کاربرد آنزیم ها درخوراک دام و طیور

مقدمه

امروزه استفاده از آنزیم در خوراک دام و طیور به خوبی پذیرفته شده است.  آنزیم ها به افزایش بازدهی گوارش در جانوران کمک می کنند. غلات عمده ترین سهم غذای دام هستند که بسته به منطقه مورد استفاده می توانند به شکل غلات ویسکوز (گندم، جو، چاودار، چاودم) یا غلات ناویسکوز (ذرت و ذرت خوشه ای) باشند. این غلات با سویا و دیگر پروتئین ها مخلوط می شوند. گرچه حیوانات آنزیم های گوارنده مورد نیازشان را دارند، ولی آنها برای تولید صنعتی مورد نیاز انسان کافی نیستند. مثلا خوک قادر به گوارش 20% غذای روزانه اش نیست. غذاهای دارای آنزیم به افزایش بازدهی گوارش و سرعت رشد دام کمک می کنند. فواید استفاده از آنزیم در غذای دام اینها هستند:

1- تجزیه فاکتورهای ضد تغذیه (antinutritional factors). این مواد ذاتا در برخی مواد غذایی وجود دارند و مانع گوارش بخشی از غذا می شوند. با تجزیه این مواد، بازدهی گوارش و استفاده از غذا در دام بیشتر می شود.

2- شکستن ساختار غذاهای غله ای و آزاد کردن مواد غذایی بیشتر برای گوارش و جذب

3- افزایش دسترسی دام به مواد غذایی جدید.

4- کمک به آنزیم های گوارشی جانور و افزایش کارایی گوارش و جذب

5- کاهش تنوع غذایی دام و یکپارچه کردن خوراک دام که اقتصادی تر است.

6- کاهش آلودگی ناشی از مدفوع دام، مخصوصا فیتاز که مواد فسفری را می کاهد.

نخست در فنلاند در دهه1980 بتاگلوکاناز به جُو اضافه شد تا در غذای طیور استفاده شود. در واقع طیور بزرگترین مصرف کنندگان آنزیم های خوراکی هستند. پس از آنها خوک ها و سپس دیگر نشخوار کننده ها جا دارند. بازار آنزیم های خوراک دام و طیور پتانسیل گسترش عظیمی را نشان می دهد. اکنون ضریب نفوذ آنزیم در خوراک دام تنها 10% است و این جای رشد بسیار دارد. بیشترین مصرف در اروپا و برای طیور است.

آنزیم خوراک باید به سرعت روی غذا عمل کند، زیرا گذر غذا از دستگاه گوارش جانور نسبتا سریع است، به ویژه در جوجه ها. نیز آنزیم باید بتواند در pH دستگاه گوارش جانور فعال باشد. همچنین باید بتواند در کنار دیگر مواد موجود در غذا پایدار بماند. بیشتر غذاهای صنعتی دام و طیور تحت بخار و پرس به شکل قالب در می آیند. دمای این فرایند 65 تا 100 د.س است. آنزیم ها می توانند به شکل خشک به غذا افزوده شوند، نیز می توانند در مخلوطی حاوی ویتامین و مواد معدنی دیگر یا به شکل مایع افزوده شوند. مورد آخر وقتی انجام می شود که مواد غذایی جانور تاحدی فعالیت آنزیم را کم کنند.

آنزیم های مورد استفاده در خوراک جانور

در اینجا آنزیم ها را بر اساس سوبسترای هدف شان دسته بندی می کنیم.

آنزیم های تجزیه کننده فیبر

در رژیم ویسکوز که شامل گندم، جو، چاودار و چاودم است، اصلی ترین ضدمغذی مقدار بالای فیبر در رژیم غذایی است. طیور و خوک ها آنزیم لازم برای تجزیه فیبر را ندارند. این فیبرها اغلب شامل پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای همچون آرابینوزایلان (پنتوزان) در گندم و چاودار، و بتاگلوکان در جو و جودوسر است. به این دلیل اینها را ضدمغذی می گوییم که در حالت محلول اینها ویسکوزیته مواد غذایی را در دستگاه گوارش کوچک جانور افزایش می دهند و لذا سرعت و عملکرد گوارش را می کاهند.

آنزیم زایلاناز برای شکستن ساختار آرابینوزایلان در گندم و آنزیم بتا گلوکاناز برای تجزیه بتاگلوکان در جو استفاده می شوند.

زایلاناز

زایلانازها رایج ترین آنزیم خوراک جانور هستند. هدف آنها تجزیه زایلان موجود در دیواره سلولی گیاهان است. محصول عمل این آنزیم قندهای کوتاه زنجیر است.

گروهی معتقدند زایلاناز باعث آزادی نشاسته و پروتئین حصرشده توسط زایلوز می شود که جانور آن را مصرف می کند. گروهی نیز معتقدند زایلاناز با تجزیه زایلان های دیواره سلول گیاهی باعث کاهش ویسکوزیته مواد غذایی (ناشی از وجود آنها) شده و همین باعث افزایش بازدهی گوارش می شود. تریکودرما و آسپرژیلوس منشا عمده زایلانازهای مورد استفاده در خوراک جانور هستند. زایلاناز تریکودرما دارای دمای بهینه فعالیت 65-45 د.س و pH بهینه 5/6-5/3 است. زایلاناز باکتری باسیلوس نیز بررسی و حتی تجاری شده است.

درجدول 1 فایده افزودن زایلاناز به رژیم غذایی گندمی دیده می شود. در این جدول افزودن زایلاناز متعلق به تریکودرما به غذای توله خوک ها به میزان 5000 واحد بر کیلوگرم غذا دیده می شود. نتیجه نشان از افزایش ورن قابل توجه دارد و نیز نسبت غذا به افزایش وزن کم شده است.

به دلیل تفاوت سوبستراها، آزمایش واحدی برای مقایسه زایلانازهای مختلف در گزارش ها وجود ندارد. در کل روش رنگ سنجی مبتنی بر DNS مورد استفاده قرار می گیرد ولی به دلیل تفاوت شرایط مقایسه دشوار است.

عموما 5/2 میلیون واحد از زایلااز تجاری با نام Avizyme 1302 به هرتُن خوراک افزوده می شود و چون در بررسی فعالیت غالبا 10 گرم نمونه انتخاب می شود، فعالیت آنزیم موجود در آن 25 واحد خواهد بود که همین موجب دشوار شدن بررسی ها می شود.

بتاگلوکاناز

جو 4-3% بتاگلوکان دارد که به عنوان ضدمغزی برای خوک و طیور عمل می کند زیرا ویسکوزیته غذای در حال گوارش را می افزاید. نیز مدفوع طیور را چسبنده می کند. بتاگلوکان در ماده آلبومینی دانه و اندوسپرم جو و جو دوسر وجود دارد. بتاگلوکان شامل زنجیر خطی گلوکز است که با پیوندهای 1و3 و 1و4 پیوند شده اند. این پیوندها توسط بتاگلوکاناز تجزیه می شوند و گلوکز و اولیگوساکارید حاصل می شود.

استفاده از بتاگلوکاناز بسیار پذیرفته شده است و در کل استفاده از آن در خوراک طیور و خوک هایی که تا 30% یا بیشتر  جُو در رژیم غذایی شان دارند موجب افزایش وزن گیری و افزایش بازدهی استفاده از غذا می شود. استفاده از آنزیم در جوجه ها باعث 50% افزایش سرعت وزن گیری می شود.

بتاگلوکانازهای تجاری مناسب برای خوراک جانور از تریکودرما، آسپرژیلوس و یا باکتری هایی همچون باسیلوس منشا می گیرند. یک بتاگلوکاناز تجاری همچون Porzyme به میزان 600 واحد در کیلوگرم غذا استفاده می شود. این برای جوجه ها کمتر است.

دما و pH سنجش فعالیت این آنزیم توسط تولیدکنندگان مختلف متفاوت است و از 30 تا 40 د.س و pH 5 تا 5/5 متفاوت است که همین مقایسه شان را مشکل می کند.

آنزیم های تجزیه کننده فیتیک اسید (فیتازها)

فیتیک اسید شکل ذخیره ای اسید فسفریک در بسیاری از غلات و غذاهای جانوران است و به عنوان پیشساز اینوزیتول است. مقدار فیتات در گیاهان مختلف متفاوت است (60 تا 77%). جانوران تنها بخشی از فیتات را تجزیه می کنند و بقیه به شکل تجزیه نشده با مدفوع خارج می شود و باعث آلودگی فسفری فیتات می شود که با وارد شدن به آب، زمین های کشاورزی را نیز آلوده می کند.

فسفر ترکیبی حیاتی برای طیور است و به حفظ ساختار اسکلتی شان کمک می کند و در بسیاری فرایند های متابولیکی نقش دارد. در صورت نبود فیتیک اسید در غذای طیور و خوک، آنها اشتها به غذا را از دست می دهند و وزن گیری نمی کنند، همچنین ناهنجاری هایی در اسکلت پاها و مشکلاتی در باروری شان ایجاد می شود. پس فسفر غیرآلی باید بخشی از غذای آنها باشد. ولی به هر حال فیتیک اسید اضافه از جانور دفع و موجب آلودگی می شود. همچنین فسفر اضافه باعث کلات کردن پتاسیم، کلسیم، روی، مس و منیزیم می شود و لذا به عنوان یک ضد مغذی شناخته می شود.

افزودن فیتاز به غذا موجب دسترسی جانور به فسفر ذخیره شده می شود و دفع آن را کاهش می دهد. همچنین به دلیل استفاده جانور از منابع فسفری بدنش (به کمک فیتاز)، نیاز جانور به فسفر در غذایش کاهش می یابد که صرفه اقتصادی دارد.

فیتاز آنزیمی است که انتخابگرانه ارتوفسفات را از فیتیک اسید جدا می کند و لذا میانجی اینوزیتول فسفات و میواینوزیتول می سازد. فیتاز در دو شکل وجود درد: 3 فیتاز (E.C. 3.1.3.8) که ابتدا فسفر موجود در C3 را جدا می کند، و 6-فیتاز (E.C. 3.1.3.26) که نخست فسفر روی C6 را بر می دارد.

در 1984 در برخی مناطق اروپا استفاده از مواد فسفری برای مبارزه با آلودگی محدود شد که موجب گسترش استفاده از فیتاز شد. بر اثر فیتاز، استفاده از فسفر فیتاتی 20 تا 45% بهبود می یابد. همچنین جذب برخی یون های فلزی نیز بهتر می شود. امروزه فیتاز متعلق به گونه های آسپرژیلوس بیشترین سهم را در بازار دارند.

آنزیم های تجزیه کننده پروتئین (پروتئازها)

پس از غلات، مواد پروتئینی اصلی ترین بخش غذای دام و طیور را می سازند. این پروتئین ها می توانند منشا گیاه و سبزیجات تا جانوری داشته باشند. از پروتئازهای پپتیداز برای تجزیه این مواد استفاده می شود. سابتیلیسین متعلق به گونه های باسیلوس برای این منظور بیشتر استفاده می شود. پروتئازها اغلب برای تجزیه ضدمغذی ها استفاده می شوند. در سویا، لکتین و دیگر مهارکننده های پروتئازی وجود دارد که مانع از گوارش غذا می شوند. اینها توسط پروتئازهای افزوده شده حذف می شوند. همچنین پروتئازهای افزوده شده، پروتئین های غذایی را به قطعات کوچکتر تجزیه می کنند که گوارش شان برای جانور آسان تر است.

آنزیم های تجزیه کننده نشاسته

آلفاآمیلاز در رژیم غذایی ذرتی طیور برای کمک به تجزیه نشاسته استفاده می شود. این آنزیم یک نقش کمکی بسیار موثر در افزایش بازدهی گوارش دارد. در جدول 5 نقش افزودن آمیلاز، پروتئاز و زایلاناز تجاری (Avazyme 1500 متعلق به Finnfeeds International) به غذای جوجه و آثارش ارائه شده است. منبع اصلی آلفاآمیلاز مورد استفاده در خوراک دام و طیور گونه های باسیلوس هستند.