فارسی
بافر
بهبود شاخص‌های تخمیری در شکمبه و تغییر جمعیت میکروبی با استفاده از ترکیبات بافری در خوراک گاوهای شیری که با جیره‌های پر کنسانتره تغذیه می‌شوند
نویسندگان: Sonny C. Ramos, Chang-Dae Jeong 1, Lovelia L. Mamuad, Seon-Ho Kim, A-Rang Son 1, Michelle A. Miguel, Mahfuzul Islam, Yong-Il Cho و Sang-Suk Lee
تاریخ انتشار: 2021
مقدمه:
گاوهای پرتولید با جیره‌های پرکنسانتره تغذیه می‌شود تا امکان تولید شیر از طریق ارتقا‌ء سطح انرژی را داشته باشند. با این حال، این جیره‌ها می‌تواند سبب بروز مشکلاتی برای سلامتی حیوان شده و حیوان را از رسیدن به بیشینه‌ی تولید باز دارد. تغذیه با کربوهیدرات‌های سریع التخمیر می‌تواند با افت pH به دلیل تولید اسیدهای چرب فرار کوتاه زنجیر دام را مستعد ابتلا به اسیدوز کند. این اسیدوز می‌تواند با تغییر غیرقابل برگشت جمعیت میکروبی شکمبه نیز همراه باشد.
تغییر در جمعیت میکروبی شکمبه می‌تواند مشکلات سلامتی را برای حیوان ایجاد کند. برای مثال با کاهش pH شکمبه، جمعیت میکروبی که قادر به هضم الیاف هستند کاهش می‌یابد. به همین دلیل تغذیه ترکیبات بافری جهت تنظیم pH شکمبه نیاز است. ترکیبات بافری عمدتا به ترکیباتی گفته می‌شود که از تغییرات pH درون شکمبه جلوگیری می‌کند. مطالعات فراوانی پیرامون اثر تغذیه ترکیب یا ترکیبات بافری همچون بی‌کربنات سدیم و منیزیم اکسید به گاوهای شیری را مورد برسی قرار گرفته است. با این حال مشخص نیست بهترین ترکیب بافری در این میان، کدام است و چه تاثیراتی را بر الگوی تخمیری و جمعیت میکروبی شکمبه می‌گذارد.
اهداف
هدف از انجام این مطالعه، یافتن اثر ترکیبات متفاوت بافری بر جمعیت میکروبی شکمبه است.
مواد و روش ها:
بدین منظور Ramos و همکاران با هدف برسی این دیدگاه، گاوهای هلشتاین کانولاگذاری شده را در قالب طرح 3×3 مربع لاتین، به دو تیمار با ترکیب بافری (RB-1 و RB-3) که مخلوطی از بی‌کربنات سدیم، منیزیم اکسید، اکسید کلسیم و مرجان فرآوری شده و همچنین تیمار کنترل (CON) نسبت داده شدند ( ترکیب مواد شیمایی تیمارهای مورد تغذیه در جدول 1 آورده شده است). گاوها پس از سپری کردن دوره‌ی سازگاری با جیره‌های پر کنسانتره به مدت 5 روز به هر تیمار اختصاص داده شدند. برای ارزیابی جمعیت میکروبی از تکنیک توالی یابی 16S rRNA استفاده شد. قابل ذکر است که این آزمایش، بخشی دوم آزمایش دیگری است که ظرفیت بافری ترکیبات به شکل In Vitro مورد آزمایش قرار داده شده بود.
اکسید کلسیم | مرجان فرآوری شده | منیزیم اکسید | بی‌کربنات سدیم | |
کنترل | – | – | – | – |
تیمار RB-1 | 30% | 10% | 30% | 30% |
تیمار RB-3 | 20% | 10% | 40% | 30% |
جدول 1؛ ترکیب مواد بافری تیمارهای مورد آزمایش
نتایج و بحث:
به خوبی نشان داده شده است که جیره‌ی غذایی تغییراتی را در شرایط شکمبه من جمله تغییرات تنوع و فراوانی میکروبی ایجاد می‌کند. 17 شاخه باکتریایی در این مطالعه شناسایی شد؛ در این میان بیشترین فراوانی برای Firmicutes، Bacteroidetes و Actinobacteria بود (شکل 1). Firmicutes و Bacteroidetes کمتر تحت تأثیر تغییرات ناگهانی در اکوسیستم شکمبه، مانند تغییرات اسیدی و جیره‌ای، قرار می‌گیرند. با وجود کارآمدی بیشتر Bacteroidetes نسبت به Firmicutes در هضم کربوهیدرات‌های ساختمانی، مطالعات نشان دادند که تغذیه جیره‌های پر کنسانتره فراوانی Bacteroidetes را کاهش می‌دهد.
شکل 1؛ تغییرات شاخه‌های باکتریایی
تحلیل ترکیب جنس‌ها نشان داد، تنها 23 گونه از ۲۱۸ گونه شناسیی شده، تغییر کردند. Ruminococcus و Prevotella به عنوان گونه‌های غالب شناسایی شدند (شکل 2 و 3). Ruminococcus بر خلاف Prevotella که از سوبستراهای مختلفی استفاده می کند، یک باکتری گونه سلولایتیک شناخته می‌شود. از آنجایی که حضور Ruminococcus bromii نشان دهده‌ی توانایی تخمیر بیشتر نشاسته است، بنابراین افزایش فراوانی Ruminococcus می‌تواند بیانگر هضم بیشتر نشاسته در طوب آزمایش باشد.
فراوانی نسبی بیشتر Mangroviflexus در گروه CON ممکن است به دلیل توانایی این جنس در استفاده از نشاسته به‌عنوان تنها منبع کربن و نیتروژن باشد. علاوه بر این، غلظت‌های زیاد استات و پروپیونات در نمونه‌های تخمیر شکمبه گاوهای شیری Mangroviflexus xiamensis محصول اصلی تخمیر استات، پروپیونات، و سوکسینات در شکمبه است. Prevotella ruminicola به‌عنوان یکی از فراوان‌ترین گونه‌های یافت‌شده در شکمبه در نظر گرفته می‌شود و معمولاً نقش مهمی در تجزیه پلی‌ساکاریدها در جیره‌های پر کنسانتره ایفا کند. این جنس در زمان تغذیه RB-1، در روز 0، بیشتر از سایر تیمارها بود، اما در زمانی که این تغذیه 5 روز به طول انجامید نسبت به تیمار کنترل کاهش یافت. به همین ترتیب، فراوانی زیاد Prevotella jejuni در گروه CON ممکن است در روز 5، نشان دهنده ی توانایی CON در تخمیر بیشتر گلوکز و عملکرد سلولی آن به عنوان یک باکتری ساکارولایتیک باشد.
شکل 2؛ تغییرات گونه در اثر تیمارهای مصرف در طی 5 روز آزمایش
در این مطالعه نشان داده شد، با استفاده از RB در جیره به مدت 5، روز سطح استات مایع شکمبه همزمان با فراوانی جنس‌های Barnesiella Intestinihominis و Ethanoligenens harbinense همراه بود. این موضوع تایید کننده این است که Ethanoligenens harbinense و Barnesiella Intestinihominis ، استات را به عنوان یکی از محصولات نهایی متابولیکی خود تولید می‌کنند. همسو با این مشاهده، گزارش شده است که Ethanoligenens harbinense می‌تواند انواع مونوساکاریدها، دی‌ساکاریدها و الیگوساکاریدها را به استات، اتانول، هیدروژن و دی‌اکسید کربن تخمیر کند. علاوه بر سطح استات، افزایش فراوانی نسبی Intestinimonas butyriciproducens مشاهده شده در اثر تغذیه RB ممکن است به افزایش غلظت بوتیرات مشاهده شده در مایع شکمبه کمک کرده باشد.
شکل 3، تغییرات جنس در اثر تغذیه تیمار؛ در طی 5 روز آزمایش
نتیجه گیری:
میکروب‌های شکمبه توانایی منحصر به فردی در تبدیل کربوهیدرات‌ها به اسیدهای چرب زنجیره کوتاه با سرعتی دارند که حتی از ظرفیت جذب، بافری و نرخ عبور شکمبه فراتر می‌رود و باعث کاهش ناگهانی pH شکمبه می‌شود. تغییر شرایط پایدار شکمبه از حالت پایه به حالت اسیدی در زمان تغذیه بیش از اندازه‌ی کربوهیدرات‌های سریع التخمیر می‌تواند تنوع و فراوانی جمعیت میکروبی شکمبه را کاهش دهد. با توجه به این دانش که تغییر در فراوانی و تنوع جمعیت میکروبی شکمبه با وضعیت سلامتی حیوان در ارتباط است، بنابراین تغذیه ترکیبات بافری و ضد اسیدها برای ثبات هرچه بیشتر دستگاه گوارش و شکمبه مورد نیاز است.
منبع مقاله:
https://doi.org/10.3390/agriculture11060554
- Ramos, S., et al., Enhanced Ruminal Fermentation Parameters and Altered Rumen Bacterial Community Composition by Formulated Rumen Buffer Agents Fed to Dairy Cows with a High-Concentrate Diet. Agriculture, 2021. 11: p. 554.