مایکوتوکسین ها متابولیت های ثانویه قارچ های جنس های پنیسیلیوم، آسپرژیلوس و فوزاریوم هستند که حتی در غلظت های پایین می توانند عملکرد تولیدی، سلامت کبد، دستگاه ایمنی و تولید مثل نشخوارکنندگان را مختل کنند. سیلاژ به دلیل رطوبت بالا و شرایط خاص بی‌هوازی/ نسبتا اسیدی، یک محیط حساس است که هم آلودگی اولیه (در قبل از برداشت) و هم رشد ثانویه (حین یا بعد از سیلوسازی، به‌ویژه در حضور اکسیژن) میکروارگانیسم ها و مواد مضر را تشدید می‌کند.
سیلو چیست؟
سیلو محفظه یا سازه ای است که برای ذخیره سازی و نگهداری خوراک یا مواد کشاورزی به ویژه علوفه به صورت تخمیری استفاده می شود. هدف اصلی از ایجاد سیلو، حفظ کیفیت و ارزش غذایی خوراک در مدت زمان طولانی است. سیلوها معمولا برای ذخیره مواد سبز مانند علوفه، ذرت، جو و سایر گیاهان علوفه ای مورد استفاده قرار می گیرند که پس از برداشت، در شرایط خاصی تخمیر شده و تبدیل به خوراکی مناسب برای مصرف در دام می شوند.
شرایط ساخت یک سیلوی مناسب
موقعیت جغرافیایی و زمین مناسب: ساخت سیلو روی زمین صاف و بدون شیب باشد تا امکان زهکشی آب وجود داشته باشد و از نفوذ آب به داخل سیلو جلوگیری شود.
عایق‌بندی و حفاظت در برابر رطوبت: سیلو باید عایق‌بندی مناسبی داشته باشد تا رطوبت خارجی وارد آن نشود، چون رطوبت زیاد باعث فساد و رشد قارچ‌ها می شود.
تهویه مناسب: باید امکان تهویه کنترل شده فراهم باشد تا دما و رطوبت داخل سیلو تنظیم شود و از فساد جلوگیری شود.
جنس دیواره ها: دیواره های سیلو باید محکم و نفوذ ناپذیر باشند. معمولا از بتن، آجر یا مواد مقاوم استفاده می شود تا هوا و آب به داخل نفوذ نکند.
امکان فشرده‌سازی محتویات: مواد داخل سیلو باید به خوبی فشرده شوند تا فضای هوای آزاد کاهش یابد و تخمیر به شکل صحیح انجام شود. وجود تجهیزات فشرده‌سازی مناسب ضروری است.
دسترسی آسان برای بارگیری و تخلیه: سیلو باید به گونه ای ساخته شود که عملیات پر کردن و خالی کردن آن به راحتی و با کمترین آسیب به خوراک انجام شود.
ظرفیت مناسب: حجم سیلو باید متناسب با نیاز دامداری و مقدار علوفه برداشت شده باشد تا بتواند نیاز تغذیه ای دام را در فصل های مختلف تامین کند.
قابلیت شستشو و نظافت: ساختار سیلو باید طوری باشد که بتوان به راحتی آن را تمیز کرد تا از آلودگی های میکروبی جلوگیری شود.
فرآیندهای رخ داده در سیلو با حفاظت نامناسب
1) نفوذ اکسیژن و رشد قارچ ها: وقتی پوشش سیلو سوراخ باشد یا تراکم کافی وجود نداشته باشد، اکسیژن وارد سیلو می شود. حضور اکسیژن سبب فعال شدن قارچ های هوازی مانند آسپرژیلوس ها و پنیسیلیوم می شود. این قارچ ها علاوه بر کاهش ارزش غذایی سیلو (مصرف قندها و پروتئین ها) مایکوتوکسین نیز تولید می کنند.
انواع مایکوتوکسین های شایع در سیلاژ و قارچ‌های تولیدکننده: قارچ‌های غالب و مرتبط: فوزاریوم ها (عمدتا توکسین هایی مانند زیرالنون، دئوکسی نیوالنول و فومنیسین: اختلالات باروری و کاهش مصرف خوراک)؛ آسپرژیلوس ها (مانند آفلاتوکسین ها، به‌ویژه آفلاتوکسین B1 در شرایط گرم و مرطوب (سرطان زا) و اوکراتوکسین اثرات کلیوی دارد)؛ پنیسیلیوم ها (توکسین هایی مانند روکوفرین (علائم عصبی و افت مصرف خوراک) و سایر متابولیت ها).
2) افزایش دمای سیلاژ (Heating): از آنجایی که رشد قارچ ها و مخمرها فرآیندی گرمازا می باشد، دمای سیلاژ افزایش می یابد.در دماهای بالاتر، رشد قارچ ها سرعت یافته و موجب تولید بیشتر مایکوتوکسین ها می شود. افزایش دما همچنین، ساختمان پروتئین ها را دناتوره کرده و قابلیت هضم آنها را کاهش می دهد (از طریق تشکیل کمپلکس میلارد بین قند و پروتئین).
3) کاهش اسیدیته سیلو (افزایش pH): رشد قارچ ها و مصرف اسید لاکتیک باعث افزایش pH می شود. این شرایط به نفع رشد بیشتر میکروارگانیسم های فساد زا خواهد بود و در نتیجه آن چرخه معیوب ایجاد شده و آلودگی شدیدتر می شود.
4) افزایش خطر برای دام و انسان: دام با مصرف سیلوی کپک زده دچار کاهش مصرف خوراک، افت تولید شیر، اسهال، مشکلات کبدی و ایمنی خواهد شد. از سوی دیگر، برخی از مایکوتوکسین ها مانند M1 در شیر می تواند وارد زنجیره غذایی انسان شوند.
ریسک فاکتورها و منابع آلودگی (Pre- and Post-harvest)
ریسک های پیش از برداشت: استرس گیاهی (خشکی، ضربه حشرات، آسیب مکانیکی)، شرایط آب‌وهوایی و جمعیت قارچی مزرعه که برروی گیاه هستند.
ریسک های حین برداشت/سیلو: زمان برداشت نامناسب، خردکردن نامناسب، تراکم ناکافی (وجود منافذ هوا)، پوشش معیوب سیلو و ذخیره‌سازی طولانی در شرایط ناپایدار. آلودگی نقطه‌ای (hot spots) در سیلوها شایع است و باعث پراکندگی بالای نتایج آزمایش می‌شود.
نمونه برداری و روش های پایش (Sampling & Detection)
نمونه برداری:
چون آلودگی مایکوتوکسینی معمولا ناهمگن و نقطه‌ای است، نمونه برداری نماینده و استاندارد (چندین زیرنمونه از سطوح مختلف و عمق های مختلف سیلو/نمونه‌برداری از نقاط کپک‌زده و غیرکپک‌زده) ضروری است. دستورالعمل های کاربردی برای نمونه برداری سیلاژ و دانه در منابع فنی موجود است.
روش های تحلیلی:
ELISA: سریع، ارزان و مناسب پایش میدانی و غربالگری
HPLC و به‌ویژه LC-MS/MS / UHPLC-HRMS برای تعیین کمی و شناسایی هم زمان چندین توکسین و بسیار دقیق.
استراتژی های کنترلی (Prevention & Management)
بهترین برنامه کنترلی ترکیبی است و شامل اقدامات پیش از برداشت، مدیریت صحیح فرایند سیلو کردن و مداخلات در زمان خوراک دهی می‌شود.
1) اقدامات پیش از برداشت (Pre-harvest): انتخاب ارقام/هیبرید مقاوم به بیماری ها، کنترل آفات و قارچ ها، مدیریت آبیاری و کود دهی برای کاهش تنش گیاهی و حمله قارچی.
2) مدیریت صحیح حین و بعد از سیلو کردن (Ensiling management): خردکردن مناسب و افزایش تراکم (compaction) برای حذف هوا؛ پوشش کامل و بدون نشتی؛ مدیریت سطح برداشت روزانه برای کاهش ورود اکسیژن؛ استفاده از اینوکولانت‌های باکتری اسیدلاکتیک (اینوکولانت باکتری اسید لاکتیک (Inoculant of lactic acid bacteria) به موادی گفته می‌شود که حاوی باکتری های اسید لاکتیک هستند و به منظور افزودن این باکتری ها به یک محیط خاص (مثل شیر، خوراک دام، یا محیط های تخمیری) استفاده می شوند.) برای تسریع کاهش pH و تثبیت سیلاژ. شواهد نشان می دهد کاربرد اینوکولانت های باکتری اسیدلاکتیک می تواند ثبات بی هوازی را افزایش دهد و رشد قارچی را کاهش یا کند کند، اگرچه اثربخشی کامل بستگی به سطح آلودگی اولیه و شرایط اجرایی دارد.
3) مدیریت هنگام مصرف (Feeding management): حذف بخش‌های کپک‌زده/نابسامان، مدیریت تناوب باز کردن سیلو و مصرف سریع سطوح باز شده. استفاده از افزودنی های محافظ (مانند پروپیونات و سوربیک) برای کاهش رشد قارچ ها هنگام فاز هوازی سطحی می تواند مفید باشد.
4) استفاده از افزودنی‌های بهبود دهنده کیفیت سیلو
- افزودنی های میکروبی (Microbial inoculants): هدف از استفاده از این افزودنی ها تسریع و بهینه سازی تخمیر لاکتیکی و رسیدن سریع تر به pH های پایین و در نتیجه مهار رشد قارچ ها و باکتری های نامطلوب است. به عنوان مثال، از لاکتوباسیلوس پلانتاروم به منظور تولید اسید لاکتیک و کاهش سریع pH استفاده می شود. به منظور بهبود پایداری هوازی و تولید اسید استیک (ضد قارچ) از لاکتوباسیلوس بوچنری استفاده می کنند. پدیوکوکوس پنتوساسئوس سبب تخمیر سریع قندها و تثبیت سیلاژ خواهد شد. پروپیونی باکتریوم فرودنریچی با تولید اسید پروپیونیک از رشد کپک ها جلوگیری خواهد کرد.
- افزودنی های آنزیمی (Enzyme additives): هدف از استفاده از این گروه افزودنی ها افزایش آزاد سازی قندهای قابل تخمیر و بهبود تخمیر می باشد. برای مثال، سلولازها و همی سلولازها با شکستن دیواره سلولی گیاه و آزاد سازی قندها اثر خود را اعمال می کنند. آمیلازها با هیدرولیز نشاسته به قندهای ساده، سوخت لازم جهت رشد باکتری های اسید لاکتیک را فراهم می کنند.
- افزودنی های جاذب مایکوتوکسین (Mycotoxin binders): هدف این گروه از افزودنی ها کاهش جذب مایکوتوکسین ها در بدن دام می باشد (بیشتر در مرحله مصرف سیلو مطرح می شوند). به عنوان مثال، بنتونیت و زئولیت که در گروه آلومینیوسیلیکات ها قرار دارند سبب جذب فیزیکی مایکو توکسین ها می شوند. دیواره سلولی مخمر که حاوی بتا-گلوکان ها و مانان الیگوساکارید ها است با زیرالنون و دئوکسی نیوالنول باند می شود. آنزیم های بیوترانسفورمر مانند زیرالنون هیدرولاز سبب تخریب آنزیمی مایکوتوکسین ها می شوند.
- افزودنی های تغذیه ای (Nutritional additives): این گروه از افزودنی ها اثر استرس اکسیداتیو و اثرات منفی مایکوتوکسین ها را کاهش می دهند. آنتی اکسیدان ها (مانند ویتامین E و سلنیوم آلی) سبب کاهش آسیب اکسیداتیو می گردند. پروبیوتیک ها مانند ساکارومایسز سرویزیه در رقابت با میکروارگانیسم مضر دستگاه گوارش، جمعیت آنها را کاهش می دهند.
پیامدها بر عملکرد دام و سلامت عمومی (Animal Performance & Health Impacts)
مرور مطالعات نشان می دهد مایکوتوکسین ها افزایش بیماری های عفونی، کاهش مصرف خوراک، کاهش تولید شیر، اختلالات دستگاه تولید مثلی و هزینه‌های اقتصادی را به دنبال دارند. در مورد شیر، آفلاتوکسین B1 می‌تواند به آفلاتوکسین M1 تبدیل و وارد شیر شود.
حد مجاز توکسین ها در سیلو
در منابع علمی و مقررات بین‌المللی، برای سیلاژ به‌صورت خاص معمولا حد مجازی دقیق مثل آنچه برای مواد خوراکی یا دان تعیین شده نیست، یا در مقررات ذکر نشده است. به عبارت دیگر، بسیاری از مقررات مربوط به ترکیبات دان یا خوراک دام به‌طور کلی “تغذیه دام” هستند و صراحتا “سیلاژ” را جدا نمی‌کنند. ولی می‌توان حداقل‌هایی را یافت از مقررات اتحادیه اروپا و مطالعات علمی که تقریبا به وضعیت سیلاژ نزدیک‌اند.
در اتحادیه اروپا، ” Directive 2002/32/EC on undesirable substances in animal feed ” و توصیه‌های مرتبط مانند (Commission Recommendation 2006/576/EC) برای خوراک دام، برای مایکوتوکسین هایی مانند آفلاتوکسین B1، زیرالنون، دئوکسی‌نیوالنول، فومنیسین حد مجاز تعیین کرده‌اند.
برای آفلاتوکسین B1 در خوراک دام: اتحادیه اروپا معمولا ≤5 میکروگرم بر کیلوگرم برای برخی از گونه‌ها/مصارف است. برای زیرالنون بسته به گونه دام و سن، حدودی مانند 5/0 میلی گرم بر کیلوگرم برای گاوها و نشخوارکنندگان بزرگتر قرائت شده‌اند.
چالش ها
با وجود پیشرفت ها، کنترل موثر مایکوتوکسین ها در سیلو همچنان با چالش های متعددی روبرو است. یکی از مهم‌ترین چالش ها، تنوع و پیچیدگی مایکوتوکسین ها و تاثیرات سینرژیک آنهاست که شناسایی و کنترل همزمان آنها را دشوار می‌کند. علاوه بر این، شرایط متغیر محیطی در سیلوها (نظیر رطوبت، دما، و تهویه) باعث ایجاد نوسانات در میزان تولید و فعالیت قارچ ها می شود که پیش‌بینی دقیق را مشکل می‌سازد.
از سوی دیگر، محدودیت های موجود در استفاده از مواد شیمیایی به دلیل نگرانی های زیست‌محیطی و سلامت دام و انسان، نیازمند توسعه راهکارهای بیولوژیکی پایدارتر است. همچنین، فهم کامل مکانیسم های مقابله با مایکوتوکسین ها توسط باکتری‌های اسید لاکتیک و سایر میکروارگانیسم‌ها نیازمند تحقیقات بیشتر است تا بتوان این روش‌ها را به صورت استاندارد و کارآمد در مقیاس‌های صنعتی به کار برد.
در نهایت، ادغام فناوری های نوین مانند بیوانفورماتیک، مهندسی ژنتیک و سنسورهای هوشمند در سیستم های کنترل مایکوتوکسین ها، چشم‌انداز امیدوارکننده ای برای بهبود سلامت خوراک و افزایش بهره‌وری در صنعت دامداری فراهم می‌آورد که نیازمند همکاری میان رشته ای بین محققان، صنعتگران و سیاست‌گذاران است.
نتیجه گیری
کنترل موفق مایکوتوکسین ها در سیلاژ نیازمند رویکردی تلفیقی است که شامل پیشگیری در مزرعه، مدیریت دقیق فرآیند سیلوسازی، پایش آزمایشگاهی مستمر و مداخلات تغذیه ای هدفمند می باشد. چنین استراتژی چندگانه ای نه تنها کیفیت غذایی سیلو و سلامت دام را تضمین می کند، بلکه ریسک انتقال مایکوتوکسین ها به زنجیره غذایی انسان و خسارات اقتصادی واحدهای دامداری را به حداقل می رساند.
یک پاسخ
بسیار عالی بود
ممنون