اهمیت اسیدآمینه لیزین و انواع مختلف آن در تغذیه دام و طیور

اسیدآمینه لایزین (لیزین) یکی از اسیدهای آمینه محدودکننده اصلی دام و طیور و به ویژه طیور است که در غلات نیز به عنوان ماده اولیه اصلی خوراک دام و طیور میزان محدودی از آن تأمین می شود؛ بنابراین، از قدیم یکی از دغدغه های اصلی در تأمین مواد مغذی در خوراک دام و طیور و به ویژه طیور، تأمین اسیدهای آمینه محدودکننده ای مانند لیزین بوده است. در سال های اخیر، با توجه به بهبود عملکرد و سرعت رشد، تأمین اسیدهای آمینه محدودکننده بیشتر چالش زا شده است. امروزه افزودن اسیدهای آمینه ضروری و محدودکننده به جیره یک بخش جدایی ناپذیر و ضروری از تولید خوراک طیور صنعتی شده است.

تولید و خالص سازی اسیدهای آمینه برای استفاده در خوراک دام و طیور سابقه ای نسبتاً طولانی دارد. تقریباً می توان گفت که تلاش برای تولید صنعتی اسیدهای آمینه ای مانند متیونین و لیزین به شکل مؤثری در بعد از پایان جنگ جهانی دوم آغاز گردید و در برخی شرکت های پیشرو در اروپا در حدود سال های آخر دهه هزار و نهصد و چهل میلادی و اوایل دهه هزار و نهصد و پنجاه میلادی توان تولید اسیدهای آمینه ای مانند لیزین به ۳۰ تن در ماه رسید که ابتدا جهت مصارف دارویی تولید صورت گرفت. در دهه هزار و نهصد و شصت میلادی بود که علاوه بر تولید متیونین به روش های شیمیایی، تولید اسیدآمینه لیزین نیز از طریق فرایندهای تخمیری آغاز گردید. تولید صنعتی اسیدآمینه متیونین و لیزین با شروع تولید صنعتی اسیدهای آمینه محدودکننده دیگر مانند ترئونین و تریپتوفان از طریق فرایندهای تخمیری در سال های دهه هزار و نهصد و هشتاد میلادی تکمیل گردید.

دست یافتن به تکنولوژی تولید اسیدهای آمینه محدودکننده اولیه مانند متیونین و لیزین از آن جهت بسیار مهم است که کمبود این اسیدهای آمینه در جیره طیور، به ویژه در جیره های رایج طیور که بر پایه سویا و غلاتی مانند ذرت هستند، می تواند در تولید پروتئین های اساسی و حیاتی برای بدن اختلال ایجاد کند. به طور کلی، فرم L-Lysine در مقایسه با فرم D-Lysine بیشتر در صنعت خوراک دام و طیور استفاده می شود. این موضوع به این دلیل است که فرم L اسیدآمینه لیزین، شکل بیولوژیکی فعال این اسیدآمینه است که در سنتز پروتئین ها توسط موجودات زنده استفاده می شود و آنزیم های پروتئاز می توانند پیوندهای پپتیدی بین ال-لیزین ها را بشکنند، در حالی که پیوند دی-لیزین ها را با یکدیگر پروتئازها نمی توانند بشکنند.

بازار جهانی ال-لیزین در طی دو دهه اخیر تقریباً ۲۰ برابر گسترش یافته و علاوه بر کاربرد در تغذیه انسان و تغذیه دام و طیور، در صنایع دیگر مانند صنایع داروسازی و صنایع آرایشی نیز کاربرد قابل توجهی دارد. تخمین زده شده که سالانه بیش از ۲ میلیون تن اسیدآمینه لیزین در سطح جهان تولید می شود و پیش بینی شده که تقاضای جهانی برای این محصول نیز به مانند سال های گذشته همچنان در حال افزایش است.

انواع اسیدآمینه لیزین مورداستفاده در صنعت دام و طیور و روش های تولید آن

همان طور که گفته شد اسیدآمینه لیزین عمدتاً به فرم ال-لیزین تولید می شود که عمدتاً به شکل دو ترکیب اصلی در صنعت دام طیور مورداستفاده است. این دو شکل عمده ترکیب ال-لیزین هیدروکلراید و ترکیب ال-لیزین سولفات هستند که تفاوت اصلی آنها در محتوای لیزین هرکدام است. در منابع، محتوای لیزین ال-لایزین هیدروکلرید نود و هشت و نیم درصد و بیشتر برآورد شده است، اما محتوای لیزین ال-لایزین سولفات حدود همان طور که گفته شد اسیدآمینه لیزین عمدتاً به فرم ال-لیزین تولید می شود که عمدتاً به شکل دو ترکیب اصلی در صنعت دام طیور مورداستفاده است. این دو شکل عمده ترکیب ال-لیزین هیدروکلراید و ترکیب ال-لیزین سولفات هستند که تفاوت اصلی آنها در محتوای لیزین هرکدام است. در منابع، محتوای لیزین ال-لایزین هیدروکلرید نود و هشت و نیم درصد و بیشتر برآورد شده است، اما محتوای لیزین ال-لایزین سولفات حدود 65 درصد برآورد شده است. علاوه بر محتوای لیزین یا خلوص لیزین موجود در این دو شکل رایج لیزین مورداستفاده در صنعت خوراک دام و طیور، توان جذب رطوبت بالای فرم سولفات نسبت به فرم هیدروکلرید نیز جزو تفاوت های عمده آنها است. توان جذب رطوبت بالا در ال-لیزین سولفات باعث می شود که نگهداری از آن سخت تر باشد و با جذب رطوبت در شرایط نامناسب، منجر به فساد و کپک زدگی در خوراک شود. ۶۵ درصد برآورد شده است. علاوه بر محتوای لیزین یا خلوص لیزین موجود در این دو شکل رایج لیزین مورداستفاده در صنعت خوراک دام و طیور، توان جذب رطوبت بالای فرم سولفات نسبت به فرم هیدروکلرید نیز جزو تفاوت های عمده آنها است. توان جذب رطوبت بالا در ال-لیزین سولفات باعث می شود که نگهداری از آن سخت تر باشد و با جذب رطوبت در شرایط نامناسب، منجر به فساد و کپک زدگی در خوراک شود.

فرم سولفات حاوی مقادیر ناچیزی از سایر اسیدهای آمینه است که نقش چندانی در تغذیه دام و طیور ندارند. محتوای سولفات قابل توجه در این شکل از لیزین در صورتی که در فرمول جیره لحاظ نشود، می تواند برای دام و طیور مصرف کننده مشکل زا شود. البته در بخش های خاصی از این صنعت مانند گله های تخم گذار که بالانس مواد معدنی خاص مانند کلر در جیره اهمیت بالایی دارد و می تواند روی کیفیت پوسته تخم تأثیرگذار باشد، کلر موجود در فرم هیدروکلراید لیزین را نیز باید در فرمول جیره مدنظر قرار داد.

در بین منابع گیاهی که عمده خوراک دام و طیور را در بر می گیرند، گیاهان خانواده بقولات یا دولپه ای بر خلاف تک لپه ای یا غلات که از نظر اسیدهای آمینه محدودکننده مانند لیزین دارای کمبود هستند، جزو منابع اصلی این اسیدهای آمینه محسوب می شوند. به عنوان مثال، سویا جزو منابع غنی لیزین به حساب می آید و هر ماده خوراکی که در هر گرم از پروتئین آن دارای 51 میلی گرم لیزین باشد یا به بیان دیگر حدود پنج درصد از پروتئین آن را اسیدآمینه لیزین تشکیل دهد، منبع مناسب این اسیدآمینه محسوب می شود. گرچه منابعی مانند سویا، عصاره مالت و سایر فرآورده های تخمیری ماء الشعیر و ملاس به عنوان منبع غنی اسیدآمینه لیزین به شمار می رود، اما استفاده از لیزین افزودنی یا سنتتیک به خوراک همچنان در جیره های دام و طیور و به ویژه طیور اجتناب ناپذیر است.

این منابع که عمدتاً از کشت صنعتی میکروارگانیسم هایی مانند Corynebacterium glutamicum، Brevibacterium flavum، Brevibacterium lactofermentum، Corynebacterium lilium، Brevibacterium divaricatum و Escherichia coli به دست می آیند، به کاهش استفاده از سویا در جیره و در نتیجه کاهش هزینه جیره کمک می کنند. همچنین، منابع صنعتی اسیدآمینه لیزین به تأمین نیازهای اسیدآمینه ای طیور سویه های جدید و صنعتی نیز که نسبت به دهه های قبل روند افزایشی دارد کمک می کنند. البته این موضوع به کاهش دفع نیتروژن و کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی از آن نیز کمک می کند.

نقش های بیولوژیک اسیدآمینه لیزین

آگاهی از نقش های بیولوژیک و حیاتی اسیدآمینه لیزین در بدن دام و طیور به آگاهی بیشتر از اهمیت تأمین کافی و اصولی این اسیدآمینه در جیره دام و طیور کمک شایان توجهی می کند. یکی از نقش های اساسی اسیدآمینه لیزین به نقش آن در ساخت پروتئین های بدن بر می گردد. با توجه به ساختار دوگانه دوست این اسیدآمینه، می تواند در قسمت بیرونی پروتئین ها و در ارتباط با محیط آبی قرار گیرد. همچنین می تواند به پایداری پروتئین ها کمک کند. زیرا گروه آمینی موجود در این اسیدآمینه با ساختار خاصی که دارد در پیوندهای هیدروژنی و کووالانسی حیاتی نقش ایفا می کند که در پایداری ساختار پروتئین ها نقش مهمی دارند.

دومین نقش اساسی این اسیدآمینه به نقش آن در تنظیم فرایندهای ژنتیکی بر می گردد. ترکیب استیل لیزین تولید شده با افزودن یک گروه استیل به لیزین و سایر فرآورده های دخیل در تنظیم فعالیت ژن ها که از این اسیدآمینه ریشه گرفته اند، می توانند فعالیت ژن ها را تحریک یا سرکوب کنند و از این طریق در تنظیم فرایندهای ژنتیکی نقش ایفا کنند.

همچنین، لیزین در سایر سازوکارهای بیولوژیکی حیاتی بدن مانند ساخت و عملکرد پروتئین های ساختاری بافت پیوندی، تنظیم هموستاز کلسیم و متابولیسم اسیدهای چرب نیز نقش های مهمی دارد. به عنوان مثال، لیزین در پایداری و انعطاف پذیری بافت کلاژن نقش دارد و کلاژن نیز نقش مهمی در سلامت و تقویت پوست و اسکلت استخوانی ایفا می کند. هرگونه مشکل ناشی از کمبود لیزین در بافت کلاژن می تواند منجر به مشکلات جدی در سلامت پوست و استخوان ها شود.

از طرف دیگر پیشنهاد شده که لیزین در جذب کلسیم از روده و تنظیم کلسیم بدن از طریق کلیه ها نقش دارد و می تواند از این راه ها بر هموستاز یا حفظ تعادل و پایداری سطح کلسیم در خون نقش ایفا کند. این موضوع در آن بخش های گله های دام و طیور که حساسیت بیشتری به تغییرات سطح کلسیم خون دارند بیشتر خود را نشان می دهد. به عنوان مثال، مرغ های تخم گذار، جوجه ها و دام های جوان و در حال رشد و دام های تازه زای شیرده بیشتر به تغییرات سطح کلسیم خون و به هم خوردن هموستاز کلسیم حساس بوده و از نوسانات سطح کلسیم خون متضرر می شوند.

لیزین تأثیر مهم خود را بر متابولیسم اسیدهای چرب از طریق نقش اساسی خود در تولید کارنیتین نشان می دهد. لیزین پیش ساز کارنیتین است که عامل انتقال اسیدهای چرب به میتوکندری به عنوان مسئول سوخت و ساز درون سلولی است؛ بنابراین، لیزین از طریق کارنیتین در تولید انرژی در درون سلول از طریق اکسیداسیون اسیدهای چرب در میتوکندری ها نقش دارد. در واقع، کارنیتین از تری متیل لایزین تولید می شود که خود حاصل از تجزیه پروتئین های خاص است.

لیزین باید ابتدا به این پروتئین های خاص تبدیل شود تا بتوانند متیله شوند، زیرا متیله شدن این پروتئین ها شرط تولید کارنیتین از آنها است. البته منبع اصلی کارنیتین تأمین آن از خوراک است و تولید آن از لیزین در بدن در مرحله بعدی قرار دارد. در نهایت، لایزین در بینایی نیز نقش ایفا می کند. این نقش از طریق واکنش لیزین با رتین آلدئید و ایجاد ترکیب رتینیلیدین (retinylidene) عمل می کند که ترکیب رتینیلیدین هم با واکنش با نور باعث انتقال سیگنال های عصبی بینایی می شود.

بنابراین، مشاهده می شود که اسیدآمینه لیزین در طیف گسترده ای از فرایندهای حیاتی بدن مانند ساخت کلاژن و در نتیجه سلامت پوستی و استخوانی، ساخت سایر پروتئین های حیاتی بدن و فرایندهای ژنتیکی و تنظیم سطح کلسیم خون تا متابولیسم چربی ها و بینایی نقش دارد که نشان از اهمیت آن در سلامت و عملکرد دام و طیور دارد.

نقش اسیدآمینه لیزین در سلامتی و عملکرد دام و طیور

با توجه به نقش های اساسی بیولوژیکی که برای اسیدآمینه لیزین عنوان شد دورازذهن نیست که استفاده از اسیدآمینه لیزین در جیره دام و طیور می تواند عامل تأثیرات مثبت بر عملکرد آنها باشد. در این راستا، تأثیرات مقادیر اسیدآمینه لیزین در جیره طیور گوشتی، طیور تخم گذار و دام شیرده را می توان به طور مجزا مورد بررسی قرار داد. در برخی از جدیدترین تحقیقات صورت گرفته پیرامون عملکرد گله های مرغ تخم گذار که محتوای لیزین قابل هضم را به ویژه در بخش ایلئوم در روده باریک به عنوان محل اصلی جذب این اسیدآمینه در دستگاه گوارش مورد بررس قرار داده است، مشاهده شد که از هفته ۱۹ تا ۵۹ دوره تخم گذاری، افزایش در محتوای قابل هضم ایلئومی لیزین از میزان شصت و هشت صدم درصد به هشت دهم درصد بر تعداد تخم های تولیدی تأثیر معنی داری نداشته است.

اما این افزایش باعث افزایش وزن و توده تخم مرغ تولیدی شده است که از این نتایج نشان دهنده این موضوع است که گرچه نیاز به لیزین برای تخم گذاری در شرایط بهینه بیش از ۷۴۴ میلی گرم بر روز نیست (حدود شصت و هشت صدم درصد)، ولی برای رساندن وزن تخم مرغ ها به بیشترین مقدار ممکن، حداقل ۸۴۳ میلی گرم لیزین قابل هضم در ایلئوم موردنیاز است. این موضوه نشان می دهد که برای تأمین احتیاجات تولید تخم مرغ بهینه، علاوه بر لیزین موجود در مواد خوراکی مورداستفاده در جیره، به لیزین افزوده به طور مستقیم نیز نیاز است. البته همان طور که گفته شد فرم تأمین این اسیدآمینه (فرم سولفات یا هیدروکلراید) نیز می تواند در کیفیت تخم مرغ تولید و به ویژه کیفیت پوسته مؤثر باشد.

در مورد گله های تجاری مرغ گوشتی نیز از تحقیقات صورت گرفته در دهه هزار نهصد و هشتاد و هزار و نهصد و نود میلادی تا کنون، تحقیقات مختلف پتانسیل تأثیر تأمین میزان مناسب اسیدآمینه لیزین بر مؤلفه های وضعیت لاشه مانند تولید عضله سینه و کاهش چربی احشایی در کنار بهبود عملکرد کلی گله را مورد اشاره قرار داده اند. این موضوع وقتی اهمیت خود را بیشتر نشان می دهد که مفاهیم پیشرفته و نوین مطرح در مورد اسیدهای آمینه و پروتئین در بالانس جیره طیور مدنظر قرار گیرد. در مفاهیمی مانند هضم استاندارد ایلئومی (SID) و نسبت های ایده آل پروتئین (Ideal Protein Ratios)، نیازهای سایر اسیدهای آمینه نسبت به اسیدآمینه لیزین به عنوان یک اسیدآمینه محدودکننده اصلی (دومین اسیدآمینه محدودکننده در طیور) بیان می شود.

اهمیت اسیدآمینه لیزین فقط برای مرغ های گوشتی مطرح نیست و برای سایر طیور گوشتی مانند بوقلمون های گوشتی نیز اهمیت بالایی دارد. در تمام طیور گوشتی و از جمله مرغ های گوشتی و بوقلمون های گوشتی، علاوه بر تأمین میزان کافی از اسیدهای آمینه محدودکننده اصلی و همچنین نسبت اسیدهای آمینه های اساسی مانند متیونین، آرژنین، ترئونین و البته لیزین از اهمیت خاصی برخوردار است.

به عنوان مثال، یکی از جدیدترین تحقیقات نشان داد که سطوح نسبتاً بالای متیونین (تا ۴۵ درصد محتوای لایزین جیره) و آرژنین (تا ۱۱۰ درصد محتوای لیزین جیره) نسبت به لایزین موجود در جیره، تأثیر مثبت بالاتری نسبت به سطوح پایین تر بر عملکرد رشد و سیستم ایمنی بوقلمون ها دارد. از طرف دیگر، تأمین بیش از حد اسیدآمینه لیزین (به ویژه در نسبت نامناسب با سایر اسیدهای آمینه) نیز تأثیر منفی بر عملکرد طیور گوشتی دارد. به عنوان مثال، یکی از تحقیقات جدید نشان داد که تأمین بیش از حد اسیدآمینه لیزین نسبت به اسیدآمینه ترئونین می تواند تأثیر منفی بر ضریب تبدیل (FCR) گله داشته باشد.

در مورد دام سبک یا سنگین و دام شیروار و پرواری، گرچه به نظر می رسد که تأمین اسیدهای آمینه محدودکننده به دلیل فعل و انفعالات جمعیت میکروبی شکمبه به اندازه تک معده ای ها (طیور) محل بحث نباشد، اما با توجه به بهبود پتاسیل ژنتیکی دام ها در دهه های اخیر و به ویژه بهبود پتانسیل دام های گله های صنعتی شیروار، اهمیت تأمین اسیدهای آمینه مهمی مانند متیونین و لیزین بیشتر محل توجه قرار گرفته است. با توجه به تأثیر شدید جمعیت میکروارگانیسم های دستگاه گوارش و به ویژه شکمبه بر آنچه که خورده شده، قبل از آنکه به محل جذب (روده باریک) برسد، تأمین اسیدهای آمینه محافظت شده در شکمبه یا به بیان دیگر اسیدهای آمینه پوشش دار، محل توجه ویژه در تغذیه دام مدرن قرار گرفته است.

پژوهش های معتبری که اخیراً پیرامون تأثیر مصرف اسیدهای آمینه متیونین و لیزین پوشش دار بر روی عملکرد و شرایط گاوهای شیرده در قبل از زایمان و بعد از زایمان صورت گرفته نتایج قابل تأملی در مورداستفاده از لیزین پوشش دار در جیره گاوهای شیرده صنعتی ارائه داده اند. برخی از این تحقیقات گزارش نموده اند که استفاده از متیونین و لیزین پوشش دار در جیره گاوهای شیرده (قبل و بعد از زایمان)، گرچه شاید تأثیر واضح و قابل توجهی بر عملکرد تولیدی نداشته است، اما استفاده از آنها در جیره گاوها در زمان قبل از زایمان، پتانسیل بهبود سلامت پستان و سیستم ایمنی را در این گاوها در دوره تازه زایی دارد. این تأثیرات مثبت می تواند در عملکرد کل دوره و عمر اقتصادی گاوهای شیرده تأثیرات مثبتی داشته باشد که اگر حتی به عنوان تنها مزیت استفاده از لیزین و متیونین پوشش دار در گله گاوهای شیری در نظر گرفته شود، باز هم ارزش بررسی استفاده از این ترکیبات را با توجه به حساب قیمت روز آنها نسبت به درآمد گله دارد.

در کنار همه این موارد، کیفیت و اصالت محصول، شرایط بسته بندی، حمل و نگهداری نیز باید موردتوجه باشد، زیرا اگر شرایط بسته بندی و نگهداری، مدت زمان نگهداری و تاریخ انقضای محصول مدنظر قرار نگیرد، می تواند خود عاملی برای کاهش عملکرد استاندارد محصول و یا تخریب کامل آن باشد که هزینه های صورت گرفته برای تهیه و استفاده از محصل اسیدآمینه لیزین را به طور نسبی یا کامل هدر دهد و حتی منجر به خسارت و ضرر نیز شود.

در مجموع دیده می شود که گرچه امروزه استفاده از اسیدآمینه لیزین در جیره دام و طیور (به ویژه در طیور) یک امر اجتناب ناپذیر به نظر می رسد، اما از جنبه های مختلف مانند نوع دام و طیور گروه هدف، فرم و شکل اسیدآمینه لیزین مورداستفاده، کیفیت آن، میزان استفاده در جیره، نسبت استفاده از آن در مقایسه با سایر اسیدهای آمینه جیره و... دارای ریزه کاری های مهمی است که باید موردتوجه قرار گیرد تا بهترین عملکرد حاصل شود. اپلیکیشن و وب سایت مرغابی، به سهولت امکان بررسی و مقایسه بین تمام گزینه های موجود در بازار را به مرغداران و دامداران ارائه می دهد و در کنار آن، خدمات مشاوره ای لازم (مشاوره در امر بررسی و انتخاب و آزمایش های لازم) را نیز به عنوان یک خدمت لازم برای انتخاب اصولی، برای اولین بار در ایران ارائه می دهد تا بهترین نتیجه در رابطه با بررسی، انتخاب، خرید و حمل و نقل این ماده اولیه اساسی خوراک دام و طیور حاصل شود.