نقش فیبر در تغذیه دام (نشخوارکنندگان)

افزایش هضم فیبر در شکمبه گاوهای شیری و تبدیل آن یکی از سوالات متخصصان و پرورش دهندگان این نوع دام است. چرا که افزایش هضم آن ها موجب عملکرد بهتر گوارشی و سوددهی بیشتر تولید خواهد شد. در این مقاله قصد داریم به مکانیسم و راهکارهای بهبود هضم فیبر در شکمبه دام ها بپردازیم.

افزایش هضم فیبر در شکمبه گاو شیری

فیبر یا الیاف کربوهیدراتی نامحلول در جیره گاو شیری یکی از بخش های مهم و قابل توجه می باشد. گاوها و سایر نشخوارکنندگان بر خلاف حیوانات دیگر قادر هستند از این بخش از جیره غذایی خود نیز به میزان چشمگیری جهت تامین نیازهای تغذیه ای استفاده کنند. شکمبه آن ها یک کارخانه تخمیری پیشرفته است که ترکیبات کربوهیدراتی مختلف را تبدیل به اسیدهای چرب فرار کرده و از آن ها برای تامین بخش مهمی از انرژی مورد نیاز استفاده می کند. درک بهتر از مکانیسم های هضم فیبرها در شکمبه می تواند به ما کمک کند تا بتوانیم از این بخش خوراک بهره وری بهتری را داشته باشیم. در این مقاله قصد داریم به روش استفاده بهینه از فیبرها جهت تولید شیر در گاو بپردازیم.

نقش فیبر در تغذیه گاو چیست؟

منظور از فیبر بخش های ساختاری سلول های گیاهی است که بخشی از آنالیز انواع خوراک را تشکیل می دهد. فیبرها در خوراک تک معده ای ها نظیر طیور قابلیت هضم پایین تری دارند. اما دام های نشخوارکننده قادر هستند آن ها را به میزان بیشتری هضم کنند. اهمیت فیبر در خوراک نشخوارکنندگان بدین جهت است که در حفظ سلامت دستگاه گوارش، عملکرد بهینه هضمی سایر مواد مغذی و کمیت و کیفیت تولید موثر است. بنابراین میزان و ماهیت فیبر در خوراک گاوها نقش موثری دارد.

تعاریف فیبر در خوراک گاو از نظر شیمیایی

فیبر: همان گونه که قبلا اشاره شد، فیبر بخشی از خوراک است که عمدتا نقش ساختمانی داشته و قابلیت هضم آن بسیار پایین تر از سایر مواد مغذی است. عمدتا از سلولز، همی سلولز، پکتین و لیگنین تشکیل شده است.

فیبر خام (CF) : کمترین میزان فیبر را شامل می شود. بعد از شست و شوی خوراک با اسید و باز به دست می آید.

فیبر نامحلول در شوینده اسیدی (ADF): به فیبر خام بسیار نزدیک است. عمدتا شامل سلولز و لیگنین است.

فیبر نامحلول در شوینده خنثی (NDF): به طور عمده شامل سلولز، همی سلولز، لیگنین و اندکی از بخش پروتئینی خوراک است.

مفاهیم تغذیه ای فیبر در خوراک گاو

فیبر غیر قابل هضم (iNDF): بخشی از دیواره سلولی است که در مدت زمان طولانی (144 ساعت) در دستگاه گوارش گاو هضم نشده است.

uNDF: بخش غیر قابل هضم علوفه پس از 240 ساعت انکوباسیون است. این عدد برای منابع غیر علوفه ای 30 ساعت است. در واقع uNDF بخشی از iNDF است که هیچگاه هضم نخواهد شد.

فیبر دارای پتانسیل هضمی (pdNDF)

dNDF: فیبر قابل هضم

فیبر موثر (eNDF) : میزان فیبری که برای حفظ چربی شیر موثر است

فیبر موثر فیزیکی (peNDF): به شکل فیزیکی خوراک بر می گردد و در حفظ عملکرد نشخوار و عملکرد بهینه شیردهی موثر است.

عوامل موثر بر هضم فیبر در شکمبه

فیبرها به خاطر ساختار فیزیکی خود و کلاف شدن لیگینین در ساختارشان به آرامی در شکمبه دام های نشخوارکننده هضم می شوند. نرخ هضم فیبر در شکمبه ممکن است تحت تاثیر عوامل زیر باشد

1. ساختار و ماهیت فیبر(نسبت های پکتین، سلولز و همی سلولز)
2. میزان و ساختار لیگنین (بلوغ، گونه گیاه عوامل تنش زای محیطی برای گیاه در زمان رشد)
3. اندازه ذرات
4. نرخ عبور خوراک (به میزان زیادی تحت تاثیر اندازه ذرات خوراک، uNDF و مصرف ماده خشک است) و اثرات آن بر دینامیک شکمبه.
5. میزان نشخوار
6. جمعیت میکروبی شکمبه که تحت تاثیر جیره و محیط است.

هضم فیزیکی خوراک توسط گاو

نشخوارکنندگان اندازه ذرات علوفه را با جویدن اولیه کاهش می دهند. این ذرات پس از بلع در بخش بالای محتویات شکمبه شناور می شوند. ذرات خوراک سپس مجددا به دهان بازگشته، با نشخوار کردن کوچکتر شده و مجددا با بزاق آغشته می شوند. این کار به هضم سریع تر خوراک توسط اکوسیستم توسعه یافته شکمبه کمک می کند. همچنین بافر موجود در بزاق که به طور طبیعی وجود دارد به حفظ شرایط شکمبه کمک می کند.

هضم میکروبی فیبرها در شکمبه

 نخستین گام از تخمیر شکمبه ای فیبرها، کلونیزه شدن قارچ ها و باکتری ها روی ذرات خوراک است. گونه های زیادی از باکتری ها می توانند آنزیم هایی را ترشح کنند که فرایند هضم فیبرها را تسریع نمایند. به این نوع از باکتری ها، فیبرولیتیک می گویند. علاوه بر این، سایر میکروارگانیسم ها نظیر قارچ ها و پروتوزوآ می توانند به طور مشابه فیبرها را تجزیه کنند. باکتری های فیبرولیتیک یا تجزیه کننده فیبرها بسیار به اکسیژن حساس هستند. شرایط غیر هوازی شدید ( با اندازه گیری پتانسیل کاهشی اندازه گیری می شود) برای رسیدن کلونیزاسیون به حداکثر میزان ممکن نیاز است.

مکانیسم هضم فیبرها توسط هر نوع از میکروارگانیسم ها متفاوت است. باکتری هابه فیبرها مماس می شوند و آنزیم های هضمی نظیر سلولاز و زایلاناز که توسط آن ها ترشح می شوند فیبر را تجزیه می کنند. پروتوزآی سیلیکات ذرات گیاهی را می بلعند. سلولز و زایلان در واکوئل های هضمی سلولی تجزیه می شوند. این مکانیسم هضمی آنزیمی بسیار پیچیده است. قارچ ها نیز به ذرات خوراکی می چسبند و به داخل آن ها نفوذ می کنند. این کار هضم فیبر توسط باکتری ها را نیز تسهیل می کند.

میزان هضم شکمبه ای فیبرها با قابلیت هضم فیبرها، نرخ هضم فیبر و نرخ عبور ماده فیبری از شکمبه بستگی دارد.

1. قابلیت هضم علوفه(peNDF)  با فاکتورهای ریخت شناسی از جمله بلوغ (نسبت برگ به ساقه) و لیگنینی شدن، آناتومی و گونه ی گیاه بستگی دارد.
2. نرخ هضم علوفه به تفاوت های گونه ای، ساختار و نسبت لیگنین و میزان بلوغ گیاه بستگی دارد.
3. نرخ عبور می تواند از اندازه ذرات، ناهنجاری های شکمبه (اسیدوز حاد یا تحت حاد) میزان رطوبت خوراک و میزان ماده خشک مصرفی توسط حیوان بستگی دارد.

هضم فیبرها در شکمبه منجر به تولید اسیدهای چرب فرار می شود که بیش از 70 درصد از انرژی مورد نیاز برای تولید شیر را تامین می کند. بنابراین بازدهی هضم فیبر در شکمبه، یک مولفه مهم در میزان تولید شیر است. تحقیقات نشان داده اند که به ازای هر یک درصد افزایش قابلیت هضم NDF تولید شیر روزانه به میزان 0.24 کیلوگرم افزایش می یابد و برای تولید شیر تصحیح شده بر اساس چربی (FCM) این میزان به 0.25 کیلوگرم افزایش خواهد یافت.

عوامل موثر بر قابلیت هضم فیبرها در شکمبه

عوامل متعددی در ترکیب جیره قادرند جمعیت میکروارگانیسم های شکمبه را تحت تاثیر قرار دهند.

pH شکمبه

از آنجا که باکتری های فیبرولیتیک نیازمند pH بالای6.2 هستند، کاهش در میزان pH به مقدار کمتر از 6 موجب شروع روند کاهشی فیبرها در شکمبه می شود. هنگامی که pH شکمبه به کمتر از 5.8 تا 5.9 می رسد، شکمبه اسیدی قلمداد شده و هضم فیبر در شکمبه مختل می شود. بنابراین جیره هایی که pH شکمبه را تغییر می دهند بر عملکرد گونه های فیبرولیتیک اثر منفی می گذارند که نتیجه آن کاهش هضم فیبرها در شکمبه است. این نوع از کاهش pH را اسیدوز تحت بالینی یا SARA می نامند.

اسیدوز تحت بالینی در گاو ممکن است تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله اندازه ذرات علوفه، رفتار مصرف خوراک، ماهیت نشاسته خوراک و سطح مصرف غلات نظیر جو، ذرت و گندم باشد.

در سال 2012 با هدف بررسی فاکتورهای موثر بر قابلیت هضم سیلاژ ذرت یک پژوهش متاآنالیز توسط Ferraretto و همکاران انجام شد. در این بررسی مشخص گردید که با افزایش هر یک درصد واحد از نشاسته جیره، قابلیت هضم NDF به میزان 0.61 درصد واحد در شکمبه کاهش یافت و در مجموع دستگاه گوارش این میزان 0.48 درصد بود. نویسندگان این مقاله پیشنهاد دادند که علت این مسئله رفتن شکمبه به سمت کاهش pH است.

اندازه ذرات علوفه

اندازه ذرات علوفه می تواند نقش مهمی را در قابلیت هضم فیبر در شکمبه داشته باشد. ذرات بلندتر از حد معمول ممکن است موجب کند شدن هضم به خاطر نیاز به زمان بیشتر برای مرطوب شدن، هضم فیزیکی و تجزیه میکروبی شوند. اتصال باکتری ها وابسته به توانایی باکتری به چسبیدن به بخش بریده شده علوفه است. باکتری ذرات علوفه را از داخل به بیرون تجزیه می کنند. بنابراین برای شروع فرایند هضم نیازمند نفوذ به نقاطی هستند که به صورت فیزیکی در اثر سایش ایجاد شده اند یا هضم قارچی آن ها را به وجود آورده اند.

از سوی دیگر اندازه ذرات خوراک نباید از میزان استاندارد پایین تر باشد، چرا که اندازه ذرات علوفه در انجام رفتار نشخوار بسیار موثر است. همانگونه که گفته شد، در اثر فرایند نشخوار کردن، بافر طبیعی بزاق به میزان بالاتری وارد شکمبه می شود. بافرها ترکیباتی هستند که موجب ثبات pH در محیط می شوند. در نتیجه، با کاهش اندازه ذرات، میزان نشخوار کاهش یافته که در نهایت این مسئله موجب کاهش pH و افزایش احتمال بروز SARA می شود.

مطالعات نشان داده اند افزایش میزان NDF قابل هضم باعث افزایش میزان مصرف ماده خشک و کاهش وعده های مصرف خوراک آزاد توسط گاو شد. لازم به ذکر است توجه به  peNDF می تواند خطر ابتلا به SARA را کاهش دهد.

• رفتار تغذیه ای حیوان و مدیریت خوراک دادن

گاوهای شیری علفخوار هستند. آن ها در طول چندین هزار سال زندگی بر روی کره زمین در مراتع چرا کرده اند. نشخوارکنندگان قادرند غذاهایی نظیر علوفه ها که دارای میزان بالایی سلولز بوده و توسط انسان قابل هضم نیست را مصرف کنند و از آن نیازهای تغذیه ای خود را تامین نمایند.

در طبیعت رفتار مصرف خوراک آن ها به صورت چرا، در مدت زمان طولانی و به صورت مداوم صورت می گیرد. بررسی های دی وریس و ون کیسرلینگ، رفتارشناسان دانشگاه برتیش کلمبیا نشان داده است که در سیستم پرورش فشرده گاو اصلاح نژاد شده، یک گاو جیره خود را که به صورت مخلوطی از علوفه و غلات است (TMR) را در مدت زمان سه تا 5 ساعت در روز و در 6 تا 10 وعده مصرف می کند.  آن ها بیشترین میزان مصرف خوراک را در هنگام رسیدن خوراک تازه دارند.

در یک تحقیق، پژوهشگران مشاهده کردند خوراک دادن به گاوها به در بیشتر از یک وعده در روز باعث افزایش هضم NDF می گردد(Dihment et al., 2002). در دو مطالعه دیگر توسط دی وریس در سال های 2010 و 2016 انجام شد، مشاهده شد تفکیک خوراک یا مصرف انتخابی TMR با تغییر وعده های خوراک دهی از یک بار به دو بار در روز کاهش یافت. او با اندازه گیری NDF خوراک موجود در آخور در فواصل زمانی متفاوت دریافت تعداد وعده های خوراکی بیشتر باعث کاهش مصرف انتخابی خواهد شد.

افزایش دفعات خوراک دهی باعث می شود گاوها زمان بیشتری را پای آخور بگذرانند. همچنین این مسئله کمک می کند گاوها به صورت یک دست تر و یکسان تر با خوراک تازه تغذیه شوند. در نتیجه جیره تولید شده با جیره مصرف شده توسط تک تک گاوها شباهت بیشتری خواهد داشت. داشتن فضای آخور کافی نیز یکی دیگر از عوامل کمک کننده به تغذیه یک دست تر می باشد. در نتیجه تغذیه یکدست تر خطر کاهش pH کمتر شده و عملکرد هضم فیبر بهبود خواهد یافت.

عموما pH شکمبه پس از هر وعده مصرف خوراک به علت تخمیر کربوهیدرات های در دسترس کاهش یافته و اسیدهای چرب فرار تولید می شوند. هنگامی که تولید اسید چرب فرار بیش از حد افزایش می یابد، محیط شکمبه قادر به خنثی سازی یا جذب اسید ها نبوده و در نتیجه SARA اتفاق می افتد.

حجم وعده غذایی و میزان کربوهیدرات های قابل هضم بر کاهش pH شکمبه موثر است. داشتن وعده های غذایی کوچکتر و مداوم تر کمک نوسانات تولید اسیدهای چرب فرار و در نتیجه pH را کاهش داده و آن را در سطح ثابت تری نگه خواهد داشت.

اگرچه استفاده از سلولز شاخصه اصلی نشخوارکنندگان است، اما پسماندهای صنایع غذایی نظیر تفاله چقندر قند، پوسته مرکبات و پسماندهای تخمیری نیز می توانند توسط آن ها مصرف شوند. سیستم نشخوارکنندگی منحصر به فرد به آن ها اجازه می دهد خوراک های کم ارزش غنی از فیبر را به پروتئین های با ارزش نظیر شیر و گوشت نمایند. در حالی که در مصرف خوراک با انسان رقابت زیادی ندارند. در مباحث تولید پایدار غذای انسانی، این مسئله به میزان زیادی نادیده گرفته شده است.

• افزودنی های بهبود دهنده عملکرد شکمبه

افزودنی های متعددی امروزه به عنوان تغییر دهنده شرایط شکمبه استفاده می شوند که قادرند علمکرد شکمبه به هضم فیبرها را بهبود بخشند. این مسئله موجب افزایش بازدهی خوراک مصرفی در گاوها خواهد شد. از جمله این تغییر دهنده ها می توان به مخمرهای زنده، بافرها، آلکالایزرها و ترکیبات افزودنی مختلف اشاره کرد.

استفاده از این افزودنی ها می تواند موجب بهبود تولید شیر، افزایش درصد چربی و عملکرد بهتر دستگاه گوارش و سلامت دام گردد. شرکت افزودنی های سپهرماکیان فرتاک، تولید کننده افزودنی های خوراکی تخصصی دام در راستای بهبود عملکرد می باشد. شما می توانید جهت اخذ مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با محصولات با کارشناسان ما در ارتباط باشید.