سودمندی استفاده از مخمرها (ساکارومایسز سرویسه)

مقدمه

مخمرها میکروارگانیسم یوکاریوت از خانواده قارچ‌ها هستند. معمولاً اندازه 10 میکرومتر دارند و دارای یک غشاء هسته، دیواره سلولی و محتوای سیتوپلاسمی می‌باشند. مخمرها هتروتروف‌اند یعنی به مواد آلی به عنوان منابع انرژی و مواد مغذی وابسته هستند. همه مخمرها شبیه هم نبوده و تاکنون 60 جنس و 1500 گونه از مخمر شناخته شده‌اند و تنها تعداد محدودی از آن‌ها به صورت تجاری قابل استفاده هستند. با توجه به توانایی ویژه و خصوصیات تغذیه‌ای مخمر ساکارومایسز سرویسه (Saccharomyces Cerevisiae)، بهترین گونه برای استفاده برای تغذیه حیوان می‌باشد. برای این گونه هزاران سویه مختلف وجود دارد که با توجه به خواص ژنتیکی دارای فعالیت و متابولیسم متفاوت می‌باشند. بنابراین، محصولی از مخمر برای کاربرد خاص در تغذیه حیوانات استفاده می‌شود که باید به دقت انتخاب گردد تا نتیجه مطلوب حاصل شود.

انواع مختلف مخمر و محصولات حاصل از آن در تغذیه دام استفاده می‌شود که شامل:

مخمر زنده (پروبیوتیک)

مخمرهای زنده یا پروبیوتیک‌ها به عنوان میکروارگانیسم‌های زنده‌ای شناخته می‌شوند که با مصرف مقادیر کافی، باعث افزایش سودمندی برای سلامت دام می‌شوند. یکی از چالش‌های تولید مخمر، اطمینان از زنده و فعال ماندن آن در طی فرآیند تولید، فرآوری خوراک، انبارداری و تا زمان رسیدن به دستگاه گوارش می‌باشد.

مخمرهای زنده باعث ایجاد اثرات مثبت بر نشخوارکنندگان ساکارومایسز سرویسه (Saccharomyces Cerevisiae CNCM1-1077) و تک معده‌ای‌ها (Saccharomyces Cerevisiae CNCM1-1079) می‌شوند و این وابسته به سویه مخمر مورد استفاده می‌باشد. فوایدی از سویه‌های خاص مخمر برای کنترل pH شکمبه (کاهش خطر اسیدوز) در نشخوارکنندگان وجود دارند که از طریق بهبود شرایط تخمیر شکمبه، بهبود قابلیت هضم فیبر و افزایش استقرار میکروبی شکمبه حاصل می‌شود. در تک معده‌ای‌ها مخمرهای زنده می‌توانند سبب بهبود هضم از طریق اثرات سودمند بر فلورمیکروبی دستگاه گوارش شوند که سبب بهبود راندمان خوراک و عملکرد حیوان می‌شوند. همچنین مخمرها می‌توانند به حفظ سلامت دستگاه گوارش و کاهش بروز علائم اختلالات گوارشی کمک کنند.

سلول کامل مخمر غیر فعال

 بیشتر مواد مغذی در سیتوپلاسم سلول مخمر قرار دارد و سلول‌های مخمر باید لیز شوند تا این مواد مغذی را رها کنند که برای حیوان قابل جذب باشند. سویه مخمر و فرآیند تولید (مثل شرایط خشک کردن) می‌تواند خصوصیات، ساختار، ترکیب و راندمان محصول نهایی را تحت تأثیر قرار دهد. با توجه به فرآیند غیر فعال‌سازی (که از فرآوری‌های حرارتی، مکانیکی و شیمیایی استفاده می‌شود) انواع مختلفی از مخمرهای غیر فعال وجود دارند.

مخمر اتولیز

اتولیز یک فرآیند خودهضمی می‌باشد که سلول از طریق عمل آنزیم‌های هضمی داخلی (آنزیم‌های اندوژنوس) باعث غیر فعال شدن خودش می‌شود. فرآیند اتولیز نسبت به فرآیندهای هیدرولیز کمتر قابل کنترل و جهت‌دهی است. پروتئین‌ها و نوکلوئوتیدها تنها به مقدار کمی جدا می‌شوند. این مخمرها در جیره حیوانات برای افزایش خوشخوراکی و حمایت از سلامت دستگاه گوارش و هضم غذا استفاده می‌شوند و اثر پری بیوتیکی دارند.

مخمرهای هیدرولیز

مخمرهای هیدرولیز از هضم سلول مخمر توسط آنزیم اگزوژنوس تولید می‌شوند. آنزیم‌های انتخابی در طی فرآیند تولید به‌صورتی اضافه می‌شوند که سطح مطلوبی از هیدرولیز حاصل شود. پروتئین‌ها به پپتیدهای با اندازه کوچک و اسیدهای نوکلوئیک تقسیم می‌شوند و فرآیند هیدرولیز کاملاً قابل کنترل و جهت‌دهی است و در نهایت مواد مغذی با قابلیت هضم نسبتاً بالا تولید می‌شوند. مخمرهای هیدرولیز دارای دیواره سلولی و عصاره مخمر هستند و در هیچ مرحله‌ای از فرآیند هیدرولیز از هم جدا نمی‌شوند.

مخمرهای غنی غیرفعال

این مخمرها با مواد معدنی یا ویتامین‌ها غنی شده‌اند که نوع خاصی از مخمرهای غیر فعال هستند. همانند انسان‌ها، مخمرها وقتی در معرض تابش نور UV قرار می‌گیرند، می‌توانند به طور طبیعی ویتامین D را تولید کنند.

در این فرآیند استرول‌های طبیعی درون مخمر (ارگوسترول) به ویتامین D (ارگوکلسیفرول) تبدیل می‌شوند. همچنین مخمرها توانایی گرفتن یا ورود مواد معدنی کمیاب (سلنیوم، کروم، ید، منگنز و …) را به درون سلول خود دارند و این ویژگی برای تولید یک توده مخمر غنی از مواد معدنی ایده‌آل است. مخمر S.Cerevisiae NCYCR397 می‌تواند سلنیم غیر آلی را استفاده کرده و سپس به صورت سلنو-آمینواسید آلی (سلنو-متیونین و سلنو-سیستئین) وارد پروتئین‌های مخمر کند. سلنیوم در فرم آلی دارای قابلیت دسترسی بالاتری است.

دیواره سلولی مخمر

دیواره سلولی مخمر در حقیقت بخش نامحلول مخمر هیدرولیز و یا اتولیز است که بعد از جداسازی از محتوای عصاره مخمر حاصل می‌شود، 40-30 درصد وزن خشک سلول مخمر را تشکیل می‌دهد و شامل دو لایه است. لایه خارجی غنی از مانان اولیگوساکاریدها (MOS) است، 30-20 درصد وزن دیواره سلولی را تشکیل می‌دهد که وابسته به شرایط فرآوری می‌باشد. MOS مسئول جلوگیری از اتصال باکتری‌های نامطلوب به سطح مخمر، تبادلات غشائی، تخلخل یا نفوذپذیری و به طور گسترده‌تر حفاظت از مخمر در برابر عوامل محیطی است.

 لایه داخلی غنی از بتا 1 و 3-گلوکان و بتا 1 و 6-گلوکان و 35-20 درصد وزن دیواره سلولی مخمر را تشکیل می‌دهد که سبب حالت استحکام و انعطاف‌پذیری در دیواره سلولی می‌شود. همچنین این لایه حاوی کیتین (حدود 2 درصد دیواره سلولی) است که نقش اصلی در تکمیل دیواره سلولی (انسجام دیواره) دارد. ساختار و ترکیب دیواره سلولی مخمر تأثیر مستقیم روی خصوصیات بیولوژیکی دیواره سلولی و فعالیت آن دارد. هر محصول دیواره سلولی مخمر ویژگی منحصر به فرد دارد که عملکرد و کاربرد آن را در تغذیه دام مشخص می‌کند.

دیواره سلولی مخمر به طور ویژه در همه گونه‌های حیوانات می‌تواند:

1)       به حفظ سلامت دستگاه گوارش کمک کند.

2)       باعث حمایت از استفاده از خوراک و عملکرد رشد حیوانات شود.

3)       باعث تقویت سیستم ایمنی و سیستم طبیعی دفاعی بدن شود.

4)       مایکوتوکسین‌های خاص را جذب می‌کند.

 عصاره مخمر

عصاره‌های مخمر بخش محلول در آب هستند و عمدتاً از طریق سانتریفیوژ مخمرهای هیدرولیز تولید می‌شوند و وابسته به فرآیند پس از تخمیر هستند. عصاره مخمر به عنوان منبع مواد مغذی و یا طعم دهنده استفاده می‌شوند که غنی از پروتئین (بیش از 60 درصد) و پپتیدها بوده و همچنین حاوی میزان زیادی از ویتامین‌های گروه B می‌باشند. حدود 50 درصد نیتروژن عصاره مخمر به صورت اسیدهای آمینه آزاد می‌باشند و به عنوان سوبسترا برای فلور طبیعی دستگاه گوارش حیوانات استفاده می‌شوند. عصاره مخمر حاوی اسید نوکلوئیک (از جمله آدنین) و نوکلئوتیدها هستند. همچنین غنی از مواد معدنی است و به هر دو فرم خشک و مایع قابل استفاده هستند. نوع عصاره مخمر تولیدی به شدت وابسته به ماهیت آنزیم‌های مورد استفاده و همچنین شرایط فرآوری (مدت هیدرولیز، دما و …) دارد.

تفاوت عملکرد مخمر زنده و کشت مخمر

مخمر زنده

مصرف اکسیژن، کاهش تولید لاکتات، افزایش مصرف لاکتات، بهبود محیط برای رشد باکتری‌های سلولایتیک و قارچ‌ها، بهبود هضم فیبر، تغذیه باکتری‌های مفید، بعد از مرگ چسبیدن به توکسین‌ها، تنظیم اسیدیته شکمبه

کشت مخمر

بهبود محیط برای رشد باکتری‌های سلولایتیک و قارچ‌ها، بهبود هضم فیبر، تغذیه باکتری‌های مفید، بعد از مرگ چسبیدن به توکسین‌ها، تنظیم اسیدیته شکمبه

جمع بندی

مخمرها یک منبع با ارزش از ترکیبات دارای ارزش غذایی برای تغذیه حیوان هستند. هر محصول مخمر ویژگی‌های خاص خودش را دارد و دارای اثرات سودمندی روی سلامت و عملکرد رشد حیوان به خصوص در طی دوره‌های استرس‌زا و پرچالش مثل دوران از شیرگیری، اختلالات بیماری، استرس گرمایی و.. می‌باشد. تعداد زیادی از محصولات خالص مخمر شامل مخمرهای زنده و مشتقات آن در بازار تغذیه دام قابل دسترس هستند.  بهترین گونه برای استفاده در تغذیه حیوان مخمر ساکارومایسز سرویسه (Saccharomyces Cerevisiae) می‌باشد که برای این گونه هزاران سویه مختلف وجود دارد. با توجه به تحقیقات صورت گرفته و تأیید انستیتو تحقیقات بین المللی اینرا (INRAE) با بیش از 3500 کارمند در اتحادیه اروپا و انجام آزمایشات متعدد در ایالت متحده مناسب‌ترین سویه برای محیط شکمبه در نشخوارکنندگان CNCM1-1077 Saccharomyces Cerevisiae  (LEVUCELL) می‌باشد. ضمناً شمار میکروبی کل واقعی (CFU) و میزان مصرف اهمیت ویژه‌ای در انتخاب مخمر دارد.

www.lallemandanimalnutrition.com

ترجمه : سحر کریمی | دکتری تخصصی تغذیه دام