بهبود شاخص های تخمیری در شکمبه و تغییر جمعیت میکروبی با استفاده از ترکیبات بافری در خوراک گاوهای شیری که با جیره های پر کنسانتره تغذیه می شوند(۲)

بافر

بهبود شاخص های تخمیری در شکمبه و تغییر جمعیت میکروبی با استفاده از ترکیبات بافری در خوراک گاوهای شیری که با جیره های پرکنسانتره تغذیه می شوند

نویسندگان: Sonny C. Ramos, Chang-Dae Jeong ۱, Lovelia L. Mamuad, Seon-Ho Kim, A-Rang Son ۱, Michelle A. Miguel, Mahfuzul Islam, Yong-Il Cho و  Sang-Suk Lee

تاریخ انتشار: ۲۰۲۱

مقدمه:

گاوهای پرتولید با جیره های پر کنسانتره تغذیه می شود تا امکان تولید شیر از طریق ارتقاء سطح انرژی را داشته باشند. با این حال، این جیره ها میتواندسبب 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 تغییرات pH درون شکمبه جلوگیری می‌کند. مطالعات فراوانی پیرامون اثر تغذیه ترکیب یا ترکیبات بافری همچون بی کربنات سدیم و منیزیم اکسید به گاوهای شیری را مورد بررسی 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 برجمعیت میکروبی شکمبه است.

مواد و روش ها:

بدین منظور Ramos  و همکاران با هدف بررسی این دیدگاه، گاوهای هلشتاین کانولاگذاری شده را در قالب طرح  ۳×۳ مربع لاتین، به دوتیمار با ترکیبات بافری (RB-۱ و RB-۳) که مخلوطی زا بی کربنات 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 ۱ آوده شده است.) گاوها پس از سپری کردن دوره‌ی سازگاری با جیره‌های پر کنسانتره به مدت ۵ روز به هر تیمار اختصاص داده شدند. برای ارزیابی جمعیت میکروبی از تکنیک توالی یابی ۱۶S 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.

جدول ۱؛ 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. ۱۷ شاخه باکتریایی در این مطالعه شناسایی شده؛ در این میان بیشترین فراوانی برای Bacteroidetes, Firmicutes و Actinobacteriaبود (شکل۱). Firmicutes و Bacteroidetes کمتر تحت تاثیر تغییرات ناگهانی در اکوسیستم شکمبه، مانند تغییرات اسیدی و  جیره‌ای،قرارمی‌گیرند.باوجودکارامدی بیشتر Bacteroidetes نسبت به Firmicutes در هضم کربوهیدرات های ساختمانی، مطالعات نشان دادندکه تغذیه جیره‌های پر کنسانتره فراوانی Bacteroidetes را کاهش میدهد.

تحلیل ترکیب جنس ها نشان داد، تنها ۲۳ گونه از ۲۱۸ گونه شناسی شده، تغییر کردند. Ruminococcus و Prevotella  به عنوان گونه های غالب شناسایی شدند (شکل ۲ و ۳). Ruminococcus بر خلاف Prevotella که از سوبستراهای مختلفی استفاده می کند، یک باکتری گونه سلولایتیک شناخته می‌شود. از آنجایی که حضور Ruminococcus bromii نشان دهنده ی توانایی تخمیر بیشتر نشاسته است، بنابراین افزایش فراوانی Ruminococcus می تواند بیانگر هضم بیشتر نشاسته در طول آزمایش باشد.  

فراوانی نسبی بیشتر Mangroviflexus در گروه CON ممکن است به دلیل توانایی این جنس در استفاده از نشاسته به عنوان تنها منبع کربن و نیروژن باشد. علاوه براین، غلظت های زیاد استات و پروپیونات در نمونه های تخمیر شکمبه گاوهای شیری Mangroviflexus xiamensis محضولاصلی تخمیر استات، پروپیونات، و سوکسینات در شکمبه است. Prevotella ruminicola به عنوان یکی از فراوان ترنی گونه های یافت شده در شکمبه در نظر گرفته می شود و معمولا نقش مهمی در تجزیه پلی ساکاریدها در جیره های پر کنسانتره ایفا کند. این جنس در زمان تغذیه RB-۱ در روز ۰ ، بیشتر از سایر تیمارها بود، اما در زمانی که این تغذیه ۵ روز به طول انجامید نسبت به تیمار کنترل کاهش یافت. به همین ترتیب، فراوانی زیاد Prevotella jejuni در گروه CON ممکن است در روز ۵، نشان دهنده ی توانایی CON در تخمیر بیشتر گلوگز و عملکرد سلولی آن به عنوان یک باکتری ساکارولایتیک باشد. هد بود.

در این مطالعه نشان داده شد، با استفاده از RB در جیره به مدت۵، روز سطح استات مایع شکمبه همزمان با فراوانی جنس های Barnesiella intestinihominis و Ethanoligenes  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 می کنند. همسو با این مشاهده، گزارش شده است که Ethanoligenens harbinense می تواند انواع مونوساکاریدها، دی ساکاریدها و الیگوساکاریدها را به استات، اتانول، هیدروژن و دی اکسید 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.

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/۱۰.۳۳۹۰/agriculture۱۱۰۶۰۵۵۴

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, ۲۰۲۱. ۱۱: p. ۵۵۴