تغذیه دام و طیور

فصل اول
مقدمه:
نقش تغذيه در موجودات زنده بر هيچ‌کس پوشيده نيست. هر موجود جاندار دارای ويژگی دريافت انرژی از محيط اطراف خود و تغيير و تبديل و مصرف انرژی مي‌باشد. چگونگی دريافت انرژی و مواد‌ مغذی مورد نياز جهت مصرف انرژی و ادامه حيات موضوع علم تغذيه مي‌باشد. علم تغذيه ترکيبی از دانش بيوشيمی و فيزيولوژی در جهت بررسی ويژگي‌های مواد خوراکی و چگونگی استفاده از آنها توسط دستگاه گوارش موجود زنده مي‌باشد.

تغذيه فرآيندی است که در طی آن سلول‌های بدن حيوان قابليت استفاده از مواد شيميايی مورد نياز خود را جهت انجام مطلوب واکنش‌های متابوليکی و شيميايی برای رشد، نگهداری(Maintenance)، کار و توليد دريافت مي‌نمايد. شناخت روابط بين مواد موجود در خوراک‌ها و نياز سلول‌های موجود زنده قبل از استفاده عملی و خوراک دادن، ضروری مي‌باشد. در آغاز بررسی علم تغذيه نياز به شناخت کليه اين روابط از نظر بيوشيمی و فيزيولوژی داريم.

بطور کلی مواد خوراکی، تشکيل دهنده غذا هستند و غذا ماده‌ای است که موجود زنده قادر به‌خوردن آن و سپس انجام مراحل هضم و جذب بر روی آن باشد. در اغلب غذاها، کليه مواد شيميايی موجود در غذا جهت موجود زنده قابل استفاده نيستند و مقداری از آن از طريق دستگاه گوارش دفع مي‌گردد.

در علوم دامی با توجه به هدف ما از پرورش دام‌ها که ايجاد منابع غذايی با کيفيت جهت انسان مي‌باشد، ديدگاه‌های اقتصادی نيز در آن حائز اهميت مي‌باشند و ضرورت شناخت فرآيندهای غذايی آشکار مي‌باشد.

در پرورش حيوانات اهلی قسمت اعظم هزينه توليد مربوط به هزينه تغذيه مي‌باشد که در برخی از شاخه‌های دامپروری تا ۸۰% از کل هزينه پرورش دام را هزينه تغذيه شامل مي‌شود. بنابراين در شرايط متعارف مديريت تغذيه بالاترين اهميت اقتصادی را در پرورش دام به خود اختصاص مي‌دهد.

هدف ما در بخش دامپروری تکميل مواد موجود در خوراک جهت پاسخگويی دقيق به مجموع احتياجات غذايی بدن دام مي‌باشد. امروزه علاوه بر خوراک‌های طبيعی جهت تکميل جيره‌های غذايی به آنها مواد مصنوعی افزودنی مانند ويتامين‌ها، نمک و اسيدهای‌آمينه مصنوعی نيز اضافه مي‌کنيم اما هيچ‌کس نمي‌تواند اطمينان داشته باشد که غذايی کاملاً مطابق با نياز حيوان تهيه نموده است بلکه تلاش ما در جهت نزديک کردن هرچه بيشتر ترکيب خوراک به نياز دام مي‌باشد. ويژگی يک متخصص تغذيه موفق، شناخت دقيق مواد خوراکی و اثرات متقابل بين مواد خوراکی و نيز شناخت دقيق ساختار فيزيولوژيک و آناتوميک دستگاه گوارش دام مي‌باشد. پس از شناخت مواد خوراکی و نحوه پاسخ دام به ماده خوراکی، متخصص تغذيه بايد قادر باشد غذايی با کاملترين ترکيب و با حداقل هزينه جهت توليد با کيفيت و اقتصادی، تهيه نمايد. روش‌های تهيه خوراک و تنظيم جيره غذايی در ادامه دروس تغذيه مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

مواد مغذی(Nutrients)، ترکيبات شيميايی آلی و معدنی هستند که حاصل از فعاليت‌های کاتابوليسم و آنابوليسم در موجودات زنده هستند و درصورتی که موجودی قادر به ساخت آن در بدن خود نباشد، جهت ادامه حيات نياز به دريافت آن ماده مغذی از طريق خوراک دارد. از جمله مواد مغذی مي‌توان از آب، کربوهيدراتها، چربي‌ها، پروتئين‌ها، املاح معدنی و ويتامين‌ها نام برد.
در درس اصول تغذيه دام به بررسی كليه اين مواد مغذی خواهيم پرداخت.
بطور کلی بخش زراعت با هدف توليد مواد خوراکی جهت مصرف مستقيم توسط انسان و مصرف توسط بخش دامپروری به فعاليت توليد کشاورزی مي‌پردازد. بخش عمده خوراک‌های مورد استفاده در پرورش دام با منشاء گياهی مي‌باشند. گياهان با استفاده از انرژی خورشيد و فتوسنتز قادر به ساختن مواد مغذی مورد نياز خود هستند و مواد مغذی توليد شده را در جهت ايجاد اندام‌های گياهی و به منظور توليدمثل جهت توليد دانه ها استفاده مي‌نمايند. اين مواد مغذی ذخيره شده در بافت‌های گياهی، مورد استفاده دام قرار مي‌گيرد. معمولاً تراکم مواد مغذی موجود در دانه بيش از مواد مغذی ذخيره شده در ساير اندام‌های گياهی مي‌باشد و دانه ها ارزش بيشتری در تغذيه دام دارند.
مواد مغذی دريافتی توسط دام‌ها جهت رفع نيازهای رشد، نگهداری و توليد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

پروتئين‌ها نقش ساختمانی و نقش تنظيمی و نقش کاتاليتيک را در بدن برعهده دارند و از اسيدهای‌آمينه تشکيل شده اند که برخی از اسيدهای‌آمينه توسط بدن دام‌ها قابل سنتز نيستند و بايد از طريق خوراک وارد بدن شوند (اسيدهای‌آمينه ضروری).

کربوهيدرات‌ها در بدن نقش ذخيره انرژی شيميايی (گليکوژن) و نيز انتقال انرژی شيميايی در درون بدن را برعهده دارند.
ليپيدها وظيفه ذخيره انرژی شيميايی جهت بدن و نقش تنظيمی و نيز نقش در فراهم نمودن ويتامين‌های محلول در چربی دارند.

معمولاً عمده مواد خوراکی مورد مصرف در دامپروری دارای منشاء گياهی هستند و بخش اندکی از منابع خوراکی از بقايای جانوران و محصولات فرعی تغذيه انسان فراهم مي‌گردند. اما در هر دو بخش ترکيب مواد تشکيل دهنده خوراک‌ها يکسان مي‌باشد و به شکل زير قابل طبقه بندی هستند. اين نوع طبقه بندی در شناخت دقيق انواع مواد شيميايی موجود در خوراک‌ها حائز اهميت است.

فصل دوم
هضم مقايسه‌ای در نشخوارکنندگان و غيرنشخوارکنندگان:
همانگونه که در فصل قبل اشاره کرديم غذا معمولاً از بيومولکول‌ها که تشکيل دهنده ماکرومولکول‌هايي مانند پروتئين‌ها، چربي‌ها و پلی‌ساکاريدها مي‌باشند تشکيل يافته است که اين ملکول‌ها در دستگاه گوارش بصورت دست نخورده (Intact) قابليت جذب ندارند و نمي‌توانند به همان گونه که تغذيه مي‌شوند، وارد جريان خون گردند. بلکه بايد مورد تغيير و دگرگونی قرار گيرند و به مواد ساده تر شکسته شود (Breakdown)، تا قابل جذب در خون و لنف گردند. به مراحل شکسته شدن اجزای غذا، هضم (گوارش) (Digestion) مي‌گوئيم. و پس از انجام عمل هضم، مواد هضم شده از ديواره دستگاه گوارش جذب (Absorption) مي‌گردد. جهت انجام عمل هضم، اندام‌های تخصصی در جانوران فراهم آمده‌اند که با کمک يکديگر و با انجام عمليات مختلف مکانيکی و شيميايی عمل هضم و جذب را انجام مي‌دهند. برخی از جانوران (نشخوارکنندگان) علاوه بر دو بخش مکانيکی و شيميايی دارای بخش هضم ميکروبی (Microbial digestion) نيز مي‌باشند.

به منظور بررسی دقيق‌تر ابتدا هضم در حيوانات تک معده ای را مورد بررسی قرار مي‌دهيم و سپس به ويژگي‌های هضم در حيوانات نشخوارکننده مي‌پردازيم.
هضم در تک‌معده ای ها:
دستگاه گوارش در حيوانات تک‌معده‌ای شامل بخش‌های دهان (Mouth)، مری (Esophagus)، معده (Stomach)، روده کوچک (Small intestine)، روده بزرگ (Large intestine)، روده کور (Secum) و مخرج (Anus) مي‌باشد. غدد برون ريز جگر (Liver) و لوزالمعده (Pancreas) نيز وظيفه توليد شيره گوارشی را برعهده دارند.
– دهان:

در حيوانات تک معده‌ای که دارای دندان در محوطه دهانی مي‌باشند، اولين بخش هضم بصورت مکانيکی توسط خردکردن غذا بوسيله دندان‌ها آغاز مي‌گردد. جويدن موجب کوچکتر شدن قطعات خوراک و نيز مخلوط کردن غذا با بزاق (Saliva) مي‌گردد. بزاق از غدد بزاقی (شامل غدد Parotid، تحت فکی Submaxillary و تحت زبانی Sublingual) ترشح مي‌گردد که در تک معده‌ای ها دارای pH حدود ۳/۷ مي‌باشد.

بخش اعظم بزاق (۹۹%) را آب تشکيل مي‌دهد. ساير مواد تشکيل دهنده بزاق شامل پروتئين موسين (Mucin)، يون‌های تشکيل دهنده بافر و آنزيم آميلاز و آنزيم ليزوزيم مي‌باشد. بزاق نشخوارکنندگان فاقد آميلاز مي‌باشد.

آنزيم آميلاز باعث شکستن ميزان اندکی آميلوز تشکيل دهنده نشاسته در دهان مي‌گردد. آنزيم ليزوزيم موجب تخريب اتصالات گلوکزآمين موجود در ديواره سلولی باکتري‌ها ميگردد و موجب از بين رفتن برخی باکتريهای موجود در غذا مي‌شود. بنابراين در محوطه دهان هضم فيزيکی و اندکی هضم شيميايی برروی خوراک ايجاد مي‌گردد.
در حيوانات تک معده‌ای فاقد دندان (طيور) هضم مکانيکی در دهان انجام نمي‌شود اما بزاق بعنوان تسهيل کننده عبور ذرات غذا از محوطه دهان، ترشح مي‌گردد. به دليل عدم وجود دندان، اندازه ذرات مواد خوراکی جهت طيور محدود مي‌باشد و غذا بسرعت از دهان عبور مي‌نمايد و هيچگونه عمل هضمی در محوطه دهان انجام نمي‌گيرد. به همين دليل توانايی چشايی در طيور نيز بسيار کم است (تعداد ۲۴ پرز چشايی در مقابل ۹۰۰۰ پرز چشايی در انسان).

-مري:
پس از عبور غذا از دهان، وارد مری که مسيری مشابه لوله مي‌باشد مي‌گردد وتوسط آن ذرات غذا از انتهای دهان تا معده يا چينه دان (در طيور) منتقل مي‌گردند.
– معده:
در معده حيوانات تک معده‌ای مواد خوراکی مورد هضم شيميايی قرار مي‌گيرند. ديواره معده دارای غدد ترشحی مي‌باشد که شيره معده را ترشح مي‌نمايند.
شيره معده از دو بخش اصلی اسيدکلريدريک و آنزيمهای معده مي‌باشد که در محيط آبی به داخل معده ترشح مي‌شوند. وظيفه اصلی اسيدکلريدريک تبديل پپسينوژن ترشح شده به پپسين مي‌باشد. پپسين باعث شکسته شدن پيوندهای کووالانسی بين پپتيدها مي‌گردد. عمل پپسين برروی اتصال بين اسيدهای‌آمينه آروماتيک (Tyr , Try , Phe) شديدتر از ساير پيوندهای پپتيدی انجام مي‌گيرد. آنزيم رنين (Renin) از سلولهای معده ترشح مي‌گردد و موجب انعقاد پروتئين‌های شير مي‌گردد. تعداد اندکی آنزيم ليپاز نيز توسط معده توليد مي‌گردد. در طيور شيره معده توسط پيش معده (Preventricalus) ترشح مي‌گردد و وظيفه شکستن پروتئين‌ها را بر عهده دارد، اما به دليل عبور سريع خوراک از پيش معده معمولاً تاثير اصلی آنزيم پپسين در محل سنگدان مي‌باشد و هضم آنزيمی به ميزان اندکی در پيش معده انجام مي‌شود.

سنگدان (Gizzard) يا معده عضلانی عضو بعدی دستگاه گوارش در طيور مي‌باشد که با داشتن عضلات قوی و مخاط ضخيم عمل هضم فيزيکی را بر روی ذرات غذا انجام مي‌دهد و ذرات بزرگ را به ذرات کوچکتر تقسيم مي‌نمايد.
– روده کوچک:

در حيوانات تک معده‌ای غذا پس از عبور از معده يا سنگدان (در طيور)، وارد روده کوچک مي‌گردد. هضم آنزيمی مهمترين فعاليت در روده کوچک مي‌باشد. ترشحات کبد و پانکراس در محوطه دوازدهه به داخل روده کوچک وارد مي‌شوند. کبد، صفرا (Bile) را به داخل روده ترشح مي‌نمايد. صفرا از نمک‌های سديم و پتاسيم به همراه اسيدهای صفراوی، رنگريزه‌های بيلی‌وردين (Biliverdine)، بيلی روبين (Bilirubin)، کلسترول (Cholesterol) و پروتئين موسين (Mucin) مي‌باشد. وظيفه اصلی صفرا تبديل چربي‌های موجود در خوراک به شکل اموليسيون (Emolcified) و کمک به فعال کردن آنزيم ليپاز ترشح شده از پانکراس مي‌باشد. املاح صفراوی خاصيت دوگانه دوست (Amphipathic) دارند و دارای دو بخش هستند، بخش محلول در چربی و بخش محلول در آب. منوگليسيريدها و اسيدهای چرب در داخل اين نمک‌های صفراوی بخوبی حل مي‌شوند. نمک‌های صفراوی علاوه بر ويژگی حل نمودن چربي‌ها در خود، قابليت تشکيل ميسل (Micelle) را دارند. ترکيبات موجود در ميسل‌ها طوری مرتب شده‌اند که گروه‌های قطبی آنها در سمت خارج ميسل قرار گرفته‌اند. قطر ميسل‌ها حدود ۳۰ تا ۱۰۰ A° (آنگستروم) مي‌باشد.

چربي‌های وارد شده به دوازدهه ابتدا به کمک نمک‌های صفراوی تشکيل قطرات امولسيون چربی را با قطر حدود ۵۰۰۰A° مي‌دهند. سپس ليپاز ترشح شده از لوزالمعده موجب جدا شدن اسيدهای‌چرب از تری‌گليسيريد مي‌گردد و اسيدهای چرب به همراه مونوگليسريدها و نمک‌های صفراوی تشکيل ميسل‌ها را مي‌دهند. ليپاز به شکل زير تری‌گليسيريدها را به دی‌گليسيريد و مونوگليسيريد تبديل مي‌نمايد:

CH2OOCR1

CH2OOCR3

CH2OOCR2

R3COOH

CH2OOCR1

CH2OH

CH2OOCR2

R1COOH

CH2OH

CH2OH

CH2OOCR2

تري گليسريد

مونو گليسريد

دي گليسريد

پانکراس نيز ترشحات خود را به نام شيره پانکراس در محل دوازدهه به دستگاه گوارش وارد مي‌نمايد. ترشح شيره پانکراس توسط ورود غذا به دوازدهه آغاز مي‌شود. با حضور اسيد در دوازدهه، سلول‌های مخاطی اين بخش اقدام به ترشح هورمون سکرتين (Secretin) به داخل خون مي‌نمايد و هورمون سکرتين از طريق گردش خون موجب تحريک سلول‌های پانکراس و ترشح بي‌کربنات به داخل روده مي‌گردد. همچنين ورود پپتيدها و مواد غذايی از معده به روده موجب ترشح هورمون کوله‌سيستوکينين (Cholecystokinin) از سلول‌های اپيتليال دوازدهه مي‌گردد، اين هورمون نيز از طريق جريان خون به پانکراس منتقل شده و موجب ترشح آنزيم‌های تريپسينوژن (Trypsinogen)، کيموتريپسينوژن (Chymotrypsinogen)، پروکربوکسی پپتيدازهای A و B، α–آميلاز، ليپاز، لستينازها (Lecithinases) و نوکلئازها (Nucleases) مي‌شود.

بي‌کربنات ترشح شده به محيط دوازدهه نقش تنظيم (افزايش) pH مواد تخليه شده از معده و خنثی نمودن اسيد را برعهده دارد و pH اين مواد گوارشی را به pH اپتيمم جهت فعاليت آنزيم‌های پانکراس (۹-۷pH=) (7←pH→۹) مي‌رساند.

آنزيم‌های پپتيداز (شکننده پروتئين) موجود در شيره پانكراس به شکل پيش آنزيم مي‌باشند. تريپسينوژن توسط آنزيم انتروکيناز (Entrokinase) که از سلول‌های اپيتليال دوازدهه ترشح مي‌شود، به تريپسين تبديل مي‌شود. حضور آنزيم تريپسين در ادامه خود باعث افزايش سرعت تبديل تريپسينوژن به تريپسين مي‌گردد. عمل آنزيم تريپسين شکستن پيوند پپتيدی تشکيل شده توسط عامل کربوکسيل اسيدهای‌آمينه لايزين و آرژنين مي‌باشد. نقش ديگر تريپسين، فعال ساختن کيموتريپسينوژن و تبديل آن به کيموتريپسين مي‌باشد. کيموتريپسين موجب شکستن پيوندهای پپتيدی تشکيل شده توسط گروه کربوکسيل اسيدهای‌آمينه آروماتيک مي‌باشد (Tyr, Trp, Phe).

تريپسين موجب تبديل آنزيم‌های پروکربوکسی پپتيداز به کربوکسی پپتيداز مي‌گردد. آنزيم‌های کربوکسی پپتيداز موجب جدا کردن اسيدهای‌آمينه از انتهای کربوکسيل زنجير پلی پپتيدی مي‌باشند.
آنزيم α–آميلاز ترشح شده از پانكراس موجب شکستن پيوندهای ۴→۱α بين ملکول‌های گلوکز موجود در نشاسته يا گليکوژن و آزادسازی گلوکز مي‌گردد.