مقـدمه
بيش از ۳۰ سال است كه مصرف آنزيم در صنعت خوراك دهي كاربرد دارد.كاربرد سنتي آنزيم براي بهبود قابليت هضم در مورد مواد خوراكي مانند گندم و جو بوده است، اما امروزه با كشف مواد ضد مغذي در خوراكهاي مختلف،استفاده از آنزيم ها نيز گسترش يافته است.به طورمثال پلي ساكاريد هاي غير نشاسته اي (NSP) با افزايش ويسكوزيته دستگاه گوارش باعث كاهش قابليت دسترسي مواد مغذي وعملكرد حيوان مي شوند.
ميكرو فلور روده يك جزء مهم در دستگاه گوارش تمام حيوانات مي باشد.ميکرو فلورها موجوداتي زنده بوده و داراي احتياجات غذايي و فضايي هستند ، بنابراين توانايي هضم و جذب دستگاه گوارش وابسته به گونه گسترش يافته وكل جمعيت ميكروبها مي باشد.گسترش گونه، رنج و دامنه جريانهاي ميكروبي كه مي تواند يافت شود و كل جمعيت وسعت اين جريانها را تعيين مي كند.جمعيت ميكروبي خود وابسته به جيره غذايي مي باشد كه به عنوان منبع نهايي سوبستراي آلي متابوليسم مي باشند.در نتيجه تركيب در دز تركيب جيره با غلظت مواد مغذي مي تواند اثرات سوئي برجمعيت ميكروبي روده داشته باشد كه اين، اثر مستقيمي برهضم و جذب غذا توسط حيوان خواهد داشت.
مشخص شده است كه آنزيمهاي اگزوژنز قابليت هضم مواد مغذي را بهبود بخشيده و باعث تغييراتي در فلور ميكروبي روده مي شوند.البته اين تغييرات به ندرت بوده و با سازش يافتن با محيط جديد بهبود مي يابد كه اين پاسخ فيزيولوژيكي حيوان مي باشد. …
محيط فيزيكي ــ شيميايي روده
تخمين هاي متفاوتي در مورد تعداد مختلفي گونه هاي باكتريايي كه در روده طيور گوشتي هستند وجود دارد
اما اكثرا در حدود ۵۰-۴۰ مي باشد. بيشتر اين گونه ها ناشناخته است و غير قابل كشف هستند و به همين دليل است كه دانش اين اكوسيستم هنوز در مراحل مقدماتي است.شرايط درون روده از محيط هوازي چينه دان و دئودنوم تا شرايط غيرهوازي ايلئوم و بالاخره سكوم و كولون متغير مي باشد.در اين محيط ها PH هاي متفاوتي وجود دارد كه يا به دليل فعاليت ميكروبي ميزبان مي باشد و يا به دليل ميكروبهاي آنهاست(به دليل اسيدهاي چرب فرار،آمينها و…)
سوبستراهاي در دسترس براي تخمير از كمپلكس هاي گياهي و تركيبهاي حيواني مانند سلولز، گزايلان و پروتئين ها تا قندهاي ساده، آمينو اسيدها تا اسيدهاي چرب مي باشد.اين سوبسترها خود در روده شرايطي ايجاد مي كنند كه درطي جريانات متابوليكي به مصرف برسند.
در روده بزرگ تخمير بي هوازي وجود دارد در حالي كه در حيوانات جوانتر و قسمتهاي بالايي روده تخمير بيشتر به صورت بي هوازي اختياري و هوازي مي باشد.تخمير باكتريايي باعث تامين ويتامينها ،اسيدهاي آمينه واسيدهاي چرب ضروري ،انرژي در فرم اسيدهاي چرب فرار و بسياري ديگر از فاكتورهاي رشد مي شود.از سويي ديگر آنها مي توانند توليد سموم و مواد سرطانزا نموده ،با مواد مغذي رقابت كرده و به صورت مستقيم و غير مستقيم توليد بيماري نمايند.سرانجام ميكروفلور موجود در روده وابسته به منابع تهيه شده و فلور تازه وارد مي باشد. به دليل اينكه سن، جنس، جيره و پرورش ، هر كدام فاكتورهايي هستند كه بر اكوسيستم ميكروبي روده موثرند بنابراين تعجبي ندارد كه نوشته هاي مختلفي در مورد آنها وجود داشته باشد.تغييرات جمعيتي ميكروبها بدون محدوديت است شايد بعضي از گونه هاي ميكروبي را بتوان به صورت جداگانه بررسي كرد اما عمل آن در روده موجود زنده و اثرات متقابلش با بقيه باكتري ها مشخص نيست.آنزيمهاي اگزوژنز به عنوان واسطه هايي عمل مي نمايند كه جمعيت و گسترش گونه هاي ميكروبي روده را تغيير مي دهند بنابراين شناخت نقش آنها مهم و ضروري مي باشد.
پاسخ ميكروبي به مصرف آنزيم
گندم، جو، تريتيكاله و جو دوسر داراي نسبت بالايي از كربوهيدراتهاي غير نشاسته اي (NSP) مي باشند.
ويسكوزيته روده توسط NSPهاي محلول بالا رفته كه باعث كاهش عملكرد حيوان مي شود. به همين دليل آنزيمهاي اگزوژنز به بعضي از دانه ها مثل جو و چاودار اضافه مي شود.افزودن آنزيمها به اين دانه ها به خاطر افزايش هضم پذيري و در نتيجه جذب كربوهيدراتهاي چسبنده ديواره سلولها در اين دانه ها مي باشد.مواد قابل هضم چسبناك باعث كاهش سرعت انتقال شده و در نتيجه باعث كند شدن سرعت استخراج و جذب مواد مغذي از روده مي شود.دپليمريزه شدن آنزيمي باعث كاهش ويسكوزيته و بهبود سرعت جذب مواد مغذي و در نتيجه رشد سريعتر مي شود.ر بسياري از مطالعات اخير كه در آنها پرندگان فاقد ميكروب و پرندگان عادي با جيره با ويسكوزيته بالا تغذيه شدند، ثابت شد كه اثرات منفي ويسكوزيته در پرندگان فاقد ميكروب وجود ندارد.اين مشاهدات نشان مي دهند كه ويسكوزيته مضر نيست مگر اينكه همراه با وضعيت ميكروبي پرنده باشد.مطالعات بسياري در مورد افزودن آنزيم به گندم،سورگوم و ذرت وجود دارد.آنزيمهاي اگزوژنز كه امروزه مصرف مي شود عملكرد حيوان رابه طور وسيعي در مورد اثرات متقابل ميكروفلور روده بهبود مي بخشد.
فازايلئومي ــ برداشت سوبستراها
يك تشكيل سريع كلوني در روده كوچك جوجه هاي بوقلمون و ماكيان در روزهاي نخست بعد از هچ وجود دارد.در ژئوژنوم بوقلمون از روز اول تا۲۱ زندگي باكتري ها از گرم مثبت به منفي تغيير مي يابند.اين مسير تكاملي بستگي به منبع گله و فارمي دارد كه پرندگان در آن پرورش مي يابند.سوبستراي فلور روده اي پرندگان وابسته به جيره آنهاست.جيره هايي كه قابليت هضم ضعيفي دارند سوبستراي بهتري براي فلور روده و تخمير ميكروبي نسبت به جيره هاي با قابليت هضم بالا هستند.
جيره هاي بر پايه چاودار نسبت به جيره هاي ذرتي داراي قابليت هضم پايين تر بوده و بهتر باكتري هاي بي هوازي را حمايت مي كنند.اين به خاطر وجود پكتين مي باشد.
پكتين داراي دو خاصيت است: ابتدا داراي خاصيت كاهش هضم پذيري و سپس كاهش اكسيژن در مخلوط موادي كه به خوبي هضم نشده اند مي باشد.
همين اعمال باعث افزايش واكنش هاي غيرهوازي مي شود.همچنين خود پكتين توسط باكتري هايي مخصوص تبديل به اسيد اوريك مي شود.
با افزودن آنزيمهاي اگزوژنز ويسكوزيته هاي جيره ها بر پايه گندم و چاودار پايين آمده و باعث كاهش جمعيت ميكروبي روده مي شود.به دليل اينكه اين آنزيمها باعث برداشت پروتئين و نشاسته از روده شده كه در نتيجه ، اين عمل باعث تاثير بر مواد مغذي قابل دسترس براي تخمير ميكروبي مي شود.مواد مغذي اضافه اي كه در قسمت ايلئوم گرفته مي شوند،انرژي بيشتري نسبت به مواد مغذي كه در روده كور جذب مي گردند توليد مي كنند، كه اين قضيه اثر اين آنزيمها را بر روي ميكروفلور روده بيشتر قابل ملاحظه مي نمايد.
جيره هايي با قابليت هضم پايين باعث افزايش ميكروفلور روده شده و با آنزيمهاي اگزوژنز جمعيت ميكروبها كاهش مي يابد. وقتي پرندگان با جيره بر پايه گندم تغذيه مي شوند عمل آنزيم گزيلاناز۶۰% جمع ميكروبي را كاهش مي دهد. يك سري از آزمايشات بر پايه اثرات متقابل بر آنزيمها و آنتي بيوتيكها مي باشد آنتي بيوتيك هم مستقيما با اثر بر گونه هدف باعث كاهش ميكروبهاي برجسته تر از آنزيمها مي شوند.هر چند هر دو باعث كاهش جمعيت ميكروبي مي شوند اما طرز عمل آنها متفاوت است.آنتي بيوتيكها به واسطه عواملي چون كاهش رقابت مواد مغذي در روده كوچك، كاهش التهابات موضعي به واسطه كنترل پاتوژنها و كاهش ضخامت و طول روده در نتيجه بهبود قابليت هضم و دفع پاتوژنها عمل مي نمايند.دو مكانيزم آخر باعث كاهش انرژي مورد نياز نگهداري مي شوند در نتيجه تغيير جمعيت و گونه باكتري ها و منافع ديگري از آنزيمها به دست مي آيد. فازسكومي ــ تهيه سوبسترا
مقدار كربوهيدرات روده كوچك با افزودن آنزيم گزيلاناز حدود دو برابر مي شود.در آزمايشي مقداري اليگومر به جيره افزوده شد اين اليگومرها توسط ميزبان هضم و جذب نمي شوند در نتيجه در فاز آبكي مواد هضم شده در روده مي مانند با غير فعال كردن آنزيمهاي ميزبان اين اليگومرها توسط آنزيمهاي باكتريايي موجود در سكوم به قندهاي تشكيل دهنده شكسته شده كه مي توانند توسط خيلي از ارگانيسمهايي كه در دستگاه گوارش ساكن هستند مورد استفاده قرار گيرند.با خوراندن گزيلواليگومر به موشهاي ديابتي نتايج زير به دست آمد:
كاهشي در مقدار نشاسته و پروتئين استفاده كننده به وجود آمد و گزيلوز مصرف كننده افزايش يافت.اين عمل با طيوري كه با جيره هاي بر پايه گندم با مكمل آنزيم گزيلاناز و بدون آن نيز انجام شد.نتيجه نشان دهنده سطوح قابل ملاحظه اي از ميكروفلور سازش يافته روده كه با مصرف گزيلوز در حيوانات تيمار شده با آنزيم بود.به طور واضح ادامه توليد اين قند در محل طبيعي به وسيله آنزيمهاي اگزوژنز باعث فشار انتخابي براي ساكنان روده مي شود.درنتيجه اصلاحات درفلور روده در هر دو روده كوچك و بزرگ باعث اصلاحات در مورفولوژي روده ، ترشح آنزيمهاي گوارشي و ثبات اين ترشحات و عمل سيستم ايمني شد.
اثرات متقابل غيرمستقيم بين ميزبان و ميكروفلور به واسطه استفاده آنزيم
بعضي اثرات آنزيم به واسطه اينكه در ميكروفلور تغيير ايجاد مي كنند اثر مستقيم كمي بر تغذيه ميزبان دارند.به علاوه اثرات متقابل ميكروفلور با روده داراي اثرات كمي بر گوارش به واسطه تغيير در ساختمان ويلي ها ، توليد موسين و به طور كلي نرخ رشد حيوان مي باشد.اثرات متقابل ميكروفلور و روده همچنين موثر بر وضعيت ايمني حيوان است كه به خاطر اثر گذاشتن و اصلاح جمعيت ميكروبي در خود واستعداد ميزبان در از بين بردن آنتي ژنها و بعضي نواقص مواد مغذي مي باشد.اثرات تغييرات درتخمير سكوم همچنين مي تواند در فعاليت دستگاه گوارش در مكان ديگري تاثير بگذارد.
به اين ترتيب معلوم شده است كه تغذيه حيوانات نمي تواند از جريانات اثرات متقابل ميكروفلوري با جيره جدا شود.
هضم و جذب مواد غذايي توسط ميزبان به واسطه دو جريان در بين ميزبان و ميكروفلور روده كامل مي شود.استفاده از آنزيمهاي اگزوژنز باعث رفتن به سوي تعادلي مي شود كه براي ميزبان مفيد است. نبود ميكروفلور باعث كاهش اثرات مفيد افزودن آنزيم خواهد شد.
تغيير دهنده هاي ميكروبي همراه با پتانسيل موثر در پاسخ به مصرف آنزيم
تغييرات گونه اي و دانسيته در دستگاه گوارش حيوانات بسته به محيط و جيره مي باشد.محيط بر تركيب دانسيته فلور موجود تاثير مي گذارد.جيره مسلما يك منبع اصلي در تغييرات فلور روده اي است.تهيه قندهاي تخميري خاص بر تركيب فلور روده موثر است.آنتي بيوتيكها و داروهاي ضد كوكسيديوزي به طور قابل ملاحظه اي بر جمعيت و تركيب ميكروفلور موجود در روده تاثير مي گذارند.همچنين مواد مغذي مثل روي ومس اگر در حد بالايي استفاده شوند بر ميكروفلور روده تاثير مي گذارند كه اين يا به صورت مستقيم است و يا به وسيله اثر متقابل با سيستم ايمني مي باشد.وقتي آنزيم اصلاح شده در روده كو چك و بزرگ جاري مي شود پاسخ به استفاده از آنها بر مطابق با جمعيت موجود در زمان اجرا و اثر عكس العمل آنها به اين تغييرات است.
نتيجه گيري
بسياري از فاكتورهايي كه پاسخ افزودن آنزيم را اندازه مي گيرند با اثرات پاسخ به آنتي بيوتيكها متناسب و مربوط مي باشد.پاسخ به آنتي بيوتيكها به شرايطي كه حيوان در آن رشد مي نمايد بستگي بالايي دارد.
ميزان پاسخ به آنزيمهاي اگزوژنز نه تنها به كيفيت غلات بستگي دارد بلكه به موقعيت ميكروفلوري پرنده نيز وابسته است. در مطالعات مشخص شده است كه وقتي آنزيم و آنتي بيو تيك با هم مصرف شوند پاسخ عمومي به آنزيم در حضور آنتي بيوتيك در مقايسه با نبود آن كاهش مي يابد.اين نشان دهنده اين مسئله است كه پاسخ به آنزيم وقتي ميكروفلور روده توسط آنتي بيوتيكها كنترل مي شود كاهش مي يابد.
پايين بودن جمعيت ميكروبي روده احتمالا فرصت وسعت يافتن و پيشرفت را توسط مكمل سازي با آنزيم محدود مي نمايد. پاسخ به افزودن آنزيم احتمالا به وضعيت ميكروبي حيوان بستگي دارد كه آن نيز به ترتيب وابسته به قابليت هضم جيره و چالش هاي ميكروبي دارد.
مواد غذايي ، آنزيمها، آنتي بيوتيكها، پريبيوتيكها و پروبيوتيكها همه وسايلي هستند كه از طريق آنها مواد مغذي درون روده كه بين ميزبان و ساكنان آن وجود دارد، براي ميزبان مورد استفاده قرار گيرد.
