سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) افزودنی‌های خوراکی را در دسته‌های مختلفی طبقه‌‌بندی می‌کند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها افزودنی‌های زیست‌فناوری است. این دسته شامل پروبیوتیک‌ها، پریبیوتیکها و آنزیم های خوراک طیور می‌شود که تحولی عظیم در تغذیه صنعتی ایجاد کرده‌اند. در دهه‌های اخیر، با توجه به ممنوعیت مصرف آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد در بسیاری از نقاط جهان، استفاده از این ترکیبات بیولوژیک برای حفظ سطح مطلوب سلامت و بهره‌وری به یک ضرورت تبدیل شده است. در این مقاله، به بررسی دقیق عملکرد آنزیم های خوراک دام و طیور و سایر مکمل‌های زیستی در بهبود هضم، مقابله با عوامل ضدتغذیه‌ای و حفظ سلامت روده می‌پردازیم.
کاربرد آنزیم های خوراک طیور در جیره نویسی
در دهه گذشته، از آنزیم های خوراک طیور به عنوان وسیله‌ای استراتژیک برای افزایش استفاده از مواد مغذی در جیره‌ها استفاده شده است. این آنزیم‌های خارجی (Exogenous Enzymes) در حال حاضر به‌طور گسترده به‌عنوان نوعی افزودنی خوراکی در فرمولاسیون جیره طیور به کار می‌روند تا اثرات مخرب عوامل ضدتغذیه‌ای را کاهش دهند، عملکرد حیوان را بهبود بخشند و هضم اجزای جیره غذایی را ترویج کنند. پیش‌بینی‌های علمی نشان می‌دهد که تغییرات آینده در تولید حیوانات در سراسر جهان، استفاده از آنزیم های خوراک طیور را در فرمولاسیون خوراک بیش از پیش افزایش خواهد داد. پروتئاز، فیتاز، آلفاآمیلاز، گزیلانازها، بتاگلوکانازها، گزیلوگلوکانازها، گالاکتومانانازها، پکتینازها، آرابینوفورانوزیدازها و استرازهای اسید فرولیک، چند نمونه رایج از این آنزیم‌ها هستند که در تولید خوراک حیوانات نقش کلیدی دارند.
مکانیسم اثر آنزیم هیدرولیتیک در روده
مکانیسم اصلی آنزیم های خوراک طیور بر پایه فعالیت هیدرولیتیک است. آنزیم‌های هیدرولیتیک با حذف عناصر ضدتغذیه‌ای از مواد خوراکی، قابلیت هضم خوراک را در روده حیوان به شدت بهبود می‌بخشند. این گروه از آنزیم های خوراک طیور با در دسترس قرار دادن مواد مغذی بلوکه‌شده در ساختار خوراک (نظیر نشاسته، پروتئین، اسیدهای آمینه و مواد معدنی) عمل می‌کنند. یکی از ویژگی‌های مهم آنزیم های خوراک طیور این است که این ترکیبات در واقع پروتئین‌هایی هستند که در نهایت توسط خود حیوان هضم یا دفع می‌شوند و هیچ‌گونه باقیمانده شیمیایی یا مضری در گوشت یا تخم‌مرغ بر جای نمی‌گذارند. همچنین، آنزیم های خوراک طیور با کاهش مقدار مواد مغذی هضم‌نشده و دفع‌شده در فضولات حیوانات، به‌‌ویژه نیتروژن و فسفر، به کاهش اثرات نامطلوب زیست‌محیطی ناشی از تولیدات دام و طیور کمک شایانی می‌کنند.
نقش پروتئازها در هضم پروتئین جیره
در دهه گذشته، استفاده از افزودن پروتئاز خارجی در جیره‌های طیور روند افزایشی داشته است. به‌منظور افزایش قابلیت هضم انرژی و پروتئین جیره‌های مبتنی بر غلات و دانه‌های روغنی، استفاده از آنزیم پروتئاز به تنهایی باعث بهبود استفاده از مواد مغذی و افزایش حل شدن اجزای پلی‌ساکاریدهای غیرنشاسته‌ای (NSP) در دوزهای پایین‌تر شده است. مکمل پروتئاز خارجی در دسته آنزیم های خوراک طیور، یک روند رو به رشد در تغذیه حیوانات است که تأثیرات کاملاً مثبتی بر عملکرد رشد پرنده، قابلیت هضم مواد مغذی و حتی ترشح آنزیم‌های درون‌زا دارد. علاوه بر این، افزودن این گروه از آنزیم های خوراک طیور ممکن است با کاهش تنوع اقلام و همچنین کاهش اثرات مضر ترکیبات ضدتغذیه‌ای مانند لکتین‌ها یا مهارکننده‌های تریپسین مقاوم به حرارت، کیفیت مواد اولیه را بهبود بخشد.
آنزیم فیتاز برای جذب فسفر در پرنده
از زمان عرضه اولین محصولات تجاری فیتاز در سال ۱۹۹۱، فیتازها به‌عنوان یکی از مهم‌ترین آنزیم های خوراک طیور در جیره‌های پرندگان و ماهی‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به دلیل عدم وجود آنزیم فیتاز درون‌زا در بدن پرنده، بیشتر فسفر موجود در مواد خوراکی گیاهی به شکل فیتات است که به راحتی در دستگاه گوارش گونه‌های مختلف مرغ هضم و جذب نمی‌شود. از طریق هیدرولیز فیتات، مکمل فیتاز مصرف فسفر را افزایش می‌دهد و به‌طور بالقوه دفع فسفر به محیط زیست (از طریق مدفوع) را به شدت کاهش می‌دهد. فیتاز همچنین ممکن است استفاده از خوراک، افزایش وزن، تولید و ویژگی‌های تخم‌مرغ، در دسترس بودن انرژی، قابلیت هضم مواد مغذی و حفظ مواد معدنی ضروری در استخوان و خون را بهبود بخشد. بنابراین، تأثیر این دسته از آنزیم های خوراک طیور بر عملکرد و جذب کلسیم و فسفر در مرغ‌های تخم‌گذار تغذیه‌شده با جیره‌های مبتنی بر ذرت و سویا به‌خوبی شناخته شده است.
آلفاآمیلاز برای افزایش انرژی در جوجه گوشتی
برای افزایش قابلیت هضم نشاسته و بهینه‌سازی استفاده از انرژی به‌منظور به حداکثر رساندن عملکرد جوجه‌های گوشتی، گنجاندن آنزیم آلفاآمیلاز به‌عنوان یک استراتژی مؤثر ظاهر شده است. این آنزیم با کاتالیز کردن هیدرولیز مولکول‌های پیچیده نشاسته به واحدهای کوچک‌تر (مانند گلوکز، مالتوز و دکسترین‌ها)، جذب آن‌ها را در دستگاه گوارش تسهیل می‌نماید. استفاده از این نوع آنزیم های خوراک طیور در جیره‌هایی که با انرژی قابل متابولیسم پایین‌تر فرموله شده‌اند، یک راه عملی و اقتصادی برای به حداکثر رساندن عملکرد جوجه‌های گوشتی است. آلفاآمیلاز همچنین هضم کربوهیدرات‌ها را ارتقا داده و مقدار انرژی قابل دسترس برای رشد و تولید پرنده را افزایش می‌دهد.
گزیلاناز کاهش دهنده ویسکوزیته محیط گوارشی
در جیره‌های تهیه شده با غلات، مکمل گزیلاناز برای به حداکثر رساندن جذب مواد مغذی و به حداقل رساندن مشکلات ناشی از ضایعات حیوانی ضروری شده است. این مکمل امکان دستیابی به نرخ رشد قابل‌مقایسه را بدون کاهش بازده خوراک فراهم می‌کند. گزیلانازها در دسته آنزیم های خوراک طیور به سه روش مختلف عمل می‌کنند: اول، با تجزیه آرابینوزایلان‌های محلول برای کاهش ویسکوزیته محتویات روده؛ دوم، با عمل مستقیم بر روی دیواره‌های سلولی مواد خوراکی و ایجاد افزایش در فعالیت آنزیم‌های درون‌زا؛ و سوم، با آزادسازی الیگوساکاریدها در نتیجه تجزیه گزیلان در بخش‌های انتهایی دستگاه گوارش که این ترکیبات به عنوان یک پری‌بیوتیک طبیعی عمل می‌کنند.
معرفی پری‌بیوتیک در تغذیه طیور
در کنار آنزیم های خوراک طیور، پریبیوتیکها نیز نقش مهمی در سلامت روده دارند. پریبیوتیکها موادی هستند که تحت تخمیر انتخابی قرار گرفته و ترکیب یا فعالیت میکروبیوتای روده را تغییر می‌دهند و در نتیجه به سلامت میزبان کمک می‌کنند. یکی از جایگزین‌های مناسب آنتی‌بیوتیک برای محرک رشد که توجه زیادی را به خود جلب کرده است، فیبر جیره با ویژگی‌های پری‌بیوتیکی است. به عنوان مثال، پری‌بیوتیک‌هایی مانند مانان‌الیگوساکارید (MOS) ممکن است اثرات مضر استرس گرمایی چرخه‌ای را بر مورفولوژی روده کوچک کاهش دهند. همچنین نشان داده شده است که متابولیت‌های تخمیر مخمر (YF) باعث کاهش معیارهای استرس در طیور تحت استرس گرمایی می‌شوند و مصرف مکمل‌های YF قبل از بروز استرس گرمایی، اختلال عملکرد سد روده را کاهش می‌دهد.
انواع کربوهیدرات پری بیوتیک در جیره
پریبیوتیکها در واقع کربوهیدرات‌های الیگوساکاریدی هستند که عمدتاً شامل گالاکتوالیگوساکاریدها (GOS)، لاکتولوز، اینولین و مشتق آن‌ها فروکتوالیگوساکاریدها (FOS) و همچنین گزیلوالیگوساکاریدها (XOS) می‌شوند. بر اساس تحقیقات اخیر، پریبیوتیکها علاوه بر کربوهیدرات‌ها، حاوی ترکیبات غیرکربوهیدراتی مختلفی نیز هستند که نیازهای پری‌بیوتیکی را برآورده می‌کنند؛ مانند پلی‌فنول‌های استخراج‌شده از میوه‌هایی نظیر زغال‌اخته و تمشک سیاه که خواص آنتی‌اکسیدانی و تعدیل‌کننده روده دارند.
مکانیسم اثر پری بیوتیک در طیور چگونه است؟
پریبیوتیکها ممکن است فرآیندهای بیولوژیکی دستگاه گوارش را در طیور تغییر دهند تا سلامت و عملکرد پرنده را با افزایش رشد، کاهش تلفات و بهبود بازده خوراک افزایش دهند. این ترکیبات ممکن است بر تجزیه مواد غذایی غیرقابل هضم، تولید ویتامین‌ها و نیتروژن و سهولت حذف غذاهای نامطلوب از جیره غذایی تأثیر بگذارند. آن‌ها همچنین باعث تغییرات مثبت در میکروبیوتای روده شده و بر متابولیسم میزبان و عملکرد ایمنی تأثیر می‌گذارند. گنجاندن پریبیوتیکها (در کنار آنزیم های خوراک طیور) در جیره، یک استراتژی بالقوه است. کربوهیدرات‌های غیرقابل هضمی که به عنوان پری‌بیوتیک شناخته می‌شوند، ترکیب و الگوهای تخمیر میکروبیوتای گوارشی را به طور مطلوب تغییر داده و به نفع گونه‌هایی هستند که برای میزبان مفیدند.
معیارهای انتخاب پری بیوتیک
برای اینکه یک ماده به عنوان پری‌بیوتیک واجد شرایط شود، باید معیارهای خاصی را برآورده کند: (الف) نباید در دستگاه گوارش فوقانی هیدرولیز یا جذب شود؛ (ب) باید به عنوان یک منبع تغذیه انتخابی برای جمعیت‌های میکروبی مفید در دستگاه گوارش عمل کند؛ و (ج) باید واکنش‌های فیزیولوژیکی را القا کند که برای میزبان مفید هستند. اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFA) مانند اسید لاکتیک و اسیدهای فرار، به عنوان محصول تخمیر پری‌بیوتیک تولید شده و به عنوان یک منبع انرژی حیاتی برای طیور عمل می‌کنند. آن‌ها همچنین pH دستگاه گوارش را کاهش می‌دهند و از رشد باکتری‌های بیماری‌زای حساس به اسید جلوگیری می‌کنند.
پروبیوتیک ها در نقش محافظ روده در پرندگان
افزون بر آنزیم های خوراک طیور و پریبیوتیکها، پروبیوتیک‌ها نیز جایگاه ویژه‌ای در افزودنی‌های زیست‌فناوری دارند. پروبیوتیک‌ها افزودنی‌های خوراکی حاوی میکروارگانیسم‌های زنده هستند که ترکیب میکروبی روده میزبان را بهبود می‌بخشند و تأثیر مثبتی بر میزبان دارند. مطالعات مرتبط متعددی نشان داده است که افزودن پروبیوتیک‌ها به خوراک حیوانات می‌تواند به‌طور مؤثر میکروبیوتای روده را تغییر دهد که این امر می‌تواند ایمنی روده، مقاومت در برابر بیماری و سلامت عمومی را بهبود بخشد و در عین حال دفع پاتوژن‌ها و علائم بیماری را به حداقل برساند. در جیره طیور، گونه‌های مختلف لاکتوباسیلوس، انتروکوکوس فاسیوم و انتروکوکوس فیکالیس، استرپتوکوکوس ترموفیلوس و باسیلوس سوبتیلیس از جمله پروبیوتیک‌های پرکاربرد هستند.
مکانیسم حذف رقابتی و تقویت ایمنی
پروبیوتیک‌های موجود در خوراک با حفظ تعادل میکروب‌های روده به سلامت میزبان کمک می‌کنند. آن‌ها با جلوگیری از کلونیزاسیون باکتری‌های مضر در روده از طریق مکانیسم طرد رقابتی، از بروز بیماری‌ها جلوگیری می‌کنند. پروبیوتیک‌ها به‌طور طبیعی اسیدهای چرب فرار و آلی تولید می‌کنند، با تجزیه فیبرهای نامحلول به هضم کمک کرده، جذب و متابولیسم مواد مغذی را بهبود می‌بخشند و pH روده را تا سطوحی کاهش می‌دهند که بر باکتری‌های بیماری‌زا مانند سالمونلا و E. coli تأثیر بازدارنده می‌گذارند. علاوه بر این، مطالعات متعدد نشان داده است که پروبیوتیک‌ها با افزایش تولید لنفوسیت‌های T و B و همچنین سیتوکین‌های ضدالتهابی، سیستم ایمنی را تقویت کرده و تجویز آن‌ها باعث افزایش پاسخ‌های ایمنی هومورال و سلولی در گله می‌شود.
نتیجه‌گیری: آنزیم های خوراک طیور
با توجه به مستندات علمی ارائه‌شده، افزودنی‌های زیست‌فناوری نقش بی‌بدیلی در ارتقای سلامت و بهره‌وری گله دارند. استفاده هدفمند از آنزیم های خوراک طیور مانند پروتئاز، فیتاز و گزیلاناز، هضم مواد مغذی را به حداکثر رسانده و دفع نیتروژن و فسفر را در محیط زیست کاهش می‌دهد. در کنار این آنزیم‌ها، به‌کارگیری استراتژیک پریبیوتیکها و پروبیوتیک‌ها با تنظیم فلور میکروبی، تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و فعال‌سازی پاسخ‌های ایمنی (سلولی و هومورال)، سد روده‌ای را در برابر پاتوژن‌ها نفوذناپذیر می‌سازد. بنابراین، برای تولید پایدار و موفق بدون اتکا به آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد، ترکیب متعادل آنزیم های خوراک طیور و سایر مکمل‌های زیستی در فرمولاسیون جیره یک ضرورت انکارناپذیر است.
