مقدمه
شیوه تغذیه فعلی در بسیاری از مزارع شیری نشان می‌دهد که سهم قابل توجهی از ماده خشک جیره را دانه ذرت تشکیل می‌دهد. با توجه به افزایش روز افزون تقاضا برای سوخت‌های تجدید پذیر و اتکای فعلی بر ذرت برای رفع این تقاضا، هزینه ذرت برای مزارع شیری میتواند سنگین باشد. اخیراً افزایش ظرفیت تولید سوخت اتانول منجر به افزایش در دسترس بودن محصولات فرعی تولید اتانول برای تغذیه گاوهای شیری شده است.
در دسترس بودن دانه‌های تقطیری ذرت (DG) که بیشتر دانه‌های تقطیری نامیده میشوند به طورقابل توجهی افزایش یافته که متعاقب آن میل استفاده از این خوراک‌ها در جیره غذایی گاوهای شیری نیز افزایش یافته است. همانطور که از محصولات جانبی تخمیر ذرت در تولید اتانول برای سالیان زیادی است که در جیره نشخوارکنندگان استفاده می-شود، به موازات تولید سراسری سوخت اتانول، میل به استفاده و تحقیق برروی تغذیه دانه‌های تقطیری غلات به گاوهای شیری افزایش یافته است.
همراه با بسیاری از خوراک‌هایی که میتوانند به منظور تأمین مواد مغذی مورد نیاز گاوهای شیری استفاده شوند، فرصت ها و چالش‌های استفاده از دانه‌های تقطیری می بایستی توسط متخصصان تغذیه و گاوداران در مزارع مورد ارزیابی قرار گیرند. در این مقاله اطلاعات مربوط به تغذیه دانه‌های تقطیری بر گاوهای شیری و چالش هایی که ممکن است در استفاده از آنها به وجود آید مورد بررسی قرار می‌گیرند.
تولید و ذخیره دانه های تقطیری
به طور سنتی، دانه‌های تقطیری در ارتباط با تولید الکل برای مصارف انسانی تولید میشوند. در حالیکه روند تولید اتانول به شکل سنتی و امروزی عموماً شبیه به هم است، پیشرفت تکنولوژی، اختلاف مصرف اتانول و شناخت از پرورش دام ها به عنوان مصرف کننده‌های مهم محصولات جانبی منجر به ایجاد نسل جدیدی از دانه‌های تقطیری شده است. یک نکته اساسی که بایستی توجه داشته باشیم این است که آنالیز قدیمی دانه‌های تقطیری که در NRC (2001) وجود دارد به دلیل سیستم‌های جدیدتر مورد استفاده در ساخت اتانول، دقیق نمی‌باشند.
اتانول میتواند از هر سوبسترای کربوهیدراتی نظیر نیشکر، ذرت و سویچ‌گراس با درجات مختلف بازدهی، تخمیر شود. در حال حاضر کربوهیدرات عمده ی مورد استفاده برای این تخمیر نشاسته ذرت میباشد. اولین قدم برای تولید اتانول آسیاب کردن ذرت میباشد (کالسچور و همکاران، 2008). با این فرآیند دانه‌ی ذرت به ذرات ریز و متوسط آسیاب میشود و آب و آنزیم‌ها جهت تجزیه نشاسته به گلوکز اضافه می گردند. این مخلوط پخته میشود و به منظور کشتن باکتری‌ها استریل می‌گردد. آرد استریل شده سرد شده و ماده تلقیحی حاوی مخمر به منظور تخمیر گلوکز و تبدیل آن به اتانول و دی اکسید کربن به آن اضافه میشود. سپس اتانول تقطیر میشود و مواد جامد باقیمانده و آب به دانه‌های تقطیری مرطوب (WDG) و باقیمانده دانه‌های تقطیری باحلال فرآوری میشوند.
معمولاً حلال‌ها با دانه‌های تقطیری مرطوب ترکیب میشوند که در نهایت منجر به تولید دانه‌های تقطیری مرطوب با حلال (WDGS) میشود. دانه‌های تقطیری مرطوب با حلال میتوانند خشک شده و به دانه های تقطیری خشک با حلال (DDGS) تبدیل شوند. هر یک از این محصولات جانبی به گاوهای شیری تغذیه میشوند.
راحت‌ترین محصول تولید اتانول جهت حمل و نقل و ذخیره سازی، DDGS است. از آنجایی که که شکل این محصول خشک است می توان آن را به هر محلی حمل کرد و حتی به طور نامحدود تحت شرایط متعارف ذخیره کرد. خشک کردن دانه‌های تقطیری نیاز به انرژی زیاد، زمان وصرف هزینه دارد، به همین دلیل DDGS بر اساس ماده خشک از WDGS گران تر است. به هر حال، حمل و نقل و نگهداری از WDGS به دلیل مرطوب بودن و فساد پذیری بیشتر مشکل‌تر است.
در نتیجه WDGS، معمولاً تنها برای مزارعی قابل استفاده خواهد بود که در فواصل نزدیک کارخانجات تولید اتانول قرار دارند. غالباً فساد در پنج تا هفت روز پس از تولید اتفاق می افتد که خود به دمای محیطی وابسته است. همچنین تجهیزات برای ذخیره ی WDGS به دلیل محتوای رطوبت بیشتر (معمولاً 35 درصد ماده خشک) میتوانند مسئله ساز باشند. با این حال زیان ذخیره سازی WDGS میتواند سرسام آور باشد. با محدود کردن اکسیژن در طول ذخیره سازی میتوان ماندگاری WDGS را افزایش داد، اگرچه با ترکیب کردن سایر مواد خوراکی نظیر پوسته‌ی دانه سویا یا با گنجاندن یک ماده ی نگه دارنده نیز میتوان مدت زمان ذخیره سازی را افزایش داد.
تحقیقات در ارتباط با شرایط ذخیره سازی بهینه برای WDGS هنوز هم در بسیاری از مناطق فعال است (مثلاً اضافه کردن علوفه یا دیگر مواد غذایی خشک به WDGS پیش از سیلو کردن یا کیسه گیری به منظور بهبود توانایی بسته بندی)
ترکیب مواد مغذی دانه‌های تقطیری
از آنجاییکه سوخت اتانول با حذف نشاسته از ذرت تولید میشود در اکثر موارد ترکیب دانه‌های تقطیری از ترکیب ذرت قابل پیش بینی است.
به عنوان یک قاعده کلی، به جز نشاسته (که در ابتدا حذف میشود)، ترکیب مواد مغذی دانه‌های تقطیری تقریباً 3 برابر غلظت آنها در دانه ذرت است. این بدین دلیل است که نشاسته تقریباً دو سوم وزن ذرت را تشکیل می‌دهد. اگر تبدیل ترکیب مواد مغذی ذرت به دانه‌های تقطیری همیشه صحیح باشد، از آنجایی که ترکیب مواد مغذی ذرت تغییر پذیری کمی دارد، ترکیب مواد مغذی دانه‌های تقطیری تنوع کمی خواهد داشت. به هر حال این موضوع در بین کارخانجات تولید اتانول همیشه مطرح بوده است. دلایل اختلافات در ترکیب مواد مغذی میتواند به تفاوت‌های اندک مراحل فرآیند سازی در طول زمان و فرآیند‌های بین کارخانجات مربوط باشد. بعلاوه، حلال‌هایی که با نسبت های مختلف به دانه‌های تقطیری اضافه می شوند، تنوع شیمیایی را هم درWDGS و هم در DDGS افزایش می‌دهند. اینگونه عوامل می توانند تفاوت‌های قابل توجهی را در DDGS ایجاد کنند.
ترکیب شیمیایی و تنوع DDGS کارخانجات مختلف تولید اتانول در جدول 1 نشان داده شده است. دانه‌های تقطیری عمدتاً به عنوان منابع تکمیلی پروتئین خام (CP) {خصوصاً پروتئین غیر قابل تجزیه در شکمبه (RUP)} در نظر گرفته میشوند. از جدول1 میتوان نتیجه گرفت که علاوه بر پروتئین خام، دانه‌های تقطیری حاوی سطوح بالایی از الیاف نامحلول در شوینده خنثی (NDF) و عصاره اتری (EE) و فسفر (P) را شامل می شود. علاوه بر این غلظت گوگرد ممکن است از یک درصد ماده خشک فراتر رود. غلظت این مادهی مغذی نسبت به ذرت بالاتر و کاملاً متغیر است که این به دلیل به اضافه کردن سولفوریک اسید در طول فرآیند تولید میباشد.
جدول 1. ترکیب مواد مغذی دانه های تقطیری خشک
| مواد مغذی | میانگین | حداقل | حداکثر |
| پروتئین خام، % DM | 32 | 30/6 | 33/5 |
| پروتئین غیر قابل تجزیه در شکمبه، % CP | 64/5 | 59/1 | 71/7 |
| RUP قابل هضم، % RUP | 68/1 | 59/2 | 76/8 |
| پروتئین موجود در دیواره سلولی (NDICP)، % CP | 45 | 38/2 | 49/5 |
| الیاف نامحلول در شوینده خنثی، % DM | 32/9 | 29/5 | 37/4 |
| عصاره اتری، % DM | 10/6 | 10/5 | 10/8 |
| خاکستر، % DM | 5 | 4/5 | 5/5 |
| فسفر، % DM | 0/86 | 0/79 | 0/9 |
| مقادیر ترکیب شیمیایی از 5 منبع DDGS (به جز عصاره اتری و فسفر: Kleinschmit et al, 2007a) و یا سه منبع DDGS (عصاره اتری و فسفر Kleinschmit et al , 2006) بدست آمده‌اند. | |||
NDF موجود در دانه های تقطیری از هضم پذیری بالایی برخوردار است. به دلیل اینکه پروتئین خام دانه های تقطیری به طور عمده از پروتئین زئین تشکیل شده است، با نرخ پایین تری در شکمبه تجزیه میشوند. مطابق با نبود آمینواسید لایزین در زئین، ترکیب آمینواسیدی پروتئین خام در دانه های تقطیری مشابه ذرت است، که در آن آمینواسید لایزین در بیشتر موارد یک آمینو اسید محدودکننده برای تولید شیر محسوب میشود.
به نظر میرسد که تنوع بین حداکثر وحداقل ترکیب مواد مغذی دانه های تقطیری برای بسیاری از اجزاء بسیار زیاد است. این مخصوصاً برای پروتئین خام و بخش پروتئینی غیر قابل تجزیه در شکمبه صدق میکند، که این یک دلیل اساسی استفاده از DDGS در جیرهی غذایی گاوهای شیری می باشد.
در بیشتر موارد کارخانجات تولید کننده DDGS، با توجه به روند مخصوص تولید اتانول، یک آنالیز مخصوص خواهند داشت. ویژگی های مهم فرآیند شامل طراحی کارخانه، فرآیندسازی یا اندازه ذرات دانه، گستردگی تخمیر و دمای خشک کردن می باشند. به علاوه تجربه نشان داده است که مقدار قابل توجهی از تغییر پذیری در آنالیز DDGS میتواند ناشی از اختلافات در ذرت (منبع و کیفیت) مورد استفاده باشد. بعضی از محصولات DDGS تجاری در جهت به حداقل رساندن مشکلات تنوع در مقادیر مواد مغذی و به وجود آوردن یکنواختی بیشتر محصول برای تحویل به مزارع شیری گسترش یافتهاند.
عملکرد گاو در زمان تغذیه دانه های تقطیری
کیفیت پروتئین خام
به عنوان یک محصول فرعی از ذرت، پروتئین خام دانه های تقطیری در شکمبه نسبتاً غیر قابل تجزیه است. این وضعیت خصوصاً در محصولاتی که دوبار حرارت دیده و خشک شده اند بیشتر دیده میشود.
بر طبق جدول آنالیز ارائه شده توسط NRC (2001) و دیگر محققان (Hristov et al., 2005; Firkins et al., 2006)، افزایش پروتئین غیر قابل تجزیه در شکمبه یک ارتباط خطی بر روی تولید شیر و پروتئین شیر دارد. این نتیجه در دانه های تقطیری به تأیید رسیده است (Pamp et al., 2006). در این آزمایش و آزمایشات بعدی (Pamp et al., 2007) زمانی که RUP به شکل دانه های تقطیری جایگزین پروتئین سویا شد تولید شیر و پروتئین شیر افزایش یافت.
پیشنهاد شده است که آمینواسید لایزین در دانه های تقطیری محدود کننده می باشد. کلین اشمیت و همکاران (b2007) دریافتند زمانی که DDGS 15 درصد ماده خشک جیره به همراه سیلاژ ذرت و علوفه یونجه یا مخلوط مساوی از هر دو تغذیه شود تولید شیر با افزایش سطح یونجه در بخش علوفه ای جیره افزایش یافت. مشخص شده است که آمینواسید لایزین اولین آمینواسید محدود کننده غدد پستانی برای گاوهای تغذیه شده با جیره های حاوی سیلاژ ذرت و یا جیره های حاوی سیلاژ ذرت/علوفه یونجه میباشد در حالیکه آمینواسید متیونین اولین آمینواسید محدود کننده برای جیره های حاوی علوفه یونجه می باشد.
اعتقاد بر این است که مکمل کردن جیره های حاوی سیلاژ ذرت زیاد با لایزین عبوری میتواند مفید باشد، هر چند پاسخ به جیره های حاوی یونجه به عنوان علوفه جیره که با متیونین و لایزین مکمل شده بودند متناقض بودند (Nichols et al., 1998; Liu et al., 2000).
انرژی
اگرچه معمولاً دانه های تقطیری به عنوان یک منبع پروتئین خام تغذیه می شوند، اما غلظت انرژی دانه های تقطیری مساوی و یا بیشتر از غلظت دانه ذرت است (Birkelo et al., 2004). هر چند انرژی دانه های تقطیری به جای نشاسته بیشتر از چربی، الیاف قابل هضم و پروتئین خام تأمین میشود. این می تواند به طور مؤثری محیط شکمبه را تحت تأثیر قرار داده و وقوع اسیدوز را کاهش دهد.
الیاف نامحلول در شوینده خنثی (NDF)
بخش کربوهیدراتی عمده در دانه های تقطیری NDF است. تغذیه‌ای سطوح بالای دانه های تقطیری غلظت NDF جیره غذایی را افزایش خواهد داد. آزمایش های متعدد نشان دادهاند که دانه های تقطیری به عنوان یک منبع الیاف مؤثر با علوفه قابل مقایسه است. در این آزمایشات تنها تا 15 درصد ماده خشک به شکل دانه های تقطیری استفاده کرده اند. به دلیل ملاحظات اندازه قطعات علوفه احتمالاً استفاده از سطوح بالاتر دانه های تقطیری در جیره در جهت جایگزینی الیاف مؤثر علوفه محدود کننده خواهد بود.
دانه های تقطیری میتوانند جایگزین بخشی از دانه ذرت و مکمل های پروتئینی در جیره شوند که این در بیشتر مطالعات بررسی شده اند که به عنوان یک فرصت به آن نگریسته می شود. اگرچه غلظت NDF این جیره ها نسبت به جیره های حاوی ذرت بیشتر میباشد اما تولید شیر معادل و/یا حتی بیشتر از جیرههای بدون دانه های تقطیری است.
چربی
سطوح بالایی از چربی در دانه های تقطیری وجود دارند. سطوح چربی جیره ها میبایستی کمتر از 5 درصد ماده خشک جیره متعادل شوند (به استثنای چربی های عبوری) تا از اختلال عملکرد شکمبه اجتناب شود. تنوع درسطوح چربی DDGS میتواند مشکل ساز باشد و باید برای عملکرد طبیعی شکمبه کنترل شود. اگر سایر منابع غذایی حاوی چربی (دانه کامل سویا و پنبه دانه) در جیره غذایی استفاده شوند، مقدار دانه های تقطیری که تغذیه میشوند بایستی محدود شوند.
فسفر و گوگرد
برنامه های مدیریت مواد مغذی بیشتر پیرامون دفع نیتروژن و فسفر طراحی شدهاند. غلظت فسفر در دانه های تقطیری نسبت به احتیاجات گاو به مراتب بیشتر است. احتمالاً با توجه به هیدرولیز فیتات در طی فرآیند تخمیر دانه های تقطیری به نظر میرسد که در دسترس پذیری فسفر در این محصولات نسبت به ذرت بیشتر می باشد. با توجه به این مورد پیشنهاد شده است که در صورت استفاده از سطوح کافی دانه های تقطیری در جیره، میتوان مکمل فسفر غیر آلی را در جیره کاهش و یا حذف نمود. با این حال به منظور برآورده ساختن اهداف مدیریتی مواد مغذی لازم است سطح فسفر در جیره نهایی کنترل شود. معمولاً فسفر موجود در DDGS دو برابر سطح فسفر دانه ذرت میباشد. تغذیه سطوح بالای DDGS ممکن است دفع فسفر را در گله افزایش دهد.
سطح گوگرد در دانه های تقطیری بالا و متغیر است. معمولاً توصیه میشود که جیره غذایی نشخوار کنندگان کمتر از 0/3 درصد ماده خشک گوگرد داشته باشد. جیره هایی که اغلب برای غلظت های بالاتر گوگرد (خصوصاً در زمان تغذیه نمک های آنیونیک) فرموله میشوند اغلب بدون مشکل می باشند. این مهم است که سطح گوگرد در جیره ی نهایی کنترل شود. درمجموع DDGS چهار برابر دانه ذرت گوگرد دارد که بایستی در زمان تعدیل جیره ها به آن توجه ویژه شود.
سطح حداکثری دانه های تقطیری
سطح ماکسیمم توصیه شده معمول دانه های تقطیری برای گاوهای شیری 20 درصد ماده خشک جیره می باشد. هر چند با توجه به سایر ویژگی ها و ترکیبات DDGS که در این مقاله بحث شد، اغلب سطح تغذیه تا 10 الی 15 درصد محدود میشود.
اندرسون و همکاران (2006) ذرت و کنجاله سویا را با دانه های تقطیری در سطوح 0، 10 و 20 درصد ماده خشک جیره جایگزین کردند. در حالیکه مصرف ماده خشک گرایش به کاهش داشت، تولید شیر و همچنین تولید پروتئین و چربی شیر برای گاوهای مصرف کننده جیره های حاوی دانه های تقطیری بالاتر بود. این خود منجر به بهبود بازده تبدیل خوراک (بازده خوراک) برای گاوهای تغذیه شده با جیره های حاوی دانه های تقطیری می شود. تولید و مصرف تحت تأثیر سطح دانه های تقطیری قرار نگرفت اگرچه اختلافات عددی در پاسخ به گرایش به افزایش بازده خوراک برای گاوهای مصرف کننده 20 درصد در برابر 10 درصد دانه های تقطیری وجود داشت.
این مساله بر روی عملکرد اصلاح شده ی تبدیل غذا (عملکرد تغذیه) برای گاوهای تغذیه شده با رژیم های حاوی DG اثر گذاشت. جذب و تولید توسط سطح گنجایش DG تحت تاثیر قرار نگرفت، هرچند تفاوت عددی در واکنش ها راه را برای گرایش به افزایش عملکرد تغذیه برای گاوهای مصرف کننده ی20 درصد DG در برابر 10 درصد DG باز کرد .
جانیک و همکاران (2008) در دو آزمایش جداگانه جیرههای حاوی 0، 10، 20 و 30 درصد DDGS و 0 و 30 درصد DDGS را تغذیه کردند و پاسخ های تولیدی را مورد ارزیابی قرار دادند. در این آزمایش ها DDGS جایگزین علوفه و کنسانتره شد. در اولین آزمایش، مادهی خشک مصرفی و تولید شیر با گنجاندن DDGS بدون تحت تأثیر قرار گرفتن بازده خوراک، افزایش یافت. در آزمایش دوم , ماده خشک مصرفی برای گاوهای تغذیه شده با DDGS افزایش یافت اما تولید شیر و بازده خوراک تحت تأثیر قرار نگرفت.
نهایتاً کنترل سطوح مایکوتوکسین ها در دانه های تقطیری مخصوصاً در طول سالهای خشک میتواند مهم باشد. شبیه مواد مغذی که در ذرت تخمیر شده برای اتانول وجود دارد، اگر در ذرت مایکوتوکسین وجود داشته باشد غلظت آن افزایش می یابد. مایکوتوکسین میتوانند دانه های تقطیری را آلوده کنند و عملکرد حیوان را کاهش دهند و همچنین اگر سطوح آنها بالا باشد میتواند به شیر انتقال یابند.
با توجه به اطلاعات ارائه شده به نظر میرسد که سطح حداکثری دانه های تقطیری در جیره گاوهای شیری در نتیجه ترکیب مواد مغذی کل جیره محدود میشود. بنابراین جیره ها باید در فراهم کردن مصرف مناسب انرژی، پروتئین قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه در شکمبه و فسفر در جهت تولید مطلوب و اهداف مدیریت مواد مغذی ارزیابی شوند. در حالی که بعضی از متخصصان تغذیه سطوح بالاتر را توصیه کرده اند، سطوح بیشتر از 10 تا 15 درصد در جیره گاوهای شیرده توصیه نمیشود مگر اینکه محتوای مواد مغذی DDGS، کل جیره و عملکرد گاو به دقت مورد بررسی قرار گیرد. سطح چربی DDGS، کیفیت پروتئین، متغیر بودن مواد مغذی، سطوح فسفر و گوگرد همگی الزاماتی هستند که در زمان استفاده از سطوح بالاتر از 10تا 15 درصد، بایستی حتماً مورد محاسبه قرار گیرند.
نتیجه گیری
تغذیه دانه های تقطیری به گاوهای شیری یک گزینه مهم و ماندنی برای گاوداران به منظور تأمین مکمل پروتئینی غیر قابل تجزیه در شکمبه و انرژی است که معادل یا حتی بهبود دهنده تولید شیر می باشد. همانند علوفه ها و سایر مواد خوراکی، اطلاع از آنالیز مواد مغذی برای دانه های تقطیری برای متوازن کردن جیره و مدیریت مواد مغذی بسیار مهم میباشد. در زمان تغذیه دانه های تقطیری به گاوهای شیری، متخصصان تغذیه و تولید کنندگان باید به غلظت پروتئین خام، پروتئین قابل تجزیه در شکمبه، فسفر، گوگرد و چربی خام به منظور عملکرد بهینه شکمبه، بهره وری گاو و دفع مواد مغذی توجه ویژه ای داشته باشند.
