X
تبلیغات
گروه علوم دامي دانشگاه آزاد اسلامی مشهد - آنزيم‌هاي بتاگلوكاناز و گزيلاناز در تغذية طيور
اولین سایت تخصصی علوم دامی

آنزيم‌هاي بتاگلوكاناز و گزيلاناز در تغذية طيور

ارائه شده توسط مهندس احسان گلمكاني كارشناس علوم دامي

آنزیم چیست؟

خصوصیات آنزیمها عبارتند از :

-از جنس پروتئین هستند،

- به عنوان کاتالیست عمل می کنند،

- به صورت طبیعی یافت می شوند،

و بسیار اختصاصی عمل می کنند.

آنزیمها پروتئینهایی با ساختمان مولکولی سه بعدی بسیار پیچیده اند که تحت شرایط واکنشی خاصی   ( از نظر درجه حرارت ،PH و رطوبت) و فقط روی سوبستراهای اختصاصی خود عمل می کنند.

این مواد کاتالیستهای طبیعی کارآمدی هستند که درتمامی سیستمهای بیولوژیک یافت می شوند. فعل و انفعالاتی که در نبود آنزیمها امکان انجام آنها نیست و یا بکندی انجام می شوند، به علت حضور آنزیمها سرعت می گیرند، به طوری که گاهی اوقات سرعت انجام واکنش به 106برابر سرعت طبیعی در موجود زنده بالغ می شود.

علاوه بر این ،توالی کنترل شده وقوع واکنشهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیک به وسیله آنزیمها تنظیم         می شود. آنزیمها در طول فعل و انفعال به مصرف نمی رسند،بلکه واکنش را کاتالیز نموده و پس از اتمام آن به حالت اولیه خود باز می گردند. به همین علت ، میزان آنزیم مورد نیاز در مقایسه با مقدار سوبسترا بسیار پایین است.

همه موجودات زنده از حمله میکروارگانیسمها، گیاهان و دامها آنزیم تولید می کنند، به همین دلیل،این ماده در تمامی سلولها وهمچنین فضاهای خارج سلولی یافت می شود.آنزیمهای افزوده شده به جیره غذایی، همچون سایر ترکیبات پروتئینی،در دستگاه گوارش شکسته می شوند. بنابراین،باقیمانده آنها در مدفوع طیور یافت نمی شود ورعایت دوره پرهیز پیش از کشتار برای دامهایی که از جیره های غذایی حاوی آنزیم استفاده ضرورتی ندارد.

چون آنزیمها برای واکنشهای کاتالیزوری خود بسیار اختضاصی عمل می کنند، افزودن مخلوطی ازآنزیمهای مختلف به جیره غذایی برای تجزیه مواد غیرقابل استفاده موجود، که تعداد آنها نیز کم نیست، می توان مفید واقع شود. در این صورتی که این امر محرز گردد، کاربرد آنها غالبا نسبت به کاربرد انفرادی آنزیمها از ارجحیت بیشتری برخوردار است.

تاریخچه

هزاران سال بشر از آنزیمها در بخشهای مختلف تولید و نگهداری مواد غذایی استفاده می کرد، بدون آنکه از ماهیت و ویژگی آنها اطلاع کافی داشته باشد. به عنوان مثال، در سنگ نبشته های مصرباستا تولید نوشابه های الکلی ( شراب)به شیوه سنتی وتخمیر خمیرنانوایی به نمایش درآمده است.بدین منظور، میکروبهای زنده  به دست آمده از بدن دامها و گیاهان به مواد خام مورد نظر افزوده می شد. این میکروارگانیسمها مانند مخمرها و باکتریهای اسید لاکتیکی(Lactobacillaceae )آنزیمها مورد نیاز برای تبدیل موارد را تولید می کنند. ازجمله سایر کاربردهای آنزیمها می توان از نگهداری کلم سفید به روش افزودن باکتریهای اسید لاکتیکی و همچنین تولید پنیر به منظور حفظ شیر و ترکیبات موجود در آن نام برد.

وجود آنزیمها که در فرآیندهای حیاتی نقش مهمی بازی می کنند، در قرن 19 به اثبات رسید. پاستور درسال 1857 نشان داد که پدیده تخمیر با فعالیت مخمرهای زنده مرتبط است.در سال 1878،واژه آنزیم به وسیله Kuhne برای بااصطلاح (مخمرهای محلول)که به سلولهای زنده وابستگی ندارند. مورد استفاده قرار گرفت. همچنین Buchner در سال 1897 مدرک مستند و قاطعی دال براثرآنزیمها ارایه نمود. او نشان داد که مایع فاقد سلول حاصل از آبگیری سلولهای مخمرنیز تخمیر الکلی را ایجاد می نماید. Ostwald نیز در سال 1893 اثر کاتالیتیکی آنزیمها را مورد شناسایی قرار داد. سپس در سال 1909 Rohm به فعالیت پروتئاز استخراج شده از لوزالمعده دامها هنگام فرآوری پوست خام برای تولید چرم پی برد.

عصرگسترش و به کارگیری آنزیمهای صنعتی با جداسازی مخلوط آنزیمها از یک نوع کپک(Asprgillus royzae) که مولکولهای قند( کربوهیدراز)و پروتئین (پروتئیناز)راتجزیه می نمو ، به وسیله یک دانشمند ژاپنی به نام Takamine در سال 1894، آغاز شد.Boidin فقط پس از گذشت یک سال توانست بابه کارگیری نوعی کپک، از مواد دانه ای الکل به دست آورد.آنزیمهای کپک مذکور نشاسته موجود را ساکارینه کرده و شکل حاصل به وسیله مخمرها به الکل تبدیل می شدند. علی رغم تحقیقات گسترده، شناسایی ساختمان شیمیایی آنزیمها تا قرن 19 امکان پذیر نگردید. سرانجام  در سال      1926James Summers  با استفاده از اوره آزثابت نمود که آنزیمها از جنس پروتئین هستند. پس ازجنگ جهانی دوم شاده دوره پیشرفت سریع و گسترده به کارگیری فن آوری تخمیر در تولید مواد مختلف بودیم که در ابتدا عمدتا برای تولید آنتی بیوتیکها و آمیلازهای قارچی و باکتریایی به کار گرفته می شد. امروزه، اغلب آنزیمهای ارزشمند تجارتی را میکروارگانیسمها تولید می کنند       ( قارچ، مخمر و باکتری). علاوه بر این ، فرآورده های آنزیمی استخراج شده از بافتهای دامی ( براغی مثال لیپاز و پروتئاز از لوزالمعده)و گیاهی     ( برای مثال پایین ، پروتئاز موجود در میوه پاپایا) نیز نقش مهمی در کاربری صنعتی آنزیمها بازی          می کنند.

 پروتئازها و کربوهیدرازها در حال حاضر مهمترین آنزیمهای تجارتی تولید شده به وسیله میکروارگانیسمها هستند. امروزه آنزیمهای تجارتی در طیف گسترده ای از صنایع مختلف به کار گرفته می شوند. تقریبا نیمی از فرآورده های آنزیمی صنعتی در ساخت مواد پاک کننده به کار می روند، چرا که پروتئازها و لیپازها به عنوان مواد پاک کننده لکه شناخته شده اند.در صنایع تولید پارچه و کاغذ نیز عمدتا از آمیلاز و همی سلولاز استفاده می شود،در حالی که در صنایع چرم پروتئاز مورد بهره برداری قرار می گیرد. درحال حاضر،حدود50 تا 55% از آنزیمهای صنعتی در صنایع غیرغذایی به کار گرفته می شوند. صنایع تولید مواد شوینده ، تولید نشاسته و فرآوری مواد لبنی نیزبه ترتیب عمده ترین مصرف کننده آنزیمها هستند.به کارگیری آنزیمها در تغذیه دامها تا اواسط دهه هشتاد چندان جدی گرفته نمی شد وعمدتا در مناطقی که دسترسی به مواد با قابلیت هضم بالا مانند ذرت محدود بود و استفاده ازآنها ضرورت می یافت، همچون کانادا، کشورهای اسکاندیناوی و آلمان شرقی سابق، متداول بود. ازطرف دیگر، اثرات حاصل از کاربرد آنزیمها توجه روزافزونی را به خود جلب نمودند. این نوع آنزیمها پس از سالها تحقیق ومطالعه پرهزینه و گذر از مراحل مختلف تولید شدند. با توجه به اهمیت روز افزون آنزیمها، در سال 1993 دردستورالعمل EEC/ 526/70 که ویژه مواد افزونی برای تغذیه دامهااست. این مواد به عنوان یک گروه جدید گنجانیده شدند. از آن زمان تاکنون اتحادیه اروپا استفاده از این مواد را در جیره غذایی قانونمند نمود و پس از انجام آزمایشات متعدد، معاونت کشاورزی کمیسیون اروپا تاییدیه مصرف این مواد را صادر کرد. فقط پس از انجام آزمایشات کامل توسط این دستگاه قانونی و تایید یک هئیت علمی متشکل از 15 کشور عضو، تاییدیه جامعه اروپا به روش شناسایی متقابل صادر شد. علاوه بر کیفیت وکارآیی یک ماده افزودنی،تضمین حفظ سلامت انسان، دام و نیز محیط زیست درصدر آزمایشات انجام شده قرار دارد.

موارد استفاده و اهمیت کاربرد آنزیمها

در 25 سال گذشته، تقاضای بازار جهانی برای آنزیمهایی که به شکل صنعتی تولید می شوند 10 برابر شده و امروزه ارزش آن به یک میلیارد مارک بالغ گردیده است. اگرچه در حال حاضر نیز آنزیمهای غذایی سهم اندکی از بازار رابه خود اختصاص داده اند، ولی هم اکنون به صور سریع الرشدترین بخش دراین بازار در آمده اند. 

آنزیمها در بخشهای زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

- ساخت مواد آرایشی،

- صنایع غذایی( فرآوری لبنیات ، تولید الکل، آبمیوه و محصولات نانوایی )،

- صنعت چرم ،

- صنعت کاغذ،

- صنعت تولید نشاسته ،

- تغذیه دامها،

و تولید مواد شوینده .

به کارگیری آنزیم در تغذیه دامها

آنزیمهایی که اختصاصا برای تغذیه دامها تولید می شوند. درطیف وسیع آنزیمهای صنعتی قرار دارند و با وجود آنکه اولین آزمایشات مربوطه ، بویژه در مورد طیور،به 50 سال قبل بازمی گردد ولی این علم بسیار جوان محسوب می شود.در ابتدا آنزیمها چندان جدی گرفته نمی شدند، چرا که اساسا برای مقاصد دیگری تولید شده بودند. به همین علت، زمانی که برای تغذیه دامها به کار گرفته شدند، با نیازهای فیزیولوژیک و وضعیت دستگاه گوارش دامها تطابق نداشته و از کارآیی لازم برخوردار نبودند.

علاوه براین، فن آوریهای اولیه تخمیر مقدار بسیار کمی آنزیم تولید می کردند که قیمت آنها بسیار بالاتر از قیمتهای امروزی بود و بنابراین تمایل چندانی برای استفاده از آنها در تغذیه دامها وجود نداشت.

رشد مداوم فرآیندهای تولیدی که از مهندسی ژنتیک بهره جسته اند  و تمایل به تولید مواد کاربری موجب شده است که امروزه آنزیمها به عنوان جزو لاینفکی در سیستمهای تغذیه ای مطرح شوند.

فیتازهای و آنزیمهای تجزیه کننده پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای دو دسته از محصولات آنزیمی هستند که در تغذیه  دامها به کار گرفته می شوند.

در مطالعه ای 30% از ذرت موجود در جیره غذایی طیور گوشتی در حال رشد با جو جایگزین گردید و آنزیمهای بتا- گلوکاناز و فیتاز به آن افزوده شد و هیچ نوع کاهشی در بهره وری و رشد مشاهده نگردید. نمونه فوق می تواند نشان دهنده اهمیت کاربرد آنزیمها در تغذیه طیورباشد.

آنزیمها در دستگاه گوارش دامهای تک معده ای

از آنجا که پروتئینها در دامها به مقادیر قابل توجه فقط به شکل اسیدهای آمینه آزاد و الیگوپپتیدها قابل جذب هستند. آنزیم به جیره غذایی آنها افزوده می شود. مشخص شده است که آنزیمهای افزوده شده به جیره در صورت وجود شرایط اختصاصی مورد نیاز فعالیت آنزیمها مانند درجه حرارت ،PH دستگاه گوارش ، مدت زمان تماس با سوبسترا، غلظت سوبستراهای مربوطه و عدم کارآیی آنزیمهای بدن بهتر عمل می کنند. این امر بدان معناست که آنزیمهای خارجی فقط زمانی سودمند هستند که آنزیمهای داخلی بتواند واکنش و تاثیر مشابه را اعمال نمایند. سرانجام آنکه دستگاه گوارش به صورت کم و بیش متراکم،مملو ازمیکروارگانیسمهای تولید کننده آنزیم می باشد که نقش مهمی در روند هضم بویژه در قسمت خلفی دستگاه گوارش دارند.

برخی سوبستراها نه فقط آنزیمهای مربوط به آنها در بدن دامها تولید نمی شود، بلکه اثرات ضد تغذیه ای نیز دارند( برای مثال 3و1و1- 4و1- بتا- گلوکانها، پنتوزانها و فیتاتها). همانند سلولز، 3و1-4و1- بتا گلوکانها نیز به وسیله پیوندهای بتا گلیکوزیدی به یکدیگر اتصال یافته اند. علاوه بر وجود پیوندهای 4و1 که از ویژگیهای سلولز است، پیوندهای 3و1 عامل ایجاد تعداد زیادی شاخه در بتا- گلوکانها و ایجاد اجسام آبی ( تورم) و نتیجتا یک اثر ضدتغذیه ای ( افزایش ویسکوزیته ) نیز یافت می شوند.

پنتوازنها عمدتابه شکل آرابینوگزیلانها در چاودار و گندم یافت شده  شدیدا موجب افزایش ویسکوزیته  می گردند و به همین علت اثر ضد تغذیه ای دارند. آرابینوگزیلانها دارای یک زنجیره اصلی گزیلوپیرانوز و زنجیره های جانبی آرابینوفورانوز می باشند.

کاربرد آنزیمها در جیره غذایی طیور

پلي ساكاريدهاي  غير نشاسته اي به دو  بخش  محلول و نا محلول  در آب  تقسيم بندي  مي شوند .  بخشهاي محلول كه شامل  بتاگلوكان  و آرابينوزايلان  است در مورد  استفاده  قرار گرفتن  مواد مغذي مانند  نشاسته توسط طيور نقش مهم و تعيين كننده اي را ايفا مي كنند.

مكانيسم اثر اين مواد بدو صورت قابل تفسير است :

 1 - پس از خوردن دانه ،  بتاگلوكان و آربينوزايلان حل شده  و موجب  افزايش ويسكوزيته  مواد  هضمي    مي شوند. از اين مكانيسم بعنوان  عامل عمده محدود كننده ارزش تغذيه اي جو،  يولاف،  چاودار و گندم ياد مي شود.

 2 - ديواره سلولي كه بخش عمده اي ازآنرا اين مواد تشكيل مي دهند بعنوان سدي درراه رسيدن آنزيمهاي هضمي به مواد مغذي يا عاملي كه سرعت اينكار را كم مي كنند عمل مي نمايد.

درنتيجه افزايش ويسكوزيته مواد هضمي، سرعت انتشار آنزيمها، انتشار مواد مغذي وحركت مواددر دستگاه گوارش همگي كمتر مي شود و در نتيجه هضم و جذب مواد مغذي و ميزان مصرف خوراك پايين مي آيد. هر چه مولكول  بزرگتر باشد  اثر افزايش ويسكوزيته بر سرعت انتشار آن بيشتر خواهد بود در نتيجه چربيها بواسطه بزرگي ذرات بيش از ساير مواد مغذي تحت تأثير قرار مي گيرند.

كند شدن حركت مواد  هضمي در دستگاه گوارش  موجب  افزايش  جمعيت ميكروبي در روده كوچك مي شود كه  اثر منفي بر عملكرد حيوان مي گذارد .  از طرف ديگر  افزايش ويسكوزيته  موجب كاهش سطح برخي از آنزيمهاي لوزالمعده  از جمله آميلاز در مجراي روده كوچك  مي شود .  اثر ديگر ديواره سلولي همانگونه كه  ذكر شده  ايجاد كردن سدي در برابر دستيابي آنزيمها  به  نشاسته و پروتئين داخل سلول و يا كند كردن دستيابي آنزيمها  به مواد مذكور مي باشد كه درنتيجه  اين كار از  قابليت  هضم  مواد مغذي مذكور كاسته شده و يا آزاد شدن آنها به تأخيرمي افتد يعني در انتهاي روده كوچك آزاد مي شوند.

علاوه بر اثرات مذكور بتاگلوكان هضم نشده موجب چسبندگي مدفوع در حيوان مي شود كه وضعيت بستر را نامطلوب مي سازد . در طيور تخمگذار اين مورد باعث افزايش تخم مرغهاي كثيف مي گردد.

با توجه  به  مطالب فوق برخي از غلات  به دليل داشتن مواد  مذكور ميزان انرژي قابل متابوليسم كمتري  را نسبت به غلاتي نظيرذرت در تغذيه طيور بخصوص طيور گوشتي دارند. بنابراين درزمانيكه از اينگونه غلات ( جو ، يولاف ،  چاودار و گندم ) به مقدار بيش از حد توصيه شده استفاده مي شود، استفاده از آنزيم جهت حداكثر بهره وري از مواد مغذي موجود در اين غلات لازم بنظر مي رسد.

بايد توجه داشت كه آنزيمهاي تجارتي موجود هركدام  بر روي پلي ساكاريدهاي مخصوصي عمل مي كنند  بطور مثال درجيره اي كه ازدانه جو و گندم تشكيل شده بترتيب مي توان از آنزيمهاي گلوكاناز و گزيلاناز استفاده نمود كه بطوركامل در جداول (شماره 2 و 3) ذكر شده است. بطور كلي در نتيجه استفاده از آنزيم، قابليت هضم چربيها ، پروتئينها و بخصوص كربوهيدراتها  بهبود يافته و باعث  افزايش انرژي قابل متابوليسم ظاهري مي شود . البته اين مقدار  بسته به  نوع آنزيم  تهيه شده در كارخانجات  مختلف، متفاوت است و در هنگام مصرف بايد به ميزان توصيه شده توجه شود.

نوع آنزيم            مشخصــــــات

بتاگلوكاناز           در جيره هايي كه از جو به مقدار زيادي استفاده شده بكار      مي روند و چسبندگي مدفوع را كاهش داده و انرژي قابل متابوليسم ظاهري جو را حدود10 درصد افزايش مي دهد .

گزيلاناز   در جيره هايي كه از گندم به مقدار زيادي استفاده شده، بكار  مي رود و انرژي قابل متابوليسم ظاهري گندم را حدود 5-4 درصد افزايش مي دهد.

پروتئاز    در جيره هايي كه مقدار پروتئين گياهي زياد است مورد استفاده قرار مي گيرد و قابليت هضم پروتئين را افزايش مي دهد.

فيتاز      در جيره هايي كه فسفر با منشاء گياهي زياد است استفاده       مي شود و قابليت استفاده از فسفر، كلسيم و عناصر معدني كم مصرف را افزايش مي دهد.

مولتي آنزيم        از آنزيم هاي مختلف تشكيل شده است.

مقادیر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در مواد غذایی

مقادیرپلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در مواد غذایی بسیار متغیر است. علاوه بر نوع و گونه گیاهی ، عواملی  چون شرایط آب و هوایی، محل کشت و زمان برداشت محصول نیز در این امر دخیل است. مقادیر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در برخی از مواد غذایی را در جدول 1 ملاحظه نمایید.

پنتوزانها غالبا در محصولات کشاورزی متداول یافت می شوند. چاودار، جو دو سر و جوحاوی مقادیر فراوانی از بتا – گلوکانها می باشند. البته نباید این موضوع را از نظر دور داشت که تحت شرایط آب و هوایی اروپا مقادیر بالای ذکر شده در جدول 1 موجود نخواهد بود.

جدول 1: مقادیر فسفر، فسفر فیتات ، فیبر خام و NSP موجود در برخی از ترکیبات غذایی

( برحسب گرم در هر کیلوگرم ماده خشک)

نام ترکیب

فیبرخام

بتا-گلوکانها

پنتوزانها

NSP تام

فسفر

فسفرفیتات

گندم

34-20

15-2

95-55

106-75

8/3

9/2-3/2

چاودار

32-22

30-5

91-75

128-107

9/3

5/2

تریتیکاله

30

20-2

69-54

103-74

5/4

0

جو

93-42

107-15

70-57

172-135

4

9/2-2/2

جودوسر

123-80

66-30

69-55

296-120

9/3

½

ذرت

30-19

2-1

43-40

117-55

1/3

½

سبوس گندم

136-106

*

250-150

337-220

12

2/9-2/7

کنجاله سویا

99-34

*

45-30

227-180

4/7

4/4

کنجاله شلغم روغنی

159-109

*

*

187

4/11

3/8-8/6

نخود

72-56

*

*

156

8/4

4/2-18

مقدار بتا- گلوکان موجود در جو کشور آلمان معمولا 45-30 گرم درکیلوگرم ماده خشک می باشد. بنابراین ، مقادیر تام بتا- گلوکان یا پنتوزانهای موجود نمی توانند مشخص کننده اثر ضد تغذیه ای احتمالی ماده غذایی باشند. بخش محلول این ترکیبات نیز از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که فقط             بتا- گلوکانها یا پنتوزانهای محلول موجب افزایش ویسکوزیته می گردند. بنابراین اثر ضد تغذیه ای جو عمدتا ناشی از وجود 3و1-4و1- بتا –گلوکانها است، چراکه بخش محلول آن بسیار بالاتر ازمیزان پنتوزانها می باشد. علاوه بر آن ، بخش محلول پنتوزانها در گندم به نوع و محموله گندم مورد آزمایش نیز بستگی دارد.

در جیره هایی که عمدتا از مواد و عناصر گیاهی تشکیل شده اند، 50 تا 80% از فسفر به صورت باند شده با فیتات ( ترکیب با کلسیم، منیزیم، روی و سایر یونهای دو ظرفیتی) یافت می شود(جدول 1). فسفر موجود در اسید فیتیک فقط به وسیله آنزیم فیتاز آزاد می شود( در واقع به وسیله دامهای تک معده ای تولید     نمی شود) و بدین ترتیب برای دامها قابل هضم و جذب می گردد.

ترکیبات فیبرگیاهی را از نظر شیمیایی می توان به صورت ترکیبی از پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای ولیگنین تعریف نمود. علاوه بر پنتوزها( آرابینوز و گزیلوز) و هگزوزها (گلوکز، مانوز و گالا کتوز)، این ترکیبات دی اکسی هگزوز(رامنوز و فوکوز)و همچنی اسیدهای هگزا و رونیک را نیز شامل می گردند. (اسید گالاکتورونیک).

امکانات تعیین مشخصات مواد غذای با هضم نامناسب و اندک در چند سال گذشته افزایش زیادی یافته است. بدین ترتیب که مثلا امروزه تجزیه فیتات، فسفرفیتات ، بتا-گلوکانها، پنتوزانها، پکتینها و سلولز با روشهای مختلف امکان پذیراست. بدین ترتیب در ارتباط با امکان به کارگیری مواد غذایی در تغذیه دامها، امروزه در مقایسه با روشهای قدیمی تعیین میزان فیبرخام، روشهای ارزیابی بهتری در اختیار می باشد. با این وجود، وقتی میزان فیبر خام مواد غذایی تعیین می گردد، بخش پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای محلول مشخص نمی شوند، علی رغم آنکه از اهمیت خاصی برخودارند.همانگونه که در جدول 1 می بینید. میزان پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای به طور قابل توجهی بالاتر از میزان فیبر خام موجود می باشد.

البته نباید از نظر دور داشت که این پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای که به وسیله روشهای تجزیه مواد غذایی مشخص می شوند،در دیواره سلولی گیاهان به صورت ترکیب با خود سایر مواد غذایی ( پروتئینها و مواد معدنی) از طریق پیوندهای پیچیده و متفاوت یافت می شوند. این امر به کارگیری نتایج حاصل از تعیین مشخصات مواد غذایی در تعیین ارزش غذایی موارد با مشکل مواجه ساخته است.

به طور کلی، آنزیمهای غذایی رامی توان برحسب هدف به کارگیری به دو دسته ذیل تقسیم نمود:

1- آنزیمهایی که به صورت  کمی آنزیمهای گوارشی داخل بدن دامهای تک معده ای را تقویت می کنند       ( برای مثال پروتئاز، آمیلاز و لیپاز)،

2- آنزیمهایی که در بدن دامهای تک معده ای تولید نمی شوند( برای مثال بتا- گلوکانها،                   آلفا – گالاکتوزیدازها و فیتازها.

اثر پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای در دام

به طور کلی ، حضور بتا- گلوکانها در جیره غذایی نشخوارکنندگان، با توجه به تولید آنزیمهای تجزیه کننده بتا- گلوکانها توسط جمعیت میکروبی شکمبه، مشکلات چندانی را ایجاد نمی کند. اما دامهای      تک معده ای مانند طیور فاقد آنزیمهای هیدرولازکننده بتا- گلوکانها هستند.

استفاده ازدانه هایی مانند جود در جیره غذایی طیور معمولا از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و اغلب توجه مرغداران را جلب می نموده است. اما وجود مقادیر قابل توجهی از بتا- گلوکانها در جو به کارگیری مقادیر بالای این دانه در جیره را با مشکل مواجه ساخته است. اطلاعات تجربی مربوط به دهه هاي1950 و1960 نشان می دهد که افزودن آنزیمهای بتا-گلوکاناز میکروبی به جو به کار گرفته شد در جیره غذایی می تواند برخی از اثرات نامطلوب این دانه را کاهش دهد. همچنین مشخص شده است که بتا- گلوکاناز قسمت عمده ای از فعالیت کاتالیتیکی خود را تحت شرایط مواجهه در دستگاه گوارش حفظ می کند. کاهش وزن مولکولی بتا-گلوکانها موجب کاهش قابل توجه ویستکوزیته آنها می گردد. بنابراین ، وجود مقادیر نسبتا اندک آنزیم گلوکاناز داخلی نیز می تواند به مقدار بسیار زیادی از خاصیت ژل کنندگی آن کاسته و اثر منفی آن را برای ترکیبات غذایی کاهش دهد.

پلی ساکاریدهای زمینه ای در دانه های غلات غالب از نوع پنتوزها ( آرابینو گزیلانها) و هگزوزها( گلوکز، در بتا- گلوکان متصل شده به صورت مخلوط ) هستند. پنتوزها در گندم، تریتیکاله و چاودار و بتا- گلوکان در جو و یولاف غالب هستند.

مولکولهای آرابینو گزیلان غلات از یک استخوان بندی متشکل از 4-1 گزیلان تشکیل شده اند، و زنجیره -های جانبی آرابینو دارند که موجب کاهش تعداد پیوندهای بین رشته ای گردیده است.

مولکولهای بتا- گلوکان متصل شده به صورت مخلوط، روی استخوان بندی متشکل از پیوندهای بتا -4و1، 3و1 بتا قرار دارند، این امر موجب تشکیل ساختاری متفاوت از سلولز شده است. این تغییر ساختاری موجب کاهش استحکام پیوندهای بین رشته ای می گردد. بدین ترتیب، به علت کاهش استحکام پیوندهای بین رشته ای ، بتا – گلوکانها و آرابینو گزیلانها کمتر به شکل کریستاله یافت می شوند و نسبت به سلولز درآب محلولترند و می توانند محلولهای غلیظ و چسبنده ای را ایجاد نمایند.

پلی ساکاریدهای زمینه ای دیواره سلولی موجود در مواد تامین کننده پروتئین جیره (عمدتا گیاهان        دو لپه ای ) عبارتند از : پلی گالاکتو اورانها ، مانانها ، گالاکتانها و آرابینانها (مجموعه تحت عنوان پکتینها شناخته می شوند).

کاهش ویسکوزیته مواد موجود در دستگاه گوارش

پس از مطالعه Bedford و Classen در دانشگاه ساسکوچوآن، ویسکوزیته مواد به عنوان یک عامل مضر برای رشد طیور گوشتی شناسایی گردید. این محقیقن از جیره های با پایه گندم یا چاودار دارای مقادیر مختلف گزیلاناز به عنوان یک مدل بهره جستند.

کاهش ویسکوزیته می تواند به طرف مختلف درپرنده تاثیرگذارباشد که عبارتند از :

         فراهم آوردن شرایط لازم جهت تاثیر گذاری بیشتر آنزیمها بر هضم و جذب ترکیبات غذایی بویژه چربیها.

         افزایش روانی مواد موجود در دستگاه گوارش ، سرعت عبور و در نتیجه افزایش غذایی مصرفی و بهبود تبدیل مواد غذایی .

         افزایش ماده خشک مواد موجود در دستگاه گوارش به همراه مصر آب کمتر که احتمالا مشکلات بستر را از بین می برد،

         کاهش فرصت تکثیر میکروبی در روده.

عوامل ضد تغذیه ای

اغلب مواد خام که امروزه درصنایع غذایی به کار گرفته می شوند، حاوی مقادیرمختلفی ازعوامل تغذیه ای (ANF) Factor Anti-Nutritional هستند که می توانند اختلالات تغذیه ای یا رشدی را ایجاد نمایند.

عوارض تغذیه ای شناخته شده عوامل ضد تغذیه ای عبارتند از :

1- کاهش قابلیت هضم و یا جذب ترکیبات غذایی،

2- تغییر سرعت عبور مواددر دستگاه گوارش ،

3- افزایش فعالیت میکروبی در روده کوچک،

4- تغییر بافت مدفوت( افزایش میزان آب موجود و افزایش چسبندگی ).

این عوارض نتایج زیر را به دنبال دارد:

کاهش رشد،

بهره گیری نامناسب از ترکیبات غذایی،

مشکلات اندام حرکتی در طیور،

کثیف شدن پرهاو تخم مرغ ،

افزایش میزان ابتلا و تلفات،

نزول وضعیت بستر وکاهش ارزش لاشه.

استفاده ازآنزیمها می تواند اثرات مضرعوامل ضد تغذیه ای را تا حدی بر طرف سازد.

حذف عوامل ضد تغذيه اي :

اكثريت  موا د خامي كه امروزه در صنايع تهيه خوراك دام مورد استفاده قرارمي گيرند داراي مقادير مختلفي از عوامل ضد تغذيه اي  مي باشند كه اين موضوع مي تواند باعث بروزاختلالات  تغذيه اي شود و بازده كار را كاهش دهد . بعنوان مثال مي توان از اوليگوساكاريدهايي مانند رافينوز ، استاكيوز ، ورباسكوز در كنجاله سويا و كنجاله منداب نام برد.                          

استفاده از آنزيمهاي غذايي مي تواند به كاهش اثرات مخرب عوامل ضد تغذيه اي كمك نمايد . بتا گلوكانها و آرابينوگزيلان ها (عمده ترين اشكال پلي ساكاريدهاي غير نشاسته اي موجود در جيره ) داراي وزن مولكولي بالايي هستند و درهنگام حل شدن، محلول هاي غليظ و چسبناكي ايجاد مي كنند                                      

بر خلاف سلولز يا  بتا گلوكانها كه منحصرا از گلوكز تشكيل مي شوند ، آرابينوگزيلان ها    ( پنتوزان ها )هتروپليمرهايي هستند كه عمدتا از گزيلوز و آرابينوز تشكيل مي شوند.                    

مشخص گرديده است كه پنتوزان ها ي گندم داراي فعاليت ضد تغذيه اي در جوجه هاي گوشتي هستند و در واقع اين اثرات ضد تغذيه اي كه با كاهش عملكرد و افزايش رطوبت مدفوع و بالطبع بستر نمايان   مي شوند ، با ويسكوزيته بالاي اين پلي ساكاريدهاي غير نشاسته اي ارتباط دارند.

مطالعات انجام شده با آنزيم گزيلاناز كه توانايي شكستن پنتوزان را به تركيب هاي كوچكتر داراست ، نشان از كاهش ويسكوزيته محتويات ايلئوم داشته است . نتيجه اين كار بهبود وزن نهايي جوجه ها و كاهش ضريب تبديل غذايي بود . همچنين كاهش قابل ملاحظه اي در آب دريافتي جوجه هاي تغذيه شده با اين آنزيم مشاهده شد .

عوامل ضد تغذیه ای موجود در برخی از ترکیبات غذایی رایج

ماده خام

عوامل ضد تغذیه ای

جو

بتا-گلوکانها، آرابینو، گزیلانها،فیتات

گندم

آرابینو، گزیلانها، بتا-گلوکانها،گلوتلینها

چاودار

آربینو گزیلانها، بتا-گلوکانها، تاننها،الکیل-رزورسینولها، مهارکننده های پرتئاز ، فیتات

تریتیکاله

آرابینوگزیلانها- بتا-گلوکانها، مهارکننده های پروتئاز

سورگوم

تاننها، فیتات

سویا

مهارکننده های پروتئاز،مواد گواترزا، لسیتینها، ساپونینها، گلیسنین، کانگلیسینین، الیگوسا کاریدها، پکتینها، پروتئینهای آنتی ژنی ، فیتات

شلغم روغنی

تاننها، اسید اروسیک ، اسیدهای فنلیک ، گلوکوزینولاتها، پکتینها، الیگوساکاریدها، فیتات

دانه آفتابگردان

فیبر موجود در ماده غذایی ، تاننها ، فیتات

باقلای مصری

آلکالوئیدها ، پکتینها ، فیتات

نخود

لسیتینها ، تاننها ، پکتینها ، الیگوساکاریدها ، فیتات

 

علت واقعی وجود عوامل ضد تغذیه ای ، عدم وجود آنزیمهای مناسب موثر بر آنها در دستگاه گوارش است. عوامل ضد تغذیه ای به شیوه های مختلف ازایجاد کمپلکس با ترکیبات مهم غذایی و یونهای معدنی گرفته ( بدین ترتیب از جذب آنها جلوگیری می کنند)تامهارمستقیم آنزیم اثرات خود را اعمال می کنند. بسیاری ازعوامل ضد تغذیه ای که مشکلات خاصی را درجیره های دامهای تک معده ای ایجاد می کند، در واقع پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای هستندکه ازمنابع گیاهی نظیر دانه های غلات سرچشمه می‌گیرند. بتا- گلوکانها و آرابینوگزیلانها ( پنتوزانها) متداولترین اشکال پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در جیره غذایی هستند که اثر ضدتغذیه ای از خود نشان می دهند. هردونوع این پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای با دیواره های سلولی اندوسپرم در دانه ها همراه هستند. اشکال با وزن مولکولی بالای بتا- گلوکانها و آرابینو گزیلانه موجب ایجد محلولهای غلیظ پس از حل کردن این مواد می گردند. مصرف جیره های غذایی حاوی این مواد می تواند موجب افزایش ویسکوزیته در دستگاه گوارش گردد. افزایش ویسکوزیته قطعا به کاهش میزان انتشار مواد دردستگاه گوارش منجر می گردد که به نوبه خود اثر نامطلوبی بر میزان تجزیه آنزیمی مواد غذایی خرد شده دارد. علاوه بر این، افزایش ویسکوزیته می تواند به طورفیزیکی نیز درمحلهای جذب مواد غذایی از بهره گیری کارآمد ازآنها بکاهد.

با توجه به اثر منفی بر روند تجزیه و هضم ترکیبات غذایی، مصرف مقادیر بالایی از آرابینو گزیلانها و بویژه بتا- گلوکانها اثر نامطلوبی بر رشد بسیاری از دامها بویژه طیور دارد. همچنین وجود بتا-گلوکانها یا آرابینو گزیلانها در جیره موجب چسبنده تر شدن مدفوع طیور می گردد و اثر نامطلوبی بر کیفیت بستر دارد. ماهیت چسبناک مدفوع، همچنین مشکل تخم مرغهای کثیف را در مرغان تخمگذار ایجاد می نماید.میزان پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود ازیک نوع غله تا نوع دیگر متفاوت است. به طور کلی،مقادیر بالایی بتا- گلوکان درجو و به میزان کمتر در جو دو سر یافت می شود،درحالی که در گندم پنتوزانها ازبیشترین مقداربرخوردارند.

علاوه براین مقادیر این پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای ممکن است میان گونه های یک گیاه نیز متفاوت باشند. عواملی چون شرایط رشد و زمان برداشت می توانند بر مقادیر واقعی ثبت شده موثر باشند.

بتا- گلوکانها و پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای از باقیمانده های گلوکز متصل به وسیله پیوندهای گلیکوزیدی 3- B1 و 4- B1 تشکیل شده اند. ابعاد دقیق مولکولی ، نسبت و نحوه توزیع پیوندهای      3- B1و4- B1 بسیار متغیر هستند. اغلب مطالعات انجام شده بر روی بتا- گلوکان به دست آمده از جو انجام گرفته است.

اغلب این بتا- گلوکانها از نواحی متشکل از گلوکز تشکیل شده اند. توالی منظم باقیماندههای گلوکز متصل به وسیله یک پیوند3- B1 بندرت رخ می دهد، در حالی که ممکن است نواحی مشخصی در داخل مولکول به وسیله پیوندهای 4-B1 به قسمتهای گلوکزی طویلتری متصل شده باشند. پیوندهای گلیکوزیدی مخلوط دربتا-گلوکانها،آنها را درمقایسه با سایر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای مانند سلولز، محلولتر ساخته است.

برخلاف سلولز یا بتا- گلوکانها منحصرا از گلوکز تشکیل شده اند، آرابینو گزیلانها (پنتوزانهای هتروپلی مری هستند که از گزیلوز وآرابینوز تشکیل شدهاند. ای ذرات از ساختار اصلی باقیمانده های گزیلوز متصل شده به وسیله پیوندهای4-B1 تشکیل شده اند. البته قسمت اصلی غالبا به وسیله آرابینوز وهمچنین سایر قندها از جمله گلوکز جایگزین می گردد. همانندبتا- گلوکانها، ویژگیهای ساختاری آرابینو گزیلانها قابلیت حلالیت آنها را افزایش داده و موجب تشکیل محلولی با ویسکوزیته بالا می گردد. آرابینوگزیلانها از نظر ابعاد  مولکولی و درجه جایگزینی قندهای موثر بر قابلیت حلالیت و ایجاد ویسکوزیت بسیارمتفاوتند.

به کارگیری آنزیمها برای افزایش ارزش غذایی

مطالعات اندکی برای به کارگیری آنزیمها در جیره های غذایی حاوی بقولات انجام شده است. مشکل آن است که با توجه به وجود مقادیر قابل توجه غلات در جیره طیور، ارزیابی کارآیی محصولات حاوی آنزیم موثر بر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای در بقولات دشوار است، چرا که آنزیمها غالبا حاوی آرابینو گزیلانازها و بتا- گلوکاناز هستند و بنابراین پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در غلات را تجزیه می کنند.

ارزیابی آنزیمی برای گزیلاناز و بتا- گلوکاناز موجود در مواد غذایی

آنزیمهای گزیلاناز و بتا گلوکاناز در تغذیه طیور به کار برده می شوند تا اثر ضد تغذیه ای گزیلان و      بتا- گلوکان موجود در ترکیبات غذایی را کاهش دهند. برای اندازه گیری میزان فعالیت آنزیمهای خالص روشهای متعددی در منابع علمی موجود یافت می شود، اما اندازه گیری همین فاکتور در جیره غذایی چندان مورد اشاره قرار نگرفته است. در واقع، برای دستیابی به این هدف موانع زیادی وجود دارد که از به کارگیری روش مربوط به آنزیم خالص ممانعت به عمل می آورد. مشکلات اصلی که با آنها مواجه هستیم عبارتند از : عوامل مربوط به رقت بسیار زیاد، تعدد آنزیمها و سوبستراهایی که به همراه آنزیم و سوبستراهای مورد نظر استخراج می شوند و می توانند با یکدیگر واکنش نشان دهند و تمایل آنزیم برای ماده زمینه ای نامحلول در جیره غذایی. در منابع علمی و حتی در خلاصه کنگره ها نیز نمی توان منابع زیادی را پیرامون اندازه گیری آنزیمها در جیره غذایی مشاده نمود. در حال حاضر ، روشها موجود عبارتند از : به کارگیری سوبستراهای رنگی  اندازه گیری ویسکوزیته و انتشار سریع درژل .

مواد و ابزار مورد استفاده

اندازه گیری گزیلاناز برای آنزیم خالص

این روش بر اساس روش ارزیابی کاغذ صافی و مطابق با نظر IURPAC   شکل گرفته است(1978).(واحد فعالیت (U)به مقداری از آنزیم اطلاق می گردد که یک میکرومول از قندهای احیا کننده ( در اینجا گزیلوز بیان شده است) را در یک دقیقه از گزیلان از قندهای احیا کننده ( در اینجا گزیلوز بیان شده است) را در یک دقیقه از گزیلان ( Sigma Xo627) آزاد می سازد. دو گرم گزیلان را در CC NaoH  40 N 11  حل کرده و پیش از آنکه حجم را با استفاده از mM 100 محلول بافر سدیم استات به CC  100 برسانیم، PH را با استفاده از اسید کلریدریک N10 با 3/5 می رسانیم (حداقل PH تا آنزیم در بافر رقیق گردد) مقدار CC 1 محلول گزیلان به حجمهای مختلفی از رقت آنزیمی (1/0 تا 1 میلی لیت به وسیله بافر همگی به حجم 1 میلی لیتر رسانده شده اند) را به لوله های آزمایش اضافه نموده و به مدت 30 دقیقه در 50 درجه C نگهداری می کنیم.

واکنش با قرار دادن لوله ها در حمام آب جوش به مدت ده دقیق متوقف می گردد.سپس 3 میلی لیتر از معرف DNS طبق روش miller (1959) به همراه نمک Rochelle 20% به آن افزوده و پس از فروبردن لوله ها در حمام آب جوش به مدت 15 دقیقه رنگ آشکار می گردد. سپس 16 میلی لیتر آب را پس از خنک کردن لوله ها در حمام آب به آنها اضافه می نماییم. تراکم نوری (OD) درطول موج mm 550 قرائت شده ومقدار قندهای احیا کننده به صورت گزیلاناز مشخص می گردند.مقادیر قند احیا کننده به صورت گزیلاناز مشخص می گردند. مقادیر قند احیا کننده آزاد شده در لوله ها را به عنوان کارکرد حجم آنزیم افزوده شده در نظر می گیرند و آن را رسم می کنند. مقداری از آنزیم که mg 2 گزیلوز در لوله آزاد نموده است را تعیین و برای محاسبه میزان فعالیت مورد استفاده قرار می دهند.

اندازه گیری بتا- گلوکاناز د آنزیم خالص

واحد فعالیت (U) به مقداری از آنزیم اطلاق می گردد که یک میکرومول قند احیاکننده (در اینجا گلوکز بیان شده است) را در یک دقیقه از بتا- گلوکان جو آزاد می نماید (ویسکوزیته متوسط، مگازیم، ایرلند). یک گرم از بتا- گلوکان جو را با 6 میلی لیتر اتانول مرطوب کرده و سپس 90 میلی لیتر بافر             mM citata-Na- phosphate 75 به آن می افزاییم (8/4=PH).مخلوط به دست آمده را آنقدر گرم می کنیم تا جوش آید و سپس 2/0 میلی لیتر محلول رقیق شده آنزیم رابه 1 میلی لیتر سوبسترا افزوده و به مدت 5 دقیقه در دمای C50 نگهداری می کنیم. با افزودن 3 میلی لیتر معرف DNS طبق روش Miller (1959)به همراه نمک Rochelle 20% واکنش را متوقف می کنیم. با فرو بردن لوله ها در حمام آب جوش به مدت 15 دقیقه رنگ آشکار می گردد. سپس 10 میلی لیتر آب را پس از خنک کردن لوله ها در حمام آب به آن اضافه می کنیم. تراکم نوری (OD) در طول موج nm 550 قرائت می شود، مقدار قندهای احیا کننده ب صورت گلوکز مشخص شده وبرای محاسبه فعالیت به کار گرفته می شوند.

اندازه گیری گزیلاناز در جیره غذایی بر اساس استخراج آنزیم از جیره غذایی پیش از اثر برگزیلان رنگ شده انجام می گیرد.رنگ آزاد شده از طریق هیدرولیز گزیلان با رنگ حاصل از استخراج مجدد مقدار مشخص و معمولی آنزیم از همان ترکیب غذایی مقایسه می گردد که از ابتدا فاقد آنزیم خارجی بوده است.

ابتدادردمای اتاق 20 گرم ازجیره مورد آزمایش رادر 100میلی لیتربافرnM citrate-No-phosphate75   (8/4=PH) ریخته و هم می زنیم. به همین شیوه ، نمونه های غذایی فاقد آنزیم با افزودن مقادیر مختلف اندازه گیری شده (از 0 تا مقدار معمول مورد استفاده از آنزیم) پس از افزودن بافر به هم زده می شوند. پس از30 دقیقه نمونه مناسبی اخذ و به مدت 10 دقیقه در 1500 دور سانتریفوژ می گردد و سپس مایع رویی برای اندازه گیری کنار گذاشته می شود.

اندازه گیری : 25% میلی لیتر از یک محلول 1% سوبسترا( ایرلند Azo-xylan) به 25% میلی لیتر از عصاره استخراج شده افزود می گردد. پس از 4 ساعت نگهداری در 50 درجه C ، با افزودن 1 میلی لیتر اناتول و هم زدن شدید. واکنش متوقف می گردد. پس از 30 دقیقه لوله ها را برای مدت 10 دقیقه در 1500 دور سانتریفوژ کرده و سپس OD مایع رویی را در 585 نانومتر قرائت می کنند. منحنی استاندارد(OD) قرائت شده در مقابل مقدار آنزیم افزوده شده رسم می گردد( برحسب گرم آنزیم در هر تن جیره ، PPm). باقیمانده فعالیت آنزیمی نمونه نمورد مطالعه روی منحنی استاندارد خوانده می شود.

اندازه گیری بتا-گلوکاناز در مواد غذایی

اندازه گیری مقدار بتا-گلوکاناز در جیره غذایی بر اساس استخراج آنزیم از جیره غذایی قبل از اثر بر بتا- گلوکان رنگ شده انجام می گیرد. رنگ آزاد شده از طریق هیدرولیزبتا- گلوکان با رنگ حاصل پس از استخراج مجدد مقدار مشخص و معلومی آنزیم از همان ترکیب غذایی مقایسه می گردد که از ابتدا فاقد آنزیم خارجی بوده است.

برای استخراج 20 گرم از جیره غذایی مورد آزمایش را در100 میلی لیتر بافر mM citrate-Na-phosphate 75(8/4=PH)ریخته ودردمای اتاق هم می زنیم. به همین شیوه ، نمونه های غذایی فاقد آنزیم با افزودن مقادیر مختلف آنزیم اندازه گیری شده ( از0 تا مقدارمعمول استفاده از آنزیم ) پس از افزودن بافر به هم زده می شوند. پس از30 دقیقه نمونه مناسب اخذ و به مدت 10 دقیقه در1500 دور سانتریفوژ می گردد و سپس مایع رویی برای اندازه گیری کنار گذاشته می شود.

اندازه گیری :‌25% میلی لیتر از محلول سوبسترا (ایرلند Azo-B-Glucan ) به مقدار 25% میلی لیتر از عصاره استخراج شده افزوده می گردد. پس از 30 دقیقه نگهداری در دمای C 50 درجه ، واکنش با افزودن 1 میلی لیتر از ماده رسوب دهنده و هم زدن شدید متوقف می گردد. پس از 30 دقیقه لوله ها را برای مدت 10 دقیقه در 1500 دور سانتریفوژ کرده و سپس OD  مایع رویی را در nm 585 قرائت می کنند. منحنی استاندارد CD قرائتشده در مقابل مقدار آنزیم افزوده شده رسم می گردد(برحسب گرم آنزیم درهرتن جیره) .باقیمانده فعالیت آنزیمی نمونه مورد مطالعه روی منحنی استانداد خوانده می شود.

در روشهای اندازه گیری آنزیم در جیره غذایی ، حقه های زیادی برای فایق آمدن برمشکلات مربوط به حضور مواد غذایی به عمل می آید.استفاده از سوبسترای رنگ زا به طور اختصاصی ، امکان نظارت بر آنزیم مورد نظر بدون آنکه سایر قندهای احیاکننده موجود در مواد غذایی بتوانند اختلال ایجاد نمایند را فراهم می آورد . بدین ترتیب امکان اندازه گیری دقیق، حتی در مواد دوره انکوباسیون طولانی ، فراهم  می گردد. این امر در مورد طولانی کردن دوره انکوباسیون، به علت بالا بودن وقت آنزیم در غذا، لازم است.

امنیت مصرف آنزیمها

کشتهای خالص سویه های منتخب میکروبها برای تولید آنزیمهای اختصاصی به کار گرفته می شوند. آنزیمهای میکروبی به وسیله تخمیر سویه های منتخب میکروبهای غیربیماریزا وغیرسمی تولید می شوند. تاکنون گزارشی در ارتباط با خواص سمی و جهش زایی یا سرطانزایی آنزیمها ثبت نشده است. همچنین هیچ گونه مدرکی دال براثرناقص الخلقه زایی و یا سایر تاثیرات بر دستگاه تولید مثل ناشی از مصرف آنزیمها گزارش نشده است. 

میزان مصرف

میزان مصرف آنزیم بسته به میزان رقت و شدت اثر آنزیم مربوطه بسیار متغیراست میزان مصرف آنزیم در یک جیره غذایی کامل بین 50 تا 2000 گرم در هر کیلوگرم قرار دارد. از آنجا که اثر آنزیم به سوبسترای موجود نیز بستگی دارد، بحث پیرامون حداقل و حداکثر آنزیم مورد نیاز مفهومی ندارد، چرا که مثلا در صورت استفاده پیش از اندازه از آنزیم ، پدیده عدم تحمل قابل مشاهده نمی باشد، چرا که تجزیه پروتئولیتیکی طبیعی آنزیمها نیز در دستگاه گوارش دام انجام می شود.

به طورکلی، می توان گفت که پس از گزینش شکل مناسب آنزیم، این مواد را می توان با هر نوع فن آوری دلخواه در تولید جیره غذایی مورد استفاده قرار داد.

روش دیگر،اندازه گیری ویسکوزیته است.اصول روش اندازه گیری ویسکوزیته بر پایه توانایی آنزیم در کاهش ویسکوزیته یک محلول سوبسترای استاندارد قرار دارد ( تحت شرایط مشخص). تعیین میزان کاهش فعالیت ویسکوزیته در واحد زمان با افزودن آنزیم مشخص می گردد.

اندازه گیری فعالیت آنزیم

برای تعیین میزان فعالیت آنزیمهای غذایی سه روش اساسی به کار گرفته می شود که عبارتند از :‌

o          قند احیا کننده ،

o          ویسکوزیته،

o          سوبسترای رنگی.

روش قند احیا کننده فقط تعداد بریدگیهای را مشخص می نماید که یک آنزیم میتواند در یک سوبسترای خاص ایجاد نماید. بدون آنکه به محل بریدگی اشاره ای داشته باشد.

اثبات شده است که این روش نسبتا دقیق بوده و قابلیت تکرارپذیری نیز دارد و اغلب به عنوان روش برتر شناخته می شود.

روش ویسکوزیته ضرورتا به همین طریق عمل می کند، ولی برای آنزیمهایی مناسب است که در وسط سوبسترا بریدگی ایجاد می کنند. روش ویسکوزیته بیشتر شبیه شیوه واقعی عمل در بدن دامها است، اما وقت گیر و نسبتا پیچیده است.

روش سوبسترای رنگی نیز سوبستراهای رنگی ساختگی را به کار می گیرد که پس از تجزیه آنزیمی رنگ آنها آزاد می شود. با وجود سادگی ، این روش نسبتا جدید است و هنوز به طور گسترده در تجزیه آنزیمهای غذایی به کار گرفته نشده است.

خریداری آنزیمهای غذایی بر حسب هزینه به ازای واحد فعالیت

کاملا واضح است که در مورد هر نوع آنزیم دلخواه این امکان وجود دارد که آن رابه آزمایشگاه برد و شرایط ارزیابی مناسب برای آنزیم مورد نظر را به شکل دلخواه طبقه بندی کرد. برای نشان دادن این امر، دو نوع بتا- گلوکاناز در شرایط متفاوت ولی محتمل مورد ارزیابی قرار داده شدند. در PH=5 و دمای C 30 ،هزینه در واحد فعالیت تقریبا برای هر دو محصول یکسان است. بااین حال، افزایش دما تا C 60 هزینه به ازای هر واحد فعالیت آنزیم را کمتر از 25% نسبت به آنزیم 2 افزایش می دهد، در حالی که افزایش PH به 7 مسئله صرفه اقتصادی را کاملا برعکس جلوه می دهد.

اثر شرایط ارزیابی روی صرفه اقتصادی دو نوع بتا- گلوکاناز

شرایط ارزیابی                                       هزینه نسبی به ازای هر واحد فعالیت بتا-گلوكاناز

 

آنزیم 1

آنزیم 2

PH=5  و30 درجه سانتی گراد

100

102

PH=5  و 60 درجه سانتی گراد

20

94

PH= 7  و 30 درجه سانتی گراد

176

 

40

 

آنزیمهای اختصاصی برای جیره های غذایی بر پایه گندم

در حال حاضر، شواهد قابل توجهی در دست است که آنزیمهای افزودنی برای جیره های غذایی طیور که عمدتا از گندم، چاودار یا تریتیکاله تشکیل شده اند، لااقل قسمتی ازگزیلانهای محلول را هیدرولیز کرده وبدین تریب از ویسکوزیته مواد موجود در دستگاه گوارش می کاهند، عاملی که از عوامل محدود کننده مهم در دستگاه گوارش است.

گزیلانهای محلول از دیواره سلولی اندوسپرم دانه های غلات نشات گرفته و مقدارزیادی آرابینوز درآنها جایگزین گردیده است.

 هیدرولیز آرابینو گزیلانهای غلات با اثر تقویت کنندگی اندو -1و4- بتا گزیلانازها، بتا -1 و4- گزیلوزیدازها و تعدادی از اثرات مربوط به قطع شاخه های جانبی آلفا- ال- آرابینوزیدازها، آلفا- گلوکورونیداز و استرازها حاصل می گردد.این آنزیمها به صورت بالقوه ازطریق طیف وسیعی از منابع میکروبی مانند تریکودرما( Tricoderma)، آسپرژیلوس ( Aspergillus) و هومیکولا(Humicola) قابل دستیابی هستند. میزان هیدرولیز سوبسترای گزیلان به خود سوبسترا ( میزان جایگزینی و غلظت)، نوع و میزان تاثیرات آنزیمی موجود و شرایط حاکم مانند رطوبت ، PH و دما بستگی دارد.

گزیلانازها باید در PH و دمای دستگاه گوارش گونه های هدف ثابت اثرات خود را حفظ نمایندو.مقایسه برخی از منابع متفاو گزیلانازهایی که در صنایع غذایی به کار گرفته می شوند، از لحاظ میزان فعالیت در PH های مختلف، تفاوتهای موجود بین این آنزیمها را آشکار می سازد.

برای مثال، آنزیمها برای اینکه  در دستگاه گوارش به طور کامل موثر باشند، باید در معده اثر خود را حفظ نموده ودر دوازدهه ، ژژنوم و ترجیحا در هر دو قسمت بخوبی عمل نمایند.در مقایسه آنزیمهای حاصل از منابع مختلف ، سنجش میزان فعالیت در PH  های مختلف ضروری است. در غیر این صورت ، نتایج کاملا نادرستی اخذ می گردند. برای مثال،در 5/4 = PH چنین به نظر می‌رسد که محصول حاوی گزیلانازهای H.insolens در مقایسه بامحصولات حاوی گزیلانازهایT.longibrachiatum بسیار ضعیف تر است، در حالی که آنالیز در 7=PH نتایج کاملا متضادی به دست می دهد.

اگرچه اثر آنزیمهای گزیلانولیتیک عموما با آزاد سازی قندهای احیا کننده از یک سوبسترای گزیلان سنجش می گردند، ولی امروزه بخوبی مشخص شده است که کارکرد این آنزیمها دردستگاه گوارش عمدتا ازطریق کاهش ویسکوزیته است. کاهش ویسکوزیته عمدتا با کاهش وزن مولکولی از طریق هیدرولیز استخوان بندی گزیلان و به وسیله اندوگزیلان صورت می گیرد.

مقایسه اثر آنزیمی کاهش ویسکوزیته گزیلانازهای A.niger,T.longibrachiatum و H.insolens در طبیعت مشاهده می کنید. همانطور که ملاحظه می شود، گزیلانازهای A.niger,T.longibrachiatum  از اثرات کاهش ویسکوزیت بالاتری در مقایسه با گزیلاناز H.insolens برخوردارند. در واقع موثرترین اندوگزیلانازهای کاهش دهنده ویسکوزیته از T.longibrachiatum و سایر گونه های Trichoderma   به دست می آیند.

مطالعات مقایسه ای در منابع مختلف گزیلانازهای قارچی نشان دا که گزیلانازهای Trichoderma  موثرترین آنها در کاهش ویسکوزیته در طبیعت هستند.

گزیلانازهای مختلف Aspergillus niger,Trichoderma longibrachiatum و Humicola insolens بر اساس اثر گزیلانازی اندازه گیری شده به وسیله یک روش سنجش DNS دزاژ شده است. جیره ای متشکل از 60% گندم مورد استفاده قرار گرفت و اندازه گیری ویسکوزیته در 21 روزگی انجام شد.

آنچه کاملا هویداست این است که این گزیلانازها یک دز مطلوب دارند. با وجود آنکه گزیلانازها از منابع مختلف Trichoderma نتایج قابل مقایسه ای رابرحسب کاهش ویسکوزیته و دز مطلوب در جیره های با پایه گندم در طیور گوشتی نشان دادند. جالب توجه است که می بینید کارآیی جیره به طور مشخص در دز مطلوب یا بالاتر از آن متفاوت و متغیر است. به نظر می رسد که علت تفاوتهای موجود را باید عمدتا در مقایر اثرات جانبی همراه با این دو منبع گزیلاناز جستجو نمود. بویژه افزودن مقادیر مشخصی از بتا- گلوکاناز به گزیلاناز در دز مطلوب یا حوالی دز مطلوب گزیلاناز ، به طور پیش روده ای از کارآیی آن می کاهد( منتشر نشده). نسبت بتا – گلوکاناز به گزیلاناز درTrichoderma  (2) حدود 5 برابر بیش از (1) Trichoderma است.

اینکه بتا- گلوکاناز چگونه برگزیلاناز اثر نامطلوب می گذارد. هنوز به طور کامل مشخص نشده است، اگرچه نشان داده شده است که هیدرولیز بیش از حد سوبستراهای گزیلان وبتا-گلوکان ممکن است منجربه به تشکیل سوبسترای بیش از مقدار مورد نیاز یا سوبسترایی شود که به آسانی تخمیر می گردد.

نتایج مطالعه مقایسه ای دو نوع  پرودتئاز افزوده شده به جیره با پایه گندم نشان می دهد که نه تنها در پروتئازها برحسب پاسخ آنها تفاوت مشخصی دیده می شود ، بلکه گندمهای مختلف پاسخهای متفاوتی را نشان می دهند.

تاثیرات برانرژی

آنزیمهای غذایی در نظر گرفته شده برای جیره های با پایه جو یا گندم ،موجب افزایش کارآیی تولید در پرندگان از طریق بهبود قابلیت هضم ترکیبات غذایی می گردند . بحث و بررسی پیرامون علت این امر هنوز ادامه دارد، عده ای مکانیسم هضم بهتر نشاسته و پروتئین  موجود در اندوسپرم را عامل این امر می دانند. اغلب محققان عقیده دارند که عمده منافع حاصل از کاربرد آنزیمها (70-50%) ناشی از کاهش ویسکوزیته و در نتیجه افزایش قابلیت هضم می باشد. معتبرترین علت تایید تئوری ویسکوزیته ، اثر قابل ملاحظه افزودن آنزیم بر هضم چربی حتی در جیره های غذایی با ویسکوزیته پایین (<10cp) است.

از آنجا که غالب چربی ( بیش از 75%) به صورت مایع به جیره غذایی طیور گوشتی افزوده می شود و تمامی چربی نیز در اندوسپرم قرار گرفته است، بسیار نامحتمل است که علت اصلی برای تاثیر آنزیم نابودی اندوسپرم باشد. لازم به ذکر است که تاثیر آنزیمها فقط برگندم موجود در جیره غذایی نیست، چرا که با افزایش میزان گندم جیره اثر آنزیمها کاهش می یابد( آزاد سازی ترکیبات غذایی محبوس از اندوسپرم). در یک مطالعه نشان داده شده است که در صورت به کارگیری آنزیم به عنوان اسید آمینه و پروتئین خام ، گندم تا 10% افزایش قابلیت بهره برداری نشان می دهد.

آفتابگردان + آنزیمها = سویا؟؟؟

سوال اساسی برای متخصصین تغذیه آن است که آیا این امکان وجود دارد که هزینه ترکیب جیره غذایی طیور را بدون از دست دادن ارزش غذایی یا قابلیت هضم کاهش داد. در سالهای آخیر آنزیمهای غذایی مانند بتا- گلوکانازها و گلیکانازها، متخصصین تعذیه را قادر ساخته اند تا از جو و گندم به میزان 50 تا 60% استفاده نمایند. در صورت عدم استفاده از آنزیمها، این مقادیر بالای جو و گندم موجب بروز مدفوع خمیری و چسبناک یا کاهش قابلیت تولید می گردد. به کارگیری بتا- گلوکانازها و گزیلانازها بدین معناست که در فصلی که گندم و جو ارزان و ذرت گران است، می توان هزینه جیره را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

فعالیت آنزیمی چیست؟

آنزیمها قادرند واکنشی با مقادیر زیادی از مواد یا به عبارت دیگر سوبسترا را در زمان کوتاهی کاتالیز نمایند و در مواردی نشان داده شده است که یک مول از یک آنزیم 1000 تا 10000 نوبت در هر ثانیه با سوبسترا واکنش نشان می ده و در پایان واکنش نیز دست نخورده باقی می ماند. بالا بودن سرعت انجام واکنش توسط آنزیمها به علت تمایل زیاد آنزیم به سوبسترا است که به صورت پیوند یافتن با سوبسترا و سپس آزاد شدن محصول تبدیل یافته نمود می یابد. همانگونه که در جدول 1 ملاحظه می کند، فعالیت گزیلاناز از حاصل از 4 نوع میکروارگانیسم مختلف بسته به نوع سوبسترا می تواند تا دو برابر افزایش یابد.

طبق آزمایشات انجام شده ، شرایطی که فعالیتهای آنزیمی طی آن اندازه گیری می شوند.

جدول 2: فعالیتهای اندو-1و4- بتا گزیلاناز بر روی دو نوع سوبسترای گزیلان.

منبع گزیلاناز

آرابینوگزیلان گندم

گزیلان بریچ وود

آسپرژیلوس نیجر

490

230

پنی سیلیوم فونی کلوزوم

5840

2960

تریکودرما لانگی براکیاتوم

68420

39820

تریکودرما ویریده

149000

86250

باید پیش از تفسیر نتایج آزمایشات مورد توجه قرار گیرند، بویژه زمانی که مقایسه فعالیت آنزیمهای مختلف مورد نظر باشد. برای مثال ، میزان فعالیت آنزیم اند و -1  و 3 (4) بتا –گلوکاناز حاصل از پنی سیلیوم فونی کلوزوم در 3= PH و 5= PH و یا در دمای 40 درجه و 60 درجه سانتی گراد کاملا متفاوت است.

مقایسه بین دو محصول حاوی آنزیم که از منابع متفاوت میکروبی حاصل شده اند، به میزان زیادی به شرایط اندازه گیری بستگی دارد. علاوه بر آن ، این منحنیهای میزان فعالیت در شرایط کاملا مشخص فراهم شده در آزمایشگاه ترسیم شده اند، در حالی که این شرایط دقیقا نمایانگر شرایط موجود در بدن دام زنده نمی باشند ( PH، قدرت یونی ، محیط شیمیایی ، غلظت سوبسترا، کیفیت سوبسترا و غیره).

نحوه اندازه گیری فعالیت آنزیمی

فعالیت آنزیمی نمودی از سرعت انجام واکنش و سرعت تبدیل و تغییر سوبسترا است ( یعنی مقداری از سوبسترا که تبدیل می شود یا محصولی که در واحد زمان شکل می گیرد)، در حالی که شرایط انجام واکنش مشخص ثابت هستند. بنابراین ، سرعت واکنش در محدوده مشخصی به مقدار آنزیم بستگی دارد. به منظور به حداقل رسانیدن تغییر در شرایط حاکم هنگام اندازه گیری و سنجش که با توجه به مقدار سوبسترای واکنش یافته یا محصول تولید شده در هر ثانیه انجام می شود، مقداری سوبسترای اضافی نیز وجود دارد. میزان فعالیت آنزیم یا در واقع سرعت اولیه انجام واکنش به صورت واحدهای آنزیمی در واحد وزن یا حجم فرآورده بیان می گردد.

در ذیل به چند نمونه اشاره می شود:

           واحد فعالیت اند و -1 3 (4) – بتا – گلوکاناز به مقداری از آنزیم اطلاق می گردد که برای آزاد سازی یکی میلی گرم معادلهای مالتوز از بتا- گلوکان جود در یک دقیقه مورد نیاز می باشد.

           واحد فعالیت اند و -1 و 4- بتا – گزیلاناز به مقداری از آنزیم اطلاق می گردد که برای آزاد سازی یک میلی گرم از معادلهای مانوز از گزیلان بریچ وود در یک دقیقه مورد نیاز می باشد.

تعریف شرایط فیزیکی – شیمیایی که تحت آن اندازه گیری انجام می شود، برای تعریف فعالیت هر آنزیم ضروری است. از آنجا که شرایط واکنش مطابق با منشا آنزیم متفاوت است، واحدهای مختلثف آنزیم با یکدیگر قابل مقایسه نیستند.

به طور مشخص ، میزان فعالیت حاصل از روشهای مختلف اندازه گیری آنزیم هیچ ارتباطی با عملکرد آنزیم در جیره غذایی ندارد.

تمامی تولید کنندگان آنزیمها برای هر یک از آنزیمهای تولیدی خویش روش آنالیز معرفی کرده اند. باید به خاطر داشت که تعریف یک روش استاندارد و جهانی برای فعالیت آنزیم امکان پذیر نمی باشد، چرا که حتی آنزیمهای با فعالیت مولکولی مشابه نمی توانند در شرایط مشابه اندازه گیری شوند.

ازطرف دیگر، هر شرکت سازنده برای واحد فعالیت آنزیمی تعریف مخصوص خود را دارد. در ذیل به تعریف واحد فعالیت آنزیمی اندوگزیلاناز توسط دو شرکت مختلف توجه نمایند.

o          یک واحد بتا – گلوکاناز ( BGU) به مقداری از آنزیم اطلاق می گردد که 258/5 میکرومول از قندهای احیا کننده را آزاد می سازد و به صورت مقدار گلوکز آزاد شده از بتا- گلوکان در دمای C 40 و 5/3= PH اندازه گیری می گردد.

o          یک واحد بتا – گلوکاناز ( BGU) به مقداری آنزیم اطلاق می گردد که 1/0 میکرومول از گلوکز را از کربوکسی متیل سلولز در 5= PH و دمای C 40 آزاد می سازد.

همانگونه که می بینید ، تعاریف هر شرکت از واحدهای آنزیمی آنزیمهای مشابه کاملا با سایرین متفاوت است و بدین ترتیب حتی امکا مقایسه واحدهای آنزیمی برای آنزیمهای مشابه نیز وجود ندارد.

منابع

o          افشار مازندران، ن :کاربرد آنزیمها در تغذیه طیور.ترجمه ابوالفضل عرب.

o          لسون ، ا؛ سامرز،ج: تغذیه طیور(جلددوم).ترجمه محمود شیوازاد؛علبرضا صیداوی.چاپ اول،1385.

o          لسون ، ا؛ سامرز،ج: تغذیه مرغ اسکات. ترجمه جواد پوررضا؛ قربانعلی صادقی؛مهران مهری.انتشارات ارکان،1384.

o          مکدونالد؛ادواردز؛گرین هال؛مورگان.تغذیه دام.ترجمه رشید صوفی سیاوش؛حسین جانمحمدی.انتشارات آییژ،تهران،1383.

http://www.infopoultry.ir

http://www.Ipiran.ir                                           

+ نوشته شده در  جمعه 28 تیر1387ساعت 18:9  توسط وحید سعیدی | 
 
صفحه نخست
پروفایل مدیر وبلاگ
پست الکترونیک
آرشیو
عناوین مطالب وبلاگ
درباره وبلاگ

نوشته های پیشین
فروردین 1391
شهریور 1390
آبان 1389
مهر 1389
تیر 1389
اردیبهشت 1389
فروردین 1389
اسفند 1388
بهمن 1388
دی 1388
آذر 1388
آبان 1388
مهر 1388
شهریور 1388
مرداد 1388
تیر 1388
خرداد 1388
اردیبهشت 1388
فروردین 1388
اسفند 1387
بهمن 1387
دی 1387
آذر 1387
آبان 1387
مهر 1387
شهریور 1387
مرداد 1387
تیر 1387
خرداد 1387
اردیبهشت 1387
فروردین 1387
اسفند 1386
بهمن 1386
دی 1386
آبان 1386
مهر 1386
آرشيو
آرشیو موضوعی
پرورش گاو شیری
پرورش گاو گوشتی
پرورش مرغ تخمگذار
پرورش مرغ گوشتی
پرورش گوسفند
پرورش شتر مرغ
پرورش بلدرچین
پرورش اردک و بوقلمون
پرورش اسب
پرورش زنبورعسل
تغذیه دام و طیور
بیماری های دام و طیور
ژنتیک و اصلاح نژاد در دام و طیور
آناتومی
صنايع وابسته به دامپروري
ساختمان و تاسیسات دامپروری
اخبار
عکسهای دانشجویان
نمرات اولیه
نمرات نهائی
نویسندگان
وحید سعیدی
امید نوفرستی
مهندس سید علیرضا غفوریان
پیوندها
دانشجویان علوم دامی دانشگاه آزاد مشهد
سازمان خواربار جهانی (F.A.O)
فدراسیون بین الملی خوراک صنعتی دام
کتابخانه ملی کشاورزی آمریکا (USDA)
مرکز بیوتکنولوژی دامی دانشگاه رسلین
انجمن متخصصین علوم دامی خراسان
شبکه کشاورزی و منابع طبیعی ایران
مجتمع آموزشی گلبهار
گنجينه مقالات دام و طيور
وبلاگ انجمن علمی گروه علوم دامی دانشگاه آزاد اسلامی رشت
میکروبیولوژی
وبلاگ دانشجویان آموزشکده کشاورزی شهرکرد
باغبانی
ويژه‌نامه تخصصي كروكوديل
بهداشت 85 _ علوم پزشکی اراک
انجمن علمی کشاورزی مشگین شهر
Genetic and Animal Breeding
بزرگترین سایت نجوم
شرکت تعاونی دانش آموختگان کشاورزی قم
مهندسی کشاورزی دانشگاه پیام نور گرمسار
کنترل تولید مثل در گاو شیری
گروه خاكشناسي دانشگاه فردوسي
دانشجویان باغبانی 87 دانشگاه ساری
وبلاگ نخصصی گیاهپزشکی و گیاهان دارویی
کشاورز ساده
دام ، طیور ، آبزیان
دانستني هاي علوم دامي
Sid
مقاله تحقیق کشاورزی زراعت باغبانی ترویج
علوم دامی
گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی
پرورش زنبورعسل و بیماریها وافات زنبورعسل
گیاه پزشکی از منظر حشرات
سایت تخصصی دانشجویان گروه علوم دامی ساری
مکمل بافری ماکرو
علوم دام دانشگاه فردوسی
 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM





Powered by WebGozar