اثر استفاده از اسیدهای آلی و مکانیسم عمل آنها در تغذیه میگو

چکیده

نقش محرک­های رشد آنتی­بیوتیکی در تغدیه آبزیان و میگو به خوبی مشخص است. اما به دلیل ایجاد مقاومت آنتی­بیوتیکی در انسان و آسیب به محیط زیست، استفاده از آنها توسط اتحادیه اروپا منع شده است. بنابراین یافتن جایگزین مناسب به منظور بهبود عملکرد رشد و زنده­مانی در آبزیان و میگو حائز اهمیت می­باشد. اسیدیفایرها شامل اسیدهای آلی و نمک­های آنها، یکی از این جایگزین­ها بوده که می­توانند رشد، مصرف خوراک و مقاومت در برابر بیماری را بهبود بخشند. اکثر اسیدهای آلی مورد استفاده در خوراک، صنعتی بوده و می­تواند به صورت نمک پتاسیم، سدیم، کلسیم و غیره باشد. هر اسید آلی با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود، طیف فعالیت ضد میکروبی مخصوصی دارد. بنابراین استفاده از مخلوط آنها در پرورش آبزیان و میگو می­تواند فعالیت ضد میکروبی بر علیه طیف گسترده­تری از باکتری­های بیماری­زا داشته باشد. اسیدهای آلی از سه طریق اثر خود را نشان می­دهند: اثر بر خوراک، دستگاه گوارش و متابولیسم. اسیدهایی مانند استیک، سیتریک، بنزوئیک، سوربیک و اسید لاکتیک معمولا برای کاهش pH خوراک یا آب برای محدود کردن رشد میکروبی استفاده می­شوند. تحقیقات اخیر اثرات مفید اسیدهای آلی و نمک­های آنها در تغذیه میگو را نشان داده­اند که در این مقاله به برخی از آنها اشاره شده است.

کلید واژه: اسیدهای آلی، میگو، عملکرد رشد، زنده­مانی

مقدمه

استفاده گسترده از آنتی بیوتیک­ها در پرورش آبزیان برای درمان بیماری­ها و به عنوان محرک رشد، منجر به بروز مقاومت آنتی­بیوتیکی و همچنین آسیب به محیط زیست شده است (Cabello, 2006). به همین دلیل استفاده از آنتی­بیوتیک در تغذیه آبزیان توسط اتحادیه اروپا ممنوع شد. بنابراین یافتن جایگزین مناسب به منظور بهبود عملکرد رشد و زنده­مانی در پرورش آبزیان حائز اهمیت است. اسیدیفایرها شامل اسیدهای آلی و نمک­های آنها یکی از این جایگزین­ها بوده که می­توانند رشد، مصرف خوراک و مقاومت در برابر بیماری را بهبود بخشند. استفاده از اسیدیفایرها می­تواند ابزار مناسبی برای رسیدن به تولید مناسب، اقتصادی و ایمن در پرورش میگو باشد. اسیدهای آلی از سه طریق اثر خود را نشان می­دهند: اثر بر خوراک، دستگاه گوارش و متابولیسم (Luckstadt, 2008).

اسیدهای آلی

اسیدهای آلی ترکیبات آلی با یک یا چند گروه کربوکسیل می­باشند. اسیدهای آلی زنجیر کوتاه (C1-C7) و نمک­های آنها معمولا به عنوان اسیدیفایر در تغذیه مورد استفاده قرار می­گیرد. اسیدهایی مانند بنزوئیک، فرمیک، لاکتیک و پروپیونیک پیش از این به عنوان نگهدارنده مواد غذایی و جلوگیری از رشد میکروب­ها و قارچ­ها مورد استفاده قرار می­گرفتند (Ricke, 2003). برخی از اسیدهای آلی اثر ضد باکتریایی قوی بر علیه پاتوژن­هایی مانند E. coli و سالمونلا دارند (Cherrington et al., 1991; Van Immerseel et al., 2003; Skrivanova et al., 2006).

اسیدهای آلی از طریق تخمیر میکروبی کربوهیدرات­ها توسط انواع مختلف باکتری، تحت شرایط و مسیرهای متابولیکی مختلف تشکیل می­شوند. برخی از اسیدهای آلی با وزن مولکولی پایین­تر مانند اسید استیک، پروپیونیک و بوتیریک در روده بزرگ انسان و حیوانات توسط جمعیت میکروبی بی­هوازی تشکیل می­شوند. برخی از اسیدهای آلی زنجیر کوتاه نیز به طور طبیعی در بافت حیوانی و گیاهی وجود دارند. اما اکثر اسیدهای آلی مورد استفاده در خوراک، صنعتی بوده و می­تواند به صورت نمک پتاسیم، سدیم، کلسیم و غیره باشد (Cummings et al., 1987; Macfarlane and Macfarlane, 2003).

مخلوط اسیدهای آلی

هر اسید آلی با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود، طیف فعالیت ضد میکروبی مخصوصی دارد (Dibner and Buttin, 2002). بنابراین استفاده از مخلوط آنها می­تواند فعالیت ضد میکروبی بر علیه طیف گسترده­تری از باکتری­های بیماری­زا داشته باشد. همچنین مقدار استفاده کمتر شده و در نتیجه هزینه نهایی را کاهش می­دهد. مطالعات اخیر در رابطه با میگوی دریایی نشان داده که تحت شرایط آزمایشگاهی استفاده از مخلوط اسیدهای آلی عملکرد رشد را بهبود داد (Romano et al., 2015). استفاده از همان جیره در شرایط پرورشی تاثیری بر رشد نداشت که احتمالا مربوط به فاکتورهای متعددی است که در شرایط پرورشی بر رشد اثر دارند. از طرفی هم در شرایط آزمایشگاهی و هم در شرایط پرورشی تغذیه با جیره حاوی مخلوط اسیدهای آلی منجر به بهبود بازده مصرف مواد مغذی، کاهش جمعیت میکروبی هپاتوپانکراس و افزایش پاسخ ایمنی و زنده­مانی بیشتر تحت شرایط عفونت باکتریایی با Vibrio گردید (Ng et al., 2015).

مکانیسم عمل

فعالیت ضد میکروبی اسیدهای ضعیف چربی دوست توسط ایجاد اختلال در عملکرد غشا بوده که مانع انتقال سوبسترا (اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی، فسفر و …) به سلول می­شود (Freese et al., 1973). بارزترین مکانیسم عمل اسیدهای آلی، اسیدی کردن pH خارج سلولی و جدا کردن یون­ها و آزاد سازی یون هیدروژن به محیط اطراف است. اکثر گونه­های باکتری به pH خاصی برای رشد بهینه نیاز داشته و تحت شرایط بسیار اسیدی (5/4 ˂ pH) قادر به رشد نیستند. اسیدهایی مانند استیک، سیتریک، بنزوئیک، سوربیک و اسید لاکتیک معمولا برای کاهش pH خوراک یا آب برای محدود کردن رشد میکروبی استفاده می­شوند (Ng and Koh, 2017).

استفاده از اسیدهای آلی و نمک­های آنها بر جمعیت میکروبی دستگاه گوارش اثر می­گذارد. کاهش جمعیت میکروبی در روده و مدفوع محسوس و قابل محاسبه می­باشد (Ng et al., 2009). شمار باکتری Vibrio در هپاتوپانکراس میگوی دریایی زمانی که با g/kg 20 مخلوط اسیدهای آلی تغذیه شده بودند، کاهش یافت (Ng et al., 2015; Romano et al., 2015). تغییر در جمعیت میکروبی روده می­تواند بر عملکرد رشد، مصرف مواد مغذی، پاسخ ایمنی و مقاومت بر علیه پاتوژن­ها اثر بگذارد. استفاده از سدیم بوتیرات و سدیم پروپیونات در میگوی وانامی منجر به کاهش میکروب­های روده و بهبود عملکرد گردید (Da Silva et al., 2016).

اسیدهای آلی قابلیت هضم مواد مغذی را به چند روش افزایش می­دهند: 1- کاهش pH معده که منجر به افزایش فعالیت پپسین می­شود؛ 2- کاهش pH جیره و روده که قابلیت انحلال مواد معدنی را افزایش می­دهد؛ 3- به عنوان عامل کیلات کننده، کاتیون­های مختلف را با روده باند نموده که منجر به افزایش جذب مواد معدنی می­شود و یا از تشکیل کلنی باکتری­های مضر روده جلوگیری می­کند (Ng and Koh, 2017).

استفاده از اسیدهای آلی در خوراک منجر به کاهش pH آن شده و بدین ترتیب از رشد باکتری­های مضر و یا آزاد شدن متابولیت­های سمی به خصوص مایکوتوکسین­های تولید شده از قارچ در طول انبارداری جلوگیری می­کند. علاوه بر این اسیدهای آلی ظرفیت بافری مواد مغذی خوراک را کاهش داده که به دنبال آن pH روده کاهش یافته و منجر به هضم بهتر مواد مغذی می­شود (Ng and Koh, 2017).

اکثر فسفر موجود در مواد گیاهی به صورت اسید فایتیک یا فیتات­ها وجود دارند که برای تک معده­ای­ها، به دلیل کمبود فعالیت آنزیم فیتاز در دستگاه گوارش، قابل هضم نمی­باشد. کاهش اسیدیته معده منجر به بهبود قابلیت دسترسی فسفر از فسفر فیتاتی در مواد خوراکی گیاهی می­شود (Dibner and Buttin, 2002). در میان نمک­های اسیدهای آلی (استات، فرمات، لاکتات، سیترات، پروپیونات و بوتیرات)، مکمل کردن g/kg 20 پروپیونات سدیم منجر به بهبود مصرف خوراک، دسترسی فسفر و انرژی خام ظاهری میگوی وانامی شد و به عنوان نمک اسید آلی با بالاترین پتانسیل برای استفاده در خوراک توصیه گردید (Da Silva et al., 2013). در مطالعه دیگری استفاده از 5، 10 و 20 گرم بر کیلوگرم سدیم پروپیونات عملکرد رشد و بازده خوراک را بهبود داد (Da Silva et al., 2016).

افزودن g/kg 9/1 اسید سیتریک به میگوی وانامی منجر به افزایش رشد گردید. زنده­مانی، فعالیت آنزیم­های هضمی، پاسخ ایمنی و مقاومت بر علیه Vibriosis نیز با 3-2 گرم بر کیلوگرم اسید سیتریک بهبود یافت (Su et al., 2014). در مقابل در مطالعه Silva و همکاران (2015) افزودن سدیم سیترات به جیره میگو بهبود در رشد ایجاد نکرد. در میگوی ببری ژاپنی استفاده از 5/0 درصد سدیم سیترات منجر به افزایش رشد گردید (Tung et al., 2006).

میگوی وانامی تغذیه شده با جیره حاوی اسید فرمیک در برابر Vibrio parahaemolyticus مقاومت بیشتری نشان داد (Chuchird et al., 2015). Silva و همکاران (2015) بهبود در رشد، مصرف خوراک و زنده­مانی میگوی وانامی تغذیه شده با سدیم فرمات مشاهده ننمودند. g/kg 20 بوتیرات در جیره بازده خوراک را بهبود داد. همچنین 5، 10 و 20 g/kg از آن Vibrio sp. روده را کاهش داد (De Silva et al., 2016).

نتیجه­گیری

با توجه به مکانیسم عمل اسیدهای آلی و نتایج بدست آمده از تحقیقات مختلف به نظر می­رسد استفاده از آنها در تغذیه میگو می­تواند اثرات مفیدی بر بهبود کیفیت جیره، عملکرد رشد و زنده­مانی داشته باشد. به دلیل تنوع اسیدهای آلی و نمک­های آنها تحقیقات بیشتری برای یافتن مقدار و نوع اسید آلی مناسب برای استفاده در جیره میگو، مکانیسم عمل و تاثیر بر عملکرد مورد نیاز است. 

Slider