آنزیم­های مدرن ، نیازمند بررسی در فرمولاسیون رژیم غذایی


مصطفی صادقی دخت

دانشجوی دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرمسار

چکیده:

فرصت های قابل توجه در دسترس برای استفاده کاربردی زایلاناز و فیتاز در جیره طیور وجود دارد. با این حال ، اصلاحات برای قابل هضم کردن فسفر و غلظت های انرژی به طور فزاینده­ای به صورت محصولات جدید صورت گرفته اند تا تغییرات عمیقی در چگونگی خوردن آنچه که توسط پرنده هضم می­شود، پدید آید.

از ابتدای مصرف جیره ها بر پایه گندم و جو در جوجه های گوشتی تا به امروز ارزش آنزیم های غذایی در بازار جهانی حداقل 550 میلیون دلار آمریکا تخمین زده می­شود که موجب صرفه جویی در بازار جهانی غذا می­شود که 35 میلیارد دلار در سال تخمین زده می­شود. رشد سریع این بازار، به ویژه در 5-10 سال  گذشته عمدتاً  باعث مصرف تکنولوژی فیتاز و استفاده از کربوهیدرازهای گسترده­تر بر پایه­ی ذرت است که هر دو در پاسخ به افزایش هزینه های جاری در ارتباط هستند. سرمایه گذاری قابل توجهی در تحقیقات کاربردی استفاده از آنزیم­های بیرون بدنی شده که منجر به تعدادی از تحولات استراتژیک شده است . از لحاظ تاریخی فیتاز تا اندازه­ای به عنوان جایگزین مقرون به صرفه برای منابع فسفرغیر آلی استفاده شده است ، اما بررسی های اخیر نشان می­دهد که آزاد سازی اورتوفسفات از فیتین ممکن است در درجه دوم اهمیت باشد تا خروج فیتات واکنش پذیر از جیره. بهسازی رادیکال جیره­ی غذایی مستلزم تدوین و فرمولاسیون در غیاب فیتات است، این تغییرات شامل کلسیم ، سدیم ، اسیدهای آمینه و انرژی است.

همچنین اخیراً نشان داده شده است که مقداراثر زایلانازهای خارج بدنی به ارزش رژیم غذایی که به آن اضافه می­شود بستگی دارد ، که مانع از الحاق کامل بین زایلاناز و فیتاز می­شود. بنابراین ، در آینده ، مهمتر از مشخصات آنزیم چگونگی دانش کاربرد آن جهت حداکثر بازده سود می­باشد. استفاده استراتژیک از فیتازها و زایلانازها در تغییر رژیم غذایی مناسب می­تواند مزایای اقتصادی قابل توجهی برای کاربر نهایی داشته باشد، ولی این برتری ممکن است کاهش یابد در صورتی که مقادیر نسخه­ی اصلی اشتباهی تشخیص داده شود.

● تطبیق اثر آنزیم

وظیفه­ی اولیه­ی پژوهش غذایی در بسیاری از جهات،( حداقل در چند دهه­ی اخیر) حفظ تغییرات پتانسیل ژنتیکی تغذیه­ای ارائه شده توسط شرکت های اصلاح نژاد بوده است. بنابراین پژوهش تغذیه­ای واکنش پیشگیرانه در طبیعت آن است که تولیدات جدید وارد بازار شود و متخصصان تغذیه باید به این تغییرات در مواد مغذی ، واکنش مثبت ( معمولاً معقول) نشان دهند.

در ابتدا آنزیم­های خارج بدنی در این مقوله به کار برده می­شوند و زمانی ارزشمند شدند که در محیط با سهولت نسبی و مقدار اندک ( اما نه خیلی ارزشمند) موجب تغییر رژیم غذایی شدند. یک نمونه از کارکردهای زایلاناز­ در رژیم غذایی پایه بر ذرت . سویا در جوجه های گوشتی، حذف درصد کمی ازچربی اضافه ( حدود 30-60 کیلو کالری بر کیلوگرم ) در مرحله رشد یا میان دان است.نتیجه­ی نهایی، صرفه جویی چندین هزار دلار در هر تن خوراک، اغلب بهبود در عملکرد و یکنواختی گله است.

به هر حال ، فیتاز به تنهایی به عنوان یک روش کارآمد در فرمول خوراک مناسب نیست. مساعدت و سازش قابل توجه و اثر گسترده آن طی اصلاحات اخیر (فقط ) با غلظت های فسفات معدنی ارتباط دارد که ممکن است مشکلات بیشتری را نسبت به راه­حل ها ایجاد کند. فیتاز، به ویژه فیتازهای باکتریایی نسل دوم وسوم در چنین روشی که در آزاد سازی اورتوفسفات های به شدت تهاجمی  و از بین برنده طراحی شده­اند، تقریباً به طور کامل ، اثرات ضدمغذی فیتات رادر این فرآیند برطرف می­کنند. در حالی که فسفر آزاد شده را می­توان نسبتاً راحت اندازه گیری کرد، اثرات فرافسفریک فیتازها در مقایسه با سایر رقبا بسیار سخت تر است . این اثرات فرا فسفریک باید به عنوان یک پتانسیل با ارزش در جهت بالا بردن استفاده از فیتاز در نظر گرفته شود، اما در عین حال یک تهدید قابل توجه برای بهره­وری بستر است در صورتی که فرمول غذایی مناسب را برای خود اختصاص نداده باشد.

● اثرات فرافسفریک

رژیم­های پرورش طیور، حداقل به لحاظ تاریخی، جهت ماهیت تأثیرفیتات در نظر گرفته نشده­اند، فیتات در همه جا حضور دارد(جدول 1) . ترکیبی واکنش­پذیر و بسیار مؤثر با اثرات فیزیولوژیکی به مراتب فراتر از رقت فسفر قابل هضم است. در خوراک ، فیتات در غلظت­های بین 7 تا 20 گرم در کیلوگرم ( 0،2 تا 0،5 گرم در کیلوگرم فیتات) است و معمولاً به عنوان نمک های واکنشی ناپذیر منیزیم و پتاسیم ( گاهی اوقات کلسیم نیز نقش دارد) که به فیتین معروف است حضور دارد. پس از این که خورده شد و در معرض شرایط اسیدی ( یون H+) قرار گرفت  به راحتی جایگزین کاتیون های دو ظرفیتی می­شود و تقریباً نیمی از فیتات به طور پروتونی کاملاً حل شده است.

کاهش در انحلال پذیری پروتئین که مسئولین اثر فیتات روی، سدیم، کلسیم، اسید آمینه ها است و انرژی حاصله از ترشح موسین، HCI ، پپسین، صفرا و NaHcoمنجر به افزایش انرژی، سدیم و جریان اسید آمینه در لومن می­شود که با حمل و نقل فعال تداخل دارد. علاوه بر این، کمپلکس­های پروتئینی فیتات موقعی که غذا به انتهای ایلئوم می­رسد تقریباً به طور کامل بهبود خواهد یافت و فیتات دست نخورده ، که به دوازدهه می­رسد، به سرعت در حال تمیز کردن کاتیون های دو ظرفیتی مخصوصاً کلسیم است . تشکیل رسوب نا محلول به طور مؤثر یون­های با ارزش را از محیط گوارشی از بین می­برد. بنابراین ، غلظت متوسطی از فیتات (کمتر از 1% در رژیم غذایی) تأثیر عمیقی بر فرآیندهای درونی و حلالیت و قابلیت هضم مواد مغذی در رژیم غذایی است.

جدول1- فیتات در مواد خام خوراک همه جا حضور دارد

میزان فیتات ( گرم در کیلوگرم)

غلات

1/9 – 2/7

گندم

1/6 – 2/6

ذرت

1/4 – 2/4

سورگوم

10/8 – 11/1

سبوس برنج

2/8 – 3/3

کنجاله سویا

3/4 – 4/8

OSR

شلاته کننده­های معدنی

تأمین مواد معدنی مورد نیاز طیور در حضور فیتات (فقدان فیتاز) در نظر جالب است و بنابراین ،سهوا ، جایگزین این پیامدهاست . یکی از این نمونه ها غلظت نسبتاً بالای سدیم است که اغلب جوجه های گوشتی مدرن تغذیه می­شوند. البته پرندگان همه­ی سدیم و کلسیم مورد نیاز خود را از فیتاز دریافت نمی­کنند، اما قابل توجه( شاید 30% از کلسیم مورد نیاز و 15% از سدیم مورد نیاز ) هستند. این که سدیم قادر به اختلال در کمپلکس های فیتات – پروتئین است، تصادفی نیست و پس از آن این احتمال وجود دارد که سدیم مورد نیاز سهوا قبل از فیتات به این مکانیسم دست یافته است. علاوه بر این یک مولکول فیتات قادر به تشکیل کمپلکس با 5 مولکول کلسیم است . در جیره­ی فیتات آزاد ، مقدار کلسیم مورد نیاز تنها حدود 6% است. با این حال ، این مهم به نظر می­رسد که همه­ی استرهای فیتات به همین ترتیب بدخیم­اند و همچنین برای حذف اثرات ضد تغذیه­ای لازم به کاهش تمام فیتات به میواینوزیتول و فسفات آزاد است.در آنجا یک کاهش نامناسب در ظرفیت فیتات برای اتصال به کلسیم که فسفات از دست داده، وجود دارد. نسل جدید فیتازهای باکتریایی در برابر هضم پروتئولیتیکی بیشتر از همتایان قارچی خود مقاوم­اند و آن­ها به صورت تهاجمی ، پاک کننده­ی فیتات می­باشند. شاید فیتازهای نسل جدید به طور مناسبی به ماتریکس کلسیم اختصاص داده شود(2% یا حتی بیشتر)، در نتیجه هر دو ، فرصت­های تجاری قابل توجه و پیامدهای منفی استفاده­ی غلط افزایش می­یابد.

●فرمول بندی

به منظور به حداکثر رساندن ارزش فیتاز و برای کاهش خطر ابتلا به استفاده­ی نادرست، به تغییرات مناسب در تراکم مواد مغذی رژیم غذایی نیاز است و باید شامل یک ماتریکس برای فسفرها، کلسیم ، سدیم، اسیدهای آمینه و انرژی باشد. در جهت منافع تأسیس یک چهار چوب مرجعی، پیشنهاد می­شود که برای سومین نسل جدید( مهندسی E.Coli) FTU 500 در کیلوگرم مقدار فیتازهای مناسب باید 13/0 تا 14/0 در صد فسفر ، 17/0 تا 20/0 در صد کلسیم، 02/0 تا 05/0 در صد سدیم ، 1 تا 6 در صد آمینواسید ( 1% برای متیونین 6% برای سیستئین ، برای بقیه پیروی یک الگوی تثبیت شده ) و حدود 40 کیلو کالری در کیلوگرم انرژی قابل متابولیسم آزاد کند. شکست در دستیابی به این اثرات( به عنوان مثال کاربرد ماتریس فسفر، اما نه مقدار وابسته به کلسیم ) می­تواند منجر به مشکلات مربوط به احتباس آب شود، که شاید از طریق آسیب کلیوی به واسطه­ی غلظت کلسیم در گردش نامناسب اعمال شود.

اخیراً گزارش شده است که اثرات مفید زایلاناز برون بدنی در مرغ و رژیم غذایی خوک ، به طور جدایی ناپذیری به اندازه چربی هضم نشده ، پروتئین و نشاسته در بخش­هایی از ایلئوم وابسته است. این مشاهدات تقریباً توسط 19 مقاله­ بررسی شده که بین سالهای 1998 تا 2009 منتشر شده است، حمایت شد. همچنین فیتاز ( اعم از معتبر و نامعتبر ) پروتئین ، چربی و نشاسته قابل هضم روده را بهبود می­بخشد، و مقدار هضم نشده را کاهش می­دهد . در این وضعیت در حضور زایلاناز میزان انرژی را باید کاهش داد( حدود 20% )، زیرا در حضور فیتاز ، کاهش قسمت هضم نشده تأیید می­شود. با این تعریف ، فقط افزودنی انتخابی اول ، می­توان ماتریکس کامل  خود را هنگامی که به رژیم غذایی دست نخورده افزوده شده است حمل کند، اما مواد افزودنی بعدی باید ماتریکس های کاهش یافته­ی خود را جهت تأثیر متصدی فعلی تطبیق دهند. در فرضیه ­ای (گرچه واقع بینانه نباشد) حداکثرقابلیت هضم روده 100% است. افزایش مداوم قابلیت هضم مواد مغذی موجب حرکت قابلیت هضم به سمت منحنی ثابت می­شود.

آنتی بیوتیک­های محرک رشد ، کوکسیدیو استات ها و دیگر مکمل های معمول مورد استفاده در ماتریکس باید با منافع متصدی همراستا باشد.اگر مقادیر ماتریکس تولید شده توسط عرضه کننده ، فاقد فیتاز باشد ، عرضه متناسب با ماتریکس باید کاهش پیدا کند. برای مثال یک ماتریکس انرژی 100 کیلوکالری بر کیلوگرم برای زایلاناز در نهایت ممکن است 50-60 کیلوکالری بر کیلوگرم در یک رژیم غذایی باشد، که شامل مجموعه­ای از عملکرد و افزایش قابلیت هضم وابسته به درمان آنزیمی است.

●نتیجه گیری

فورمولاسیون در غیاب فیتات آسان نیست و نیاز به توجه مناسب به رژیم غذایی سدیم ، کلسیم ، اسیدهای آمینه، انرژی و غلظت فسفر دارد. با این حال، حذف فیتات از طریق استفاده از نسل جدید فیتازها، ارائه­ی فرصت­های بی­نظیر تجاری برای بهینه سازی غلظت کلسیم ،سدیم، بهبود قابلیت هضم پروتئین و همچنین در ارتباط با تراکم رژیم غذایی و قابلیت هضم فسفر اقتصادی مقرون به صرفه است. همان طور که تغذیه در سالهای اخیر یک نقش واکنش پذیر گرفته است. آن هنگام است که توسعه­ی محور تغذیه ، پرورش دهندگان را وادار کرده است تا توجه داشته باشند که شاید محصولاتشان در مسیر شیوه­های تغذیه­ای حال حاضر نباشد. فقدان و نبود فیتات در آینده قطعاً برای گزینش اجباری باید مورد توجه قرار گیرد، تا نژادهای جدید با فیتات­های آزاد دوره­ای جدید هماهنگ باشد.