بررسی اثر تغذيه الياف موثر فيزيکی بر دستگاه گوارش گاوهای شيری

حديث غفاری¹ و مسعود اسدی فوزي²

¹دانشجوي كارشناسي علوم دامي ، بخش علوم دامی، دانشكده كشاورزي، دانشگاه شهيد باهنر كرمان

²عضو هيئت علمي، بخش علوم دامی،  دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهيد باهنر كرمان

 

خلاصه:

 ديواره سلولی مواد خوراکی به دو بخش ديواره سلولی موثر و ديواره سلولی موثر از نظر فيزيکی تقسيم ميشود. ديواره سلولی موثر با تامين حداقل الياف مورد نياز، درصد چربی شير را در حد مناسب حفظ ميکند. نقش الياف موثر فيزيكي به مشخصه ي فيزيكي ديواره سلولي (بر اساس اندازه ذرات) مربوط مي شود كه فعاليت جويدن و ماهيت دو فازي محتويات شكمبه اي را متاثر مي سازد و در واقع باعث تشكيل لايه ي علوفه در سطح مايعات شكمبه مي گردد كه تحريك  نشخوار و نگهداري حركات طبيعي شكمبه را در پي خواهد داشت. با تغذيه علوفه خرد شده بلند به گاوهای شيری مي توان محل هضم نشاسته را از شكمبه به روده ها تغيير داد. بعلاوه زمان جويدن و نشخوار افزايش يافته و در نتيجه ترشح بزاق و مواد بافري افزايش می يابد که در نهايت باعث كاهش بروز اسيدوز شكمبه اي مي شود. اسيدوز شكمبه اي موجب تخريب ديواره شكمبه، كاهش هضم فيبر، كاهش مصرف خوراك، كاهش سنتز پروتئين ميكروبي، كاهش توليد و در نهايت باعث لنگش و كاهش بازده تبديل غذايي مي شود. غلظت ديواره سلولي توصيه شده براي جيره غذايي گاوهاي شيری، در سطح 25 درصد ماده خشك جيره است و لازم است 19 درصد آن از ديواره سلولي علوفه باشد. برای اندازه گيری فيبر موثر فيزيکی ميتوان از روش های مختلفی همچون روش غربال استفاده نمود.

 

مقدمه:

از آنجا كه دامپروری يك امركاملاَ اقتصادی است و در حدود 70% هزينه های يك دامداری صرف تهيه خوراك برای دام می شود، بنابراين هر گونه تجديد نظر و پيشرفتی در اين زمينه تاثير مستقيم در افزايش بازده دارد. غذای اوليه و پايه دام علوفه است. مساله اساسی و مهم كه در بخش تغذيه دام مطرح می شود، قسمت الياف خام می باشد، كه به اجزای كوچكتر نظير NDF[1] ،ADF[2] تقسيم شده استNDF .  عبارتست از مواد نامحلولی که  در شوينده خنثی باقی می ماند. اين قسمت شامل تركيبات اصلی ديواره سلولی نظير سلولز، همی سلولز و لگنين می باشد. ADF نيز به مواد نامحلول باقی مانده در شوينده اسيدی گويند که شامل سلولز و لگنين می باشد. امروزه به قابليت هضم و قابليت تخمير فيبر جيره بيشتر از ديگر مسائل  تغذيه ای توجه شده است. الياف يا بخش ساختمانی عبارتند از بخش های تشكيل دهنده ديواره سلول كه قابليت هضم كمی دارند و در گونه های تك معده ای قابليت هضم ندارند، اما در نشخواركنندگان بواسطه حضور ميكروارگانيسم های موجود در شكمبه كه به عنوان يك شبكه تخمير عمل می كنند، قابليت هضم از متوسط تا بالايی با توجه به كيفيت و مرغوبيت دارند. مصرف مقدار كافی الياف و مواد خشبی برای توليد طبيعی و سلامتی گاوهای شيری ضروری است. از طرفی وجود مقادير زيادی الياف، غذای مصرفی و در ادامه بازده ميكروبی و توليد شير را محدود می كند. پس به يك ميزان حداقل الياف نياز است تا سلامت حيوان، ميزان و درصد چربی، مصرف ماده خشك، مصرف انرژی و توليد شير در حداكثر گردد. اين مقدار موثر و كمينه الياف خام قسمتی است كه نشخوار، ميزان عبور غذا از شكمبه، ترشح بزاق، توليد استات شكمبه ای و درصد چربی را تحريك می كند.

 

اثرات اسيدوز:

از اثرات اسيدوز می توان به ضعف سلامتی، افزايش لنگش، کاهش بازده تبديل غذايی، کاهش مصرف غذا و کاهش سنتز پروتئين ميکروبی اشاره کرد(Yang and Beauchemin,2005). هنگامی که معده با مقدار زيادی اسيد مواجه می شود، اسيدوز بروز ميکند. اين اسيدها باعث آسيب بر ديواره شکمبه می شوند. که در نهايت باعث می شود که اسيد توليد شده توسط باکتريها وارد سيستم گردش سياهرگی می شوند، که سمی هستند و سبب ايجاد ورم چرکی کبد می شوند. انباشته شدن اين اسيدها، در سيستم گردش سياهرگی موجب لنگش ميگردد. همچنين اسيدوز شکمبه ای باعث کاهش پروتئين ميکروبی می شود چون در نتيجه اسيدی شدن معده،فعاليت ميکروارگانيسم ها متوقف ميشود. زيرا ميکروارگانيسم ها در PH پائين از بين می روند، در نتيجه باعث کاهش پروتئين های ميکروبی می شود، بنابراين نياز به مکملهای پروتئينی در جيره افزايش می يابد. که موجب افزايش هزينه های  خوراک ميگردد .(Donovan, 2001) از اثرات فيزيکی فيبر می توان به افزايش فعاليت نشخوار، افزايش مقدار ترشح بزاق وکاهش مقدار اسيدهای تخميری در شکمبه اشاره نمود، وجود نشخوار طبيعی از طريق ارائه خوراك با سطوح کافی فيبر در جيره گاو شيری از کاهش چربی شير و مشکلاتی همچون از خوراک افتادن، اسيدوز و لنگش در دام جلوگيری می کند (Beauchmin, 2005). فيبر موثر فيزيکی علاوه بر کنترل PH شکمبه، موجب افزايش ترشح بزاق و حفظ ماهيت دو فازی محتوبات شکمبه ای ميشود. ديواره سلولی از همی سلولز، ليگنين و همچنين پکتين تشکيل ميگردد. که فقط با پروسه تخمير ميکروبی شکمبه هضم ميشوند. وجود فيبر در جيره، ميزان مصرف غذا، ميزان نشخوار، ميزان PH شکمبه و هضم را در حد مطلوب نگه می دارد (Penner, 2006). توصيه معمول انجمن تحقيقات ملی آمريکا (NRC)، در مورد استفاده از  NDF در تغذيه دام 25 تا 28 درصد ماده خشك جيره ميباشد. لازم به ذکر است که از اين مقدار 75 درصد از طريق علوفه تأمين ميگردد.

 

اندازه گيری فيزيکی فيبر:

سيستمهای مختلفی برای اندازه گيری NDF پيشنهاد شده است. برخی از مهمترين اين روشها عبارتند از روش تجزيه رگرسيون و روش غربال با سوراخهای 18/1 ميليمتری. مرتنز سيستمpeNDF  را با استفاده از تجزيه رگرسيون برای سنجش عوامل موثر فيزيکی[3] pef  برای گروههای NDF  بر اساس فعاليت جويدن توسعه داده است. عامل موثر فيزيکی (Pef) خوراکها نسبت به فعاليت جويدن گاوهاي تغذيه شده با علوفه خشک گرامينه بلند، سنجيده می شود. نسبتی از ماده خشک (NDF) که روی  غربال با سوراخهای 18/1 ميلی متری باقی می ماند بوسيله مرتنز به عنوان يک روش آزمايشگاهی پيشنهاد شده که ممکن است برای تجربه روزمره NDF موثر از لحاظ فيزيکی در خوراکها قابل کاربرد باشد. در نهايت مواد باقی مانده بر روی هر غربال و ته جعبه را وزن نماييد. که در اين حالت درصد ذرات با طولهای مختلف می تواند به صورت عددی مشخص شود ( بر اساس وزن تر) ) (Mertenz1997)جدول1 (.

 

جدول1. راهنمای استفاده از غربال در جيرهای مختلف

نوع غذا	توزيع در غربال های مختلف
	بالايی	وسطی	پائينی
TMR^1	%10	%50-30	%50
سيلاژعلوفه خشک	%20	%50-20	%40
سيلاژ ذرت	%5	%50	%50

1-غذاي مخلوط علوفه و كنساتره (Total mix ration)

 

در اين جدول مقادير استاندارد و مورد انتظار توزيع خوراکهای متفاوت روی غربالها با سوراخهای متفاوت آورده شده، به عنوان مثال؛ هنگامي که از خوراک به صورت  TMR استفاده ميکنيم انتظار ميرود که حداکثر 10% از خوراک روی غربال بالايی،بين 30% تا50% روی غربال وسط و حداقل 50% در غربال پايينی که سوراخ ندارد قرار بگيرد .(Lammers,1996)

 

 

 نتيجه گيری :

تحقيقات نشان داده است ناکافی بودن فيبر در جيره گاوهای شيری باعث بروز مشکلات گوارشی و متابوليکی در دام می شود (Beauchmin,2005). فيبر موثر فيزيکی می تواند از مشکلات ذکر شده جلوگيری کرده و موجب سلامت شکمبه در گاوهای شيری گردد. در نتيجه خطر ابتلا به اسيدوز کاهش يافته و بازده تبديل غذايی بهبود ميابد. بنابران بکار بردن علوفه با اندازه مناسب باعث کاهش خطر ابتلا به اسيدوز شکمبه می شود . علوفه می تواند مقداری از انرژی را نيز تامين کند (Lammer,1996). و همينطور تخمير مناسب شکمبه وقوع اسيدوز را به حداقل ميرساند پيشنهاد می گردد ميزان فيبر جيره بررسی شود. شکل فيزيکی جيره به نحوی باشد که روزانه بيش از 10 ساعت نشخوار و جويدن را در پی داشته باشد. بنابراين بهتر است از سيستم تغذيه ای TMR  استفاده شود. تعداد دفعات تغذيه به 2 تا 3 بار در روزافزايش يابد

(Beauchmin,2003).

 

References:

Beauchemin, K. A. and Yang, W. Z. (2005a) Effects of physically effective fiber ondigestion and milk production by dairy cows fed diets based on corn silage. Journal of

Dairy Science. 88:1090-1098.

 

2-Beauchemin, K. A. and W. Z. Yang. 2005b. Effects of physically effective fiber onintake, chewing activity, and ruminal acidosis for dairy cows fed diets based on

corn silage. Jornal. Dairy Science. 88:2117-2129.

 

3-Beauchemin, K. A., Yang, W. Z. and Rode, L. M. (2003) Effects of particle size of alfalfa based dairy cow diets on chewing activity, rumen fermentation, and milk production. Journal of  Dairy Science. 86:630-643.

 

4-Beauchemin, K. A.,and W. Z. Yang. 2003. Importance of physically effective fiber in dairy diets. pp 113-124 in Proc. 24th Western Nutrition Conf. September 10-11.

Winnipeg, Manitoba, Canada.

 

5-Mertens, D. R. 1997. Creating a system for meeting the fiber requirements of dairycows. Jornal. Dairy Science. 80:1463-1481.

 

---

[1] Neutral detergent fiber

 

[2] Acid detergent fiber

[3] Physical effective factor

بررسی اثر تغذيه الياف موثر فيزيکی بر دستگاه گوارش گاوهای شيری

حديث غفاری¹ و مسعود اسدی فوزي²

¹دانشجوي كارشناسي علوم دامي ، بخش علوم دامی، دانشكده كشاورزي، دانشگاه شهيد باهنر كرمان

²عضو هيئت علمي، بخش علوم دامی،  دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهيد باهنر كرمان

 

خلاصه:

 ديواره سلولی مواد خوراکی به دو بخش ديواره سلولی موثر و ديواره سلولی موثر از نظر فيزيکی تقسيم ميشود. ديواره سلولی موثر با تامين حداقل الياف مورد نياز، درصد چربی شير را در حد مناسب حفظ ميکند. نقش الياف موثر فيزيكي به مشخصه ي فيزيكي ديواره سلولي (بر اساس اندازه ذرات) مربوط مي شود كه فعاليت جويدن و ماهيت دو فازي محتويات شكمبه اي را متاثر مي سازد و در واقع باعث تشكيل لايه ي علوفه در سطح مايعات شكمبه مي گردد كه تحريك  نشخوار و نگهداري حركات طبيعي شكمبه را در پي خواهد داشت. با تغذيه علوفه خرد شده بلند به گاوهای شيری مي توان محل هضم نشاسته را از شكمبه به روده ها تغيير داد. بعلاوه زمان جويدن و نشخوار افزايش يافته و در نتيجه ترشح بزاق و مواد بافري افزايش می يابد که در نهايت باعث كاهش بروز اسيدوز شكمبه اي مي شود. اسيدوز شكمبه اي موجب تخريب ديواره شكمبه، كاهش هضم فيبر، كاهش مصرف خوراك، كاهش سنتز پروتئين ميكروبي، كاهش توليد و در نهايت باعث لنگش و كاهش بازده تبديل غذايي مي شود. غلظت ديواره سلولي توصيه شده براي جيره غذايي گاوهاي شيری، در سطح 25 درصد ماده خشك جيره است و لازم است 19 درصد آن از ديواره سلولي علوفه باشد. برای اندازه گيری فيبر موثر فيزيکی ميتوان از روش های مختلفی همچون روش غربال استفاده نمود.

 

مقدمه:

از آنجا كه دامپروری يك امركاملاَ اقتصادی است و در حدود 70% هزينه های يك دامداری صرف تهيه خوراك برای دام می شود، بنابراين هر گونه تجديد نظر و پيشرفتی در اين زمينه تاثير مستقيم در افزايش بازده دارد. غذای اوليه و پايه دام علوفه است. مساله اساسی و مهم كه در بخش تغذيه دام مطرح می شود، قسمت الياف خام می باشد، كه به اجزای كوچكتر نظير NDF[1] ،ADF[2] تقسيم شده استNDF .  عبارتست از مواد نامحلولی که  در شوينده خنثی باقی می ماند. اين قسمت شامل تركيبات اصلی ديواره سلولی نظير سلولز، همی سلولز و لگنين می باشد. ADF نيز به مواد نامحلول باقی مانده در شوينده اسيدی گويند که شامل سلولز و لگنين می باشد. امروزه به قابليت هضم و قابليت تخمير فيبر جيره بيشتر از ديگر مسائل  تغذيه ای توجه شده است. الياف يا بخش ساختمانی عبارتند از بخش های تشكيل دهنده ديواره سلول كه قابليت هضم كمی دارند و در گونه های تك معده ای قابليت هضم ندارند، اما در نشخواركنندگان بواسطه حضور ميكروارگانيسم های موجود در شكمبه كه به عنوان يك شبكه تخمير عمل می كنند، قابليت هضم از متوسط تا بالايی با توجه به كيفيت و مرغوبيت دارند. مصرف مقدار كافی الياف و مواد خشبی برای توليد طبيعی و سلامتی گاوهای شيری ضروری است. از طرفی وجود مقادير زيادی الياف، غذای مصرفی و در ادامه بازده ميكروبی و توليد شير را محدود می كند. پس به يك ميزان حداقل الياف نياز است تا سلامت حيوان، ميزان و درصد چربی، مصرف ماده خشك، مصرف انرژی و توليد شير در حداكثر گردد. اين مقدار موثر و كمينه الياف خام قسمتی است كه نشخوار، ميزان عبور غذا از شكمبه، ترشح بزاق، توليد استات شكمبه ای و درصد چربی را تحريك می كند.

 

اثرات اسيدوز:

از اثرات اسيدوز می توان به ضعف سلامتی، افزايش لنگش، کاهش بازده تبديل غذايی، کاهش مصرف غذا و کاهش سنتز پروتئين ميکروبی اشاره کرد(Yang and Beauchemin,2005). هنگامی که معده با مقدار زيادی اسيد مواجه می شود، اسيدوز بروز ميکند. اين اسيدها باعث آسيب بر ديواره شکمبه می شوند. که در نهايت باعث می شود که اسيد توليد شده توسط باکتريها وارد سيستم گردش سياهرگی می شوند، که سمی هستند و سبب ايجاد ورم چرکی کبد می شوند. انباشته شدن اين اسيدها، در سيستم گردش سياهرگی موجب لنگش ميگردد. همچنين اسيدوز شکمبه ای باعث کاهش پروتئين ميکروبی می شود چون در نتيجه اسيدی شدن معده،فعاليت ميکروارگانيسم ها متوقف ميشود. زيرا ميکروارگانيسم ها در PH پائين از بين می روند، در نتيجه باعث کاهش پروتئين های ميکروبی می شود، بنابراين نياز به مکملهای پروتئينی در جيره افزايش می يابد. که موجب افزايش هزينه های  خوراک ميگردد .(Donovan, 2001) از اثرات فيزيکی فيبر می توان به افزايش فعاليت نشخوار، افزايش مقدار ترشح بزاق وکاهش مقدار اسيدهای تخميری در شکمبه اشاره نمود، وجود نشخوار طبيعی از طريق ارائه خوراك با سطوح کافی فيبر در جيره گاو شيری از کاهش چربی شير و مشکلاتی همچون از خوراک افتادن، اسيدوز و لنگش در دام جلوگيری می کند (Beauchmin, 2005). فيبر موثر فيزيکی علاوه بر کنترل PH شکمبه، موجب افزايش ترشح بزاق و حفظ ماهيت دو فازی محتوبات شکمبه ای ميشود. ديواره سلولی از همی سلولز، ليگنين و همچنين پکتين تشکيل ميگردد. که فقط با پروسه تخمير ميکروبی شکمبه هضم ميشوند. وجود فيبر در جيره، ميزان مصرف غذا، ميزان نشخوار، ميزان PH شکمبه و هضم را در حد مطلوب نگه می دارد (Penner, 2006). توصيه معمول انجمن تحقيقات ملی آمريکا (NRC)، در مورد استفاده از  NDF در تغذيه دام 25 تا 28 درصد ماده خشك جيره ميباشد. لازم به ذکر است که از اين مقدار 75 درصد از طريق علوفه تأمين ميگردد.

 

اندازه گيری فيزيکی فيبر:

سيستمهای مختلفی برای اندازه گيری NDF پيشنهاد شده است. برخی از مهمترين اين روشها عبارتند از روش تجزيه رگرسيون و روش غربال با سوراخهای 18/1 ميليمتری. مرتنز سيستمpeNDF  را با استفاده از تجزيه رگرسيون برای سنجش عوامل موثر فيزيکی[3] pef  برای گروههای NDF  بر اساس فعاليت جويدن توسعه داده است. عامل موثر فيزيکی (Pef) خوراکها نسبت به فعاليت جويدن گاوهاي تغذيه شده با علوفه خشک گرامينه بلند، سنجيده می شود. نسبتی از ماده خشک (NDF) که روی  غربال با سوراخهای 18/1 ميلی متری باقی می ماند بوسيله مرتنز به عنوان يک روش آزمايشگاهی پيشنهاد شده که ممکن است برای تجربه روزمره NDF موثر از لحاظ فيزيکی در خوراکها قابل کاربرد باشد. در نهايت مواد باقی مانده بر روی هر غربال و ته جعبه را وزن نماييد. که در اين حالت درصد ذرات با طولهای مختلف می تواند به صورت عددی مشخص شود ( بر اساس وزن تر) ) (Mertenz1997)جدول1 (.

 

جدول1. راهنمای استفاده از غربال در جيرهای مختلف

نوع غذا	توزيع در غربال های مختلف
	بالايی	وسطی	پائينی
TMR^1	%10	%50-30	%50
سيلاژعلوفه خشک	%20	%50-20	%40
سيلاژ ذرت	%5	%50	%50

1-غذاي مخلوط علوفه و كنساتره (Total mix ration)

 

در اين جدول مقادير استاندارد و مورد انتظار توزيع خوراکهای متفاوت روی غربالها با سوراخهای متفاوت آورده شده، به عنوان مثال؛ هنگامي که از خوراک به صورت  TMR استفاده ميکنيم انتظار ميرود که حداکثر 10% از خوراک روی غربال بالايی،بين 30% تا50% روی غربال وسط و حداقل 50% در غربال پايينی که سوراخ ندارد قرار بگيرد .(Lammers,1996)

 

 

 نتيجه گيری :

تحقيقات نشان داده است ناکافی بودن فيبر در جيره گاوهای شيری باعث بروز مشکلات گوارشی و متابوليکی در دام می شود (Beauchmin,2005). فيبر موثر فيزيکی می تواند از مشکلات ذکر شده جلوگيری کرده و موجب سلامت شکمبه در گاوهای شيری گردد. در نتيجه خطر ابتلا به اسيدوز کاهش يافته و بازده تبديل غذايی بهبود ميابد. بنابران بکار بردن علوفه با اندازه مناسب باعث کاهش خطر ابتلا به اسيدوز شکمبه می شود . علوفه می تواند مقداری از انرژی را نيز تامين کند (Lammer,1996). و همينطور تخمير مناسب شکمبه وقوع اسيدوز را به حداقل ميرساند پيشنهاد می گردد ميزان فيبر جيره بررسی شود. شکل فيزيکی جيره به نحوی باشد که روزانه بيش از 10 ساعت نشخوار و جويدن را در پی داشته باشد. بنابراين بهتر است از سيستم تغذيه ای TMR  استفاده شود. تعداد دفعات تغذيه به 2 تا 3 بار در روزافزايش يابد

(Beauchmin,2003).

 

References:

Beauchemin, K. A. and Yang, W. Z. (2005a) Effects of physically effective fiber ondigestion and milk production by dairy cows fed diets based on corn silage. Journal of

Dairy Science. 88:1090-1098.

 

2-Beauchemin, K. A. and W. Z. Yang. 2005b. Effects of physically effective fiber onintake, chewing activity, and ruminal acidosis for dairy cows fed diets based on

corn silage. Jornal. Dairy Science. 88:2117-2129.

---

[1] Neutral detergent fiber

 

[2] Acid detergent fiber

[3] Physical effective factor

بررسی نقش متابولیکی و شناسایی میکروب های شکمبه با تکنیک real time PCR

 

چکیده:

 ساکنین اکوسیستم ميكروبي شكمبه، يك تشكيلات پيچيده اي از گروههاي مختلف ميكروبي است که یک ارتباط همزیستی با دام ميزبان دارد، این ارتباط همزيستي براي تبديل غذا های ليگنو سلولزي به اسيدهاي چرب فرار است. که این اسید های چرب فرار منبع انرژی حیوان می باشند. اكوسيستم شکمبه اختصاصی شده و در یک دامنه محدود PH بافری شده است، این دامنهPH به حیوان کمک می کند تا بتواند یک اکوسیستم پایدار را نگهداری کند به طوری که، ورود میکروب های آلوده به شکمبه از طریق مصرف آب و خوراک اختلالی در فعالیت آنها ایجاد نشود. اكوسيستم ميكروبي شكمبه حيوانات اهلي مانند گاو ، گوسفند، بز بخوبی مطالعه شده است، اما اين مطالعات در مورد بوفالو و نشخوار كنندگان وحشی کافی نیست. استفاده از تكنيك های زيست شناسي مولكولي براي تشخيص و توصيف ميكروب هاي شكمبه الزامی است، كه در اين بررسي به آن تاکید شده است.

مقدمه:

در كشورهاي منطقه استوايي جهان، نشخوار كنندگان با محصولات فرعی كشاورزي لیگنو سلولزی مانند، کاه غلات، علوفه، باگاس نيشكر، شاخ و برگ درختان و دانه های روغنی مانند بادام زميني، كتان، mohua، neem و خردل تغذیه می شوند. بازدهي حيوانات نشخوار كننده در استفاده از این دامنه وسیع مواد خوراکی به علت تنوع بالاي اكوسيستم ميكروب هاي شكمبه است که شامل باكتريها(10¹¹-10¹⁰ سلول در هر میلی لیتر،50 بيش از جنس)، پروتوزا مژه دار(10⁶-10⁴ در هر میلی لیتر،  از 25جنس)، ‌قارچ هاي بي هوازي (10⁵-10³ زعو سپور به ازاء هر میلی لیتر، از 5 جنس) و باكترخوار ها (10⁹- 10⁸ به ازاء هر میلی متر) می باشد. بیشتر این تعداد قابل تغییر می باشد. خاصیت سینرژیستی و آنتاگونیسمی در ميان گروههاي مختلف ميكروب ها و حتي در ميان جنس هاي مختلف از یک گروه یکسان وجود دارد. بنابراين تعیین نقش هر یک از میکروب های موجود در شکمبه را پیچیده و مشکل می سازد.  نتيجه نهايي واكنش های انجام شده در شكمبه، تبديل زیستی خوراك به منبع انرژي (اسيدهاي چرب فرار زنجير كوتاه) است. که برای حیوان قابل استفاده می باشد، اين ميكروب ها در شكمبه تحت تاثیر محدوديت هاي مختلف زنده می مانند كه این محدودیت ها ممكن است طبيعي يا مرتبط با خوراك باشند  بنابراين مقداري از خوراك ها به طوریکه بعضی از خوراک دارای مقادیر قابل توجهی مواد ضد تغذیه ای هستند، که این فاکتور ها رشد برخی از میکروب های طبیعی شکمبه را محدود می کنند.

متن اصلی:

اكوسيستم ميكروبي شكمبه در عین حال که زمان پویا، پایدار می باشد. زمانی که اكوسيستم پايدار در شکمبه بر قرار شود و  عمل تبدیل زیستی خوراک ها به اسيدهاي چرب فرار به خوبی انجام می شود. در يك نشخوار كننده سالم با وجود اینکه ميليون ها ميكروب هر روز شكمبه را به واسطه غذا، نوشيدن آب و هوا مورد حمله قرار مي دهند آلودگی اکوسیستم اتفاق نمی افتد. اكوسيستم پویا است حیوان جمعيت ميكروب ها به طور قابل ملاحظه اي بر اثر تغييرات جيره تغییر می کند، به این دلیل  که با اجزاء جدید خوراك سازگاری ایجاد گردد اين امر اتفاق مي افتد، زيرا ميكروب هاي شكمبه  براي بقا با يك سری از محدوديت هاي شايع در شكمبه و هر جسم آلوده كننده اي باید سازگاری پیدا کنند، در غیر این صورت این محدودیت ها باعث حذف آنها می شود. محدوديت هاي اصلی محيطي زیاد هستند، از جمله آن ها می توان به شرایط هوازي، ظرفيت بافري بالا و فشار اسمزي و رقابت saprophytic در ميان ميكروب ها براي بقايشان اشاره کرد. بی هوازي بودن محیط شكمبه يك محدوديت بزرگ در اكوسيستم شكمبه است، كه به تبدیل انرژي و  استفاده از آن توسط حيوان ميزبان کمک می کند. ميزان انرژي آزاد شده توسط فرآیند انتقال الكترون به گیرنده نهایی الكترون یستگی دارد. در ميكروب هاي هوازي، آخرينگیرنده ي الكترون اكسيژن است و انرژي آزاد شده به شكل ATP می باشد و در مقايسه با انرژي آزاد شده در باکتریهای غیر هوازی که گیرنده ی نهایی الكترون يك تركيب آلي است بسیار بیشتر می باشد. شرايط بي هوازي در شكمبه بوسيله گازهای توليد شده در طي تخمير، به عنوان دي اكسيد كربن، متان و مقدار ناچيز هيدروژن حفظ می شود.مقداري از اكسيژن که از طریق مصرف خوراک  وارد شکمبه می شود بوسيله میکروبهای غير هوازي اختياري در شكمبه مورد استفاده قرار می گیرند  بنابراين شرايط بی هوازي كامل توليد و نگهداري مي شود. به هر حال، ميكروب هايي كه قادر به تحمل  چنین پتانسیل احیاء پایینی هستند(350 – میلی وات) قادر به زندگي در شكمبه هستند و بقیه از شكمبه حذف مي شوند. ظرفيت بافري بالا و فشار اسمزي نيز رشد و حمله ميكروب ها را محدود می کنند. تعدادی از ميكروب هاي شكمبه یکسری تركيبات ضد ميكروبي تولید می کنند كه موجب کاهش رشد ديگر ميكروب هاي حاضر در اكوسيستم شکمبه می شوند. نشخوارکنندگان عمدتا با محصولات فرعی کشاورزی- صنعتی تغذیه می شوند،این محصولات حاوی فاکتورهای ضد تغذیه ای زیادی هستند و می توانند بعنوان مهارکننده  برای تعدادی از میکروب های شکمبه عمل کنند. ترکیبات ضد تغذیه ای مانند تانن ها، لیگنین ها، ساپونین ها، میموزین ها و غیره در گیاهان سنتز می شود. برای اینکه آنها را در برابر حمله میکروبها حفظ کنند. به هر حال این ترکیبات دارای فعالیت ضد میکروبی هستند. زمانی که این گیاهان توسط حیوانات مصرف می شوند، این ترکیبات رشد انواع مختلف میکروب ها (مفید و نامطلوب) در شکمبه را محدود می کنند. 

 

 

تكنيك های مولكولی براي شناسایی ميكروب هاي شكمبه :

همان گونه که در بالا بحث شد، اكوسيستم ميكروب هاي شكمبه پيچيده است  و مسعول تبديل زيستي خوراك هاي ليگنو سلولزی به اسيدهاي چرب فرار می باشد، به هر حال وظيفه ويژه هر یک از  ميكروب هاي اختصاصي شكمبه مهم است همان طوري كه رقابت در بين ميكروب هاي اكوسيستم براي بقا مهم است. تعيين تعداد گونه ی خاص از باكتري ها در اكوسيستم ( برای تعیین نقش آنها در تخمير شكمبه اي) با تكنيك ها معمول و سنتی مشکل است چون تعداد زياد تست هاي بیو شيميايي انجام می گیرد و حتي در مورد بعضي از ميكروب هاي غالب موجود در اكوسيستم شكمبه دقت کافی وجود ندارد. این ممکن است به دلیل فشار انتخاب محیط کشت استفاده شده برای شمارش میکروب ها باشد چون تعداد نسبی این میکروب ها زمانی که در یک پتری دیش کشت داده می شوند در مقایسه با فعالیت متابولیکی در اکوسیستم تغییر خواهد کرد.  علاوه بر این، بخش خيلي زیادی از ميكروب هاي شكمبه غير قابل كشت می باشند، اما در تخمير شكمبه اي فعال هستند. به هر حال، براي تحقيق به تعدادی تكنيك بهتر به منظور تشخيص كميت ميكروب هاي ویژه در اين اكوسيستم ضروری است،که بتواند اشكالات نامبرده شده  از تكنيك هاي معمول و سنتی مطالعه ي اكولوژي ميكروبي شكمبه را رفع کند.  تعداد زيادي از باكتري هايي كه در شكمبه حضور دارند غير قابل كشت هستند به طوري كه تعداد كل باكتري هاي زنده بر روي يك محیط کشت خاص نسبت به شمارش ميكروسكوپي باكتري ها به میزان زیادی کمتر است. یک محیط كشت واحد قابل دسترس وجود ندارد که بتواند رشد تمام باکتریهای قابل کشت شکمبه را حمایت کند. به هر حال، اطلاعات موجود در مورد باکتر یهای قابل کشت شكمبه کامل نیست. طبقه بندي باکتری هاي شكمبه بر پايه ويژگي هاي فنوتیپی و تست هاي بیوشيميايي براي مطالعه ي تنوع ميان ارگانیسم های زنده قابل کشت کافی نمی باشد. مطالعات روی بیولوژی مولکولی جنس های شناخته شده  باكتري هاي شكمبه نشان مي دهد كه Prevotella ruminicola   ، Butyribirio fibrisolvens و Ruminococus   بيان كننده تكامل نژادي گروههاي مختلف باكتري ها مي باشند، علي رغم اين حقيقت كه گونه هاي از اين جنس ها از نظر فنوتيپي و بيوشيميايي شبيه هستند. مطالعه معمول و سنتي جداسازي و توصيف ميكروب هاي قابل كشت شكمبه مشكل است چون با تغيير جيوه تنوع زيادي در گروههاي مختلف ميكروب هاي شكمبه ايجاد مي گردد.

به هر حال، يك چنين تنوعي در تعداد باكتري هاي شكمبه مي تواند با بكارگيري پروب هاي DNA اليگونوكلئوتيدي مختلف،  هومولوگ هاي براي برخي از 16S rRNA باكتريها مطالعه شود. پروب كلي مي تواند براي  تخمين كل توده ميكروبي بكار گرفته شود و يك پروب مخصوص گونه مي تواند به منظور تخمين سهم نسبي كل rRNA از يك گونه باكتري هاي خاص استفاده شود . همان طور كه نسبت 16S rRNA به كل RNA سلولي  برروي منحني رشد تغيير نمي كند، 16S rRNA مي تواند به عنوان يك معيار جمعيت كل باكتريايي در شكمبه استفاده شود. پروب هاي DNA خاص مي تواند همچنين بكار برده شود براي يك گونه باكتريايي واحد در يك جمعيت مخلوط بكار گرفته شود به شرطي كه تراكم باكتريايي مربوطه بيش از ده ميليون سلول در هر ميلي ليتر از محتويات شكمبه باشد. تاجيما و همكاران  پرايمرهاي PCR را براي تشخيص 13 گونه از باكتري هاي شكمبه طراحي كردند و اين پرايمرها را  به روش PCR real time  براي تعيين تعداد باكتري ها در اكوسيستم ميكروبي شكمبه مورد استفاده قرار دادند. اين گروه در دانشگاه ايلينويز آمريكا ، براي اولين بار PCR  real-time  را در اكولوژي ميكروبي شكمبه به كار بردند و مشخص كردند كه اين روش مي تواند يكي از مهمترين تكنيك هايي باشد كه براي مطالعه تنوع در تعداد نسبي ميكروبي ناشي از تغييرات جيوه استفاده مي شود، از طرفي براي مطالعه استقرار گونه هاي بهبود يافته از باكتري هاي ويژه در شكمبه هم مي توان از اين تكنيك استفاده كرد. به علاوه ، اين سري از پرايمرها براي شناسايي اوليه ي باكتري هاي جديد جدا شده از شكمبه حيوانات اهلي و وحشي مي تواند كاربرد داشته باشد . اين تكنيك هاي جديد ممكن است همچنين به فهم مكانيسم استفاده از غذا در شكمبه كمك كند . تا سالهاي اخير تصور مي شد كه در شكمبه به حيوانات تغذيه شده با جيره غني از نشاسته ، باكتري استرپتوكوكوس بويس (Streptococcus bovis) به عنوان باكتري استفاده كننده از نشاسته غالب مي باشد ، اما مطالعات با Real time PCR  نشان داد كه تعداد Streptococcus bovis در زمان تغيير جيره از پايه علوفه به كنسانتره در اكثر حيوانات تحت تاثير قرار نمي گيرد ولي به جاي آن باكتري استفاده كننده از اسيد لاكتيك يعني Megasphaera elsdenii افزايش مي يابد و در نتيجه آن در شكمبه غلظت لاكتات كمتر و پروپيانات بيشتر مي شود. براي هيدروليز نشاسته ميكروب هاي ديگري ممكن است فعال شوند. به هر حال ، به نظر مي رسد كه با استفاده از تكنيك هاي بيولوژي مولكولي جديدتر ، نقش متابوليكي مطرح شده براي گروههاي مختلف باكتريايي تغيير كند و در سالهاي جديد سناريوي ميكروبيولوژي شكمبه به طور كامل دچار تغيير و دگرگوني خواهد شد.

 

 

 

منابع:

 

1. Hobson, P. N., The Rumen Microbial Eco-system, Elsevier Applied

Science, London, 1989.

 

2. Thauer, R. K., Jumgermann, K. and Decker, K., Energy conservation

in chemotrophic anaerobic bacteria. Bacteriol. Rev., 1977,

91, 100–180.

 

3. Stewart, C. S., Duncan, S. H. and Richardson, A. J., The inhibition

of fungal cellulolysis by cell free preparations from ruminococci.

FEMS Microbiol. Lett., 1992, 97, 83–88.