مقدمه
افزایش تقاضا برای جایگزین‌های پایدار و طبیعی در پرورش طیور، داروهای گیاهی را به کانون توجه در مدیریت سلامت پرندگان تبدیل کرده است. روش‌های متداول در این صنعت عمدتا بر استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های مصنوعی برای افزایش رشد و پیشگیری از بیماری‌ها متکی هستند؛ اما استفاده بیش از حد از این مواد نگرانی‌هایی در مورد مقاومت آنتی‌بیوتیکی و پیامدهای زیست‌محیطی ایجاد کرده است. گیاهان دارویی با بهره‌گیری از خواص ضدمیکروبی، ضدالتهابی و آنتی‌اکسیدانی، به عنوان رویکردی موثر در بهبود سلامت و بهره‌وری طیور شناخته می‌شوند. بلدرچین‌ها،‌ به ‌عنوان یکی از گونه‌های مهم در صنعت طیور، به‌ویژه از مداخلات مبتنی بر گیاهی بهره‌مند شده‌اند. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که افزودن گیاهانی مانند سیر، پونه کوهی و زنجبیل به جیره غذایی بلدرچین‌ها می‌تواند شاخص‌های رشد را بهبود بخشد، پاسخ‌های ایمنی را تقویت کند و اثرات منفی عوامل تنش‌زای محیطی را کاهش دهد. علاوه بر این، استفاده از درمان‌های گیاهی با ترجیح مصرف‌کنندگان برای محصولات گوشتی که با رعایت اصول اخلاقی پرورش یافته و عاری از آنتی‌بیوتیک هستند، همخوانی دارد.

این مقاله مروری به بررسی ساز وکار‌های اثرگذاری گیاهان دارویی بر سلامت طیور پرداخته و بر ترکیبات زیست‌فعالی که تعادل اکسیداتیو را تقویت می‌کنند، سیستم ایمنی را تعدیل می‌نمایند و بازده گوارشی را بهبود می‌بخشند، تمرکز دارد. همچنین کاربردهای عملی از جمله، ترکیبات روغن‌های گیاهی و افزودنی‌های خوراکی، در کنار چالش‌هایی نظیر استانداردسازی محصولات و نظارت‌های قانونی بررسی شده است. با پرداختن به این جنبه‌ها، این بررسی قصد دارد بینش‌هایی را درباره پتانسیل گیاهان دارویی برای تحول در صنعت پرورش طیور، به‌ویژه در زمینه سلامت و پایداری بلدرچین‌ها، ارایه دهد.

گیاهان دارویی به‌عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای آنتی‌بیوتیک‌های مصنوعی در صنعت پرورش طیور، به‌ویژه در بهبود سلامت و رشد بلدرچین‌ها، به طور قابل‌ ملاحظه‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. این حوزه به بررسی استفاده از گیاهان مختلف و عصاره‌های آن‌ها می‌پردازد، که به‌دلیل خواص ضدمیکروبی، ضدالتهابی و آنتی‌اکسیدانی شناخته شده‌اند. مطالعات نشان داده‌اند که افزودن مکمل‌های گیاهی به جیره غذایی بلدرچین‌ها می‌تواند عملکرد رشد را بهبود بخشد، پاسخ‌های ایمنی را تقویت کند و سلامت کلی را ارتقا دهد. این یافته‌ها بازتابی از علاقه فزاینده به روش‌های کشاورزی پایدار و طبیعی است  (Kumadoh & Ofori-Kwakye, 2017a; Naeem et al., 2022; Odoemelam et al., 2013).

ساز وکار‌های اثرگذاری گیاهان دارویی

ترکیبات زیست‌فعال موجود درگیاهان دارویی تنش اکسیداتیو را کاهش می‌دهند، عملکرد ایمنی را تقویت می‌کنند و سلامت گوارشی را بهبود می‌بخشند. به عنوان مثال، گیاهانی مانند سیر و زنجبیل در بهبود نرخ رشد و افزایش کارایی تبدیل خوراک در بلدرچین‌ها نقش موثری داشته‌اند (Kumadoh & Ofori-Kwakye, 2017a; Majrashi, 2022). علاوه بر این، درمان‌های گیاهی به‌ عنوان راهکاری موثر برای کاهش اثرات منفی عوامل تنش‌زای محیطی شناخته می‌شوند و نقش آن‌ها در مدیریت نوین پرورش طیور به طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار گرفته است. با وجود مزایای امیدوارکننده مداخلات گیاهی، چالش‌هایی نظیر یکنواختی و کیفیت محصولات گیاهی همچنان مطرح است، که ضرورت انجام تحقیقات بیشتر برای تعیین سطوح استاندارد و تدوین پروتکل‌های درمانی مناسب را ایجاد می‌کند (Al-Ghamdi, 2022; Khalifa et al., 2016). همچنین، ادغام گیاهان دارویی در سیستم‌های پرورش طیور منجر به بحث‌هایی در خصوص نظارت‌های قانونی و نیاز به اعتبارسنجی علمی دقیق شده است. این مسایل، پرسش‌هایی را درباره ایمنی و اثربخشی این روش‌ها در مقایسه با درمان‌های متداول مطرح کرده است (Al-Ghamdi, 2022; Naeem et al., 2022).

به‌طور خلاصه، بهره‌گیری از گیاهان دارویی در پرورش بلدرچین نشان‌دهنده گامی موثر در مدیریت سلامت پرندگان است، که اثرات موثری در بهبود رشد، سلامت و افزایش پایداری را به دنبال دارد. با گرایش صنعت به ‌سوی جایگزین‌های طبیعی‌تر، تحقیقات بیشتر در زمینه درمان‌های گیاهی می‌تواند تحولی چشمگیر در روش‌های پرورش طیور را ایجاد کند و همزمان پاسخگوی تقاضای مصرف‌کنندگان برای محصولات پرورش‌ یافته با رویکردی اخلاقی باشد (Al-Ghamdi, 2022; Farooq et al., 2022). استفاده از گیاهان دارویی و عصاره‌های آن‌ها می‌تواند رشد پرندگان، از جمله بلدرچین‌ها را بهبود بخشد، پاسخ‌های ایمنی آن‌ها را تقویت کند و سلامت کلی‌شان را ارتقا دهد. این مزایا ناشی از خواص ضدمیکروبی، ضدالتهابی و آنتی‌اکسیدانی متنوع گیاهان است که برای قرن‌ها در طب سنتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند (Naeem et al., 2022; Odoemelam et al., 2013).

اثرات درمانی گیاهان دارویی در گونه‌های مختلف پرندگان را می‌توان به چندین ساز وکار اساسی نسبت داد. بسیاری از گیاهان حاوی ترکیبات زیست‌فعال با خواص آنتی‌اکسیدانی هستند که تنش اکسیداتیو را در پرندگان کاهش می‌دهند. درواقع این ترکیبات با خنثی‌سازی رادیکال‌های آزاد و تقویت تولید آنزیم‌های محافظ مانند سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز به حفظ تعادل اکسیداتیو در بدن کمک می‌کنند (Majrashi, 2022; Odoemelam et al., 2013). علاوه بر این، اثرات تنظیم‌کننده ایمنی گیاهان، که ناشی از محتوای غنی فلاونوئیدها، ویتامین‌ها و کاروتنوئیدها در ترکیب آنها است، می‌تواند به تقویت فعالیت سلول‌های ایمنی مانند لنفوسیت‌ها و ماکروفاژها منجر شود. به‌عنوان مثال، گیاهانی مانند سرخارگل و شیرین‌بیان در تحریک پاسخ‌های ایمنی در پرندگان نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده‌اند، که این یافته‌ها اهمیت داروهای گیاهی در ارتقای سلامت پرندگان را برجسته‌تر می‌کنند (Majrashi, 2022; Odoemelam et al., 2013). مکمل‌های گیاهی به‌ دلیل داشتن ظرفیت در بهبود عملکرد طیور و کاهش اثرات منفی مرتبط با آنتی‌بیوتیک‌های مصنوعی، به طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. مطالعات نشان داده‌اند که افزودن مواد گیاهی به جیره غذایی پرندگان می‌تواند مصرف خوراک و سلامت کلی آن‌ها را بهبود بخشد و به کاهش عوامل تنش‌زای محیطی کمک کند (Kumadoh & Ofori-Kwakye, 2017a; Naeem et al., 2022). گیاهانی مانند سیر، آویشن و پونه کوهی به دلیل اثرگذاری خود در تقویت سیستم ایمنی، کمک به هضم غذا و حتی دور کردن آفات، به عنوان مکمل‌های موثر شناخته شده‌اند (Naeem et al., 2022; Odoemelam et al., 2013). علاوه بر این، برخی از گیاهان تاثیرات مثبتی بر سلامت تولید مثلی پرندگان نشان داده‌اند. به‌ عنوان مثال، تحقیقات حاکی از آن است که برخی عصاره‌های گیاهی می‌توانند عملکرد میتوکندری اسپرم را بهبود داده و اثربخشی واکسن‌ها علیه بیماری‌هایی مانند نیوکاسل را افزایش دهند (Kumadoh & Ofori-Kwakye, 2017b; Odoemelam et al., 2013).

کاربرد گیاهان دارویی در صنعت طیور

استفاده از گیاهان دارویی در صنعت پرورش طیور می‌تواند به شکل‌های مختلفی انجام شود، از جمله استفاده از گیاهان کامل، روغن‌های ضروری و افزودنی‌های خوراکی گیاهی. این جایگزین‌های طبیعی نه تنها از نظر اقتصادی مقرون ‌به‌صرفه هستند، بلکه با تمایل فزاینده مصرف‌کنندگان به محصولات گوشتی حاصل از حیواناتی که با مواد طبیعی پرورش یافته‌اند نیز همخوانی دارند (Odoemelam et al., 2013). بررسی‌ها نشان‌دهنده تغییری مثبت به سمت پذیرش افزودنی‌های گیاهی در جیره غذایی طیور هستند و آگاهی فزاینده از مزایای مرتبط با مکمل‌های گیاهی نقش بسزایی در این تغییر مثبت داشته است (Odoemelam et al., 2013).

تأثیر گیاهان دارویی بر رشد بلدرچین

گیاهان دارویی به ‌عنوان یک راهکار امیدوارکننده برای بهبود عملکرد رشد و سلامت کلی بلدرچین‌ها مطرح شده‌اند. مطالعات مختلف نشان داده‌اند که افزودن ترکیبات خاصی از گیاهان و روغن‌های گیاهی به جیره غذایی بلدرچین‌ها می‌تواند منجر به بهبود چشمگیر در شاخص‌های رشد، عملکرد سیستم ایمنی و سلامت تولیدمثلی شود. تحقیقات نشان می‌دهد افزودن برخی مکمل‌های گیاهی به جیره غذایی بلدرچین‌ها، مانند روغن سیاه‌دانه پرس‌سرد (BCO) و بوتیرات سدیم (SB)،  تأثیرات مثبتی بر رشد و سلامت آن‌ها دارد. مشخص شده است که روغن سیاه‌دانه موجب بهبود افزایش وزن، بهبود عملکرد کبد و افزایش سطح آنتی‌اکسیدان‌ها می‌شود و در عین حال باکتری‌های مضر روده را کاهش می‌دهد (Abd El-Hack et al., 2018). به همین ترتیب، مکمل بوتیرات سدیم باعث بهبود ضریب تبدیل خوراک و افزایش وزن، به‌ویژه در مراحل حساس رشد بلدرچین‌ها می‌شود (Abd El-Hack et al., 2018).

ترکیبات روغن‌های گیاهی

یک آزمایش با ترکیبی از روغن‌های گیاهی شامل رزماری، میخک و سیاه‌دانه به‌منظور ارزیابی اثربخشی آن به‌عنوان یک تقویت‌کننده طبیعی رشد انجام شد. در این مطالعه بلدرچین‌هایی که با جیره غذایی شاهد تغذیه ‌شدند، با بلدرچین‌هایی که جیره آن‌ها با مقادیر مختلفی از ترکیب روغن‌های گیاهی مکمل شده بود، مقایسه گردید. نتایج نشان داد که اگرچه تفاوت معنی‌داری از نظرافزایش وزن بدن مشاهده نشد، اما پرندگانی که با روغن‌های گیاهی تغذیه شده بودند، نسبت به گروه شاهد خوراک بیشتری مصرف کردند. علاوه بر این، ویژگی‌های لاشه از نظر آماری متفاوت بود و این امر بر تاثیر مکمل‌های روغن‌های گیاهی در بهبود کیفیت گوشت و سلامت کلی بلدرچین‌ها تأکید می‌کند (Al-Ghamdi, 2022). گیاهان علاوه بر بهبود رشد، به دلیل محتوای غنی از ویتامین‌ها، مواد معدنی و آنتی‌اکسیدان‌ها،  فواید تغذیه‌ای متعددی دارند. این ترکیبات می‌توانند به ارتقای سیستم ایمنی بدن کمک کرده و سلامت کلی پرنده‌ها را بهبود بخشند (Khdr et al., 2025). به‌عنوان مثال، گیاهانی مانند پونه کوهی و جعفری به واسطه دارا بودن خواص ضد میکروبی و محتوای بالای ویتامین‌ها می‌توانند به بهبود سلامت و افزایش تولید تخم کمک ‌کنند (Grunert, 2010).  علاوه بر این، برخی گیاهان به طور خاص فواید گوارشی دارند که جذب بهتر مواد مغذی را تسهیل کرده و از این راه، عملکرد رشد بلدرچین‌ها را بهبود می‌بخشند (Khdr et al., 2025). گیاهانی مانند نعناع و پونه کوهی به دلیل ویژگی‌های طبیعی در دفع حشرات می‌توانند به کاهش خطر آلودگی در محیط‌های باز که بلدرچین‌ها نگهداری می‌شوند، کمک ‌کنند. این خاصیت می‌تواند برای حفظ یک محیط سالم برای پرندگان بسیار مفید باشد .(Khdr et al., 2025) علاوه بر این، فعالیت جست‌وجو و تغذیه از گیاهان باعث تحریک ذهنی بلدرچین‌ها شده و مشکلات ناشی از کسالت را کاهش می‌دهد و به رفاه بیشتر آن‌ها کمک می‌کند (Khdr et al., 2025).

در ادامه به معرفی برخی از گیاهان رایج در صنعت پرورش بلدرچین پرداخته می‌شود که هرکدام ویژگی‌ها و  مزایای منحصر‌ به ‌فردی برای پرندگان دارند. داروهای گیاهی به دلیل مزایای بالقوه‌ای که برای سلامت و تولید دارند، در دامپزشکی به ‌ویژه در پرورش طیور، محبوبیت زیادی یافته‌اند. پژوهش‌های متعددی اثرات داروهای گیاهی مختلف را بر رشد، ایمنی و سلامت کلی بلدرچین‌ها بررسی کرده‌اند. این تحقیقات نشان می‌دهند که گنجاندن داروهای گیاهی در جیره غذایی بلدرچین‌ها می‌تواند عملکرد رشد و مقاومت آن‌ها در برابر بیماری‌ها را بهبود بخشد و جایگزینی طبیعی برای آنتی‌بیوتیک‌های سنتی ارایه دهد  (Al-Ghamdi, 2022).

اسطوخودوس (Lavender)
اسطوخودوس (Lavandula spica) نه تنها از نظر ظاهری زیباست، بلکه به دلیل خواص آرام ‌بخش خود برای بلدرچین‌ها مفید است. رایحه ملایم و آرام‌بخش این گیاه می‌تواند به کاهش تنش در پرندگان کمک نموده و به حفظ سلامت و بهبود تولید تخم کمک می‌کند (Grunert, 2010; Koonrungsesomboon et al., 2024). علاوه بر این، اسطوخودوس به ‌عنوان یک دفع‌کننده طبیعی حشرات عمل کرده و محیط قفس را از آفات پاک نگه می‌دارد (Majrashi, 2022). نیاز کم این گیاه به مراقبت، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای زیستگاه بلدرچین تبدیل کرده و در شرایط خشک و آفتابی به خوبی رشد می‌کند.

پونه کوهی (Oregano)

پونه کوهی (Origanum vulgare) به دلیل خواص قوی ضد باکتریایی و ضد ویروسی خود شناخته شده است و به‌عنوان گیاهی ارزشمند برای تقویت سیستم ایمنی بلدرچین‌ها محسوب می‌شود (Grunert, 2010; Khdr et al., 2025). تحقیقات نشان می‌دهند که پونه کوهی می‌تواند نیاز به آنتی‌بیوتیک‌ها را در طیور کاهش داده و از رویکردی طبیعی برای حفظ سلامت حمایت کند  (Grunert, 2010).  علاوه بر این، بلدرچین‌ها از تغذیه با برگ‌های معطر آن لذت می‌برند که تنوعی در رژیم غذایی آن‌ها ایجاد کرده و مزایای سلامتی نیز به همراه دارد.
جعفری (Parsley)

جعفری (Petroselinum crispum) منبعی غنی از ویتامین‌های ضروری مانند ویتامین  A،  C و K است که به سلامت عمومی بدن کمک کرده و می‌تواند تولید تخم در بلدرچین‌ها را بهبود بخشد (Grunert, 2010; Khdr et al., 2025). این گیاه مغذی چه به صورت تازه و چه خشک، در مقادیر کم قابل استفاده است و علاوه بر بهبود هضم،  به رشد بهتر پرنده‌ها نیز کمک می‌کند (Majrashi, 2022).

نعنا (Mint)

نعنا  (Mentha spicata)  گیاهی با رشد سریع است که با فواید گوارشی و اثر خنک‌کنندگی خود، به‌ویژه در ماه‌های گرم سال، اهمیت پیدا می‌کند  (Grunert, 2010; Koonrungsesomboon et al., 2024). ضمن اینکه رایحه قوی نعنا به دفع حشرات کمک کرده و محیطی راحت‌تر برای پرنده‌ها فراهم می‌سازد (Koonrungsesomboon et  al., 2024)  .   با این حال، به دلیل ماهیت رشد تهاجمی آن، کاشت نعنا در گلدان توصیه می‌شود، تا قابل‌کنترل باشد.

آویشن (Thyme)

آویشن (Thymus vulgaris) از دیگر گیاهان با خواص ضد میکروبی است که می‌تواند در پیشگیری از مشکلات تنفسی در بلدرچین‌ها موثر باشد (Grunert, 2010). این گیاه معطر علاوه بر بهبود خوش‌خوراکی، از سلامت سیستم ایمنی بلدرچین حمایت می‌کند. آویشن در مناطق آفتابی و دارای زهکشی مناسب به‌ خوبی رشد و می‌توان آن را به راحتی در کنار سایر گیاهان کشت کرد.

برگ چغندر و کلم

برگ چغندر و کلم از سبزیجات برگ‌دار غنی از مواد مغذی هستند که ویتامین‌ها و مواد معدنی ضروری را برای بلدرچین‌ها تامین می‌کنند  (Koonrungsesomboon et al., 2024).  این گیاهان مقاوم می‌توانند دمای سرد را تحمل کرده و در طول ماه‌های زمستان نیز رشد کنند، بنابراین امکان دسترسی به سبزیجات تازه در تمام طول سال فراهم می‌شود. برگ‌های لطیف این گیاهان به‌ویژه برای بلدرچین‌ها جذاب بوده و تنوع مطلوبی به رژیم غذایی آن‌ها می‌افزاید.

مریم‌گلی (Sage)

مریم‌گلی (Salvia officinalis) گیاهی چند ساله است که دارای خواص دفع آفات بوده و می‌تواند به هضم غذا کمک کند (Grunert, 2010; Majrashi, 2022). رایحه قوی آن حشرات را دفع کرده و یک دفاع طبیعی در برابر آفات فراهم می‌کند. علاوه بر این، برگ‌های مریم گلی منبعی غنی از آنتی‌اکسیدان‌ها است که پرنده‌ها با مصرف آن می‌توانند از خواص آنتی‌اکسیدانی آن بهره‌مند شوند، در حالی که تنوعی به رژیم غذایی خود اضافه می‌کنند.

قاصدک (Dandelion)

قاصد‌ (Taraxacum officinale) که اغلب به ‌عنوان علف‌های هرز شناخته می‌شوند، سرشار از مواد مغذی بوده و می‌توانند از سلامت دستگاه گوارش بلدرچین‌ها حمایت کند .(Koonrungsesomboon et al., 2024; Majrashi, 2022) تمام بخش‌های این گیاه، از جمله برگ‌ها و گل‌ها، برای مصرف بلدرچین‌ها ایمن هستند و آن را به یک افزودنی ارزشمند در رژیم غذایی بلدرچین تبدیل می‌کند. افزودن قاصدک‌ به زیستگاه بلدرچین‌ها می‌تواند رفتار جست‌وجوی غذای آن‌ها را تقویت کرده و در عین حال مواد مغذی ضروری را فراهم کند.

این گیاه نه تنها دریافت مواد مغذی بلدرچین‌ها را بهبود می‌بخشند، بلکه سلامت کلی آن‌ها را نیز ارتقا می‌دهد و آن‌ها را به بخشی جدایی‌ناپذیر از روش‌های پرورش بلدرچین تبدیل می‌کند. با شناخت و استفاده از این گیاه، کشاورزان می‌توانند رفاه گله‌های خود را افزایش داده و در عین حال رویکردی طبیعی‌تر و پایدارتر در مراقبت از طیور اتخاذ کنند.

سیر  (Garlic)

سیر (Allium sativum) به دلیل مزایای متعدد آن بر سلامت طیور، از جمله بلدرچین‌ها، به ‌طور گسترده‌ای مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش‌های مختلف حاکی از آن است که افزودن سیر به رژیم غذایی بلدرچین‌ها می‌تواند نرخ رشد و نسبت تبدیل خوراک را به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود بخشد. اعتقاد بر این است که سیر سیستم ایمنی را تقویت کرده و مزایای ضد میکروبی ارایه می‌دهد و در نتیجه سلامت و بهره‌وری بهتری را در بلدرچین‌ها فراهم می‌کند (Wu et al., 2023).

زنجبیل (Ginger)

 زنجبیل (Zingiber officinale) از گیاهانی است که اثرات مثبت آن بر رشد و سلامت بلدرچین‌ها مورد تایید قرار گرفته است. مطالعات نشان داده‌اند که زنجبیل می‌تواند به افزایش وزن بدن و بهبود کارایی کلی خوراک در بلدرچین‌ها کمک کند. علاوه بر این، زنجبیل به دلیل خواص ضد التهابی خود می‌تواند به سلامت بهتر دستگاه گوارش در این پرندگان کمک نموده و عملکرد کلی آنها را بهبود بخشد ( .(Al-Ghamdi, 2022

زردچوبه (Curcumin)

زردچوبه (Curcuma longa) به دلیل داشتن ترکیب فعال کورکومین و خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدالتهابی‌اش مورد توجه گرفته است. تحقیقات نشان داده‌اند که زردچوبه می‌تواند نقش موثری در بهبود سیستم ایمنی بلدرچین‌ها داشته و عملکرد رشد آن‌ها را نیز ارتقا دهد. اثرات ضدالتهابی زردچوبه ممکن است به کاهش تنش در بلدرچین‌ها کمک کرده و در حمایت از سلامت کلی آنها نقش بسزایی دارد.(Ashayerizadeh et al., 2023)

چالش‌ها و ملاحظات

با وجود مزایای بالقوه گیاهان دارویی در پرورش طیور، چالش‌های متعددی همچنان وجود دارد. از جمله این چالش‌ها، نواسانات کیفیت و یکنواختی محصولات گیاهی است که می‌تواند بر اثربخشی آن‌ها تأثیر‌گذار باشد   .(Valladão et al., 2015)  علاوه براین، تحقیقات بیشتری برای استاندارد سازی سطوح و تدوین پروتکل‌های درمانی ضروری است، تا ایمنی و کارایی آن‌ها برای مصرف بلدرچین‌ها تضمین شود. همچنین مطالعات مقایسه‌ای که اثر بخشی درمان‌های گیاهی را با روش‌های درمانی سنتی مقایسه کنند، برای درک بهتر نقش بالقوه این گیاهان در روش‌های نوین پرورش طیور از اهمیت زیادی برخوردار است. (Bhawa et al., 2023)

جهت‌گیری‌های آینده در تحقیقات گیاهان دارویی برای بلدرچین‌ها

بررسی اثرات گیاهان دارویی بر رشد بلدرچین‌ها زمینه‌های تحقیقاتی و کاربردی متعددی را برای تحقیقات آینده ارایه می‌دهد. با افزایش تقاضا برای روش‌های طبیعی و جایگزین، به ‌ویژه در حوزه پرورش طیور، ضروری است که مزایای بالقوه افزودن گیاهان دارویی به رژیم غذایی بلدرچین‌ها بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. این مطالعات می‌توانند بر ارزیابی نه تنها گیاهان خاص، بلکه ترکیبات چندگیاهه، برای تعیین اثرات هم‌افزایی آن‌ها بر رشد، سلامت و پیشگیری از بیماری‌ها در بلدرچین‌ها مشخص شود.(Wu et al., 2023)  مطالعات آینده باید بر کاهش سوگیری در نتایج پژوهش تمرکز کرده و از روش‌های جامع‌تری برای تحلیل ریسک استفاده کنند، تا تفسیر دقیق‌تر نتایج تحقیق ممکن شود. چنین اقداماتی می‌توانند دقت تفسیر داده‌ها را افزایش داده و توصیه‌های دقیق‌تری در خصوص استفاده از گیاهان دارویی در رژیم غذایی بلدرچین ارایه دهد .(Wu et al., 2023)  علاوه بر این، مقایسه اثربخشی درمان‌های گیاهی با روش‌های سنتی و مدرن، بینش‌های ارزشمندی را درباره نقش این گیاهان در بهبود سلامت و معیارهای رشد بلدرچین‌ها فراهم خواهد کرد (Wu et al., 2023).

تمرکز بر فواید تغذیه‌ای و بهداشتی

تحقیق در زمینه بررسی الگو‌های تغذیه‌ای و خواص ارتقا‌دهنده سلامت گیاهان مختلف نقش کلیدی خواهد داشت. به عنوان مثال، گیاهانی خاص مانند آویشن و اورگانو خواص ضد میکروبی نشان داده‌اند که ممکن است به بهبود ایمنی بلدرچین‌ها کمک کنند (Grunert, 2010) . تمرکز بر شناسایی و کمی‌سازی ترکیبات فعال‌زیستی و در این گیاهان می‌تواند درک بهتری از ظرفیت درمانی آن‌ها فراهم کند .(Al-Ghamdi, 2022; Majrashi, 2022) علاوه بر‌این، گسترش تحقیقات برای ارزیابی تأثیر گیاهان بر هضم، جذب مواد مغذی و سلامت کلی گله برای تعیین اثربخشی آن‌ها به عنوان مکمل‌های غذایی ضروری خواهد بود (Farooq et al., 2022). با توجه به علاقه روزافزون به شیوه‌های کشاورزی اخلاقی و کاهش استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها، ادغام گیاهان دارویی می‌تواند از انتقال به سوی تولید مرغ بدون آنتی‌بیوتیک حمایت کند. استفاده از گیاهان دارویی نه تنها می‌تواند سلامت بلدرچین‌ها را بهبود بخشد، بلکه اعتماد مصرف‌کنندگان به شیوه‌های پرورش طیور را نیز افزایش می‌دهد  (Farooq et al., 2022). راهنمایی‌های عملی برای انتخاب و استفاده ایمن از گیاهان دارویی می‌تواند دانش پرورش دهندگان را در این زمینه افزایش داده و کاربرد این رویکرد طبیعی را تسهیل کند (Al-Ghamdi, 2022; Khdr et al., 2025).

نتیجه‌گیری

استفاده از گیاهان دارویی در پرورش بلدرچین به‌عنوان جایگزینی پایدار و طبیعی برای آنتی‌بیوتیک‌های مصنوعی، ظرفیت بالایی در بهبود سلامت، رشد و ایمنی این پرندگان دارد. بررسی‌های انجام‌شده نشان می‌دهند که ترکیبات زیست‌فعال موجود در گیاهان دارویی از طریق کاهش تنش اکسیداتیو، تقویت سیستم ایمنی و بهبود عملکرد گوارشی، اثرات مثبتی بر عملکرد تولیدی و سلامت کلی بلدرچین‌ها اعمال کنند. با این حال، چالش‌هایی مانند استانداردسازی مقدار مصرف، یکنواختی ترکیبات گیاهی و نظارت‌های قانونی همچنان وجود دارند که نیازمند تحقیقات بیشتر و تدوین راهکارهای اجرایی مناسب هستند. با افزایش تمایل مصرف‌کنندگان به محصولات بدون آنتی‌بیوتیک و پرورش پایدار، گسترش پژوهش‌ها در این حوزه می‌تواند به توسعه شیوه‌های نوین در صنعت پرورش طیور کمک کند و راهکارهای موثری برای بهبود بهره‌وری و سلامت پرندگان ارایه دهد.

 

 

 

References

 

 

Abd El-Ghany, W. A. 2019. A comprehensive review on the common emerging diseases in quails. Journal of World’s Poultry Research:160-174.

Abd El-Hack, M. E., S. A. Mahgoub, M. M. Hussein, and I. M. Saadeldin. 2018. Improving growth performance and health status of meat-type quail by supplementing the diet with black cumin cold-pressed oil as a natural alternative for antibiotics. Environmental Science and Pollution Research 25:1157-1167.

Al-Ghamdi, E. S. 2022. Effects of a combination of herbal oils (rosemary, black cumin, and clove) on quail growth, antioxidant enzymes and health status.

Ashayerizadeh, O., B. Dastar, M. Shams Shargh, E. A. Soumeh, and V. Jazi. 2023. Effects of black pepper and turmeric powder on growth performance, gut health, meat quality, and fatty acid profile of Japanese quail. Frontiers in Physiology 14:1218850.

Bhawa, S., J. C. Moreki, and F. Manyeula. 2023. Quail Farming in Villages of Mogoditshane-Thamaga and Tlokweng Districts, Botswana. Journal of World’s Poultry Research 13:426-439.

Farooq, U., R. Mustafa, M. F. Khalid, M. Auon, U. Mahmood, A. Wahaab, Z. Rehman, N. Huda, M. Bashir, and S. Mahmood. 2022. Supplementation of herbal seeds to improve the growth performance and digestion in Japanese quail (Coturnix coturnix Japonica). Agrobiol Rec 10:19-25.

Grunert, J. 2010. Advantages and disadvantages of herbal medicine.

Khalifa, A., M. Omar, S. Hussein, and H. Abdel-Mbdy. 2016. Nutritional Value of Farmed and Wild Quail Meats. Assiut Journal of Agricultural Sciences 47.

Khdr, H., M. Qadir, O. Shareef, H. Halshoy, A. Hama, A. Ibrahim, H. Mala, S. Abdalla, and S. Osman. 2025. Effects of ginger and purslane supplemented diets on the production and physiology of Japanese quail. Multidisciplinary Science Journal 7:2025134-2025134.

Koonrungsesomboon, N., C. Sakuludomkan, M. Na Takuathung, P. Klinjan, S. Sawong, and P. K. Perera. 2024. Study design of herbal medicine clinical trials: a descriptive analysis of published studies investigating the effects of herbal medicinal products on human participants. BMC complementary medicine and therapies 24:391.

Kumadoh, D., and K. Ofori-Kwakye. 2017. Dosage forms of herbal medicinal products and their stability considerations-an overview. Journal of Critical Review 4:1-8.

Majrashi, K. A. 2022. Effects of supplementing quails’(Coturnix japonica) diets with a blend of clove (Syzygium aromaticum) and black cumin (Nigella sativa) oils on growth performance and health aspects. Life 12:1915.

Naeem, H., S. Naqvi, J. Hussain, N. Abbas, S. Hayat, L. Arshad, A. Ghayas, and A. Rehman. 2022. Efficacy of tulsi (Ocimum Sanctum) plant powder on health, growth and carcass traits of Japanese Quail (Coturnix Japonica). Braz. J. Poult. Sci. 24:eRBCA-2021-1453.

Odoemelam, V. U., I. F. Etuk, E. K. Ndelekwute, T. Iwuji, and C. C. Ekwe. 2013. Herbs and spices: Options for sustainable animal production. Journal of Biology, Agriculture and Healthcare 3:116-124.

Shalome, G. O., and L. Nojuvwevwo. 2021. Quail husbandry and welfare systems at Songhai-Delta farm: Profitability of enterprise. Nigerian Journal of Animal Production 48:77-89.

Valladão, G., S. U. Gallani, and F. Pilarski. 2015. Phytotherapy as an alternative for treating fish disease. Journal of veterinary pharmacology and therapeutics 38:417-428.

Wu, Q., M. He, J. Wang, T. Tong, D. Yang, and H. Tang. 2023. The therapeutic mechanism of Chebulae Fructus in the treatment of immunosuppression in Chinese yellow quail on the basis of network pharmacology. Front. Vet. Sci. 10:1123449.

 

 

 

 

 

مقدمه

در پرورش طیور، حدود 70 درصد هزینه های پرورش را مربوط به خوراک است. از آنجا که هضم و جذب خوراک در روده صورت می گیرد، وجود یک روده سالم هم از منظر فیزیولوژیکی و هم از نظر اقتصادی بسیار حیاتی است. شواهد علمی نشان می دهد که داشتن یک فلور میکربی روده‏ای «سالم» موجب صرفه‏جویی در انرژی (اصلی ترین ماده مغذی) برای پرنده می شود و به این ترتیب عملکرد تولیدی جوجه‌های گوشتی را به حداکثر می رساند. به ویژه با گسترش برنامه های “پرورش بدون استفاده از آنتی بیوتیک ها” اهمیت فلور میکروبی در بهبود عملکرد جوجه‌های گوشتی بیش از پیش شده است.

تعریف و اهمیت سلامت روده جوجه‌های گوشتی

شرط دستیابی به حداکثر پتانسیل تولید در جوجه‌های گوشتی، وجود یک دستگاه گوارشی سالم و کارآمد است. سلامت روده در پرندگان به سلامت و عملکرد کلی دستگاه گوارش اشاره دارد که شامل تعادل باکتری‌های مفید، یکپارچگی بافت پوششی روده، و ظرفیت هضم و جذب مواد مغذی است. سلامتی روده برای حفظ سلامت کلی و رفاه پرندگان مهم است. روده سالم به افزایش کارایی استفاده از مواد مغذی، بهبود جذب مواد مغذی و ارتقای عملکرد سیستم ایمنی پرندگان کمک می‌کند. روده طیور میزبان بیش از 640 گونه مختلف باکتریایی است، که بخش بیشتری از مواد مغذی را هضم و جذب می‌کند و همچنین به عنوان بزرگترین اندام ایمنی بدن عمل می‌کند. در نتیجه، «سلامتی روده» موضوع بسیار پیچیده‌ای است که یکپارچگی روده، ریزساختار روده، تعادل میکروفلور و وضعیت سیستم ایمنی پرنده را در بر می‌گیرد.

لزوم منع استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد در تغذیه جوجه‌های گوشتی

برای مدت طولانی، پرورش جوجه‌های گوشتی به استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها متکی بوده است که منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد رشد جوجه‌های گوشتی شده و به مبارزه با عفونت‌های باکتریایی کمک کرده است. امروزه، استفاده بی‌رویه و نادرست از آنتی‌بیوتیک‌ها در صنعت پرورش متراکم جوجه‌های گوشتی منجر به نگرانی‌های عمومی در مصرف کنندگان در خصوص بقایای آنتی‌بیوتیکی در گوشت و ایجاد مقاومت آنتی‌بیوتیکی در بین باکتری‌های بیماری‌زا شده است، که پیامدهای جدی برای سلامتی انسان و حیوان و محیط زیست دارد. این امر منجر به وضع مقررات قانونی منع استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد در پرورش جوجه‌های گوشتی برای کاهش خطرات آن برای سلامتی انسان و پرنده و همچنین تهدیدات زیست محیطی شده است. بنابراین، نیاز به شناسایی جایگزین‌هایی برای آنتی‌بیوتیک‌هایی است که برای مبارزه با پاتوژن‌های روده‌ای که باعث بیماری‌های روده می‌شوند، استفاده ‌شوند.

اهمیت میکروبیوتای دستگاه گوارش

میکروبیوتای روده در داخل دستگاه گوارش برهمکنش‌های متعددی با سلول‌های میزبان (پرنده)، محیط روده، سلول‌های باکتریایی و اجزای خوراک دارد. مجموع این فعل و انفعالات بر نقش بسیار مهم میکروبیوتای روده در سلامت و رفاه پرنده تأکید می‌کند، اگرچه راه دقیق دستیابی به این امر هنوز به طور کامل شناخته نشده است. جمعیت باکتریایی در میکروبیوتای روده یک سد محافظ را تشکیل می‌دهد که روده را می‌پوشاند و از رشد باکتری‌های نامطلوب یا بیماری‌زا مانند سالمونلا، کمپیلوباکتر و کلستریدیوم پرفرنجنس جلوگیری می‌کند. این اصل بیشتر به عنوان حذف رقابتی (competitive exclusion) شناخته می‌شود.
تحقیقات نشان داده‌اند که میکروبیوتای مفید (یا دوست) مکان‌های اتصال در سطح سلول‌های روده را در اشغال خود دارند و فرصت اتصال و استقرار پاتوژن‌ها را کاهش می‌دهند. مکانیسم پیشنهادی دیگر این است که میکروبیوتای روده قادر به ترشح ترکیباتی از جمله اسیدهای چرب فرار، اسیدهای آلی و ترکیبات ضدمیکروبی طبیعی (به عنوان باکتریوسین) هستند که یا از رشد باکتری‌ها جلوگیری می‌کنند و یا محیط را برای باکتری‌های نامطلوب نامناسب می‌سازند. مطالعاتی که با استفاده از حیوانات فاقد میکروارگانیسم (germ free) انجام شده است نیز نشان داده است که میکروبیوتای روده در تحریک و توسعه سیستم ایمنی نقش مهمی دارد. تصور می‌شود که میکروبیوتای مفید سیستم ایمنی روده را در حالت «هشدار» حفظ می‌کند تا بتواند به سرعت در برابر عوامل بیماری‌زا واکنش نشان دهد. همچنین، میکروبیوتای روده به عنوان یک عامل مهم در رشد و بلوغ سیستم ایمنی در نظر گرفته می‌‌شود. نشان داده شده است که حیوانات فاقد میکروبیوتای روده بیشتر مستعد ابتلا به بیماری‌ها هستند و بافت‌های ایمنی ضعیفی دارند. علاوه بر محافظت در برابر بیماری‌ها و تحریک سیستم ایمنی، میکروبیوتای روده می‌تواند با تولید مواد مغذی اضافی از طریق تخمیر فیبر گیاهی که پرندگان قادر به هضم آن نیستند، بر سرعت رشد پرنده تأثیر بگذارد.

عوامل موثر بر سلامتی روده پرندگان

سلامتی روده بر حفظ تعادل ظریف بین میزبان، میکروبیوتای روده، محیط روده و اجزای جیرۀ غذایی متکی است. این تعادل می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر عواملی مانند مدیریت پرندگان، کیفیت خوراک و محیط پرورش پرندگان قرار گیرد. هنگامی که سلامت روده در وضعیت بهینه باشد، هضم کامل خوراک و جذب مواد مغذی وجود دارد. اگر در فرآیندهای طبیعی در روده اختلال ایجاد شود، هضم و جذب ناقص مواد مغذی ممکن است رخ دهد که منجر به سوء جذب و عدم تعادل روده می‌شود. در صورت هر گونه عدم تعادل در محیط روده، سلامت روده به مخاطره می‌افتد که می‌تواند بر سلامت و عملکرد پرندگان تأثیر بگذارد. هنگامی که هضم و جذب بهینه نباشد، سوء جذب مواد مغذی وجود دارد که در نتیجه مواد مغذی بیشتری در دسترس باکتری‌های روده باریک قرار می‌گیرد، که می‌تواند منجر به رشد بیش از حد جمعیت باکتری‌ها شود. یکی دیگر از پیامدهای سوء جذب، ورود پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و چربی‌ها به داخل سکوم است که باعث رشد بیش از حد جمعیت میکروبی در سکوم شده و در نتیجه مواد غذایی را از باکتری‌های مفید تخمیر کننده دور کرده و رشد را کاهش می‌دهد. تعادل میکروبیوتا در روده می‌تواند تحت تأثیر عواملی مانند: رشد و توسعۀ ضعیف روده، تغییرات جیرۀ غذایی، نوع جیرۀ غذایی (کیفیت و مواد اولیه)، مایکوتوکسین‌ها، امنیت زیستی، عوامل محیطی (دما و تهویه) در مرحله ابتدایی پرورش جوجه‌ها، عفونت‌های ویروسی، باکتریایی یا کوکسیدیوز و کیفیت آب تغییر یابد.
مشخص شده است که جیرۀ غذایی تاثیرگذارترین عامل بر ترکیب میکروبیوتای روده است. تغییرات در نوع مواد خام، تراکم مواد مغذی و شکل خوراک همگی بر میکروبیوتای روده تأثیر می‌گذارد. در دورۀ پرورش پرندگان، تغییراتی در ترکیب جیرۀ غذایی اعمال می شود که منجر به تغییر در مقادیر ریزمغذی‌های موجود برای میکروبیوتای روده می‌شود. پیامد این تغییر می‌تواند یک عدم تعادل باکتریایی جزئی در روده باشد، زیرا میکروبیوتا با خوراک جدید سازگار می‌شود. این عدم تعادل معمولاً هیچ پیامدی ندارد، مگر این‌که عوامل دیگری بر سلامت روده در زمان تغییر جیرۀ غذایی تأثیر گذارد. شکل خوراک نقش مهمی در عملکرد سنگدان دارد. ذرات ریز مواد دانه‌ای و یا کیفیت پایین پلت می‌تواند باعث شود که سنگدان خیلی سریع خوراک را به روده کوچک وارد کند. در چنین شرایطی، زمان کافی برای آنزیم پپسین و اسید برای تجزیه پروتئین‌ها وجود نخواهد داشت و در نتیجه پروتئین‌های کامل وارد روده کوچک می‌شوند که می‌تواند برای پرنده مضر باشد، زیرا روده کوچک نمی‌تواند پروتئین کامل را به درستی هضم کند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد سوء جذب پروتئین و افزایش ویسکوزیته در روده ایجاد می‌شود که هر دو خطر عدم تعادل باکتریایی (دیس‌باکتریوزیس) را افزایش می‌دهند و در موارد شدید ممکن است منجر به آنتریت نکروتیک شوند. استفاده از گندم کامل یا فیبر نامحلول می‌تواند به تحریک سنگدان کمک کند تا از اختلاط بهینه خوراک در سنگدان اطمینان حاصل شود.

تغییرات در جمعیت باکتریایی روده کوچک و سکوم که در هنگام عدم تعادل رخ می‌دهد، معمولاً به عنوان دیس باکتریوزیس شناخته می‌شود و اگر طولانی شود، می‌تواند اثرات منفی بر عملکرد میزبان داشته باشد. تغییر در فعالیت باکتری‌های سکوم منجر به تولید متابولیت‌های مختلف باکتری (ترکیباتی که توسط باکتری‌ها هنگام تجزیه مواد مغذی تولید می‌شود) می‌شود. برخی از این متابولیت‌ها، مانند آمین‌های تولید شده از متابولیسم اسیدهای آمینه باکتریایی، می‌توانند باعث تحریک روده شوند و ناراحتی روده را تشدید کنند. برخی از باکتری‌ها در هنگام دیس باکتریوزیس افزایش می‌یابد و عمل این باکتری‌ها بر جذب مواد مغذی تأثیر منفی می‌گذارد. به عنوان نمونه، برخی از باکتری‌ها می‌توانند با غیرفعال کردن اسیدهای صفراوی که برای جذب چربی‌های لازم است، جذب آنها را کاهش ‌دهند. سایر باکتری‌ها می‌توانند سطح پرزهای روده را تخریب کرده و سطح جذب مواد مغذی را کاهش دهند. هنگامی که جذب مواد مغذی کاهش می‌یابد، پرندگان عموماً مصرف خوراک خود را افزایش می‌دهند تا بتوانند نیازهای غذایی خود را برآورده کنند. این امر می‌تواند منجر به افزایش سرعت انتقال مواد هضمی در روده، کاهش زمان ماندگاری در روده و ایحاد بستر مرطوب‌ به دلیل افزایش مصرف آب شود.
عوامل مؤثر بر سلامتی روده جوجه‌های گوشتی را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

1) کیفیت جیرۀ غذایی، مواد خوراکی، مواد مغذی و آب آشامیدنی: شکل، نوع و کیفیت جیرۀ غذایی می‌تواند به طور قابل توجهی سلامتی روده جوجه‌های گوشتی را تحت تأثیر قرار دهد. دسترسی مداوم به آب آشامیدنی خنک و بهداشتی برای عملکرد مطلوب و بهینه پرندگان بسیار مهم است.

2) تنش: شرایط تنش‌زا، مانند دمای بالای محیط یا تهویه ضعیف، می‌تواند منجر به عدم تعادل در میکروبیوم روده و افزایش خطر ابتلا به بیماری شود.

3) مواجهه و قرار گرفتن در معرض میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا: قرار گرفتن در معرض پاتوژن‌ها یا سایر باکتری‌های مضر می‌تواند میکروبیوم روده را مختل کرده و منجر به مشکلات سلامتی روده شود.

4) سیستم ایمنی: سیستم ایمنی قوی برای حفظ سلامت روده مهم است، زیرا به جلوگیری از رشد بیش از حد باکتری‌های مضر و رشد باکتری‌های مفید کمک می‌کند.

5) شرایط بهداشتی و اصول حفظ امنیت زیستی: تمیز نگه داشتن محیط پرورش جوجه‌های گوشتی و عاری بودن محیط پرورش از عوامل بیماری‌زا برای حفظ سلامتی روده بسیار مهم است، زیرا باکتری‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا می‌توانند به راحتی پخش شوند و میکروبیوم روده را مختل کنند.

6) اقدامات و شیوه‌های مدیریتی: شیوه‌های مدیریتی مناسب، مانند تغذیه مناسب، آب آشامیدنی مناسب و مدیریت بستر می‌تواند به حفظ سلامتی روده و جلوگیری از مشکلات مربوط به روده کمک کند.

رویکردهای اصلی مدیریت سلامتی روده

دو رویکرد اصلی برای مدیریت سلامتی روده در پرورش جوجه‌های گوشتی بدون استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد وجود دارد که عبارتند از تغذیه باکیفیت بالا و اتخاذ شیوه‌های مدیریتی مناسب. اطمینان از دسترسی پرندگان به آب تمیز، خوراک با کیفیت بالا و محیطی بدون تنش برای پرورش جوجه‌های گوشتی بدون استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد بسیار مهم است. جیرۀ غذایی متعادل از نظر پروتئین، انرژی و ویتامین‌ها و مواد معدنی ضروری برای حفظ سلامت روده ضروری است. محیطی که پرندگان در آن پرورش می‌یابند، نقش مهمی در حفظ سلامتی روده ایفا می‌کند. بهداشت و تهویه مناسب و همچنین دما و رطوبت مناسب هنگام پرورش برای جلوگیری از گسترش بیماری‌ها و عفونت‌ها بسیار مهم است. هیچ جایگزینی برای اجرای دقیق و سختگیرانه ایمنی زیستی به منظور جلوگیری از گسترش بیماری‌ها وجود ندارد. لازم است که پرندگان را از نظر نشانه‌های بیماری مانند اسهال، کاهش مصرف آب و خوراک تحت نظر گرفت.

افزودنی‌های ارتقا دهنده سلامتی روده راهکار دیگری برای حفظ سلامتی روده در پرورش طیور بدون آنتی‌بیوتیک است. از افزودنی‌های خوراکی حمایت‌کننده از سلامتی روده می‌توان به عصاره‌های گیاهان دارویی/روغن‌های ضروری، اسیدهای آلی، پروبیوتیک‌ها، پری‌بیوتیک‌ها، آنزیم‌های برون‌زادی و غیره اشاره نمود که به صورت ترکیبی یا به تنهایی در جیره‌ غذایی جوجه‌های گوشتی استفاده می‌شوند. عصاره گیاهان دارویی به عنوان یکی از افزودنی‌های خوراکی مقرون‌به‌صرفه و با اثرات کاملاً ثابت‌شده در بهبود سلامتی روده جوجه‌های گوشتی است. متابولیت‌های ثانویه گیاهی و اسانس‌ها (به طور کلی فیتوژنیک، فیتوکمیکال یا فیتومولکول‌ها نامیده می‌شوند) ترکیبات بیولوژیکی فعالی هستند که به‌عنوان افزودنی‌های خوراک توانایی بهبود کارایی خوراک را از طریق افزایش تولید ترشحات گوارشی و جذب مواد مغذی دارند. بدین ترتیب می‌توانند به کاهش تعداد باکتری‌های بیماری‌زا در روده، ارتقاء وضعیت آنتی اکسیدانی و بهبود وضعیت ایمنی پرنده کمک کنند. بسیاری از مولکول‌های گیاهی دارای خواص ضد میکروبی هستند، به این معنی که می‌توانند رشد میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها را مهار کنند و یا آنها را از بین ببرند. نمونه‌هایی از مولکول‌های گیاهی با خواص ضد میکروبی شامل ترکیبات موجود در سیر، آویشن و زردچوبه است.
اسانس‌ها عصاره‌های خام گیاهی (گل‌ها، برگ‌ها، ریشه‌ها، میوه‌ها و غیره) هستند، در حالی که مولکول‌های گیاهی ترکیبات فعال اسانس‌ها یا سایر مواد گیاهی هستند. اسانس‌ها اجزای معطر مهم گیاهان و ادویه‌جات هستند و به عنوان جایگزین‌های طبیعی محرک‌های رشد آنتی‌بیوتیکی در خوراک پرندگان استفاده می‌شوند. طیف گسترده‌ای از گیاهان و ادویه‌ها (آویشن، پونه کوهی، دارچین، رزماری، مرزنجوش، بومادران، سیر، زنجبیل، چای سبز، زیره سیاه، و گشنیز و …)، در جیرۀ غذایی جوجه‌های گوشتی به عنوان جایگزین محرک‌های رشد آنتی‌بیوتیکی استفاده شده است.

نتیجه‌گیری

صنعت پرورش طیور توجه زیادی به مسئله مقاومت آنتی‌بیوتیکی معطوف داشته است و مباحث مربوط به سلامتی روده در کانون توجه قرار گرفته است. هدف از جایگزین‌‌های آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد حفظ محیط زیست، بهبود سلامتی مصرف کنندگان و کاهش تلفات و افزایش بهره‌وری تولید و پرورش طیور است. شناسایی یک راه‌حل «ایده‌آل» در میان انبوهی از گزینه‌ها برای کنترل سلامتی روده دشوار است. چندین اقدام و جایگزین برای آنتی‌بیوتیک‌ها را می‌توان همراه با یکدیگر برای دستیابی به سلامتی کامل روده استفاده کرد. در سال‌های اخیر، آنزیم‌های افزودنی خوراک، پری‌بیوتیک‌ها، پروبیوتیک‌ها، اسیدهای آلی و عصاره‌های گیاهی نقش مهمی را در مبارزه با بیماری‌های عفونی و تحریک رشد طیور ایفا کرده‌اند. استفاده از جایگزین‌های آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد مشکل مقاومت آنتی‌بیوتیکی و باقی مانده آنها در غذا و محیط زیست را تا حد زیادی تخفیف داده است و از سوی دیگر سلامتی روده جوجه‌های گوشتی را ارتقا داده است. علاوه بر موارد ذکر شده برای حفظ سلامتی روده، برقراری شرایط مطلوب بهداشتی هنگام پرورش و تأمین خوراک و آب با کیفیت بالا حیاتی است.

منابع

Choct, M. (2009). Managing gut health through nutrition. British Poultry Science, 50(1), 9-15.
Ducatelle, R., Goossens, E., Eeckhaut, V., & Van Immerseel, F. (2023). Poultry gut health and beyond. Animal Nutrition, 13, 240-248.
Kogut, M. H., Yin XiaoNan, Y. X., Yuan JianMin, Y. J., & Broom, L. J. C. R. (2017). Gut health in poultry. CABI Reviews, (2017), 1-7.
Shehata, A. A., Yalçın, S., Latorre, J. D., Basiouni, S., Attia, Y. A., Abd El-Wahab, A., … & Tellez-Isaias, G. (2022). Probiotics, prebiotics, and phytogenic substances for optimizing gut health in poultry. Microorganisms, 10(2), 395.
Sugiharto, S. (2016). Role of nutraceuticals in gut health and growth performance of poultry. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 15(2), 99-111.

نویسنده:

مجید علیایی، دانشیار گروه علوم دامی دانشگاه تبریز

1. مقدمه

تغذیه هوشمند سیستمی از اطلاعات جمع آوری شده توسط حسگرها برای پاسخگویی به تامین دقیق و بلادرنگ نیازهای پرندگان است. استفاده از چنین سیستمی علاوه بر صرفه‌جویی در زمین‌های قابل کشت و منابع آب، منجر به شفاف‌سازی فرآیندهای تولید مواد خوراکی برای مصرف کنندگان می‌شود. در این مقاله به اصول جیره‌نویسی هوشمند و چالش‌هایی که در پراکندگی ترکیب شیمیایی مواد خوراکی در تامین نیازمندی‌های دقیق پرندگان وجود دارد، با بهره‌گیری از اصول تغدیه هوشمند پرداخته شده است.

2. جیره‌نویسی هوشمند

جیره‌نویسی فرآیند پیچیده‌ای است که در آن نه تنها عوامل تغذیه‌ای، بلکه عوامل اقتصادی، زیست‌محیطی و اجتماعی نیز باید در نظر گرفته شود. برای بهینه‌سازی در این زمینه، علاوه بر اطلاعات راجع به احتیاجات غذایی به معنای کلاسیک آن (حداقل سطح ماده مغذی مورد نیاز برای به حداکثر رساندن پاسخ)، اطلاعات در زمینه شکل منحنی رشد و شکل پاسخ احتمالی حیوان به تغییرات سطح ماده مغذی در جیره بسیار مهم خواهد بود.

شورای ملی تحقیقات آمریکا (NRC، 1994) از دیرباز ارزش استفاده از مدل‌های ریاضی برای تخمین غلظت‌های بهینه مواد مغذی جیره جهت دستیابی به تولید مطلوب در طیور را شناسایی کرده است. در شرایط عملی، در نظر گرفتن تنوع شرایط بازار و ترکیب مواد مغذی تشکیل دهنده مواد خوراکی بسیار مهم است. به دلیل پراکندگی در سطوح مواد مغذی موجود در مواد خوراکی، متخصصین تغذیه اغلب سطوح مواد مغذی جیره را اندکی بالاتر از احتیاجات در نظر می‌گیرند. به این طریق آن‌ها به تعهد قانونی خود برای تأمین حداقل سطح مواد مغذی مورد نیاز برای جیره‌های خاص عمل می‌کنند و معمولاً با این روش حیوانات به سطوح مورد انتظار بهره‌وری می‌رسند؛ اما این راه‌کار علاوه بر گران نمودن قیمت تمام شده خوراک، موجب دفع مواد مغذی بیشتری به محیط زیست شده و مخاطرات زیست‌محیطی را به دنبال خواهد داشت.

نوسانات بازار معمولا بر قیمت مواد اولیه خوراک و ارزش محصول تولیدی اثر می‌گذارد. این عوامل نیز به نوبه خود بر غلظت و نسبت بهینه مواد مغذی در جیره تأثیر می‌گذارند. بنابراین، تعریف محصول (به عنوان مثال، هر کیلوگرم گوشت مرغ)، و ارزش اقتصادی پیش‌بینی‌شده محصول (قیمت محصول تولیدی)، از جمله عوامل دیگر تاثیرگذار بر جیره‌نویسی هوشمند است. بهینه‌سازی بیشتر در این زمینه تنها زمانی امکان پذیر است که هم نیاز به مواد مغذی و هم زیست فراهمی مواد مغذی در مواد خوراکی مختلف، مشخص باشد. بنابراین، تغذیه هوشمندانه طیور هم به توصیف ریاضی پاسخ‌های مواد مغذی و هم به دانش دقیق از سطوح مواد مغذی موجود در مواد خوراکی نیاز دارد. لذا، فن‌آوری‌های پیشرفته مانند طیف‌سنجی نزدیک مادون قرمز (NIRS) که برای پیش‌بینی آنالیز تقریبی مواد خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بخش مهمی از یک سیستم هوشمندانه تغذیه طیور خواهد بود.

3. پراکندگی در ترکیب شیمیایی مواد خوراکی

ترکیب مواد مغذی موجود در مواد خوراکی می‌تواند به دلیل تفاوت در ژنتیک گیاه و شرایط محیطی محل کشت متفاوت باشد. اگر در تنظیم جیره های غذایی به چنین پراکندگی هایی توجه نشود، سطوح واقعی مواد مغذی در جیره‌های دام و طیور می‌تواند به راحتی دچار نوسان شود. جیره‌های نامتعادل هزینه‌های تغذیه را با کاهش عملکرد و بازدهی تولید پرندگان و افزایش دفع مواد مغذی مازاد در محیط (که منجر به آلودگی‌های زیست محیطی می‌شود)، بالا می‌برند. بنابراین، پراکندگی در ترکیب مواد مغذی و زیست فراهمی مواد خوراکی باید هنگام فرموله کردن جیره در نظر گرفته شود. راه‌کارهای مختلفی برای مقابله با پراکندگی مواد مغذی در فرمولاسیون خوراک وجود دارد.

• در نظرگرفتن حاشیه اطمینان و برنامه نویسی تصادفی

در حال حاضر جیره نویسی معمولا با استفاده از نرم‌افزار‌های مبتنی بر برنامه‌ریزی خطی صورت می‌گیرد. در این نرم‌افزار‌ها برای هر ماده خوراکی معمولاً سطوح ثابت و مشخصی از مواد مغذی در نظر گرفته می‌شود، که غالباً میانگین میزان ماده مغذی مورد نظر در ارقام مختلف ماده خوراکی می‌باشد. چنانچه فرض کنیم توزیع سطح ماده مغذی در ارقام مختلف یک ماده خوراکی (مثلا ذرت) نرمال باشد، استفاده از اعداد میانگین در جیره نویسی به این معنی است که در 50 درصد موارد سطح واقعی ماده مغذی در جیره کمتر از سطح در نظر گرفته شده خواهد بود، که این امر سبب نامتوازنی جیره خواهد شد. برای حل این مشکل متخصصین تغذیه گاهاً یک حاشیه اطمینان جهت سطح ماده مغذی در نظر می‌گیرند (مقداری از عدد میانگین کسر می‌کنند) که این کار اگر چه احتمال کمبود در جیره را کاهش می‌دهد ولی به طور همزمان احتمال زیاد بود ماده مغذی و دفع مازاد در محیط را افزایش می‌دهد. به عنوان مثال، یکی از روش‌ها برای در نظر گرفتن حاشیه اطمینان به این صورت است که به اندازه نصف انحراف معیار (SD) از عدد میانگین کسر می‌شود. همان طور که گفته شد این کار اگر چه احتمال تامین احتیاجات پرنده را افزایش می‌دهد ولی به طور همزمان احتمال حضور مازاد ماده مغذی در جیره و دفع آن در محیط را نیز افزایش می‌دهد. به نظر می‌رسد که استفاده از برنامه‌های تصادفی (Stochastic) به جای برنامه‌های خطی (Linear) در جیره‌نویسی می‌تواند مشکل کمتر در نظر گرفته شدن سطح ماده مغذی را برطرف کرده و به طور هم‌زمان احتمال تغذیه بیش از اندازه ماده مغذی را به حداقل برساند. بنابراین نرم‌افزار‌های جیره‌نویسی در آینده احتمالاً به جای تکیه به برنامه‌ریزی خطی، از برنامه‌های تصادفی بهره خواهند برد.

• استفاده از بیش از یک مخزن برای ذخیره‌سازی هر نوع ماده خوراکی

یکی از راهکارها برای کاهش  پراکندگی سطح مواد مغذی در مواد خوراکی ذخیره شده در یک مزرعه یا کارخانه خوراک دام، گروه بندی براساس سطح ماده مغذی مورد نظر می‌باشد. مثلا برای ذرت می‌توان یک عدد میانگین سطح پروتئین خام در نظر گرفته و محموله‌های با مقدار پروتئین بالاتر از آن را در یک مخزن و محموله‌های با پروتئین پایین‌تر از مقدار در نظر گرفته شده را مخزنی دیگر نگهداری کرد. این راهکار در نهایت می‌تواند سبب کاهش مقدار انحراف معیار سطح ماده مغذی از عدد میانگین شده و در نتیجه کاربرد آن در نرم افزارهایی که علاوه بر میانگین سطح ماده مغذی، مقدار انحراف معیار را نیز در نظر می‌گیرند (نظیر نرم افزارهای مبتنی بر برنامه ریزی تصادفی) بهتر شده و در نهایت منجر به ارایه فرمول‌های دقیق‌تری خواهد شد.

4. پاسخ به مواد مغذی، اهمیت تفکر در مقابله با تغییرات بازار

احتیاجات غذایی ذکر شده در راهنماهای مدیریت پرورش نظیر NRC و یا سایر منابع، سطوح ثابتی از مواد مغذی هستند که غالبا برای حداکثر کردن عملکرد تعیین شده‌اند و نه حداکثر کردن سود. قرار دادن حداکثر عملکرد به عنوان مبنا در سیستم‌های تولیدی به دلایل مختلف می‌تواند مبهم و گمراه کننده باشد. اول این که در بحث حداکثر کردن عملکرد، معیارهای مختلفی قابل استفاده است (نظیر سرعت رشد، بازده خوراک، بازده لاشه، سلامت و آسایش پرنده)؛ به طوری که برای حداکثر کردن عملکرد در هر زمینه سطوح متفاوتی از مواد مغذی مورد نیاز خواهد بود. دوم این که احتیاجات مواد مغذی منتشر شده غالباً براساس پاسخ‌های گروهی (گله‌ای) تعیین شده و حال آن که هر یک از افراد گله به دلیل تفاوت‌های ژنتیکی و ترکیب بدن، ممکن است احتیاجات متفاوت داشته باشد. همچنین اثر محیط روی افراد مختلف گله ممکن است متفاوت باشد. تعیین دقیق‌تر احتیاجات برای افراد یک گله ممکن است از طریق گروه بندی افراد گله به دسته‌های کوچکتر (مثلاً بر اساس وزن بدن) امکان پذیر باشد. این امر منجر به بهره‌وری بیشتر در تغذیه شده و سودآوری بیشتری را در پی خواهد داشت. بنابراین، یکی از اهداف تغذیه هوشمندانه طیور، تغییر نگاه از حالت گله‌ای به سمت پاسخ‌های دریافتی از تک تک افراد گله می‌باشد.

پیشنهاد شده است زمانی که هدف حداکثر کردن سود باشد (در مقایسه با حداکثر کردن عملکرد)، احتیاجات به مواد مغذی ممکن است تغییر کند. به عبارت دیگر در شرایط اقتصادی متفاوت، برای حداکثر کردن سود، پرندگان احتیاجات مواد مغذی متفاوتی خواهند داشت. در حال حاضر متخصصین تغذیه معمولاً جیره‌نویسی را به گونه‌ای انجام می‌دهند که یک فرمول خاص با حداقل قیمت و جهت برآورده کردن احتیاجات میانگین گله در یک بازه زمانی مشخص بدست می‌آید. به منظور حداقل کردن قیمت، سطح مواد مغذی خاص در جیره باید در پایین‌ترین حد ممکن نگه داشته شود. در چنین شرایطی غالباً موفقیت جیره‌نویسی بستگی به این خواهد داشت که جیره‌نویس بر اساس تجربه شخصی تا چه اندازه بتواند سطح مواد مغذی خاص را بدون این که عملکرد تحت تاثیر قرار بگیرد، پایین بیاورد. از طرف دیگر، سطح مواد مغذیی که تاثیر چندانی روی قیمت جیره ندارد (ارزان قیمت) معمولاً بالاتر در نظر گرفته شده که این مازاد در طبیعت دفع شده و آلودگی‌های زیست‌محیطی را در پی دارد. لذا جهت بهبود در این قضیه، نیاز به برنامه‌هایی خواهد بود که درآن‌ها مسائلی نظیر حداکثر کردن سود، جنبه‌های زیست‌محیطی، و خواسته‌های اجتماعی به طور همزمان در تابع هدف گنجانده شوند.

بنابراین در آینده نیاز است که به جای در نظر گرفتن حداکثر عملکرد به عنوان هدف، اجازه دهیم تا مسائلی نظیر قیمت محصول تولیدی و هم چنین هزینه مواد اولیه (اقلام خوراکی)، مشخص کننده سطوح بهینه مواد مغذی در جیره فرموله شده باشند. به عبارت دیگر، جهت فرمولاسیون جیره‌ها از یک نیاز ثابت به مواد مغذی استفاده نشود، بلکه بسته به قیمت مواد خوراکی و قیمت محصول تولیدی، مناسب‌ترین سطح ماده مغذی برای رسیدن به  حداکثر سود، مشخص شود. به عنوان مثال، در صنعت پرورش مرغ تخم‌گذار، از دامنه وسیعی از انرژی (از حدود2680 تا2990 کیلوکالری در هر کیلوگرم جیره) در شرایط مختلف استفاده می‌شود. بر این اساس، گروهی از دانشمندان مدل‌های غیر خطی جهت بهینه‌سازی سطح انرژی جیره در پرورش مرغ تخم‌گذار را توسعه دادند. این دانشمندان با استفاده از این مدل‌ها به خوبی نشان دادند که قیمت تخم‌مرغ و قیمت نهاد‌ه‌های خوراکی در نهایت می‌تواند مشخص کننده مناسب‌ترین سطح انرژی جهت رسیدن به حداکثر سود اقتصادی باشد. جالب است که با استفاده از این مدل‌ها، مناسب‌ترین سطح انرژی جهت حداکثر کردن سود با قیمت‌های متفاوت مواد خوراکی و تخم‌مرغ، در بازه 2535 تا 3035 کیلوکالری در هر کیلوگرم جیره متغیر بود. گروه دیگری از دانشمندان با استفاده از مدل‌های مشابه، مناسب‌ترین سطح اسیدهای آمینه گوگرددار را برای قیمت‌های متفاوت تخم‌مرغ و نهاد‌ه‌ها، در بازه 562 تا 859 میلی‌گرم در روز به ازای هر مرغ گزارش کردند.

بنابراین تا کنون فرض بر این بوده که حداکثر کردن میزان تولید در هر شرایطی مترادف با حداکثر سودآوری می‌باشد و حال آن که به نظر می‌رسد که برای هر حالت از هزینه نهاد‌ه‌ها و قیمت محصول تولیدی، سطح تولید خاصی منجر به حداکثر سودآوری خواهد شد و این چیزی است که در آینده مورد توجه بیشتری قرار خواهد گرفت.

5. استفاده از مدل‌های ریاضی در تغذیه هوشمند طیور

مدل‌ها با پیوند دادن ورودی‌ها و خروجی‌ها به درک بهتر سیستم‌ها کمک می‌کنند. تحقیقات زیادی اغلب برای استنباط توابع ریاضی مرتبط، که ماهیت روابط بین بخش‌های یک سیستم و ضرایبی را که سهم نسبی ویژگی‌های خاص رابطه را توصیف می‌کنند، مورد نیاز است. مدل‌های ریاضی بخشی جدایی ناپذیر از تغذیه هوشمندانه طیور هستند. مدل‌سازی ریاضی ابزاری برای نمایش و درک بخش‌های یک سیستم با ساده‌سازی، ادغام و پیوند اجزاء است. واحد شبیه‌سازی شده می‌تواند در مقیاس کوچک (به عنوان مثال، یک مرغ) یا در مقیاس بزرگ (یک گله، یک مزرعه، یا یک کارخانه خوراک دام) باشد.

مدل‌های ریاضی نشان‌دهنده عملکرد سیستم هستند و می‌توانند برای تولید و آزمون فرضیه‌های علمی مورد استفاده قرار گیرند. مدل‌های ریاضی همچنین برای توسعه ابزارهایی با کارآیی پیش‌بینی و تصمیم‌گیری نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با افزایش دسترسی به داده‌های بزرگ در صنعت طیور، فرصتی برای ادغام اطلاعات از منابع مختلف و توسعه ابزارهای عملی وجود دارد. شروع ادغام این اطلاعات مبتنی بر درک مفهوم تبدیل مواد مغذی به محصول نهایی است، که در این بین مدل‌های ریاضی می‌توانند به درک بهتر احتیاجات مواد مغذی و میزان مصرف مواد مغذی کمک کنند.

دو نوع اصلی از مدل‌های ریاضی وجود دارد شامل 1) مدل‌های تجربی یا آماری و 2) مدل‌های مکانیکی. مدل‌های تجربی معادلات ریاضی هستند که با استفاده از داده‌ها اعتبارسنجی می‌شوند و اغلب برای درک چگونگی تأثیر عوامل گسسته (تیمارها) بر نتایج عملکرد در تولید طیور استفاده می‌شوند. مدل‌های تجربی زمانی بیشترین کاربرد را دارند که بخش‌های معادله ریاضی جزئی ذاتی از واقعیت در حال توصیف باشند. به عبارت دیگر، پارامترها جزء واقعی از سیستم را نشان می‌دهند. این بدان معنی است که پارامترهای موجود در این مدل‌ها از نظر بیولوژیکی مرتبط بوده و مستقیماً در عمل قابل استفاده هستند. این امر همچنین توسعه مدل‌های مکانیکی از فعالیت‌های تجربی را آسان می‌کند. در زمینه تغذیه، مدل‌های مکانیکی مکانیسم‌ها یا فرآیندهای بیولوژیک زیربنایی را شبیه‌سازی می‌کنند. هنگامی که در این مدل‌ها مقادیر پارامتر در طول زمان تغییر می‌کند، مدل‌ها به عنوان پویا شناخته می‌شوند. چنین مدل‌هایی امکان ارزیابی تغییرات و پویایی در سامانه مورد نظر را فراهم می‌کنند. در جستجوی شیوه‌های تغذیه پایدار طیور، جهت درک ارتباط بین عملکرد، احتیاجات مواد مغذی، و دریافت مواد مغذی، به هر دو نوع مدل ذکر شده در فوق نیاز می‌باشد.

1.5  مدل‌های رشد و تولید تخم مرغ

احتیاجات غذایی طیور به عوامل زیادی مانند ژنوتیپ، پتانسیل رشد، اندازه بدن، محیط، وضعیت سلامت، سن و وضعیت فیزیولوژیک پرنده بستگی دارد .به طور کلی، هدف از تولید گوشت، بهینه‌سازی رشد بافت بدون چربی اغلب با تاکید بر بافت ماهیچه سینه است. اگرچه تولید تخم‌مرغ در تعیین احتیاجات غذایی مرغ‌های تخم‌گذار اهمیت بسیار زیادی دارد، اما حفظ وزن بدن و رشد احتمالی مورد نیاز نیز به میزان قابل ‌توجهی در تعیین احتیاجات موثر است.

مدل‌های رشد برای مطالعه تغییرات وزن بدن نسبت به سن و همچنین سرعت بلوغ وزنی (رشد آلومتریک) اعضای مختلف بدن نسبت به وزن کل بدن استفاده می‌شود. استفاده از مدل‌های رشد مناسب برای سویه‌های گوشتی می‌تواند به پیش‌بینی نیازهای تغذیه‌ای و مصرف خوراک، و یا سن بهینه کشتار کمک کرده و تفاوت‌ها در پاسخ‌های رشد به دلیل تغییرات در شرایط محیطی را به حساب آورد.

تابع رشد گومپرتز (گومپرتز، 1825) یا انواع تغییر یافته آن برای توصیف رابطه وزن و سن برای قسمت‌های مختلف بدن استفاده شده است، اما این تابع برای قسمت‌های مختلف بدن به یک میزان کارآیی نداشته است. معادله‌ هاکسلی (هاکسلی و تیسر، 1936) به میزان بیشتری برای توصیف رابطه وزن قسمت‌های مختلف بدن با وزن کل بدن مورد استفاده قرار گرفته است. با بهبود ابزارهای محاسباتی در سال‌های گذشته، مدل‌های چند فازی و مدل‌های رگرسیونی تصادفی چند فازی برای در نظر گرفتن تغییرات فردی در برآورد پارامترها پیشنهاد شده‌اند. در این بین، اقبال به مدل‌های رگرسیون تصادفی در حال افزایش است، زیرا با استفاده از این مدل‌ها تاثیر افراد در تغییر پارامترهای خاص به نحو بهتری قابل تشخیص است. به این ترتیب، با استفاده از چنین مدل‌هایی نه تنها اثرات تیمار، بلکه تغییرات در ضرایب مدل به دلیل تفاوت‌های فردی منحصر به فرد نیز قابل برآورد است. باید توجه داشت که درک بهتر رشد و نمو افراد، امکان پیش‌بینی بهتر احتیاجات غذایی برای حمایت از آن رشد را فراهم خواهد کرد.

هدف از رشد در طیور پرورش یافته برای تولید تخم‌مرغ، بهینه‌سازی ویژگی‌های فیزیکی همچون ترکیب بدن برای حمایت از تولید تخم است. برای این منظور می‌توان از مدل‌های چند فازی استفاده کرد که شامل هر دو مرحله پرورش و بلوغ می‌شود. با این حال، رابطه دقیق بین شکل منحنی رشد (پارامترهای برآورد شده مدل) و تولید تخم هنوز چندان مشخص نیست. در مرغ‌های مادر گوشتی، چالش مشابهی برای دستیابی به یک ترکیب بدنی بهینه وجود دارد، اما چالش شناسایی یک استراتژی رشد بهینه پیچیده‌تر می‌باشد. برنامه‌های محدودیت خوراکی در پرورش مرغ‌های مادر گوشتی نیازمند یک بازنگری می‌باشند، چون پس از دهه‌ها و علی‌رغم بهبود مداوم ژنتیکی در وزن بدن، بازدهی رشد بدون چربی و ضریب تبدیل خوراک، تقریباً هیچ تغییری در توصیه‌های وزن بدن وجود نداشته است. زوکیوسکی و همکاران (2021) و افروزیه و همکاران (2021) آزمایش‌هایی را طراحی کردند که در آن‌ها از معادلات چند فازی گمپرتز برای طراحی الگوهای جدید رشد استراتژیک استفاده کردند که با دقت بالایی با یک سیستم تغذیه هوشمند پیاده‌سازی شدند. این محققین با استفاده از پارامترهای بیولوژیک مشخص، مقدار و زمان افزایش وزن لازم در  قبل از بلوغ و هنگام بلوغ را تغییر دادند. پیشرفت عمده در کار آن‌ها استفاده از پارامترهای مدل پیوسته برای توسعه پروفایل‌های رشد جدید بود و این اولین تلاش واقعی برای بهینه‌سازی مسیرهای رشد بود.

در مقایسه با رشد، مدل‌های کمتری در رابطه با تولید تخم‌مرغ منتشر شده است. به نظر می‌رسد که در این زمینه نیز توسعه مدل‌هایی با پارامترهای بیولوژیک مشخص مورد نیاز می‌باشد. علاوه بر این، تاکنون بیشتر مدل‌ها از داده‌های گله‌ای‌ به جای نتایج انفرادی تولید تخم‌مرغ برای توسعه و برازش مدل‌ها استفاده کرده‌اند. چنانچه بتوان تنوع بیولوژیک معنی‌دار حول منحنی برازش شده را تعیین کرد، تلاش‌های اصلاحی می‌تواند نه تنها بر تولید تخم‌مرغ بلکه بر شکل منحنی تولید نیز متمرکز شود. اخیراً از مدل‌سازی بلوغ جنسی، اجزای تخم‌مرغ، و دوره‌های تخمک‌گذاری در جهت تخمین وزن تخم‌مرغ، میزان تخم‌گذاری و احتیاجات غذایی طیور تخم‌گذار استفاده شده است.

2.5 مدل‌های انرژی و مواد مغذی مورد نیاز

از آنجایی که حیوانات به منظور برآورده شدن احتیاجات انرژی و سایر مواد مغذی خوراک مصرف می‌کنند، مدل‌های متناسب با تقسیم‌بندی انرژی و مواد مغذی در بدن ابزارهای مفیدی برای پیش‌بینی مصرف خوراک هستند. در چنین مدل‌هایی، احتیاجات مواد مغذی توسط توابع غیرخطی استنباط می‌شوند که پارامترهای آن بهترین برازش را (با به حداقل رساندن تغییرات) برای ارتباط بین مصرف انرژی متابولیسمی و سرنوشت نهایی آن، مانند نگهداری،  افزایش وزن بدن و تولید تخم‌مرغ دارند. در چنین مدل‌هایی، هدف به حداکثر رساندن انرژی قابل دسترس برای اهداف تولیدی مانند رشد یا تولید تخم‌مرغ است. این امر می‌تواند با کاهش مصرف انرژی در بخش نگهداری از طریق استراتژی‌های تغذیه‌ای (مانند تغذیه محدود هدفمند)، یا از طریق شیوه‌های پرورش، به دست آید. از طریق توسعه این مدل‌ها به صورت توابع مختلط غیرخطی، امکان برآورد احتیاجات نگهداری برای تک تک پرندگان به صورت جداگانه فراهم شده است. این امر می‌تواند به عنوان یک پیشرفت حیاتی در تغذیه هوشمندانه طیور مورد استفاده قرار گیرد، زیرا به جای در نظر گرفتن گله، در برگیرنده رویکردی انفرادی است. این رویکرد همچنین یک معیار بررسی کارآیی مبتنی بر مدل تحت عنوان «احتیاجات نگهداری باقیمانده» (RME_m) را ارائه می‌کند، که به درجه تفاوت نیاز ME برای نگهداری (ME_m) یک فرد با میانگین مورد انتظار جامعه اشاره دارد. در ادامه متغیرهای تصادفی (متغیرهایی که تغییرات تک تک اعضای یک گروه را به حساب می‌آورند) به مدل‌های تعادل انرژی اضافه شده‌اند تا اثرات سن، دمای محیط، برنامه نوری و استراتژی‌های تغذیه‌ای مانند سطوح مختلف دریافت انرژی را نیز بر احتیاجات نگهداری در نظر بگیرند.

ساکومورا و همکاران (2015) از یک رویکرد فاکتوریل مشابه برای برآورد نیازهای اسیدآمینه‌ای جوجه‌های گوشتی، بر اساس پروتئین بدن، ریزش پرها، پروتئین پر، میزان ذخیره پروتئین بدن بدون پر، و سرعت پردرآوری استفاده کردند. مدل ردینگ (Reading) نیز به طور گسترده‌ای برای برآورد نیازهای اسیدآمینه‌ای مرغ‌های تخم‌گذار استفاده شده است. استفاده بیشتر از روش فاکتوریل برای در نظر گرفتن احتیاجات نگهداری بدن، زرده، سفیده و پوسته در روزهای تخم‌گذاری و غیر تخم‌گذاری می‌تواند برآورد نیازهای اسیدآمینه‌ای برای مرغ‌های تخم‌گذار را بهبود دهد، اما به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. ساکومورا و همکاران (2019) چندین مدل خطی منتشر شده در مقالات (مرتبط با برآورد احتیاجات اسیدهای آمینه و انرژی) را در یک مدل مکانیکی جامع‌تر در جهت شبیه‌سازی تولید تخم‌مرغ و احتیاجات انرژی در مرغ‌های تخم‌گذار و مرغان مادر گوشتی ادغام کردند. آن‌ها پیشنهاد دادند که چنین مدل‌های شبیه‌سازی با یکپارچه‌سازی اطلاعات در مورد احتیاجات و سطوح تولید، می‌توانند به پیش‌بینی کارآیی اقتصادی و به حداکثر رساندن سود برای هر تولیدکننده به جای اعمال جیره‌نویسی با کمترین هزینه در سطح کارخانه خوراک، کمک کنند. استفاده از چنین مدل‌هایی در جهت تخمین اسیدهای آمینه مورد نیاز، به بهینه‌سازی ترکیب خوراک در جهت بدست آوردن بالاترین عملکرد تولیدی و به طور همزمان حداقل کردن دفع نیتروژن مازاد در محیط، کمک می‌کند. به عنوان مثال، استفاده از چنین مدل‌هایی در سیستم‌های تغذیه هوشمندانه طیور می‌تواند برای پیش‌بینی نیازهای اسیدآمینه‌ای در هر لحظه از زمان و برای تک تک افراد گله، مشابه روشی که در خوک‌ها به کار رفته، استفاده شود. با این حال، مطالعات در زمینه مدل‌های ریاضی که توانایی تخمین میزان ذخیره و احتیاجات پروتئین و اسیدهای آمینه را داشته باشند کمیاب است.

احتیاجات کلسیم و فسفر نیز با توجه به متابولیسم استخوان و پوسته تخم‌مرغ مهم هستند. گزارشاتی در مورد توسعه و ارزیابی یک مدل مکانیکی جهت بررسی متابولیسم کلسیم و فسفر در مرغ‌های تخمگذار وجود دارد. هدف از توسعه این مدل این بود که به عنوان ابزاری برای ارزیابی استراتژی‌های تغذیه‌ای برای کاهش دفع فسفر به محیط مورد استفاده قرار گیرد. این مدل افزایش ابقاء فسفر در استخوان و تخم‌مرغ را از 4/8 درصد به 4/25 درصد فسفر قابل هضم مصرف شده به ترتیب در کمترین و بالاترین غلظت کلسیم در جیره غذایی پیش بینی کرد. استراتژی‌های جدید تغذیه دقیق را نیز می‌توان با استفاده از مدل فوق ارزیابی کرد.  برای مثال، مرغ‌ها را می‌توان پس از تخم‌گذاری با جیره‌های کم کلسیم تغذیه کرد و در طول بعد از ظهر و شب، زمانی که تخم‌ها در غده پوسته‌ساز قرار دارند، سطح کلسیم جیره را افزایش داد. این روش به عنوان تغذیه خرد شده در زمان (split feeding) نامیده می‌شود .این رویکرد تحرک کلسیم از استخوان را به حداقل رسانده که باعث افزایش آسایش مرغ و کاهش دفع فسفر به محیط می‌شود.

پیش از این مشخص شده بود که با اجرای تغذیه دقیق در خوک‌های پرواری میزان دفع فسفر در فضولات تا 38 درصد قابل کاهش است. تحقیقات کمی در مورد دینامیک هضم کلسیم و فسفر در جوجه‌های گوشتی وجود دارد. اگر چه با اجرای تغذیه هوشمندانه از طریق تطابق بهتر بین احتیاجات لحظه‌ای پرنده و مواد مغذی تامین شده در جیره بهبودهایی قابل پیش‌بینی است (شکل 2 را ببینید)، تحقیقات کافی برای مشخص کردن احتیاجات فردی در پرندگان وجود ندارد تا بدانیم یک رویکرد تغذیه هوشمندانه طیور چقدر می‌تواند دفع فسفر مازاد در محیط را کاهش دهد.

3.5  مدل‌های اثرات طولانی مدت تغذیه

به نظر می‌رسد یافتن یک استراتژی تغذیه‌ای بهینه یک مشکل رو به رشد در نژادهای تخم‌گذار تجاری می‌باشد. پولت‌های تخمگذار اغلب زود به بلوغ جنسی می‌رسند، که این قضیه توانایی آن‌ها را برای حمایت از تولید طولانی مدت تخم‌مرغ به خطر می‌اندازد. تولیدکنندگان در تلاش هستند تا اطمینان حاصل کنند که پرندگان در طول دوره کوتاه مدت رشد پیش از بلوغ، انرژی کافی دریافت می‌کنند، در حالی که برنامه‌های نوری را برای به تاخیر انداختن بلوغ جنسی به کار می‌برند تا از تعادل منفی انرژی پس از شروع تخم‌گذاری جلوگیری کنند. دومین چالش تغذیه‌ای تعادل کلسیم و فسفر مربوط به متابولیسم استخوان و پوسته و پایداری کیفیت پوسته تخم‌مرغ است. بنابراین، تفاوت قابل توجهی بین مواد مغذی مورد نیاز برای توسعه بدن برای شروع تخم‌گذاری (ذخیره چربی، رشد استخوان و رشد اندام تولید مثل) و در حین تخم‌گذاری (تداوم تولید و کیفیت تخم‌مرغ، کاهش رشد بدن) وجود دارد. مطالعات شبیه‌سازی که از مدل‌های ریاضی برای تخمین رشد بدن، تولید تخم‌مرغ و احتیاجات اسیدهای آمینه استفاده می‌کنند، به جامعه تغذیه هوشمند طیور کمک می‌کند تا فرضیه‌های قابل آزمایشی را ایجاد کنند که بدون شک به بهینه‌سازی استراتژی‌های تغذیه طیور کمک خواهد کرد.

6. تحولات بیشتر

بیشتر مطالعاتی که در بالا توضیح داده شد از داده‌های جمع آوری شده در شرایط کنترل شده برای توسعه مدل‌ها استفاده می‌کنند که از این مدل‌ها برای انجام پیش بینی‌ها در جهت حمایت از تصمیمات عملی استفاده می‌شود. بسیاری از عملکردهای مبتنی بر گله و پارامترهای محیطی در حال حاضر به صورت نامحسوس و با استفاده از فناوری حسگر جمع‌آوری می‌شوند. در حال حاضر، ما در آستانه بکارگیری بسیاری از فناوری‌های جدید برای کمک به صنعت پرورش مرغ دقیق و سیستم‌های تغذیه هوشمندانه طیور هستیم. بعضی از این فناوری‌ها در حال حاضر مقرون به صرفه هستند، در حالی که تا تجاری‌سازی بعضی دیگر هنوز فاصله زیادی وجود دارد. در حال حاضر از ترازوهای خودکار الکترونیک برای اندازه‌گیری وزن بدن، مصرف خوراک و وزن تخم‌مرغ استفاده می‌شود. با استفاده از تراشه‌های ارسال امواج رادیویی و تجهیزات شناسایی و تجزیه و تحلیل این امواج، الگوی رشد، مصرف خوراک و وزن تخم‌مرغ به صورت انفرادی قابل اندازه‌گیری می‌باشد. این اطلاعات نشان دهنده پیشرفت‌های قابل توجه در جهت بهبود اهداف تولیدی مانند یکنواختی گله، ضریب تبدیل، تولید تخم‌مرغ و مدیریت اندازه تخم‌مرغ می‌باشد. مدیریت کارآمد وزن خروس در گله‌های مادر می‌تواند موفقیت جفت‌گیری و باروری و تولید جوجه را افزایش دهد. این حسگرها تشخیص زود هنگام صدمات یا بیماری‌ها را نیز امکان‌پذیر کرده که خود می‌تواند به بهبود آسایش پرنده کمک کند.

حسگرها می‌توانند به صورت ثابت، متصل به پرنده، یا حتی در صورت استفاده از ربات‌های الکترونیک، به صورت متحرک در سطح گله مورد استفاده قرار گیرند. ترمیستورها و دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند بازخوردی در مورد دمای محیط یا حتی دمای سطح یا مرکز بدن ارائه دهند. فعالیت پرنده را نیز می‌توان با نرم‌افزارهای تجزیه و تحلیل تصویر یا شتاب‌سنج اندازه‌گیری کرد. همچنین، شدت و طیف نور نیز قابل اندازه‌گیری بوده و از دوربین‌ها نیز می‌توان برای ارزیابی وضعیت پر، اندازه پرنده و حرکت پرنده استفاده کرد. میکروفون‌ها و آنالیزهای صوتی را می‌توان برای تشخیص تنش، ناخوش‌احوالی و وجود بیماری‌های تنفسی استفاده کرد. در ادامه از این داده‌ها می‌توان برای اصلاح تخمین‌های احتیاجات مواد مغذی استفاده کرد. سنسورها می‌توانند سرعت جریان هوا یا غلظت گازهای مهم مثل دی‌اکسید کربن، اکسیژن، آمونیاک، و بخار آب را اندازه‌گیری کنند. سایر سنسورها اگرچه هنوز تجاری‌سازی نشده‌اند، ولی برای تشخیص هدایت الکتریکی پوست یا هدایت الکتریکی کل بدن در حال توسعه هستند که می‌توانند ترکیب بدن را پیش‌بینی کنند. این داده‌ها نیز می‌تواند برای اصلاح بیشتر برآوردهای احتیاجات غذایی برای فرد فرد گله مورد استفاده قرار گیرد. از این فراتر، نانو حسگرهایی هستند که برای تشخیص گلوکز، سایر متابولیت‌ها، و پاتوژن‌ها قابل استفاده‌اند. استفاده از مجموعه این عوامل در سیستم‌های تغذیه هوشمند طیور و دامپروری دقیق می‌تواند به کنترل بهتر عوامل محیطی و تنظیم دقیق‌تر جیره‌ها منجر شود.

استفاده از مدل‌های توسعه‌یافته علمی بر روی داده‌های میدانی می‌تواند سبب ایجاد نگرش‌های جدید در کشف روابط بین عملکرد، احتیاجات مواد مغذی و مصرف خوراک شود.  همچنین می‌تواند ابزارهای تصمیم‌گیری را بر اساس داده‌های به دست آمده در هر لحظه از زمان از سطح افراد گله فراهم کند. واضح است که مدل‌هایی که از زنجیره تولید مرغداری پایدار پشتیبانی می‌کنند، باید در زمینه‌های مختلف کارآیی داشته باشند. لازم است اطلاعاتی که از تولید کنندگان مواد مغذی، پرورش‌دهندگان طیور و شرکت‌های فعال در زمینه اصلاح نژاد به دست می‌آید، یکپارچه‌سازی شود.

7. کلان داده‌ها

کلان داده‌ها به حجم عظیمی از داده‌ها اطلاق می‌شود که همه روزه به طور خودکار توسط حسگرها و رایانه‌ها تولید می‌شوند. اینترنت اشیا که متشکل از دستگاه‌هایی با حسگرهای تعبیه ‌شده متصل به یک شبکه جهانی است، زیرساخت عظیمی است که این کلان داده‌ها را در دسترس قرار می‌دهد. کلان داده‌ها اغلب کمتر استفاده شده و یا بدون استفاده هستند، اما پتانسیل تغییر تصمیمات تجاری را دارند. کلان داده همچنین به حوزه پردازش و تجزیه و تحلیل این حجم عظیم اطلاعات اشاره دارد. کلان داده معمولا در سه بعد قابل تعریف است: «حجم»، «تنوع» و «سرعت» که به ترتیب به کمیت، شکل (مانند متن، صدا، یا تصویر)، و سرعت تولید داده‌ها مربوط می‌شود. حوزه کلان داده برای جمع آوری، شکل‌گیری، مدیریت، ذخیره‌سازی، اشتراک گذاری و قابل فهم کردن داده‌ها به سخت افزار و نرم افزار با کارآیی بالا متکی است. تجزیه و تحلیل کلان داده‌ها می‌تواند اطلاعات مهمی را استخراج کند که خود می‌تواند به آشکارسازی الگوها و همبستگی‌های پنهان و ناشناخته کمک کند. برای کار با کلان داده‌ها از تکنیک‌های تحلیلی مانند یادگیری ماشینی و داده کاوی استفاده می‌شود.

در ارتباط با صنعت طیور، زمینه ژنتیک و اصلاح نژاد تنها زمینه‌ای بوده که داده‌های بزرگ یا کلان در آن به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. البته روند پیشرفت در این زمینه نیز به دلیل فقدان دیجیتالی شدن، ارزش‌گذاری کم یا نامشخص، و بازگشت سرمایه پایین کند شده است. جمع‌آوری داده‌ها به روش متعارف (مثلاً ثبت میزان افزایش وزن و مصرف خوراک به صورت دستی و هر دو هفته یکبار) با تعریف کلان داده مطابقت ندارد. با این حال، جمع‌آوری اطلاعات حاصل از تعداد زیادی آزمایش صورت گرفته روی گله‌های مختلف و در مکان‌های متفاوت در یک دوره زمانی طولانی، مجموعه‌ای عظیم از داده‌ها را تولید می‌کند که می‌تواند به عنوان داده‌ کلان مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. توسعه و استقرار سیستم‌های دامپروری هوشمند که به طور مداوم بر سلامت، آسایش، تولید و اثرات زیست محیطی تک تک حیوانات نظارت می‌کند، راهی برای تولید مجموعه‌های عظیمی از اطلاعات بوده و فرصت استفاده از آن‌ها به عنوان داده‌های بزرگ را فراهم خواهد کرد.

8. یادگیری ماشینی

یادگیری ماشینی زیر شاخه‌ای از هوش مصنوعی است که خود شاخه‌ای از علم محاسبات است. یادگیری ماشینی را می‌توان به طور کلی به عنوان روش‌های محاسباتی برای بهبود عملکرد و پیش‌بینی‌های دقیق بر اساس تجربه تعریف کرد. یادگیری ماشینی همچنین به آموزش رایانه‌ها برای انجام وظایف خاص بدون برنامه‌نویسی صریح برای آن وظایف، اشاره دارد. باید توجه داشت که یادگیری ماشینی با مدل‌های آماری متفاوت است، زیرا یادگیری ماشین مبتنی بر داده است و کمتر تحت تاثیر فرضیات مربوط به توزیع داده‌ها و همگنی واریانس‌ها قرار می‌گیرد. با توجه به هزینه محاسباتی، یادگیری ماشینی برای کاوش و آشکارسازی روابط در داده‌های بزرگ مناسب‌تر است. از مزایای یادگیری ماشینی می‌توان به توانایی آن در مدیریت تعداد زیادی از متغیرهای ناشی از تنوع داده‌های بزرگ اشاره کرد و با افزایش حجم و سرعت داده می‌توان نتایج بهتری را انتظار داشت. به طور کلی، فرآیند یادگیری ماشینی شامل جمع آوری داده‌ها، پیش پردازش داده‌ها، استخراج ویژگی، انتخاب مدل، آموزش مدل، ارزیابی مدل، شناسایی پارامترها و فراپارامترها و در نهایت، پیش‌بینی است.

در ارتباط با یادگیری ماشینی الگوریتم‌های یادگیری مختلفی وجود دارد از جمله یادگیری تحت نظارت، یادگیری بدون نظارت، یادگیری نیمه نظارتی، یادگیری تقویتی، انتقال و یادگیری برای یادگیری که می‌توان هر کدام را انتخاب کرد. در این میان، یادگیری تحت نظارت، یادگیری بدون نظارت و یادگیری تقویتی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. هدف از یادگیری تحت نظارت ایجاد رابطه بین ورودی و خروجی مربوطه است. یادگیری نظارت شده می‌تواند از رگرسیون برای داده‌های پیوسته و طبقه‌بندی برای انواع داده‌های گسسته استفاده کند که در نوع اخیر داده‌ها به گروه‌هایی با ویژگی‌های مشابه طبقه‌بندی می‌شوند. در مقابل، هدف یادگیری بدون نظارت، بررسی الگوی اساسی در داده‌های ورودی بدون هیچ گونه اطلاعاتی از داده‌های خروجی است که جهت این کار اغلب از تکنیک‌های خوشه‌بندی و تجزیه و تحلیل اجزای اصلی استفاده می‌کند. یادگیری بدون نظارت در درجه اول ابعاد را کاهش می‌دهد. یادگیری تقویتی نیز از الگوریتم‌هایی استفاده می‌کند که یاد می‌گیرند با محیط با هدف به حداکثر رساندن پاداش، تعامل کنند.

برای بررسی رابطه بین ورودی‌ها و خروجی‌ها، می‌توان مدل‌های یادگیری نظارت شده را با استفاده از الگوریتم‌هایی مانند ماشین‌های بردار پشتیبانی و شبکه‌های عصبی مصنوعی ساخت. سپس با استفاده از این مدل می‌توان خروجی‌ها را از روی مجموعه داده‌های ورودی مختلف پیش‌بینی کرد.  شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌توانند روابط پیچیده بین متغیرهای کمکی و متغیر مورد نظر را ثبت کنند. برای جوجه‌های گوشتی، یک شبکه عصبی پویا می‌تواند وزن بدن را از روی متغیرهای محیطی مانند نور، تهویه، رطوبت و دما پیش‌بینی کند. وزن و رفتار جوجه‌های گوشتی را می‌توان توسط الگوریتم‌های یادگیری نظارت شده با استفاده از تصاویر به عنوان داده‌های ورودی پیش بینی کرد. یادگیری تحت نظارت کاربردهای بالقوه زیادی در صنعت طیور دارد از جمله درجه بندی تخم مرغ، جمع‌آوری مرغ‌ها و کنترل محیط. از یادگیری ماشینی نظارت شده برای تشخیص زودهنگام مشکلات تولید تخم‌مرغ با استفاده از تجزیه و تحلیل منحنی‌های تولید تخم‌مرغ استفاده شده است. اگرچه یادگیری ماشینی برای مدیریت و تولید مثل طیور مورد مطالعه قرار گرفته ولی کاربردهای کمی در تغذیه طیور گزارش شده است. با وجود این، یادگیری ماشینی پتانسیل زیادی جهت کاربرد در تغذیه هوشمند طیور دارد. تغذیه به دلیل تنوع زیاد مواد مغذی و برهمکنش‌های زیاد آن‌ها در جیره، فرآیندی بسیار پیچیده است. مدل‌های آماری کلاسیک به بررسی تعداد محدودی از متغیرها به طور همزمان محدود شده‌اند. در مقابل، یادگیری ماشینی در مواجهه با تعداد زیادی متغیر در حضور تعاملات غیرخطی پیچیده عملکرد خوبی داشته و ابزار ارزشمندی برای محققان در تغذیه طیور خواهد بود. متأسفانه، در حال حاضر متخصصین تغذیه دام به طور کلی فاقد آموزش و تجربه لازم برای استفاده از این رویکرد می‌باشند.

9. آینده تغذیه هوشمند طیور

هدف اصلی و نهایی در تغذیه هوشمندانه طیور تامین دقیق احتیاجات مواد مغذی به صورت انفرادی و در هر لحظه از زمان است. باید توجه داشت که این روش در روزهای ابتدایی خود است. در حال حاضر تمرکز تغذیه هوشمندانه طیور بر استفاده موثرتر از داده‌ها است و از داده‌های جمع‌آوری‌ شده توسط حسگرها در سامانه‌های مزرعه‌داری و تغذیه دقیق استفاده می‌شود. خوشبختانه، جمع‌آوری چنین داده‌هایی از نظر کمیت و تنوع در محیط‌های تحقیقاتی و تجاری به سرعت در حال افزایش است. در صنعت طیور، کاربرد فزاینده‌ای از فناوری‌های حسگر، عمدتاً در ارتباط با کنترل محیطی وجود دارد. تا به امروز، هیچ سیستم تغذیه دقیق تجاری وجود ندارد که بتواند تصمیمات تغذیه هوشمندانه طیور را در سطح هر پرنده اجرا کند. هنوز تحقیق و توسعه زیادی برای درک پتانسیل حجم فزاینده کلان داده‌های موجود مورد نیاز است. تحقیقات در سطح انفرادی نه تنها نیازمند کمی کردن پاسخ‌های حیوان به تک تک مواد مغذی است، بلکه نیازمند پیش‌بینی پاسخ‌های پیچیده حیوان به بسیاری از اثرات متقابل مواد مغذی می‌باشد. تحقیقات یکپارچه برای درک بهتر اثرات دریافت مواد مغذی بر متابولیسم افراد در مراحل مختلف رشد، توسعه و تولید و سپس پیوند آن اطلاعات با سیاست‌های جیره‌نویسی مورد نیاز است به طوری که اهداف اقتصادی، آسایشی و محیطی را با توجه به پویایی وضعیت بازار بهینه کند. ضروری است که سیستم‌های سنجش سریع مواد مغذی مانند NIRS ارتقاء یابند تا حدس و گمان در مورد سطوح مواد مغذی موجود در مواد خوراکی به حداقل برسد و از دقت در فرمولاسیون جیره اطمینان حاصل شود. به احتمال زیاد خوراک‌ها باید برای اختلاط فرموله شوند (قابلیت مخلوط کردن دو یا چند جیره برای رسیدن به یک ترکیب مطلوب مطابق با احتیاجات لحظه‌ای هر پرنده) تا زنجیره‌ای از جیره‌های بالقوه برای برآوردن احتیاجات مواد مغذی هر پرنده به صورت منفرد فراهم شود. البته برای این منظور، سیستم‌های تغذیه دقیق مقرون به صرفه که تصمیمات تغذیه را در آن واحد اجرا می‌کنند، باید توسعه و ارتقاء یافته و مستقر شوند.

تحقیقات در این زمینه به دلیل اهمیت آن برای امنیت غذایی و نیاز به دانش جدید در حوزه عمومی، نه تنها توسط صنعت طیور، بلکه توسط دولت‌های ملی و منطقه‌ای نیز باید مورد حمایت قرار گیرد. نیاز فوری به تولید مواد غذایی بیشتر برای جمعیت رو به رشد جهان وجود دارد، و ما باید راهی برای انجام این کار در زمین‌های قابل کشت موجود، با حداقل اثرات منفی زیست محیطی پیدا کنیم. مقدار داده‌های به دست آمده از تعداد رو به رشد انواع حسگرها در آینده نزدیک به طور تصاعدی افزایش خواهد یافت. در نهایت کلان داده‌های حاصل از منابع تحقیقاتی و صنعتی، می‌بایست به طور مستمر برای اصلاح و ارتقاء سیستم‌های تغذیه هوشمندانه طیور بکار گرفته شوند. چالش پیش رو پیچیده است و متخصصان تغذیه به مجموعه مهارت‌های جدیدی نیاز دارند که علاوه بر رشته‌های سنتی‌تر نظیر تغذیه، بیوشیمی، فیزیولوژی، مدیریت و بهداشت، از آموزش‌های لازم در حوزه ریاضیات زیست‌شناسی و علوم محاسباتی حاصل خواهد شد. برای درک بهتر مزایای تغذیه هوشمندانه طیور، یادگیری ماشینی و سایر اشکال هوش مصنوعی بدون شک نقش فزاینده‌ای ایفا خواهد کرد.

فهرست منابع

Aerts, J. M., Van Buggenhout, S., Vranken, E., Lippens, M., Buyse, J., Decuypere, E., & Berckmans, D. (2003). Active control of the growth trajectory of broiler chickens based on online animal responses. Poultry Science, 82(12), 1853-1862.

Afrouziyeh, M., Kwakkel, R. P., & Zuidhof, M. J. (2021). Improving a nonlinear Gompertz growth model using bird-specific random coefficients in two heritage chicken lines. Poultry Science, 100(5), 101059.

Aydin, A., Bahr, C., & Berckmans, D. (2015). A real-time monitoring tool to automatically measure the feed intakes of multiple broiler chickens by sound analysis. Computers and Electronics in Agriculture, 114, 1-6.

Bley, T. A. G., & Bessei, W. (2008). Recording of individual feed intake and feeding behavior of Pekin ducks kept in groups. Poultry Science, 87(2), 215-221.

Gompertz, B. (1833). On the nature of the function expressive of the law of human mortality, and on a new mode of determining the value of life contingencies. In a letter to Francis Baily, Esq. FRS &c. By Benjamin Gompertz, Esq. FR S. In Abstracts of the Papers Printed in the Philosophical Transactions of the Royal Society of London (No. 2, pp. 252-253). London: The Royal Society.

Huxley, J. S., & Teissier, G. (1936). Terminology of relative growth. Nature, 137(3471), 780-781.

Mika, A., Guettier, E., Berger, Q., Le Bihan-Duval, E., Bernard, J., Pampouille, E., … & Bihan-Duval, L. (2021). Eva-HD-Mise au point d’un automate de consommation alimentaire pour volailles «BIRD-e: Bird Individual Ration Dispenser-electronic». Innovations Agronomiques, 82, 137-149.

Puma, M. C., Xin, H., Gates, R. S., & Burnham, D. J. (2001). An instrumentation system for studying feeding and drinking behavior of individual poultry. Applied Engineering in Agriculture, 17(3), 365.

Sakomura, N. K., Reis, M. D. P., Ferreira, N. T., & Gous, R. M. (2019). Modeling egg production as a means of optimizing dietary nutrient contents for laying hens. Animal Frontiers, 9(2), 45-51.

Sakomura, N. K., Silva, E. P., Dorigam, J. C., Gous, R. M., & St-Pierre, N. (2015). Modeling amino acid requirements of poultry. Journal of Applied Poultry Research, 24(2), 267-282.

Zuidhof, M. J., Fedorak, M. V., Kirchen, C. C., Lou, E. H. M., Ouellette, C. A., & Wenger, I. I. (2019). U.S. Patent No. 10,506,793. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

Zuidhof, M. J., Fedorak, M. V., Ouellette, C. A., & Wenger, I. I. (2017). Precision feeding: Innovative management of broiler breeder feed intake and flock uniformity. Poultry Science, 96(7), 2254-2263.

Zukiwsky, N. M., Afrouziyeh, M., Robinson, F. E., & Zuidhof, M. J. (2021). Feeding, feed-seeking behavior, and reproductive performance of broiler breeders under conditions of relaxed feed restriction. Poultry Science, 100(1), 119-128.

چکیده

شیر یک غذای طبیعی کامل برای انسان و حیوانات محسوب می‌شود. با این حال، آلودگی خوراک دام با افلاتوکسین B1  (AFB1) می‌تواند منجر به تبدیل آن به افلاتوکسین M1  (AFM1) شود و این متابولیت سمی وارد شیر شده و در نتیجه سلامت انسان را به خطر می‌اندازد. در نتیجۀ پایش AFM1 در شیر خام در سراسر جهان، آشکار شده است که غلظت زیاد AFM1 در شیر خام در بسیاری از کشورها وجود دارد. بنابراین، بروز AFM1 در شیر گاوهای شیرده را نباید دست کم گرفت. به منظور بهینه‌سازی بیشتر راهبردهای مداخله‌ای، درک بهتر متابولیسم AFB1 و تبدیل زیستی آن به AFM1 و مسیرهای ترشح ویژه در گاوهای شیرده ضروری است. در این مقاله، متابولیسم AFB1 و تبدیل زیستی آن به AFM1 در گاوهای شیرده بررسی شده است. علاوه بر این، داده‌های اخیر شواهدی را ارایه می‌دهند مبنی بر اینکه در بافت پستانی گاوهای شیرده، افلاتوکسین‌ها موجب افزایش فعالیت یک پروتئین متصل‌شونده به ATP (ABCG2) را افزایش می‌شوند. این پروتئین انتقال‌دهنده زنو‌بیوتیک‌ها (نظیر مایکوتوکسین‌ها) به درون شیر است. پژوهش‌های بیشتر باید بر شناسایی و درک عواملی متمرکز شوند که بر بیان ABCG2 در غدۀ پستانی گاو تأثیر می‌گذارند.

کلمات کلیدی: افلاتوکسین B1، تبدیل زیستی، آفلاتوکسین M1، گاو شیرده، ایمنی شیر.

۱. مقدمه

شیر یکی از باارزش‌ترین غذاها به ویژه در مراحل اولیۀ زندگی است که فواید تغذیه‌ای و سلامتی را به نوزادان انسان و حیوانات منتقل می‌کند. بنابراین، سالم بودن شیر و ایمنی آن از اهمیت زیادی برخوردار است و موضوع بررسی برنامه‌های کیفی متعددی است. از جملۀ آلاینده‌های احتمالی شیر و محصولات لبنی مایکوتوکسین‌ها هستند که ممکن است خوراک دام‌ها را آلوده و به شیر راه پیدا کنند. یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های نامطلوب شیر، افلاتوکسین M1 (AFM1)، که متابولیت حاصل از متابولیسم افلاتوکسین‌های طبیعی موجود در خوراک می‌باشد.

افلاتوکسین‌ها از خطرناک‌ترین نوع مایکوتوکسین‌ها هستند که بر سلامت انسان و حیوانات تأثیر منفی می‌گذارد. کنسلر و همکاران (2011) نشان دادند حتی سطوح پایین افلاتوکسین در رژیم غذایی ممکن است خطری برای سلامت انسان باشد. نزدیک به 5/4 میلیارد نفر در سراسر جهان در معرض خطر قرار گرفتن بیش از حد در معرض افلاتوکسین هستند که 6/4 تا 2/28 درصد از کل موارد ابتلا به سرطان کبد ناشی از آن است (ابرار و همکاران، 2013). افلاتوکسین B1، افلاتوکسین B2، افلاتوکسین G1 و افلاتوکسین G2  انواع اصلی افلاتوکسین از نظر ایمنی مواد غذایی هستند. جدول 1 نشان می‌دهد که این متابولیت‌های ثانویۀ توسط کدام گونه از قارچ‌ها تولید می‌شوند. در این میان، آسپرژیلوس(A.)  فلاووس وA.  پاراسیتیکوس شایع‌ترین و بدنام‌ترین آن‌ها هستند. وقوع آلودگی با افلاتوکسین در خوراک بیشتر در ذرت، ارزن، کنجالۀ بادام زمینی، برنج/سبوس، سورگوم، کنجالۀ سویا، کاه/سیلاژ، گندم/سبوس و سایر خوراک‌ها رخ می‌دهد (جدول 1).

جدول 1. انواع عمدۀ آفلاتوکسین‌ها، ارگانیسم‌های عامل و خوراک‌های حساس

دسته	ارگانیسم‌ عامل	خوراک‌ حساس
آفلاتوکسین B1، آفلاتوکسین B2 آفلاتوکسین G1 و آفلاتوکسین G2	Aspergillus (A.) arachidicola, A. bombycis, A. flavus, A. minisclerotigenes, A. nomius, A. novoparasiticus, A. parasiticus, A. parvisclerotigenus, A. pseudocaelatus, A. pseudonomius, A. pseudotamarii, A. togoensis, A. transmontanensis, A. mottae, A. sergii, A. ocharaceroseseus, A. rambelii, A. astellatus, A. olivicola and A. venezuelensis	ذرت، ارزن، کنجالۀ بادام زمینی، برنج/سبوس، سورگوم، کنجالۀ سویا، کاه/سیلاژ، گندم/سبوس و سایر خوراک‌ها

در میان آفلاتوکسین‌ها، AFB1 قوی‌ترین سرطان‌زای کبد است و از این رو، توسط سازمان بین‌المللی پژوهش‌های سرطان (IARC) به عنوان عامل کلاس 1A با شواهد اپیدمیولوژیک تأییدشده به ‌عنوان عامل سرطان‌های کبدی انسان طبقه‌بندی شده است.  AFM1، هیدروکسی متابولیت افلاتوکسین های خوراکی است که در تمام گونه‌های حیوانی بررسی شده از جمله گاوهای شیرده، از طریق شیر دفع می‌شود. به دلیل اثرات سمی، AFM1 حتی در غلظت‌های کم نیز به سرطان‌زایی، جهش‌زایی، سمیت ژنی، آسیب زایی به جنین داخل رحم و سرکوب سیستم ایمنی منجر می‌شود. پژوهش‌های قبلی نشان می‌دهد AFB1 پس از مصرف از طریق خوراک آلوده توسط گاوهای شیرده، تا حدی متابولیزه و در کبد به AFM1 تبدیل می‌شود و سپس AFM1 از راه شیر دفع می‌شود. به دلیل پایداری حرارتی، AFM1 نمی‌تواند توسط روش‌های معمول عمل‌آوری مواد خوراکی تخریب و یا از بین برود.  بنابراین، باقی‌ماندۀ AFM1 در شیر و سایر محصولات لبنی به عنوان یک نگرانی اساسی برای سلامت عمومی در نظر گرفته می‌شود.

در این بررسی، هدف ما ارایه وضعیت فعلی آلودگی AFB1 در خوراک و یک دید جهانی از بروز آلودگی AFM1 در شیر خام در یک دهه گذشته (2009-2019) بوده است. در نهایت، ما تلاش کردیم تا با توصیف تخریب در شکمبه، تبدیل زیستی AFB1 در کبد، سنتز AFM1 در کبد و غدد پستانی و دفع آن در شیر، بینشی جامع از سرنوشت AFB1 پس از مصرف آن توسط گاوهای شیرده ارایه دهیم.

 

۲. وقوع آلودگی AFB1 در خوراک و راه‌حل‌های پیشگیری و سم‌زدایی آن‌

در مطالعۀ پیمایشی که برای ارزیابی وقوع آلودگی AFB1 در خوراک در سراسر جهان انجام شد، در مجموع 1291 نمونه در آسیا و اقیانوسیه و 114 نمونه در اروپا و مدیترانه جمع‌آوری شدند. در میان این نمونه‌ها، 206 نمونه از 1291 (6/%15) از نظر AFB1 مثبت بودند و بیشترین مقادیر AFB1 در شمال آسیا، آسیای جنوب شرقی، آسیای جنوبی و اقیانوسیه به ترتیب 457، 347، 275 و 381 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود. در اروپا، 32 نمونه از 114 نمونه (1/28%) از نظر AFB1 مثبت بودند و حداکثر مقدار در اروپای شمالی، اروپای مرکزی و مدیترانه به ترتیب 60، 311 و 656 میلی‌گرم بر کیلوگرم به‌ترتیب گزارش شد. پس از آن، یک مطالعۀ پیمایشی 8ساله شامل 10172 نمونه خوراک از سراسر جهان از نظر آلودگی با افلاتوکسین‌ها (مجموع AFB1، B2، G1 و G2) تجزیه‌و‌تحلیل شدند. نتایج این نشان داد 27 درصد از نمونه‌ها از نظر افلاتوکسین مثبت بودند. در مجموع، 18 درصد از نمونه‌ها از حد مجاز 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم برای استفاده در محصولات لبنی فراتر بودند. أر آزمایشی دیگر، 742 نمونه ماده خوراک از مناطق مختلف چین جمع‌آوری شد. در این میان، بیش از 3/83 درصد از نمونه‌ها در غلظت‌های مختلف AFB1 از 5/0 تا 6/67 میلی‌گرم بر کیلوگرم آلوده بودند. به طور کلی، می‌توان نتیجه گرفت که وقوع آلودگی با AFB1 در خوراک‌ها نباید دست کم گرفته شود. راه‌حل پیشگیری شامل به حداقل رساندن آلودگی در چرخۀ رشد از طریق استفاده از شیوه‌های کشاورزی خوب و کاهش سرعت توسعه AFB1 با استانداردسازی برداشت، خشک کردن پس از برداشت، ذخیره‌سازی و فرآوری و طول عمر خوراک است. راه‌حل کنترل زیستی نیز برای کاهش آلودگی AFB1 در خوراک توصیه شده است. تعدادی از گونه‌های قارچی توانایی بالقوه‌ای برای تجزیۀ AFB1 نشان داده‌اند، مانند Peniophora sp.، Pleurotus ostreatus و Rhizopus oligosporus. مکمل سازی با سویه‌های غیرسمی A. flavus و A. parasiticus به طور رقابتی سویه‌های سم‌زا را حذف می‌کند. علاوه بر این، استفاده از باکتری‌های اسید لاکتیک و ساکارومایسس سرویزیه در انبار، رشد کپک را مهار می‌کند و در نهایت، آلودگی AFB1 را کاهش می‌دهد.

۳. خطر آلودگی AFM1 در شیر خام

به دلیل آلودگی گستردۀ AFB1 در خوراک، وقوع AFM1 در شیر گاوهای شیرده به طور مرتب پایش شده است تا داده‌هایی در رابطه با خطرات بالقوۀ سلامت انسان مرتبط با مصرف دوزهای پایین AFM1 در شیر در دوره‌های طولانی ارایه شود. در روش‌های ارزیابی ریسک، دستگاه‌های نظارتی در مناطق مختلف دنیا حداکثر مقدار AFM1 در شیر مصرفی را پیشنهاد کرده‌اند. بر اساس داده‌های سم‌شناسی و اپیدمیولوژیک موجود، کمیتۀ مشترکFAO/WHO  (JECFA) حداکثر سطح AFM1 را 500 نانوگرم در لیتر در شیر تعیین کرده است. در مقابل، اتحادیۀ اروپا (EU) حداکثر مقدار مجاز AFM1 را 50 نانوگرم در هر لیتر شیر تعیین کرده است. این محدودیت‌ها توسط بسیاری از کشورها به رسمیت شناخته شده‌اند و برنامه‌های نظارتی برای تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های شیر از بازارهای محلی اجرا شده‌اند.

در تهیه این مقاله، مقاله‌های منتشرشده در بین سال‌های 2009 تا 2019 در گوگل اسکولار[1]  جست‌وجو گردید و برای این منظور از کلیدواژه‌های “AFM1” و «شیر خام» استفاده شد. تعداد 81 مقاله که غلظت AFM1 را در شیر خام گزارش ‌کردند، استخراج شد. نتایج نشان داد خطر غلظت زیاد AFM1 در شیر خام از کشورهای مختلف در سراسر جهان گزارش شده است. در بسیاری از این مطالعه‌ها، مقدار AFM1 از حد مجاز 500 نانوگرم در لیتر (22 مرجع) فراتر بود (جدول 2). گفتنی است خطر آلودگی AFM1 در شیر خام در سراسر جهان نشان‌دهندۀ روند کاهشی در سال‌های اخیر بوده است (جدول 2) که نشان می‌دهد ایمنی شیر خام با توجه به AFM1 به طور مداوم در حال بهبود است. با این حال، سطوح بسیار بالای AFM1 در چندین کشور، از جمله 4980 نانوگرم در لیتر در اتیوپی، 3800 نانوگرم در لیتر در هند، بیش از 2610 نانوگرم در لیتر در پاکستان، 2520 تا 6900 نانوگرم در لیتر در سودان و 2007 نانوگرم در لیتر در تانزانیا کماکان یافت می‌شود. چنین سطوح بالای AFM1 شیر می‌تواند خطرات جدی را برای سلامتی انسان در نتیجه مصرف شیر ایجاد کند.

در این مقاله، ما به دنبال ارایه بینشی یکپارچه دربارۀ تخریب AFB1 در شکمبه، تبدیل زیستی AFB1 در کبد و ترشح AFM1 در شیر بوده‌ایم. درک جامع این فرآیند و راهبردهای تنظیمی ویژه همراه با روش‌های پیشگیری و سم‌زدایی ممکن است خطر آلودگی AFM1 در محصولا لبنی را کاهش دهد.

 

جدول 2. خطر زیاد آلودگی با افلاتوکسینM1  در شیر خام در سراسر جهان در دهه گذشته (2009-2019)

کشور	منطقه	سال	تعداد کل نمونه	تعداد نمونۀ مثبت	تعداد بیشتر از حد EU	تعداد بیشتر از حد JECFA	بیشترین مقدار، نانوگرم بر لیتر	مرجع
برزیل	جنوبی	2012	7	2 (6/28 %)	2 (6/28 %)	2 (6/28 %)	835<	اسکاگلیونی و همکاران (2014)
کرواسی	شرقی	2013	3,736	3,736 (100 %)	1,039 (9/27 %)	NA	0/1,135	بیلانزیچ و همکاران (2014)
کرواسی	غربی، شرقی و سایر مناطق	2013-2014	3,543	3,543 (100 %)	117 (4/3 %)	NA	4/764	بیلانزیچ و همکاران (2014)
اتیوپی	آدیس آبابای بزرگ	2014-2015	110	110 (100 %)	101 (9/91 %)	19 (3/17 %)	4,980	گیزاچو و همکاران (2016)
هند	کارناتاکا و تامیلنادو	2011	45	29 (5/64 %)	22 (9/48 %)	6 (4/13 %)	3,800	سیداپا و همکاران (2012)
کنیا	چهار مرکز شهری	2006-2007	5242	386 (7/73 %)2	88 (8/16 %)2	NA	780	کانگته و لانگا (2009)
پاکستان	پنجاب	2010-2011	107	76 (1/71 %)	44 (2/41 %)	NA	4/845	اقبال و عاصی (2013)
پاکستان	پنجاب	2011	107	63 (9/58 %)	38 (6/35 %)	13 (2/12 %)	980	اقبال و عاصی (2013)
پاکستان	پنجاب	2012-2013	485	468 (5/96 %)	NA	423 (3/87 %)	2610<	اسلم و همکاران (2016)
پاکستان	پنجاب	NA	150	137 (4/91 %)	108 (0/72 %)	10 (7/6 %)	554	احمد و همکاران (2019)
صربستان	باکا، سرم و بنات	2013	8	8 (100 %)	6 (0/75 %)	3 (5/37 %)	1,440	اسکربیچ و همکاران (2014)
صربستان	ویوودینا	2013	40	38 (0/95 %)	30 (0/75 %)	5 (5/12 %)	900	کوس و همکاران (2014)
صربستان	NA	2013-1014	678	NA	382 (3/56 %)	167 (6/24 %)	1,000<	توماسویچ و همکاران (2015)
صربستان	NA	2015	1,408	984 (9/69 %)	424 (2/30 %)	NA	1,260	میلیسیویچ و همکاران (2017)
صربستان	NA	2016	3,646	3,094 (9/84 %)	1,133 (1/31 %)	NA	1,100	میلیسیویچ و همکاران (2017)
صربستان	NA	2015-2018	20,235	16,346 (8/80 %)	5165 (6/25 %)	NA	1,260	میلیسیویچ و همکاران (2017)
آفریقای جنوبی	NA	NA	79	78 (8/98 %)2	52 (9/65 %)2	6 (6/7 %)2	1,540	داتون و همکاران (2012)
سودان	خارطوم	NA	35	35 (100 %)	35 (100 %)	NA	2,520	الزوپیر و الحسین (2010)
	خارطوم	2009	44	42 (5/95 %)	NA	35 (6/79 %)	6,900	علی و همکاران (2014)
سوریه	شمال، جنوب و شرق	2005-2006	74	70 (6/94 %)	41 (5/55 %)	15 (3/20 %)	690	غانم و عرفی (2009)
تانزانیا	سینگیدا	2014	37	31 (8/83 %)	31 (8/83 %)	5 (6/13 %)	2,007	محمد و همکاران (2016)
ترکیه	آدانا	2012	176	53 (2/30 %)	30 (1/17 %)	5 (9/2 %)	1,101	گلگه (2014)

EU = اتحادیۀ اروپا، JECFA = کمیتۀ مشترک FAO/WHO. NA = در دسترس نیست.

• داده‌های داخل پرانتز نشان‌دهندۀ درصدهای کل نمونه است.
• داده ها بر اساس مرجع محاسبه شد.

۴. تبدیل زیستی و سیمای متابولیکی AFB1 در گاوهای شیرده

۱.۴ تخریب AFB1 در شکمبه

نشخوارکنندگان دارای یک میکروبیوم متنوع و پیچیده در شکمبه هستند که خوراک‌ مصرفی را هضم و تخمیر می‌کند. نقش میکروبیوم شکمبه در متابولیسم AFB1 و تخریب آنزیمی میکروبی موجب تبدیل AFB1 به سایر متابولیت‌های می‌شود. اگرچه منابع علمی نشان داده که نشخوارکنندگان در مقایسه با حیوانات غیرنشخوارکننده نسبت به افلاتوکسیکوزیس (اثرات نامطلوب بر سلامت حیوانات) مقاوم‌تر هستند، توانایی نشخوارکنندگان برای غیرفعال کردن AFB1 محدود است. یک مطالعه آزمایشگاهی نشان داد ظرفیت تخریب AFB1 توسط مایع شکمبه پس از اضافه کردن 1 میکرو‌گرم AFB1 در هر میلی‌لیتر مایع شکمبه، کمتر از 10 درصد بود. مطالعه‌ای دیگر تنها تخریب محدود AFB1 (55/4 تا 51/8 درصد) توسط میکروب‌های شکمبه را نشان داد. در آزمایش برون تنی دیگر، کل باقی‌مانده AFB1 در فاز مایع و جامد شکمبه 76 درصد برای گاوهای شیرده و 78 درصد برای گاوهای خشک گزارش شد. گالو و مازورو  (2010) دریافتند بازیابی AFB1 در مدل تک‌معده‌ای گوارشی 5/89 درصد و در مدل نشخوارکنندگان از گاوهای فیستول‌دار 2/65 درصد بود. با این حال، تا آنجا که می‌دانیم، هیچ میکروب خاصی در شکمبه که بتواند AFB1 را تغییر دهد، شناسایی نشده است. شناسایی و تعیین کمیت میکروب‌های شکمبه که می‌توانند AFB1 را تغییر دهند، به درک بهتر ظرفیت میکروبیوم شکمبه برای تبدیل AFB1 کمک می‌کند.

در نهایت، بخشی از AFB1 توسط برخی از میکروب‌های شکمبه تغییر ماهیت می‌یابد و افلاتوکسیکول را تشکیل دهد. باقی‌مانده AFB1 که از تخریب توسط شکمبه فرار می‌کند، به دلیل خواص چربی‌دوست و وزن مولکولی پایین، به‌سرعت در روده کوچک جذب می‌شود و به دنبال آن، تبدیل زیستی آن در کبد منجر به تولید اپوکسیدهای واکنش دهنده و  AFM1 می شود. این ترکیبات هپاتوتوکسین‌های قوی و هستند که در نهایت از راه شیر دفع می‌شوند. بنابراین، به پژوهش‌های مداوم به منظور توسعۀ راهبردهای مؤثر برای کاهش آلودگی خوراک با افلاتوکسین‌ها و تبدیل زیستی آنها در کبد نیاز است.

۲.۴ تبدیل زیستی AFB1 در کبد

محل اصلی تبدیل زیستی AFB1 کبد است. بررسی هیستوپاتولوژیک مسمومیت کبدی نشان دهنده جمع شدن خون، نکروز سلولی کبد، فیبروز، تغییرات شدید چربی، هایپرپلازی مجرای صفراوی و مگالوسیتوز کبدی (سلول‌های بزرگ‌شده) است. یافته‌های معمول در بررسی‌های پس از مرگ یا در بیوپسی‌های کبدی حیواناتی که در معرض AFB1 قرار گرفته‌اند، عمدتاً مگالوسیتوز، به‌ویژه در اطراف ورید باب کبدی را نشان می‌دهد. سیتوپلاسم هپاتوسیت نیز به‌خوبی واکوئله شده بود و بسیاری از واکوئل‌ها حاوی قطرات چربی بودند که نشان‌دهندۀ انحطاط کبد چرب بود. بیشتر این تغییرات پاتولوژیک با فعال‌سازی زیستی AFB1 به اپوکسیدهای واکنش دهنده و سایتوتوکسیک مرتبط هستند.

۴.۲.۱ واکنش‌های تبدیل زیستی و مسیرهای AFB1

متابولیسم کلی و مسیرهای تبدیل زیستی AFB1 در شکل 1 به طور خلاصه آورده شده‌اند. پس از مصرف AFB1 توسط گاوهای شیرده، بخشی از AFB1 توسط برخی از میکروب‌های شکمبه به افلاتوکسیوکل تبدیل می‌شود. این در حالی است که AFB1 باقی‌مانده به روده می‌رسد و به‌سرعت جذب ‌شده و از طریق ورید باب به کبد منتقل می‌شود. در کبد،AFB1  در معرض احیا، اپوکسیداسیون، هیدروکسیلاسیون و دی‌متیلاسیون قرار می‌گیرد، به طوری که هر مسیر تبدیل به متابولیت‌های مختلف تبدیل می‌شود: در مسیر احیا به افلاتوکسیکول (بسیار سمی)، در مسیر اپوکسیداسیون به اپوکسیدAFB1-8،9- (بسیار سمی، جهش‌زا و سرطان‌زا)، در مسیر هیدروکسیلاسیون به AFM1 (بسیار سمی و در شیر دفع می‌شود) و افلاتوکسین Q1 (AFQ1، کمتر سمی)، و در مسیر دی‌متیلاسیون به افلاتوکسین P1 (AFP1، کمتر سمی) تبدیل می‌شود. تشکیل افلاتوکسیکول توسط نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات ردوکتاز (NADPH) کاتالیز می‌شود؛ در حالی که سایر واکنش‌ها عمدتاً توسط سیستم آنزیمی سیتوکروم P450 انجام می‌گیرد.  مدفوع و ادرار راه‌های اصلی دفع متابولیت های حاصل مانند AFQ1 و AFP1 هستند.

۴.۲.۲ تجزیه‌ و تحلیل سمیت متابولیت‌های AFB1

افلاتوکسیکول می‌تواند دوباره به AFB1 تبدیل شود و در نتیجه به عنوان مخزن AFB1 در طولانی مدت در کبد عمل می‌کند. سپس، AFB1 متابولیزه می‌شود و AFB1-8,9-epoxide را تشکیل می‌دهد که ممکن است باعث جهش DNA و مرگ سلولی شود. بنابراین تشکیل افلاتوکسیکول را نمی‌توان به عنوان یک مرحلۀ غیرفعال‌سازی در نظر گرفت چون این متابولیت بسیار سمی است و باتاثیر بر DNA موجب سرطان‌زایی کبد می‌شود. علاوه بر این، افلاتوکسیکول ممکن است نقشی مهم در سمیت AFB1 در حین رشد و نمو جنین داشته باشد زیرا تنها متابولیتی است که از AFB1 توسط خود جفت تشکیل می‌شود.

شکل 1. مسیرهای متابولیسم و ​​تبدیل زیستی AFB1 در گاوهای شیرده. AFB1 = آفلاتوکسین B1؛ AFBO = AFB1-8؛ 9-اپوکسید (بسیار سمی، جهش‌زا و سرطان‌زا)؛ AFB-GSH = افزایش آفلاتوکسین گلوتاتیون؛ AFL = آفلاتوکسیکل؛ AFM1 = آفلاتوکسین M1 (بسیار سمی و در شیر دفع می‌شود)؛ AFP1 = آفلاتوکسین P1؛ AFQ1 = آفلاتوکسین Q1. جعبۀ خط‌چین = مسیرهای سم‌زدایی در گاوهای شیرده. پیکان خط‌چین = مسیر متابولیک به اعتبارسنجی بیشتر نیاز دارد.

مسیر اصلی متابولیسم AFB1 تشکیل اگزو و اندو اپوکسید[1] است که عمدتاً توسط آنزیم های سیتوکروم P450 (CYP 450) کاتالیز می‌شوند. اگزو اپوکسید AFB1-8,9-epoxide بسیار واکنش‌پذیر است و می‌تواند به صورت کووالانسی با DNA یا پروتئین‌ها ترکیب و AFB1-N7-guanine و دیگر ترکیبات پروتئینی تغییریافته را بوجود آورد که به جهش‌های انتقالی G به T در ژن p53 سرکوبگر تومور منجر می‌شود و در نهایت فرآیند سرطان کبد را آغاز می‌کند. اندو اپوکسیدها به‌سرعت به پروتئین‌های سلولی و متعاقباً ترکیبات اتصال یافته با آلبومین تبدیل می‌شوند و معمولاً از این ترکیبات به عنوان نشانگر زیستی قرار گرفتن در معرض AFB1 استفاده می‌شوند. اپوکسیدهای AFB1 ممکن است به صورت خودبه‌خود یا آنزیمی به اشکال دای هایدرودایال خود تبدیل شوند که آن‌ها نیز ممکن است به یون فنولات دی آلدهیدی تبدیل و به پروتئین‌ها متصل شوند. اگر ترکیبات باند شده با AFB1 به‌موقع از بین نروند، ممکن است تغییرات کبدی ایجاد شوند و سنتز پروتئین به‌شدت مختل شود. هایپرآمینواسیدمی مهار سنتز پروتئین در کبد را پس از قرار گرفتن در معرض AFB1 تأیید نموده است. به طور هم‌زمان، پراکسیداسیون لیپیدی و آسیب اکسیداتیو به DNA نیز ممکن است در گاوهای شیرده رخ دهند که به این معنا است که AFB1 باعث افزایش غلظت MDA در خون و کاهش غلظت SOD می‌شود.

AFM1 متابولیت اصلی هیدروکسیله است که در کبد تولید می‌شود. پژوهش‌های اولیه توسط کویلمن[2] و همکاران (2000) نشان داد AFM1 برجسته‌ترین متابولیت است که در 2 تا 8 ساعت اول در سلول‌های کبدی گاو شکل می‌گیرد. در این فرآیند، کونژوگۀ[3] AFB1-گلوتاتیون در مقادیر کم پس از 24 ساعت انکوباسیون تشخیص داده شد. این یافته‌ها ظرفیتی بسیار محدود را در کبد گاوهای شیرده برای غیرفعال کردن AFB1 با کونژوگاسیون پیشنهاد می‌کند. در ابتدا، AFM1 به عنوان سرطان‌زای انسانی گروه 2B توسط IARC طبقه‌بندی شد؛ اما بعداً به عنوان سرطان‌زای انسانی گروه 1 طبقه‌بندی گردید.  AFM1در شیر ممکن است نقشی مهم در ایجاد بیماری در موارد مشاهده‌شده افلاتوکسیکوز داشته باشد، زیرا همان‌طور که در مطالعه‌های مختلف با سلول‌های کبدی نشان داده شده است، AFM1 سایتوتوکسیک است. علاوه بر این، یک همبستگی منفی قوی بین سطوح AFM1 و وزن هنگام تولد در انسان وجود دارد، که این یافته بر اثرات مضر آن تأکید می‌کند.  AFM1همچنین ممکن است جهش‌های ژنی، آسیب DNA، ناهنجاری‌های کروموزومی و تبدیل سلولی را در سلول‌های پستانداران در شرایط برون تنی بوجود آورد. توانایی اتصال AFM1 با DNA تایید شده است.

در تمام گونه‌های حیوانی تحت بررسی، مسیر اصلی سم‌زدایی برای AFB1-8،9-اپوکسید، ترکیب آن با گلوتاتیون سلولی است که توسط گلوتاتیون-S-ترانسفراز کاتالیز می‌شود. در نتیجه، گلوتاتیون از DNA و پروتئین‌ها بدین شکل محافظت می‌کند. ترکیب AFB1-گلوتاتیون که یک مولکول نوکلئوفیل محلول است، در نهایت در صفرا و ادرار دفع می‌شود. سایر متابولیت‌های هیدروکسیله نیز سمیت کمتری نسبت به AFB1 دارا هستند. مطالعه‌های سم‌شناسی نشان دادند پتانسیل اتصال AFQ1 با DNA کمتر از اپوکسیدAFB1-8,9- بود. هیچ تغییر جالب توجهی در زنده ماندن یا تراتوژنیسیته[4] پس از قرار گرفتن در معرض AFP1 گزارش نشد که نشان‌دهندۀ نقش AFP1 به عنوان یک مسیر سم‌زدایی است.

۵. ترشح AFM1 در بافت پستانی گاوهای شیرده

AFM1 عمدتاً در کبد تشکیل می‌شود و سپس همراه با جریان خون به غدۀ پستانی می‌رسد و از آنجا به شیر ترشح می‌شود. با این حال، مطالعات آزمایشگاهی تبدیل زیستی AFB1 به AFM1 در سلول‌های اپیتلیال پستان گاو را تایید نموده است. با این حال، حدود 1 درصد از AFB1 در سلول‌های اپیتلیال پستان گاو به AFM1 تبدیل می‌شود. اگرچه ظرفیت تبدیل زیستی AFB1 توسط سلول‌های اپیتلیال پستان گاو فقط حدود  آن چیزی است که در سلول‌های کبدی گاو است و پس از مصرف خوراکی پاک‌سازی AFB1 از کبد تقریباً به طور کامل انجام می‌شود، این مسیر تبدیل زیستی یک راه از بین بردن AFM1 در محسوب می‌شود، به ویژه پس از مواجه با سطوح بالای افلاتوکسین در خوراک.

هنگامی که AFM1 از طریق گردش خون به غدۀ پستانی می‌رسد، ممکن است از طریق انتشار غیرفعال به شیر دفع شود؛ با این حال، انتقال فعال مکانیسم اصلی است که توسط انتقال‌دهنده‌هایی از خانوادۀ ABC که در سلول‌های اپیتلیال غدۀ پستانی بیان می‌شوند، انجام می‌گیرد. این سلول‌ها پروتئین انتقال‌دهندۀ مقاوم به سرطان سینه (BCRP)[5] از جمله ABCG2 را در طول شیردهی بیان و تنظیم می‌کنند. نشان داده شده است که هر دو AFB1 و AFM1 به طرزی جالب توجه فعالیت پروتئین عملکردی ABCG2 را در پستان گاو در مدل‌های آزمایشگاهی، حتی در کمترین غلظت آزمایش‌شده (15/0 نانومول در لیتر) افزایش می‌دهند. پروتئین حامل، ABCG2، به عنوان پروتئین مقاوم به سرطان پستان شناخته می‌شود. پروتئین های انتقال‌دهنده‌ BCRP در سمت لومینال پستان مستقر هستند. در روده، این پروتئین‌ها بسیاری از زنو‌بیوتیک‌ها را به لومن روده پمپ نموده و از جذب آنها جلوگیری می‌کنند. در غدۀ پستانی، ABCG2 دوباره عمدتاً در سمت مجرای لایۀ سلول‌های اپیتلیال بیان می‌شود و در نتیجه، دفع داروها و سموم را تسهیل می‌کند. در گاوهای شیرده، BCRP/ABCG2 دارای فعالیت‌های دوگانه و متضاد است. این انتقال‌دهنده با حمایت از حمل‌ونقل اجزای ضروری شیر به فضای مجرای غدۀ پستانی به طور مطلوب بر تولید و ترکیب شیر تأثیر می‌گذارد و در عین حال، خطر آلودگی نامطلوب شیر با باقی‌ماندۀ داروها و سموم را افزایش می‌دهد. بنابراین، در شیر تولیدشده توسط گاوهای پرمحصول، خطر آلودگی AFM1 افزایش می‌یابد که به طور بالقوه موجب می‌شود نوزادان تغذیه‌شده با شیر خشک به طور نامطلوب در معرض آن قرار گیرند. با این حال، آلودگی محصولات لبنی نه فقط برای نوزادان انسان، بلکه برای گوساله‌های شیرده نیز خطرناک است که هر دو عملکرد کبدی نابالغ دارند و بنابراین، ظرفیت سم‌زدایی و دفع AFM1 محدود است. نارسایی کبد نه تنها از رشد و بلوغ گوساله‌های جوان جلوگیری می‌کند، بلکه بر بهره‌وری تلیسه‌های بالغ و گاوهای شیرده نیز موثر است.

۶. نتیجه‌گیری و نگرانی‌های آینده

آلودگی خوراک انسان و دام با افلاتوکسین‌ها یک نگرانی جهانی است. در دامپروری، توجهی ویژه‌ به باقی‌مانده‌های AFM1 در شیر و محصولات لبنی داده می‌شود که خطری بزرگی را برای قرار گرفتن در معرض برای نوزادان انسان ایجاد می‌کند، زیرا در بسیاری از کشورها شیر و شیرخشک‌های تهیه شده از شیر توسط این گروه سنی مصرف می‌شود. خطر زیاد AFM1 در فرآورده‌های لبنی به‌خوبی مستند شده است (جدول 2).

مطالعه‌های مختلف در دهه‌های اخیر به کاهش فراهمی زیستی AFB1 و در نتیجه، کاهش سطح AFM1 در گاوهای معطوف شده‌اند. این راهبردها نه فقط برای کیفیت فرآورده‌های ​​لبنی در نظر گرفته‌شده برای مصرف انسان، بلکه برای گوساله‌های تازه متولدشده و شیرده نیز حاثز اهمیت هستند. به بیان دیگر، باید از در معرض قرار گرفتن AFM1 در اوایل زندگی محافظت نمود، زیرا سمیت کبدی ناشی از AFM1 ممکن است رشد و بهره‌وری آن‌ها را در مراحل بعدی زندگی مختل کند. با این حال، راهبردهای کنونی که عمدتاً بر پیشگیری از جذب AFB1 متمرکز شده‌اند، فقط تا حدی در جلوگیری از تشکیل و دفع AFM1 در شیر لبنی موفق بوده‌اند؛ بنابراین، رویکردهای جایگزین که تجربه‌های قبلی را با مطالعه‌های مبتنی بر مکانیسم با استفاده از ترکیبات طبیعی ترکیب می‌کنند، مطمئناً ضروری هستند. مهم‌ترین مکانیسم افزایش مسیرهای سم‌زدایی کبدی AFB1 در گاوهای شیرده و/یا جلوگیری از دفع AFM1 در شیر با مسدود کردن پروتئین‌های اصلی انتقال‌دهنده است.

منابع

Min, L., Fink-Gremmels, J., Li, D., Tong, X., Tang, J., Nan, X., … & Wang, G. (2021). An overview of aflatoxin B1 biotransformation and aflatoxin M1 secretion in lactating dairy cows. Animal Nutrition, 7(1), 42-48

مقدمه

تولید شیر در سه دهه گذشته حدود 64 درصد افزایش یافته است و این افزایش تولید شیر با افزایش مصرف کنسانتره‌های پرانرژی همراه بوده است. مصرف مقدار زیاد کنسانتره موجب افت pH شکمبه می‌شود و چنانچه به زیر 5/5 برسد، جمعیت باکتری‌های تجزیه کننده فیبر غذایی بسیار کم می‌شود. این شرایط زمینه بروز اسیدوز تحت حاد شکمبه (subacute ruminal acidosis; SARA) را از طریق مکانیسم‌های نمایش داده شده در شکل 1 فراهم می‌کند.

اسیدوز تحت حاد شکمبه یک مشکل رایج و مهم اقتصادی در گله گاوهای شیری می‌باشد . هر چند نشانه‌های بالینی SARA به علت تحت حاد بودن معمولاً در گله‌ها از چشم دور می‌ماند، ولی این نشانه‌ها شامل کاهش مصرف ماده خشک، کاهش تولید شیر، اسهال، لنگش، التهاب شکمبه، آبسه کبدی و آمبولی باکتریایی ریوی است.

تشخیص اسیدوز تحت حاد شکمبه

اسیدوز تحت حاد شکمبه در یک گله عمدتاً از روی pH شیرابه شکمبه که از طریق لوله معدی و یا نمونه مستقیم گرفته می شود، تشخیص داده می‌شود. انواع مختلفی از لوله های معدی برای جمع آوری شیرابه شکمبه استفاده شده است. با این حال، مایع جمع آوری شده به این روش با مقادیر مختلفی از بزاق آلوده می‌شود که منجر به اندازه گیری نادرست pH می‌گردد.  pH شکمبه به طور قابل توجهی در نقاط مختلف شکمبه متفاوت است. بنابراین، مایع شکمبه برای ارزیابی pH ، باید از ناحیه ای یکسان از شکمبه در هر نمونه برداری جمع آوری شود. بهترین نمونه مایع شکمبه برای تعیین pH یا یک نمونه مرکب از چندین مکان در شکمبه یا یک نمونه جمع آوری شده از مرکز شکمبه خواهد بود. با این حال، چنین نمونه هایی را نمی توان در شرایط مزرعه جمع آوری کرد.

یکی از روش های جمع آوری محتویات، رومینوسنتز یا آسپیراسیون توسط نیدل های زیرپوستی از لوب خلفی – شکمی شکمبه است. در این روش، با استفاده از یک سوزن بسیار بزرگ (با قطر 4/2 میلی متر) نمونه ای از شکمبه گرفته می‌شود و حجم زیادی از مایع شکمبه (حدود 200 میلی لیتر) طی مدت 100 ثانیه جمع آوری می شود. در روش دیگر، با استفاده از یک سوزن کوچکتر (به قطر 6/1 میلی‌متر) حدود 3 میلی‌لیتر مایع شکمبه طی 10 تا 20 ثانیه جمع‌آوری می‌شود. جمع آوری مایع شکمبه و ارزیابی نتایج pH از گاوهای شیری ممکن است به تشخیص عینی SARA در گله گاوهای شیری کمک کند. قبل از اعمال این پروتکل، تکنیک شکمبه و تجهیزات تست pH در مزرعه باید اعتبارسنجی شوند. علاوه بر این، یک استراتژی آزمایش برای تفسیر داده های pH جمع آوری شده مورد نیاز است.

رومینوسنتز ممکن است برای جمع آوری حجم کمی از مایع شکمبه از گاوهایی که کانولای شکمبه ندارند مفید باشد. در این روش، با استفاده از یک  pHمتر قابل حمل، pH مایع شکمبه به طور دقیق اندازه گیری می‌شود. این روش می تواند زمانی که تنها حجم کمی از مایع شکمبه در دسترس باشد، استفاده شود. یک رابطه خطی مثبت بین pH مایع شکمبه جمع آوری شده توسط رومینوسنتز و محتویات جمع آوری شده از کانول شکمبه وجود دارد. اگر گله با جیره‌های معمول شیردهی تغذیه شوند، pH شکمبه ممکن است در نمونه‌های جمع‌آوری‌شده توسط رومینوسنتز نسبت به نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از طریق کانولا کمتر باشد. پژوهش ها نشان می دهد که pH 5/5 شکمبه (برای مایع جمع آوری شده توسط رومینوسنتز) نقطه بحرانی مفیدی برای شناسایی گاوهایی است که احتمالاً به SARA مبتلا هستند.

علاوه بر اندازه گیری pH که در بالا توضیح داده شد یک سری آنالیزهای دیگر صورت گرفته که در این مقاله به آنها پرداخته می‌شود. این آنالیزها عبارتند از : آنالیز محتویات شکمبه – آنالیز ادرار و مدفوع – آنالیز خون سیستمیک – آنالیز شیر

آنالیز محتویات شکمبه

در این روش، محتویات جمع آوری شکمبه از طریق چهار لایه پارچه استریل فیلتر می‌شود. مایع شکمبه جمع آوری شده به دو قسمت تقسیم می شود. بخش اول به لوله های استریل 50 میلی لیتری منتقل و در مجاورت یخ نگهداری می شود تا زمانی که برای تجزیه و تحلیل اندوتوکسین های لیپوپلی ساکارید آزاد (LPS) پردازش شود. قسمت دوم مایع شکمبه بلافاصله پس از جمع آوری باید در دور 1900 به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شود. پس از آن، مایع رویی برای تعیین اسیدهای چرب فرار (VFA) و نیتروژن آمونیاکی استفاده می‌شود. غلظت VFA با کروماتوگرافی گازی (کلاریوس 500، پرکین المر) با استفاده از یک ستون شیشه ای بسته بندی شده 2 متری تعیین می شود و غلظت نیتروژن آمونیاکی نمونه های مایع شکمبه با استفاده از یک تکنیک کروماتوگرافی تعیین می شود.

آنالیز مدفوع و ادرار 

نمونه های مدفوع باید پس از مقید کردن گاوها و تمیز کردن ناحیه اطراف مقعدی جمع آوری شود. هر نمونه باید کاملاً مخلوط شود و یک نمونه 10 گرمی تهیه شود. این مقدار نمونه با 10 میلی لیتر آب مقطر مخلوط می‌شود. پس از آن می توان pH مدفوع را با استفاده از همان تجهیزات مورد استفاده برای اندازه‌گیری pH نمونه‌های مایعات شکمبه اندازه‌گیری نمود. یک نمونه 10 گرمی دیگر از مدفوع جمع‌آوری و با 10 میلی لیتر سرم نمکی 9/0 درصد مخلوط شده و در مجاورت یخ برای اندازه گیری LPS با استفاده از روش لیزات آمبوسیت نگهداری می‌شود.

برای نمونه ادرار، تقریباً 50 میلی لیتر ادرار میانی با تحریک ناحیه پرینه برای شروع ادرار جمع آوری می‌شود. نمونه های ادرار باید به طور کامل مخلوط شده و pH آنها بلافاصله با استفاده از همان تجهیزات مورد استفاده برای اندازه گیری pH مدفوع اندازه گیری شود. پس از آن، نمونه ها برای تجزیه و تحلیل های بعدی استفاده می‌شوند.

آنالیز نمونه خون سیستمیک

خون کامل جمع‌آوری‌شده در لوله‌های خلاء حاوی مواد ضد انعقادی چون K₃ و EDTA باید برای شمارش گلبول‌های سفید، تعداد گلبول‌های قرمز، هموگلوبین، حجم متوسط ​​جسمی و هماتوکریت مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. همچنین خون کامل برای pH، pCO₂، pO₂، گلوکز، اوره، لاکتات، سدیم، پتاسیم، کلر و کلسیم با استفاده از آنالایزر گاز خون و الکترولیت می تواند مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

نمونه‌های خون جمع‌آوری‌شده در لوله‌های هپارینه بلافاصله پس از جمع‌آوری در 1900 دور به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شوند. نمونه‌های پلاسمای رویی در لوله‌های پلاستیکی برای اندازه‌گیری آمیلوئید A (SAA) و پروتئین اتصال LPS (LBP) استفاده می‌شوند. غلظت پلاسمایی SAA و LBP را می توان با استفاده از کیت های ELISA در دسترس تجاری، به عنوان مثال TP-802  و HK503 به ترتیب اندازه گیری نمود.

برای اخذ نمونه سرم، خون در لوله‌های خلاء بدون مواد ضد انعقاد جمع‌آوری‌ و در دمای اتاق به مدت 45 دقیقه قرار می‌گیرد تا خون لخته شود. سپس این لوله‌ها در 1900دور به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ می‌شود. نمونه‌های سرم از نظر فیبرینوژن با انکسار سنجی، مس توسط اسپکتروفتومتری جذب اتمی و هاپتوگلوبین با استفاده از کیت سنجشELISA  مورد بررسی قرار می‌گیرند.

ارزیابی و آنالیز شیر 

محتوای چربی، پروتئین و لاکتوز شیر را می توان با استفاده از آنالیز مادون قرمز بررسی نمود.

تاثیر اسیدوز تحت حاد شکمبه بر سیمای متابولیکی بدن

اثرات چالش های اسیدوز تحت حاد شکمبه (SARA) بر اندازه گیری مدفوع، ادرار، نمونه های شیر و خون، و رفتار تغذیه مورد بررسی قرار گرفته است تا مشخص شود کدام یک از این اندازه گیری ها ممکن است در تشخیص SARA کمک کننده باشد. اصولاً تغذیه با مواد دانه ای، سبب افزایش غلظت لیپوپلی ساکارید (LPS) در مدفوع و سرم آمیلوئید A را در خون افزایش داد، اما چربی شیر و اوره را در خون کاهش داد. تغذیه با یونجه و مواد غذایی پلیت شده باعث افزایش PH ادرار، دفع خالص اسید-باز، و تعداد گلبول های قرمز و غلظت پتاسیم در خون را افزایش داد. تغذیه با هر دو نوع رژیم ذکر شده باعث افزایش غلظت LPS و پروپیونات در مایع شکمبه، پروتئین در شیر، گلوکز، لاکتات و سدیم و فشار جزئی CO₂ در خون شدند و تمایل به کاهش غلظت کلرید در خون داشتند.

از تمام اندازه‌گیری‌هایی که ذکر شد، تنها گلوکز و pCO₂ در خون محیطی، غلظت LPS و پروپیونات در مایع شکمبه، و محتوای پروتئین شیر همواره در موارد SARA مورد تاثیر قرار می گیرند. از این رو، تغییرات در این اندازه‌گیری‌ها مرتبط با کاهش pH شکمبه مستقل از نحوه ایجاد این کاهش‌ ها همراه بود. به این ترتیب، این اقدامات فرصتی را برای تشخیص pH پایین شکمبه ارائه می دهد. با این حال مطالعات نشان می دهد که SARA صرفاً وابسته به pH شکمبه نیست. این امر ارزش اندازه گیری pH شکمبه و اقدامات مرتبط با این pH برای ارزیابی سلامت گاو را تضعیف می کند. اندازه گیری محتوای LPS مدفوع معیاری از تخمیر بیش از حد در روده بزرگ است و ممکن است برای ارزیابی سلامت گوارش گاو مفید باشد.

منابع

Elmhadi, M. E., Ali, D. K., Khogali, M. K., & Wang, H. (2022). Subacute ruminal acidosis in dairy herds: Microbiological and nutritional causes, consequences, and prevention strategies. Animal Nutrition, 10, 148-155

Garrett, E. F., Pereira, M. N., Nordlund, K. V., Armentano, L. E., Goodger, W. J., & Oetzel, G. R. (1999). Diagnostic methods for the detection of subacute ruminal acidosis in dairy cows. Journal of Dairy Science, 82(6), 1170-1178

Li, S., Gozho, G. N., Gakhar, N., Khafipour, E., Krause, D. O., & Plaizier, J. C. (2012). Evaluation of diagnostic measures for subacute ruminal acidosis in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 92(3), 353-364

 

نویسنده:‌

دکتر افشین جعفری، گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد