ارزیابی ارزش پروتئین، پروتئین عبوری، پروتئین قابل هضم و منابع اصلی پروتئین در خوراک دام

"پروتئین یکی از حیاتی‌ترین مواد مغذی در تغذیه دام محسوب می‌شود که نقش اساسی در رشد، تولید مثل، تولید شیر و سلامت عمومی حیوان ایفا می‌کند"

پروتئین یکی از حیاتی‌ترین مواد مغذی در تغذیه دام محسوب می‌شود که نقش اساسی در رشد، تولید مثل، تولید شیر و سلامت عمومی حیوان ایفا می‌کند. با توجه به افزایش جمعیت جهانی و تقاضای روزافزون برای محصولات دامی، بهینه‌سازی استفاده از پروتئین در خوراک دام از اهمیت اقتصادی و زیست‌محیطی قابل توجهی برخوردار است. این مقاله به بررسی مفاهیم ارزش پروتئین، پروتئین عبوری (RUP)، پروتئین قابل هضم (RDP) و منابع اصلی پروتئین در تغذیه دام بر اساس جدیدترین یافته‌های علمی می‌پردازد. همچنین، تأثیر نوآوری‌های اخیر در تولید خوراک و روش‌های ارزیابی پروتئین بر کارایی تغذیه‌ای و پایداری محیطی مورد بحث قرار می‌گیرد.

 مقدمه

پروتئین‌ها از اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که برای سنتز بافت‌های بدن، آنزیم‌ها، هورمون‌ها و سایر مولکول‌های زیستی ضروری هستند. در تغذیه نشخوارکنندگان، پروتئین مصرفی تحت تأثیر فرآیندهای شکمبه‌ای قرار می‌گیرد که منجر به تقسیم‌بندی آن به پروتئین قابل تجزیه در شکمبه (RDP) و پروتئین غیرقابل تجزیه در شکمبه (RUP) می‌شود. این تقسیم‌بندی تأثیر مستقیمی بر کارایی استفاده از نیتروژن و کاهش دفع آن به محیط دارد. در سال‌های اخیر، با پیشرفت روش‌های تحلیلی و مدل‌های پیش‌بینی، درک بهتری از پویایی پروتئین در دستگاه گوارش دام به دست آمده است.

مفاهیم کلیدی در ارزیابی پروتئین خوراک دام

ارزش پروتئین (Protein Value)

ارزش پروتئین به قابلیت یک منبع پروتئینی در تأمین اسیدهای آمینه ضروری و قابلیت هضم آن اشاره دارد. معیارهای رایج ارزیابی عبارتند از:

ضریب هضم ظاهری پروتئین (ADCP): درصد پروتئین هضم‌شده نسبت به پروتئین مصرفی.

کارایی پروتئین (PER): افزایش وزن بدن به ازای هر گرم پروتئین مصرفی.

ارزش بیولوژیکی (BV): درصد نیتروژن جذب‌شده که در بدن نگهداری می‌شود.

نیتروژن متابولیزه‌شده (MN): در نشخوارکنندگان، بر اساس تعادل نیتروژن محاسبه می‌شود.

پروتئین قابل تجزیه در شکمبه (RDP)

این بخش از پروتئین در شکمبه توسط میکروارگانیسم‌ها تجزیه شده و به آمونیاک و اسیدهای آمینه تبدیل می‌شود. میکروارگانیسم‌های شکمبه از این ترکیبات برای سنتز پروتئین میکروبی استفاده می‌کنند که منبع اصلی پروتئین برای دام محسوب می‌شود. کمبود RDP می‌تواند فعالیت میکروبی را محدود کرده و هضم فیبر را کاهش دهد.

پروتئین غیرقابل تجزیه در شکمبه (RUP)

این بخش از پروتئین از تخمیر شکمبه‌ای فرار کرده و مستقیماً در روده کوچک هضم و جذب می‌شود.RUP  برای تأمین اسیدهای آمینه ضروری (مانند متیونین و لیزین) که ممکن است توسط پروتئین میکروبی به مقدار کافی تأمین نشوند، حیاتی است. بهینه‌سازی نسبت RDP به RUP در جیره بر اساس مرحله تولیدی (شیردهی، رشد، خشکی) ضروری است.

پروتئین قابل هضم روده‌ای (DIP)

این مفهوم کل پروتئین در دسترس حیوان را شامل می‌شود: پروتئین میکروبی سنتز شده در شکمبه به اضافه RUP هضم‌شده در روده. مدل‌های جدید مانند سیستم پروتئین قابل متابولیسم (MPS) در نشخوارکنندگان، برآورد دقیق‌تری از پروتئین قابل استفاده ارائه می‌دهند.

منابع اصلی پروتئین در خوراک دام

منابع گیاهی

کنجاله سویا: به دلیل محتوای بالای پروتئین (48-44%) و تعادل مناسب اسیدهای آمینه، استاندارد طلایی محسوب می‌شود. سویای فرآوری‌شده حاوی RUP افزایش‌یافته است.

کنجاله کلزا: منبع مهم در مناطق معتدل، حاوی 38-32% پروتئین. ارقام جدید کم‌گلوکوزینولات باعث بهبود قابلیت مصرف شده‌اند.

کنجاله آفتابگردان: در مناطق خشک کاربرد دارد، اما ممکن است محدودیت اسیدهای آمینه داشته باشد.

حبوبات: مانند نخود، لوبیا و عدس که در کشاورزی پایدار مورد توجه هستند.

مخمرها و جلبک‌ها: منابع نوظهور با پروفایل اسید آمینه کامل و قابلیت تولید پایدار.

منابع حیوانی

پودر ماهی: منبع عالی اسیدهای آمینه ضروری و اسیدهای چرب امگا-۳، اما به دلیل ملاحظات زیست‌محیطی و هزینه بالا مصرف آن کاهش یافته است.

پودر گوشت و استخوان: استفاده از آن به دلیل نگرانی‌های بهداشتی (مانند بیماری جنون گاوی) در بسیاری از کشورها محدود شده است.

محصولات فرعی کشتارگاه‌ها: مانند پودر خون و پودر پر، که در صورت فرآوری مناسب می‌توانند منابع ارزشمندی باشند.

منابع نوآورانه

پروتئین حشرات (مثل لارو مگس سرباز سیاه): محتوای پروتئین بالا (60-40%) و تبدیل کارآمد مواد زائد به پروتئین.

پروتئین تک‌سلولی (SCP) از باکتری‌ها یا قارچ‌های رشد‌یافته روی بسترهای کم‌ارزش.

پروتئین گیاهی فرآوری‌شده با روش‌های جدید مانند اکستروژن حرارتی یا تیمارهای شیمیایی برای تعدیل تجزیه‌پذیری شکمبه ای

منابع نیتروژن غیر پروتئینی(NPN)

اوره (آهسته رهش) اصلی ترین منبع نیتروژن غیر پروتئینی مورد مصرف در تغذیه دام است که مصرف آن با محدودیت ویژه ای در خوراک دام انجام می شود.

جدیدترین یافته‌های علمی و روندهای آینده

مدل‌سازی پیشرفته و شخصی‌سازی جیره

استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای پیش‌بینی دقیق‌تر احتیاجات پروتئینی بر اساس شرایط فردی دام (مانند تولید شیر، سن، وضعیت سلامت). سیستم‌های NIR (طیف‌سنجی نزدیک مادون قرمز) برای آنالیز سریع ترکیبات خوراک در مزرعه.

افزایش کارایی نیتروژن (NUE)

توسعه افزودنی‌های خوراکی مانند مهارکننده‌های اوره‌از و تثبیت‌کننده‌های پروتئین برای کاهش تجزیه پروتئین در شکمبه و افزایش RUP. استفاده از اسیدهای آمینه محافظت‌شده (مانند متیونین و لیزین با پوشش لیپیدی) برای تأمین هدفمند اسیدهای آمینه محدودکننده.

رویکردهای پایدار و اقتصاد چرخشی

جایگزینی منابع پروتئینی وارداتی با منابع محلی برای کاهش ردپای کربن.

استفاده از ضایعات کشاورزی و صنایع غذایی (مانند ملاس، سبوس، تفاله چغندر) پس از غنی‌سازی با پروتئین میکروبی.

توسعه سیستم‌های کشت و صنعت یکپارچه برای بازیافت نیتروژن.

تأثیر تغییرات آب‌وهوایی بر منابع پروتئین

انتظار می‌رود افزایش دما و تنش‌های آبی بر تولید دانه‌های پروتئینی تأثیر بگذارد. تحقیقات بر روی ارقام مقاوم به خشکی و کشت‌های متناوب برای حفظ تولید پروتئین متمرکز شده است.

نتیجه‌گیری

ارزیابی ارزش پروتئین در خوراک دام فرآیندی پویا است که نیازمند درک عمیق از برهمکنش‌های شکمبه‌ای، قابلیت هضم روده‌ای و احتیاجات متابولیکی حیوان است. با توجه به پیشرفت‌های علمی اخیر، به‌کارگیری سیستم‌های پیشرفته مدل‌سازی، منابع پروتئینی نوآورانه و راهبردهای بهبود کارایی نیتروژن می‌تواند منجر به تولید پایدار محصولات دامی با حداقل اتلاف منابع و آلودگی محیطی شود. آینده تغذیه دام در گرو ادغام فناوری‌های دیجیتال، زیست‌فناوری و اصول اقتصاد چرخشی برای تأمین ایمن و پایدار پروتئین مورد نیاز جمعیت رو به رشد جهان است.

منابع

NRC (National Research Council). 2021. Nutrient Requirements of Dairy Cattle: Eighth Revised Edition. Washington, DC: The National Academies Press.

Van Amburgh, M.E., et al. 2022. "Advances in predicting protein utilization in ruminants: The metabolizable protein system 3.0." Journal of Dairy Science, 105(4), 3456-3478.

Makkar, H.P.S. 2023. "Insect meal as a sustainable protein source for animal feed." Animal Nutrition, 12, 45-59.

Sinclair, L.A., et al. 2023. "Precision nutrition for dairy cows: The role of rumen-protected amino acids." Frontiers in Animal Science, 4, 101-115.

FAO. 2022. The Future of Feed: Sustainability and Innovation in Livestock Nutrition. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.

Patra, A.K. 2023. "Feed additives for reducing nitrogen excretion in ruminants: A meta-analysis." Environmental Science and Pollution Research, 30(12), 32145-32162.