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:

استفاده از جیره‎های پرکنسانتره برای گاوهای پرتولید جهت تامین نیازهای تولید و نگهداری دام یک امر معمول به شمار می‎آید. اگرچه استفاده از این جیره‎ها با معایبی همراه است و می‌تواند دام را در بروز حداکثر پتانسیل ژنتیکی خود برای تولید شیر ، محدود کند. یکی از عوامل محدود کننده در این بین، اسیدوز متابولیکی تحت حاد (SARA) است.

تغذیه کربوهیدرات‎های سریع التخمیر می‏تواند سبب انباشت اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و کاهش pH شکمبه و در نهایت تغییر در جمعیت میکروبی شود. به دلیل نقش مهم جمعیت میکروبی شکمبه در هضم الیاف‏، تغییر در جمعیت میکروبی می‏تواند به تغییر در عملکرد و سلامت دام منجر شود. برای مثال کاهش pH شکمبه می‌تواند منجر به کاهش باکتری‌های سلولایتیک (باکتری‌های هضم کننده ترکیبات الیافی) و افزایش باکتری های لاکتوباسیل (باکتری های تولید کننده ی اسید) شود. بنابراین استفاده از مواد بافری جهت ثبات محیط شکمبه و نسبت اسید‌های چرب فرار در جیره‎های پرکنسانتره ضروری است.

ترشح بزاق در جیره‎های علوفه‏ای به دلیل افزایش مدت زمان نشخوار یک عامل مهم در افزایش pH شکمبه است؛ زیرا بزاق دارای منابع فراوانی از بی‌کربنات است و می‎تواند به عنوان یک بافر درون‏زادی (اندوژینوس) مورد استفاده قرار گیرد. با این حال بی‌کربنات‌ها از ظرفیت بافری کمی برخوردار هستند. دلیل این امر حلالیت سریع این ترکیب و ماندگاری کم آن است.

مواد و روش:

در مطالعه‏ی Ramos  و همکاران، اثرات بافر را بر روی پارامترهای تخمیر شکمبه‌ و باکتریایی با روش‎های برون تنی (in vitro) و درون تنی (iv vivo) بررسی شد. آزمایش آنها روی سه گاو کانولا گذاری شده هولشتاین فریزین در دو مرحله انجام شد. در آزمایش اول که به صورت برون تنی بود اثر دو ترکیب بافری که مخلوطی از بنتونیت (BEN)، کربنات کلسیم (CC)، بی‌کربنات سدیم (SB)، سسکویی کربنات سدیم (SS)، کلسیم اکسید(CO)، و مرجان فرآوری شده (PC) را بر مایع شکمبه گاو بود. در آزمایش دوم، ترکیبات مورد آزمایش در آزمایش اول، این بار به شکل ترکیب درون تنی مورد آزمایش قرار گرفتند.

نتایج و بحث:

عموما برای افزایش ظرفیت بافری شکمبه از SB استفاده می‌شود تا ضمن افزایش pH شکمبه در جیره‏های پر کنسانتره، سبب حفظ چربی شیر شود. همچنین تحقیقات نشان دادند که استفاده از اکسید منیزیم با SB می‌تواند اثرات خوبی بر روی جیره داشته باشد. البته این نکته حائز اهمیت است که استفاده از این دو مکمل بافری برای افزایش ظرفیت بافری نباید بیشتر از نیاز دام به مواد معدنی این دو مکمل باشد (SB به میزان 113 گرم و منیزیم اکسید 45 گرم در روز به ازای هر راس گاو است).

در میان تیمارهای مورد آزمایش، CO از سایرین تیمارهای آزمایشی بیشترین ظرفیت بافری را داشت و در طول آزمایش بیشترین میزان pH را به خود اختصاص داده بود (تنها تیماری بود که pH بالای 6، برای آن ثبت شد). تاخیر در افزایش pH شکمبه در زمان استفاده از CO در واقع نشان‏ دهنده‏ی این است که CO نقش یک آلکالایزر را ایفا می‌کند. آلکالایزرها سبب افزایش pH شکمبه و خنثی سازی اسید می‌شوند، این در حالی است که بافرها سبب جلوگیری از افت pH می‌شوند. دلیل استفاده بافر در جیره‌های پرکنسانتره کاهش یون هیدروژن در شکمبه است. یون هیدروژن تولید شده، در صورت ترکیب با بی‎کربنات، اسیدیته‌ی شکمبه را خنثی می‎کند. محصول این واکنش، آب و دی اکسید کربن است. از این رو آزاد سازی گاز در محیط، می‎تواند شاخص خوبی برای خنثی سازی یون هیدروژن در شکمبه در نظر گرفته شود.

در این مطالعه، ترکیباتی همچون CC، SB، SS که بر پایه کربنات هستند؛ پس از CO، از بیشترین ظرفیت بافری برخوردار بودند. چراکه حضور کربنات، تولید اسید را تحت تاثیر قرار می‏دهد و بالانس بهتری از اسید را نسبت به تیمارهای دیگر برقرار می‏کند. بی‌کربنات سدیم و SS، با عملکرد مشابه، اثر خوبی بر خنثی سازی افت pH شکمبه داشتند. همچنین این دو ترکیب بیشترین سطوح تولید گاز را داشتند. این بدین معناست که تیمار SB و SS همگام با افزایش ظرفیت بافری، از تخمیر جلوگیری نکرد که می‌تواند کمتر بودن pH را در این دو تیمار، توجیه کند. بی کربنات سدیم به دلیل قدرت محلول شدن زیادی که دارد اثرات خنثی سازی pH شکمبه را سریع‎تر ایجاد می‏کند، بنابراین از قدرت کمتری در 24 ساعت انکوباسیون برخوردار بود. بی‏کربنات سدیم با افزایش pH شکمبه سبب بهبود عملکرد باکتری‏های سلولایتیک در هضم الیاف شد. در ادامه تولید استات و نسبت آن با پروپیونات در شکمبه تحت تاثیر قرار گرفت.

افزایش pH شکمبه سبب افزایش حلالیت پروتئین شد. بنابراین با افزایش pH شکمبه، سهم NH3-N شکمبه نیز افزایش یافت. این موضوع بیانگر آن است که سهم NH3-N شکمبه همبستگی مثبتی با تولید VFA در شکمبه دارد.

در آزمایش دوم، با تغذیه ترکیبات بافری، عملکرد متاژنومیک جمعیت باکتریایی 218 جنس شکمبه نیز مورد بررسی قرار گرفت. فرمیکوت‎ها، باکتریودیت‎ها و آکتینوباکتریاها تنوع غالب جمعیت میکروبی شکمبه هستند. در میان این‏ها، فرمیکوت‌ها و باکتریودیت‌ها  جزء اصلی میکروبیوم شکمبه شناخته می‌شود. این دو نوع راسته، حساسیت کمتری در تغییرات ناگهانی در اکوسیستم شکمبه، به ویژه اسیدوز، از خود نشان دادند. باکتریودیت‎ها که در هضم‎ کربوهیدرات‎های ساختمانی نقش دارند در شرایط اسیدی از بین می‎روند. بنابراین تغییر ناگهانی در اکوسیستم شکمبه با تغییر بیوم میکروبی شکمبه و تغییر بازده هضم همراه است.

نتیجه گیری:

تغذیه گاوهای پرتولید با جیره‏های پرکنسانتره، سبب آسیب به سلامت دام و کاهش عملکرد دام می‏شود. در این راستا ترکیبات بافری و آلکالایزری نیاز است تا با افزایش pH و ثبات آن در شکمبه، از افت pH شکمبه هستند. عموما با استفاده از جوش شیرین این نیاز پاسخ داده می‏شود. اگرچه این راهکار ساده می‏تواند مفید باشد، اما جهت افزایش عملکرد دام در میکروبیوم شکمبه، مخلوط صحیحی از ترکیبات بافری و آلکالایزری باید مورد استفاده قرار گیرد تا از مزایای مخلوط این دو استفاده کرد و حدالامکان معایب آن‎ها را کاهش داد.

منبع مقاله:

https://doi.org/10.3390/agriculture11060554

  1. 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.