اسید آمینه متیونین
در صنعت دام و طیور نوین تأمین دقیق و مو به موی احتیاجات تغذیه ای دام ها و طیور پرورشی تا آنجا که برای علم روز امکان پذیر باشد جزو اصول پایه ای تغذیه دام و طیور است. از این میان برآورده کردن احتیاجات پروتئینی و اسیدهای آمینه ضروری جزو موارد بسیار مهم است. به ویژه اسیدهای آمینه لیزین و متیونین که در عمده مواد خوراکی مورد استفاده در جیره دام و طیور (دارای منشأ گیاهی) معمولاً به اندازه کافی تأمین نمی شوند، دارای اهمیت خاصی هستند. در ادامه تلاش خواهد شد که با تمرکز بر روی اسیدآمینه متیونین به موارد مهم مرتبط با آن پرداخته شود.
اسیدآمینه متیونین چیست؟
همان طور که اشاره شد، اسیدآمینه متیونین جزو اسیدهای آمینه ضروری برای دام و طیور است که خود پیش ساز اسیدهای آمینه غیرضروری اما مهمی مانند سیستئین است. همچنین، نقش های مهم و حیاتی در متابولیسم، تولیدمثل و فعالیت آنتی اکسیدانی (به ویژه تولید یکی از مهم ترین آنتی اکسیدان های بدن یعنی گلوتاتیون) و فرایندهای مرتبط با رونویسی DNA و... دارد. متیونین در رشد نیز نقش مهمی دارد که از طریق نقش خود در رشد بافتی و جذب عناصر حیاتی برای رشد و سلامتی (مانند روی و سلنیم) آن را نشان می دهد.
خصوصیات شیمیایی و مشخصات کلی اسیدآمینه متیونین
اسیدآمینه متیونین مانند اسیدآمینه سیستئین جزو اسیدهای آمینه حاوی گوگرد یا سولفور است که فعالیت بسیار مهم تولیدکنندگی پروتئین (پروتئینوژنیک/proteinogenic) دارد. همچنین، یک آلفا آمینواسید (α-amino acid) است که اسیدهای آمینه این گروه (22 اسیدآمینه اصلی) تشکیل دهنده ساختار پروتئین ها هستند. در میان آلفا آمینواسیدها، متیونین در گروه اسیدهای آمینه آلیفاتیک (Aliphatic) گوگرد دار قرار دارد.
در واقع ساختار شیمیایی اسیدآمینه متیونین مانند سایر اسیدهای آمینه طبیعی و اصلی (22 اسید آمینه اصلی) حاوی یک گروه کربوکسیل (-COOH) و یک گروه آمینی یا آمینو (-NH2) و یک زنجیره جانبی است که در مورد متیونین این زنجیره یا گروه را یک زنجیره آلیفاتیک گوگرد دار (عامل گوگردی پوشیده شده با گروه متیل) شامل می شود. این گروه متیل بسیار مهم است، زیرا به عنوان مثال، یک نقش بسیار مهم متیونین در بدن به این موضوع بر می گردد که کوفاکتور آدنوزیل متیونین (ساخته شده از متیونین) عمدتاً به عنوان یک دهنده گروه متیل در واکنش های بیوشیمیایی بدن (واکنش ترانس متیلاسیون) عمل می کند.
این واکنش علاوه بر نقش در سنتز DNA و RNA، پروتئین ها و فسفولیپیدها، ملاتونین و سایر ترکیبات بسیار مهم در حیات و سلامت، نقش مهمی در سلامت کبد دارد.
نکته مهم دیگر این است که اسیدآمینه متیونین دارای دو فرم D و L است که از نظر ترکیب شیمیایی این دو فرم یا ایزومر با هم تفاوتی ندارند، اما پیکربندی متفاوتی دارند (ساختار سه بعدی متفاوت حول اتم کربن مرکزی ساختار متیونین). آنزیم های موجود در بدن حیوانات به این پیکربندی ها یا ایزومرها حساس هستند و حیوانات فقط می توانند فرم L را در بدن خود به پروتئین تبدیل کنند. اما فرم D پس از جذب از دیواره روده در یک فرایند دو مرحله ای ابتدا به فرم L تبدیل شده و سپس در بدن مورد استفاده قرار می گیرند.
نقش متیونین در سلامت و رشد دام و طیور و عوارض کمبود آن
اسیدهای آمینه گوگرددار مانند متیونین بر ساخت پروتئین ها در بدن، متابولیسم، وضعیت بدن در مقابله با تنش اکسیداتیو، ایمنی و تولیدمثل مؤثر هستند. مجموعاً متیونین نقش مهمی در سلامت و رشد دام و طیور دارد که به ویژه در جیره های بر پایه ذرت و کنجاله سویا (رایج ترین جیره ها) یک اسیدآمینه بسیار مهم دارای محدودیت است و بالانس نکردن جیره از لحاظ کمبود این اسیدآمینه می تواند باعث کاهش مصرف خوراک و کاهش هضم و جذب خوراک و در نهایت رشد و سلامت شود.
تحقیقات نشان داده که وقتی اسیدآمینه متیونین در میزان مناسب در جیره طیور تأمین شود، تنش اکسیداتیو کاهش یافته و استفاده از پروتئین خوراک شرایط بهینه تری پیدا می کند که باعث کاهش هزینه های تولید و خوراک می شود. حتی در شرایط تنش گرمایی نیز افزایش سطح متیونین جیره باعث شده که وضعیت آنتی اکسیدانی و سلامت کبد و وضعیت رشد عضلانی بهتر شود.
در مرغ های تخم گذار نیز باید به تأمین میزان کافی از اسیدآمینه متیونین توجه نمود، زیرا کمبود آن می تواند باعث کاهش عملکرد رشد پولت و مرغ های تخم گذار و تأثیر منفی بر توسعه مناسب دستگاه گوارش شود و عواقب دیگری نیز در طی دوره تولید تخم داشته باشد.
مطالعه بیشتر: استرس گرمایی در مرغداری چیست؟
در گله های تخم گذار درنظرگرفتن مقادیر کافی از اسیدآمینه متیونین می تواند با بهبود بالانس اسیدهای آمینه جیره منجر به بهبود عملکرد رشد و تولید تخم مرغ و کیفیت آن شود و راندمان استفاده از خوراک را نیز بهبود بخشد. در سایر انواع طیور پرورشی (مانند بوقلمون، اردک یا مرغابی و غاز، بلدرچین و کبک و...) نیز استفاده از میزان کافی متیونین در جیره باعث بهبود کیفیت لاشه از طریق کاهش تولید و تجمع چربی شده است. البته باید دقت کرد که دوره رشد و تولید، نوع و هدف تولید (پروار یا تولید تخم)، جنس و نژاد یا سویه و.... بر نیاز متیونین طیور مختلف مؤثر است.
معمولاً نیاز به متیونین که به صورت درصدی از کل جیره بیان می شود در طول مراحل رشد و رسیدن به مرحله تولیدی می تواند بسته به مواردی که گفته شد کاهش یابد.
در دام ها نیز متیونین یک اسیدآمینه ضروری است که در اغلب موارد به عنوان اولین اسیدآمینه دارای محدودیت (اسیدآمینه محدودکننده) برای رشد شناخته شده است. حتی محتوای متیونین پروتئین میکروبی تولید شده در شکمبه نیز دارای محدودیت است. با توجه به اینکه متیونین از طریق آدنوزیل متیونین به عنوان دهنده گروه متیل در تعداد بسیار زیادی از واکنش های بدن (واکنش های وابسته به متیلاسیون/ methylation reactions) عمل می کند، می توان پی به نقش اساسی آن در رشد و سلامت دام ها برد.
مثال بارز دوره های حیاتی نیاز به متیونین در دام ها دوره انتقالی است که به دلیل نزدیکی به زایمان مصرف ماده خشک کاهش یافته و با رشد جنین، تولد گوساله و آغاز تولید شیر تنش های متعددی به دام وارد می شود، استفاده از متیونین افزودنی به جیره می تواند باعث بهبود سلامت، عملکرد تولید و سیستم ایمنی و... شود. این بهبودها احتمالاً در نتیجه بهبود تعادل آنتی اکسیدانی، کاهش التهاب و تنش در دوره پیش از زایمان و اوایل پس از زایمان و سایر فواید تأمین مقادیر کافی از متیونین در جیره در شکل مناسب (عمدتاً متیونین محافظت شده یا پوشش دارد) به وجود می آید.
در مورد دام ها یا گاوهای گوشتی نیز تنش های مرتبط با حمل و نقل یا قرارگرفتن در گروه متراکمی از دام ها مانند بیشتر در معرض عوامل بیماری زا قرارگرفتن و کاهش مصرف خوراک و ماده خشک خوراک و... می تواند باعث شود که مدت کوتاهی پس از ورود به دوره پروار دام های پرواری دچار کاهش عملکرد یا عارضه های مختلف سلامتی شوند. با توجه به اینکه از نظر فیزیولوژیکی می تواند این دوره و عوامل استرس زای آن مشابه با دوره انتقالی در گاوهای شیری باشد، تأمین مقادیر کافی از متیونین می تواند به عنوان بهبوددهنده مقاومت به تنش ها و واکنش های ایمنی در این دسته از گاوها عمل کند.
اصولاً مبحث نقش و اهمیت اسیدآمینه هایی مانند متیونین در سلامت و عملکرد دام و طیور و عوارض ناشی از کمبود یا تأمین نامناسب آنها یک موضوع بسیار گسترده و هنوز در دست بررسی بیشتر است که باعث می شود تا استفاده از متیونین در جیره دام و طیور به یک مبحث بسیار تخصصی و نیازمند به علم روز تبدیل شود.
اگر مرغدار یا دامداری خود واجد شرایط، تجربه و دانش فنی لازمه برای بالانس اسیدهای آمینه در جیره دام و طیور خود نیست، توصیه اکید بر این است که از مشاور متخصص و مجرب جیره نویسی و تغذیه دام و طیور استفاده کند. البته که برای فعالین باتجربه در حوزه دام و طیور نیز همچنان استفاده از خدمات متخصصین مدیریت تغذیه و پرورش دام در امور مختلف و به خصوص بالانس مواد مغذی بسیار مهمی مانند اسیدهای آمینه ضروری در جیره به دلیل حساسیت این موضوعات مورد توصیه است.
مطالعه بیشتر: ضریب تبدیل خوراک چیست؟
منابع اصلی متیونین در تغذیه دام و طیور
با توجه به اینکه امروزه بخش اعظم دان کامل طیور یا کنسانتره دامی (به عنوان بخش اصلی تأمین کننده پروتئین و انرژی در جیره دام) بر پایه ذرت و کنجاله سویا است و این جیره ها دارای محدودیت از نظر تأمین اسیدهای آمینه محدودکننده و بسیار مهمی مانند لیزین و متیونین هستند (به خصوص با توجه به نیازهای تغذیه ای نژادها یا سویه های جدید و تجاری دام و طیور)، این اسیدهای آمینه باید به نحوی به جیره آنها افزوده شوند.
اگر این مهم از طریق منابع عادی پروتئینی غنی از این اسیدهای آمینه مانند پودر ماهی، پودر آب پنیر (Whey) و... حتی منابع جدید و غیرمتعارف مانند حشرات و پروتئین تولید شده از حشرات و... تأمین شود در عین مفید و مؤثر بودن می تواند چالش های خاص خود را به همراه داشته باشد. به عنوان مثال تأمین متیونین و لیزین کافی از این منابع ممکن است منجر به مازاد پروتئین در جیره شود که عوارض خاص خود را برای دام و طیور و البته راندمان اقتصادی داشته باشد.
به همین دلیل است که امروزه استفاده از منابع متیونین و لیزین به طور تقریباً خالص به عنوان ماده افزودنی به کنسانتره ها (کنسانتره طیور و دام) یا خوراک کامل بسیار رایج شده است. این منابع یا از روش های شیمیایی (پتروشیمیایی) به عنوان روش تولید عمده یا در جایگاه بعدی از طریق تولید کشت میکروبیولوژی (کشت میکروارگانیسم های تولیدکننده متیونین و لیزین و تلخیص این اسیدهای آمینه در شرایط صنعتی) تولید می شوند. البته فرم محافظت شده یا پوشش دار آن برای دام (به دلیل عدم تجزیه توسط میکروارگانیسم های شکمبه قبل از جذب در روده باریک) بسیار رایج تر است.
فرم هیدروکسی آنالوگ (معمولاً به شکل مایع) نیز تولید می شود که با توجه به مزایایی که در افزودن و میکس خوراک در حجم بالا دارد و افزودن آن به میکسر کنسانتره یا خوراک نیاز به تجهیزات خاص (دستگاه های پاشش گر و افزاینده خاص) دارد، در کارخانه های تولید خوراک دام و طیور بسیار رایج تر است. همچنین، اسیدآمینه متیونین افزودنی به خوراک دام و طیور با درجات خلوص متفاوت و به شکل ترکیب فرم D و L این اسیدآمینه یا صرفا فرم L قابل دسترس در بازار مواد اولیه و نهاده دام و نهاده طیور است.
با توجه به این تنوع گروه های دام و طیور استفاده کننده از متیونین افزودنی به خوراک و در نتیجه تنوع فرم های متیونین در بازار، باید با توجه به نوع دام یا طیور و شرایط آن، بالانس جیره و سایر مواردی که توسط مشاور جیره هر گله دام و طیور در نظر گرفته می شود اقدام به انتخاب و خرید متیونین از نوع یا فرم مناسب و برند مناسب نمود. همچنین، این موضوع نقش بسیار مهمی در راندمان اقتصادی حاصل از جیره و فارم تولیدی دارد.
مطالعه بیشتر: 9 دلیل مرگ جوجه ها در 1 هفته اول چیست؟
روش های مصرف متیونین در جیره دام و طیور
همان طور که گفته شد، فرم های شیمیایی و اشکال مختلفی از متیونین با توجه به کاربرد آن در بازار قابل تهیه است که نحوه استفاده از آنها نیز می تواند متفاوت باشد. فرم های جامد و پودری (مانند D و L متیونین پودری طیوری و متیونین پوشش دار پودری دامی) معمولاً به میکس پیش مخلوط، کنسانتره و دان کامل در کارخانه یا خود فارم پرورش دام و طیور که آسیاب و میکسر تولید خوراک داشته باشد، می تواند افزوده شود.
فرم مایع (معمولاً هیدروکسی آنالوگ یا سایر ترکیبات پیش ساز متیونین) به دلیل نیاز به دستگاه مخصوص برای افزودن پاششی و یکنواخت به ترکیب در حال میکس، با تأمین این تجهیزات و خدمات نصب و راه اندازی و مشاوره ها یا آموزش های لازمه می تواند در فارم های متوسط و بزرگ یا کارخانه های خوراک دام و طیور مورد استفاده قرار گیرد. مهم این است که متیونین مناسب انتخاب شود و در مقادیر و با شکل افزودن و میکس مناسب به خوراک افزوده شود تا به شکل یکنواخت و بدون تحمل شرایط تخریب کننده ترکیب خوراک و خواص تغذیه ای آن در خوراک پخش شود.
به ویژه پخش مناسب و یکنواخت و دسترسی هر قطعه طیور یا هر رأس از دام به میزان کافی از هر کدام از مواد مغذی و از جمله اسیدآمینه متیونین از این جهت بسیار مهم است که موارد خطایی مانند انتخاب گری و جداکردن بخش هایی از خوراک توسط دام یا توان مصرف مقادیر بسیار کم دان در جوجه های یک روزه یا کم سن و سال باعث می شود که حساسیت میکس مناسب مواد مغذی ضروری مانند متیونین در خوراک بیش از پیش خود را نشان دهد.
مطالعه بیشتر: بهترین جیره برای تغذیه مرغ (از جوجه یکروزه تا سن تولید یا کشتار)
سایر نکات مهم در استفاده از متیونین
امروزه بالانس اسیدهای آمینه در جیره همپای بالانس انرژی و پروتئین به یک مبحث پایه ای در جیره نویسی برای دام و طیور تبدیل شده است. مفاهیم نوینی مانند SID (Standardized ileal amino acid digestibility) یا قابلیت هضم ایلئومی استاندارد اسیدهای آمینه بر دقت بالانس اسیدهای آمینه در جیره افزوده اند و تأمین هر چه دقیق تر اسیدهای آمینه حیاتی مانند متیونین به شکل قابل دسترس تری نسبت به قبل درآمده است. این همه دقت در تأمین مناسب و در مقدار دقیق اسیدآمینه متیونین و لیزین و سایر اسیدهای آمینه ضروری برای رسیدن به حداکثر راندمان اقتصادی در تغذیه و پرورش دام و طیور الزامی است.
پس موفقیت اقتصادی در فعالیت پرورش و تولید دام و طیور به میزان قابل توجهی به تأمین اسیدهای آمینه ضروری به ویژه لیزین و متیونین از منبع مناسب، به شکل مناسب و در مقدار مناسب برای هضم و جذب حداکثری در محل اصلی جذب (در طیور بخش ایلئوم از روده باریک) مرتبط است.
حتی مواردی مانند تأثیر منفی فراوری حرارتی بیش از حد یا تولید حرارت مازاد در طی فراوری خوراک (خساراتی مانند واکنش مایلارد یا میلارد بر پروتئین و اسیدآمینه موجود در خوراک)، موارد بسیار خاصی مثل عبور سریع تر خوراک از مجرای گوارش، pH یا اسیدیته سنگدان، شکل فیزیکی و فراوری خوراک مثل دان آماده مِش (پودری)، پلت یا کرامبل و... می تواند بر قابلیت هضم و جذب اسیدهای آمینه ضروری مانند متیونین تأثیر گذاشته و علاوه بر کاهش جذب و افزایش هدررفت و در نتیجه هدررفت هزینه صورت گرفته برای خرید متیونین، باعث کاهش رشد و عملکرد تولید در کنار کاهش سلامت عمومی طیور شوند.
نتیجه گیری
با توجه به آنچه گفته شد، امروزه تولید جیره های دام و طیور (به ویژه در گروه های خاص مانند گاوهای پرتولید یا گله های مرغ صنعتی و...) بدون استفاده از متیونین افزودنی به خوراک امکان پذیر به نظر نمی رسد. با رشد روزافزون دانش تولید مواد اولیه خوراک دام و طیور و جیره نویسی برای آنها و افزایش تنوع در انواع متیونین موجود در بازار جهت افزودن به خوراک دام و طیور، انتخاب منبع مناسب متیونین از نظر نوع، فرم شیمیایی (فرم D یا L یا DL یا پوشش دار و...) و فیزیکی (جامد پودری یا مایع و فرم آنالوگ یا پیش ساز متیونین و...) و نحوه استفاده و افزودن به خوراک روز به روز به سمت پیچیدگی و تخصصی تر شدن می رود.
در این راه کسب دانش فنی روزآمد و تجربه لازمه یا خدمات مشاوره لازمه برای انتخاب و خرید منبع متیونین افزودنی مناسب به جیره دام و طیور به یک الزام بسیار مهم در تغذیه دام و طیور تبدیل شده است. در شرایط امروز، دسترسی به اینترنت در تقریباً هر زمان و هر مکانی و وجود سامانه های جامع کالا و خدمات مورد نیاز تمام بخش های صنعت دام و طیور مانند وب سایت و اپلیکیشن مرغابی باعث شده که به شدت از سختی و پیچیدگی مقایسه، بررسی و انتخاب و خرید متیونین دامی یا متیونین طیوری مناسب برای هر گله با گروه دام و طیور کاسته شود.
