پودرماهی یکی از منابع پروتئینی مهم در تغذیه آبزیان به خصوص گونههای ماهیان گوشتخوار است.
افزایش تقاضا و منابع ناپایدار و قیمت بالای پودر ماهی همراه با توسعه آبزی پروری، ضرورت تحقیق برای یافتن منابع پروتئینی جایگزین را خاطر نشان میسازد.
استفاده از پروتئینهای گیاهی (مثل پودر سویا، کنسانتره پروتئینی سویا) به منظور جایگزینی پودر ماهی در جیره آبزیان یکی از مباحث مهم در آبزی پروری است.
دانههای غلات و سایر مواد و پروتئینهای گیاهی که بخش عمده خوراک دام و طیور را تشکیل میدهند به طور کامل توسط جامعه هدف قابل استفاده نمیباشند.
تمام مواد گیاهی که برای تغذیه حیوانات به کار میروند حاوی فسفر به شکل اسید فیتیک یا فیتات هستند که برای حیوانات تک معدهای قابل استفاده نمیباشد.
با این تفاسیر با محدودیت استفاده از پروتئینهای گیاهی در جیره آبزیان روبرو هستیم، برای رفع این مشکل از آنزیم فیتاز که زیر خانوادهای از فسفاتازها هستند در جیره آبزیان استفاده میگردد.
این آنزیمها با خنثی کردن اثر منفی فیتات بر روی پروتئین و مواد مغذی موجود در جیره حیوانات تک معدهای، میزان جذب فسفر را افزایش میدهند.
بنابراین با توجه به اهمیت موضوع مقاله حاضر به لزوم استفاده از این آنزیم در جیره آبزیان میپردازد.
یکی از راهکارهای کاهش قیمت غذا، افزایش درصد جایگزینی پروتئینهای گیاهی در جیره میباشد.
امروزه هر کیلو پودر ماهی ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ تومان در بازار عرضه میشود. در حالیکه پروتئینهای گیاهی ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ تومان میباشد( قیمتها مربوط به سال ۱۳۹۴-۱۳۹۵ میباشند). اما جایگزینی تا سطح ۳۵ درصد در منابع اشاره شده است.
ماهیان چون دچار کمبود یا فقدان آنزیم فیتاز هستند به همین دلیل نمیتوانند فسفر جیره که به شکل فیتات میباشد را مورد استفاده قرار دهند، بنابراین باید به جیره، آنزیم فیتاز اضافه نمود.
این مقاله به اهمیت فسفر و دلایل جایگزینی پروتئینهای گیاهی و اهمیت استفاده از آنزیم فیتاز میپردازد.
اهمیت استفاده از آنزیم فیتاز:
فیتات به عنوان منبع فسفر، به مقدار زیاد در حیوانات تک معدهای وجود دارد ولی به علت کمبود آنزیمهای تجزیهکننده، این ماده به عنوان منبع فسفر مورد استفاده قرار نمیگیرد.
از سوی دیگر فسفر هضم نشده با عبور از دستگاه گوارش حیوانات، مشکلات آلودگی زیست محیطی و آبهای سطحی را ایجاد میکند.
تک معدهایها مانند ماکیان، ماهی و انسان به دلیل فقدان یا مقدار ناکافی آنزیمهای تجزیه کننده فیتات در دستگاه گوارش، قادر به استفاده از این شکل آلی فسفر نیستند.
فیتات در اصل یک فاکتور ضد تغذیهای است چرا که دارای اثرات منفی بر قابلیت هضم پروتئین به خصوص در حیوانات تک معدهای میباشد.
اسید فیتیک (میو اینوزیتول هگزا کای فسفات) یکی از ترکیبات اصلی همه دانههای گیاهی بوده بطوریکه این ترکیب محتوای ۷۰-۶۰ درصد کل فسفر گیاه را شامل میشود.
ساختار
ساختار فضایی اسید فیتیک به جهت حضور شش گروه فسفات که دوازده بار منفی را حمل میکنند، به شکل موثری میتواند با کاتیونها، باندهای یگانه، دو گانه و یا سه گانه ایجاد کند.
این کمپلکسهای تشکیل شده در PH فیزیولوژیکی نامحلول میباشند و این مسئله، مهمترین دلیل عدم جذب مواد معدنی در روده میباشد.
اسید فیتیک در روده حیوانات تک معدهای از قبیل جوجه و ماهی به عنوان کیلات کننده(باند کننده) قوی یونهای فلزی از قبیل P، Ca۲+، Zn۲+، Fe۲+، Mg۲+ عمل میکند.
همچنین اسید فیتیک، بازدارنده آنزیمهای تریپسین، تیروزیناز و پپسین میباشد.
فیتات با کاهش فعالیت آنزیمهای هضمی موجب کاهش کارایی، فعالیت و هضم پروتئین و ویتامینها میشود.
نقش زیستی آنزیمها در بهبود کیفیت محصولات غذایی، دارویی و بهداشتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فیتاز از جمله آنزیمهای پرکاربرد در صنایع میباشد.
فیتازها (myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolase) زیر خانوادهای از فسفاتازها هستند که فیتیک اسید را به اجزا کوچکتر مونو، دی، تترا و پنتا فسفات تجزیه میکنند.
همچنین این آنزیمها با خنثی کردن اثر منفی فیتات بر روی پروتئین و مواد مغذی موجود در جیره حیوانات تک معدهای، میزان جذب فسفر را افزایش میدهند.
استفاده از فیتاز همچنین اشتها را تحریک میکند و بنابراین رشد را به طور مستقیم از طریق افزایش مصرف غذا افزایش میدهد.
اثر فیتاز
اثرات فیتاز بر قابلیت هضم به دامنهای از عوامل جیره مانند منبع و غلظت فیتات در جیره، منبع و غلظت پروتئین در جیره، قابلیت هضم پروتئین، میزان مواد معدنی، مقدار کلسیم، فسفر و مقدار فیتاز مصرف بستگی دارد.
فعالیت فیتاز تحت تاثیر فاکتورهای زیادی مثل PH، دما، فعال کنندهها و بازدارندهها میباشد.
فیتاز مانند سایر آنزیمها جهت فعالیت آنزیمی نیازمند PH و دمای بهینه میباشد.
به طور معمول PH بهینه ۵/۴-۶ و دمای مطلوب نیز ۴۵-۶۰ درجه سانتی گراد میباشد.
فیتاز نسبت به دما و فشار بالا حساس میباشد.
دمای بهینه برای فیتاز میکروبی حدود ۵۶ درجه سانتی گراد است. بخش عمده فعالیت فیتاز در معده و بخشهای ابتدایی یا بالایی روده کوچک میباشد.
در ماهیان معدهدار، فیتاز در معده فعالیت مینماید. فعالیت فیتاز عمدتا در PH پایین و دمای بالا صورت میگیرد.
بنابراین چنین فرض میشود که برای ایجاد اثر معنیدار، در ماهیان سردآبی نسبت به ماهیان گرمابی، نیاز به استفاده از مقدار بیشتری فیتاز میباشد.
خصوصیات بیولوژیکی فیتاز ایدهآل:
از خصوصیات بیولوژیکی مهم برای یک فیتاز ایدهآل، میتوان به موثر بودن در آزادسازی فسفر فیتاته در دستگاه گوارش، مقاومت به غیر فعال شدن در برابر حرارت طی فرآوری خوراک، ذخیره و ارزان بودن تولید آن اشاره نمود.
با توجه به این خصوصیات، تولید صنعتی آنزیم فیتاز تنها با استفاده از میکروارگانیسمها مقرون به صرفه میباشد، زیرا استحصال آنزیم از گیاهان و جانوران تراریخته، بسیار پرهزینه و وقتگیر خواهد بود.
از اینرو، پژوهشگران سویههای مختلفی از باکتریها، قارچها و مخمرها را جهت تولید آنزیم فیتاز موثر بر هیدرولیز اسید فیتیک مورد آزمایش قرار دادند.
در مطالعات پیشین مشخص شد که بهترین فیتاز تولید شده مربوط به دو سویه قارچی آسپرژیلوس فیکوم و آسپرژیلوس نایجر میباشد.
فیتازهای قارچی دارای فعالیت قابل توجهی در PH اسیدی معده میباشند، اما پایداری حرارتی مناسبی نداشتند.
فعالیت فیتازی در انواع مختلف باکتریها نیز شناسایی شدهاند که از جمله آن سویههای سودوموناس، باسیلوس سابتیلیس، باسیلوس آمیلولیکوفاسین، سویههای کلبسیلا، ایکولای و انترباکترها را میتوان نام برد.
استفاده از آنزیم فیتاز در خوراک پلت زمانی موثر خواهد بود که آنزیم تحمل دمای ۶۰-۷۰ درجه سانتیگراد را داشته باشد.
از طرفی میکروارگانیسمهای پروکاریوت مانند باکتریها، رشد سریعتری نسبت به میکروارگانیسمهای یوکاریوت دارند و سبب کاهش چشمگیر هزینههای تولید میشوند.
یک نوع فیتاز که قابلیت فعالیت در PH قلیایی را داشت از باکتری باسیلوس سابتیلیس توسط Kerovuo و همکاران جداسازی شد.
گزارشات زیادی مبنی بر تولید طبیعی آنزیم فیتاز از باکتری باسیلوس سابتیلیس وجود دارد.
با این حال افزایش فعالیت آنزیم و همچنین تولید بیشتر آنزیم (کاهش هزینههای تولید) از مهمترین اهداف پژوهشگران مختلف در این زمینه میباشد.
به دست آوردن بیشترین سطح بیان آنزیم با بیشترین فعالیت اختصاصی، موثرترین راه ممکن در جهت کاهش هزینهها میباشد.
نتیجهگیری کلی:
قیمت فسفاتهای معدنی بصورت جهانی رو به افزایش است.
این مواد جهت تامین فسفر خوراک در اشکال دی و منوکلسیم فسفات به خوراک تک معدهایها اضافه میگردند که البته ۱۵-۲۰ درصد آن بصورت غیر قابل هضم برای حیوان است.
بنابراین برای تامین منبع فسفر جیره از مکملهای معدنی استفاده میشود یا اینکه از آنزیمهای سنتتیک تجاری موجود در بازار باید استفاده شود.
اما استفاده از آنزیمها، قیمت خوراک را افزایش میدهد علاوه بر این یک راه حل کوتاه مدت برای حل مشکل است.
یک راه حل مناسب که ممکن است بتواند چندین هدف را تامین کند، ساخت نوعی پروبیوتیک، با قابلیت تجزیه فیتات است.
انواع مختلفی از میکروآلگها ( تتراسلمیس)، مخمرها ( دباریومایسس، فافیا و ساکارومایسس)، باکتریهای گرم مثبت ( باسیلوس، لاکتوباسیلوس و انتروکوکوس) و باکتریهای گرم منفی ( آئروموناس، سودوموناس و ویبریو) به عنوان پروبیوتیک بررسی شدهاند.
منبع: پایگاه مرکز اطلاعات علمی جهاد دانشگاهی
لازم به ذکر است مولتی آنزیم ناتوزیم پی و ناتوزیم پی ۵۰ ، علاوه بر آنزیمهای متنوع، دارای فیتاز نیز میباشد که اثربخشی بهتری نسبت به فیاز تک در جیرههای غذایی دارد.
به زودی ناتوفیت ۱۰۰۰۰(فیتاز خالص) را نیز در بازار ایران خواهیم داشت.