خبرنامه شماره ۱۰. آیا تعداد اجزای تشکیل دهنده در فرمولاسیون ترکیبات توکسین بایندری موثر است؟ بخش اول: چگونگی بررسی کارآمدی ترکیبات آلومینوسیلیکاتی
مهندس سید محمد جواد یعقوبی، دی ماه 1400

توکسین بایندری که درگله استفاده می­ کنم پنج جزیی است، ترکیب توکسین بایندر شما چند جزیی است؟ این سوالی است که معمولا در مباحثی که با کارشناسان مزارع دامپروری صورت می گیرد با آن روبرو می ­شوییم که دلالت بر آن دارد که کارشناسان مهم ­ترین شاخص برای ارزیابی کیفیت ترکیبات توکسین بایندری را در تعداد اجزای تشکیل دهنده محصول می ­دانند. به نظر می ­رسد شرکت های تولید کننده با انجام تبلیغات وسیع در خصوص تعداد اجزای تشکیل دهنده­ ی ترکیبات توکسین بایندری سعی در ارایه اطلاعات نادرست به کارشناسان صنعت دامپروری دارند، زیرا کیفیت هریک از ترکیبات و مقدار استفاده شده از هر یک از اجزا، به همان میزان استفاده صحیح از ترکیبات متفاوت بایندر می­ توانند در فرمولاسیون ترکیبات توکسین بایندری موثر باشند. حال سوال اینجاست که از کجا متوجه شوییم که آیا از اجزای با کیفیت در فرمولاسیون توکسین بایندرها استفاده شده است و یا چگونه تشخیص دهیم که آیا مقدار موثری از اجزا در فرمولاسیون به کار گرفته شده است. در این مقاله تلاش شده است که در مورد ارزیابی کیفیت توکسین بایندرها صحبت به میان آید.

روش‌های مدیریتی کنترل مایکوتوکسین­ ها بر حذف آن‌ها توسط جاذب‌های مختلف متمرکز شده‌اند، با این امید که در دستگاه گوارش بیش تر به ‌عنوان یک ممانعت کننده در جذب مایکوتوکسین­ ها موثر باشند. در حال حاضر، استفاده از جاذب های متصل شونده به مایکوتوکسین ­ها، کاربردی ترین راه برای محافظت حیوانات در برابر مایکوتوکسین­ ها به حساب می آیند.

فرایند جذب مایکوتوکسین­ ها توسط مایکوتوکسین بایندرها یک واکنش کاملا شیمیایی است و بنابراین، میزان آزاد شدن انرژی، تعیین کننده نیروی محرکه آن جذب است. مهمترین ویژگی جذب، ساختار فیزیکی جاذب است، یعنی بار کل، توزیع بار، اندازه منافذ و سطح قابل دسترس، تعیین کننده قدرت جذب است. از سوی دیگر، ویژگی‌های مولکول‌های مختلف مایکوتوکسین‌ها هم چون قطبیت، حلالیت، اندازه، شکل، نحوه ی توزیع بار و ثابت‌های تفکیک نیز بر مقدار جذب شوندگی مایکوتوکسین ­های مختلف موثر است. اما هدف ما بررسی این شاخص ­ها در این مقاله نیست و بدنبال یافتن نکات کاربردی در انتخاب یک ترکیب توکسین بایندری در گله هستیم.

آن چه ممکن است در قالب یک محصول تجاری به شما پیشنهاد داده شود، مخلوطی از یک یا چندین ترکیب جاذب است که آن ­ها را می توان به سه دسته تقسیم نمود:

1) آلومینوسیلیکات­های آلی و آلومینوسیلیکات های معدنی

2) زغال فعال

3) مخمر و محصولات جانبی آن.

بنابراین دستیابی به یک ارزیابی مناسب منوط به شناخت این ترکیبات و شیوه ارزیابی آن ها دارد. به این منظور در سه  مقاله متوالی به روش های ارزیابی هر یک خواهیم پرداخت.

بررسی کیفیت آلومینوسیلیکات­های بکار گرفته شده در ترکیب توکسین بایندرها

رایج ­ترین ترکیبی که در فرمولاسیون توکسین بایندرها به کار گرفته می­ شود ترکیبات آلومینوسیلیکاتی هم چون بنتونیت ها هستند. این ترکیبات ساختارهای لایه ای سیلیکاتی دارند که توسط آلومینات­ ها محصور شده ­اند. در حالی که واحدهای سیلیکاتی از نظر الکتریکی خنثی هستند، واحدهای آلومینات حامل یک بار منفی هستند که باید با بارهای مثبت مانند سدیم خنثی شوند. این بارهای مثبت قابلیت تعویض با مولکول های یونیزه قوی­ تر مانند مایکوتوکسین ­ها را دارند و بنابراین این قابلیت را به ترکیبات آلومینوسیلیکاتی می­ دهد که یون کاتیون خود را با یک مولکول یونیزه کاتیونی دیگر مانند مایکوتوکسین­ های قطبی تعویض نمایند. برای اندازه گیری مقدار توانایی آلومینوسیلیکات­ ها در تعویض یون­ های خود با سایر ترکیبات کاتیونی از شاخصی با عنوان قدرت تبادل کاتیونی (CEC) استفاده می شود. قدرت تبادل کاتیونی به نحوه ی چیدمان واحدهای آلومیناتی در اطراف واحدهای سیلیکاتی بستگی دارد. این چیدمان ممکن است به صورت دو لایه آلومینات در اطراف واحدهای سیلیکاتی یا به صورت یک لایه آلومیناتی در اطرف هر واحد سیلیکاتی باشد.

مایکوتوکسین‌هایی مانند آفلاتوکسین‌ها دارای ساختار شیمیایی مسطح هستند و می توانند بین لایه های آلومینوسیلیکاتی به دام بیفتند. هنگامی که مایکوتوکسینی وارد لایه های آلومینوسیلیکاتی می­شود، نیروی الکتریکی تولید شده توسط اتم­های لایه­ی آلومینوسیلیکاتی و مایکوتوکسین باعث ایجاد پیوند یونی می­شود. مولکول­های مایکوتوکسینی که ساختار شیمیایی کمتر مسطحی دارند مانند زیرالنون یا مایکوتوکسین­هایی که فاقد بار الکتریکی هستند مانند تریکوتسن­ها (هم چون DON و T-2) توسط لایه­های آلومینوسیلیکاتی کمتر جذب می شوند. بنابراین توکسین بایندرهایی که در بازار ادعای این را دارند که با دارا بودن تنها ترکیب آلومینوسیلیکاتی هم چون بنتونیت، مونت موریلونیت، آلومینوسیلیکات سدیم-کلسیم هیدراته شده (HSCA) می توانند مایکوتوکسین ­های تریکوتسنی یا زیرالنونی را جذب کنند، اساسا اطلاعی در خصوص ساختار فیزیکوشیمیایی آلومینوسیلیکات ­ها ندارند.

نکته ی دوم دوز پیشنهادی برخی کمپانی ها برای مصرف ترکیبات آلومینوسیلیکاتی می باشد. توصیه به استفاده از دوزهای بسیار پایین (هم چون 10 تا 30 گرم به ازای هر راس گاو شیری یا نیم کیلوگرم در تن خوراک طیور) برای محصولاتی که حاوی ترکیبات آلومینوسیلیکاتی هستند با این واقعیت علمی که این محصولات بر پایه حضور فیزیکی عملکرد جذب را انجام می دهند، هم خوانی ندارد.

چگونه می ­توان کیفیت آلومینوسیلیکات استفاده شده در ترکیب توکسین بایندری را ارزیابی نمود؟

براساس مقررات اتحادیه اروپا دو شاخص برای سنجش آلومینوسیلیکات ها پیش پای دامپروران قرار دارد، اول آن که نمونه توکسین بایندر را به یکی از آزمایشگاه های زمین شناسی یا خاک شناسی ارایه دهیم و از آن ها بخواهیم مقدار ترکیبات اسمکتایتی محصول را بررسی نمایند (برای یافتن اطلاعات بیش تر در خصوص طبقه بندی آلومینوسیلیکات ها، پیشنهاد می شود خبرنامه شماره 2 را مطالعه بفرمایید). براساس مقررات اداره امنیت غذای اتحادیه اروپا (EFSA)، ترکیب آلومینوسیلیکاتی به کار رفته به عنوان توکسین بایندر حداقل می بایستی حاوی 70 درصد ترکیب اسمکتایتی باشد تا مجوز استفاده از آن ترکیب به عنوان ترکیب توکسین بایندری در جیره حیوانات صادر شود. اما این سخت گیری از چه جهت حایز اهمیت است. اول آن که دسته ی ترکیبات اسمکتایتی دارای فاصله ی بین لایه ای بیش از 1 نانومتر هستند و بنابراین برخلاف سایر ترکیبات آلومینوسیلیکاتی (کائولینیت­ها، الیت­ها و کلریت­ها) فضای سه بعدی کافی برای ورود مولکول درشت مایکوتوکسینی را دارند. بنابراین در صورتی که شما از سایر ترکیبات آلومینوسیلیکاتی در جیره استفاده نمایید علاوه بر آن که میزان جذب بسیار پایینی با مولکول­های درشت اندام مایکوتوکسینی دارند، مقدار زیادی از مولکول­ ها با ساختار کوچکتر مانند ویتامین ها و به خصوص مواد معدنی را به خود جذب می کنند. این بدان معنی است که نه تنها شما در مبارزه با مایکوتوکسین‌های خوراک موفق عمل نکرده ایید، بلکه بخش زیادی از منابع مغذی ویتامینه و مواد معدنی را نیز از دسترس جذب حیوان خارج نموده ایید. دومین نکته در قدرت تبادل کاتیونی اسمکتایت ها نهفته است که با دارا بودن قدرت تبادل کاتیونی بالا، پیوند ناگسستنی با مایکوتوکسین‌ها برقرار می نمایند و این باعث می شود که در طول حرکت در دستگاه گوارش -که ترکیب آلومینوسیلیکاتی با تغییرات شدید اسیدیته مواجه می شوند- بتواند مولکول مایکوتوکسین را در خود نگه دارد و آن را رها نکند. بنابراین اولین نکته ی کاربردی در این بخش آن است که آلومینوسیلیکاتی را انتخاب نماییم که حداقل 70 درصد از ترکیب آن را اسمکتایت تشکیل داده باشد تا بتواند مایکوتوکسین‌های قطبی را به خوبی باند نماید و مقدار جذب ویتامین ها و مواد معدنی آن پایین باشد، دومین نکته که ممکن است کمی کاربردی تر باشد استفاده از ترکیبات آلومینوسیلیکاتی است که با روش اسیدشویی، یون های هیدروژن را به فاصله ی بین لایه ها تزریق کرده باشند. این روش فرآوری علاوه بر آن که در میزان خالص سازی محصول موثر است، باعث خواهد شد که ترکیب آلومینوسیلیکاتی در برخورد با شوک تغییرات اسیدیته در ابتدای روده – بر اثر ریختن نمک ­های صفراوی بر روی مواد خوراکی پیش هضم شده در اسید معده- مایکوتوکسین­ ها را رها نکند. با یک pH متر ساده می ­توانید از اسیدی بودن ترکیب توکسین بایندری یا آلومینوسیلیکاتی خود مطمئن شویید. در صورتی که pH محصولی که هم اکنون در گله استفاده می­ کنید اسیدی نباشد می­ توانید انتظار داشته که ترکیب حاضر بخش زیادی از مایوتوکسین­ هایی را که در معده جذب کرده است، در روده رها خواهد نمود. در یک تحقیق (Hojati et al., 2021. Veterinary Research Forum) در دانشگاه تهران، محققین ترکیب اسیدشویی شده بنتونیت (با نام تجاری “ام تی گارد”) را با یک ترکیب بنتونیتی تجاری مورد ارزیابی جذب آفلاتوکسین­ ها قرار دادند. نتایج نشان داد که اسیدشویی کردن بنتونیت علاوه بر افزایش میزان جذب آفلاتوکسین­ ها در شکمبه، باعث کاهش میزان بازرهش آفلاتوکسین­ ها در روده بر اثر شوک تغییرات اسیدیته می­ شود. بنابراین اسیدشویی شدن ترکیب بنتونیتی در میزان جذب مایکوتوکسین­ ها در معده و عدم بازرهش آن ­ها در روده بسیار اهمیت دارد.

دومین روش تعیین کیفیت آلومینوسیلیکات ها انجام آزمایش EURL بر روی آن است. در این آزمایش که روش مورد تایید سازمان امنیت غذای اتحادیه اروپا (EFSA) است، یک ترکیب آلومینوسیلیکاتی می ­بایستی بتواند با دوز 200 گرم در تن خوراک، حداقل 90 درصد از 4000 قسمت در بیلیون آفلاتوکسین B1 را در pH معادل 5 جذب کند. در نگاه اول کمی غیرممکن به نظر می رسد که استفاده از تنها 200 گرم توکسین بایندر در یک تن خوراک بتواند چنین سطح بالای از آفلاتوکسین را جذب نماید، اما در نظر داشته باشید که در شرایط آزمایشگاهی قرار داریید و آلومینوسیلیکات مورد بررسی تنها در صورتی که بتواند در این شرایط با موفقیت عبور نماید می­ تواند شرایط سخت و پیچیده دستگاه گوارش را نیز با موفقیت پشت سر بگذارد. براساس تجربه نویسنده این مقاله در زمینه بررسی آلومینوسیلیکات های معادن ایران و انجام هر دو آزمایش بالا، به جرات می توان اذعان داشت که هیچ از یک معادن آلومینوسیلیکاتی ایران فی ذاته دارای مقدار بالای ترکیبات اسمکتایتی نمی­ باشند و در بهترین شرایط در تست EURL به جای حداقل 90 درصد، 70-35 درصد جذب را صورت می دهند. بنابراین سوال اینجاست که چه باید کرد؟ آیا می ­بایستی از مصرف آلومینوسیلیکات­ های داخلی صرفه نظر کنیم، یا با علم به این که منابع آلومینوسیلیکاتی ما می توانند مواد معدنی و ویتامین های جیره را از دسترس حیوان خارج ­نمایند، مقدار بیشتری منابع معدنی و ویتامینی در اختیار آن ها قرار دهیم تا پس از کسر جذب بنتونیتی منابع معدنی و ویتامینی از جیره مقدار مناسب این اقلام تغذیه ای در دسترس حیوان قرار گیرد؟ به هر حال هر تصمیمی که در این موضع بگیریید شما در نقطه ی بازنده قرار خواهید گرفت، زیرا در صورت عدم مصرف منابع بنتونیتی بومی با قیمت های سرسام آور توکسین بایندرهای خارجی مواجه خواهید شد و در صورت اجرای تصمیم دوم مقدار زیادی از منابع ویتامین و مواد معدنی جیره از دسترس جذب خارج خواهد شد. روش دیگری که ممکن است به ذهن خطور نماید، تصفیه منابع بنتونیتی ایران و افزایش درصد خلوص ترکیبات اسمکتایتی آن ها می باشد. با انجام شستشوهای مکرر آبی و اسیدی و هم چنین اعمال فرآوری حرارتی موثر برای افزایش فاصله بین لایه ها می ­توان میزان خلوص ترکیبات اسمکتایتی را به 70 درصد رساند. خوشبختانه این سرمایه گذاری صورت گرفته است و باعث شده است که علاوه بر تامین اسمکتایت صنایع خوراک دام و طیور ایران، این ترکیب به کشورهای دیگر نیز صادر گردد. این محصول با برند “ام تی گارد®” در بازار به فروش می رسد و مورد استفاده بسیاری از واحدهای دامپروری قرار می گیرد.