مفهوم عمل آوری مواد خوراکی

تعاریف فراوانی برای عمل آوری مواد خوراکی[1] ارائه شده است اما به طور کلی هر گونه تغییر در شکل اصلی خوراک از جمله تغییر فیزیکی و شیمیایی که به نوعی بافت دانه یا ماده خوراکی را حالت اولیه خارج کند و خصوصیات فیزیکی و یا شیمیایی آن را تغییر دهد، می توان عمل آوری نامید.

هدف از عمل آوری مواد خوراکی

مهمترین هدف از  عمل آوری مواد خوراگی از دیدگاه پرورش دهندگان دام، طیور و آبزیان می تواند افزایش عملکرد دام باشد. روش است که در نهایت، هر گونه عمل آوری منجر به افزایش عملکرد دام نمی شود. با این وجود، بهبود وضعیت تولیدات دامی از جمله شیر، گوشت، تخم مرغ و ... از اهداف اصلی انجام عمل آوری روی مواد خوراکی که البته هزینه بر هم هست، یه شمار می رود. اما این نکته را باید در نظر داشت که همیشه نباید به بهبود عملکرد دام اندیشید. بلکه در موارد زیادی امروزه به سلامتی دام اهمیت بیشتری می دهند. در مورد گاو شیری تغذیه بر طول ماندگاری درگله و همچنین تداوم تاثیر قابل توجهی دارد. در موارد صفات فیزیولوژیک نیز، تغذیه در بروز بیرونی آن ها نقش مهمی بازی می کند. در زمانی که مصرف خوراک به هر دلیلی کاهش پیدا می کند( مواردی نظیر تنش گرمایی در تابستان چه در مناطق گرم مرطول نظیر شمال و جنوب ایران و چه در مناطق گرم و خشک نظیر اکثر نقاط ایران و خصوصا مناطق مرکزی) نیاز به افزایش تراکم مواد مغذی در خوراک از طریق عمل آوری احساس می شود.

روش های مختلف عمل آوری به منظور کاهش تجزیه پروتئین در شکمبه

در طی چند دهه گذشته روش های مختلف عمل آوری کنجاله ها به منظور کاهش تجزیه پذیری شکمبه ای پروتئین آن ها مورد مطالعه قرار گرفته اند. این روش ها به صورت عمل آوری های شیمیایی و فیزیکی و یا ترکیبی از آن ها اعمال می شوند(صادقی و شورنگ، 2007؛ فتحی نصری و همکاران، 2008). کاربرد هر یک از این روش ها بستگی به کارآمدی، هزینه، ایمنی و سهولت اعمال آن ها دارد. تولید پروتئین نامحلول به وسیله فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی، نرخ هیدرولیز پروتئولیتیک را کاهش می دهد. این امر به دلایل کاهش دسترسی به سوبسترا و تشکیل پیوند مقاوم به حمله آنزیمی صورت می گیرد. کاهش نرخ و وسعت تجزیه پروتئین در شکمبه و افزایش پروتئین عبوری، به توانایی عمل آوری استفاده شده برای ایجاد پیوندهای عرضی و به هم متصل شدن پروتئین ها (تشکیل ژل) و در نتیجه کاهش دسترسی میکروب ها بستگی دارد(شورنگ، 1385).

عمل آوری شیمیایی

در عمل آوری های شیمیایی به منظور کاهش تجزیه شکمبه ای پروتئین، از آلدئیدها، تانن ها، قلیاها، زایلوز، اسیدهای آلی، لیگنوسولفونات ها و الکل استفاده می شود( والتزو استرن، 1989؛ تانسر و ساکاکلی، 2003؛ رایت و همکاران، 2005؛ گولاتی و همکاران، 2005؛ صادقس و شورنگ، 2006؛ سلامت دوست نوبار، 2009). فرآیندهای شیمیایی از لحاظ ساز و کار به دو دسته تقسیم می شوند: یک دسته مانند آلدئیدها مستقیما با پروتئین ها ترکیب می شوند. دسته دیگر مانند الکل، هیدروکسید سدیم و اسید پروپیونیک باعث واسرشتی پروتئین ها می شوند. در بین عمل آوری های شیمیایی، تیمار فرمآلدئید که ارزان ترین و واکنش گر ترین آلدئید می باشد، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است( رایت، 1995). فرمآلدئید با اسیدهای آمینه آزاد پیوند یافته و در نتیجه قابلیت حل پروتئین را در شرایط اسیدیته شکمبه ای کمتر کرده و آن را به تجزیه میکروبی مقاوم تر می کند ( ویکلی و همکاران، 1983). تیمار فرمآلدئید با این پیش فرض مورد استفاده قرار می گیرد که پیوندهای ایجاد شده به تجزیه شکمبه ای مقاوم بوده، اما در شرایط اسیدی شیردان شکسته شده و در نتیجه پروتئین به منظور هضم و جذب در روده فراهم خواهد بود( ون سوست، 1994). اما در رابطه با استفاده از تیمار فرمآلدئید نگرانی هایی نیز وجود دارد. یکی این که محافظت بیش از حد پروتئین[2] توسط عمل آوری فرمآلدئید ممکن است که باعث کاهش قابلیت هضم روده ای آن شود. دیگر این که فرمآلدئید سرطان زا می باشد. بنابراین ممکن است که به شیر وارد شده و در نتیجه سلامتی را به خطر بیاندازد( رایت، 1995).

عمل آوری فیزیکی

عمل آوری های فیزیکی که برای کاهش تجزیه پروتئین در شکمبه مورد استفاده قرار گرفته اند، شامل حرارت دهی خشک و مرطوب، پوشاندن پروتئین با یک فرآورده مقاوم به تجزیه (مانند خون)، عمل آوری با امواج کوتاه[3](Microwaves) و پرتوتابی می باشند( مشتاقی نیا و ایتگالز، 1995؛ رایت1995؛مصطفی و همکاران،1998؛صادقی و شورنگ، 2007؛ شورنگ و همکاران، 2008؛ فتحی نصیری و همکاران، 2008؛ ال-اوبید، 2008).

عمل آوری حرارتی

حرارت متداول ترین تیمار مورد استفاده برای عمل آوری کنجاله های دانه های روغنی می باشد(حسن و همکاران، 1995؛ فتحی نصیری و همکاران، 2008). عمل آوری حرارتی به عنوان یک راهکار موثر در کاهش تجزیه پروتئین در شکمبه شناخته شده است(پاپادوپولس، 1989).

تغییراتی که در اثر حرارت دهی در پروتئین ها ایجاد می شوند

واسرشتی

واسرشتی به معنی از هم گسیختگی شکل سه بعدی طبیعی پروتئین بوده که می تواند قابل برگشت یا غیر قابل برگشت باشد(روماگنولو و همکاران، 1990). در این فرآیند هر چند که تغییر در ساختمان پروتئین اتفاق می افتد، اما پیوندهای کووالانت شکسته نمی شوند. به علت واسرشتی، ویژگی فیزیکی و شیمیایی پروتئین تغییر می کنند(پاپادوپولس،1989). واشرشتی پروتئین سبب از دست دادن فعالیت بیولوژیکی آن و تغییر شکل فضایی و باز شدن تا خوردگی ها می گردد. عوامل متعددی از جمله درجه حرارت، پرتوهای یون ساز و ماوراء بنفش، محلول های آلی، شوینده ها و عوامل احیاء کننده و نیز عمل آنزیم ها می تواند سبب واسرشتی مولکول پروتئین شوند(انجمن تحقیقات ملی، 2001).

حرارت باعث انعقاد یا واسرشتی پروتئین می شود. واسرشتی پروتئین در اثر حرارت، ممکن است برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت باشد. برگشت پذیری واسرشتی پروتئین در اثر حرارت به شدت و طول مدت حرارت دادن بستگی دارد. با افزایش درجه حرارت، ابتدا پیوندهایی که ساختمان سوم پروتئین را حفظ می کنند، تحت تاثیر قرار می گیرند. با ضعیف و شکسته شدن این پیوندها، ساختمان پروتئین قابل انعطاف تر می شود و گروه های شیمیایی در معرض حلال قرار می گیرند. اگر حرارت دادن شدید نباشد و در این مرحله متوقف شود، پیوندها دوباره تشکیل و پروتئین تاخوردگی پیدا می کند و به شکل اول بر می گردد. در صورتی که حرارت دادن ادامه یابد، پیوندهای هیدروژنی که ساختمان دوم را پایدار می کنند، شکسته می شوند. با شکسته شدن این پیوندها، آب با نیتروژن آمیدی و اکسیژن کربوکسیل اسیدهای آمینه پیوند هیدروژنی جدید تشکیل می دهد. وجود آب در محیط سبب ضعیف شدن پیوندهای هیدروژنی پایدار کننده ساختمان پروتئینی از طریق ثابت دی الکتریک موثر اطراف آن ها می شود. با از بین رفتن ساختمان، دوم، گروه های جانبی اسیدهای آمینه آب گریز در معرض حلال قرار می گیرد(شورنگ، 1385). بدین ترتیب حرارت از طریق واسرشتی پروتئین محلولیت و فرآهمی آن را کاهش داده و مقدار پروتئین غیر قابل تجزیه در شکمبه را از طریق بازداشتن مکان های فعال برای آنزیم های تجزیه کننده پروتئین افزایش می دهد( رایت، 1995؛ یو و همکاران، 1996؛ مابجیش و همکاران، 2000؛ ال- اوبید، 2008).

واکنش های پروتئین – مواد احیاء[4]

کاهش محلولیت پروتئین در اثر حرارت، در درجه اول به خاطر ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیره های پپتیدی و کربوهیدرات ها (مایلارد) می باشد. اسیدهای آمینه ای مانند لایزین با یک گروه آمینو آزاد در شکل پپتیدی، بسیار واکنش گر هستند. حرارت دهی ملایم پروتئین ها در حضور ترکیبات کربونیل (عموما قندهای احیاء)، تولید ترکیبات آمادوری[5] (1-آمینو، 1- دیوکسی، 2 کتوز) می کند. در این ترکیبات واسطه قند- آمینو، بین گروه آلدئید قند و اپسیلون آزاد گروه آمینو لیزین، پیوند عرضی وجود دارد. این ترکیبات نسبت به پپتیدهای طبیعی، در برابر هیدرولیز آنزیمی مقاوم تر می باشند. این دلیل اصلی حفاظت پروتئین از تجزیه شکمبه ای توسط حرارت می باشد. از لحاظ تغذیه ای، نکته مهم اینجاست که واکنش برگشت پذیر باشد. یعنی لیزین قابل استفاده از ترکیبات آمادوری جدا شده و به منظور جذب در روده باریک فرآهم شود. در صورتی که واکنش مایلارد بین گروه آلدئید قند و گروه های آمینو آزاد به صورتی کنترل شود که تجزیه نیتروژن از شکمبه به روده کوچک منتقل شود، عملکرد حیوان به لحاظ ابقاء نیتروژن یا تولید شیر بهبود می یابد. مراحل پیشرفته واکنش مایلارد که به دلیل حرارت بیش از حد اتفاق می افتد، منجر به پیوندهای عرضی دائمی بین زنجیره های کربوهیدرات و پلی پپتید و در نتیجه غیر فرآهمی آن ها می شود. این ترکیبات جلوی نفوذ آنزیم ها را گرفته، یا این که محل حمله آنزیم ها را می پوشانند( رایت، 1995). بدین ترتیب فرآهمی قندها و اسیدهای آمینه کاهش می یابد. این فرآورده های نهایی دارای بسیاری از خصوصیات فیزیکی لیگنین بوده و قابل بازیابی در شوینده اسیدی و لیگنین می باشد (ون سوست، 1994).

نرخ و وسعت واکنش مایلارد به وسیله برخی عوامل تعیین کننده تحت تاثیر قرار می گیرد. از جمله مهمترین این عوامل درجه حرارت، مدت زمان حرارت دهی، فرآهمی گروه های آزاد آمینو و قندهای احیاء، مقدار رطوبت و اسیدیته می باشند ( رایت، 1995). مشتاقی نیا و اینگالز (1995) مشاهده کردند که عمل آوری کنجاله کانولا با حرارت مرطوب (اتوکلاو، 127 درجه سانتی گراد) به مدت 15 دقیقه، تاثیر معنی داری روی ناپدید شدن کل دستگاه گوارش اسید آمینه ای نداشت. اما 45 دقیقه حرارت دهی، قابلیت هضم آن ها را کاهش داد. مشتاقی نیا و اینگالز (1995) دریافتند که اثرات سودمند کاهش تجزیه پذیری شکمبه ای پروتئین در اثر فرآیند حرارتی، کاهش قابلیت هضم آن در قسمت های پایینی دستگاه گوارش را جبران می کند.

نرخ واکنش مایلارد به میزان زیادی به مقدار رطوبت وابسته است. در سطوح بالاتر رطوبت، مقدار حرارت کمتری مورد نیاز است (رایت، 1995). حداکثر نرخ های واکنش مایلارد در سطح رطوبت 30 درصد گزارش شده است. اما اثر آن متغییر است (ون سوست، 1994). واکنشی ترین کربوهیدرات ها در گیاهان، همی سلولز و قندهای محلول می باشند. سلولز و نشاسته نسبتا پایدارتر می باشند. ترتیب واکنش پذیری قندهای احیاء در واکنش مایلارد به ترتیب زایلوز، آرابینوز، گلوکز، لاکتوز، مالتوز و فروکتوز می باشند ( رایت، 1995).

 

اثرات متقابل پروتئین – پروتئین[6]

در غیاب مواد احیاء کننده، حرارت باعث تشکیل پیوندهای عرضی جدید در داخل مولکول های پروتئین می شود. مهمترین پیوندهای عرضی شناخته شده بین زنجیره های جانبی اسیدهای آمینه مختلف شامل موارد زیر می باشند( پاپادوپولس، 1989):

الف) تشکیل پیوندهای ایزوپپتید جدید به وسیله واکنش گروه اپسیلون- آمینو لیزین با گروه های کربوکسیل آزاد اسید آسپارتیک یا اسید گلوتامیک یا به احتمال بیشتر با گروه های آمید آسپاراژین یا گلوتامین. واژه ایزوپپتید برای مجزا نمودن این پیوندها از پیوندهای طبیعی استفاده می شود.

ب) تشکیل اسیدهای آمینه جدید از طریق تجزیه سیستین. به این صورت که شکستن پیوندهای دی سولفیدی باعث تشکیل دهیدروآلانین می شود. دهیدروآلانین یا با گروه اپسیلون – آمینو لیزین واکنش داده و تشکیل لایزوآلانین را می دهد، یا این که با باقی مانده سیستئین واکنش داده و لانتیونین را تشکیل می دهد. تشکیل اسیدهای آمینه جدید لایزینوآلانین و لانتیونین همانند ارنیتینو آلانین در یک پروتئین نه تنها به مقدار لیزین، سیستین بستگی دارد، بلکه به وضعیت فضایی این اسیدهای آمینه و باقی مانده ها بستگی دارد.

واکنش های دیگری نیز می توانند در اثر فرآیند حرارتی در داخل پروتئین ها اتفاق بیافتند. اسیدهای آمینه می توانند با گروه های سولفور متیونین و حلقه ایمیدازول هیستیدین واکنش دهند. حرارت بیش از حد می تواند منجر به تخریب اسیدهای آمینه از طریق تجزیه کامل آن ها شده یا به وسیله تشکیل پیوند عرضی، اسیدهای آمینه مرکب را ایجاد کند.

اثر عمل آوری حرارتی بر مقدار اسید آمینه پروتئین ها

تغییر در ترکیب اسید آمینه به عنوان یکی از آسیب های ناشی از عمل آوری پروتئین ها با حرارت می باشد. فرآیند حرارتی می تواند منجر به تجزیه اسیدهای آمینه شود. سیستین و لایزین به ترتیب حساس ترین اسیدهای آمینه به حرارت می باشند. هر چند که سیستین جزء اسیدهای آمینه ضروری نمی باشد، اما تاثیر اندکی روی نیاز جیره ای متیونین دارد. اتلاف اسیدهای آمینه سیستین، لایزین، آرژنین، ترئونین و سرین در پروتئین های مواد خوراکی عمل آوری شده با حرارت مشاهده شده است(پاپادوپولس، 1989).

روش های مختلف عمل آوری حرارتی

روش های مختلف عمل آوری حرارتی شامل تف دادن[7] (برشته کردن)، نواری کردن[8]، اتوکلاو کردن، میکرونیزه کردن[9] و پرتوتابی میکروویو[10] می باشند (شورنگ، 1385؛ ال – اوبید و همکاران، 2008). در بین این روش ها ، تف دادن بیشتر از همه مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش به طور معمول از هوای گرم با درجه حرارت 110 تا 170 درجه سانتی گراد استفاده می شود. دستگاه های متفاوتی برای تف دادن کنجاله ها استفاده می شوند. به گونه ای که برخی از آن ها دماهای بالا (300 تا 400 درجه سانتی گراد) برای مدت زمان کوتاه و برخی دیگر دماهای پایین (100 تا 150 درجه سانتی گراد) ولی برای مدت زمان طولانی تر استفاده می کنند. بسته به نوع تجهیزات مورد استفاده چند روش برای تف دادن وجود دارد. از جمله می توان به تف دادن با بستر نمک[11]، سرامیک داغ شده[12]، خشک کن استوانه ای دوار و یا حرارت دادن در آون و دانه خشک کن ساده اشاره کرد (مک کینون، 1995؛ مشتاقی نیا و اینگالز، 1992). تف دادن به علت سرعت زیاد برون محصول (3 تا 4 تن در ساعت)، قابل حمل و نقل بودن تجهیزات و عملی بودن در سطح مزرعه متداول تر است (ساتر و همکاران، 1994). فالدت و ساتر(1991) گزارش کردند که چندین حالت مختلف دمایی- زمانی برای دستیابی مطلوب به محافظت پروتئین از تجزیه شکمبه ای وجود دارد. از جمله به 140 درجه به مدت 120 دقیقه، 150 درجه به مدت 60 دقیقه، 160 درجه به مدت 30 دقیقه اشاره کردند(شورنگ، 1385). بایستی در نظر داشت که تف دادن منابع پروتئینی، به دلیل عدم کنترل مناسب دما (زیاد بودن دما یا زمان حرارت داده شده) ممکن است اثرات نامطلوب بر فرآهمی پروتئین، به ویژه اسیدهای آمینه دارای گروه آمینی (لیزین و آرژنین) شود. به همین دلیل ارزیابی ارزش تغذیه ای[13] مواد خوراکی حرارت داده شده همواره از اهمیت خاصی برخوردار بوده است( مشتاقی نیا و اینگالز، 1995؛ فتحی نصری و همکارن، 2008؛ دوریون و همکاران، 2009).

نواری کردن نیز برای عمل آوری کنجاله ها بکار می رود. در این روش، ماده خوراکی را به داخل محفظه ای وارد شده و توسط یک محور مارپیچی- چرخشی به انتهای محفظه هدایت می شود. دانه ها با حرارت حاصل از اصطکاک و یا بخار آب که در طی عمل آوری به داخل محفظه تزریق می شود، عمل آوری می شوند. در این روش محصول به دست آمده کیفیت یکنواخت تری نسبت به روش تفت دادن دارد. اما بروده محصول به نسبت کند است (1تا 10 تن در ساعت). به دلیل غیر قابل حمل و نقل بودن تجهیزات، امکان انجام آن در واحدهای دامپروری وجود ندارد. والتز و استرن (1989) دریافتند که جیره حاوی کنجاله سویای نواری شده نسبت به جیره حاوی کنجاله سویای خام، نیتروژن آمونیاکی کمتری تولید کرده و تجزیه پذیری پروتئین خام آن نیز کمتر بود. تفاوت بین برشته کردن و نواری کردن در مقدار، منبع و مدت زمان حرارت دادن است. در روش برشته کردن از دمای زیاد برای مدت کوتاه استفاده می شود. در حالی که در روش نواری کردن از بخار آب به عنوان منبع حرارت استفاده می شود. والتز و استرن (1989) روش های برشته کردن و نواری کردن را در عمل آوری کنجاله سویا مورد بررسی قرار دادند. آن ها دریافتند که برشته کردن در کاهش تجزیه پذیری شکمبه ای پروتئین موثر تر از نواری کردن است. این پژوهشگران نوع منبع حرارت مورد استفاده در عمل آوری برشته کردن و نواری کردن را عامل موثر بر تاثیر حرارت بر کاهش تجزیه پذیری پروتئین معرفی کردند.

در روش اتو کلاو کردن از حرارت همراه با بخار آب تحت فشار استفاده می شود. هزینه بالا و وقت گیر بودن از معایب این روش می باشد (صادقی و همکاران، 2006). صادقی و همکاران کینتیک تجزیه پروتئین سویای تیمار نشده و تیمار شده با اتوکلاو (127 درجه سانتی گراد برای 10 دقیقه وفشار 117 کیلوپاسکال) ، اتانول (700 میلی لیتر در هر لیتر برای یک ساعت ) و زایلوز (20 گرم در کیلوگرم ماده خشک) را مورد بررسی قرار دادند. عمل آوری کنجاله سویا با اتوکلاو بیشترین تاثیر را در کاهش تجزیه پذیری شکمبه ای آن داشت.

در روش میکرونیزه کردن، ماده خوراکی با استفاده از تشعشات مادون قرمز با طول موج 8/1 تا 4/3 میکرون حرارت داده می شود. تشعشات به وسیله مولکول های مواد خوراکی که مرتعش شده اند، جذب خواهند شد. به همین دلیل در این عمل آوری حرارت ایجاد می شود.

عمل آوری علوفه ها

علوفه هاو بقایای زراعی عمده ترین محصولات فرعی کشاورزی هستند. در طی سال های گذشته، دانشمندان روش های مختلفی را برای بهبود ارزش تغذیه ای بقایای زراعی و علوفه ها آزمایش کرده اند.

روش های فیزیکی بهبود ارزش تغذیه ای علوفه ها

قطعه قطعه کردن کاه و ساقه به یک سانتی متر، یا کمی بلندتر، قبل از خوراک دهی دام، یکی از روش های فیزیکی بهبود ارزش تغذیه ای بقایای زراعی است. آزمایش های علمی نشان داده اند که قطعه قطعه کردن موجب افزایش قابل ملاحظه در قابلیت هضم نمی شود. ولی تا حدودی مصرف خوراک را افزایش داده و از اتلاف آن جلوگیری می کند. به غیر از قطعه قطعه کردن و خرد کردن، تلاش های دیگری مانند بخار دادن، اشعه دادن و ... نیز برای بهبود ارزش تغذیه ای علوفه ها و بقایای زراعی صورت گرفته است. گر چه پیشرفت هایی در این زمینه دیده شده، اما این ها هنوز به مرحله کاربرد تجاری نرسیده اند. در روشی به نام نمک زدن[14] کاه قطعه قطعه شده را پیش از مصرف در محلول آب نمک رقیق غوطه ور می کند.

پلت نمودن علوفه های خشبی

معمولا مواد خشبی را قبل از پلت کردن آسیاب می کنند. اندازه پلت ها از 64/12 تا 64/48 اینچ متفاوت است. وزن علوفه های پلت شده در حدود 40 پوند در فوت مکعب در مقابل 6/5 پوند در فوت مکعب برای علف بلند خشک می باشد.

پلت کردن علوفه های خشبی با کیفیت پایین به طور قابل توجهی مصرف آن ها را افزایش می دهد. در جیره های کامل پلت، حداکثر سطح کنسانتره در جیره که در آن مصرف خوراک در حد مطلوب باشد، 30 درصد است. مقادیر بیشتر از آن باعث کاهش مصرف خوراک می شود. تغذیه جیره های پلت بخصوص جیره حاوی مقادیر زیاد کنسانتره به نشخوارکنندگان ممکن است باعث کراتوزیس شکمبه شود. به همین دلیل پلت نمودن جیره ای که دارای مقدار کم علوفه است، اثر منفی دارد.

تغذیه علوفه خشبی پلت شده به صورت آزاد، به عنوان تنها ماده خوراکی باعث افزایش مصرف خوراک افزایش تولید شیر و کاهش چربی شیر می شود. این اثر منفی بر چربی شیر را می توان با استفاده از پلت های درشت و با تهیه پلت از علوفه هایی که به قطعات درشت آسیاب شده اند، کاهش داد.

روش های بیولوژیکی بهبود ارزش تغذیه ای علوفه ها

در روش های بیولوژیکی، هدف این است که به وسیله راهی بتوانیم به میکروب ها اجازه دهیم تا سلولز و لیگنین علوفه را با کارآیی بهتری تجزیه کنند.

1)     عمل آوری با آنزیم : محلول سولاز به مقدار 25 میلی گرم به ازای هر 100 کیلوگرم کاه، که بر روی آن اسپری می شود.

2)     تخمیر : کاه خرد شده ابتدا با 3 تا 5 درصد سود پیش عمل آوری شده، به مدت 15 دقیقه در دمای 120 درجه سانتی گراد بخار داده می شود. سپس با میکروارگانیزم های سلولولیتیک در دمای 40 تا 50 درجه سانتی گراد به مدت 2 روز تخمیر می شود.

3)     قارچ های پوسیدگی سفید، قارچ های خوراکی و دیگر مرطوب ها : استفاده موثر از کاه های لیگنوسلولزی به خاطر ممانعت متابولیکی ایجاد شده به وسیله لیگنین که مقدار آن بین 3 تا 13 درصد است، می باشد. برخی قارچ های پوسیدگی مانند فانروچیت کریزوزپوریوم 65 تا 75 درصد لیگنین را تجزیه می کنند. در حالی که قارچی مانند گانودرمااپیلاناتوم و کوریولوس ورسیکالر بیش از 45 درصد لیگنین را در مواد لیگنوسلولزی تجزیه می کنند. ارجحیت به گونه هایی داده می شود که فقط لیگنین را تجزیه می کنند و با همی سلولز کاری ندارند.

4)     سیلوکردن:

تا کنون سیلو کردن بهترین و پرکاربرد ترین روش عمل آوری میکروبی است که کاربرد عملی پیدا کرده است. سیلاژ سازی به عنوان یک واژه عمومی برای توصیف هر عملی که شامل ذخیره مواد در سیلو ها یا حفره ها شده، ب کار برده می شود. این واژه معمولا به طور اختصاصی برای توصیف ذخیره علوفه سبز تحت شرایط بی هوازی بکار برده می شود (پورتر و پیکر، 1992). این فرآیند بر پایه تبدیل کربوهیدرات های محلول به اسیدهای آلی (به ویژه اسید لاکتیک) توسط باکتری های تولید کننده اسید لاکتیک در شرایط بی هوازی می باشد. در نتیجه این فرآیند اسیدیته کاهش می یابد (فیلیا، 2004). با کاهش اسیدیته جلوی تخمیر بیشتر گرفته شده و گیاه به صورت سیلاژ ذخیره و حفظ می شود. سیلو کردن علوفه روش متداولی است که علوفه را در شرایط مناسبی حفظ کرده و به خصوص در فصل زمستان مصرف عمده غذای روزانه گاوداری ها را تامین می کند. استفاده از علوفه سیلو شده به دلیل کیفیت بالا، تنوع ویتامین ها و ارزش غذایی فوق العاده به روش خشک کردن که سبب تلفات مواد مغذی به ویژه پروتئین آن می شود، ارجحیت دارد(قورچی،1387). سایر مزایای سیلاژ سازی به شرح زیر می باشند:

1)     امکان انبار کردن مقدار زیاد علوفه در فضای کمتر

2)     در اختیار داشتن علوفه مرطوب در تمام طول سال و عدم تغییر کیفی غذای دام و متعاقبا جلوگیری از اختلالات متابولیکی

3)     امکان استفاده مطلوب از گیاهانی مانند گیاه کامل ذرت که عملا نمی توانند پس از خشک کردن مورد استفاده دام قرار گیرند.

4)     امکان نگهداری و انبار کردن علوفه  در مناطقی که عملا نمی توان آن ها را خشک کرد(مناطق کوهستانی و سرد)

5)     امکان مکانیزه کردن کلیه عملیات از جمله کاشت، داشت، برداشت و سیلوکردن و در اختیار قرار دادن دام و بالطبع صرفه جویی در کار

6)     امکان غنی سازی و بالا بردن کیفیت علوفه د رخلال عملیات سیلو کردن

7)     افزایش صرفه اقتصادی علوفه (مواد غذایی ) در واحد سطح

8)     جلوگیری از خطر آتش سوزی که احتمال وقوع آن در سیستم استفاده از علوفه خشک در هانگار وجود دارد.

9)     با تکیه بر سیلو کردن علوفه یعنی کاشت اقلامی که نهایتا به صورت سیلوشده مورد استفاده قرار می گیرند، می توان تعداد دام بیشتری با توجه به سطح زیر کشت مورد پرورش قرار داد.

روش های شیمیایی بهبود ارزش تغذیه ای علوفه ها

هدف فرایند شیمیایی افزایش حلالیت لیگنین یا کاهش پیوند بین لیگنین و دیگر اجزای دیواره سلولی است. بدین ترتیب سلولز و همی سلولز به راحتی در دسترس میکروب های شکمبه قرار گرفته و میزان مصرف اختیاری و نیز قابلیت هضم افزایش می یابد. چندین نوع ماده شیمیایی همچون اسید سولفوریک، هیدروکسید سدیم، هیدروکسید پتاسیم، هیدروکسید کلسیم، کربنات سدیم یا هیدروکسید آمونیوم، پراکسید هیدروژن، دی اکسید سولفور، کلریت سدیم یا ازون (مواد اکسید کننده) برای عمل آوری باقیمانده های زراعی مورد تحقیق قرار گرفته اند.

قلیایی کردن و آمونیاکی کردن از روش های اصلی شیمیایی بهبود ارزش تغذیه ای هستند. در دهه 1920، یک دانشمند آلمانی، با استفاده موفقیت آمیز از سود سوزآور، قابلیت هضم ساقه ها را به میزان زیادی افزایش داد. هزینه زیاد و آلودگی از مهمترین معایب قلیایی کردن هستند. به همین خاطر از اواسط دهه 1970، روش آمونیاکی کردن جایگزین آن شد. آمونیاکی کردن به خاطر آلودگی کم محیطی، هزینه کمتر و سادگی کار می تواند به راحتی مورد استفاده قرار گیرد. گر چه آمونیاکی کردن مزایای زیادی دارد، ولیکن افزایش قابلیت هضم در آن کمتر از روش قلیایی کردن است. به طور خلاصه، هر چند که دانشمندان و تکنسین های ماهر مطالعات و آزمایشات زیادی در ارتباط با غنی سازی بقایای زراعی انجام داده اند؛ اما بیشترین روش هایی که مورد استفاده قرار می گیرند، شامل سیلو کردن و آمونیاکی کردن هستند.

1-    عمل آوری با هیدروکسید سدیم:

عمل آوری با هیدروکسید سدیم بر دو نوع است:

الف) روش مرطوب : شامل روش های زیر است:

روش بکمن

این روش شامل قرار دادن کاه خرد شده در محلول هیدروکسید سدیم2/1 تا 5/1 درصد برای حداقل مدت 4 ساعت می باشد. حجم محلول 8 تا 10 برابر کاه خرد شده است. کاه عمل آوری شده آبکشی شده و با مقادیر زیادی آب شسته می شود تا قلیا کاملا خارج شود. چون هیدروکسید سدیم سوزاننده است و سریعا به بافت های حیوان صدمه وارد می کند، لذا باید به طور کامل با آب شسته شود. این روش عمل آوری 25 تا 30 درصد ماده خشک کاه را حل کرده و باعث افت وزن می شود.

روش تغییر یافته بکمن

این روش، بهبود یافته روش بکمن است که در آن هیدروکسید سدیم و آب کمتری استفاده می شود، افت ماده خشک کمتر است و به خاطر بسته بودن سیستم مشکل آلودگی وجود ندارد.

روش غوطه وری

این روش به وسیله ساندستول و همکاران (1981) معرفی شد. بعد از آبکشی محلول قلیای اضافی، به کاه 3 تا 6 روز اجازه داده می شود تا آماده شود. شواهد موجود نشان می دهند که قابلیت هضم کاه عمل آوری شده با این روش افزایش می یابد.

ب) روش خشک

به منظور حذف معایب سیستم بکمن، ویلسون و پیگدن روش خشک را پیشنهاد دادند. در این روش محلول هیدروکسید سدیم بر روی کاه اسپری یا پاشیده می شود. محلول حاوی 4 تا 6 کسلوگرم هیدروکسید سدیم در 200 لیتر آب، برای 100 کیلوگرم کاه کافی است. کاه عمل آوری شده مرطوب بوده و بوی مطلوبی دارد. با این روش مصرف کاه 30 تا 40 درصد و قابلیت هضم 10 تا 15 درصد افزایش می یابد.

2-    عمل آوری با هیدروکسید کلسیم

این روش ارزان و ساده بوده و مواد شیمیایی آن به سهولت در دسترس می باشند. اما حلالیت کم در آب و قدرت بازی ضعیف، باعث محدویت در مصرف آن شده است. سیلوکردن کاه فرآیند شده با هیدروکسید کلسیم (4 کیلوگرم هیدروکسید کلسیم برای هر 100 کیلوگرم کاه) به همراه مقادیر کافی آب که بتواند رطوبت 50 درصد را در آغاز فرآیند کاه ایجاد کند، در مدت 90 تا 150 روز باعث افزایش قابلیت تخمیر آن می شود. چنانچه زمان سیلو کردن افزایش یابد اثر فرآیند نیز بالاتر خواهد رفت.

3-    عمل آوری با ترکیبی از هیدروکسید سدیم و کلسیم

تغذیه کاه فرآیند شده با ترکیبی از هیدروکسید کلسیم و سدیم در مقایسه با فرآیند با یکایک این مواد شیمیایی، باعث افزایش وزن بیشتری می شود. فرآیند کردن با هیدروکسید سدیم در مقایسه با هیدروکسید کلسیم نتیجه بسیار بهتری حاصل می گردد. فرآیند کاه با هیدروکسید کلسیم، زمانی موثر خواهد بود که کاه فرآیند شده بیشتر از 70 درصد جیره نباشدف زیرا میزان کلسیم بیشتر از نیاز طبیعی (5/1 تا 2 درصد) می شود. روش مطلوی می تواند استفاده از غلظت پایین هیدروکسید کلسیم به تنهایی و یا در ترکیب با اوره یا سود باشد.

4-    عمل آوری با آمونیاک

4-1-        عمل آوری با آمونیاک جامد

در بین مواد قلیایی و اکسید کننده که تاکنون پیشنهاد شده است، آمونیاک تقریبا مناسب ترین ماده برای فرآیند کاه است. این ماده به عنوان یک قلیا برای بهبود قابلیت هضم کاه و همچنین به عنوان یک ماده مغذی ضروری (نیتروژن) برای میکروب های شکمبه عمل می کند.

روش توده ای برای فرآیند آمونیاکی به وسیله ساندستول و همکاران پیشنهاد شد. در این روش توده کاه با پلاستیک پوشانده می شود و به مقدار 3 درصد آن آمونیاک جامد تزریق می شود. در کشور هند این روش برای کاه گندم، کاه پنبه و کاه برنج مرسوم بوده و متناسب با شرایط آن کشور استاندارد گردیده است. اثر فرآیند آمونیاکی بر قابلیت هضم کاه در مقایسه با روش غوطه ورکردن در محلول هیدروکسید سدیم کمتر است. وقتی مواد خوراکی با میزان قند بالا (5 درصد همانند علف های خشک) با آمونیاک جامد در دمای بالا (70 درجه سانتی گراد) فرآیند می شوند، امکان تشکیل ترکیب سمی 4 متیل ایمدازول وجود دارد که باعث عارضه پرهیجانی (گاو دیوانه یا گاو عصبانی ) در دام های مزرعه ای می شود. همچنین ممکن است به شیر گاوها منتقل شود. در کاه عمل آوری شده در درجه حرارت های محیطی احتمال چنین خطری ناچیز است.

4-2-        عمل آوری با آمونیاک مایع

آمونیاک مایع تجاری (20 تا 35 درصد) نیز برای عمل آوری کاه استفاده می شود. مزیت این روش آن است که محلول آمونیاک با غلظت در حدود 20 درصد، در دما و فشار طبیعی قابل جابجایی و حمل و نقل است.

4-3-        آمونیاکی کردن از طریق هیدرولیز اوره

آمونیاک جامد پرهزینه بوده و به سهولت در دسترس نیست و حتی چنانچه در دسترس باشد، انتقال آن مشکل بوده و نیاز به دقت زیاد برای جابجایی دارد. کود اوره که برای کشاورزان شناخته شده است، می تواند به منظور تولید آمونیاک آن مورد استفاده قرار گیرد. ادرار نیز به عنوان منبع آمونیاک برای عمل آوری کاه استفاده می شود. فرآیند آمونیاکی کردن از طریق هیدرولیز اوره به جهت تکنولوژی ساده و هزینه پایین آن، روش امید بخشی برای فائق آمدن بر مشکلات فرآیندهای شیمیایی است. مطالعات انجام گرفته نشان می دهد که استفاده از این روش عمل آوری باعث افزایش مصرف و قابلیت هضم کاه شده و تولید حیوان را افزایش می دهد.

شرایط مناسب برای هیدرولیز اوره

1. مقدار اوره : مقدار اوره اصل اساسی شکستن اوره به ترکیبات آمونیاک و دی اکسید کربن توسط آنزیم اوره آز است. این نشان می دهد که با فرض تبدیل 100 درصد، افزودن 2/6 درصد اوره معادل با افزودن 5/3 درصد آمونیاک است. سطح مناسب آمونیاک 3 درصد در نظر گرفته می شود. بنابراین درصد اوره مورد نیاز برای عمل آوری 3/5 درصد است.
2. مقدار رطوبت : ثابت شده است که برای هیدرولیز کافی اوره، حداقل باید 350 میلی لیتر آب برای هر کیلوگرم کاه اضافه گردد.
3. اثر محافظتی آمونیاک : گزارش شده است که وقتی میزان رطوبت کاه 300 گرم یا بیشتر به ازای هر کیلوگرم ماده خشک باشد، برای استفاده از اثر محافظتی آمونیاک، باید غلظت اوره مصرفی بیشتر از 40 گرم برای هر کیلوگرم ماده خشک باشد. آمونیاک اثر ضد قارچی دارد.
4. منبع و فعالیت اوره آز : آنزیم اوره آز آلوده کننده طبیعی کاه است. اوره حتی در نبود منبع خارجی اوره آز به شدت هیدرولیز شود. با این وجود افزودن یک منبع اوره آز (5/8 درصد پودر سویا) زمان عمل آوری را از 21 روز به کمتر از 5 روز کاهش می دهد. گاهی پودر دانه هندوانه نیز به عنوان منبع اوره آز استفاده می شود.

دما : دمای مناسب برای فعالیت اوره آز در خاک تقریبا 30 درجه سانتی گراد بوده و فعالیت اوره آز در دماهای کمتر از 20 درجه سانتی گراد تمایل به کاهش دارد. آمونیاکی شدن در دماهای بالا (14، 24 و 35 درجه سانتی گراد) به ویژه در سطوح بالاتر رطوبت (250 در مقابل 375 گرم به ازای هر کیلوگرم کاه ) تشدید می شود. مقادیر به دست آمده از تعیین قابلیت هضم ماده آلی به طریق آزمایشگاهی کاه عمل آوری شده به مدت 1 تا 2 هفته و در دمای 35 درجه سانتی گراد و کاه عمل آوری شده به مدت 6 هفته و دمای 24 درجه سانتی گراد کاملا متفاوت بود. اثر متقابل معنی دار موجود در بین دما و سطح رطوبت پایین تر را می توان تا حدودی با طولانی کردن مدت عمل آوری جبران نمود. فعالیت پایین آنزیم اوره آز در دمای 4 درجه سانتی گراد گویای این مطلب است که این روش در نواحی بسیار سرد قابل کاربرد نیست

:: موضوعات مرتبط: تغذیه

:: هنرستانی خواهیم ساخت...
:: احادیثی درباره علم و دانش
:: یبوست و پینینگ (Constipation and Pinning)
:: کپیینگ(Caping)
:: کراچینگ
:: پشم چینی صورت(Facing)
:: گال زنی
:: فرآورده های دامی
:: واکنش میلارد(Millard's reaction) یا قهوه ای شدن (Browning Reaction)
:: عادات بد و غیر طبیعی گاوها
:: تحلیل سه سطح تغذیه در زنبور عسل
:: استفاده از حواس پنجگانه در مدیریت پرورش طیور
:: دلایل ساخت شش ضلعی حجره ها
:: اخته کردن به روش غیر جراحی ( بدون خونریزی ، بسته ) در گاو  
:: اهمیت آهنربای دامی در پیشگیری از بیماریهای ناشی از ورود اجسام فلزی