علل و اهمیت استفاده از آنزیمها در تغذیه طیور

علل و اهمیت استفاده از آنزیمها در تغذیه طیور هدف اصلی از فرموالسیون جیرههای غذایی طیور، فراهم نمودن مواد مغذی منطبق بر نیازهای غذایی آنها میباشد. در این راستا افزودن آنزیمها به جیرههای غذایی طیور عالوه بر افزایش دسترسی مواد مغذی، سبب کاهش پراکنش در ارزش غذایی مواد خوراکی مختلف شده و صحت فرموالسیون جیرههای غذایی را افزایش میدهد. شایان ذکر است که بازده فرایند هضم مواد مغذی در جیره غذایی طیور 100 درصد نیست. برای مثال جوجه های گوشتی نمی توانند 15 تا 25 درصد غذای دریافتی خود را هضم کنند. بنابراین افزودن آنزیم به خوراک جوجه ها میتواند سبب افزایش بازده و فرایند هضم شود. از اینرو امروزه استفاده از انواع مختلف آنزیمها توسط بسیاری از متخصصان تغذیه به عنوان یکی از اقالم اصلی برای تنظیم جیره های غذایی حاوی سطوح مختلف مواد ضد تغذیه ای قلمداد می شود. خصوصيات آنزيم ها برای درک بهتر محدودیت استفاده از آنزیمها، شناخت خصوصیات آنها الزم می باشد. آنزیم ها به وسیله همه موجودات زنده به عنوان کاتالیزورهای طبیعی تولید می شوند. بدون حضور آنزیم ها غذا هضم نمی شود. آنزیم ها پروتئینی بوده و از زنجیره های آمینو اسیدی با پیوندهای پپتیدی تشکیل شده اند. ویژگیهای کاتالیزوری آنزیمها مربوط به شکل سه بعدی و موقعیت اسیدهای آمینه در داخل مولکول آنها است. ایجاد شرایطی که ساختمان آنزیم را به طور قابل توجهی تغییر می دهند، اغلب منجر به کاهش فعالیت آن می شود. در نتیجه آنزیمها به محیطی که در آن عمل می کنند بسیار حساس بوده و فقط در دما و رطوبت مناسب و همچنین غلظت مناسب سوبسترا و pH مطلوب بهترین عملکرد را دارند. الف( ميزان رطوبت آنزیمها به محیطی مایع )آبدار( جهت انجام فعالیت های کاتالیزوری خود احتیاج دارند. رطوبت برای حرکت و حاللیت آنزیم و سوبسترا مورد احتیاج میباشد. ب( دما به طور کلی، فعالیت آنزیمها تا 40 درجه سانتیگراد طبیعی میباشد و به طور محسوسی با افزایش بیشتر دما به علت تغییر ساختار و ماهیت پروتئینی آنزیم کاهش مییابد. ج( pH بیشتر آنزیم ها در محیطهای با pH های باال و پایین دناتوره )تغییر و تخریب ساختار پروتئین( میشوند. به طور کلی، بهترین دامنه pH برای فعالیت آنزیمها در حدود 4 تا 6 است. د( ميزان و غلظت آنزيم در حالت تئوری، نسبت واکنش بین آنزیم و سوبسترای مربوطه رابطه مستقیمی با غلظت آنزیم دارد. میزان این واکنش با افزایش میزان آنزیم افزایش مییابد، زیرا مکانهای فعال قابل دسترس بیشتری برای واکنش آنزیمی وجود داشته و این واکنشها تا زمانی که آنزیم و سوبسترای مربوطه موجود باشند ادامه مییابد. با این وجود، در حالت عملی به دلیل محدودیتهای موجود در سیستم گوارشی حیوانات، این ارتباط بدین گونه نبوده و در حقیقت این ارتباط غیرخطی است. ه( غلظت سوبسترا در صورت حضور غلظت مناسب آنزیم، نسبت واکنش بین آنزیم و سوبسترا با افزایش غلظت سوبسترا افزایش مییابد. این واکنشها به دلیل وجود غلظت بیشتر سوبسترا نسبت به آنزیم انجام میشود. الزم به ذکر است که منشاء تولید آنزیم ) قارچ، باکتری و مخمر( یک عامل اصلی در چگونگی انجام واکنش های آنزیمی میباشد. درحقیقت آنزیمهای تولید شده با منابع میکروبی متفاوت دارای راندمان اثرگذاری متفاوتی در دستگاه گوارش حیوانات میباشند. مواد اوليه و نوع آنزيم ها مواد اولیه در اقالم خوراکی را می توان به سه گروه تقسیم بندی کرد: )1( مواد اولیه ای که خود دستگاه گوارش پرندگان آنزیم های مناسب برای هضم آنها را تولید میکنند )نشاسته، پروتئین ها و لیپیدها( )2( مواد اولیه ای که پرندگان آنزیم های الزم را برای هضم آنها تولید نمیکنند )سلولز( )3( مواد اولیهای که پرندگان آنزیمهای الزم برای هضم آنها را تولید نمیکنند و عالوه بر این که هضم نمی شوند اثرات ضد تغذیه ای نیز دارند )بتا گلوکان ها، پنتوزان ها و فیتات(. نکته مهم این است که پرندگان یک سوبسترا مصرف نمیکنند بلکه اقالم مختلف خوراکی با میزان سوبستراهای متفاوت مصرف میکنند. بنابراین ارزش تغذیه ای اقالم مختلف خوراکی برای پرندگان متفاوت و هیچکدام از این خوراکها قابلیت هضم صد درصدی ندارند. در این ارتباط حتی قابلیت هضم سوبستراهایی نظیر )نشاسته، پروتئین ها و لیپیدها( که پرندگان آنزیمهای کافی برای هضم آنها تولید میکنند نیز کامل نبوده و 10 تا 20 درصد از این سوبستراها نیز بصورت هضم نشده از طریق مدفوع دفع میشوند. بدین ترتیب استفاده از آنزیمهای خارجی در جیره غذایی برای تکمیل فرایند هضم این مقدار سوبسترای هضم نشده یک انتظار منطقی میباشد. در اقالم مختلف خوراکی، سوبسترا )مواد مغذی و ضد تغذیه ای( در یک ترکیب پیچیده با هم وجود دارند و در این حالت محدودیت دسترسی آنزیم به مواد مغذی وجود دارد. با وجود مطالعات فراوان هنوز ساختار فیزیکوشیمیایی بیشتر سوبستراها به خوبی شناخته نشده اند. برای مثال، ساختار شیمیایی پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای در اقالم مختلف خوراکی بسیار متفاوت میباشد. بنابراین در صورت شناخت بهتر سوبستراها راندمان استفاده از آنزیمها نیز افزایش مییابد. آنزيم هاي در دسترس براي طيور آنزیمهای مورد استفاده در تغذیه طیور به طور کلی شامل: )1( فیتازهای میکروبی )2( گالیکانازهای موثر بر غالت ویسکوز )مانند گندم و جو( )3( آنزیمهای موثر بر غالت غیر ویسکوز )مانند ذرت و سورگوم( )4( آنزیمهای تاثیرگذار بر مواد خوراکی غیر غالت )مانند کنجاله سویا و لگومها( امروزه تقریبا از آنزیم های گالیکاناز )زایالناز و بتاگلوکاناز( در تمام جیرههای بر پایه گندم و جو در سراسر دنیا استفاده میشود. عالوه بر این، در طی دهه گذشته به دلیل نگرانیهای موجود در زمینه دفع فسفر توسط مراکز پرورش دهنده صنعتی حیوانات و مشکالت مربوط به آلودگیهای زیست محیطی و همچنین افزایش قیمت فسفر غیر آلی استفاده از آنزیم فیتاز در جیره غذایی طیور افزایش یافته است. این در حالی است که در سال های اخیر استفاده از آنزیم فیتاز نسبت به آنزیمهای گالیکاناز به عنوان عمده ترین آنزیم مورد استفاده در جیره غذایی طیور بیشتر شده است. استفاده از مولتی آنزیم های حاوی آمیالز، زایالناز، لیپاز و پروتئاز در جیره های بر پایه ذرت و کنجاله سویا از دیگر مباحث و پیشرفتهای اخیر در زمینه استفاده از آنزیمها در تغذیه طیور میباشد. سودمندي استفاده از آنزيم ها در تغذيه طيور هدف نهایی از افزودن آنزیمها به جیرههای خوراکی طیور افزایش قابلیت هضم ترکیبات خوراک )پروتئین، آمینواسیدها، نشاسته، لیپید و انرژی( و در نهایت بهبود عملکرد پرنده میباشد. با این وجود، دالیل متعدد دیگری در ارتباط با گسترش استفاده از آنزیمها در خوراک دام و طیور پذیرفته شده است. از جمله این دالیل عبارتند از: )1( افزایش گستره مواد خوراکی و همچنین جایگزینهای بیشتر در فرموالسیون جیره های عذایی با رویکرد کاهش یا حذف محدودیت های مربوط به استفاده از اقالم خوراکی با قابلیت هضم پایین. )2( کاهش نوسانات در ارزش غذایی بین مواد خوراکی یکسان. استفاده از آنزیمها باعث افزایش ارزش غذایی مواد خوراکی با کیفیت پایین و کاهش اختالفات در ارزش غذایی موجود بین اقالم خوراکی با کیفیت باال و پایین میشوند. در حقیقت، آنزیمها میزان دقت در فرموالسیون جیره های خوراکی را افزایش میدهند. )3( کاهش میزان رطوبت مدفوع و متعاقباً کاهش رطوبت بستر در پرندگان مصرفکننده جیرههای با سطوح باالی پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای. کیفیت پایین بستر منجر به ایجاد زخم کف پا، سوختگی قفسه سینه و کاهش کیفیت الشه میشود. )4(. به دلیل افزایش قابلیت هضم مواد خوراکی، میزان مواد مغذی کمتری در دسترس باکتریهای مضر موجود در قسمتهای انتهایی دستگاه گوارش قرار میگیرند که متعاقبا سالمت دستگاه گوارش نیز بهبود مییابد. )5(. بهبود خصوصیات ریخت شناسی بافت روده و در نتیجه افزایش قابلیت هضم و جذب مواد خوراکی. )6(. کاهش میزان دفع فسفر و ازت از طریق مدفوع به دلیل افزایش قابلیت هضم مواد خوراکی و کاهش آلودگیهای زیست محیطی. )7(. افزایش یکنواختی گله بوسیله بهبود عملکرد حیوانات ضعیف. مکانيسم فعاليت آنزيم ها آنزیمهای مختلف خوراکی مکانیسمهای فعالیت متفاوتی دارند. به طور کلی محققین بر یک یا چند مکانیسم که در ادامه به آنها اشاره می شود اتفاق نظر دارند: )1(. تجزیه باندهای خاص در مواد خوراکی که توسط آنزیمهای اندوژنوس پرندگان مورد تجزیه قرار نمیگیرند. )2(. تجزیه فاکتورهای ضد تغذیه ای که به صورت مستقیم هضم مواد مغذی را کاهش داده و یا هضم مواد مغذی را به واسطه افزایش ویسکوزیته مواد هضمی کاهش میدهند و یا وجود هر دو حالت. )3(. تجزیه دیواره سلولی مواد خوراکی و آزاد سازی مواد مغذی باند شده به دیواره سلولی و یا کپسوله شده در درون دیواره سلولی. )4(. انتقال پروسه هضم مواد مغذی در دستگاه گوارش به مکانی با راندمان و کارایی بیشتر. )5(. کاهش میزان ترشحات درون زادی و دفع پروتئین از دستگاه گوارش و متعاقبا کاهش هزینههای نگهداری در پرندگان )6(. کاهش وزن و تغییرات در بافت روده. )7(. تغییرات در الگوی میکروبی روده کوچک. به موازات تاثیر آنزیمها بر مقادیر و شکل سوبستراهای موجود در دستگاه گوارش جمعیت باکتریایی مصرف کننده این سوبستراها نیز تغییر میکنند. )8(. استفاده از آنزیمها برای تقویت سیستم هضمی نابالغ جوجه های جوان با میزان ناکافی ترشحات آنزیمی در جهت افزایش قابلیت هضم مواد مغذی. عوامل موثر بر نوع پاسخ به آنزيم ها مسئله مهم و پیچیده در ارتباط با استفاده از آنزیمها در جیره غذایی پرندگان، مشاهده پاسخ های متفاوت و غیر قابل پیش بینی است. عوامل مرتبط با اینگونه پاسخهای متفاوت و متغیر در نتیجه استفاده از آنزیمها پیچیده و شامل آنزیم )منشاء، مقدار و فعالیت های جانبی آنزیم(، جیره غذایی )کیفیت اقالم خوراکی، ترکیب جیره غذایی شکل جیره و اندازه ذرات خوراک( پرنده )گونه، سن، جنس و پراکندگی درون گله ای( و اثرات متقابل بین این عوامل میباشند. در ادامه برخی از مهم ترین فاکتورهای مرتبط با جیره غذایی و حیوان به صورت خالصه توضیح داده میشوند. غلظت مواد مغذي در جيره غذايی در بیشتر موارد، استفاده از آنزیمها در جیره غذایی مفید هستند مگر اینکه غلظت مواد مغذی در جیره غذایی باال باشد. جیره های غذایی به گونه ای فرموله و تنظیم میشوند که حداکثر پاسخ حاصل از افزودن آنزیم بدست آید. به عبارتی، در صورت تامین بیش از حد مواد مغذی )انرژی، اسیدهای آمینه و فسفر( در جیره غذایی پرندگان، حداقل پاسخ قابل انتظار در نتیجه افزودن آنزیم مشاهده میشود. یک مثال ساده غلظت فسفر جیره و تاثیر آنزیم فیتاز میباشد. اگر جیره غذایی حاوی مقادیر بیش از حد نیاز فسفر باشد احتمال پاسخ حیوان به آنزیم فیتاز کاهش مییابد. بنابر این استفاده از آنزیم فیتاز تنها برای جیره های غذایی حاوی مقادیر کمتر از نیاز میتواند موثر و مفید باشد. سن پرندگان در حالت تئوری اثرات استفاده از آنزیمها در پرندگان جوان با سیستم گوارشی نابالغ بیشتر است. پرندگان جوان خصوصا در هفته های اول پرورش در مقایسه با پرندگان بالغ ترشحات آنزیمی بسیار پائینی دارند. بنابراین، پرندگان جوان از طیف گسترده ای از آنزیمها مانند لیپاز، پروتئاز، آمیالز و همچنین آنزیمهای اضافه شده مرتبط با یک جیره خاص سود میبرند. محققین پی بردهاند که فواید استفاده از آنزیمها با افزایش سن در پرندگان کاهش مییابد و پاسخ به آنزیمها غالبا در طی دوره اولیه پرورش در مقایسه با دوره انتهایی پرورش بیشتر میباشد. الزم به ذکر است که بعضا ممکن است پاسخ به افزودن آنزیم در پرندگان در طی دوره انتهایی پرورش نسبت به دوره رشد بیشتر باشد که عکس باور ذکر شده در باالست. به طور کلی مطالعات کمی در ارتباط با میزان نیاز آنزیم با توجه به سن پرندگان انجام گرفته و مطالعات بیشتری در این زمینه مورد نیاز میباشد. كيفيت ماده خوراكی مورد نظر واژه کیفیت ماده خوراکی به راحتی قابل تعریف نیست. به طورکلی، کیفیت اقالم خوراکی را می توان به تراکم مواد ضدتغذیهای )مانند میزان فیتات و یا میزان NSP های محلول در گندم( و یا میزان مواد مغذی و انرژی قابل دسترس در مواد خوراکی نسبت داد. با توجه به دادههای حاصل از تحقیقات متعدد، امکان وجود یک ارتباط مابین کیفیت مواد خوراکی و پاسخ های آنزیمی وجود دارد. در این ارتباط، پاسخهای قابل توجهی با استفاده از آنزیم در جیره های حاوی مواد خوراکی با کیفیت پایین مشاهده میشود. برای مثال در مطالعه ای در ارتباط با میزان انرژی قابل سوخت وساز ظاهری )AME( گندم و استفاده از آنزیم مشخص گردید که مقدار AME گندم عامل مهمی در ظهور پاسخهای آنزیمی است. بطور کلی تنوع باالیی در میزان AME نمونهها و واریتههای مختلف گندم )2200 تا 3820 کیلوکالری بر کیلوگرم ماده خشک( وجود دارد. در این ارتباط مشخص شده با استفاده از آنزیم در جیره های غذایی حاوی واریته های گندم با کیفیت و مقدار پایین AME )کمتر از 2870 کیلوکالری بر کیلوگرم( پاسخهای قابل توجهی مشاهده میشود در حالی که با افزایش کیفیت گندم هیچ گونه افزایش پاسخی مشاهده نمیشود. سطح استفاده شده از ماده خوراكی مورد نظر با افزایش مقدار ماده خوراکی مورد نظر و متعاقبا افزایش مقدار سوبسترا و یا مواد ضد تغذیهای )مانند زایالناز و سطح گندم در جیره غذایی( برای عمل آنزیم در جیره غذایی، پاسخ های آنزیمی بیشتری مشاهده میشوند. سطح عملکرد پرندگان در گروه شاهد مقدار و درجه پاسخ های آنزیمی به عملکرد پرندگان گروه کنترل )تغذیه شده بدون آنزیم( نیز بستگی دارد. اگر عملکرد پرندگان گروه شاهد به هر دلیلی مثال مدیریت ضعیف گله، استرس و یا مقادیر پایین مواد مغذی جیره غذایی ضعیف باشد بنابراین پاسخهای آنزیمی بهتری مشاهده میشود. در این ارتباط، قابل توجه است که عملکرد آنزیمها از جهاتی شبیه عملکرد آنتی بیوتیکها )تغییر جمعیت میکروبی و بهبود سالمت دستگاه گوارش( در جیرههای خوراکی است. محدوديت ها براي حداكثر پاسخ به آنزيمها اگر چه آنزیمهای خوراکی اثرات چشم گیری در صنعت پرورش طیور دارند ولی محدودیت های زیادی برای اثرات بالقوه آنها وجود دارد. واقعیت بیولوژیکی مرتبط با پاسخهای آنزیمی وجود محدودیتهای فیزیولوژیکی مرتبط با شرایط تحمیلی در دستگاه گوارش پرندگان میباشد. حتی در جیره های بر پایه ذرت و سویا با قابلیت هضم باال، تنها 85 تا90 درصد نشاسته، پروتئین و لیپیدها هضم میشوند. در جیرههای غذایی حاوی مواد خوراکی با کیفیت پایین، قابلیت هضم حتی کمتر از 75 درصد میباشد که در این جیره ها پاسخهای آنزیمی چشمگیرتر میباشد. قابل ذکر است که انتظار بهبود قابلیت هضم تا 100 درصد با توجه به محدودیتهای مربوط به ساختار سوبسترا، خصوصیات آنزیم و محدودیتهای فیزیولوژیکی مربوط به خود پرنده غیرمنطقی است. بر اساس منابع علمی در دسترس، امکان هضم قسمت هضم نشده مواد خوراکی )25 تا 35 درصد( به وسیله آنزیم منطقی است. الزمه موثر بودن آنزیمهای خوراکی در دستگاه گوارش پرندگان به عواملی مانند آنزیم )منشاء، مقاومت به آنزیمهای پروتئولیک و فعالیت کاتالیکی خاص(، خصوصیات سوبسترا )غلظت و دسترسی(، و شرایط دستگاه گوارش )میزان رطوبت، pH ، دما و مدت زمان ماندگاری خوراک در دستگاه گوارش خصوصا در قسمتهای ابتدایی دستگاه گوارش جایی که بیشتر واکنش های آنزیمی اتفاق میافتد( بستگی دارد. محیطی مرطوب و آبدار برای آغاز فعالیتهای آنزیمی مورد احتیاج است. هنگامی که پرنده خوراک حاوی آنزیم را مصرف میکند شرایط و محیط مرطوب با عبور خوراک از دستگاه گوارش برای فعالیت آنزیم مهیا میشود. فعالیت بیشتر آنزیمهای خوراکی در درجه دمایی بین 40 تا 60 درجه سانتیگراد میباشد. در درون بدن پرنده میزان دمای الزم برای فعالیت آنزیم محدود کننده نیست. از طرف دیگرpH اولین محدودکننده فیزیولوژیکی برای فعالیت و ماندگاری آنزیم میباشد. عالوه بر این، دومین محدود کننده فعالیت آنزیمی مدت زمان محدود حضور آنزیم در دستگاه گوارش طیور است )مدت زمان مابین بلع خوراک تا رسیدن آن به انتهای ایلیوم(. در کل اثرات سودمند قابل انتظار از آنزیم ها و عدم یکنواختی مشاهده شده در پاسخهای آنزیمی به مجموعه عوامل ذکر شده بستگی دارد. نتيجه گيري و پاسخ هاي كاربردي 1- فواید استفاده از آنزیم ها در جیره غذایی پرندگان جهت افزایش قابلیت هضم مواد مغذی و بهبود عملکرد پرندگان به خوبی به اثبات رسیده است. با این حال وجود یکسری از محدودیت های فیزیولوژیکی مربوط به pH و مدت زمان ماندگاری خوراک در دستگاه گوارش طیور از موضوعات مهم موجود در ارتباط با پاسخهای آنزیمی هستند. 2- حتی در جیره های با قابلیت هضم باال مانند جیره های بر پایه ذرت و سویا، قابلیت هضم ایلیومی نشاسته، پروتئین و لیپیدها در حدود 85 تا 90 درصد است و انتظار افزایش قابلیت هضم صد درصدی این مواد مغذی به وسیله آنزیم ها غیر منطقی است. بر اساس نتایج حاصل از تحقیقات موجود امکان هضم 35 درصد از مواد مغذی هضم نشده توسط آنزیم های اضافه شده به خوراک وجود دارد. 3- تکنولوژی آنزیم های خوراکی در صنعت پرورش طیور یک عرصه گسترده فعال تحقیقاتی و در حال گسترش می باشد. در این ارتباط از جمله فعالیت های تیم های تحقیقاتی، ماندگاری و عادت پذیری بهتر آنزیمهای خوراکی به شرایط موجود در دستگاه گوارش طیور میباشد. این گونه فعالیتهای تحقیقاتی در نهایت باعث موثر بودن استفاده از آنزیمها در شرایط عملی خواهد شد.
قالب وردپرس