Pet food: quality and quality improvement

Today’s pet food industry is growing rapidly, with pet owners demanding high-quality diets for their pets. The primary role of diet is to provide enough nutrients to meet metabolic requirements, while giving the consumer a feeling of well-being. Diet nutrient composition and digestibility are of crucial importance for health and well being of animals. A recent strategy to improve the quality of food is the use of “nutraceuticals” or “Functional foods”. At the moment, probiotics and prebiotics are among the most studied and frequently used functional food compounds in pet foods. The present thesis reported results from three different studies. The first study aimed to develop a simple laboratory method to predict pet foods digestibility. The developed method was based on the two-step multi-enzymatic incubation assay described by Vervaeke et al. (1989), with some modification in order to better represent the digestive physiology of dogs. A trial was then conducted to compare in vivo digestibility of pet-foods and in vitro digestibility using the newly developed method. Correlation coefficients showed a close correlation between digestibility data of total dry matter and crude protein obtained with in vivo and in vitro methods (0.9976 and 0.9957, respectively). Ether extract presented a lower correlation coefficient, although close to 1 (0.9098). Based on the present results, the new method could be considered as an alternative system of evaluation of dog foods digestibility, reducing the need for using experimental animals in digestibility trials. The second parte of the study aimed to isolate from dog faeces a Lactobacillus strain capable of exert a probiotic effect on dog intestinal microflora. A L. animalis strain was isolated from the faeces of 17 adult healthy dogs..The isolated strain was first studied in vitro when it was added to a canine faecal inoculum (at a final concentration of 6 Log CFU/mL) that was incubated in anaerobic serum bottles and syringes which simulated the large intestine of dogs. Samples of fermentation fluid were collected at 0, 4, 8, and 24 hours for analysis (ammonia, SCFA, pH, lactobacilli, enterococci, coliforms, clostridia). Consequently, the L. animalis strain was fed to nine dogs having lactobacilli counts lower than 4.5 Log CFU per g of faeces. The study indicated that the L animalis strain was able to survive gastrointestinal passage and transitorily colonize the dog intestine. Both in vitro and in vivo results showed that the L. animalis strain positively influenced composition and metabolism of the intestinal microflora of dogs. The third trail investigated in vitro the effects of several non-digestible oligosaccharides (NDO) on dog intestinal microflora composition and metabolism. Substrates were fermented using a canine faecal inoculum that was incubated in anaerobic serum bottles and syringes. Substrates were added at the final concentration of 1g/L (inulin, FOS, pectin, lactitol, gluconic acid) or 4g/L (chicory). Samples of fermentation fluid were collected at 0, 6, and 24 hours for analysis (ammonia, SCFA, pH, lactobacilli, enterococci, coliforms). Gas production was measured throughout the 24 h of the study. Among the tested NDO lactitol showed the best prebiotic properties. In fact, it reduced coliforms and increased lactobacilli counts, enhanced microbial fermentation and promoted the production of SCFA while decreasing BCFA. All the substrates that were investigated showed one or more positive effects on dog faecal microflora metabolism or composition. Further studies (in particular in vivo studies with dogs) will be needed to confirm the prebiotic properties of lactitol and evaluate its optimal level of inclusion in the diet.

Ecografia bidimensionale e con mezzo di contrasto nello studio delle patologie gastro-intestinali del gatto

L’ecografia del tratto gastroenterico è una delle metodiche d’elezione nella valutazione diagnostica delle patologie gastrointestinali nel gatto. In questa tesi dottorale sono presentati i risultati di tre studi in cui l’ecografia convenzionale e con mezzo di contrasto è stata impiegata in gatti sani o con patologie gastroenteriche. Lo scopo del primo studio, prospettico, è stato quello di determinare lo spessore ecografico dei singoli strati di parete nell’intestino tenue in una popolazione di gatti sani. Lo strato mucoso è risultato significativamente più spesso nel duodeno e nel digiuno, per la maggiore grandezza dei villi in queste porzioni dell’intestino tenue. A livello dell’ileo, gli strati di maggior spessore sono risultati quello sottomucoso, per l’abbondante presenza di aggregati linfoidi, e quello muscolare, a causa delle caratteristiche anatomo-funzionali di sfintere che questo tratto intestinale svolge. Il secondo progetto, retrospettivo, nasce dalla collaborazione tra due centri universitari, uno italiano e uno americano, con l’obiettivo di confrontare lo spessore della tonaca muscolare intestinale in gatti affetti da Inflammatory Bowel disease (IBD) o da neoplasie intestinali. In questo studio, l’ipertrofia della tonaca muscolare (ITM) è stato maggiormente osservato in gatti con IBD rispetto a gatti con neoplasie intestinali, ma non sono state evidenziate differenze di spessore della tonaca muscolare tali da poter differenziare le due patologie. Lo scopo del terzo progetto, prospettico, è stato quello di descrivere il pattern di perfusione parietale del piccolo intestino, valutato mediante uso di mezzo di contrasto ecografico, in gatti con ITM associata a IBD. In tutti gli animali studiati, l’ITM si è associato a una modesta assunzione del mezzo di contrasto rispetto agli altri strati della parete intestinale. Questi risultati confermano che l’ITM che si osserva in gatti con IBD non è associato a significativi aumenti della vascolarizzazione di tale strato parietale.

Strategie nutrizionali finalizzate alla modulazione del microbiota intestinale del cane e del gatto

Il microbiota intestinale riveste un ruolo importantissimo nell’influenzare la salute dell’ospite. È stato dimostrato come la composizione della dieta possa condizionare lo stato di benessere dell’animale, inducendo importanti cambiamenti tra le popolazioni batteriche che coabitano l’intestino; l’uso di prebiotici rappresenta una delle strategie maggiormente impiegate per modulare positivamente la composizione ed il metabolismo dell’ecosistema gastroenterico. Il presente progetto di dottorato si è proposto di indagare gli effetti sul microbiota intestinale del cane e del gatto di diete a diverso tenore proteico e contenenti proteine di diversa digeribilità in presenza o meno di sostanze prebiotiche. Inoltre, sono stati valutati gli effetti della presenza di un estratto di Yucca schidigera e di tannini sulla microflora intestinale del gatto. In ultima istanza, sono state valutate le conseguenze di dosi crescenti di lattosio sul benessere intestinale del cane. I risultati del presente studio hanno rilevato come le sostanze prebiotiche influiscono sulla composizione e sul metabolismo della microflora del cane e del gatto, e come l’impiego di diete ricche di proteine possa avere conseguenze negative sull’ambiente intestinale. Tuttavia, la presenza di oligosaccaridi non sembra contrastare gli effetti negativi che diete ad alto tenore proteico potrebbero avere sull’ecosistema intestinale dell’animale. Nella successiva prova è stato evidenziato come l’inclusione nella dieta di estratti di Yucca e tannini possa contribuire a mitigare l’emanazione di sostanze maleodoranti dalle deiezioni degli animali da compagnia. Nel corso dell’ultima prova, nonostante non siano state osservate differenze tra le popolazioni microbiche intestinali, la somministrazione di dosi crescenti di lattosio ha indotto una certa riduzione delle fermentazioni proteolitiche microbiche. Ulteriori studi sono necessari per stabilire in che misura la dieta e gli alimenti “funzionali” possano influire sul microbiota intestinale del cane e del gatto e come queste informazioni possono essere utilizzate per migliorare miratamente l’alimentazione e lo stato di salute degli animali da compagnia.