تغذیه کربوهیدرات ها و مدیریت مصرف انرژی طی دوره شیردهی در گاوهای شیرده

مقدمه

کربوهیدرات‌ها به‌طور طبیعی بیش از 60 درصد جیره‌ غذایی گاوهای شیرده را تشکیل می‌دهند (6) و اثرات مهمی بر مقدار انرژی مصرفی و جریان (تفکیک) انرژی به سمت بافت های مختلف بدن دارند. این اثرات به نوع کربوهیدرات ها‌، ویژگی‌های هضمی آن‌ها و وضعیت فیزیولوژیکی گاوها بستگی دارد. الیاف علوفه ای انباشتگی بیشتری نسبت به سایر اجزای جیره دارند، زیرا حجم زیادی داشته و به کندی طی زمان هضم می‌شوند؛ بنابراین، غلظت الیاف علوفه ای در جیره‌های غذایی می‌تواند خوراک مصرفی را در دوره‌هایی که تحت کنترل اتساع شکمبه‌ کنترل می‌شود، محدود کند. مقدار خوراک مصرفی تحت تاثیر قابلیت تخمیر نشاسته در شکمبه و متابولیت های هضمی که وضعیت انرژی کبد را افزایش می‌دهند (5)، به‌ویژه طی دوره‌ انتقال و از اواسط تا اواخر دوره شیردهی می تواند محدود شود. نشاسته سوبسترای لازم برای تشکیل گلوکز مورد نیاز برای سنتز لاکتوز شیر است و عامل اصلی تعیین کننده تولید شیر است.

با این حال، برخی منابع نشاسته به‌سرعت تخمیر می‌شوند و این قابلیت تخمیر زیاد در شکمبه‌ باعث کاهش pH شکمبه‌ای شده و مسیرهای بیوهیدروژنه ‌شدن شکمبه‌ای را تغییر و درصد چربی شیر را کاهش می دهد. کاهش چربی شیر، در مصرف گلوکز صرفه‌جویی می‌کند و پتانسیل افزایش انسولین پلاسما را دارد و این امر انرژی را به طرف ساخت چربی بدنی سوق می دهد. بنابراین، در این مقاله با در نظر گرفتن تئوری های کنترل اشتها به توصیه ها در رابطه با اختصاص نوع کربوهیدرات در مراحل مختلف فیزیولوژیکی گاوها پرداخته می شود (2).

گاوهای خشک (مرحله اول دوره خشکی، 3 تا 8 هفته پیش از زایش)

در این دوره، هدف تأمین انرژی در حد نیاز حیوان و حفظ امتیاز وضعیت بدنی (BCS) است (2 و 4).

اختصاص علوفه

علوفه با مقدار NDF بالا و پروتئین خام پایین برای محدود کردن مقدار انرژی مصرفی در حد نیاز توصیه می شود. برای این منظور می توان از علف خشک یا گرامینه بالغ سیلو شده و کاه استفاده کرد. علوفه با گوارش‌پذیری پایین NDF و زمان ماندگاری طولانی در شکمبه‌ نیز می‌تواند استفاده شود. استفاده از ذرت سیلو شده با غلظت‌های بالای دانه را محدود کنید.

غلات

غلات را فقط برای تأمین انرژی مورد نیاز اضافه کنید تا از افزایش امتیاز وضعیت بدنی جلوگیری شود.

گاوهای خشک (مرحله دوم دوره خشکی، 3 هفته پیش از زایش)

هدف تأمین انرژی مورد نیاز و حفظ پرشدگی شکمبه (اما نه بیش از حد) طی دوره انتقال است. مواد هضمی شکمبه‌ای باید انرژی، ظرفیت بافری و انبساط کافی را به ترتیب برای جلوگیری از شیوع کتوزیس، اسیدوز و جابه جایی شیردان پس از زایش فراهم کنند (2 و 4).

اختصاص علوفه

کاه گندم در شکمبه به‌کندی هضم شده و عبور می‌کند و از آن می‌توان برای رقیق کردن غلظت انرژی ذرت سیلو شده در جیره‌های کاملاً مخلوط (TMR) برای گاوهای خشک استفاده کرد. سیلاژ یا علف خشک گرامینه ممکن است به علت وجود الیاف قابل هضم‌ بیشتر مفید باشند و با کاهش خوراک مصرفی پیرامون زایش، انرژی را برای زمان طولانی‌تری فراهم ‌کنند. استفاده از گرامینه‌های حاوی غلظت‌ بالای پتاسیم برای کاهش تب شیر در دوره پس از زایش بایستی کاهش یابد. از سیلاژهای به‌طور ریز خرد شده (برای اطمینان از کافی بودن زمان ماندگاری شکمبه ای) و علوفه با غلظت‌های بالای پروتئین پرهیز کنید (برای کاهش دفع نیتروژن).

غلات

ضمن حفظ پرشدگی شکمبه، بایستی مقدار محدودی از نشاسته با قابلیت تخمیر متوسط را به منظور تحریک ترشح انسولین و محدود کردن تجزیه بافت چربی وارد جیره کنید. منابع الیاف غیرعلوفه ای از قبیل تفاله چغندرقند، نقش چندانی در تامین پیش ساز‌های گلوکز یا حفظ پرشدگی شکمبه ایفا نمی‌کنند و استفاده از آنها باید محدود شود. BCS را در زمان خشک کردن گاو و در زمان زایش برای تنظیم غلظت انرژی جیره‌های گاو خشک اندازه‌گیری و ثبت کنید.

گاوهای تازه‌زا (از زمان زایش تا 3 هفته پس از زایش)

این گاوها نیازمند پیش سازهای گلوکز هستند و جیره‌های غذایی بایستی تا حد ممکن حاوی غلظت‌های بالای نشاسته باشند؛ اما جیره های این دوره، توده هضم شده شکمبه‌ای پایین‌تری فراهم می کنند که خطر pH پایین شکمبه‌ای را افزون بر جابه‌جایی شیردان افزایش می‌دهد؛ بنابراین، هدف در این جیره ها بایستی حفظ پرشدگی شکمبه و فراهم کردن پیش ساز‌های گلوکز در شکلی که مقدار انرژی مصرفی را حداکثر کند، باشد. با برطرف شدن مشکلات سلامتی و افزایش تولید شیر و وقتی‌که گاوها برای خوراک‌ به سمت آخور هجوم می آورند بایستی به گروه های بعدی در دوره شیردهی (دوره پس از 14 یا 21 روز اول دوره شیردهی) انتقال یابند. بیش‌تر گاوها در گروه تازه زا برای کم‌تر از 2 هفته خواهند بود، اما گاوها با امتیاز وضعیت بدنی بالا در زمان زایش ممکن است در این گروه به مدت طولانی‌تری بمانند (2).

اختصاص علوفه

از یک علوفه با غلظت متوسط به بالای NDF و گوارش‌پذیری بالای NDF استفاده کنید، اما توجه داشته باشید که زمان ماندگاری آن در شکمبه طولانی باشد. علف خشک یا سیلاژ گرامینه برای این منظور مناسب است. استفاده از علوفه با غلظت‌های بالای NDF فضای کافی را برای غلات در جیره غذایی، با حفظ پرشدگی شکمبه فراهم خواهد کرد. از به کار بردن سیلاژهای ریز خرد شده پرهیز کنید. توجه کنید که ذرات بلند الیاف برای تشکیل یک تورینه الیافی و افزایش زمان ماندگاری ماده هضم شده در شکمبه ضروری هستند؛ اما طول بیش از حد قطعات می‌تواند انتخاب اجزای جیره را توسط حیوان، به‌ویژه در جیره‌های غذایی خشک افزایش دهد. ذرت سیلو شده را می‌توان استفاده کرد؛ اما استفاده از ذرت سیلو شده با قابلیت تخمیرخیلی زیاد (به‌عنوان مثال، ذرت سیلو شده مسن که برای بیش از یک سال سیلو شده، ذرت سیلو شده کم‌تر از 30 درصد DM، ذرت سیلو شده بیش از حد فرآوری شده) را محدود کنید، زیرا ممکن است بسیار قابل تخمیر باشد و بنابراین، مقدار خوراک مصرفی را طی این دوره محدود سازد.

غلات

استفاده از منابع نشاسته بسیار قابل تخمیر (به‌عنوان مثال، گندم، جو، ذرت ورقه شده با بخار با چگالی پایین و مسن “بیش از یک سال سن” ذرت پر رطوبت و سیلاژ ذرت) برای گاوهای تازه‌زا را محدود کنید؛ زیرا تولید و جذب سریع پروپیونات می‌تواند اکسیداسیون کبدی را، به‌ویژه برای گاوها با وضعیت لیپولیتیک تحریک کند و مقدار خوراک مصرفی را کاهش دهد (5). منابع نشاسته با قابلیت تخمیر شکمبه‌ای متوسط و گوارش‌پذیری بالا در روده کوچک، نظیر ذرت خشک آسیاب شده می‌تواند در غلظت‌های بالاتر در جیره غذایی برای تأمین پیش سازهای گلوکز استفاده شود، بدون آن که خوراک مصرفی یا pH شکمبه‌ را کاهش دهد. کاهش pH شکمبه‌ می‌تواند گوارش‌پذیری الیاف و مقدار انرژی مصرفی را کاهش دهد (1 و 5). ذرت خشک ریز آسیاب شده دارای قابلیت تخمیر متوسط در شکمبه (حدود 60 درصد) و گوارش‌پذیری بالایی در کل دستگاه گوارش (بیش از 90 درصد) می باشد و منبع ترجیحی نشاسته در گاوهای تازه زا می‌باشد. استفاده از ذرت خشک آسیاب شده در جیره‌هایی بر اساس ذرت سیلو شده با غلظت نشاسته‌ای کل 22 تا 25 درصد (بر اساس ماده خشک) مطلوب است. غلظت نشاسته را در زمان مصرف منابع نشاسته‌ای با قابلیت تخمیر بالا محدود نمایید. از آنجا‌که خوراک مصرفی با کاهش اتساع شکمبه محدودتر می‌شود، غلظت NDF علوفه ای بایستی نسبتاً بالا باشد (حدود 22 درصد از ماده خشک) و استفاده از منابع الیاف غیرعلوفه ای بایستی در این دوره محدود شوند (3)، زیرا پیش سازهای گلوکز و پرشدگی شکمبه‌ای کمتری را فراهم می‌کنند.

گاوهای پرتولید (از 3 هفته پس از زایش تا رسیدن به امتیاز وضعیت بدنی 3)

طی اوایل تا اواسط دوره شیردهی، گاوها نیاز بالایی به گلوکز برای تولید شیر و جریان نسبتاً کم انرژی به طرف ذخایر بدنی دارند. در این زمان، حیوان به‌خوبی به جیره‌هایی با غلظت پایین NDF علوفه‌ای (پرشدگی کم) و نشاسته با قابلیت تخمیرخیلی زیاد به خوبی پاسخ می‌دهد. بنابراین، هدف خوراندن جیره با خواص پرکنندگی پایین و به شدت قابل تخمیر تا شروع کنترل خوراک مصرفی توسط پرشدگی دستگاه گوارش می‌باشد (2).

اختصاص علوفه

از علوفه با تردی بالای الیاف از قبیل ذرت سیلو شده و علف خشک یا گرامینه سیلو شده استفاده کنید. این منابع علوفه ای از شکمبه سریع تر ناپدید می‌شوند و خوراک و انرژی بیش تری در مقایسه با علوفه با زمان ماندگاری طولانی‌تر (گرامینه بالغ) فراهم می‌کنند. به منظور ماندگاری ذرات بالقوه قابل تجزیه در شکمبه و افزایش گوارش‌پذیری کل جیره ضروری است ذرات خوراک طول کافی داشته باشند.
علوفه با غلظت NDF پایین (به‌جز، سیلاژ ذرت) ممکن است فضای جیره را برای افزایش نشاسته که برای عرضه گلوکز ضروری هستند، محدود کنند؛ بنابراین بایستی با احتیاط استفاده شوند. برای مثال، تأمین الیاف مؤثر فیزیکی مورد نیاز و گنجاندن غلظت کافی نشاسته در جیره هایی بر اساس سیلاژ یونجه با 35 درصد NDF، مشکل است.

غلات

گاوهای پرتولید، به‌طور مطلوبی به جیره‌های غذایی با قابلیت تخمیر بالا پاسخ می‌دهند. منابع نشاسته، نظیر ذرت ورقه شده با بخار با چگالی پایین، ذرت حاوی رطوبت زیاد، یا جو غلطک شده، در چنین جیره‌هایی خوب عمل می‌کنند؛ اما منابع نشاسته‌ای که به‌طور بسیار سریع تخمیر می‌شوند، نظیر گندم آسیاب شده بایستی محدود شوند. غلظت نشاسته جیره‌های غذایی بایستی در دامنه 25 تا 30 درصد (بر اساس ماده خشک) باشد، اگرچه غلظت بهینه نشاسته به رقابت برای فضای آخور، غلظت NDF علوفه ای یا مؤثر و قابلیت تخمیر نشاسته بستگی دارد. جیره‌ها با نشاسته بالاتر و علوفه با قابلیت هضم سریع تر در شکمبه، تولید شیر را افزایش داده و از افت بیشتر BCS در اوایل دوره شیردهی جلوگیری می کنند. وقتی BCS از دست رفته در اوایل دوره شیردهی جبران شد، یک جیره نگهداری با غلظت پایین‌تر نشاسته و قابلیت تخمیر پایین‌تر در شکمبه‌ در اختیار گاوها باید قرار داده می شود. درصورت نیاز، منابع الیاف غیرعلوفه ای مثل تفاله چغندرقند نیز می‌توانند برای رقیق کردن نشاسته به کار روند، اما بایستی تا حدودی نیز محدود شوند، زیرا پیش ساز های گلوکز کمتری فراهم می‌کنند. بازیابی وضعیت بدنی در دوره شیردهی برای جیره‌هایی با غلظت‌های NDF علوفه ای پایین‌تر و نشاسته بیش‌تر، به علت این که شدت و مدت توازن منفی انرژی را کاهش می د هند، زودتر اتفاق خواهد افتاد؛ بنابراین، جیره های غذایی بایستی مطابق با تعداد جایگاه‌ها و فضای آخور قابل دسترس برای گاوها در هر گروه به طور مجزا تنظیم شوند.

گروه نگهداری (بیش از 150 روز پس از زایش و امتیاز وضعیت بدنی حدود 3)

جیره نگهداری، مؤلفه کلیدی در جیره نویسی یا گروه‌بندی گاوها برای افزایش سلامت و تولید شیر است. هدف در این دوره حفظ BCS می‌باشد (پیش‌گیری از افزایش وزن بدن بیش‌تر) در حالی که تولید شیر نیز حفظ یا افزایش ‌یابد. زمانی جیره نگهداری بایستی به گاوها عرضه شود که ذخایر بدنی آن‌ها کامل شده و به BCS برابر با 3 رسیده باشند. وقتی‌که جیره‌های غذایی با غلظت‌های بیش‌تر نشاسته نسبت به نیاز برای تولید شیر به گاوها عرضه شود، وضعیت بدنی آن‌ها افزایش می‌یابد. چنین جیره هایی غلظت‌های گلوکز و انسولین پلاسمایی را نیز افزایش می‌دهند و انرژی را به طرف ذخایر بدنی سوق می‌دهند. اگر مصرف چنین جیره های پر نشاسته ای ادامه یابد، BCS همچنان افزایش می‌یابد و خطر ابتلا به بیماری‌های متابولیکی متعاقب زایش افزایش خواهد یافت. افزون بر آن، با پیشرفت دوره شیردهی پس از اواسط دوره شیردهی، جیره غذایی با قابلیت تخمیر بالا که برای گاوهای پرتولید بهینه است می‌تواند مقدار خوراک مصرفی را هم‌زمان با کاهش تولید شیر و گلوکز مورد نیاز، کاهش دهد و خطر رخداد جابه‌جایی شیردان و کاهش چربی شیر را افزایش می دهد. بنابراین، پیشنهاد می‌شود درصورت کاهش تولید شیر، جیره غذایی با پرکنندگی شکمبه ای بیش تر و قابلیت تخمیر کم تر خورانده شود. این عمل مقدار خوراک مصرفی را افزایش خواهد داد و عرضه پیوسته‌تری از سوخت‌ها فراهم می‌کند و انرژی بیش‌تری را به طرف تولید شیر به ‌جای ذخایر بدنی سوق می‌دهد (2).

اختصاص علوفه

علوفه با دامنه گسترده‌ای از غلظت های NDF می‌توانند در این جیره‌های غذایی به کار روند، اما NDF آن‌ها بایستی بالقوه قابل هضم باشند. گرامینه بیش تر می‌تواند در این جیره‌های غذایی وارد شود؛ اگرچه الیاف گرامینه ای ممکن است زمان ماندگاری شکمبه ای طولانی تر داشته و پرکننده‌تر باشند، اما در کل قابل هضم‌تر از الیاف حاصل از لگومینه‌ است. مصرف علوفه با پروتئین بالا برای پرهیز از خوراندن پروتئین اضافی بایستی محدود شود.

غلات

با کاهش غلظت نشاسته در جیره غذایی، از افزایش BCS جلوگیری می شود، ضمن آن که خوراک مصرفی، تولید شیر و چربی شیر حفظ می گردد. غلظت بهینه نشاسته به تولید شیر گله و گروه‌بندی گاوها بستگی دارد، ولی در دامنه 18 تا 22 درصد (بر اساس ماده خشک) خواهد بود. وقتی گاوها به گروه نگهداری منتقل‌شدند، در زمان خشک کردن دوباره BCS آنها بایستی تعیین و ثبت گردد. پایش BCS برای تنظیم غلظت نشاسته جیره نگهداری طی دوره شیردهی ضروری است. منابع نشاسته به شدت قابل تخمیر (ذرت سیلو شده که به مدت طولانی ذخیره شده است، ذرت پر رطوبت، باقیمانده نانوایی و قنادی، جو آسیاب شده، گندم) بایستی محدود شوند. اگر استفاده از این مواد خوراکی اجتناب‌ناپذیر می باشد، بخشی از جیره را با خوراک‌های با قابل تخمیر کمتر، نظیر دانه خشک ذرت یا منابع الیاف غیر علوفه‌ای جایگزین کنید. منابع الیاف غیر علوفه‌ای (تفاله چغندر، خوراک گلوتن ذرت، پوسته سویا و نظایر آن) می‌توانند برای رقیق کردن نشاسته و رساندن آن به غلظت هدف به کار روند. این گاوها نیازهای پایین‌تری برای پیش ساز‌های گلوکز دارند و می‌توانند از خوراک های غیر نشاسته‌ای برای فراهم کردن انرژی استفاده کنند. چربی‌های غیراشباع ممکن است خوراک مصرفی را کاهش ‌دهند و خطر کاهش چربی شیر و در نتیجه تفکیک انرژی به طرف ذخایر بدنی را افزایش ‌دهند و بنابراین مصرف آنها بایستی در این دوره محدود شود.

 

منبع مقالات

  1. Allen, M. S., Bradford, B. J., & Oba, M. (2009). Board-invited review: The hepatic oxidation theory of the control of feed intake and its application to ruminants. Journal of Animal Science, 87(10), 3317-3334.
  2. Allen, M. S., & Piantoni, P. (2014). Carbohydrate nutrition: Managing energy intake and partitioning through lactation. Veterinary Clinics: Food Animal Practice, 30(3), 577-597.
  3. Farsuni, N. E., Amanlou, H., Silva-Del-Río, N., & Mahjoubi, E. (2017). Responses of fresh cows to three feeding strategies that reduce starch levels by feeding beet pulp. Journal of Animal Science, 95(10), 4575-4586.
  4. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. (2021). Nutrient requirements of dairy cattle.
  5. Stocks, S. E., & Allen, M. S. (2012). Hypophagic effects of propionate increase with elevated hepatic acetyl coenzyme A concentration for cows in the early postpartum period. Journal of Dairy Science, 95(6), 3259-3268.
  6. Sun, X., Cheng, L., Jonker, A., Munidasa, S., & Pacheco, D. (2022). A review: Plant carbohydrate types-The potential impact on ruminant methane emissions. Frontiers in Veterinary Science, 9, 880115.

دستکاری فلور میکروبی روده توسط مواد افزودنی و تاثیر آن بر عمکرد تولیدی طیور

اهمیت روده و فلور میکروبی

در پرورش طیور، خوراک حدود 70 درصد هزینه های پرورش را به خود اختصاص می دهد. از آنجا که هضم و جذب خوراک در روده صورت می گیرد، لذا داشتن یک روده سالم نه فقط از منظر فیزیولوژیکی، بلکه از منظر اقتصادی بسیار مهم است. شواهد علمی نشان می دهد که داشتن یک فلور میکربی روده‏ای «سالم» موجب صرفه‏ جویی در انرژی (اصلی ترین ماده مغذی) برای حیوان میزبان می شود و به این ترتیب عملکرد تولیدی پرندگان را به حداکثر می رساند. به ویژه با گسترش برنامه های “پرورش بدون استفاده از آنتی بیوتیک ها” اهمیت فلور میکروبی در بهبود عملکرد طیور بیش از پیش شده است. نتایج پژوهش های اخیر نشان می دهد که میکروب های بیماری زای شایع در دستگاه گوارش طیور نظیر Escherichia coli و Salmonella enterica دارای اجزای ژنتیکی مرتبط با مقاومت میکروبی هستند، که چنین بخش هایی در ژنوم خود را بین یکدیگر مبادله می کنند و بدین ترتیب مقاومت میکروبی علیه آنتی بیوتیک ها بین جوامع مختلف میکروبی گسترش می یابد. آز آنجا که این باکتری ها در زنجیره غذایی انسان نیز وارد می شوند و همه ساله موجب مسمومیت های غذایی در انسان می شوند، به طور همزمان مقاومت میکروبی را به انسان نیز گسترش می دهند و این یک زنگ خطر بزرگی برای نظام بهداشت و درمان انسان نیز محسوب می شود. نکته جالب این است که در کشورهایی که مقرراتی برای منع استفاده از آنتی بیوتیک ها وجود ندارد و یا چنین مقرراتی با سخت گیری اجرا نمی شوند، تنوع و تکثر اجزای ژنتیکی مرتبط با مقاومت میکروبی قابل تبادل بین میکروب ها به طور معنی داری بیشتر بوده است. بنابراین، در بسیاری از کشورهای توسعه یافته، رویکرد “سلامت روده” در دستور کار دست اندکاران تولیدات طیور قرار گرفته است (1).

سلامت روده

سلامت روده به وضعیت فیزیکی و عملکرد فیزیولوژیکی روده اشاره دارد، که با برقراری هوموستاز میکروفلورای حیوان میزبان، تاثیر مهمی بر عمکرد تولیدی پرنده دارد. برخلاف تصور گذشته که روده را یک جعبه سیاه می دانستند، امروزه مشخص شده است که روده یک اندام ایمنی و اندوکرینی مهم است که توازن فلور میکروبی در آن موجب بهینه سازی پاسخ های فیزیولوژیکی و عملکرد مطلوب پرنده و در مقابل، به هم خوردن توازن فلور میکروبی موجب بروز بیماری ها و افت تولید در طیور می شود. چنین می توان عنوان کرد که میکروفلورای روده در برابر استرس های درونی و بیرونی بدن حیوان میزبان مقاومت می کند و با حفظ سلامت پرنده، عملکرد حداکثری را تضمین می نماید.
در یک نگاه کلی، می توان گفت چهار جزء سلامت روده را تعیین می کند: تغذیه و خوراک، لایه موکوسی روده، فلور میکروبی، و سیستم ایمنی. بنابراین، شناخت این چهار جزء برای حفظ سلامت روده ضروری است. شایان ذکر است که این چهار جزء با یکدیگر در تعامل هستند و سلامت روده حاصل اثرات متقابل آنها با یکدیگر است. برای درک بهتر این موضوع می توان به یک مثال عملی اشاره نمود. برخی از مواد خوراکی مورد استفاده در تغذیه پرندگان حاوی ترکیبات ضدتغذیه ای هستند که این ترکیبات با بر هم زدن توازن میکروب های روده و برانگیختن سیستم ایمنی ذاتی در روده، باعث شده مواد مغذی به جای اینکه صرف رشد و تولید شوند، به سمت شکل گیری پاسخ های ایمنی سوق پیدا کنند، و در نتیجه رشد و تولید پرندگان کاهش می یابد (2و 3).

ساختار و عملکرد روده

دیواره روده از میکروپرزهای متعددی تشکیل شده است که به منظور افزایش سطح جذب مواد مغذی تکامل و توسعه یافته اند. این میکروپرزها از یک لایه سلولی از سلول های انتروسایت تشکیل شده اند. این لایه سلولی مرز بین محیط خارج بدن (لومن روده) و داخل بدن (خون) است (شکل 1). در بین انتروسایت ها، به تعداد خیلی کمتر، سلول های دیگری یافت می شوند که عبارتند از: گابلت، اندکرین و پنت (شکل 2). سلول هایی که در پایه پرز قرار دارند (کریپت)، سلول های بنیادی روده هستند که به طور مرتب رشد و تمایز یافته و به سلول های مذکور تبدیل می شوند. بنابراین، به طور پیوسته مهاجرت سلول ها از ناحیه کریپت به سمت بالای پرزهای روده انجام می گیرد.
سلول های گابلت ترشح کننده موکوس هستند. موکوس به شکل یک لایه سطح اپیتلیال انتروسایت ها را فرا می گیرد. این لایه موکوسی، جایگاهی برای استقرار میکروب های روده می باشد. علاوه براین، برخی پپتیدهای ضدمیکروبی (دارای 12 تا 15 اسید آمینه نظیر دیفنسین ها) در این لایه ترشح می شود که موجب حذف میکروب های بیماری زا می گردد. بنابراین، لایه موکوسی نقش دفاعی مهمی در بدن ایفا می کند.

 

ساختمان یک میکروپرز روده در مرغ
ساختمان یک میکروپرز روده در مرغ

شکل 1. ساختمان یک میکروپرز روده در مرغ

 

سلول های مختلف روده و نحوه تمایز آنها در روده مرغ
شکل 2. سلول های مختلف روده و نحوه تمایز آنها در روده مرغ

در حدفاصل سلول های انتروسایت و خون، برخی از سلول های ایمنی نظیر ماکوفاژها و لنفوسیت ها وجود دارند. این سلول ها نقش از بین بردن میکروب هایی که توانسته اند از سد دفاعی موکوس روده و سلول های انتروسایت عبور کنند را برعهده دارند. تعداد این سلول ها در روزهای اول پس از خروج جوجه از تخم کم است ولی تا سن 2 هفتگی، افزایش چشمگیری در تعداد این سلول ها در بافت روده مشاهده می شود و این افزایش تا سن 8 هفتگی پرنده ادامه می یابد. سلول های ایمنی در لایه لامینا پروپریا به همراه غده بورسا و لوزه های سکومی و زائده مکل سیستم ایمنی روده را تشکیل می دهند، که تحت عنوان GALT (gut-associated lymphoid tissue) شناخته می شود. شایان ذکر اینکه اتصالات محکمی بین انتروسایت ها وجود دارد که به طور طبیعی اجازه ورود میکروب ها را نمی دهند، ولی در صورت وجود بیماری و مواد ضدتغذیه ای در خوراک مصرفی، این اتصالات شل شده و فاصله ای بین سلول های روده ایجاد می شود که زمینه ورود میکروب ها به داخل بدن را فراهم می کند (شکل 3).

 

لایه حفاظتی روده و اتصالات محکم بین انتروسایت ها
شکل 3. لایه حفاظتی روده و اتصالات محکم بین انتروسایت ها (6)

التهاب در روده

از آنجا که روده به طور پیوسته در معرض مواد آنتی ژنیک موجود در غذا قرار دارد، این مواد موجب ایجاد پاسخ های التهابی شده و سیستم ایمنی را برانگیخته می کنند. التهاب یک پاسخ طبیعی بدن به حضور آنتی ژن های موجود در خوراک است. این آنتی ژن ها ممکن است مایکوتوکسین های آلاینده خوراک و یا هر ماده ضدتغذیه ای موجود در خوراک باشند. واضح است در جیره های خوراکی با کیفیت پایین، سهم این ترکیبات آنتی ژنیک بیشتر بوده و پاسخ های التهابی بیشتری در روده شکل می گیرد. برای مثال، در شرایطی که غلاتی نظیر جو و گندم جایگزین ذرت می شوند، پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای با خاصیت ضدتغذیه ای موجود در این غلات باعث فعال سازی گیرنده های شناساگر الگو (pattern Recognition Receptors; PRRs) می شوند. در چنین شرایطی، مواد مغذی به جای اینکه صرف رشد و تولید شوند، برای شکل گیری پاسخ های التهابی می شوند و در نتیجه عملکرد تولیدی پرندگان کاهش می یابد. گروه های مختلفی از PRRsشناسایی شده اند و در پرندگان (Toll-Like Receptors; TLR) بیشتر از سایرین مورد مطالعه قرار گرفته است. شواهد علمی نشان می دهد که بیان ژن TLR2 در پرندگانی که جو و گندم دریافت می کنند، در مقایسه با پرندگانی که با ذرت تغذیه شده اند، افزایش معنی داری یافته است که این پاسخ، برای محدود نمودن التهاب در روده ضروری است. التهاب در روده موجب کاهش جمعیت باکتری های تولید کننده بوتیرات می شود و در نتیجه مقدار تولید بوتیرات کاهش می یابد. افت مقدار بوتیرات در روده، زمینه استقرار میکروب های بیماری زا نظیر سالمونلا را افزایش می دهد.

نقش افزودنی های خوراک در سلامت روده

پروبیوتیک ها

در پرورش صنعتی طیور، جوجه های که از تخم خارج می شوند، عاری از هر نوع میکروارگانیسم در دستگاه گوارش خود هستند. هدچند در کارخانجات جوجه کشی سطح بالایی از ایمنی زیستی به اجرا گذاشته می شود، ولی از زمان هچ تا انتقال به مزارع پرورش طیور، تهدید آلودگی با میکروب های مضر اجتناب ناپذیر است. در چنین شرایطی، استفاده از پروبیوتیک ها می تواند کمک شایانی به حل این معضل باشد. پروبیوتیک ها میکروارگانیسم های زنده هستند که با هدف ارتقای سیستم ایمنی و جلوگیری از ابتلا به بیماری های دستگاه گوارش – با ممانعت از استقرار میکروب های بیماری زا نظیر سالمونلا- موجب سلامت و رشد و تولید بیشتر در پرندگان می شوند.
پیشرفت هایی که در زمینه باکتری شناسی صورت گرفته، موجب شناسایی گونه های میکروبی مفید در دستگاه گوارش شده است. بر این اساس، میکروب های مفید تحت عنوان “پروبیوتیک ها” توسعه پیدا کرده اند. برای مثال، Lactobacillus acidophilus و reuteri Lactobacillus از باکتری های مفیدی هستند که در فرمولاسیون پروبیوتیک های تجاری از آنها استفاده می شود (5).
با تجویز پروبیوتیک ها می توان از استقرار فلور میکروبی مفید در روده اطمینان یافت و به این شکل از بروز بیماری های عفونی و افت عملکرد طیور جلوگیری نمود. مکانیسم عمل پروبیوتیک ها عبارت است از: استقرار یک فلور میکروبی سالم و جلوگیری از استقرار میکروب های مضر از طریق حذف رقابتی، افزایش فعالیت آنزیم های هضم کننده مواد مغذی، ممانعت از تولید ترکیبات بالقوه مضر نظیر دی-لاکتات و آمونیاک، افزایش تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر نظیر بوتیرات، کاهش pH روده، تقویت سیستم ایمنی حیوان میزبان از طریق تولید سایتوکاین ها و اینترلوکین ها، و تغییرات مورفولوژیکی مثبت در روده کوچک نظیر افزایش طول پرزها و سطح جذب از روده (شکل 4). به این ترتیب، در نتیجه کاربرد پروبیوتیک ها به ویژه بلافاصله بعد از خروج جوجه از تخم می توان اثرات مفیدی را بر عملکرد تولیدی پرندگان مشاهده نمود. برای مثال، بهبود ضریب تبدیل خوراک، افرایش اضافه وزن، کاهش ذخیره چربی در بدن از جمله این اثرات هستند.

 

طول پرز روده در ناحیه ایلئوم روده جوجه های گوشتی بدون مصرف پروبیوتیک (چپ) و دریافت کننده پروبیوتیک های لاکتوباسیلوسی (راست)
شکل 4. طول پرز روده در ناحیه ایلئوم روده جوجه های گوشتی بدون مصرف پروبیوتیک (چپ) و دریافت کننده پروبیوتیک های لاکتوباسیلوسی (راست)

پری بیوتیک ها

طبق تعریف، پری بیوتیک ها مواد غذایی غیر قابل هضم در دستگاه گوارش هستند که به طور انتخابی موجب تحریک رشد میکروب های مفید و جلوگیری از رشد میکروب های مضر می شوند و از این نظر سلامت به روده کمک می کنند. ترکیباتی که به عنوان پری بیوتیک استفاده می شوند باید چند ویژگی مهم داشته باشند: در برابر اسید معده مقاوم باشند، در برابر آنزیم های هضمی روده مقاوم باشند، قابلیت تخمیر توسط میکروب های دستگاه گوارش را داشته باشند، و به طور انتخابی قابلیت رشد و تکثیر برخی میکروب های مفید و جلوگیری از رشد و تکثیر میکروب های عفونی در روده را داشته باشند (شکل 5).

 

مکانیسم عمل پری بیوتیک ها در روده

شکل 5. مکانیسم عمل پری بیوتیک ها در روده (4)

در ابتدا پری بیوتیک ها بیشتر از دو نوع فروکتوالیگوساکاریدی و گالاکتوالیگوساکاریدی بودند (شکل 6). در حال حاضر، طیف وسیع تری از پری بیوتیک ها موجود است.

 

ساختمان پری بیوتیک های گالاکتوالیگوساکاریدی و فروکتوالیگوساکاریدی

شکل 6. ساختمان پری بیوتیک های گالاکتوالیگوساکاریدی و فروکتوالیگوساکاریدی

طیف وسیع تر پری بیوتیک ها در حال حاضر شامل الیگوساکاریدهای شاخه دار و ترکیبات غیرقندی نظیر پلی فنل ها می شود. همانطور که در شکل 5 دیده می شود، پری بیوتیک ها در بخش های پایین تر روده نظیر کولون و سکوم، توسط میکروب ها تخمیر شده و اسیدهای چرب کوتاه زنجیری (SCFAs) نظیر استات، پروپیونات و بوتیرات را تولید می کنند. این ترکیبات با پایین آوردن pH از استقرار میکروب های بیماری زا نظیر سالمونلا جلوگیری می کنند (5).
به ترکیبی از پروبیوتیک ها و پری بیوتیک ها که اثرات همکوشی با یکدیگر دارند، سینبیوتیک گفته می شود. علاوه براین، نگرانی از استفاده از میکروب های زنده تحت عنوان پروبیوتیک، به دلیل احتمال گسترش یک بیماری جدید و نیز پدیده مقاومت میکروبی، استفاده از آنها را به ویژه در گله های بالادستی نظیر اجداد و مادر محدود نموده است. به همین دلیل، اخیرا استفاده از فرم غیرفعال پروبیوتیک ها که در آن میکروب ها کشته می شوند، تحت عنوان پاراپروبیوتیک Paraprobiotics در حال گسترش است. برای غیرفعال سازی میکروب ها از روش های حرارتی و غیر حرارتی نظیر ایجاد میدان الکتریکی و یا اولتراسونیک استفاده می شود. شکل 7 روش های مختلف در تهیه پاراپروبیوتیک ها را نشان می دهد. در پژوهشی که اخیرا به چاپ رسید، استفاده از پاراپروبیوتیک ها در سطح 6/0 درصد خوراک موجب افزایش معنی دار رشد و ارتقای سیستم ایمنی جوجه های گوشتی شد (7).

روش های مورد استفاده در تهیه پاراپروبیوتیک ها

شکل 7. روش های مورد استفاده در تهیه پاراپروبیوتیک ها (7)

ترکیبات دیگری در همین ارتباط تحت عنوان پستبیوتیک ها Postbiotics استفاده می شوند. در این ترکیبات از پروبیوتیک های غیرزنده و یا بخش هایی از دیواره سلول های میکروبی نظیر پروتئین های سطح دیواره سلولی استفاده می شود. برای تهیه این گروه از مواد افزودنی از پاره کردن سلول میکروبی توسط روش های آنزیمی استفاده می شود. شکل 7 نحوه تهیه پاراپروبیوتیک ها و پستبیوتیک ها و اجزای تشمیل دهنده آنها را ترسیم نموده است (7 و 8).

نحوه تهیه پاراپروبیوتیک ها و پستبیوتیک ها و اجزای تشکیل دهنده آنها

شکل 8. نحوه تهیه پاراپروبیوتیک ها و پستبیوتیک ها و اجزای تشکیل دهنده آنها (7)

همانطور که پیشتر اشاره شد، برخی پپتیدها با خاصیت ضدمیکروبی (نظیر دیفنسین ها) در لایه موکوسی روده ترشح می شوند که میکروب های بیماری زا را از بین می برند. لانتی پپتید ها Lanthipeptides گروهی از دیفنسین ها هستند که امروزه به شکل تجاری تحت عنوان لانتی بیوتیک ها Lantibiotics از خاصیت ضدمیکروبی آنها در صنعت خوراک استفاده می شود و پیش بینی می شود در آینده نزدیک به طرز گسترده تری مورد استفاده قرار گیرند (9 و 10).

آنزیم ها

امروزه استفاده از آنزیم ها به عنوان مکمل های خوراک طیور به رویه ای رایج تبدیل شده است. آنزیم های تجزیه کننده پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای (زایلاناز، بتا-گلوکاناز، پکتیناز، و ماناناز)، آمیلاز، فیتاز و پروتئازها از آنزیم های رایج مورد استفاده در خوراک طیور هستند. استفاده از آنزیم ها در مواقعی که غلاتی نظیر گندم و جو جایگزین ذرت می شوند، اجتناب پاپذیر است. همانطور که پیشتر ذکر شد، پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در این غلات باعث فعال سازی گیرنده های شناساگر الگو شده که به دنبال آن سیستم ایمنی ذاتی پرنده را برانگیخته می کنند. در چنین شرایطی، مواد مغذی به جای اینکه صرف تولید شوند، صرف شکل گیری پاسخ های ایمنی شده و لذا عملکرد تولیدی پرنده کاهش می یابد. علاوه بر این، پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در گندم و جو با افزایش ویسکوزیته مواد هضمی، باعث اختلال در روند هضم و جذب مواد مغذی شده و منجر به کاهش عملکرد تولیدی پرندگان می شوند.
استفاده از آنزیم های تجزیه کننده پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای با هیدرولیز این ترکیبات منجر به کاهش ویسکوزیته در روده می شوند. از طرف دیگر، هیدرولیز پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای منجر به تولید ترکیبات شبه پری بیوتیکی شده که منجر به رشد و تکثیر باکتری های مفید نظیر Lactobacillus و Bifidobacterium می شوند. افزایش جمعیت این باکتری های مفید، از طریق حذف رقابتی، از استقرار باکتری های مضر نظیر کلستریدیوم ها جلوگیری می کند. به این ترتیب، آنزیم ها موجب سلامت روده و افزایش عملکرد تولیدی طیور می شوند. بر اساس آنچه توضیح داده شد، وجود یک همکوشی بین آنزیم ها و پری بیوتیک ها باعث شده امروزه از این مواد افزودنی به صورت ترکیبی استفاده شود. وجود ترکیبات مختلفی از آنزیم ها، پری بیوتیک ها و پروبیوتیک ها در بازار بر اساس همین شواهد علمی می باشد.

 

منبع مقالات

  1. Bedford, M. R., Svihus, B., & Cowieson, A. J. (2024). Dietary fibre effects and the interplay with exogenous carbohydrases in poultry nutrition. Animal Nutrition. 16, 231-240.
  2. Harimurti, S., & Hadisaputro, W. (2015). Probiotics in poultry. Beneficial microorganisms in agriculture, aquaculture and other areas, 1-19.
  3. Lutful Kabir, S. M. (2009). The role of probiotics in the poultry industry. International Journal of Molecular Sciences, 10, 3531-3546.
  4. Megur, A., Daliri, E. B. M., Baltriukienė, D., & Burokas, A. (2022). Prebiotics as a tool for the prevention and treatment of obesity and diabetes: classification and ability to modulate the gut microbiota. International Journal of Molecular Sciences, 23(11), 6097.
  5. Ricke, S. C. (2018). Focus: nutrition and food science: impact of prebiotics on poultry production and food safety. The Yale Journal of Biology and Medicine, 91(2), 151.
  6. 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.
  7. Siciliano, R. A., Reale, A., Mazzeo, M. F., Morandi, S., Silvetti, T., & Brasca, M. (2021). Paraprobiotics: A new perspective for functional foods and nutraceuticals. Nutrients, 13(4), 1225.
  8. Tukaram, N. M., Biswas, A., Deo, C., Laxman, A. J., Monika, M., & Tiwari, A. K. (2022). Effects of paraprobiotic as replacements for antibiotic on performance, immunity, gut health and carcass characteristics in broiler chickens. Scientific Reports, 12(1), 22619.
  9. Zhang, X., Zhao, Q., Wen, L., Wu, C., Yao, Z., Yan, Z., … & Xie, Q. (2021). The effect of the antimicrobial peptide plectasin on the growth performance, intestinal health, and immune function of yellow-feathered chickens. Frontiers in Veterinary Science, 8, 688611.
  10. Zhang, N., Jin, M., Wang, K., Zhang, Z., Shah, N. P., & Wei, H. (2022). Functional oligosaccharide fermentation in the gut: Improving intestinal health and its determinant factors-A review. Carbohydrate Polymers, 284, 119043.

استفاده از کلسیم قابل هضم درجیره جوجه‌های گوشتی

مقدمه

امروزه انتخاب ژنتیکی جوجه‌های گوشتی بر مبنای رشد سریع و افزایش توده عضلانی سینه متمرکز شده است. افزایش سرعت رشد تاثیر منفی بر سلامت پا داشته و به دلیل کاهش کانی سازی استخوان ها موجب بروز ناهنجاری‌های اسکلتی شده است. ناهنجاری‌های اسکلتی همه ساله میلیون ‌‌ها مرغ گوشتی را در سراسر جهان درگیر نموده و عملکرد تولیدی و الگوهای رفتاری پرندگان را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار می‌دهد. ضعف پا در صنعت تولید گوشت مرغ اغلب به کاهش کیفیت استخوان نسبت داده ‌‌‌می‌شود. مطالعات نشان می دهد که هرچند اندازه درشت نی در سویه های جوجه‌ گوشتی امروزی، برای تحمل وزن جوجه کافی به نظر می رسد، ولی استحکام این استخوان ضعیف است. این در حالی است که نرخ کانی سازی در استخوان‌های قشری جوجه‌های گوشتی به مراتب کمتر از استخوان درشت نی است.

کلسیم و فسفر فراوان ترین مواد معدنی موجود در استخوان هستند و بیشترین مقدار ماده معدنی در ماتریکس استخوان را تشکیل می‌دهند. ساختار و ترکیب استخوان با توجه به سن و وضعیت تغذیه ای پرنده متناسب با میزان کانی سازی استخوان تغییر می کند و بر استحکام استخوان نیز تأثیر ‌‌‌می‌گذارد. در جیره‌های غذایی جوجه‌های گوشتی، کلسیم به شکل کربنات کلسیم تامین می‌شود و این منبع اصلی کلسیم مورد نیاز پرنده است. غلظت بالای کربنات کلسیم ممکن است pH را در قسمت های ابتدایی دستگاه گوارش افزایش دهد، که به دلیل ظرفیت تامپونی بالای کلسیم است و این منجر به کاهش قابلیت هضم فسفر و اسیدهای آمینه می شود. علاوه بر این، فیتات موجود در منابع گیاهی بخش عمده ای از فسفر خوراک را محبوس نموده و به دلیل یونیراسیون نسبی و وجود بار منفی در pH های معمول روده، کلسیم را نیز کلاته می کند و لذا قابلیت هضم هر دو ماده معدنی را کاهش می‌دهد. مشخص شده که جیره‌های غذایی با غلظت کلسیم پایین در حضور فیتاز، به افزایش قابلیت هضم فسفر و بهبود ضریب تبدیل خوراک کمک می کنند. با این حال، سطح پایین کلسیم جیره غذایی ممکن است منجر به‌‌‌ ضعف در یکپارچگی اسکلتی شود. جایگزینی سنگ آهک با ‌‌‌یک منبع کلسیم قابل هضم تر ممکن است برای کاهش غلظت کل کلسیم ‌‌‌جیره غذایی مفید باشد (1). مواد معدنی حدود 4% از جیره غذایی دام را تشکیل می‌دهند و بخش عمده ای از این مقدار به کلسیم و فسفر اختصاص دارد (2).

توزیع مواد معدنی دربدن طیور

به طور معمول کلسیم حدود 46 درصد و فسفر حدود 29 درصد از کل مواد معدنی بدن را تشکیل ‌می‌دهند. پتاسیم، سدیم، کلر، منیزیم و روی نیز در حدود 25 درصد را تشکیل می‌دهند، درحالی‌که عناصر کمیاب ضروری کمتر از 3/0 درصد کل مواد معدنی بدن را تشکیل می‌دهند. توزیع مواد معدنی در بافت‌‌‌‌‌‌‌های بدن‌‌‌ یکنواخت نیست؛ زیرا برخی از بافت‌‌ها به طور انتخابی عناصر خاصی را متمرکز ‌می‌کنند. ‌‌‌با این‌حال، نسبت هر ماده معدنی، که به عنوان مقدار ماده خشک بدون چربی بیان ‌می‌شود؛ در میان گونه‌‌‌‌‌‌‌های پستانداران بالغ و طیور بسیار مشابه است. هر اندام مطابق با عملکرد خود، دارای ترکیب مواد معدنی مشخصی است. استخوان محل ذخیره اصلی بسیاری از عناصر ضروری است. بین 80 تا 85 درصد کل مواد معدنی بدن ‌‌‌یا خاکستر بدن در بافت‌‌‌‌‌‌‌های اسکلتی قرار دارد و عمدتاً از نمک‌‌‌‌‌‌‌های کلسیم، فسفر و منیزیم تشکیل شده است. بنابراین، 99 درصد کلسیم کل، 80 تا 85 درصد فسفر و حدود 70 درصد منیزیم در استخوان وجود دارد (3).

تاریخچه کشف کلسیم و فسفر

کشف کلسیم در سال 1808 به سر همفری دیوی نسبت داده ‌می‌شود که با الکترولیز آهک در جیوه این فلز را به صورت خالص بدست آورد. اما در طول دهه 1700، تعدادی آزمایش با استخوان‌های حیوانات انجام شد. در سال 1736، ‌‌‌یک جراح انگلیسی به نام جان بلشیر متوجه شد که جوشاندن سبوس با رنگ‌ها و خوراندن آن به خوک‌ها منجر به رسوب رنگ‌ها در استخوان می‌شود. این کشف منجر به مطالعه کلسیفیکاسیون استخوان شد. برندت، ‌‌‌یک کیمیاگر آلمانی، برای اولین بار در سال 1669، فسفر را از ادرار انسان جدا کرد. در سال 1769، ‌‌‌یک شیمیدان سوئدی به نام گاهن، فسفر را به عنوان بخشی ضروری از استخوان تشخیص داد و مقادیر زیادی فسفر از خاکستر استخوان در سال 1771، توسط اسکیله تهیه شد. ترکیب استخوان با علاقه فزاینده‌‌ای در طول قرن هجدهم مورد مطالعه قرار گرفت. اسکیله و گاهن در حدود سال 1770 کشف کردند که ماده‌ی اصلی استخوان فسفات کلسیم است. تا سال 1803، فسفات آهک به کودکان مبتلا به راشیتیسم داده می‌شد و ادعا می‌شد که باعث بهبود دندان‌ها و بهبود شکستگی‌‌ها ‌می‌شود. در سال 1817 مشخص شد که بخش غیر آلی استخوان عمدتاً فسفات کلسیم با مقدار کمی کربنات و مقداری منیزیم است. در اوایل دهه 1900، همچنین آشکار شد که کلسیم به تنهایی مسئول بیماری راشیتیسم نیست. در سال 1909، پژوهشگران با تغذیه جیره‌های غذایی با فسفر کم، راشیتیسم را ایجاد کردند. در واقع، در آغاز قرن بیستم، بزرگترین علت راشیتیسم ناشی از کمبود نور خورشید‌‌‌ یا ویتامین D بود (3).

خصوصیات فیزیکو شیمیایی کلسیم

کلسیم‌‌‌ یک فلز قلیایی خاکی با علامت اختصاری Ca و جرم اتمی 08/40 و عدد اتمی 20 است. کلسیم ‌‌‌یک عنصر فلزی نرم و سفید نقره‌‌ای است که بیشتر در سنگ‌‌‌‌‌‌‌‌هایی مانند گچ، سنگ آهک و مرمر ‌‌‌یافت ‌می‌شود. کلسیم بسیار سخت‌تر از سدیم اما نرم‌تر از آلومینیوم‌‌‌ یا منیزیم است. مقدار آن در پوسته زمین 64/3٪ است. این ماده به طور طبیعی فقط در ترکیباتی که عمدتاً به صورت سنگ آهک (کربنات کلسیم)، فلوراید کلسیم و سولفات کلسیم می‌باشد،‌‌‌ یافت ‌می‌شود. بیش از 80 درصد کلسیم موجود در پوسته زمین به شکل سنگ آهک است. مقادیر متغیری از کلسیم تقریباً در تمام مواد غذایی وجود دارد. کلسیم به طور کلی در غلات کمبود دارد و در اکثر علوفه‌‌ها فراوان است (3).

اهمیت کلسیم در طیور

کلسیم (Ca) و فسفر (P) فراوان‌ترین مواد معدنی در بدن هستند و عمدتاً در استخوان‌ها‌‌‌ یافت می‌شوند (1). اسکلت، ‌‌‌یک چارچوب مفصلی است که حرکت را تسهیل کرده و از اندام‌‌‌‌‌‌‌های حیاتی داخلی بدن پشتیبانی ‌می‌کند. در حدود 98٪ کلسیم بدن به صورت فسفات کلسیم در اسکلت موجود است. کلسیم، اغلب به‌ عنوان کاتیون‌‌‌‌‌‌‌های اصلی در جیره‌ها‌ی غذایی وجود دارد (1 و 4).
از نظر کمی، نقش کلسیم و فسفر در توسعه و نگهداری سیستم اسکلتی مهمترین عملکرد این دو عنصر است. جذب و باز‌جذب آن‌ها در بافت اسکلتی به‌‌‌ یکدیگر وابسته است؛ زیرا‌‌‌ یک عنصر بدون حضور دیگری جذب ‌‌‌یا باز‌جذب نمی‌شود. کلسیم و فسفر به عنوان ماکرو مینرال (عنصر پرنیاز)، نقش مهم و گسترده‌‌ای در رشد و نمو طیور دارند (5). کلسیم فراوان‌ترین عنصر معدنی در بدن حیوان است. در حدود 98 درصد از کلسیم بدن به صورت هیدروکسی آپاتیت در اسکلت وجود دارد و یکی دو درصد باقیمانده کلسیم که در مایع خارج سلولی و درون سلول‌ها‌‌‌ یافت می‌شود، برای فرآیندهای بیوشیمیایی و به عنوان بخش‌های تشکیل‌دهنده‌ی اجزای آلی بسیار مهم است. نیاز به این عناصر به طور قابل توجهی در طول عمر حیوان متغیر است(4). کلسیم علاوه بر رشد اسکلتی، در طیف وسیعی از عملکرد‌‌‌‌‌‌‌های متابولیکی و فیزیولوژیکی بدن؛ در سنتز اسید نوکلئیک، متابولیسم انرژی، انقباض ماهیچه‌ها، فعالیت آنزیم‌ها، کانی‌سازی، لخته شدن خون، انتقال پیام‌‌‌‌‌‌‌های عصبی، سنتز پروتئین، حفظ تعادل اسمزی و اسید – باز و در غشاها، ترشح و تنظیم هورمون، نقش مهمی دارد (6). کلسیم‌‌‌یونی در پلاسمای خون دقیقاً توسط مجموعه‌‌ای از فرآیندهای تنظیمی که حول هورمون‌‌‌‌‌‌‌های هموستاتیک کلسیم متمرکز شده‌اند، حفظ ‌می‌شود.

در جوجه‌ های گوشتی به طور متوسط وزن بدن از زمان خروج از تخم تا 3 هفتگی حدود 15 برابر ‌می شود. جوجه ها برای رسیدن به این وزن، باید روزانه 350 میلی‌گرم کلسیم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن، دریافت کنند (1). فسفر جیره همچنین نقش حیاتی در رشد اسکلتی و سنتز بافت‌‌‌‌‌‌‌های دیگر در جوجه‌‌‌‌‌‌‌های گوشتی ایفا ‌می‌کند (7). فسفر پس از کلسیم دومین عنصر فراوان در بدن است، که حدود 80٪ از فسفر بدن در اسکلت و 20٪ باقی‌مانده در بافت های نرم است که دارای عملکردهای متابولیکی ضروری در محتویات سلولی و دیواره‌‌‌‌‌‌‌های سلولی به عنوان فسفولیپیدها و فسفوپروتئین‌‌ها، نوکلئوتیدها، اسیدهای نوکلئیک، آدنوزین تری فسفات‌ها (ATP) در متابولیسم انرژی، سیستم‌های بافری اسید-باز خون و مایعات بدن، تمایز سلولی و در حفظ‌‌‌ یکپارچگی ساختاری سلول‌ها عمل می‌کند (4). درک میزان کلسیم و فسفر خوراک که توسط حیوان هضم، جذب و استفاده ‌می‌شود برای رفاه پرنده، از جمله سلامت اسکلت و روده و استفاده کارآمد از منابع بسیار مهم مانند فسفر معدنی، مهم است (8).

رشد غیرطبیعی استخوان‌ها‌‌‌ یکی از علت های مهم تلفات و‌‌‌ یا کاهش ارزش لاشه‌ی جوجه‌‌‌‌‌‌‌های گوشتی است. بروز ناهنجاری‌‌‌‌‌‌‌های پا از دیرباز در پرورش صنعتی و تجاری طیور مشکل آفرین بوده است. پژوهش های گسترده‌‌ای درطی چهل سال گذشته در این زمینه انجام گرفته که موفقیت چندانی در رفع کامل مشکل نداشته است. علل رشد غیرطبیعی استخوان بسیار پیچیده بوده و عوامل گوناگونی درآن دخالت دارند.‌‌‌ یکی از عوامل موثر بر رشد و تکامل استخوان‌ها، کمبود‌‌‌ یا مازاد مواد معدنی است. دراین مورد، تأثیر سطوح نامناسب و‌‌‌یا نسبت‌‌‌‌‌‌‌های مختلف کلسیم به فسفر به خوبی اثبات شده است (9). کلسیم و فسفر جیره غذایی انواع مختلفی از عملکردهای جدایی ناپذیر را در متابولیسم و ‌‌‌یکپارچگی اسکلت انجام می‌دهند؛ که پیامدهای اقتصادی مهم این مواد معدنی، در کشاورزی مخصوصاً در تولید حیوانات را نشان ‌می‌دهد (10). اگرچه نرخ رشد و بازدهی خوراک در اثر انتخاب ژنتیکی بهبود‌‌‌یافته است، این صفات و معدنی شدن استخوان ارتباط تنگاتنگی با ذخیره کلسیم و فسفر داشته و مستقیماً تحت تأثیر تغذیه قرار می گیرند. کیفیت لاشه در جوجه‌‌‌‌‌‌‌های گوشتی به سن و سطوح کلسیم و فسفر جیره بستگی دارد (11).

سوخت و ساز کلسیم

سوخت و ساز کلسیم در گونه های پستانداران و پرندگان بسیار مشابه است و اختلاف های موجود، به علت تفاوت‌های آناتومیکی و فیزیولوژیکی بین این دو گونه است. چینه دان، سنگدان، رفلاکس روده‌‌ای حرکات دودی برگشتی روده، از ویژگی‌های منحصر به فرد پرندگان است، که ‌‌می‌تواند برهضم مواد مغذی تأثیر بگذارد. محدودیت‌های متفاوتی بین دو گونه در ظرفیت هضم کلسیم وجود دارد. متابولیسم مواد مغذی‌‌‌یک فرآیند سه مرحله‌‌ای است که شامل هیدرولیز و هضم آنزیمی، جذب، و انتقال از طریق سلول‌های انتروسیت است (12). هضم و جذب این مواد معدنی تحت تأثیر ویتامین‌‌ها و آنزیم‌‌‌‌‌‌‌های جیره غذایی و همچنین هورمون‌‌‌‌‌‌‌های درون زا است. حداقل مصرف مواد معدنی باید برای اطمینان از حفظ طولانی مدت ذخایر معدنی بافت‌‌‌‌‌‌‌های بدن و مقادیر آن مواد معدنی در محصولات خوراکی حیوان کافی باشد. از طریق سازوکار‌های هموستاتیک، بدن حیوان این ظرفیت را دارد که با کاهش مقدار ماده معدنی موجود در محصولات خود، مقداری تنظیمات را برای دریافت‌های کمتر از حد مطلوب انجام دهد(3).

جذب کلسیم

حیوانات بر اساس نیاز، کلسیم را از دستگاه گوارش جذب ‌می‌کنند و می توانند کارایی جذب را برای برآوردن نیاز تغییر دهند؛ برای مثال حیوانات جوان کلسیم بیشتری را نسبت به حیوانات بالغ جذب ‌می‌کنند (4). در پرندگان، جذب کلسیم و فسفر عمدتاً در دوازدهه و ژژنوم صورت می گیرد و اساساً هیچ جذبی در ایلئوم وجود ندارد. جذب کلسیم در دوازدهه و ژژنوم به دلیل ترشح مقادیر زیادی شیره گوارشی از پانکراس و صفرا است. وجود رفلکس‌های مداوم دوازدهه-سنگدان در جوجه‌ها نیز می‌تواند تا اندازه ای در ترشح خالص کلسیم موثر باشد. مشخص شده است که حرکت دودی برگشتی از روده با جابه جایی آنزیم‌‌‌‌‌‌‌های گوارشی و صفرا در بهینه سازی هضم مواد مغذی از طریق افزایش زمان ماندگاری کمک نموده و باعث افزایش غلظت خالص کلسیم در دوازدهه شوند (13).

جذب کلسیم از طریق انتشار ساده و انتقال فعال (انتقال وابسته به انرژی و با واسطه ویتامین D) انجام می گیرد. حدود نیمی از کلسیم در روده کوچک توسط هر یک از این فرآیندها جذب ‌می‌شود. هنگامی که مقدار کلسیم جیره غذایی نسبتاً کم است، بیشتر جذب کلسیم توسط انتقال فعال انجام ‌می‌شود (3). شکل و مقدار ویتامین D موجود در حیوان ‌‌می‌تواند به طور قابل توجهی بر جذب کلسیم در طیور تأثیر بگذارد. ویتامین D₃ فعال، انتقال کلسیم را در غشای مخاطی روده افزایش می‌دهد، عمدتاً با انتشار غشایی که توسط ‌‌‌یک شیب الکتروشیمیایی مثبت در حضور منبع کافی ‌‌‌یونی کلسیم (حدود 6 میلی‌مولار ‌‌‌یا بیشتر) در محتویات گوارشی تسهیل می‌شود. در غیر نشخوارکنندگان، تا 50 درصد از کلسیم جیره با انتشار ساده جذب می‌شود، ولی در موقعیت‌هایی که کلسیم پلاسما پایین است جذب با انتقال فعال بیشتر است. جذب کلسیم از طریق انتشار ساده از طریق سلول‌‌‌‌‌‌‌های مخاطی به نام جذب ترانس سلولی و با انتشار از طریق اتصالات اینترسلولار، بین سلول‌‌ها که جذب پاراسلولی نامیده ‌می‌شود، اتفاق می‌افتد. Calbindin-D_9‌‌‌ یک پروتئین متصل شونده به کلسیم ناشی از ویتامین D در روده و کلیه پستانداران، کلسیم را از طریق سلول روده از سمت اپیکال (لومن) به سمت قاعده جانبی منتقل ‌می‌کند. ‌‌‌یک پروتئین مرتبط با کلسیم، calbindin-D_28، عملکرد مشابهی در طیور دارد. پمپ‌‌‌‌‌‌‌های انتقال فعال کلسیم -ATP اشباع شده ممکن است توسط 1.25〖_(OH)〗_2 D_3 تحریک شود تا به طور فعال کلسیم را بر خلاف شیب غلظت در سراسر غشای قاعده جانبی جذب کند. ژن‌‌‌‌‌‌‌های تنظیم کننده جذب کلسیم روده‌ای همه در پاسخ به 1.25〖_(OH)〗_2 D_3 تنظیم می‌شوند. بازده جذب کلسیم و فسفر از روده به مقدار و شکل این عناصر در خوراک بستگی دارد. مصرف کم کلسیم و فسفر منجر به سطوح نسبتاً پایین این عناصر در پلاسما ‌می‌شود و جذب در روده افزایش می‌‌‌یابد. با افزایش سن فعالیت آنزیم 1-هیدروکسیلاز کلیوی کاهش می‌‌‌یابد و در نتیجه سطوح 1.25〖_(OH)〗_2 D_3 در حیوانات مسن رو به کاهش می‌‌‌گذارد. در نتیجه، جذب کلسیم در روده نیز کاهش می‌یابد، که ممکن است مسئول کاهش کیفیت استخوان در مرغ‌های مسن‌تر باشد (4).

عوامل زیادی بر جذب، استفاده و سوخت و ساز کلسیم و فسفر از دستگاه گوارش تأثیر می‌گذارند. صرف نظر از شکلی که کلسیم و فسفر در خوراک تامین می‌شود، جذب این عناصر به حلالیت آن‌ها در نقطه تماس با غشاهای جذب کننده بستگی دارد. بنابراین جذب کلسیم و فسفر هر دو توسط عواملی که آن‌ها را محلول نگه می‌دارند مورد مطالعه قرار می‌گیرد. حلالیت ترکیبات کلسیم در شرایط اسیدی مطلوب است و شرایط قلیایی مانع ‌از حلالیت می‌شود. کلسیم به شکل‌‌‌ یونی جذب ‌می‌شود و عواملی که غلظت کلسیم ‌‌‌یونی را کاهش می‌دهند (اگزالات، فیتات، فسفات و سولفات بیش از حد) جذب آن را در دستگاه گوارش حیوانات کاهش می‌دهند. کلسیم، هنگامی که با اسید اگزالیک جیره غذایی ترکیب ‌می‌شود، اگزالات کلسیم نامحلول را تشکیل ‌می‌دهد. اسیدهای چرب ممکن است صابون‌های کلسیم نامحلول را تشکیل دهند که به سختی جذب می‌شوند، اما به نظر می‌رسد مقدار معینی از چربی باعث جذب این عنصر می‌ شود (3). مواد معدنی پرنیاز مانند کلسیم، فسفر، منیزیم و پتاسیم از طریق رقابت برای جذب در سلول های روده با هم اثر متقابل دارند. نسبت کلسیم به فسفر و نسبت کلسیم به کل فسفر در جیره غذایی بر جذب روده ای و در نتیجه در دسترس بودن کلسیم و فسفر تأثیر گذار است. شکل و مقدار ویتامین D موجود در خوراک حیوان نیز ‌‌می‌تواند به طور قابل توجهی بر جذب کلسیم و فسفر در حیوانات تأثیر گذاد (4).

منابع کلسیم

آراگونیت، پودر استخوان، گلوکونات کلسیم، فسفات دی کلسیم، پوسته تخم مرغ آسیاب شده، سنگ آهک آسیاب شده، پوسته صدف آسیاب شده، شیر خشک بدون چربی، تری کلسیم فسفات، لاکتات کلسیم، کربنات کلسیم، کلسیم کلاته و پوسته صدف منابع عالی کلسیم در نظر گرفته ‌می‌شود، چون زیست فراهمی نسبی کلسیم آنها برای نشخوارکنندگان و غیرنشخوارکنندگان 95 درصد ‌‌‌یا بیشتر است. ‌‌‌یونجه، فسفات دفلورینه، سنگ فسفات کم فلوئور، کلرید کلسیم بی آب، سیترات کلسیم و کنجاله سویا نیز از منابع خوب کلسیم هستند. ‌‌‌با این‌حال،‌‌‌ یونجه با اگزالات بالا ‌‌می‌تواند به میزان قابل توجهی کلسیم کمتری برای اسب‌‌ها داشته باشد. خوراکی‌‌‌‌‌‌‌‌هایی که عموماً کمتر از 80 درصد زیست فراهمی کلسیم دارند عبارتند از اگزالات کلسیم، سنگ آهک دولومیت، فسفات سنگ نرم و ‌‌‌یونجه‌‌‌‌‌‌‌های چمن مانند چاودار، تیموتی و علف باغی (1).

منابع گیاهی مانند ذرت و کنجاله سویا بیش از 80 درصد از خوراک (از جمله مکمل‌‌‌‌‌‌‌های پروتئینی) تغذیه‌ای خوک و طیور را تشکیل می‌دهند. این منابع از نظر کلسیم فقیر هستند (14). منابع کلسیمی مورد استفاده در تغذیه طیور، از نظر منشأ (آلی‌‌‌ یا معدنی) و اندازه ذرات،‌‌‌ یا به بیانی از لحاظ خصوصیات فیزیکی-شیمیایی متفاوت می‌‌‌باشند. منابع معدنی کلسیم بین 17 تا 5/38 درصد کلسیم و منابع آلی کلسیم حاوی کمتر از 1 درصد کلسیم هستند. منابع کلسیم معدنی دارای هزینه بالا و زیست فراهمی کم هستند. از رایج ترین منابع معدنی کلسیم در جیره غذایی: سنگ آهک آسیاب شده (کلسیتیک)، کربنات کلسیم معدنی، مونوکلسیم و فسفات دی کلسیم می باشد. علاوه براین، سولفات کلسیم، کلرید کلسیم، و گرد و غبار مرمر و آراگونیت از منابع کمتر رایج کلسیم برای حیوانات اهلی در نظر گرفته می‌شوند. زیست فراهمی کم کربنات کلسیم دولومیت به این دلیل است که این منبع دارای ناخالصی به میزان حداقل 10 درصد منیزیم و نیز مقادیری هم فلوئور است، که فلوئور ‌‌می‌تواند با کلسیم در روده رقابت کند و باعث کمبود کلسیم در پرندگان شود. همچنین کلسیم در خوراک آلی با منشا گیاهی با فیتات و اگزالات ترکیب ‌می‌شود که زیست فراهمی کلسیم را کاهش ‌می‌دهد. بنابراین برای تأمین نیازهای دقیق پرندگان به کلسیم، باید از میزان احتباس کلسیم در مکمل‌‌‌‌‌‌‌های کلسیم آگاه باشیم (15). منابع آلی کلسیم عبارت‌اند از: پودر گوشت و استخوان؛ پودر‌‌‌یونجه، که در جیره طیور گنجانده ‌می‌شود تا نیاز کلسیم را برآورده کند (13). پوسته صدف،‌‌‌ یکی از منابع آلی رایج کلسیم در برخی مناطق ایران در جیره غذایی پرندگان تخم گذار و گوشتی است، همچنین دارای کلسیم (100%) قابل دسترس است. سنگ آهک در مقایسه با پوسته صدف علاوه بر قیمت کمتر، فاقد ناخالصی‌‌‌‌‌‌‌‌هایی مانند شن و ماسه است، درنتیجه کلسیم بیشتری دارد. علاوه بر این، خرده‌‌‌‌‌‌‌های سنگ آهک از ذراتی با اندازه‌‌‌‌‌‌‌های گوناگون تشکیل شده است، که این تفاوت اندازه ذرات، اثرهای متفاوتی بر عملکرد جوجه‌‌ها می‌گذارد (9). بسیاری از منابع مورد استفاده به عنوان مکمل‌‌‌‌‌‌‌های فسفر مقادیر قابل توجهی کلسیم را نیز تأمین ‌می‌کنند و بیشتر مکمل‌‌‌‌‌‌‌های فسفر حاوی کلسیم بیشتری نسبت به فسفر هستند.‌‌‌ با این‌حال، زمانی که فقط از مکمل‌‌‌‌‌‌‌های مایع برای تأمین مواد معدنی اضافه استفاده ‌می‌شود، ممکن است کلسیم کافی به دلیل حلالیت کم کلسیم تأمین نشود (3).

متداول‌ترین منابع کلسیم مورد استفاده برای مکمل‌ها از سنگ‌های آهکی (سنگ آهک و فسفات‌ها) می باشد. مشخص است که این استخراج در گذر زمان اثرات نامطلوبی بر محیط زیست گذاشته است. این سناریو توسعه ‌‌‌یک سیستم تولید را تضمین ‌می‌کند که علاوه بر پایداری در طول زمان، به پایداری محیط زیست نیزکمک ‌می‌کند. قبل ازگنجاندن آن‌ها به عنوان مواد تشکیل دهنده در جیره غذایی حیوانات، تولیدکنندگان باید بدانند که چه مقدار از کلسیم موجود در این منابع ‌‌می‌تواند توسط حیوان استفاده شود. سپس با دانستن قابلیت هضم‌‌‌ یک ماده غذایی می توان درصد ماده مغذی جذب شده را نسبت به میزان دریافتی آن تعیین کرد. فراهمی زیستی به نوبه خود شامل سوخت و ساز و استفاده از ‌‌‌یک ماده مغذی است (16).
رایج ترین کاتیون‌‌‌‌‌‌‌های کمپلکس شده با اسید فیتیک کلسیم، منیزیم و پتاسیم با مقادیر کمتر منگنز، آهن، روی و مس هستند. این کملکس‌‌ها دسترسی این کاتیون‌‌ها برای جوجه‌های گوشتی را محدود می‌کند و میزان دفع این مواد معدنی را در محیط افزایش ‌می‌دهد (11). اگرچه کلسیم‌‌‌ یونی‌‌‌ یکی از کمپلکس‌های ضعیف‌تر را با اسید فیتیک تشکیل می‌دهد، فیتات‌های کلسیم‌‌‌ یکی از رایج‌ترین کمپلکس‌های فیتات نامحلول در دستگاه گوارش هستند، زیرا کلسیم در بیشتر جیره‌های غذایی در بالاترین مقدار در بین تمام مواد معدنی وجود دارد، که کلسیم را برای جذب روده‌‌ای غیر قابل دسترس ‌می‌کند. استفاده از آنزیم فیتاز، کلسیم را از نمک‌‌‌‌‌‌‌های نامحلول اسید فیتیک آزاد ‌می‌کند و به طور بالقوه کلسیم را برای جذب در پرندگان در دسترس قرار ‌می‌دهد. این عناصر تجزیه شده و اسید فسفریک و/یا نمک‌‌‌‌‌‌‌های ارتوفسفات برای حیوانات آزاد می‌شود. کلسیم ترکیب شده از اسید فیتیک زمانی که به صورت نمک کلسیم اسید فیتیک تبدیل شود، برای جذب حیوان در دسترس است. نشان داده شده است که افزودن D₃ باعث بهبود استفاده از فیتات کلسیم ‌می‌شود که ممکن است به دلیل تخریب اسید فیتیک توسط D₃ باشد. انباشتگی ویتامین D پرندگان و خوک‌های دارای کمبود ویتامین D با بهبود استفاده از فیتات کلسیم، معدنی شدن استخوان را بازیابی می‌کند. ویتامین D انتروسیت‌‌‌‌‌‌‌های روده کوچک را برای انتقال فسفر به داخل سلول تقویت ‌می‌کند، که مستقل از انتقال روده ای کلسیم است. در نتیجه جذب و حفظ فسفر در جیره غذایی افزایش می‌‌‌یابد (17).

احتیاجات کلسیم در طیور

عوامل زیادی بر احتیاجات مواد معدنی طیور تأثیر ‌‌‌می‌گذارد؛ از جمله نوع و سطح تولید، سن، سطح و شکل شیمیایی عناصر، روابط متقابل با سایر مواد مغذی، دریافت مواد معدنی، نژاد و سازگاری حیوان (3). مقدار کل کلسیم ‌‌‌یا فسفر موجود در خوراک به طور دقیق مقدار مصرف شده توسط حیوان را منعکس ‌نمی‌کند. بنابراین، محتوای کلسیم موجود باید تعیین و در فرمولاسیون خوراک برای بهبود دقت عرضه کلسیم جیره نسبت به نیاز حیوان استفاده ‌شود (4)

زیست فراهمی مواد مغذی

برای برخی از مواد مغذی، اندازه‌گیری میزان استفاده واقعی بسیار دشوار است و محققان اغلب از برآوردهایی استفاده می‌کنند که دقیق‌ترین تعریف زیست فراهمی را برآورد می‌کند. مقادیر زیست فراهمی اغلب بر حسب درصد بیان ‌می‌شود. در مطالعات خاص، مانند مطالعاتی که در آن‌ها جذب واقعی به دست می‌آید، این مقدار نشان‌دهنده نسبت مطلق ‌‌‌یک ماده مغذی است که توسط حیوان جذب شده و برای استفاده به بافت‌های بدن عرضه می‌شود. ارزش زیست فراهمی برای مواد مغذی اغلب در رابطه با پاسخ به دست آمده با‌‌‌ یک ماده مرجع استاندارد بیان ‌می‌شود. این رویکرد منجر به عددی ‌می‌شود که به آن مقدار زیست فراهمی نسبی می‌گویند. مقادیر نسبی در فرمولاسیون جیره غذایی مفید هستند، به ویژه هنگامی که برای منابع غذایی مکمل اعمال می‌شوند. اغلب، منبع مغذی مورد استفاده به عنوان ‌‌‌یک ماده مرجع استاندارد مانند منبعی است که برای تعیین نیاز حیوان به ماده مغذی مورد استفاده قرار می‌گیرد‌‌‌ یا از نظر زیست فراهمی مشابه است. این رویه به استفاده از مقادیر نسبی زیست فراهمی مکمل‌‌‌‌‌‌‌های غذایی اعتبار می بخشد. زیست فراهمی ‌‌می‌تواند تحت تأثیر گونه‌‌‌‌‌‌‌های حیوانی و تقاضای مواد مغذی حیوان در رابطه با دریافت جیره غذایی باشد.

هر عملکرد‌‌‌ یا حالت فیزیولوژیکی که ممکن است تقاضای مواد مغذی را افزایش دهد (مانند رشد، رشد استخوان، بارداری، شیردهی ‌‌‌یا بیماری) تداخل با مواد مغذی غذایی و سایر عوامل‌‌‌یا ترکیبات در جیره غذایی، از جمله برخی داروها، ‌‌می‌تواند بر زیست فراهمی تأثیر بگذارد. این تأثیر ‌‌می‌تواند هم در داخل دستگاه گوارش قبل از جذب و هم در بافت‌‌‌‌‌‌‌های حیوان بعد از جذب رخ دهد. نوع پردازشی که ماده مغذی متحمل شده است و اندازه ذرات ماده غذایی حاصل‌‌‌یا منبع مکمل نیز ممکن است عواملی باشند که بر استفاده از آن تأثیر می‌گذارند. به ویژه با عناصر معدنی، شکل شیمیایی و درجه حلالیت ‌‌می‌تواند تأثیر عمیقی بر استفاده از منابع مکمل داشته باشد (1). تعیین زیست فراهمی کلسیم و فسفر در خوراک تحت تأثیر عوامل بسیاری از جمله روش برآورد، جیره غذایی و حیوان قرار می‌گیرد و در نتیجه ممکن است به‌‌‌ یک ماده خوراکی مقادیر مختلف زیست فراهمی اختصاص داده شود. این ممکن است چالش‌‌‌‌‌‌‌‌هایی را در تصمیم گیری مناسب‌ترین ارزش قابل استفاده برای فرمول جیره غذایی ایجاد کند (4).

قابلیت هضم کلسیم

در دسترس بودن را می توان به عنوان نسبتی از منبع غذایی ارایه شده در خوراک تعریف کرد که در غلظت و سطح مشخص شده تغذیه، ‌‌می‌تواند هضم، جذب و توسط حیوان برای برآوردن نیازهای خود استفاده شود. اخیراً، علاقه فزاینده‌‌ای برای تعیین قابلیت هضم کلسیم درترکیبات خوراک برای طیور به دلیل تعامل بین کلسیم، فسفر و فیتاز وجود دارد. از این رو، محتوای کلسیم جیره باید دقیقاً به گونه‌‌ای فرموله شود که نیازها را برآورده کند و این نیاز به اطلاعات دقیق از در دسترس بودن کلسیم در ترکیبات خوراک دارد (18). بسیاری از مواد مغذی موجود در غذا به طور کامل برای حیوانات قابل استفاده نیستند. بنابراین، آگاهی از قابلیت هضم مواد مغذی در جیره برای برآورده کردن دقیق نیازها ضروری است (19). متخصصین تغذیه برای ارزیابی تأثیر واقعی فرمول‌های غذایی بر عملکرد حیوانات و عناصر باقی‌مانده در مدفوع حیوانات، به‌‌‌ مقدارکمی (احتباس واقعی) برای مواد معدنی نیاز دارد. چنین مقادیر کمی را می‌توان در مطالعات جمع آوری فضولات،‌‌‌ یا با اندازه‌گیری قابلیت هضم تا انتهای ایلئوم (قابلیت هضم پری سکال)،‌‌‌ یا با تجزیه و تحلیل مقایسه‌‌ای کل بدن به دست آورد.

قابلیت هضم ایلئومی کلسیم

با توجه به اینکه میزان زیادی از فسفر و کلسیم در بخش‌‌‌‌‌‌‌های ابتدایی روده شامل انتهای دوازدهه و سراسر ژژنوم هضم و جذب می‌شوند، استفاده از روش تعیین قابلیت هضم ایلئومی در بخش انتهایی ایلئوم و روش اندازه‌گیری قابلیت هضم در کل دستگاه گوارش (ابقا) از طریق جمع آوری مدفوع و با استفاده از نشانگر، ‌‌می‌تواند جایگزین مناسبی برای سنجش‌‌‌‌‌‌‌های کیفی بر پایه افزایش وزن بدن و خاکستر استخوان باشد. از آنجاکه بخشی ازکلسیم و فسفر با منشاء درونی از طریق ادرار به داخل مدفوع ترشح و باعث ایجاد خطا در محاسبات ‌می‌گردد؛ لذا روش تعیین قابلیت هضم ایلئومی در بخش انتهایی ایلئوم ارجحیت دارد(20).

به خوبی شناخته شده است که مواد معدنی در جذب و متابولیسم خود با‌‌‌ یکدیگر تعامل دارند، اما هیچ گزارش منتشر شده‌‌ای در مورد تداخل احتمالی کروم به عنوان نشانگر، با تجزیه و تحلیل و جذب کلسیم وجود ندارد. هیچ اثر متقابلی بین کروم و کلسیم در طول هضم و جذب این دو ماده معدنی وجود ندارد و هر دو شاخص (CrO2 و AIA) می توانند برای تعیین قابلیت هضم کلسیم ایلئومی در جوجه‌‌‌‌‌‌‌های گوشتی استفاده شد. اندازه‌گیری قابلیت هضم کلسیم تحت تاثیر ترکیب جیره پایه است (12). میزان تنظیم کلسیم و فسفر به نسبت و کفایت هر‌‌‌یک از مواد مغذی در جیره غذایی بستگی دارد. فرمول بندی جیره‌‌ها با استفاده از ضرایب کلسیم قابل هضم در مقایسه با غلظت کل کلسیم، به عملکرد رشد بیشتر و حفظ فسفر وکلسیم کمک می‌کند (8).

عوامل موثربرقابلیت هضم

برای اینکه کلسیم در مجرای روده جذب شود، باید محلول شود. pH روده کوچک و غلظت فیتات جیره غذایی بر حلالیت کلسیم در روده تأثیر می‌گذارد. هنگامی که PH روده کوچک نزدیک به خنثی است، کلات‌های معدنی با مولکول‌های فیتات تشکیل می‌شوند که این مواد معدنی را برای طیور غیرقابل دسترس می‌کند. غلظت‌‌‌‌‌‌‌های بالای کلسیم‌‌‌ یا نسبت‌‌‌‌‌‌‌های بالای کلسیم به فسفر غیر فیتاته در جیره طیور، قابلیت هضم کلسیم و فسفر را به دلیل افزایش رسوب کمپلکس‌‌‌‌‌‌‌های کلسیم-فسفر نامحلول کاهش ‌می‌دهد. کاهش هیدرولیز فسفر فیتاته توسط فعالیت‌‌‌‌‌‌‌های فیتات به دلیل تولید کلات‌‌‌‌‌‌‌های کلسیم-فیتات، باعث ‌می‌شود هر دو ماده معدنی برای جذب در روده از دسترس خارج شوند. از این رو، سطح کلسیم جیره غذایی و منبع و نسبت کلسیم به فسفر غیرفیتاته جیره غذایی برای جذب و استفاده از این دو عنصر حیاتی هستند (21). به خوبی شناخته شده است که کمبود ‌‌‌یا مقدار بیش از حد کلسیم‌‌‌ یا عدم تعادل بین کلسیم و فسفر در جیره‌‌‌‌‌‌‌های غذایی ‌‌می‌تواند جذب ایلئومی این دو ماده معدنی را تغییر دهد.‌‌‌ یک جیره غذایی کم فسفر، غلظت کلسیم‌‌‌ یونی پلاسما ‌را افزایش می دهد که خود باعث کاهش ترشح هورمون پاراتیروئید و در نهایت کاهش جذب کلسیم از روده ‌می‌شود. در جیره‌‌‌‌‌‌‌های عملی طیور، اسید فیتیک عامل اصلی است که ‌‌می‌تواند بر قابلیت هضم کلسیم تأثیر منفی بگذارد. گزارش شده است که ذرات درشت تر سنگ آهک برای مدت طولانی تری در سنگدان باقی می مانند که در مطالعات in vitro حلالیت و در دسترس بودن کلسیم را افزایش ‌می‌دهد (22). عقیده بر این است که کلسیم در مواد تشکیل دهنده جیره غذایی بسیار در دسترس است. مصرف زیاد فسفر در جیره غذایی ‌‌می‌تواند با هایپرفسفاتمی می تواند باعث سرکوب 1-α هیدروکسیلاز کلیوی شده و با کاهش تولید شکل فعال ویتامین D جذب کلسیم از روده را کاهش ‌دهد. هموستاز کلسیم توسط مکانیسم‌‌‌‌‌‌‌های بازخورد تنظیم شده توسط غلظت‌‌‌‌‌‌‌های کلسیم و/یا فسفر پلاسما که باعث آزاد شدن هورمون‌‌‌‌‌‌‌‌هایی ‌می‌شود که بر جذب کلسیم ایلئومی تأثیر می‌گذارند، حفظ ‌می‌شود. بنابراین زمان پاسخ برای این مکانیسم برای تعیین قابلیت هضم کلسیم در جیره‌های دارای عدم تعادل در کلسیم و/یا فسفر مهم است (23).

برآورد مقادیر کلسیم مورد نیاز

کلسیم جیره هرگز به طور کامل توسط حیوانات استفاده ‌نمی‌شود، زیرا ممکن است برخی از آن‌ها به شکل غیرقابل دسترس باشند، در طی فرآیندهای گوارشی و متابولیکی طبیعی از بین بروند ‌‌‌یا جذب آن‌ها تحت تأثیر چندین عامل جیره‌‌ای و/یا غیر جیره‌‌ای قرار‌گیرد. بنابراین، برآورد نمودن احتیاجات این عنصر برای گروه های مختلف حیوانات مزرعه بستگی به قابلیت هضم آن‌ها دارد. علاوه بر این، فرموله کردن جیره‌ها بر اساس کلسیم قابل دسترس، زیست فراهمی کلسیم و فسفر، خروجی آن‌ها را در کود به حداقل می‌رساند که پیامدهای اقتصادی و اکولوژیکی دارد. زیست فراهمی کلسیم و فسفر از مواد خوراکی به ترتیب به عنوان فسفر قابل هضم ‌‌‌یا کلسیم قابل هضم با استفاده از سنجش قابلیت هضم ‌‌‌یا روش نسبت شیب تعیین ‌می‌شود (4). تأمین کلسیم کافی برای ارتقای رشد و سلامت غیرنشخوارکنندگان در مقایسه با تأمین انرژی، اسیدهای آمینه و فسفر نسبتا ساده و ارزان بود. به این ترتیب، انگیزه برای تأمین کلسیم با حرکت به‌‌‌یک سیستم فرمولاسیون قابل هضم کم بوده است. ‌‌‌با این‌حال، آگاهی روزافزونی وجود دارد که عرضه بیش از حد کلسیم و تنوع در کیفیت تغذیه منابع رایج کلسیم مانند سنگ آهک، پیامدهای عمیقی بر قابلیت هضم مواد مغذی جایگزین (و گران‌تر) مانند اسیدهای آمینه و فسفر دارد. با درنظر گرفتن دیس ‌باکتریوز روده، به‌ویژه کلستریدیوم پرفرنجنس که سبب شیوع آنتریت نکروزه می‌شود و با توجه به حساسیت آنزیم‌‌‌‌‌‌‌های درون زا، مانند پپسین، به pH و پیامدهایی که این امر بر قابلیت هضم اسیدهای آمینه دارد، تأثیر کلسیم بر pH روده باید، به ویژه در حیوانات جوان، جدی گرفته شود. بنابراین، اجتناب از کلسیم اضافی و غیرقابل هضم جیره از طریق درک و نظارت بر غلظت کلسیم و آلودگی در مواد غذایی احتمالاً باعث بهبود‌‌‌ یکنواختی، قابلیت هضم فسفر و اسیدهای آمینه، کاهش pH روده و همچنین به عنوان ایجاد فضایی در جیره غذایی ‌می‌شود. مزایای جانبی تغذیه توصیه‌های دقیق‌تر مواد مغذی برای کلسیم جیره،‌‌‌ فرمول‌سازی برای نیاز کلسیم قابل هضم، ممکن است به جمعیت میکروبی پایدارتر در دستگاه گوارش، بهبود کارایی فیتاز و پروتئاز اگزوژنوس، کاهش انتشار آمونیاک از طریق کاهش pH دستگاه گوارش ‌‌‌یا بهبود قابلیت هضم پروتئین و اسید آمینه و صرفه جویی در هزینه خوراک از طریق کاهش چربی ‌‌‌یا روغن اضافه شده باشد (24).

 

منبع مقالات

  1. Ammerman, C. B., Baker, D. P., & Lewis, A. J. (Eds.). (1995). Bioavailability of nutrients for animals: Amino acids, minerals, vitamins. Elsevier.
  2. Chaksari, I., Janmohammadi, H., Kianfar, R., & Olyaee, M. (2022). Evaluation of calcium bioavailability of some common commercial calcium carbonates and its effect on bone function and physical and chemical properties in broilers. Research On Animal Production (Scientific and Research)(In Farsi).
  3. McDowell, L. R. (1992). Minerals in animal and human nutrition. Academic Press Inc.
  4. Vitti, D. M., & Kebreab, E. (2010). Phosphorus and calcium utilization and requirements in farm animals. CABI.
  5. Li, T., Xing, G., Shao, Y., Zhang, L., Li, S., Lu, L., … & Luo, X. (2020). Dietary calcium or phosphorus deficiency impairs the bone development by regulating related calcium or phosphorus metabolic utilization parameters of broilers. Poultry science, 99(6), 3207-3214.
  6. Anwar, M. N., & Ravindran, V. (2016). Chapter 12 Measurement of calcium digestibility in feed ingredients for poultry–methodology and challenges. In Phytate destruction-consequences for precision animal nutrition (pp. 696-702). Wageningen Academic Publishers.
  7. David, L. S., Abdollahi, M. R., Bedford, M. R., & Ravindran, V. (2021). Requirement of digestible calcium at different dietary concentrations of digestible phosphorus for broiler chickens. 1. Broiler starters (d 1 to 10 post-hatch). Poultry Science, 100(11), 101439.
  8. Walk, C. L., Wang, Z., Wang, S., Wu, J., Sorbara, J. O. B., & Zhang, J. (2021). Determination of the standardized ileal digestible calcium requirement of male Arbor Acres Plus broilers from hatch to day 10 post-hatch. Poultry Science, 100(9), 101364.
  9. Zahrawi M, Nasiri moghadam H, Eftekhari shahroudi F., & Danesh mesgaran, M. (2001). Effect of type of source and level of dietary calcium and size of limestone particles on production characteristics and hardness of tibia in broiler chickens. Water and soil sciences (in Farsi).
  10. Gautier, A. E., Walk, C. L., & Dilger, R. N. (2017). Influence of dietary calcium concentrations and the calcium-to-non-phytate phosphorus ratio on growth performance, bone characteristics, and digestibility in broilers. Poultry Science, 96(8), 2795-2803.
  11. Zhang, L. H., He, T. F., Hu, J. X., Li, M., & Piao, X. S. (2020). Effects of normal and low calcium and phosphorus levels and 25-hydroxycholecalciferol supplementation on performance, serum antioxidant status, meat quality, and bone properties of broilers. Poultry science, 99(11), 5663-5672.
  12. David, L. S., Abdollahi, M. R., Ravindran, G., Walk, C. L., & Ravindran, V. (2019). Studies on the measurement of ileal calcium digestibility of calcium sources in broiler chickens. Poultry Science, 98(11), 5582-5589.
  13. Anwar, M. N., Ravindran, V., Morel, P. C. H., Ravindran, G., & Cowieson, A. J. (2016). Measurement of true ileal calcium digestibility in meat and bone meal for broiler chickens using the direct method. Poultry Science, 95(1), 70-76.
  14. Bradbury, E. J., Wilkinson, S. J., Cronin, G. M., Walk, C. L., & Cowieson, A. J. (2012). The effect of marine calcium source on broiler leg integrity. In Proceedings of the 23rd Annual Australian Poultry Science Symposium, Sydney, New South Wales, Australia, 19-22 February 2012 (pp. 85-88). Poultry Research Foundation.
  15. Rezvani, M. R., Moradi, A., & Izadi, M. (2019). Ileal digestibility and bone retention of calcium in diets containing eggshell, oyster shell or inorganic calcium carbonate in broiler chickens. Poultry Science Journal, 7(1), 7-13.
  16. Leão, A. P. A., Lana, S. R. V., Lana, G. R. Q., Junior, R. F. B., Mendonça, D. S., & Oliveira, T. J. (2020). Digestibility and bioavailability of organic calcium sources for European quail. Semina: Ciências Agrárias, 41(6Supl2), 3275-3284.
  17. Qian, H., Kornegay, E. T., & Denbow, D. M. (1997). Utilization of phytate phosphorus and calcium as influenced by microbial phytase, cholecalciferol, and the calcium: total phosphorus ratio in broiler diets. Poultry Science, 76(1), 37-46.
  18. Zhang, F., & Adeola, O. (2018). True ileal digestibility of calcium in limestone and dicalcium phosphate are additive in diets of broiler chickens. Poultry science, 97(12), 4290-4296.
  19. David, L. S., Abdollahi, M. R., Bedford, M. R., & Ravindran, V. (2021). True ileal calcium digestibility in soybean meal and canola meal, and true ileal phosphorous digestibility in maize-soybean meal and maize-canola meal diets, without and with microbial phytase, for broiler growers and finishers. British Poultry Science, 62(2), 293-303.
  20. Malayeri, F., Modirsanei, M., Farkhoy, M., Rezaeiyan, M., Hashemzadeh, M., & Honarzad, J. (2020). Evaluation of calcium and phosphorus digestibility in di-calcium phosphate samples produced in Iran in male broilers with ileal and total gastro-intestinal tract methods. Journal of Veterinary Research, 75(4).
  21. Hakami, Z., Al Sulaiman, A. R., Alharthi, A. S., Casserly, R., Bouwhuis, M. A., & Abudabos, A. M. (2022). Growth performance, carcass and meat quality, bone strength, and immune response of broilers fed low-calcium diets supplemented with marine mineral complex and phytase. Poultry Science, 101(6), 101849.
  22. Anwar, M. N., Ravindran, V., Morel, P. C., Ravindran, G., & Cowieson, A. J. (2016). Apparent ileal digestibility of calcium in limestone for broiler chickens. Animal Feed Science and Technology, 213, 142-147.
  23. Anwar, M. N., Ravindran, V., Morel, P. C. H., Ravindran, G., & Cowieson, A. J. (2018). Measurement of the true ileal calcium digestibility of some feed ingredients for broiler chickens. Animal Feed Science and Technology, 237, 118-128.
  24. Walk, C. L., Romero, L. F., & Cowieson, A. J. (2021). Towards a digestible calcium system for broiler chicken nutrition: A review and recommendations for the future. Animal Feed Science and Technology, 276, 114930.

ارزش استفاده از اسانس اریگانو در طول عمر اقتصادی در گاوهای شیری

مقدمه

اسانس اریگانو خواص بسیار زیادی دارد که در مطالعات مختلف به آنها اشاره شده است. این اسانس طیف وسیعی از خواص فیزیولوژیکی و بیولوژیکی از جمله خاصیت ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی دارد. همچنین دارای عملکرد ضد التهابی و بهبود دهنده سیستم ایمنی است. یکی از روش های تهیه بهینه ترکیبات موثره در اسانس اریگانو، تقطیر با بخار است. امروزه برنامه هاي تغذیه اي و مدیریتی طوري طراحی می شوند که بیشترین بازدهی و تولید را در گاوهای شیرده به همراه داشته باشد. آزمایش هایی که اخیرا روی اسانس اریگانو انجام شده، نشان دهنده وجود اثرات مثبت بر گوساله زایی و بهبود عملکرد تولیدی گاوهای شیری است.

حفظ سلامت در گوساله ها

در گوساله های شیرخوار و از شیرگرفته، سلامت دستگاه گوارش و بهره وری عملکرد، از شاخص های مهم در برآود طول عمر اقتصادی گاوهای شیری است. حفظ تنوع و تعادل میکروبیوم دستگاه گوارش، به دلیل مسائل مربوط به سلامت حیوان و اسهال که عامل بیش از 50 درصد تلفات در گوساله هاست، حائز اهمیت است. علاوه بر خواص اشاره شده که به فراوانی در اسانس اریگانو یافت می-شود، به دلیل خوش طعم بودن، باعث افزایش اشتها و افزایش مصرف خوراک در گوساله ها می شود (1). افزایش وزن بدن در گوساله های از شیرگرفته، با بهبود باروری در تلیسه ها مرتبط است. اخیرا مطالعه ای روی تاثیر اسانس اریگانو بر رشد گوساله ها انجام گرفت. گوساله های تغذیه شده با شیر خشک غنی از اسانس اریگانو در هنگام از شیرگیری، سنگین تر از گوساله های تغذیه شده با شیرخشک بدون اسانس اریگانو بودند (2). گوساله ها در سن 56 روزگی، 2 کیلوگرم و در 70 روزگی، 9/2 کیلوگرم سنگین تر بودند. به طور میانگین 8/6 درصد افزایش وزن روزانه را منجر شد (شکل 1).

تغذیه با اسانس اریگانو به صورت مایع، در کاهش ابتلا به انگل کریپتوسپوریدیوم موثر است (2). این انگل عامل اصلی اسهال در گوساله هاست که در طولانی مدت می تواند منجر به از بین رفتن مخاط دستگاه گوارش، اختلال در جذب مواد مغذی، کاهش عملکرد رشد و در نهایت مرگ حیوان می شود. نتایج مطالعه ای در دانشگاه ریدینگ نشان داد که انگل کریپتوسپوریدیوم در مدفوع گوساله های تغذیه شده با شیر ضایعاتی غنی از اسانس اریگانو، 62 درصد نسبت به تیمار شاهد کمتر بود. همچنین نشان داده شد که غنی سازی شیرخشک با اسانس اریگانو در گوساله ، باعث افزایش وزن در 10 روزگی می شود. ترکیبات موثرموجود در اسانس اریگانو نقش مفید و موثری در کاهش مقاومت آنتی بیوتیکی می توانند ایفا کنند. امروزه مقاومت آنتی بیوتیکی به یک نگرانی عمومی در جامعه تبدیل شده، بویژه هنگامی که مقاومت در برابر سفالوسپورین های نسل سوم و چهارم (گروه آنتی بیوتیک های وسیع الطیف در برابر باکتری های گرم مثبت و منفی) ایجاد شود. این آنتی بیوتیک ها توسط سازمان جهانی بهداشت به عنوان آنتی بیوتیک های با درجه اهمیت بسیار بالا شناخته می شوند. هنگام استفاده از اسانس اریگانو، باکتری E.coli مقاوم به آنتی بیوتیک در مدفوع گوساله ها به طور معنی داری کاهش یافته است (3).

در مطالعه ای مشخص شد که سطوح پایینی از باکتری E.coli مقاوم به سفالوسپورین های نسل چهارم در مدفوع ‌گوساله های تغذیه شده با شیر خشک غنی از اسانس اریگانو یافت شد (6/12 درصد). در حالی که در مدفوع گوساله های گروه شاهد (تغذیه شده با شیر خشک بدون غنی سازی با اسانس اریگانو)، 1/44 درصد از باکتری های E.coli، مقاوم به آنتی بیوتیک بودند (3) (شکل 2). لازم به ذکر است که با قطع مصرف اسانس اریگانو و عدم غنی سازی شیر با آن، تا 10 روز پس از قطع مصرف، اثر آن حفظ شد.

 

وزن بدن گوساله در دو گروه کنترل و گروه شیرخشک غنی شده از اریگانو
وزن بدن گوساله (کیلوگرم) در 56 و 70 روزگی در دو گروه کنترل و گروه شیرخشک غنی شده از اریگانو

شکل 1- وزن بدن گوساله (کیلوگرم) در 56 و 70 روزگی در دو گروه کنترل (گوساله تازه شیر گرفته شده) و گروه شیرخشک غنی شده از اریگانو

 

درصد باکتری E.coli مقاوم به آنتی بیوتیک‌های سفالوسپورین نسل 4
درصد باکتری E.coli مقاوم به آنتی بیوتیک‌های سفالوسپورین نسل 4

شکل 2- درصد باکتری E.coli مقاوم به آنتی بیوتیک های سفالوسپورین نسل 4 در مدفوع گوساله های شیرخوار تغذیه شده با شیر ضایعاتی بدون اسانس اریگانو (Control) و همراه اسانس اریگانو (OEO) (حروف مختلف نشان دهنده تفاوت معنی داری (p<0.001) می باشد).

بهبود تولید و عملکرد در گاوهای شیری

استفاده از اسانس اریگانو در گاوهای شیری مستعد بیماری های متابولیکی از اهمیت بیشتری برخوردار است. گاوهای دوره انتقال تحت تنش متابولیکی بالایی قرار دارند، زیرا در دوره انتقال (قبل و بعد از زایمان)، تنش اکسیداتیو افزایش می یابد. این افزایش می تواند گاوها را پس از زایمان در معرض اختلال عملکرد سیستم ایمنی قرار دهد و در نتیجه احتمال بروز بیماری ها را بیشتر می کند.
آزمایشی جهت بررسی تاثیر اسانس اریگانو و عصاره چای سبز بر سلامت و عملکرد گاوهای شیری دوره انتقال انجام شد. در گاوهای قبل از زایش که از اسانس اریگانو استفاده کردند، تعداد مراجعه گاوها به دستگاه خوراک دهنده کمتر بود، در صورتی که این گاوها میزان نشخوار بیشتری از گاوهای گروه شاهد داشتند (4). به طور کلی افزایش نشخوار باعث هضم بهتر خوراک و استفاده بیشتر از انرژی می شود و افزایش کلسیم پلاسما در این حیوانات را به همین دلیل مربوط ساختند. بروز تنش اکسیداتیو در گاوهای قبل از زایمان در گروهی که از اسانس اریگانو و عصاره چای سبز استفاده می کردند، به طور معنی داری نسبت به گروه شاهد کاهش یافت و همین امر منجر به پاسخ مثبتی بر رفتار گاوها گردید (4). گاوهایی که پس از زایمان از اسانس اریگانو استفاده می کردند، مصرف ماده خشک (DMI) بالاتری داشتند. همچنین تولید شیر و تولید شیر تصحیح شده بر اساس انرژی در این گروه، نسبت به گروه شاهد و گروهی که عصاره چای سبز مصرف کردند، به طورمعنی داری بیشتر بود. (4). ماده خشک مصرفی (کیلوگرم ماده خشک در روز)، تولید شیر (کیلوگرم در روز) و تولید شیر تصحیح شده بر اساس انرژی (ECM) (کیلوگرم در روز) در گاوهای پس از زایمان در 3 گروه کنترل (Control)، اسانس اریگانو (OEO) و عصاره چای سبز (GT)، در شکل 3 نشان داده شده است (4).

 

ماده خشک مصرفی (DMI)، تولید شیر و تولید شیر تصحیح شده
ماده خشک مصرفی (DMI) (کیلوگرم ماده خشک در روز)، تولید شیر (کیلوگرم در روز) و تولید شیر تصحیح شده

شکل 3- ماده خشک مصرفی (DMI) (کیلوگرم ماده خشک در روز)، تولید شیر (کیلوگرم در روز) و تولید شیر تصحیح شده بر اساس انرژی (ECM) (کیلوگرم در روز) در گاوهای پس از زایمان در 3 گروه کنترل (Control)، اسانس اریگانو (OEO) و عصاره چای سبز (GT) (حروف مختلف نشان دهنده تفاوت معنی داری (p<0.001) می باشد).

تنش اکسیداتیو در گاوها باعث اختلال در بهره وری و همچنین اختلال در پاسخ ایمنی بدن می شود. اندازه گیری تعداد سلول های سوماتیک (SCC) شیر می تواند شاخص خوبی از سلامت گاو باشد. سطح بالا سلول های سوماتیک نشان دهنده عفونت و همچنین تغییر نرخ جریان عناصر در پستان است، که می تواند منجر به تولید شیر کمتر و pH بالاتر شیر شود (5). مشخص شده گاوهایی که اسانس اریگانو را همراه با جیره غذایی دریافت می کنند، شمار سلول های سوماتیک موجود در شیر آنها نسبت به گروه شاهد و گروه دریافت کننده عصاره چای سبز به ترتیب 62 درصد و 50 درصد کمتر بود و این اختلاف از نظر آماری معنی داری بود. علاوه بر این، آنالیز بیوشیمیایی نمونه های خون گاوها نشان داد که اسانس اریگانو به کاهش میزان رادیکال های آزاد مضر در قبل و بعد زایمان کمک می-کند. این موضوع نشان دهنده فعالیت آنتی اکسیدانی اسانس اریگانو در کاهش سطح تنش اکسیداتیو است.

نتیجه گیری

اسانس اریگانو از نظر محتوا و غلظت ترکیبات فعال آن، تنوع بسیار زیادی در مناطق مختلف جهان دارد. این تفاوت می تواند به نوع محیط کشت، نوع خاک، آب و هوا و ارتفاع منطقه بستگی داشته باشد. استفاده از اسانس اریگانو به صورت پودر یا مایع در جیره، شیر یا از طریق گنجاندن در شیر خشک برای کمک به سلامت دستگاه گوارش، بهبود عملکرد در گوساله ها و گاوهای شیری مورد استفاده قرار می گیرد. اسانس اریگانو در گوساله های از شیر گرفته، با تاثیر بر باکتری های گرم مثبت و گرم منفی شکمبه تنوع جمعیت باکتریایی را افزایش داده و شمار باکتری های بیماری زا را کاهش می دهد.

 

منبع مقالات

  1. Craig, A. L., and C. Ferris. 2021. 111. Accounting for individual cow variation in milk composition and dry matter intakes when allocating concentrates on a feed-to-yield basis. Anim. Sci. 12(1), 90.
  2. Craig, A. L., A. W. Gordon, G. Hamill, and C. P. Ferris. 2022. Milk composition and production efficiency within feed-to-yield systems on commercial dairy farms in Northern Ireland. Animals. 12(14):1771. https://doi.org/10.3390/ani12141771.
  3. Garcia, S. C., and C. W. Holmes. 2001. Lactation curves of autumn- and spring-calved cows in pasture-based dairy systems. Livestock Production Science. 68: 189–203. https://doi.org/10.1016/S0301-6226(00)00237-2.
  4. Stivanin, S. C. B., E. F. Vizzotto, M. de Paris, M. B. Zanela, L. T. Passos, I. D. V. Angelo, and V. Fischer. 2019. Addition of oregano or green tea extracts into the diet for Jersey cows in transition period. Feeding and social behavior, intake and health status. Plant extracts for cows in the transition period. Animal Feed Science and Technology, 257, 114265. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2019.114265.
  5. Maciej, J., C. T. Schäff, E. Kanitz, A. Tuchscherer, R. M. Bruckmaier, S. Wolffram, and H. M. Hammon. 2016. Effects of oral flavonoid supplementation on the metabolic and antioxidative status of newborn dairy calves. J. Dairy Sci. 99: 805–811. https://doi.org/10.3168/jds.2015-9906.

مروری بر فناوری‌های آینده در صنعت دامداری

مقدمه

جهان آیندها‌ی پر جمعیت پیش رو دارد، به طوری که انتظار می‌رود کره زمین تا سال 2050 میلادی میزبان حدود 7/9 میلیارد نفر انسان باشد. روشن است که چنین جمعیت عظیمی به غذا نیاز خواهد داشت و بخش زیادی از این غذا باید از طریق فرآورده‌های حیوانی تأمین شود. به وضوح می توان گفت امروزه و در آینده دیگر نمی‌توان تولید را به روش‌های قدیمی انجام داد؛ زیرا مصرف‌کنندگان بیش از پیش به اثرات صنعت دامداری بر محیط زیست، سلامت جامعه و رعایت حال حیوانات اهمیت می‌دهند. همچنین امروزه منابع انرژی، آب و زمین محدود شده‌اند؛ از این رو فعالان صنعت دامداری باید همان طور که میزان تولید را افزایش می‌دهند، به فکر مدیریت منابع محدود زمین هم باشند (1). ناترازی جدی در منابع و مصارف نیاز به رفتن به سمت نقطه‌ی تعادل جدیدی در اقتصاد دارد که ضامن پایداری باشد. اما پرسش بنیادین اینجا است که چه چیزی می‌تواند اقتصاد و تولید در مقیاس جهانی را به آن نقطه تعادل پایدار سوق دهد.
پاسخ این پرسش فناوری است. فناوری جادویی است که آینده‌ی پایدار این کره خاکی را تضمین می‌کند و صد البته این دارندگان فناوری هستند که آینده را به دست خواهند آورد.
دیجیتالی شدن یکی از این فناوری‌ها یا شاید بهتر است بگوییم مهمترین این فناوری‌ها است. دیجیتالی شدن و به کارگیری فناوری‌های مختلف همان روشی است که می‌تواند این چالش‌ها را از میان بردارد و به همین دلیل انتظار می‌رود دیجیتالی شدن صنعت دامداری به بهینه‌سازی سیستم‌های کشاورزی، زنجیره‌ی ارزش و سیستم‌های غذایی منجر شود و نگرانی‌های پیرامون منابع اولیه‌ی مواد غذایی، وضعیت حیوانات در این صنعت و مسائل زیست‌محیطی را برطرف کند (2). روش‌های سنتی و قدیمی صنعت دامداری معمولاً زمان‌بر و پر هزینه هستند و اجرای آن‌ها به کار و تلاش زیادی نیاز دارد. همین مسئله هم باعث می‌شود دیجیتالی شدن بیش از پیش اهمیت پیدا کند. در ادامه برخی از جدیدترین نمودهای دیجیتالی شدن صنعت دامداری معرفی شده‌اند.

کلان‌داده‌ها (Big Data)

کلان‌داده‌ها می‌توانند اطلاعات مناسبی درباره‌ی نیازهای غذایی، وضعیت تولید مثل و سلامت جانوران را در اختیار انسان قرار دهند. مدل‌های کلان‌داده اطلاعات مختلف را به کمک سنسورها به دست می‌آورند، آن‌ها را پردازش می‌کنند و سپس در میان انبوه داده‌ها به دنبال داده‌های نابهنجاری می‌گردند که از وجود مشکلاتی در وضعیت جانوران خبر می‌دهند. این داده‌ها همچنین تا حدودی وضعیت آینده‌ی جانوران را پیش‌بینی می‌کنند تا واکنش و تصمیم‌گیری مسئولان به این رویدادها بهتر شود و فرصتی فراهم می‌کنند تا انسان بتواند حیوانات را بر اساس نیازهای آنها طبقه‌بندی کند. در این صورت منابع به صورت بهینه مورد استفاده قرار می‌گیرند (3). یکی از شرکت‌هایی که کلان‌داده‌ها را در صنعت دامداری به کار می‌گیرد، شرکت هلندی کانکترا (Connecterra) است که با استفاده از کلان‌داده‌ها، سنسور و یادگیری ماشینی ابری (sensors and cloud based machine learning) رفتار حیوانات شیرده را مورد بررسی قرار می‌دهد. شرکت اگری‌وب (AgriWebb) نیز با استفاده از یک نرم‌افزار ابری، داده‌ها را در کل زنجیر تامین غذا از مزرعه تا سفره مردم به یکدیگر پیوند می‌زند (1).
آلوده شدن منابع آب و زمین یکی دیگر از چالش‌های صنعت دامداری است؛ بنابراین باید نوعی فناوری در کار باشد که بدون آسیب زدن به میزان تولید، آلودگی را کاهش دهد. پلتفرم AgriBigCAT نوعی نرم‌افزار است که با استفاده از تحلیل کلان‌داده‌ها و جمع‌آوری داده‌های ژئوفیزیکی، اثر دامداری را بر محیط زیست می‌سنجد و با طراحی سناریوهای مختلف راه‌حلی برای کاهش آسیب این صنعت به محیط زیست پیدا می‌کند. این پلتفرم هم برای تصمیم‌گیری و هم برای تغییر در سیاست‌گذاری‌ها مناسب است (4). به طور کلی کلان‌داده‌ها به روش‌های مختلفی به صنعت دامداری کمک می‌کنند که شکل شماره 1 این موضوع را با جزئیات روشن کرده است.

کاربرد کلان‌داده‌ها در دامداری
شکل 1. کاربرد کلان‌داده‌ها در دامداری

بلاک‌چین (Blockchain)

بلاک‌چین مجموعه‌ای غیرمتمرکز از تراکنش‌هایی است که با هم گره‌هایی تشکیل می‌دهند و ثبت این گره‌ها باعث ایجاد بلوک‌های بلاک‌چین می‌شود. تمام این بلوک‌ها با یک کد غیرتکراری به یکدیگر متصل هستند و یک زنجیره را تشکیل می‌دهند. این فناوری برای صنعت خدمات مالی یا صنعت خدمات امنیت سایبری نامی آشناست، اما صنعت دامداری از این فناوری چه سودی می‌برد؟
بلاک‌چین شبکه‌ای است که می‌تواند در صنایع مختلف به کار رود؛ از این رو می‌توان به هر دام یک کد شناسایی غیرتکراری داد که در طول عمر حیوان با او می‌ماند؛ بنابراین انسان‌ها می‌توانند ببینند که هر حیوان در چه مزارعی بوده، چگونه از مزرعه به کشتارگاه ارسال شده، کدام دامپزشک پیش از دستور کشتار، سلامت حیوان را بررسی کرده، کیفیت گوشت دام پس از کشتار چگونه بررسی شده و به کدام خرده‌فروشی رسیده یا چگونه بسته‌بندی شده است. در این صورت تمام مراحل زندگی یک دام از ابتدا تا انتها در یک سیستم جامع گرد هم می‌آید که برای همه شفاف و قابل دسترسی است (1). امروزه مصرف‌کنندگان ترجیح می‌دهند از سرچشمه‌ی غذای خود با خبر باشند؛ اما زنجیره‌ی تأمین فرآورده‌های دامی چنان طولانی است که کمتر تولیدکننده‌ای می‌تواند این خواسته را برآورده کند. بلاک‌چین یکی از روش‌هایی است که برای حل این مشکل معرفی شده است. تمام تراکنش‌ها در بلاک‌چین غیر قابل تغییر هستند و زمانی که ثبت می‌شوند، دیگر قابلیت دستکاری ندارند؛ از این رو شفافیت درباره‌ی وضعیت دام در طول زنجیره‌ی تأمین حفظ می‌شود. استفاده از بلاک‌چین در طول زنجیره‌ی تأمین غذا مزایایی به همراه دارد؛ برای نمونه طی این روش اطلاعات در سطح زنجیره‌ی تأمین امن‌تر و قابل استنادتر هستند، ضرر اقتصادی و هدررفت غذا کاهش می‌یابد و دوام و شفافیت افزایش پیدا می‌کند.
البته به کارگیری بلاک‌چین چالش‌هایی نیز به همراه دارد؛ برای مثال، همه به این فناوری مهم که زیربنای فناوری‌های دیگری مانند اینترنت اشیاء، سنسورها، ربات‌ها و کلان‌داده‌ها است، دسترسی ندارند. همچنین بلاک‌چین می‌تواند قربانی کلاهبرداری شود و اطلاعات اشتباه به زنجیره‌ی تأمین راه پیدا کنند. در این صورت باید استانداردی در کار باشد که نشان ‌دهد داده‌ها نه تنها قابل تغییر هستند، بلکه باید دقیق و درست نیز باشند (5). شکل شماره 2 شمایی از جایگاه بلاک‌چین در صنعت دامداری را به تصویر کشیده است.

بلاک‌چین در صنعت دامداری
شکل 2. بلاک‌چین در صنعت دامداری

اینترنت اشیاء (Internet of Things)

اینترنت اشیاء در دنیای دامداری محبوبیت بسیاری دارد. در این فناوری، سنسورها داده‌های مربوط به محیط و دام‌ها را دریافت کرده و از طریق فضای ابری به دست دامداران می‌رسانند. سنسورهای اینترنت اشیاء بدین شکل داده‌های بسیاری را به دست می‌آورند و در پایگاه داده های فضای ابری ذخیره می‌کنند. هوش مصنوعی نیز می‌تواند داده‌ها را تحلیل کرده و آن‌ها را به اطلاعات ساده و با ارزش تبدیل کند. سپس شرایط فضا و دام‌ها با توجه به این داده‌ها تنظیم می‌شوند. برای مثال اگر سنسورها تشخیص دهند که دمای بدن دام‌ها افزایش یافته است، هوش مصنوعی به صورت خودکار تهویه‌ی هوا را روشن می‌کند. در این صورت تشخیص زودهنگام بیماری نیز راحت‌تر صورت می‌گیرد و در صورتی که سنسورها علائمی مانند افزایش دمای بدن و کاهش فعالیت را گزارش دهند، مسئولان سریع‌تر از پیشرفت بیماری جلوگیری می‌کنند. شکل شماره 3 بیانگر همین موضوع است (6).

 

شمای کلی سیستم نظارت بر دام با استفاده از اینترنت اشیاء
شکل 3. شمای کلی سیستم نظارت بر دام با استفاده از اینترنت اشیاء

چالش‌های فناوری‌ها در صنعت دامداری

فناوری‌هایی مانند سنسورها، بلاک‌چین، اینترنت اشیاء و کلان‌داده‌ها تا حد زیادی به سلامت جانوران و کاهش آسیب به محیط زیست کمک می‌کنند. بنابراین، در این مرحله تنها کافیست زیرساخت‌های مورد نیاز این فناوری‌ها فراهم شوند. برای نمونه سنسورها که بخش مهمی از فناوری اینترنت اشیاء هستند، به یک شبکه‌ی وایرلس نیاز دارند که داده‌ها را از محل زندگی حیوانات به محل قرار گرفتن رایانه‌ها منتقل کند. اما همه چیز به این سادگی اتفاق نمی‌افتد. بسیاری از مهندسانی که این فناوری‌ها را به مزارع می‌آورند، هرگز از نزدیک با دنیای دامداری و حیوانات در ارتباط نبوده‌اند؛ بنابراین سنسورهایشان در این حوزه کاربردی نیستند. در این شرایط مهندسان زیستی، دامداران، دانشمندان علوم جانوری و دیگر متخصصان باید با یکدیگر همکاری کنند تا فناوری‌های مربوطه در بلندمدت و در محیط دامداری به فعالیت خود ادامه دهند. همچنین، این فناوری‌ها هنوز در حوزه‌ی دامداری نوپا هستند، بنابراین لازم است که نیروی کار آینده در این زمینه آموزش ببیند و به تخصص لازم دست یابند.
مزارع مختلف هم می‌توانند داده‌هایی را که از این فناوری‌ها به دست آورده‌اند، با مزارع دیگر به اشتراک بگذارند تا سلامت حیوانات، محصولات و محیط زیست در سطح منطقه‌ای حفظ شود. البته در این میان ممکن است با مشکل امنیت داده روبرو شویم که باعث می‌شود دامداران نخواهند داده‌هایشان را با دیگران به اشتراک بگذارند. بسیاری از دامداران هم ممکن است به فناوری‌های جدید روی خوش نشان ندهند؛ چرا که نگرانند این فناوری‌ها باعث استثمار حیوانات شوند. همچنین این نگرانی وجود دارد که فناوری‌ها در دامداری‌ها تبعیض و اختلاف طبقاتی به وجود بیاورند؛ چنان که ممکن است کارگران آشنا به فناوری به کارگران عادی ترجیح داده شوند و دامداری‌های مناطق روستایی به دلیل کمبود فناوری از دیگر مناطق عقب بمانند (1). همه‌ی این موارد و موارد بسیار زیاد دیگر چالش‌هایی هستند که پیش روی ورود فناوری به صنعت دامداری قرار گرفته‌اند. اما در نهایت اگر این صنعت به دنبال بقا و رشد باشد، چاره‌ای جز باز کردن درها و خوش آمدگویی به فناوری ندارد. هرچه جمعیت افزایش پیدا می‌کند و نیاز جهان به غذا بیشتر می‌شود، اهمیت روش‌های کارآمد برای مدیریت دام نیز افزایش می‌یابد. فناوری‌های مختلف قابلیت آن را دارند که با دیجیتالی کردن دامداری، بسیاری از چالش‌های روش‌های سنتی را از میان بردارند. بنابراین اگر به عنوان یک فعال صنعت دامداری به آینده‌ی این صنعت فکر می‌کنید، اجازه دهید تا عنوان قصه‌ی آینده‌ی صنعت دامداری را برای شما فاش کنیم: دامداری دیجیتال

 

منبع مقالات

  1. Neethirajan, S., & Kemp, B. (2021). Digital livestock farming. Sensing and Bio-sensing Research, 32, 100408.
  2. Klerkx, L., Jakku, E., & Labarthe, P. (2019). A review of social science on digital agriculture, smart farming and agriculture 4.0: New contributions and a future research agenda. NJAS Wageningen Journal of Life Sciences, 90–91(1), 1–16.
  3. Koltes, J. E., Cole, J. B., Clemmens, R., Dilger, R. N., Kramer, L., Lunney, J. K., McCue, M. E., McKay, S., Mateescu, R. G., Murdoch, B. M., Reuter, R. R., Rexroad, C. E., Rosa, G. J. M., Serão, N. V. L., White, S. N., Woodward-Greene, M. J., Worku, M., Zhang, H., & Reecy, J. M. (2019). A vision for development and utilization of high-throughput phenotyping and big data analytics in livestock. Frontiers in Genetics, 10.
  4. Kamilaris, A., Anton, A., Blasi, A. B., & Prenafeta-Boldú, F. X. (2018). Assessing and mitigating the impact of livestock agriculture on the environment through geospatial and big data analysis. International Journal of Sustainable Agricultural Management and Informatics, 4(2), 98.
  5. Kampan, K., Tsusaka, T. W., & Anal, A. K. (2022). Adoption of blockchain technology for enhanced traceability of livestock-based products. Sustainability, 14(20), 13148.
  6. Iwasaki, W., Morita, N., & Nagata, M. P. B. (2019). IoT sensors for smart livestock management. In Elsevier eBooks (pp. 207–221).

دریافت اشتراک

دریافت خودکار مقالات علمی و نسخ فصلنامه دانش دامپروری

تمامی حقوق برای گروه پژوهشی توسعه دانش تغذیه دام و طیور سپاهان محفوظ است.