

In view of intensive breeding of meat turkeys, their health, well-being and the quality of produced meat products has become issues of great concern (Hafez, Hauck, 2005; Werner et al., 2005).

In practical research, the interface analysis of poultry diseases and the quality of the raw meat is still a rare phenomenon. Literary sources lack information about the criteria for identifying the impact of turkey leg lesions on the quality of meat, its suitability for further technological processing and the risks posed to human health. The information about the causes of illnesses, risk factors, pathogenesis, the stage of pathological development is

found in abundance yet there is lack of data referring to the influence of meat bird disorders on muscle morphology and quality of meat (Le Bihan- Duval et al., 2008).

In global practice of refining animal material, the product quality is guaranteed by controlling all stages of production. It is equally important for manufacturers and consumers that the meat products will not pose any threat to consumers’ health (Blaha, Blaha, 2001).

The main objective of the present dissertation

The main objective of the present dissertation is to determine the incidence of pododermathitis, arthritis-tendovaginitis and leg bone deformities in turkeys and to evaluate the influence of leg lesion on the quality of meat based on the post-mortem examination results.

Tasks

1. To determine the incidence of leg lesions in turkeys (pododermathitis, arthritis-tendovaginitis and varus-valgus deformities).

2. To evaluate the impact of turkey leg lesions on the physical and chemical indices of M. pectoralis and M. biceps femoris : content of proteins, intramuscular fat, biogenic amines and malondialdehyde as well as colour coordinates – lightness, redness and yellowness.

3. To evaluate the influence of turkey leg lesions on the technological indices of M. pectoralis and M. biceps femoris : pH

content of lactic acid during meat maturation, loss on cooking and water holding capacity.

4. To apply acoustic spectrometer operating at short pulses within the range of 4.95 to 35.71 kHz for analysis of meat quality in the cases of leg lesions.

5. To evaluate the influence of turkey leg lesions on the functional and morphological indices:

5.1. Respiration rate of mitochondria of M. pectoralis and M. biceps femoris .

5.2. Histomorphological transformations of M. pectoralis and M. biceps femoris .

6. To evaluate the influence of leg lesions on ultrastructural transformations of M. pectoralis and M. biceps femoris : number of mitochondria and decay of myofibrils.

Scientific novelty and significance

At a slaughter house of meat production company ante-mortem and post-

mortem examination of male turkeys was conducted for determining the

incidence of leg lesions. For the first time, the influence of leg lesions

(pododermathitis, pododermathitis-arthritis-tendovaginitis, and pododerma- thitis- varus-valgus deformities) on the meat quality was determined based on the evaluation of physical and chemical indices, meat maturation and lipid oxidation processes and functional-morphological data on M.

pectoralis and M. biceps femoris . Among the novelties of the dissertation can be mentioned: investigation of the respiration rate of mitochondria and ultrastructure of turkey muscles ( M. pectoralis and M. biceps femoris) and application of acoustic method for analysis of meat quality.

MATERIALS AND METHODS Grouping of turkeys for analysis and research location

The present research was carried out in 2009–2013. The research subjects were chosen from the meat slaughterhouse company X: male turkeys of the same breed (BIG-line 6), age (147 days) and weight (20 kg) grown under the same industrial farming conditions. The samples for further research were taken from M. pectoralis and M. biceps femoris of male turkeys.

Following B. Spindler’s (2007) visual macroscopic changes assessment methodology, the turkeys were divided into four treatment groups:

Group I (Control group) – turkey with legs without any lesions;

Group II (P) – turkeys with 3° (third degree) of pododermathitis (maturated with inflammation exudate and necrotic mass);

Group III (PAT) – turkeys with pododermathitis-arthritis-tendovaginitis (3° pododermathitis with Articulatio intertarsalis and M. peroneus superficial , M. tibialis cranial and extensor digitorum M. longus tendon inflammation). The ring surrounds the tendon holder ( Anula tibialis ) with a visually noticeable joint and the surrounding tendon swelling.

Group IV (PVV) – turkeys with pododermathitis varus-valgus - deformations (3° pododermathitis together with tibiotarsus and tarsometatarsus (metatarsal bone) bone lesions where anomalies occur in stance (bent legs transforming into an X or an O shape). In the case of varus deformities, leg bones become warped inside and valgus deformities appear to the outside.

The examination of the quality of turkey meat was conducted at the departments and laboratories of the Veterinary Academy (the Department of Food Safety and Quality, Animal Meat Characteristics and Quality Assessment Laboratory, Department of Stockbreeding of Birds, Feed and Poultry Laboratory, and Histology Laboratory of the Centre of Pathology), at the departments and institutes of the Medical Academy (Neuroscience Institute, Department of Biochemistry, Institute of Anatomy of Electron

Microscopy Laboratory, Department of Food technology) of the Lithuanian University of Health Sciences and Food Institute of Kaunas University of Technology.

Physical and chemical studies of meat

Each sample of a muscle taken for research weighed 300 g. The following characteristics were identified: dry matter, protein, intramuscular fat and ash content, color coordinates (L *, a *, b *), pH, drip, water holding capacity, loss of cooking quality, tenderness. The research was carried out 48 hours after the turkeys had been slaughtered.

Meat pH 6 and 24 hours after the turkey slaughter was measured by the portable pH meter PP-15 (Sartorius, Germany) with a glass electrode and meat pH 48 hours after the turkey slaughter was measured by a pH meter INOLAB 3, using the contact „SenTix“ electrode. The measurements of M.

pectoralis and M. biceps femoris were performed at a depth of 1 cm. The water holding capacity was measured by R. Grau and R. Hamm method modified by V. Volovinskaja and B. Kelman. The loss on cooking was determined by E. Schilling‘s method by cooking vacuum-packed meat in a circulated water bath for 30 min at 70°C (the sample was weighed before and after cooking). The toughness of cooked meat was measured by Warner-Bratzler method.

The intramuscular fat content was determined by Soxhlet apparatus (ISOLAB, Germany) by extracting with an organic solvent (chloroform) for 8 hours. The dry matter content was determined by drying the meat samples at 105°C until they gained the constant weight which was determined by automatic dry scales SCALTEC SMO 01. The protein content of meat was determined by Kjeldahl and the content of ash was measured by burning meat organic materials in a muffle oven at the temperature of 700°C. The drip was determined by reduction of the sample within 24 hours, keeping the meat hanging in the bags at +4°C. The color coordinates within equal contrast color spectrum were measured by the spectrophotometer Minolta Chroma Meter 410 (Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, Virginia, USA). Parameters L*, a* and b* (brightness and red-and-yellow coordinates according to the CIEL * a * b * scale NBS units, respectively) were measured by light reflection mode.

Investigation of muscle structural properties by acoustic spectrometer

For the study by acoustic spectrometer (LFRA), operating at short pulses

within the range of 4.95 to 35.71 kHz, the collected muscle samples were

held in formalin at –18°C. For examination, the samples were slightly

thawed and cut along the muscle fibres into 3 mm thick 16 cm² pieces. The ready samples were placed in a convection thermostat at 45°C and kept there for 60 minutes.

Measurements were carried out using optimal acoustic signal frequency (22.73 kHz) with the smallest values of standard deviation AP and variation coefficient (respectively 0.0187 and 0.0059). The samples were investigated producing an acoustic signal perpendicular to muscle fibres.

Determination of malondialdehyde content

The levels of malondialdehyde (MDA) content were evaluated three times in 100 g samples taken: 24 hours and 3 and 6 months following the slaughter of turkeys (the samples for 3 and 6 months were kept frozen at –18°C).

Malondialdehyde content was determined by the method of high performance liquid chromatography, as described by R. Mendes (Mendes et al., 2009). The MDA-TBA compound was quantified by comparison between the peak area of MDA-TBA compound in the sample and the peak area of this compound in standard solution.

Determination of lactic acid content

Lactic acid was determined by the method of capillary isotachphoresy using the capillary isotachphoresy analyzer EA 102 (VILLA LABECO s.r.o., Slovakia). It was extracted from the meat by purified water and the amount was set from the secondary filtrate. The concentration of lactic acid was calculated from the calibration curve using isotachphoresy analyzer control and data processing programme ITPPro (VILLA LABECO s.r.o., Slovakia). The sensitivity of the method is 0.01 mg/100 g of sample.

Determination of biogenic amines

To determine biogenic amines, the samples weighing 300 g were taken and divided into three parts for each research period. The study was carried out at different times: 6 hours, 48 hours and 96 hours following the turkey slaughter. Samples were stored in a refrigerator at +4°C. The quantitative analysis of biogenic amines such as putrescine, cadaverine, histamine, tyramine, spermidine and spermine was performed by the method of reversed phase high-performance liquid chromatography. Later the samples were homogenized. Biogenic amines were extracted with 0.4 mol/l perchloric acid solution. The ready extract was thermostated with dansyl chloride solution (5-dimethylamino-naphthalene-1- sulfonylchloride) for 45 minutes at 40°C. The residue dansylchlorid was removed with 25 percent ammonia after derivatization and cooling to room temperature. The samples

were filtered through a 0.45 µm filter, injected 20 µl each and analyzed by the ESC system. Identification was carried out by comparing the retention time of each determined standard with the retention time of each reference material. The quantitative analysis was performed by the method of internal standard calculation of the peak area for a defined quantity of the reference standard material.

Preparation of permeabilised fibres and the recording rate of mitochondrial respiration

Following turkey stunning and bleeding, the selected muscle samples were immediately cut out and crushed to 0.2–0.3 mm size pieces. The crushed samples were placed in a 0–4°C containment medium, adding additionally 50 mg/ml of saponin and 3 mg/ml of collagenase. After that, a 30 - minute incubation was performed continuously shaking 120 times per minute in increments of 2 cm. After the incubation, the fibres were transferred to the measuring medium for washing process. Test tubes with fibres were shaken again for 10 minutes and then transferred to the measuring medium. During the research, all the samples were kept in ice maintaining the temperature of 0–4°C.

Mitochondrial respiratory rates were recorded by polarography, using a closed-Clark-type oxygen electrode and a polarograph "Linsey L250"(Germany). Respiratory measurements of permeabilized skeletal muscle fibres were performed at 37°C. 5 mM glutamate + 6 mM malate and 1 mM succinate were chosen and used as substrates.

The data obtained from oxmetric measurement curves were recorded by a computer and processed using a specialized computer BioMed program, estimating the rate of calculated oxygen consumption in different metabolic states of mitochondria.

Preparation of samples for histological examination of muscles Samples were fixated with 10 percent formalin in phosphate buffer (pH – 7.4). After fixation, they were cut, washed with distilled water, dehydrated and clarified. Subsequently, the test samples were infused into paraffinic blocks using tissue embedding software "Tess 99" (Medite, USA).

The paraffin blocks containing the testing tissues were cooled and cut into 4 µm diameter sections using a rotary microtome Accu-Cut ® SRMTM (Sakura, Japan). The sections of paraffin tissues were stained with hematoxylin-eosin and histological sections were made using automated histology painting machine "Tissue-Tek" ® DRSTM (Sakura, Japan).

Histological microscope slides were observed by luminosity microscope

„AxioImager M1“ (Zeiss, Germany) and were taken by camera „AxioCam

HRc“ (Zeiss, Germany).

Sample preparation for analysis by transmission electron microscopy (TEM)

The samples of approximately 1–3 mm turkey muscles selected for testing were immediately fixated in 2.5% glutaraldehyde phosphate (pH – 7.4). After the secondary fixation with 1 percent of osmium tetroxide (OsO

) the samples were washed with 0.1 M phosphate buffer (pH–7.4).

Later, the samples were dehydrated and infused into the resin, gradually reducing the concentration of acetone and increasing the concentration of resin. The infused resin sample was polymerized for 48 hours at 60°C temperature.

Semi-thin sections of longitudinally oriented muscle were observed by light (optical) microscope AxioImager M1 (Zeiss, Germany) and according to them the exact pyramid was cut for thin cuts in the place observed by electron microscopy. Semi-thin sections were cut using a special glass knife and thin sections were cut by a high quality diamond knife using ultramicrotome EM UC7 (Leica, Germany). Semi-thin sections were painted with methylene blue by R. L. Ridgway (1986), and thin sections were painted in an automated manner using the device RMC QG -3000 EC.

Longitudinal sections of muscle fibres were examined by the transmission electron microscope “Tecnai G2 Spirit BioTWIN” (FEI, Netherlands). The measurements were carried out by an open-source image processing program „Fiji“ (Schindelin et al., 2012).

EVALUATION OF STATISTICAL DATA

The statistical data analysis was performed using „SigmaPlot 2000“ and SPSS 17.0 software packages. The means are presented together with the average standard errors and statistically compared using Student‘s t-test.

The differences between the mean values are significant when p<0.05. The correlation coefficient (r) was calculated as well as its significance (p); the coefficient is significant when p<0.05.

RESULTS AND DISCUSSION

During ante-mortem and post-mortem inspection, 37 564 units of turkey [Big-6] were examined, including 26488 units of male turkey (mean age 147 days) and 11 076 units of female turkey (mean age 105 days).

The most common diagnosed leg disorders found in both male and female turkeys following post-mortem examination were pododermathitis,

arthritis-tendovaginitis and varus-valgus deformities. Pododermatithis was found in nearly 48.50 percent of female and 81.13 percent of male turkeys examined. Other leg lesions made up only a small percentage of other disorders found.

Pododermathitis, arthritis-tendovaginitis and varus-valgus deformities were predominantly found in male turkeys: respectively by 32.36 percent, 1.89 percent and 0.84 percent more frequently than in female turkeys.

According to Hafez et al. (2005) and Shepherd, Fairchild (2010), the incidence of pododermathitis found in a flock of turkeys can reach up to 100 percent, whereas according to Ekstrand, Alger (1997) up to 98 percent.

Shivaprasad et al. (2002) claim that arthritis found in turkey ( bred for meat consumption) flocks typically can reach up to 5 percent. According to Hester, Ferket (1998) studies, depending on the age and investigation period, varus-valgus deformities in a flock of turkeys account for 0.5 to 3.3 percent.

Chemical, physical and technological characteristics of turkey meat The influence of physical-technological properties of turkey legs lesions on the quality of meat was determined by the physical-chemical evaluation of the M. pectoralis and M. biceps femoris indicators.

Examination of physical-chemical properties of breast and thigh muscle ( M. pectoralis and M. biceps femoris) of turkeys with pododermathitis, pododermathitis-arthritis-tendovaginitis and pododermathitis- varus-valgus deformities showed statistically significant differences of the variables between the control and leg lesions groups. The changes observed in turkeys with leg disorders mainly affected dry matter and protein content.

The dry matter content in M. pectoralis muscles taken from each investigated group of turkeys with leg lesions was by 0.24 (P), 0.18 (PAT) and 0.38 percent (p<0.05) (PVV) lower than in the muscles taken from the control group. Meanwhile, the sample materials from M. biceps femoris showed no statistically significant change in the content of dry matter.

The protein content in M. pectoralis muscle samples taken from the investigated groups (II, III and IV) were respectively by 0.55 (p<0.05), 1.05 (p<0.001) and 0.97 percent (p<0.001) lower in comparison with the control group. On the contrary, the protein content in the M. biceps femoris muscle samples was higher in comparison with the control group (p<0.001).

Only few findings are given in scientific literature of how various diseases have an impact on the physical-chemical properties of meat.

Studies carried out by Paulauskas (2012) show that in the case of ascites and

bursites, the dry matter and protein content found in turkey breast muscle

was lower in comparison with healthy turkey meat.

Statistically significant differences were found in investigated groups following color coordinates analysis.

M. pectoralis samples from the investigated pododermathitis group (II) were by 3.85 NBS (p<0.001) lighter, by 0.77 NBS (p<0.01) redder and by 1.19 NBS (p<0.01) yellower in comparison with the samples from the control group. In the pododermathitis-arthritis-tendovaginitis group (III), samples were by 2.17 NBS (p<0.01) lighter and by 3.38 NBS (p<0.001) yellower compared with the control group. The samples from the investigated pododermathitis varus-valgus deformities group (IV) were by 0.34 NBS (p<0.05) redder, by 1.48 NBS (p<0.001) yellower and by 0.06 NBS lighter compared with the control group.

In the case of pododermathitis group (II), M. biceps femoris samples were by 6.89 NBS (p<0.001) lighter, by 3.71 NBS (p<0.001) redder and by 2.45 NBS (p<0.001) yellower in comparison with the control group. In the investigated pododermathitis-arthritis-tendovaginitis group (III), samples were by 10.02 NBS (p<0.001) lighter, by 2.02 NBS (p<0.001) redder and by 2.15 NBS (p<0.001) yellower compared with the control group. Samples in the investigated pododermathitis varus-valgus deformities group (IV) were by 6.021 NBS (p<0.001) lighter, by 2.27 NBS (p<0.001) redder and by 1.65 NBS (p<0.001) yellower compared with the control group.

Woelfel et al. (2002) and Galobart, Moran et al. (2004) claim that the meat lightness index L * is a criterion that is suitable for evaluation of PSE meat, meanwhile, Berri et al. (2001), conversely claim that the meat lightness index L * is not related to PSE meat, but this is probably due to the intensive growing and genetically determined heme pigments in meat.

Although many authors describe the color of turkey breast muscle as an important indicator of the quality and colour measurements as indicators specific to PSE/DFD (Sośnicki et al., 1998), according to Taubert (2001), the ratio of brightness L * value equal to 51 does not mean that the meat is of inferior quality. The rapidly developing post-mortem stiffness after slaughter increases the likelihood of pale meat color and reduces water retention and quality of products (Dransfield, Sośnicki, 1999).

The maximum water retention capacity was observed in M. pectoralis muscle samples from the investigated pododermathitis (II) and pododermathitis- varus-valgus deformities (IV) groups: respectively by 1.97 (p<0.01) and 1.61 percent (p<0.05) higher than in the control group.

Meanwhile, pododermathitis-arthritis-tendovaginitis group had the lowest value (0.65 percent) compared with the control group. The water retention capacity of M. biceps femoris samples from the investigated group (II) was by 0.35 percent higher than in the control, whereas from the groups with pododermathitis-arthritis-tendovaginitis and pododermathitis- varus-valgus

deformities respectively by 2.25 (p<0.05) and 2.75 percent (p<0.01) lower compared with the control.

A rapid decrease in pH and increase of temperature cause denaturation of sarcoplasma protein. As a result, muscles lose their water-binding capacity, the meat becomes soft also watery in consistency and the denaturation of myoglobin is responsible for pale colour (Molette et al., 2003; Alvarado, Sams, 2004).

The investigative acoustic spectrometer was set to establish certain dependences on sample quality indicators and value of acoustic signal Ap penetrating the sample. A strong correlation was found between the dry matter content in M. pectoralis samples and values Ap of the acoustic signal (r=0.8930, p=0.0550). The analysis of the M. biceps femoris samples correlation coefficients with the Ap value of the acoustic signal showed a strong correlation between pH (r=0.8702, p=0.0672) and water holding capacity (r=0.8263, p=0.0910) and a moderate correlation between the ash content (r=0.7696) (p=0.1228) and acoustic signal (Ap) values.

Analysis of malondialdehyde (MDA) content

The results of the MDA content analysis showed that the breast muscles with the most intensive oxidation of turkey fat were observed in the control group. At all stages of the research, the MDA content in turkeys with leg lesions was lower than in the control group.

In the first stage of research, i.e. 24 hours after turkey slaughter, the content of MDA levels in the cases of pododermathitis, pododermathitis- arthritis-tendovaginitis and pododermathitis varus-valgus deformities were by 0.63 µmol/kg, 0.03 µmol/kg and 0.59 µmol/kg lower than in the control group. Three months after turkey slaughter, the levels of MDA were by 1.47 µmol/kg (p<0.001) (P), 0.70 µmol/kg (PAT) and 1.35 µmol/kg (p<0.01) (PVV) lower respectively than in the control group. After 6 months, the MDA levels were respectively by 2.50 µmol/kg (P), 1.01 µmol/kg (PAT) and 3.34 µmol/kg (PVV) lower than in the control group.

Fat oxidation was most intensive in M. pectoralis and M. biceps femoris of control group.

During the initial research phase, 24 hours after turkey slaughter, the

content of MDA levels was by 0.18 µmol/kg and 0.29 µmol/kg lower in

pododermathitis and pododermathitis- varus-valgus groups respectively,

whereas in the case of pododermathitis-arthritis-tendovaginitis the MDA

level was by 0.41 µmol/kg higher than in the control group. Three months

after slaugther, the MDA level in the groups with pododermathitis,

pododermathitis-arthritis-tendovaginitis and pododermathitis and- varus-

valgus deformities was respectively by 1.43 µmol/kg, 1.93 µmol/kg and

2.81 µmol/kg (p<0.05) lower than the control group. Six months after slaughter, the MDA content was by 1.38 µmol/kg, 1.27 µmol/kg and 2.66 µmol/kg lower than in the control group.

The obtained data showed that the MDA concentration in M. biceps femoris at all stages was higher than in M. pectoralis . The more intensive fat oxidation in the thigh muscle can be explained by a higher content of intramuscular fat and poultry-specific polyunsaturated fatty acids (PUFA).

The content of intramuscular fat in the samples of M. pectoralis in the case of pododermathitis was by 0.11 percent (p<0.05) lower and in the case of pododermathitis-arthritis-tendovaginitis and pododermathitis -varus- valgus deformities respectively by 0.42 (p<0.001) and 0.14 percent (IAB) higher than in the control group. In all cases of the leg lesions, the intramuscular fat content in M. biceps femoris was respectively by 1.77 (p<0.001), 1.30 (p<0.001) and 1.25 percent (p<0.001) lower than in the control group.

Formation of lactic acids and biogenic amines during meat maturation

The pH value, which predetermines the quality of meat products and their suitability for processing and consumption, is one of the technological quality indices reflecting the metabolic processes of post-mortem glycolysis.

In the case of pododermathitis, the content of lactic acid in M. pectoralis and increased for up to 96 hours of meat maturation. 96 hours after the slaughter, the content of lactic acid in M. pectoralis was by 0.006 mg/100g higher and in M. biceps femoris by 0.003 mg/100 g lower than in the control group. The active acidity (pH) in M. pectoralis 6–24 hours after slaughter ranged within 5.84±0.03–5.77±0.07 and in M. biceps femoris within 5.90±0.03–

5.81±0.04.

In the case of pododermathitis-arthritis-tendovaginitis and pododerma- thitis- varus-valgus deformities the content of lactic acid in M. pectoralis 96 hours after the slaughter was respectively by 0.08 mg/100 g and 0.002 mg/100 g and in M. biceps femoris by 0.242 mg/100 g and 0.179 mg/100 g (p<0,05) lower than in the control group. Though the content of lactic acid has been slightly increasing throughout the whole meat maturation period it was insufficient. In the case of pododermathitis-arthritis-tendovaginitis, the active acidity (pH) in M. pectoralis 6 and 24 hours after the slaughter ranged from 5.81±0.08 to 5.82±0.04 and in M. biceps femoris from 6.05±0.08 to 6.10±0.09 (p<0.05). In the case of pododermathitis- varus-valgus deformities, the active acidity in M. pectoralis 6 and 24 hours after the slaughter ranged from5.81±0.05 to 5.63±0.09 and in M. biceps femoris from 6.13±0.08 (p<0.05) to 6.04±0.09.

The portion of lactic acid concentrated during anaerobic glycolysis is lower when glycogene is absorbed before the slaughter as a result of bird exhaustion or stress. When the content of glycogene in the turkey muscles is lower its portion converted into lactic acid is smaller. This is responsible for the high final pH and affects the quality and technological properties of meat (Owens, Sams, 2000).

The quality and safety of meat products can be affected by biogenic amines occurring during the technological process. Their formation depends on the quality of raw material and sanitary status of technological process (Ruiz-Capillas, Jiménez-Colmenero, 2004).

The obtained results showed that the mean composite content of biogenic amines (putrescine, cadaverine, histamine, tyramine, spermidine and spermine) in M. pectoralis 96 hours after the slaughter in the case of PAT and PVV was respectively by 6.27 mg/kg (p<0.01), 33.66 mg/kg (p<0.001) and 27.93 mg/kg (p<0.001) and in M. biceps femoris by 15.64 mg/kg (p<0.001), 12.17 mg/kg (p<0.001) and 12.43 mg/kg (p<0.001) higher than in the control group. In all cases of leg lesions 96 hours after the slaughter, spermine (p<0.001) was the dominant biogenic amine in M.

pectoralis and M. biceps femoris . The highest histamine content determined in the cases of PAT and PVV occurred in M. pectoralis . It was respectively by 19.22 mg/kg (p<0.001) (PAT) and 12.82 mg/kg (p<0.001) (PVV) higher than in the control group.

The toxicity of biogenic amines depends on the individual sensitivity and on the compounds entailing the toxicity of biogenic amines. So far, the precise dose of biogenic amines capable of entailing intoxication is unknown (Zaman et al., 2009).

The influence of leg pathologies on respiration of permeabilized muscle fibres

In order to determine the influence of leg lesions (pododermathitis- arthritis-tendovaginitis and pododermathitis -varus-valgus deformities) on oxidative phosphorylation of mytochondria in permeabilized fibres of skeletal striated muscle, the respiration rate of mitochondria was measured in different metabolic states.

The obtained results showed that in the case of pododermathitis-arthritis- tendovaginitis and pododermathitis- varus-valgus deformities the presence of substratum glutamate+malate produced no significant influence on the respiration rate of mitochondria in the 2nd (V

) and the 3rd (V

) metabolic states.

During the succinate oxidation in the case of PVV, the respiration rate of

M. pectoralis mitochondria in the 3rd metabolic state reduced by 27 percent

(p<0.05) in comparison with the control group. The respiration rate at the absence of phosphorylation process, measured after insertion of atractyloside, did not change in any case of leg lesions. The respiration rate of mitochondria in the 4th metabolic state after insertion of cytochrome c did not change. This allows concluding that leg lesions in turkeys had no impact on the intactness of mitochondria membrane.

The insertion of inhibitor c arbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone (CCCP) reduced the oxygen consumption rate in turkeys with leg lesions by 28 percent (p<0.05) compared with the healthy turkeys. This implies the possibility of mitochondria respiration behind complex I or transportation of substratum in the respiration chain.

In the cases of P, PAT and PVV deformities, no statistically significant affect on respiration rate in the 2nd (V

) and 3rd (V

) metabolic states with glutamate+malate or succinate occurred in the permeabilized fibres of M. biceps femoris . In comparison with the control group, the addition of atractyloside (ATR) or exogenic cytochrome c (Cyt

) did not change in any experimental group. Addition of the classical inhibitor CCCP, which segregates oxidation from phosphorylation, also did not entail statistically significant differences between the control and experimental groups.

According to J. R. Opalka (2004) and other scientists, the investigations of mitochnodria of skeletal striated muscles reveal the possible biochemical mechanism responsible for the deteriorated quality of pectoral muscles in turkeys.

Histological and ultrastructural investigations of muscles

The area of myocytes was measured for determining the impact of turkey leg lesions on the morphological structure of muscles. In the case of PAT, the area of myocytes in M. pectoralis was the smallest; by 546 µm

(p<0.01) smaller than in the control group. The decrease of the area of muscle fibres may be influenced by degeneration processes occurring after hypertrophy and myopathy of fibres entailed not only by leg lesions but also by disturbed metabolic processes in muscles during intensive growth of turkeys (Elminowska-Wenda et al., 2005). In the case of PVV, the area of myocytes of M. biceps femoris was the largest; by 849 µm

(p<0.001) larger than in the control group. It can be assumed that degeneration processes occur in M. biceps femoris after hypertrophy of muscles as in the case of PAT in M. pectoralis . The fibres of thigh muscles are supplied with a greater number of capillars facilitating the elimination of metabolic products and inhibiting the degenerative changes (Branscheid et al., 2004 a, b; Wicke et al., 2001).

For evaluation of P, PAT and PVV deformities influence on the structure

was examined using transmission electron microscope.

The highest decrease of the number of mitochondria and decayed myofibrils (p<0.05), the lowest amount of intact myofibrils (p<0.05), the highest number of decayed myofibrils across Z line (p<0.05), and the biggest diameter of myofibrils (p<0.05) were determined in M. pectoralis in the case of PVV. In M. pectoralis of turkeys with PAT, the decrease of the number of mitochondria was more significant (p<0.01) and the number of decayed myofibrils across Z line was higher (p<0.01) than in the control group.

The greatest number of changes was determined in M. biceps femoris and M. pectoralis (p<0.01) were related with PAT and PVV deformities.

CONCLUSIONS

1. During the post-mortem examination of male turkeys, 81.13 percent of pododermathitis cases, 2.35 percent of arthritis-tendovaginitis cases and 0.92 percent of varus-valgus deformities were diagnosed. The incidence of pododermathitis in male turkeys was by 32.63 percent, arthritis- tendovaginitis by 1.89 percent and varus-valgus deformities by 0.84 percent higher than in female turkeys.

2. Leg lesions significantly affected the physical and chemical indices of turkey meat: the content of proteins in the cases of M. pectoralis P (p<0.05), PAT (p<0.001) and PVV (p<0.001) was lower than in the control group.

The content of intramuscular fat in M. pectoralis in the case of PAT (p<0.001) was higher and in M. biceps femoris in all cases of leg lesions lower (p<0.001) than in the control group. In the P case, the samples of M.

pectoralis were lighter (p<0.001), in the case of PAT yellower (p<0.001) and in the case of PVV the least light and the least red (p<0.05) whereas the samples of M. biceps femoris in the case of P were redder (p<0.001), in the case of PAT lighter (p<0.001) and in the case of PVV yellower than in the control group.

3. The composite content of biogenic amines formed at the end of meat

maturation in M. pectoralis and M. biceps femoris in the cases of P, PAT

and PVV was higher than in the control group (p<0.001). Leg lesions had no

effect on MDA content in M. pectoralis and M. biceps femoris. The

intramuscular fat most intensively oxidised in the turkeys from the control

group. The highest amount of MDA was determined 6 months after the

slaughter in M. pectoralis (5.06±1.55 µmol/kg) and M. biceps femoris

(9.04±1.52

mol/kg) of healthy turkeys. In the cases of P, PAT and PVV,

the content of MDA was lower than in the control group.

4. Different leg lesions had a strong influence on the technological indices of M. pectoralis and M. biceps femoris. In the cases of P, PAT and PVV deformities, the pH

value in M. pectoralis was higher and in M.

biceps femoris in the cases of PAT (p<0.05) and PVV deformities (p<0.001) lower than in the control group. The content of lactic acid during meat maturation in the cases of PAT and PVV both in M. pectoralis and M.

biceps femoris was insignificantly higher than in the control group. The water holding capacity in M. pectoralis in the cases of P (p<0.01) and PVV (p<0.05) was higher and in M. biceps femoris in the cases of PAT (p<0.05) and PVV deformities (p<0.01) lower than in the control group. The loss on cooking by M. pectoralis in the case of PAT (p<0.001) was higher and in the case of PVV deformities (p<0.001) lower than in the control group. The loss on cooking by M. biceps femoris in the cases of P (p<0.05), PAT (p<0.001) and PVV deformities (p<0.01) was higher than in the control group.

5. Analysis of quality indices by acoustic method revealed a strong correlation between the content of dry matter in M. pectoralis samples and the value of acoustic signal (Ap) (r=0.8930) (p=0.0550) and in M. biceps femoris between pH (r=0.8702) (p=0.0672) and water holding capacity (r=0.8263) (p=0.0910) and medium correlation between the content of ash (r=0.7696) (p=0.1228) Ap value of acoustic signal.

6. In the case of PVV deformities the respiration rate of mitochondria in M. pectoralis both during succinate oxidation in the 3rd metabolic state and after insertion of inhibitor CCCP decreased (p<0.05) either due to disturbance of the complexes of mitochondria respiration chain or due to disturbance of substrate transportation to respiration chain. The cases of P, PAT and PVV had no statistically significant impact on respiration rate of mitochondria in M. biceps femoris .

7. It was determined that leg lesions had an impact on the morphological indices of muscles: in the case of PAT the area of myocytes in M. pectoralis was the smallest (p<0.01) whereas in the case of PVV deformities in M . biceps femoris it was the highest (p<0.001). In other cases of leg lesions, no significant changes in M. pectoralis ir M. biceps femoris were determined.

8. The determined ultrastructural changes in M. pectoralis ir M. biceps femoris entailed by leg lesions were the following: in the cases of PAT (p<0.05) and PVV deformities (p<0.01) the content of mitochondria in M.

pectoralis and M. biceps femoris was lower than in the control group. The greatest number of decayed myofibrils in M. pectoralis and M. biceps femoris was determined in the case of PVV deformities (p<0.05).

PUBLICATIONS

1. Januškevičienė G., Zaborskienė G., Garmienė G., Vaitukaitytė R., Paulauskas V., Januškevičius V. Intensyviai augintų kalakutų mėsos tinkamumo brandinti įvertinimas. Veterinarija ir zootechnika. ISSN 1392- 2130. 2011. T. 56 (78). P. 58–64.

2. Vaitukaitytė R., Januškevičienė G., Bartkienė E., Vidmantienė D., Juodeikienė G., Stankevičienė M. Galūnių patologijų įtaka kalakutienos kokybei. Veterinarija ir zootechnika. ISSN 1392-2130. 2013. T. 61 (83). P.

81–88.

3. Vaitukaitytė R., Januškevičienė G., Gružauskas R., Bliznikas S.

Malondialdehyde levels in fresh and frozen turkey meat. Veterinarija ir zootechnika. ISSN 1392-2130. 2013. T. 62 (84). P. 85–91.

CONFERENCES

1. Vaitukaitytė R., Januškevičienė G., Bartkienė E., Juodeikienė G., Vidmantienė D. „Deformation diseases of extremities of turkeys effecting meat quality“. 6th Baltic Conference on Food Science and Technology:

„Innovations for food science and production“, FOODBALT-2011, Latvia university of agriculture. 2011 m. gegužės 5–6 d., Jelgava, Latvija.

2. Vaitukaitytė R., Januškevičienė G., Zaborskienė G., Garmienė G.

„Disorders of legs influence for biogenic amines formation in turkey meat“.

Tarptautinė mokslinė konferencija „Veterinarijos ir gyvulininkystės mokslų aktualijos“, 2011 m. rugsėjo 22–23 d. LSMU VA, Kaunas.

3. Vaitukaitytė R., Januškevičienė G., Gružauskas R., Bliznikas S.

„Malondialdehyde levels of fresh and frozen turkey meat“. 7th Baltic Conference on Food Science and Technology, FOODBALT-2012, Kaunas university of technology. 2012 m. gegužės 17–18 d., Kaunas, Lietuva.

4. Vaitukaitytė R., Januškevičienė G., Bartkienė E., Vidmantienė D., Juodeikienė G. „The influence of turkey leg pathologies in the quality of turkey meat“. 7th Baltic Conference on Food Science and Technology, FOODBALT-2012, Kaunas university of technology. 2012 m. gegužės 17–

18 d., Kaunas, Lietuva.

REZIUMĖ

Mėsos gamybos konkurencingumas, paklausa ir dominavimas rinkoje priklauso nuo mėsos kokybės bei prekinės išvaizdos. Pastaraisiais metais, keičiantis žmonių mitybos įpročiams, populiarėja kalakutų auginimas ir jų mėsos produkcijos vartojimas. Pasaulinėje rinkoje didžiausią paklausą turi kokybiška ir mažai riebalų turinti mėsa. Mokslinių tyrimų rezultatai rodo, kad labiau išsivysčiusių šalių gyventojai pirmenybę teikia nors ir brangesnei, tačiau savo šalyje pagamintai produkcijai. Vartotojai ir gamintojai dažnai kelia aukštesnius reikalavimus mėsos kokybei bei maisto saugai. Žaliavos kokybė – tai kokybiškų ir saugių produktų gamybos pagrindas. D. Juncher ir grupės mokslininkų (2001), H. C. Bertram ir grupės tyrėjų (2008) nuomone, jau kelis dešimtmečius gvildenama žaliavos kokybinių charakteristikų ir jas sąlygojančių veiksnių priklausomybės tema išlieka aktuali ir šiandien. Aukštos kokybės žaliava perdirbėjams suteikia galimybę pagaminti aukštos kokybės mėsos gaminius, atitinkančius vartotojų poreikius.

Žemės ūkio ir maisto produktų rinkos informacinės sistemos duomenimis, kalakutienos ir jos gaminių Lietuvos rinkoje pastaruoju metu parduodama vis daugiau. Šalies įmonėse 2009 m. paskersta 364,15 tūkst.

vnt., 2010 m. – 410,84 tūkst. vnt., 2011 m. – 459,32 tūkst. vnt., o 2012 m. – 499,60 tūkst. vnt. kalakutų (<http://www.vic.lt/?mid=383&id=11268>).

2013 m. III ketvirtį Lietuvos įmonėse paskersta 11,66 mln. vnt.

paukščių, t. y. 4,11 proc. daugiau, nei per tą patį 2012 m. laikotarpį (11,20 mln. vnt.). Paukštienos gamyba pagal skerdenų svorį 2013 m. III ketvirtį buvo 22 119,17 t; palyginti su 2012 m. tuo pačiu laikotarpiu padidėjo 10,11 proc. (<http://www.vic.lt/?mid=383&id=13508>).

Pastarųjų dešimtmečių kalakutų genetinė selekcija dirbtinai iškreipė šiuolaikinių mėsinių kalakutų veislių fiziologiją. Ši pasireiškė pakitusia paukščių elgsena, padidėjusia kūno mase, raumenų hipertrofija, padidėjusiu jautrumu stresui, pakitusiu metabolizmu. Intensyvus mėsinių kalakutų auginimas kelia rūpestį dėl jų sveikatingumo, gerovės ir produkcijos kokybės (Hafez, Hauck, 2005; Werner et al., 2005).

Mokslinių tyrimų praktikoje paukščių susirgimų ir žaliavos kokybės sąsajų analizė – dar retas reiškinys. Mokslinėje literatūroje nėra pakankamai informacijos, kokiais kriterijais remiantis galėtume identifikuoti kalakutų kojų pokyčių įtaką žaliavos kokybiniams rodikliams, jos tinkamumą tolimesniam technologiniam perdirbimui, keliamą riziką žmogaus sveikatai.

Nepakanka duomenų apie mėsinių paukščių kojų pokyčių įtaką raumenų morfologijai ir mėsos kokybei. Dažniau pateikiama informacija apie susirgimų priežastis, rizikos veiksnius, patogenezę, patologijų išsivystymo

mastą (Le Bihan-Duval et al., 2008). Pasaulinėje gyvūninės žaliavos perdirbimo praktikoje produkto kokybė garantuojama kontroliuojant visus gamybos etapus. Tiek mėsos perdirbėjams, tiek vartotojams labai svarbu, kad pagaminti produktai nekeltų grėsmės vartotojų sveikatai (Blaha, Blaha, 2001).

Darbo tikslas

Vadovaujantis poskerdiminio tyrimo rezultatais nustatyti kalakutų pododermatito, artrito-tendovaginito ir kojų kaulų deformacijų pasireiškimo dažnumą bei įvertinti jų įtaką mėsos kokybei.

Darbo uždaviniai

1. Nustatyti, kaip dažnai pasireiškia kalakutų kojų pakitimai (pododermatitas, artritas-tendovaginitas ir v arus-valgus deformacijos).

2. Įvertinti kalakutų kojų pokyčių įtaką M. pectoralis ir M. biceps femoris fizikiniams bei cheminiams rodikliams: baltymų, tarpraumeninių riebalų, biogeninių aminių ir malondialdehido kiekiui, spalvų koordinatėms – šviesumui, raudonumui ir geltonumui.

3. Įvertinti kalakutų kojų pokyčių įtaką M. pectoralis ir M. biceps femoris technologiniams rodikliams: pH

vertei, pieno rūgšties kiekiui mėsos brendimo laikotarpiu, vandens rišlumo gebai ir virimo nuostoliams.

4. Pritaikyti akustinį spektrometrą, veikiantį trumpųjų impulsų (4,95- 35,71 kHz) diapazonu, mėsos kokybei analizuoti, kai yra kojų pakitimai.

5. Įvertinti kalakutų kojų pakyčių įtaką raumenų funkciniams ir morfologiniams rodikliams:

5.1. M. pectoralis ir M. biceps femoris esančių mitochondrijų kvėpavimo greičiui.

5.2. Esant M. pectoralis ir M. biceps femoris histomorfologiniams pakitimams.

6. Įvertinti kalakutų kojų pokyčių įtaką M. pectoralis ir M. biceps femoris ultrastruktūriniams pakitimams – mitochondrijų kiekiui ir miofibrilių irimui.

Mokslinis darbo naujumas ir reikšmė

Mėsos įmonės skerdykloje atliktas kalakutų patinų priešskerdiminis ir

poskerdiminis tyrimas, kurio metu nustatyta, kaip dažnai pasireiškė kojų

pokyčiai. Moksliniame tiriamajame darbe pirmą kartą nustatyta kalakutų

kojų pakitimų (pododermatito, pododermatito-artrito-tendovaginito,

pododermatito- varus-valgus deformacijų) įtaka kalakutienos kokybei,

įvertinus fizikinius ir cheminius rodiklius, mėsos brendimo ir lipidų

oksidacijos procesus bei M. pectoralis ir M. biceps femoris funkcinius-

morfologinius duomenis. Viena disertacijos inovacijų – kalakutų raumenų ( M. pectoralis ir M. biceps femoris ) mitochondrijų kvėpavimo greičio ir ultrastruktūros tyrimai, akustinio metodo pritaikymas mėsos kokybei analizuoti.

MEDŽIAGOS IR METODAI

Tiriamųjų kalakutų grupių sudarymas ir tyrimų atlikimo vieta Mokslinis tiriamasis darbas atliktas 2009–2013 metais. Mėsos įmonės skerdykloje X tyrimui atrinkti tos pačios veislės ir amžiaus 20 kg masės kalakutai patinai (linija BIG–6, amžius – 147 d.), atvežti iš pramoninio auginimo fermų, kuriose laikyti vienodomis sąlygomis. Tolimesniems tyrimams mėginiai buvo imami iš kalakutų patinų M. pectoralis ir M. biceps femoris .

Pagal mokslininkės B. Spindler (2007) vizualinę makroskopinių pakitimų vertinimo metodiką, kalakutai buvo suskirstyti į keturias tiriamąsias grupes:

I grupė (Kontrolinė grupė) – kalakutai, neturintys kojose jokių pakitimų;

II grupė (P) – kalakutai su 3° (trečio laipsnio) pododermatitu (pažeisti padai ištinę, pritvinkę uždegiminio eksudato ir nekrotinės masės);

III grupė (PAT) – kalakutai su pododermatitu-artritu-tendovaginitu (3°

pododermatitai su Articulatio intertarsalis ir šalia jo esančių raumenų M.

peroneus superficialis , M. tibialis cranialis , M. extensor digitorum longus uždegimais sausgyslių, kurias žiedu apgaubia sausgyslių laikiklis ( Anulus tibialis )). Pastebimas sąnario ir aplink jį esančių sausgyslių patinimas;

IV grupė (PVV) – kalakutai su pododermatitu- varus-valgus deformacijomis (3° pododermatitai su tibiotarsus (sudėtinis blauzdos kaulas) ir tarsometatarsus (pėdos kaulas) kaulų pakitimais, kai pasireiškia stovėsenos anomalijos, kojos išlinksta X arba O forma).

Varus deformacijos atveju kojų kaulai iškrypsta į vidų, o valgus deformacijų atveju – į išorę.

Kalakutienos kokybės tyrimai buvo atlikti LSMU VA Maisto saugos ir kokybės katedroje, LSMU VA Gyvulių mėsinių savybių ir mėsos kokybės vertinimo laboratorijoje, LSMU VA Gyvulininkystės katedros Paukščių lesalų ir paukštininkystės produktų laboratorijoje, LSMU VA Patologijos centro Histologijos laboratorijoje, LSMU MA Neuromokslų instituto Biochemijos katedroje, LSMU MA Anatomijos instituto Elektroninės mikroskopijos laboratorijoje, KTU Maisto instituto Maisto produktų technologijos katedroje.

Fizikiniai ir cheminiai mėsos tyrimai

Tyrimui paimti po 300 g sveriantys raumenų mėginiai, kuriuose nustatyti šie rodikliai: sausųjų medžiagų, baltymų, tarpraumeninių riebalų ir pelenų kiekis, spalvų koordinatės (L*, a*, b*), pH, vandeningumas, vandens rišlumo geba, virimo nuostoliai, švelnumas. Tyrimai atlikti praėjus 48 val.

po kalakutų skerdimo.

Mėsos pH (6 ir 24 val. po kalakutų skerdimo) buvo išmatuotas portatyviu pH-metru PP-15 („Sartorius“, Vokietija) su stikliniu elektrodu; pH (48 val.

po kalakutų skerdimo) išmatuotas pH-metru INOLAB 3 naudojant kontaktinį elektrodą „SenTix“; matavimai M. pectoralis ir M. biceps femoris atlikti 1 cm gylyje, vandens rišlumo geba – R. Grau ir R. Hamm metodu, modifikuotu V. Volovinskajos ir B. Kelman, virimo nuostoliai nustatyti E.

Schilling metodu, verdant vakuume supakuotą mėsą cirkuliacinėje vandens vonelėje 70°C temperatūroje 30 min. pagal mėginio svorio pokyčius – pasverta prieš verdant ir išvirus; mėsos kietumas – Warner-Bratzler metodu.

Tarpraumeninių riebalų kiekis nustatytas Soksleto aparatu (ISOLAB, Vokietija), ekstrahuojant 8 val. su organiniu tirpikliu (chloroformu). Sausųjų medžiagų kiekis nustatytas džiovinant mėsos mėginius 105°C temperatūroje iki pastovios masės, ją nustatant automatinėmis sausųjų medžiagų svarstyklėmis SCALTEC SMO 01; baltymų kiekis mėsoje – pagal Kjeldalį;

pelenų kiekis – sudeginant mėsos organines medžiagas mufelinėje krosnelėje 700°C temperatūroje. Vandeningumas nustatytas pagal sumažėjusią mėginio masę per 24 val., laikant mėsą pakabintą maišeliuose +4°C temperatūroje. Spalvos koordinatės vienodo kontrasto spalvų erdvėje išmatuotos spektrofotometru „Minolta Chroma Meter 410“ (Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, Virginia, USA). Šviesos atspindžio režimu išmatuoti parametrai L*, a* ir b* (atitinkamai šviesumas, raudonumo ir geltonumo koordinatės pagal CIEL*a*b* skalę NBS vienetais).

Raumenų struktūrinių savybių tyrimas akustiniu spektrometru Tyrimui akustiniu spektrometru (LFRA), veikiančiu trumpų impulsų (4,95–35,71 kHz) diapazonu, paimti raumenų mėginiai, iki tyrimo laikyti –18°C temperatūroje. Tyrimo metu mėginiai buvo šiek tiek atšildyti ir supjaustyti išilgai raumeninių skaidulų 3 mm storio ir 16 cm² pločio gabalėliais. Paruošti mėginiai įdėti į 45°C temperatūros konvekcinį termostatą ir išlaikyti 60 min.

Matavimai atlikti optimalaus akustinio signalo dažniu (22,73 kHz), kurio

Ap standartinio nuokrypio ir variacijos koeficiento vertės buvo mažiausios,

atitinkamai 0,0187 ir 0,0059. Mėginiai tirti leidžiant akustinį signalą

statmenai raumeninių skaidulų.

Malondialdehido kiekio nustatymas

Malondialdehido (MDA) kiekiui nustatyti iš M. pectoralis ir M. biceps femoris paimti po 100 g sveriantys mėginiai ir tirti tris kartus: praėjus 24 val., 3 ir 6 mėn. po kalakutų skerdimo (3 ir 6 mėn. mėginiai iki tyrimo laikyti užšaldyti –18°C temperatūroje).

Malondialdehido kiekis nustatytas efektyviosios skysčių chromatografijos metodu, aprašytu R. Mendes (Mendes et al., 2009).

Atpažinimo reakcijos metu susidaręs MDA-TBA junginys kiekybiškai įvertintas efektyviosios skysčių chromatografijos būdu, palyginus etaloninės medžiagos ir ekstrakte esančio MDA-TBA junginio smailių plotus.

Pieno rūgšties kiekio nustatymas

Pieno rūgštis nustatyta kapiliarinės izotachoforezės metodu, kapiliarinės izotachoforezės analizatoriumi EA 102 (VILLA LABECO s. r. o., Slovakija). Ji iš mėsos ekstrahuota išgrynintu vandeniu, ir jos kiekis nustatytas iš antrinio filtrato. Pieno rūgšties koncentracija apskaičiuota iš kalibracinės kreivės pagal kapiliarinės izotachoforezės analizatoriaus valdymo ir duomenų apdorojimo programą ITPPro (VILLA LABECO s.

r.o., Slovakija). Metodo jautrumas yra 0,01 mg/100 g mėginio.

Biogeninių aminų nustatymas

Biogeniniams aminams nustatyti iš M. pectoralis ir M. biceps femoris paimti po 300 g sveriantys mėginiai ir padalinti į tris dalis kiekvienam tiriamajam laikotarpiui. Tyrimas atliktas skirtingais laikotarpiais – praėjus 6 val., 48 val. ir 96 val. po kalakutų skerdimo. Mėginiai laikyti šaldytuve +4°C temperatūroje. Biogeninių aminų – putrescino, kadaverino, histamino, tiramino, spermidino ir spermino kiekybinė analizė atlikta efektyviosios skysčių atvirkštinių fazių chromatografijos metodu. Mėginiai homogenizuoti. Biogeniniai aminai ekstrahuoti 0,4 mol/l perchloro acto rūgštimi. Paruošta ekstrakto dalis 45 min. termostatuota 40°C temperatūroje su dansylchlorido tirpalo (5-dimetilamino-naftaleno-1-sulfonilchloridas) priedu. Po derivatizacijos, atvėsinus iki kambario temperatūros, dansylchlorido likutis pašalintas su 25 proc. amoniako tirpalu. Mėginiai filtruoti per 0,45 µm filtrą, įšvirkšti po 20 µl ir išanalizuoti pagal ESC sistemą.

Identifikacija atlikta palyginus kiekvieno nustatomo standarto sulaikymo trukmę su kiekvienos etaloninės medžiagos sulaikymo trukme. Kiekybinė analizė atlikta pagal vidinio standarto metodą, skaičiuojant smailės plotą apibrėžtam etaloninės medžiagos kiekiui.

Permeabilizuotų skaidulų paruošimas ir mitochondrijų kvėpavimo greičio registravimas

Po kalakutų svaiginimo ir nukraujinimo tiriamieji raumenų ( M.

pectoralis ir M. biceps femoris ) mėginiai nedelsiant išpjauti, susmulkinti į 0,2–0,3 mm dydžio gabalėlius ir sudėti į 0–4°C temperatūros „izoliavimo terpę“, papildomai pridėjus 50 μg/ml saponino bei 3 mg/ml kolagenazės.

Tada atlikta 30 min. inkubacija, nuolat purtant 120 kartų per min. 2 cm žingsneliu. Po inkubacijos skaidulos praplautos „matavimo terpėje“.

Mėgintuvėliai su skaidulomis dar kartą purtyti 10 min. ir vėl perkelti į

„matavimo terpę“. Tyrimo metu visi mėginiai laikyti leduose 0–4°C temperatūroje.

Mitochondrijų kvėpavimo greitis buvo registruojamas poliarografiškai, naudojant uždarą Klarko tipo deguonies elektrodą ir poliarografą „Linseis L250E“ (Vokietija). Permeabilizuotų skeleto raumeninių skaidulų kvėpavimo matavimai atlikti 37°C temperatūroje. Kaip substratai naudoti 5 mM glutamatas + 6 mM malatas ir 1 mM sukcinatas.

Iš oksimetrinių matavimo kreivių gauti duomenys buvo registruojami kompiuteriu ir apdorojami specialia „BioMed“ programa, įvertinant apskaičiuoto deguonies sunaudojimo greitį įvairiose mitochondrijų metabolinėse būsenose.

Mėginių paruošimas histologiniam raumenų tyrimui

Kalakutų mėginiai iš M. pectoralis ir M. biceps femoris fiksuoti 10 proc.

formalino fosfatiniame buferyje (pH – 7,4). Po fiksacijos jie supjaustyti, plauti vandeniu, dehidratuoti, skaidrinti ir impregnuoti 60°C temperatūros parafinu. Tada tiriamieji mėginiai įlieti į parafininius blokus, naudojant audinių įliejimo įrangą „Tess 99“ (MEDITE, JAV). Parafininiai blokai su tiriamuoju audiniu atvėsinti ir supjaustyti 4 µm storio gabalėliais naudojant rotacinį mikrotomą „Accu-Cut

SRM

“ (Sakura, Japonija). Parafininiai audinių gabalėliai dažyti hematoksilinu-eozinu, naudojant histologinių pjūvių automatinį dažymo įrenginį „Tissue-Tek

DRS

“ (Sakura, Japonija).

Histologiniai preparatai mikroskopuoti šviesiniu mikroskopu „AxioImager M1“ (Zeiss, Vokietija) ir fotografuoti kamera „AxioCam HRc“ (Zeiss, Vokietija).

Mėginių paruošimas tyrimui transmisiniu elektroniniu mikroskopu (TEM)

Tiriamųjų kalakutų mėginiai, paimti iš M. pectoralis ir M. biceps femoris , buvo ne didesni kaip 1 mm

, nedelsiant fiksuoti 2,5 proc.

glutaraldehido fosfatiniame buferyje (pH 7,4). Po antrinio fiksavimo su 1

proc. osmio tetraoksidu (OsO ) mėginiai plauti 0,1 M fosfatiniame buferyje

(pH 7,4). Tada mėginiai dehidratuoti ir įlieti į dervą, palaipsniui mažinant acetono koncentraciją ir didinant dervos koncentraciją. Įliejus mėginį, derva polimerizuota 48 val. termostate 60°C temperatūroje.

Išilgai orientuoto raumens pusiau ploni mėginių gabalėliai stebėti šviesiniu mikroskopu „AxioImager M1“ (Zeiss, Vokietija) ir pagal juos išpjauta tiksli piramidė ploniems pjūviams toje vietoje, kurią norima stebėti elektroniniu mikroskopu. Pusiau ploni mėginių gabalėliai atpjauti specialiu stikliniu peiliu, o ploni – aukštos kokybės deimantiniu peiliu naudojant ultramikrotomą „EM UC7“ (LEICA, Vokietija). Pusiau ploni pjūviai dažyti metileno mėliu pagal R. L. Ridgway (1986), o ploni pjūviai dažyti automatiniu būdu naudojant prietaisą RMC QG-3000 EC.

Transmisiniu elektroniniu mikroskopu „Tecnai G2 Spirit BioTWIN“

(FEI, Olandija) buvo tirti kalakutų M. pectoralis ir M. biceps femoris išilgai raumeninių skaidulų. Matavimai atlikti atvirojo kodo vaizdų apdorojimo programa „Fiji“ (Schindelin et al., 2012).

STATISTINIS DUOMENŲ ĮVERTINIMAS Statistinė duomenų analizė atlikta naudojant „SigmaPlot 2000“ ir SPSS 17.0 statistinius paketus. Duomenų vidurkiai pateikti su vidutinėmis standartinėmis paklaidomis, statistiškai palyginti Stjudento t testu (Student's t-test). Skirtumai tarp vidutinių reikšmių patikimi, kai p<0,05. Apskaičiuotas koreliacijos koeficientas (r) ir jo patikimumas (p); koeficientas patikimas, kai p<0,05.

TYRIMŲ REZULTATAI IR APTARIMAS Priešskerdiminio ir poskerdiminio tyrimo metu apžiūrėta 37564 vnt. Big- 6 linijos kalakutų; iš jų – 26488 vnt. patinų (vidutinis amžius – 147 d.) ir 11076 vnt. patelių (vidutinis amžius – 105 d.).

Atlikus poskerdiminį tyrimą tiek patinams, tiek ir patelėms dažniausiai nustatyti kojų pakitimai – pododermatitai, artritai-tendovaginitai ir varus- valgus deformacijos. Tyrimo metu 48,50 proc. paskerstų patelių ir 81,13 proc. patinų diagnozuoti pododermatitai, kiti kojų pakitimai nustatyti ženkliai rečiau.

Pododermatitai patinams nustatyti 32,63 proc., artritai-tendovaginitai – 1,89 proc., varus-valgus deformacijos – 0,84 proc. dažniau nei patelėms.

Panašius tyrimų rezultatus pateikia ir kiti mokslininkai, kurių teigimu sergamumas pododermatitais mėsinių kalakutų pulke gali siekti iki 100 proc. (Hafez et al., 2005; Shepherd, Fairchild 2010), o mokslininkų C.

Ekstrand ir B. Algers duomenimis (1997), – iki 98 proc. Mėsinių kalakutų

pulke artritais gali sirgti apie 5 proc. paukščių (Shivaprasad et al., 2002).

Priklausomai nuo amžiaus ir tiriamojo laikotarpio, varus-valgus deformacijų skaičius paukščių pulke siekia nuo 0,5 proc. iki 3,3 proc. (Hester und Ferket, 1998).

Mėsos cheminės sudėties, fizikinių bei technologinių savybių tyrimai Kalakutų kojų pokyčių įtaka mėsos kokybei buvo tiriama vertinant fizikinius bei cheminius M. pectoralis ir M. biceps femoris rodiklius.

Ištyrus pododermatitą, pododermatitą-artritą-tendovaginitą, pododer- matitą- varus-valgus deformacijas turėjusių kalakutų krūtinės ir šlaunies raumenų ( M. pectoralis ir M. biceps femoris ) fizikines ir chemines savybes, nustatyti statistiškai patikimi šių rodiklių skirtumai tarp kontrolinės ir kojų pakitimus turėjusių kalakutų grupių.

Sausųjų medžiagų kiekis kalakutų M. pectoralis visais kojų pakitimų atvejais buvo atitinkamai 0,24 proc. (P), 0,18 proc. (PAT) ir 0,38 proc.

(p<0,05) (PVV) mažesnis nei kontrolinėje grupėje, o M. biceps femoris mėginiuose reikšmingo sausųjų medžiagų kiekio kitimo nenustatyta.

Baltymų kiekis kalakutų M. pectoralis pododermatito (P), pododermatito-artrito-tendovaginito (PAT) ir pododermatito- varus-valgus deformacijų (PVV) atveju buvo atitinkamai 0,55 proc. (p<0,05), 1,05 proc.

(p<0,001) ir 0,97 proc. (p<0,001) mažesnis, o M. biceps femoris didesnis nei kontrolinėje grupėje (p<0,001). Mokslinėje literatūroje nėra pakankamai duomenų, kaip susirgimai daro įtaką mėsos fizikiniams ir cheminiams rodikliams. Mokslininko V. Paulausko (2012) tyrimų duomenimis, kalakutų krūtinės raumenyje ascito ir bursos uždegimo metu sausųjų medžiagų ir baltymų yra mažiau nei sveikų kalakutų raumenyse.

Atlikus kalakutų M. pectoralis ir M. biceps femoris spalvų koordinačių analizę, tarp grupių nustatyti reikšmingai patikimi skirtumai.

Pododermatito atveju M. pectoralis mėginiai buvo 3,85 NBS (p<0,001) šviesesni, 0,77 NBS (p<0,01) raudonesni ir 1,19 NBS (p<0,01) geltonesni nei kontrolinėje grupėje. Pododermatito-artrito-tendovaginito atveju mėginiai buvo 2,17 NBS (p<0,01) šviesesni ir 3,38 NBS (p<0,001) geltonesni nei kontrolinėje grupėje. Pododermatito-v arus-valgus deformacijų atveju mėginiai buvo 0,34 NBS (p<0,05) raudonesni, 1,48 NBS (p<0,001) geltonesni ir 0,06 NBS mažiau šviesūs nei kontrolinėje grupėje.

Pododermatito atveju M. biceps femoris mėginiai buvo 6,89 NBS

(p<0,001) šviesesni, 3,71 NBS (p<0,001) raudonesni ir 2,45 NBS (p<0,001)

geltonesni nei kontrolinėje grupėje. Pododermatito-artrito-tendovaginito

atveju – 10,02 NBS (p<0,001) šviesesni, 2,02 NBS (p<0,001) raudonesni ir

2,15 NBS (p<0,001) geltonesni nei kontrolinėje grupėje. Pododermatito-

v arus-valgus deformacijų atveju mėginiai buvo 6,21 NBS (p<0,001)