اهمیت مواد معدنی و ویتامین‌ها در تغذیه دام

"مواد معدنی و ویتامین‌ها از اجزاء ضروری جیره غذایی دام هستند که نقش حیاتی در حفظ سلامت، تولیدمثل، رشد و بازدهی تولیدی ایفا می‌کنند"

چکیده

مواد معدنی و ویتامین‌ها از اجزاء ضروری جیره غذایی دام هستند که نقش حیاتی در حفظ سلامت، تولیدمثل، رشد و بازدهی تولیدی ایفا می‌کنند. این مقاله به بررسی اهمیت، طبقه‌بندی، عملکردها و فرم‌های نوین مورد استفاده در تغذیه دام با استناد به جدیدترین پژوهش‌های علمی می‌پردازد. یافته‌های اخیر نشان می‌دهند که بهینه‌سازی سطوح و فرمولاسیون این ریزمغذی‌ها می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد دام، کیفیت محصولات دامی و کاهش اثرات محیطی داشته باشد.

مقدمه

مواد معدنی و ویتامین‌ها اگرچه در مقادیر بسیار کم در جیره دام مورد نیاز هستند، ولی نقشی کلیدی در متابولیسم، سیستم ایمنی، تولید مثل و سلامت عمومی دام ایفا می‌کنند. کمبود یا عدم تعادل این مواد می‌تواند منجر به کاهش رشد، نقصان تولید مثل، افزایش حساسیت به بیماری‌ها و کاهش کیفیت محصولات دامی شود. با پیشرفت علوم دامی، درک بهتری از نیازهای دقیق، برهمکنش‌ها و فرم‌های با فراهمی زیستی بالاتر حاصل شده است.

اهمیت مواد معدنی و ویتامین‌ها در تغذیه دام

نقش فیزیولوژیک

ساختاری: تشکیل استخوان و دندان (کلسیم، فسفر، منیزیم)

تنظیمی: شرکت در فرآیندهای آنزیمی، انتقال عصبی و انقباض عضلانی

ایمنی: تقویت سیستم ایمنی (روی، سلنیوم، ویتامین‌های A، E، C)

تولیدمثلی: بهبود باروری و عملکرد تولیدمثلی (سلنیوم، مس، ویتامینE)

آنتی‌اکسیدانی: خنثی کردن رادیکال‌های آزاد (سلنیوم، ویتامین E، C)

پیامدهای کمبود و اضافه

کمبود مواد معدنی و ویتامین‌ها می‌تواند به بروز بیماری‌های بالینی (مانند سفتی عضلانی، پوکی استخوان) یا غیربالینی (کاهش عملکرد بدون علائم ظاهری) منجر شود. از سوی دیگر، مسمومیت ناشی از مصرف بیش از حد نیز می‌تواند مشکلات سلامتی و اقتصادی ایجاد کند.

 انواع مواد معدنی مورد نیاز در تغذیه دام

مواد معدنی پرنیاز (ماکرو مینرال)

کلسیم (Ca) و فسفر (P): حیاتی برای تشکیل استخوان، متابولیسم انرژی و انتقال سیگنال‌های سلولی. نسبت ایده‌آل Ca:P بین ۱:۱ تا ۲:۱ است.

منیزیم (Mg): فعال‌کننده آنزیم‌ها و مهم برای متابولیسم انرژی. کمبود آن می‌تواند به تتانی (گرفتگی عضلانی) منجر شود.

سدیم (Na)، کلر (Cl) و پتاسیم (K): تنظیم تعادل اسید-باز، فشار اسمزی و انتقال عصبی.

مواد معدنی کم‌نیاز (میکرو مینرال)

• آهن (Fe): تشکیل هموگلوبین و انتقال اکسیژن.
• روی (Zn): عملکرد آنزیمی، سلامت پوست و سمیت‌زدایی.
• مس (Cu): تشکیل خون، pigment سازی و عملکرد سیستم ایمنی.
• منگنز (Mn): تشکیل استخوان، تولیدمثل و متابولیسم چربی.
• سلنیوم (Se): عملکرد آنتی‌اکسیدانی (جزء گلوتاتیون پراکسیداز)
• ید (I): سنتز هورمون‌های تیروئید.
• کبالت (Co): جزء ویتامین B₁₂.

انواع ویتامین‌های مورد نیاز در تغذیه دام

- ویتامین‌های محلول در چربی

ویتامین A: بینایی، سلامت اپیتلیال و ایمنی.

ویتامین D: جذب کلسیم و فسفر و معدنی شدن استخوان.

ویتامین E: آنتی‌اکسیدان، سلامت عضلات و تولیدمثل.

ویتامین K: انعقاد خون و متابولیسم استخوان.

ویتامین‌های محلول در آب

ویتامین‌های گروه B: کوآنزیم‌های متابولیسم انرژی (تیامین، ریبوفلاوین، نیاسین، B₆، بیوتین، فولات، B₁₂).

ویتامین C: سنتز کلاژن و آنتی‌اکسیدان (در نشخوارکنندگان معمولاً سنتز می‌شود).

تأثیر مواد معدنی و ویتامین‌ها بر عملکرد تولیدی و تولیدمثلی:

گاو شیری

کلسیم و فسفر: تحقیقات نشان داده‌اند که کمبود کلسیم در دوره انتقال می‌تواند منجر به تب شیر (hypocalcemia) شود که تولید شیر را تا ۱۴% کاهش می‌دهد (Goff, 2021). مکمل‌سازی دقیق کلسیم و فسفر در جیره گاوهای تازه‌زا، تولید شیر را تا 5/2 کیلوگرم در روز افزایش داده است (Lean et al., 2022).

سلنیوم و ویتامین E: یک متاآنالیز در سال ۲۰۲۳ نشان داد که تزریق ترکیب سلنیوم و ویتامین E قبل از زایمان، بروز ورم پستان را ۳۲% کاهش و نرخ آبستنی در اولین تلقیح را ۱۸% بهبود می‌بخشد  (Soufleri et al., 2023). مطالعه‌ای دیگر گزارش کرد که مکمل‌سازی آلی سلنیوم (سلنومتیونین) در مقایسه با فرم غیرآلی، شمار سلول‌های سوماتیک شیر را ۲۱% بیشتر کاهش می‌دهد (Calamari et al., 2021).

روی (کیلات آلی): استفاده از روی کیلات‌شده با متیونین در جیره گاوهای شیری منجر به بهبود سلامت سم، کاهش ضایعات لنگش تا ۲۵% و افزایش تولید شیر به میزان 8/1کیلوگرم در روز شد (Zhang et al., 2022).

گاو و گوسفند پرواری

روی: در گوساله‌های پرواری، مکمل‌سازی روی (به ویژه فرم کلات آلی) نرخ رشد روزانه (ADG) را تا ۱۲% و بازده خوراک (FCR) را تا ۸% بهبود بخشید. این بهبود با افزایش فعالیت آنزیم‌های گوارشی و بهبود سلامت روده مرتبط بود (Spears & Weiss, 2021).

یونوفورها و مواد معدنی: اگرچه یونوفورها (مانند موننسین) ویتامین یا ماده معدنی نیستند، اما بر جذب مواد معدنی تأثیر می‌گذارند. تحقیقات نشان داده‌اند که استفاده همزمان از موننسین و منابع آلی سلنیوم در جیره گوساله‌ها، تولید پروپیونات در شکمبه را افزایش داده و وزن نهایی را 3/5% بالا می‌برد (نسبت به گروه شاهد) (Pavlidis et al., 2023).

ویتامین A و D در گوسفند پرواری: در بره‌های در حال رشد، مکمل‌سازی ویتامین A و D₃ به صورت تزریقی یا خوراکی، نرخ رشد را ۱۵% افزایش و درصد چربی لاشه را بهینه‌سازی کرد. این ویتامین‌ها در متابولیسم پروتئین و تشکیل استخوان دخیل هستند (NRC, 2021).

تولیدمثل در گوسفند و گاو

مس و منگنز: در میش‌ها، کمبود مس با افزایش سقط جنین، ضعف در زایش و تولید بره‌های با سیستم عصبی ناقص (آتاکسی) مرتبط است. مکمل‌سازی مس آلی در میش‌های آبستن نرخ زایش بره‌های سالم را ۲۰% افزایش داد (Suttle, 2022).

سلنیوم و باروری در گاو: سلنیوم جزء ضروری آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز است که از غشای سلول‌های اسپرم و تخمک در برابر پراکسیداسیون محافظت می‌کند. مطالعه‌ای نشان داد که گاوهای نر مکمل‌شده با سلنیوم آلی، اسپرم با تحرک ۲۳% بالاتر و یکپارچگی DNA بهتر تولید کردند. در گاوهای ماده، مکمل‌سازی سلنیوم و ویتامین E فاصله زایمان تا اولین فحلی را ۵ روز کاهش داد (López-Alonso & Miranda, 2023).

ویتامین E و اسیدهای چرب امگا-۳: در میش‌های دارای جیره غنی از امگا-۳، مکمل‌سازی ویتامین E از اکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع در رحم جلوگیری کرده و منجر به بهبود کیفیت جنین و افزایش نرخ دوقلوزایی شد (Wang et al., 2023).

اشکال نوین مود معدنی و ویتامینی مورد استفاده در تغذیه دام

نانوسلنیوم در گوسفند: استفاده از نانوذرات سلنیوم در جیره بره‌های پرواری، در مقایسه با سلنیت سدیم، افزایش وزن روزانه بیشتری (۲۵۰ گرم در روز در مقابل ۲۱۰ گرم) ایجاد کرد و فعالیت آنتی‌اکسیدانی خون را به طور معنی‌داری بالا برد ( (Shi et al.,2021).  

ویتامین‌های محافظت‌شده در شکمبه (RBP) برای گاو شیری: کپسوله کردن ویتامین‌های گروه B (مانند نیاسین و کولین) برای عبور از شکمبه بدون تخمیر، توانست تولید شیر را تا 2/4% و چربی شیر را 15/0 واحد درصد افزایش دهد، زیرا این ویتامین‌ها مستقیم در روده کوچک جذب و در متابولیسم کبدی و سنتز چربی شیر مشارکت کردند (Zhao et al., 2022).

کلات مس-لیزین در گوساله‌ها: این فرم آلی مس، در مقایسه با سولفات مس، جذب بهتری (۴۵% در مقابل ۱۵%) داشت و منجر به کاهش اسهال ناشی از E. coli و بهبود ضریب تبدیل خوراک در دوره شیرخوارگی شد (تخمین زده می‌شود ۱۰% صرفه‌جویی در هزینه خوراک را شامل می شود) (Spears, 2023).

اشکال سنتی مکمل های معدنی و ویتامینی

نمک‌های غیرآلی: سولفات‌ها، کربنات‌ها، اکسیدها (فراهمی زیستی متغیر).

منابع طبیعی: سنگ فسفات، پودر استخوان، گیاهان.

فرم‌های نوین با فراهمی زیستی بالا

کیلات‌های آلی: کمپلکس‌های مواد معدنی با اسیدهای آمینه، پپتیدها یا کربوهیدرات‌ها (مانند کیلات روی متیونین). مطالعات نشان داده‌اند که این فرم‌ها جذب بهتری داشته و اثرات آنتاگونیستی کمتری نشان می‌دهند.

نانوذرات معدنی: استفاده از فناوری نانو برای افزایش سطح تماس و جذب (مانند نانوذرات سلنیوم).

میکروکپسول‌شده: محافظت ویتامین‌ها در برابر تخریب در شکمبه (مخصوص نشخوارکنندگان).

استرهای محافظت‌شده: مانند استرهای ویتامین E که در برابر اکسیداسیون مقاوم‌ترند.

پروتئینات‌ها: کمپلکس مواد معدنی با پروتئین‌های هیدرولیزشده.

فرمولاسیون‌های هوشمند

رهایش کنترل‌شده: آزادسازی تدریجی مواد معدنی در طول دستگاه گوارش. مانند اوره آهسته رهش

هدف‌گیری بافتی: فرمولاسیون‌هایی که مواد مغذی را به بافت‌های خاص می‌رسانند.

جدیدترین یافته‌های علمی و چشم‌انداز

ژنومیکس و نیازهای تغذیه‌ای

مطالعات ژنومیکس نشان داده‌اند که پلی‌مورفیسم‌های ژنی (مانند ژن مرتبط با انتقال سلنیوم) می‌توانند بر نیاز به ریزمغذی‌ها تأثیر بگذارند، که مسیر را برای تغذیه دقیق بر اساس ژنتیک هموار می‌کند (Lean et al., 2022).

تأثیر بر کیفیت محصول و سلامت انسان

سطوح بهینه سلنیوم (3/0 ppm در ماده خشک جیره) و ویتامین E (IU/day500) نه تنها کیفیت گوشت (کاهش اکسیداسیون چربی) را بهبود می‌بخشند، بلکه منجر به تولید شیر و گوشت غنی‌شده با سلنیوم می‌شوند که می‌تواند کمبود این ماده را در جمعیت انسانی جبران کند (Soufleri et al., 2023).

محیط زیست و پایداری

استفاده از فرم‌های آلی روی و مس با فراهمی زیستی ۴۰-۶۰% بالاتر، دفع این فلزات از طریق کود را تا ۳۰% کاهش می‌دهد و بار آلودگی خاک و آب را کم می‌کند، که گام مهمی به سوی دامپروری پایدار است (López-Alonso & Miranda, 2023).

مدل‌سازی پیش‌بینی نیاز

پیشرفت در مدل‌سازی رایانه‌ای (مانند سیستمCNCPS) اکنون می‌تواند نیاز متغیر به مواد معدنی را در طول چرخه تولید، بیماری یا استرس گرمایی با دقت بیشتری پیش‌بینی کند (NRC, 2021).

نتیجه‌گیری

مواد معدنی و ویتامین‌ها با تأثیر مستقیم بر فیزیولوژی بدن، عاملی تعیین‌کننده در سودآوری و پایداری تولیدات دامی هستند. شواهد علمی قاطع نشان می‌دهد که کیفیت منبع (فرمولاسیون آلی، نانو، محافظت‌شده) به اندازه کمیت آن اهمیت دارد. سرمایه‌گذاری در مکمل‌سازی دقیق و باکیفیت این ریزمغذی‌ها، با بهبود عملکرد تولیدمثلی، افزایش رشد، ارتقای سلامت و کاهش تلفات، بازده اقتصادی قابل توجهی دارد. آینده این حوزه در ادغام علوم تغذیه، ژنتیک و فناوری نانو برای دستیابی به حداکثر پتانسیل ژنتیکی دام با حداقل اثرات محیطی نهفته است.