دانلود مقاله آنزیم‌ های بتاگلوکاناز و گزیلاناز در تغذیه طیور

آنزیم چیست؟

خصوصیات آنزیمها عبارتند از : -از جنس پروتئین هستند، - به عنوان کاتالیست عمل می کنند، - به صورت طبیعی یافت می شوند، و بسیار اختصاصی عمل می کنند.

آنزیمها پروتئینهایی با ساختمان مولکولی سه بعدی بسیار پیچیده اند که تحت شرایط واکنشی خاصی ( از نظر درجه حرارت ،PH و رطوبت) و فقط روی سوبستراهای اختصاصی خود عمل می کنند.

این مواد کاتالیستهای طبیعی کارآمدی هستند که درتمامی سیستمهای بیولوژیک یافت می شوند.

فعل و انفعالاتی که در نبود آنزیمها امکان انجام آنها نیست و یا بکندی انجام می شوند، به علت حضور آنزیمها سرعت می گیرند، به طوری که گاهی اوقات سرعت انجام واکنش به 106برابر سرعت طبیعی در موجود زنده بالغ می شود.

علاوه بر این ،توالی کنترل شده وقوع واکنشهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیک به وسیله آنزیمها تنظیم می شود.

آنزیمها در طول فعل و انفعال به مصرف نمی رسند،بلکه واکنش را کاتالیز نموده و پس از اتمام آن به حالت اولیه خود باز می گردند.

به همین علت ، میزان آنزیم مورد نیاز در مقایسه با مقدار سوبسترا بسیار پایین است.

همه موجودات زنده از حمله میکروارگانیسمها، گیاهان و دامها آنزیم تولید می کنند، به همین دلیل،این ماده در تمامی سلولها وهمچنین فضاهای خارج سلولی یافت می شود.آنزیمهای افزوده شده به جیره غذایی، همچون سایر ترکیبات پروتئینی،در دستگاه گوارش شکسته می شوند.

بنابراین،باقیمانده آنها در مدفوع طیور یافت نمی شود ورعایت دوره پرهیز پیش از کشتار برای دامهایی که از جیره های غذایی حاوی آنزیم استفاده ضرورتی ندارد.

چون آنزیمها برای واکنشهای کاتالیزوری خود بسیار اختضاصی عمل می کنند، افزودن مخلوطی ازآنزیمهای مختلف به جیره غذایی برای تجزیه مواد غیرقابل استفاده موجود، که تعداد آنها نیز کم نیست، می توان مفید واقع شود.

در این صورتی که این امر محرز گردد، کاربرد آنها غالبا نسبت به کاربرد انفرادی آنزیمها از ارجحیت بیشتری برخوردار است.

تاریخچه هزاران سال بشر از آنزیمها در بخشهای مختلف تولید و نگهداری مواد غذایی استفاده می کرد، بدون آنکه از ماهیت و ویژگی آنها اطلاع کافی داشته باشد.

به عنوان مثال، در سنگ نبشته های مصرباستا تولید نوشابه های الکلی ( شراب)به شیوه سنتی وتخمیر خمیرنانوایی به نمایش درآمده است.بدین منظور، میکروبهای زنده به دست آمده از بدن دامها و گیاهان به مواد خام مورد نظر افزوده می شد.

این میکروارگانیسمها مانند مخمرها و باکتریهای اسید لاکتیکی(Lactobacillaceae )آنزیمها مورد نیاز برای تبدیل موارد را تولید می کنند.

ازجمله سایر کاربردهای آنزیمها می توان از نگهداری کلم سفید به روش افزودن باکتریهای اسید لاکتیکی و همچنین تولید پنیر به منظور حفظ شیر و ترکیبات موجود در آن نام برد.

وجود آنزیمها که در فرآیندهای حیاتی نقش مهمی بازی می کنند، در قرن 19 به اثبات رسید.

پاستور درسال 1857 نشان داد که پدیده تخمیر با فعالیت مخمرهای زنده مرتبط است.در سال 1878،واژه آنزیم به وسیله Kuhne برای بااصطلاح (مخمرهای محلول)که به سلولهای زنده وابستگی ندارند.

مورد استفاده قرار گرفت.

همچنین Buchner در سال 1897 مدرک مستند و قاطعی دال براثرآنزیمها ارایه نمود.

او نشان داد که مایع فاقد سلول حاصل از آبگیری سلولهای مخمرنیز تخمیر الکلی را ایجاد می نماید.

Ostwald نیز در سال 1893 اثر کاتالیتیکی آنزیمها را مورد شناسایی قرار داد.

سپس در سال 1909 Rohm به فعالیت پروتئاز استخراج شده از لوزالمعده دامها هنگام فرآوری پوست خام برای تولید چرم پی برد.

عصرگسترش و به کارگیری آنزیمهای صنعتی با جداسازی مخلوط آنزیمها از یک نوع کپک(Asprgillus royzae) که مولکولهای قند( کربوهیدراز)و پروتئین (پروتئیناز)راتجزیه می نمو ، به وسیله یک دانشمند ژاپنی به نام Takamine در سال 1894، آغاز شد.Boidin فقط پس از گذشت یک سال توانست بابه کارگیری نوعی کپک، از مواد دانه ای الکل به دست آورد.آنزیمهای کپک مذکور نشاسته موجود را ساکارینه کرده و شکل حاصل به وسیله مخمرها به الکل تبدیل می شدند.

علی رغم تحقیقات گسترده، شناسایی ساختمان شیمیایی آنزیمها تا قرن 19 امکان پذیر نگردید.

سرانجام در سال 1926James Summers با استفاده از اوره آزثابت نمود که آنزیمها از جنس پروتئین هستند.

پس ازجنگ جهانی دوم شاده دوره پیشرفت سریع و گسترده به کارگیری فن آوری تخمیر در تولید مواد مختلف بودیم که در ابتدا عمدتا برای تولید آنتی بیوتیکها و آمیلازهای قارچی و باکتریایی به کار گرفته می شد.

امروزه، اغلب آنزیمهای ارزشمند تجارتی را میکروارگانیسمها تولید می کنند ( قارچ، مخمر و باکتری).

علاوه بر این ، فرآورده های آنزیمی استخراج شده از بافتهای دامی ( براغی مثال لیپاز و پروتئاز از لوزالمعده)و گیاهی ( برای مثال پایین ، پروتئاز موجود در میوه پاپایا) نیز نقش مهمی در کاربری صنعتی آنزیمها بازی می کنند.

پروتئازها و کربوهیدرازها در حال حاضر مهمترین آنزیمهای تجارتی تولید شده به وسیله میکروارگانیسمها هستند.

امروزه آنزیمهای تجارتی در طیف گسترده ای از صنایع مختلف به کار گرفته می شوند.

تقریبا نیمی از فرآورده های آنزیمی صنعتی در ساخت مواد پاک کننده به کار می روند، چرا که پروتئازها و لیپازها به عنوان مواد پاک کننده لکه شناخته شده اند.در صنایع تولید پارچه و کاغذ نیز عمدتا از آمیلاز و همی سلولاز استفاده می شود،در حالی که در صنایع چرم پروتئاز مورد بهره برداری قرار می گیرد.

درحال حاضر،حدود50 تا 55% از آنزیمهای صنعتی در صنایع غیرغذایی به کار گرفته می شوند.

صنایع تولید مواد شوینده ، تولید نشاسته و فرآوری مواد لبنی نیزبه ترتیب عمده ترین مصرف کننده آنزیمها هستند.به کارگیری آنزیمها در تغذیه دامها تا اواسط دهه هشتاد چندان جدی گرفته نمی شد وعمدتا در مناطقی که دسترسی به مواد با قابلیت هضم بالا مانند ذرت محدود بود و استفاده ازآنها ضرورت می یافت، همچون کانادا، کشورهای اسکاندیناوی و آلمان شرقی سابق، متداول بود.

ازطرف دیگر، اثرات حاصل از کاربرد آنزیمها توجه روزافزونی را به خود جلب نمودند.

این نوع آنزیمها پس از سالها تحقیق ومطالعه پرهزینه و گذر از مراحل مختلف تولید شدند.

با توجه به اهمیت روز افزون آنزیمها، در سال 1993 دردستورالعمل EEC/ 526/70 که ویژه مواد افزونی برای تغذیه دامهااست.

این مواد به عنوان یک گروه جدید گنجانیده شدند.

از آن زمان تاکنون اتحادیه اروپا استفاده از این مواد را در جیره غذایی قانونمند نمود و پس از انجام آزمایشات متعدد، معاونت کشاورزی کمیسیون اروپا تاییدیه مصرف این مواد را صادر کرد.

فقط پس از انجام آزمایشات کامل توسط این دستگاه قانونی و تایید یک هئیت علمی متشکل از 15 کشور عضو، تاییدیه جامعه اروپا به روش شناسایی متقابل صادر شد.

علاوه بر کیفیت وکارآیی یک ماده افزودنی،تضمین حفظ سلامت انسان، دام و نیز محیط زیست درصدر آزمایشات انجام شده قرار دارد.

موارد استفاده و اهمیت کاربرد آنزیمها در 25 سال گذشته، تقاضای بازار جهانی برای آنزیمهایی که به شکل صنعتی تولید می شوند 10 برابر شده و امروزه ارزش آن به یک میلیارد مارک بالغ گردیده است.

اگرچه در حال حاضر نیز آنزیمهای غذایی سهم اندکی از بازار رابه خود اختصاص داده اند، ولی هم اکنون به صور سریع الرشدترین بخش دراین بازار در آمده اند.

آنزیمها در بخشهای زیر مورد استفاده قرار می گیرند: - ساخت مواد آرایشی، - صنایع غذایی( فرآوری لبنیات ، تولید الکل، آبمیوه و محصولات نانوایی )، - صنعت چرم ، - صنعت کاغذ، - صنعت تولید نشاسته ، - تغذیه دامها، و تولید مواد شوینده .

به کارگیری آنزیم در تغذیه دامها آنزیمهایی که اختصاصا برای تغذیه دامها تولید می شوند.

درطیف وسیع آنزیمهای صنعتی قرار دارند و با وجود آنکه اولین آزمایشات مربوطه ، بویژه در مورد طیور،به 50 سال قبل بازمی گردد ولی این علم بسیار جوان محسوب می شود.در ابتدا آنزیمها چندان جدی گرفته نمی شدند، چرا که اساسا برای مقاصد دیگری تولید شده بودند.

به همین علت، زمانی که برای تغذیه دامها به کار گرفته شدند، با نیازهای فیزیولوژیک و وضعیت دستگاه گوارش دامها تطابق نداشته و از کارآیی لازم برخوردار نبودند.

علاوه براین، فن آوریهای اولیه تخمیر مقدار بسیار کمی آنزیم تولید می کردند که قیمت آنها بسیار بالاتر از قیمتهای امروزی بود و بنابراین تمایل چندانی برای استفاده از آنها در تغذیه دامها وجود نداشت.

رشد مداوم فرآیندهای تولیدی که از مهندسی ژنتیک بهره جسته اند و تمایل به تولید مواد کاربری موجب شده است که امروزه آنزیمها به عنوان جزو لاینفکی در سیستمهای تغذیه ای مطرح شوند.

فیتازهای و آنزیمهای تجزیه کننده پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای دو دسته از محصولات آنزیمی هستند که در تغذیه دامها به کار گرفته می شوند.

در مطالعه ای 30% از ذرت موجود در جیره غذایی طیور گوشتی در حال رشد با جو جایگزین گردید و آنزیمهای بتا- گلوکاناز و فیتاز به آن افزوده شد و هیچ نوع کاهشی در بهره وری و رشد مشاهده نگردید.

نمونه فوق می تواند نشان دهنده اهمیت کاربرد آنزیمها در تغذیه طیورباشد.

آنزیمها در دستگاه گوارش دامهای تک معده ای از آنجا که پروتئینها در دامها به مقادیر قابل توجه فقط به شکل اسیدهای آمینه آزاد و الیگوپپتیدها قابل جذب هستند.

آنزیم به جیره غذایی آنها افزوده می شود.

مشخص شده است که آنزیمهای افزوده شده به جیره در صورت وجود شرایط اختصاصی مورد نیاز فعالیت آنزیمها مانند درجه حرارت ،PH دستگاه گوارش ، مدت زمان تماس با سوبسترا، غلظت سوبستراهای مربوطه و عدم کارآیی آنزیمهای بدن بهتر عمل می کنند.

این امر بدان معناست که آنزیمهای خارجی فقط زمانی سودمند هستند که آنزیمهای داخلی بتواند واکنش و تاثیر مشابه را اعمال نمایند.

سرانجام آنکه دستگاه گوارش به صورت کم و بیش متراکم،مملو ازمیکروارگانیسمهای تولید کننده آنزیم می باشد که نقش مهمی در روند هضم بویژه در قسمت خلفی دستگاه گوارش دارند.

برخی سوبستراها نه فقط آنزیمهای مربوط به آنها در بدن دامها تولید نمی شود، بلکه اثرات ضد تغذیه ای نیز دارند( برای مثال 3و1و1- 4و1- بتا- گلوکانها، پنتوزانها و فیتاتها).

همانند سلولز، 3و1-4و1- بتا گلوکانها نیز به وسیله پیوندهای بتا گلیکوزیدی به یکدیگر اتصال یافته اند.

علاوه بر وجود پیوندهای 4و1 که از ویژگیهای سلولز است، پیوندهای 3و1 عامل ایجاد تعداد زیادی شاخه در بتا- گلوکانها و ایجاد اجسام آبی ( تورم) و نتیجتا یک اثر ضدتغذیه ای ( افزایش ویسکوزیته ) نیز یافت می شوند.

پنتوازنها عمدتابه شکل آرابینوگزیلانها در چاودار و گندم یافت شده شدیدا موجب افزایش ویسکوزیته می گردند و به همین علت اثر ضد تغذیه ای دارند.

آرابینوگزیلانها دارای یک زنجیره اصلی گزیلوپیرانوز و زنجیره های جانبی آرابینوفورانوز می باشند.

کاربرد آنزیمها در جیره غذایی طیور پلی ساکارید های غیر نشاسته ای به دو بخش محلول و نا محلول در آب تقسیم بندی می شوند .

بخشهای محلول که شامل بتاگلوکان و آرابینوزایلان است در مورد استفاده قرار گرفتن مواد مغذی مانند نشاسته توسط طیور نقش مهم و تعیین کننده ای را ایفا می کنند.

مکانیسم اثر این مواد بدو صورت قابل تفسیر است : 1 - پس از خوردن دانه ، بتاگلوکان و آربینوزایلان حل شده و موجب افزایش ویسکوزیته مواد هضمی می شوند.

از این مکانیسم بعنوان عامل عمده محدود کننده ارزش تغذیه ای جو، یولاف، چاودار و گندم یاد می شود.

2 - دیواره سلولی که بخش عمده ای ازآنرا این مواد تشکیل می دهند بعنوان سدی درراه رسیدن آنزیمهای هضمی به مواد مغذی یا عاملی که سرعت اینکار را کم می کنند عمل می نماید.

درنتیجه افزایش ویسکوزیته مواد هضمی، سرعت انتشار آنزیمها، انتشار مواد مغذی وحرکت مواددر دستگاه گوارش همگی کمتر می شود و در نتیجه هضم و جذب مواد مغذی و میزان مصرف خوراک پایین می آید.

هر چه مولکول بزرگتر باشد اثر افزایش ویسکوزیته بر سرعت انتشار آن بیشتر خواهد بود در نتیجه چربیها بواسطه بزرگی ذرات بیش از سایر مواد مغذی تحت تأثیر قرار می گیرند.

کند شدن حرکت مواد هضمی در دستگاه گوارش موجب افزایش جمعیت میکروبی در روده کوچک می شود که اثر منفی بر عملکرد حیوان می گذارد .

از طرف دیگر افزایش ویسکوزیته موجب کاهش سطح برخی از آنزیمهای لوزالمعده از جمله آمیلاز در مجرای روده کوچک می شود .

اثر دیگر دیواره سلولی همانگونه که ذکر شده ایجاد کردن سدی در برابر دستیابی آنزیمها به نشاسته و پروتئین داخل سلول و یا کند کردن دستیابی آنزیمها به مواد مذکور می باشد که درنتیجه این کار از قابلیت هضم مواد مغذی مذکور کاسته شده و یا آزاد شدن آنها به تأخیرمی افتد یعنی در انتهای روده کوچک آزاد می شوند.

علاوه بر اثرات مذکور بتاگلوکان هضم نشده موجب چسبندگی مدفوع در حیوان می شود که وضعیت بستر را نامطلوب می سازد .

در طیور تخمگذار این مورد باعث افزایش تخم مرغهای کثیف می گردد.

با توجه به مطالب فوق برخی از غلات به دلیل داشتن مواد مذکور میزان انرژی قابل متابولیسم کمتری را نسبت به غلاتی نظیرذرت در تغذیه طیور بخصوص طیور گوشتی دارند.

بنابراین درزمانیکه از اینگونه غلات ( جو ، یولاف ، چاودار و گندم ) به مقدار بیش از حد توصیه شده استفاده می شود، استفاده از آنزیم جهت حداکثر بهره وری از مواد مغذی موجود در این غلات لازم بنظر می رسد.

باید توجه داشت که آنزیمهای تجارتی موجود هرکدام بر روی پلی ساکاریدهای مخصوصی عمل می کنند بطور مثال درجیره ای که ازدانه جو و گندم تشکیل شده بترتیب می توان از آنزیمهای گلوکاناز و گزیلاناز استفاده نمود که بطورکامل در جداول (شماره 2 و 3) ذکر شده است.

بطور کلی در نتیجه استفاده از آنزیم، قابلیت هضم چربیها ، پروتئینها و بخصوص کربوهیدراتها بهبود یافته و باعث افزایش انرژی قابل متابولیسم ظاهری می شود .

البته این مقدار بسته به نوع آنزیم تهیه شده در کارخانجات مختلف، متفاوت است و در هنگام مصرف باید به میزان توصیه شده توجه شود.

نوع آنزیم مشخصات بتاگلوکانازدر جیره هایی که از جو به مقدار زیادی استفاده شده بکار می روند و چسبندگی مدفوع را کاهش داده و انرژی قابل متابولیسم ظاهری جو را حدود10 درصد افزایش می دهد .

گزیلاناز در جیره هایی که از گندم به مقدار زیادی استفاده شده، بکار می رود و انرژی قابل متابولیسم ظاهری گندم را حدود 5-4 درصد افزایش می دهد.

پروتئاز در جیره هایی که مقدار پروتئین گیاهی زیاد است مورد استفاده قرار می گیرد و قابلیت هضم پروتئین را افزایش می دهد.

فیتاز در جیره هایی که فسفر با منشاء گیاهی زیاد است استفاده می شود و قابلیت استفاده از فسفر، کلسیم و عناصر معدنی کم مصرف را افزایش می دهد.

مولتی آنزیم از آنزیم های مختلف تشکیل شده است.

مقادیر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در مواد غذایی مقادیرپلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در مواد غذایی بسیار متغیر است.

علاوه بر نوع و گونه گیاهی ، عواملی چون شرایط آب و هوایی، محل کشت و زمان برداشت محصول نیز در این امر دخیل است.

مقادیر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در برخی از مواد غذایی را در جدول 1 ملاحظه نمایید.

پنتوزانها غالبا در محصولات کشاورزی متداول یافت می شوند.

چاودار، جو دو سر و جوحاوی مقادیر فراوانی از بتا – گلوکانها می باشند.

البته نباید این موضوع را از نظر دور داشت که تحت شرایط آب و هوایی اروپا مقادیر بالای ذکر شده در جدول 1 موجود نخواهد بود.

جدول 1: مقادیر فسفر، فسفر فیتات ، فیبر خام و NSP موجود در برخی از ترکیبات غذایی ( برحسب گرم در هر کیلوگرم ماده خشک) مقدار بتا- گلوکان موجود در جو کشور آلمان معمولا 45-30 گرم درکیلوگرم ماده خشک می باشد.

بنابراین ، مقادیر تام بتا- گلوکان یا پنتوزانهای موجود نمی توانند مشخص کننده اثر ضد تغذیه ای احتمالی ماده غذایی باشند.

بخش محلول این ترکیبات نیز از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که فقط بتا- گلوکانها یا پنتوزانهای محلول موجب افزایش ویسکوزیته می گردند.

بنابراین اثر ضد تغذیه ای جو عمدتا ناشی از وجود 3و1-4و1- بتا –گلوکانها است، چراکه بخش محلول آن بسیار بالاتر ازمیزان پنتوزانها می باشد.

علاوه بر آن ، بخش محلول پنتوزانها در گندم به نوع و محموله گندم مورد آزمایش نیز بستگی دارد.

در جیره هایی که عمدتا از مواد و عناصر گیاهی تشکیل شده اند، 50 تا 80% از فسفر به صورت باند شده با فیتات ( ترکیب با کلسیم، منیزیم، روی و سایر یونهای دو ظرفیتی) یافت می شود(جدول 1).

فسفر موجود در اسید فیتیک فقط به وسیله آنزیم فیتاز آزاد می شود( در واقع به وسیله دامهای تک معده ای تولید نمی شود) و بدین ترتیب برای دامها قابل هضم و جذب می گردد.

ترکیبات فیبرگیاهی را از نظر شیمیایی می توان به صورت ترکیبی از پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای ولیگنین تعریف نمود.

علاوه بر پنتوزها( آرابینوز و گزیلوز) و هگزوزها (گلوکز، مانوز و گالا کتوز)، این ترکیبات دی اکسی هگزوز(رامنوز و فوکوز)و همچنی اسیدهای هگزا و رونیک را نیز شامل می گردند.

(اسید گالاکتورونیک).

امکانات تعیین مشخصات مواد غذای با هضم نامناسب و اندک در چند سال گذشته افزایش زیادی یافته است.

بدین ترتیب که مثلا امروزه تجزیه فیتات، فسفرفیتات ، بتا-گلوکانها، پنتوزانها، پکتینها و سلولز با روشهای مختلف امکان پذیراست.

بدین ترتیب در ارتباط با امکان به کارگیری مواد غذایی در تغذیه دامها، امروزه در مقایسه با روشهای قدیمی تعیین میزان فیبرخام، روشهای ارزیابی بهتری در اختیار می باشد.

با این وجود، وقتی میزان فیبر خام مواد غذایی تعیین می گردد، بخش پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای محلول مشخص نمی شوند، علی رغم آنکه از اهمیت خاصی برخودارند.همانگونه که در جدول 1 می بینید.

میزان پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای به طور قابل توجهی بالاتر از میزان فیبر خام موجود می باشد.

البته نباید از نظر دور داشت که این پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای که به وسیله روشهای تجزیه مواد غذایی مشخص می شوند،در دیواره سلولی گیاهان به صورت ترکیب با خود سایر مواد غذایی ( پروتئینها و مواد معدنی) از طریق پیوندهای پیچیده و متفاوت یافت می شوند.

این امر به کارگیری نتایج حاصل از تعیین مشخصات مواد غذایی در تعیین ارزش غذایی موارد با مشکل مواجه ساخته است.

به طور کلی، آنزیمهای غذایی رامی توان برحسب هدف به کارگیری به دو دسته ذیل تقسیم نمود: 1- آنزیمهایی که به صورت کمی آنزیمهای گوارشی داخل بدن دامهای تک معده ای را تقویت می کنند ( برای مثال پروتئاز، آمیلاز و لیپاز)، 2- آنزیمهایی که در بدن دامهای تک معده ای تولید نمی شوند( برای مثال بتا- گلوکانها، آلفا – گالاکتوزیدازها و فیتازها.

اثر پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای در دام به طور کلی ، حضور بتا- گلوکانها در جیره غذایی نشخوارکنندگان، با توجه به تولید آنزیمهای تجزیه کننده بتا- گلوکانها توسط جمعیت میکروبی شکمبه، مشکلات چندانی را ایجاد نمی کند.

اما دامهای تک معده ای مانند طیور فاقد آنزیمهای هیدرولازکننده بتا- گلوکانها هستند.

استفاده ازدانه هایی مانند جود در جیره غذایی طیور معمولا از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و اغلب توجه مرغداران را جلب می نموده است.

اما وجود مقادیر قابل توجهی از بتا- گلوکانها در جو به کارگیری مقادیر بالای این دانه در جیره را با مشکل مواجه ساخته است.

اطلاعات تجربی مربوط به دهه های1950 و1960 نشان می دهد که افزودن آنزیمهای بتا-گلوکاناز میکروبی به جو به کار گرفته شد در جیره غذایی می تواند برخی از اثرات نامطلوب این دانه را کاهش دهد.

همچنین مشخص شده است که بتا- گلوکاناز قسمت عمده ای از فعالیت کاتالیتیکی خود را تحت شرایط مواجهه در دستگاه گوارش حفظ می کند.

کاهش وزن مولکولی بتا-گلوکانها موجب کاهش قابل توجه ویستکوزیته آنها می گردد.

بنابراین ، وجود مقادیر نسبتا اندک آنزیم گلوکاناز داخلی نیز می تواند به مقدار بسیار زیادی از خاصیت ژل کنندگی آن کاسته و اثر منفی آن را برای ترکیبات غذایی کاهش دهد.

پلی ساکاریدهای زمینه ای در دانه های غلات غالب از نوع پنتوزها ( آرابینو گزیلانها) و هگزوزها( گلوکز، در بتا- گلوکان متصل شده به صورت مخلوط ) هستند.

پنتوزها در گندم، تریتیکاله و چاودار و بتا- گلوکان در جو و یولاف غالب هستند.

مولکولهای آرابینو گزیلان غلات از یک استخوان بندی متشکل از 4-1 گزیلان تشکیل شده اند، و زنجیره -های جانبی آرابینو دارند که موجب کاهش تعداد پیوندهای بین رشته ای گردیده است.

مولکولهای بتا- گلوکان متصل شده به صورت مخلوط، روی استخوان بندی متشکل از پیوندهای بتا -4و1، 3و1 بتا قرار دارند، این امر موجب تشکیل ساختاری متفاوت از سلولز شده است.

این تغییر ساختاری موجب کاهش استحکام پیوندهای بین رشته ای می گردد.

بدین ترتیب، به علت کاهش استحکام پیوندهای بین رشته ای ، بتا – گلوکانها و آرابینو گزیلانها کمتر به شکل کریستاله یافت می شوند و نسبت به سلولز درآب محلولترند و می توانند محلولهای غلیظ و چسبنده ای را ایجاد نمایند.

پلی ساکاریدهای زمینه ای دیواره سلولی موجود در مواد تامین کننده پروتئین جیره (عمدتا گیاهان دو لپه ای ) عبارتند از : پلی گالاکتو اورانها ، مانانها ، گالاکتانها و آرابینانها (مجموعه تحت عنوان پکتینها شناخته می شوند).

کاهش ویسکوزیته مواد موجود در دستگاه گوارش پس از مطالعه Bedford و Classen در دانشگاه ساسکوچوآن، ویسکوزیته مواد به عنوان یک عامل مضر برای رشد طیور گوشتی شناسایی گردید.

این محقیقن از جیره های با پایه گندم یا چاودار دارای مقادیر مختلف گزیلاناز به عنوان یک مدل بهره جستند.

کاهش ویسکوزیته می تواند به طرف مختلف درپرنده تاثیرگذارباشد که عبارتند از : فراهم آوردن شرایط لازم جهت تاثیر گذاری بیشتر آنزیمها بر هضم و جذب ترکیبات غذایی بویژه چربیها.

افزایش روانی مواد موجود در دستگاه گوارش ، سرعت عبور و در نتیجه افزایش غذایی مصرفی و بهبود تبدیل مواد غذایی .

افزایش ماده خشک مواد موجود در دستگاه گوارش به همراه مصر آب کمتر که احتمالا مشکلات بستر را از بین می برد، کاهش فرصت تکثیر میکروبی در روده.

عوامل ضد تغذیه ای اغلب مواد خام که امروزه درصنایع غذایی به کار گرفته می شوند، حاوی مقادیرمختلفی ازعوامل تغذیه ای (ANF) Factor Anti-Nutritional هستند که می توانند اختلالات تغذیه ای یا رشدی را ایجاد نمایند.

عوارض تغذیه ای شناخته شده عوامل ضد تغذیه ای عبارتند از : 1- کاهش قابلیت هضم و یا جذب ترکیبات غذایی، 2- تغییر سرعت عبور مواددر دستگاه گوارش ، 3- افزایش فعالیت میکروبی در روده کوچک، 4- تغییر بافت مدفوت( افزایش میزان آب موجود و افزایش چسبندگی ).

این عوارض نتایج زیر را به دنبال دارد: کاهش رشد، بهره گیری نامناسب از ترکیبات غذایی، مشکلات اندام حرکتی در طیور، کثیف شدن پرهاو تخم مرغ ، افزایش میزان ابتلا و تلفات، نزول وضعیت بستر وکاهش ارزش لاشه.

استفاده ازآنزیمها می تواند اثرات مضرعوامل ضد تغذیه ای را تا حدی بر طرف سازد.

حذف عوامل ضد تغذیه ای : اکثریت موا د خامی که امروزه در صنایع تهیه خوراک دام مورد استفاده قرارمی گیرند دارای مقادیر مختلفی از عوامل ضد تغذیه ای می باشند که این موضوع می تواند باعث بروزاختلالات تغذیه ای شود و بازده کار را کاهش دهد .

بعنوان مثال می توان از اولیگوساکاریدهایی مانند رافینوز ، استاکیوز ، ورباسکوز در کنجاله سویا و کنجاله منداب نام برد.

استفاده از آنزیمهای غذایی می تواند به کاهش اثرات مخرب عوامل ضد تغذیه ای کمک نماید .

بتا گلوکانها و آرابینوگزیلان ها (عمده ترین اشکال پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای موجود در جیره ) دارای وزن مولکولی بالایی هستند و درهنگام حل شدن، محلول های غلیظ و چسبناکی ایجاد می کنند بر خلاف سلولز یا بتا گلوکانها که منحصرا از گلوکز تشکیل می شوند ، آرابینوگزیلان ها ( پنتوزان ها )هتروپلیمرهایی هستند که عمدتا از گزیلوز و آرابینوز تشکیل می شوند.

مشخص گردیده است که پنتوزان ها ی گندم دارای فعالیت ضد تغذیه ای در جوجه های گوشتی هستند و در واقع این اثرات ضد تغذیه ای که با کاهش عملکرد و افزایش رطوبت مدفوع و بالطبع بستر نمایان می شوند ، با ویسکوزیته بالای این پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای ارتباط دارند.

مطالعات انجام شده با آنزیم گزیلاناز که توانایی شکستن پنتوزان را به ترکیب های کوچکتر داراست ، نشان از کاهش ویسکوزیته محتویات ایلئوم داشته است .

نتیجه این کار بهبود وزن نهایی جوجه ها و کاهش ضریب تبدیل غذایی بود .

همچنین کاهش قابل ملاحظه ای در آب دریافتی جوجه های تغذیه شده با این آنزیم مشاهده شد .

عوامل ضد تغذیه ای موجود در برخی از ترکیبات غذایی رایج علت واقعی وجود عوامل ضد تغذیه ای ، عدم وجود آنزیمهای مناسب موثر بر آنها در دستگاه گوارش است.

عوامل ضد تغذیه ای به شیوه های مختلف ازایجاد کمپلکس با ترکیبات مهم غذایی و یونهای معدنی گرفته ( بدین ترتیب از جذب آنها جلوگیری می کنند)تامهارمستقیم آنزیم اثرات خود را اعمال می کنند.

بسیاری ازعوامل ضد تغذیه ای که مشکلات خاصی را درجیره های دامهای تک معده ای ایجاد می کند، در واقع پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای هستندکه ازمنابع گیاهی نظیر دانه های غلات سرچشمه می‌گیرند.

بتا- گلوکانها و آرابینوگزیلانها ( پنتوزانها) متداولترین اشکال پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در جیره غذایی هستند که اثر ضدتغذیه ای از خود نشان می دهند.

هردونوع این پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای با دیواره های سلولی اندوسپرم در دانه ها همراه هستند.

اشکال با وزن مولکولی بالای بتا- گلوکانها و آرابینو گزیلانه موجب ایجد محلولهای غلیظ پس از حل کردن این مواد می گردند.

مصرف جیره های غذایی حاوی این مواد می تواند موجب افزایش ویسکوزیته در دستگاه گوارش گردد.

افزایش ویسکوزیته قطعا به کاهش میزان انتشار مواد دردستگاه گوارش منجر می گردد که به نوبه خود اثر نامطلوبی بر میزان تجزیه آنزیمی مواد غذایی خرد شده دارد.

علاوه بر این، افزایش ویسکوزیته می تواند به طورفیزیکی نیز درمحلهای جذب مواد غذایی از بهره گیری کارآمد ازآنها بکاهد.

با توجه به اثر منفی بر روند تجزیه و هضم ترکیبات غذایی، مصرف مقادیر بالایی از آرابینو گزیلانها و بویژه بتا- گلوکانها اثر نامطلوبی بر رشد بسیاری از دامها بویژه طیور دارد.

همچنین وجود بتا-گلوکانها یا آرابینو گزیلانها در جیره موجب چسبنده تر شدن مدفوع طیور می گردد و اثر نامطلوبی بر کیفیت بستر دارد.

ماهیت چسبناک مدفوع، همچنین مشکل تخم مرغهای کثیف را در مرغان تخمگذار ایجاد می نماید.میزان پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود ازیک نوع غله تا نوع دیگر متفاوت است.

به طور کلی،مقادیر بالایی بتا- گلوکان درجو و به میزان کمتر در جو دو سر یافت می شود،درحالی که در گندم پنتوزانها ازبیشترین مقداربرخوردارند.

علاوه براین مقادیر این پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای ممکن است میان گونه های یک گیاه نیز متفاوت باشند.

عواملی چون شرایط رشد و زمان برداشت می توانند بر مقادیر واقعی ثبت شده موثر باشند.

بتا- گلوکانها و پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای از باقیمانده های گلوکز متصل به وسیله پیوندهای گلیکوزیدی 3- B1 و 4- B1 تشکیل شده اند.

ابعاد دقیق مولکولی ، نسبت و نحوه توزیع پیوندهای 3- B1و4- B1 بسیار متغیر هستند.

اغلب مطالعات انجام شده بر روی بتا- گلوکان به دست آمده از جو انجام گرفته است.

اغلب این بتا- گلوکانها از نواحی متشکل از گلوکز تشکیل شده اند.

توالی منظم باقیماندههای گلوکز متصل به وسیله یک پیوند3- B1 بندرت رخ می دهد، در حالی که ممکن است نواحی مشخصی در داخل مولکول به وسیله پیوندهای 4-B1 به قسمتهای گلوکزی طویلتری متصل شده باشند.

پیوندهای گلیکوزیدی مخلوط دربتا-گلوکانها،آنها را درمقایسه با سایر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای مانند سلولز، محلولتر ساخته است.

برخلاف سلولز یا بتا- گلوکانها منحصرا از گلوکز تشکیل شده اند، آرابینو گزیلانها (پنتوزانهای هتروپلی مری هستند که از گزیلوز وآرابینوز تشکیل شدهاند.

ای ذرات از ساختار اصلی باقیمانده های گزیلوز متصل شده به وسیله پیوندهای4-B1 تشکیل شده اند.

البته قسمت اصلی غالبا به وسیله آرابینوز وهمچنین سایر قندها از جمله گلوکز جایگزین می گردد.

همانندبتا- گلوکانها، ویژگیهای ساختاری آرابینو گزیلانها قابلیت حلالیت آنها را افزایش داده و موجب تشکیل محلولی با ویسکوزیته بالا می گردد.

آرابینوگزیلانها از نظر ابعاد مولکولی و درجه جایگزینی قندهای موثر بر قابلیت حلالیت و ایجاد ویسکوزیت بسیارمتفاوتند.

به کارگیری آنزیمها برای افزایش ارزش غذایی مطالعات اندکی برای به کارگیری آنزیمها در جیره های غذایی حاوی بقولات انجام شده است.

مشکل آن است که با توجه به وجود مقادیر قابل توجه غلات در جیره طیور، ارزیابی کارآیی محصولات حاوی آنزیم موثر بر پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای در بقولات دشوار است، چرا که آنزیمها غالبا حاوی آرابینو گزیلانازها و بتا- گلوکاناز هستند و بنابراین پلی ساکاریدهای غیرنشاسته ای موجود در غلات را تجزیه می کنند.

ارزیابی آنزیمی برای گزیلاناز و بتا- گلوکاناز موجود در مواد غذایی آنزیمهای گزیلاناز و بتا گلوکاناز در تغذیه طیور به کار برده می شوند تا اثر ضد تغذیه ای گزیلان و بتا- گلوکان موجود در ترکیبات غذایی را کاهش دهند.

برای اندازه گیری میزان فعالیت آنزیمهای خالص روشهای متعددی در منابع علمی موجود یافت می شود، اما اندازه گیری همین فاکتور در جیره غذایی چندان مورد اشاره قرار نگرفته است.

در واقع، برای دستیابی به این هدف موانع زیادی وجود دارد که از به کارگیری روش مربوط به آنزیم خالص ممانعت به عمل می آورد.

مشکلات اصلی که با آنها مواجه هستیم عبارتند از : عوامل مربوط به رقت بسیار زیاد، تعدد آنزیمها و سوبستراهایی که به همراه آنزیم و سوبستراهای مورد نظر استخراج می شوند و می توانند با یکدیگر واکنش نشان دهند و تمایل آنزیم برای ماده زمینه ای نامحلول در جیره غذایی.

در منابع علمی و حتی در خلاصه کنگره ها نیز نمی توان منابع زیادی را پیرامون اندازه گیری آنزیمها در جیره غذایی مشاده نمود.

در حال حاضر ، روشها موجود عبارتند از : به کارگیری سوبستراهای رنگی اندازه گیری ویسکوزیته و انتشار سریع درژل .

مواد و ابزار مورد استفاده اندازه گیری گزیلاناز برای آنزیم خالص این روش بر اساس روش ارزیابی کاغذ صافی و مطابق با نظر IURPAC شکل گرفته است(1978).(واحد فعالیت (U)به مقداری از آنزیم اطلاق می گردد که یک میکرومول از قندهای احیا کننده ( در اینجا گزیلوز بیان شده است) را در یک دقیقه از گزیلان از قندهای احیا کننده ( در اینجا گزیلوز بیان شده است) را در یک دقیقه از گزیلان ( Sigma Xo627) آزاد می سازد.

دو گرم گزیلان را در CC NaoH 40 N 11 حل کرده و پیش از آنکه حجم را با استفاده از mM 100 محلول بافر سدیم استات به CC 100 برسانیم، PH را با استفاده از اسید کلریدریک N10 با 3/5 می رسانیم (حداقل PH تا آنزیم در بافر رقیق گردد) مقدار CC 1 محلول گزیلان به حجمهای مختلفی از رقت آنزیمی (1/0 تا 1 میلی لیت به وسیله بافر همگی به حجم 1 میلی لیتر رسانده شده اند) را به لوله های آزمایش اضافه نموده و به مدت 30 دقیقه در 50 درجه C نگهداری می کنیم.

واکنش با قرار دادن لوله ها در حمام آب جوش به مدت ده دقیق متوقف می گردد.سپس 3 میلی لیتر از معرف DNS طبق روش miller (1959) به همراه نمک Rochelle 20% به آن افزوده و پس از فروبردن لوله ها در حمام آب جوش به مدت 15 دقیقه رنگ آشکار می گردد.

سپس 16 میلی لیتر آب را پس از خنک کردن لوله ها در حمام آب به آنها اضافه می نماییم.

تراکم نوری (OD) درطول موج mm 550 قرائت شده ومقدار قندهای احیا کننده به صورت گزیلاناز مشخص می گردند.مقادیر قند احیا کننده به صورت گزیلاناز مشخص می گردند.

مقادیر قند احیا کننده آزاد شده در لوله ها را به عنوان کارکرد حجم آنزیم افزوده شده در نظر می گیرند و آن را رسم می کنند.

مقداری از آنزیم که mg 2 گزیلوز در لوله آزاد نموده است را تعیین و برای محاسبه میزان فعالیت مورد استفاده قرار می دهند.

اندازه گیری بتا- گلوکاناز د آنزیم خالص