فراوری با لاکتیک اسید

۷ دقیقه خواندن
اثر فراوری محصولات جانبی با لاکتیک اسید و سطح فسفر در جیره بر جمعیت میکروبی شکمبه

گذشته از سودآوری، محصولات جانبی حاصل از صنعت فراوری غذا مثل سبوس، زبره­های گندم، دانه‌های روغنی و تفاله چغندر با لاکتیک اسید اخیراً در صنعت خوراک دام به دلایل مختلف مورد توجه خاص قرار گرفته است. کاربرد این محصولات فرعی (by-products) می‌تواند استفاده از غذاهای قابل‌استفاده برای انسان را در خوراک دام محدود کند(Wilkinson and Lee, ۲۰۱۷). بعلاوه گاو توانایی تبدیل قسمت زیادی از مواد فیبری و پروتئین های گیاهی به پروتئین حیوانی باکیفیت بالا را دارد(Ertl et al., ۲۰۱۶ a). هرچند مطالعات بر سودمندی و قابل‌استفاده بودن این محصولات در خوراک نشخوارکنندگان(Ertl et al., ۲۰۱۶b) تاکید می‌کنند.

ولی اطلاعات کمی در مورد اثر خوراک‌های غنی از محصولات جانبی بر اکوسیستم میکروبی شکمبه (به خصوص زمانی که به عنوان تنها منبع کنسانتره بکار می‌روند) وجود دارد؛ بنابراین مهم است که اثر این محصولات در هموستازی میکروبی شکمبه بررسی شود. مخصوصاً استفاده از محصولات جانبی با فسفر بالا می‌تواند برای تغذیه گاو مناسب باشد. هرچند فسفر موجود در محصولات جانبی به خصوص غلات(by-products) معمولاً با فیتات باند شده (Humer and Zebeli, ۲۰۱۵) و فیتات دسترسی شکمبه‌ای فسفر را کاهش می‌دهد. صرف‌نظر از فعالیت فیتاز میکروبی در شکمبه (Feng et al., ۲۰۱۳) تجزیه شکمبه‌ای فسفر فیتاتی(فسفر باند شده با فیتات) معمولاً ناقص اتفاق می‌افتد(Khol-Parisini et al., ۲۰۱۵) (به خصوص در حالت رژیم‌های تغذیه‌ای مدرن در سیستم تولید شیر که به دلیل سرعت عبور بالا دسترسی به فسفر فیتاتی برای میکروب ها و میزبان محدود می‌شود).

نتایج مطالعات پیشین و هدف پژوهش

اخیراً نشان داده‌شده که خیساندن دانه جو با ۵% لاکتیک اسید (LAC)، می‌تواند دسترسی فسفر فیتاتی را افزایش داده و آن را جایگزین بخشی از فسفر معدنی مورد نیاز باکتری‌ها برای تخمیر کند (Harder et al., ۲۰۱۵)؛ بنابراین فرآوری محصولات جانبی با LAC می‌تواند از نظر زیست‌محیطی به دلیل کاهش نیاز به مکمل فسفر غیر آلی برای دام مورد توجه باشد. فرآوری جو با لاکتیک اسید میزان همی سلولز و قابلیت هضم شکمبه ای نشاسته را افزایش داد (Harder et al., ۲۰۱۵) و علاوه بر کاهش فسفر فیتاتی، فراوانی شکمبه­ای آمیلولایتیک­های مهم، فیبرولایتیک­هایی مثل قارچ‌ها، لاکتوباسیلوس، رومینوکوکوس آلبوس و رومینوکوکوس فلاوفاسینس و مگاسفرا السدنی را تغییر داد (Deckardt et al., ۲۰۱۶).

به دلیل اینکه محصولات جانبی از نظر فیبر غنی تر از دانه غلات هستند، فرض ما براین است که فرآوری محصولات جانبی با لاکتیک اسید می‌تواند جمعیت باکتری‌های فیبرولیتیک را به دلیل افزایش دسترسی باکتری­ها به فسفر در شکمبه (نیاز فسفر بیشتر برای شکستن فیبر) تعدیل کند. با وجود فسفر جیره‌ای کافی از منبع آلی، معمولاً در گاوهای پر تولید از مکمل فسفر معدنی (برای جبران دسترسی ناکافی فسفر فیتاتی و اطمینان از فسفر در دسترس کافی در شکمبه) استفاده می‌شود(Humer and Zebeli, ۲۰۱۵)؛ بنابراین ما بیشتر این فرضیه را مطرح کردیم که فرآوری محصولات جانبی با LAC اثری مشابه فسفر غیر آلی بر میکرب‌های شکمبه و فعالیت متابولیکی آن‌ها دارد. هدف این پژوهش خیساندن کنسانتره های غنی از محصولات جانبی(BPC) با لاکتیک اسید و مکمل کردن آنها با فسفر معدنی و بدون فسفر معدنی است و ارزیابی اثر این فرآوری بر جمعیت میکروبی شکمبه و هضم مواد مغذی است.

نتایج آزمایش

جیره با ۱.۶ گرم فسفر(به فرم مونوکلسیم فسفات) در کیلوگرم ماده خشک بعلاوه ۲۸۴ میلی‌گرم فسفر غیر آلی بر اساس تخمیر با بزاق مصنوعی مکمل شد. مایع تخمیر برای آنالیز اسیدهای چرب کوتاه زنجیر، گازهای تخمیری، جمعیت میکروبی و باقیمانده خوراک (برای تعیین قابلیت هضم) جمع‌آوری شد. خیساندن در LAC میزان پروتئین خام، NDFو ADF و مواد معدنی محصولات فرعی را کاهش داد. فراوری محصولات فرعی با LAC فراوانی باکتریایی را تغییر داد به خصوص در مورد گونه‌های غالب مثل باکتروئید السند کلسترودیالس. این آزمایش نشان داد که متابولیسم کربوهیدرات و پیروات، بیوسنتز اسیدهای چرب غیراشباع و تجزیه چندین گزنوبیوتیک توسط فرآوری محصولات فرعی به وسيله LAC تحریک شد.

همچنین فراوری با LAC باعث افزایش فعالیت تخمیر با توجه به داده‌ها (افزایش غلظت اسیدهای چرب کوتاه زنجیر به خصوص پروپیونات و بوتیرات و متان) و کاهش تجزیه شکمبه ای پروتئین شد. کاهش اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و تجزیه مواد مغذی توسط مکمل فسفر غیر آلی نشان‌دهنده‌ی کاهش فعالیت متابولیکی باکتری‌ها است. در کل خیساندن محصولات فرعی در لاکتیک اسید ممکن است تکثیر گونه‌های مشخصی از باکتری‌های فیبرولایتیک را تحریک و فعالیت متابولیکی این‌گونه‌ها را افزایش دهد. درحالی‌که استفاده از مکمل فسفر برای تامین نیاز فسفر شکمبه ممکن است در استفاده از مواد مغذی اختلال ایجاد کند. داده‌های بالا از بررسی آزمایشگاهی بدست آمده و برای حصول اطمینان از نتایج لازم است مطالعات حیوانی(In vivo) انجام شود.

Barbara U. Metzler-Zebeli, Andreas Haselmann, Fenja Klevenhusen, Wilhelm Knaus, and Qendrim Zebeli. ۲۰۱۸. Lactic acid treatment of by-products and phosphorus level in the diet modulate bacterial microbiome and the predicted metagenome functions using the rumen simulation technique J. Dairy Sci. ۱۰۱:۱–۱۵