حبيبات المقطرات للحيوانات المجترة: تقييم جودة البروتين
إعداد: أ.د. محمد علي مكي جاسم الربيعي  كلية الزراعة جامعة واسط - العراق

يأتي البروتين الذي تحصل عليه البقرة من أصلين: بروتين التغذية والبروتين الميكروبي. اعتمادًا على قابليته للتحلّل ، يتمّ تكسير جزء من بروتين التغذية في الكرش (RDP) بواسطة كائنات دقيقة معينة تستخدم النيتروجين (وأحيانًا عناصر أخرى) ، وسلاسل الكربون ، والهيدروجين، والأكسجين، والطاقة لإنتاج البروتين الخاص بها.

سيحمل مرور الهضم من المعدة الأولية إلى الأمعاء هذا البروتين كمكون من الخلايا الميكروبية ليتم هضمها في الأمعاء. البروتين غير القابل للتحلل  في الكرش سيمر سليما إلى الأمعاء ليتم هضمه هناك أيضًا. عادة ما يكون هناك جزء صغير (بروتين تالف بالحرارة) لا يمكن هضمه ويمر عبر الجهاز الهضمي سليمًا ، وينتهي به الأمر في السماد.

بروتين الكرش غير القابل للتحلل

دعونا نركز على أهمية البروتين الذي يهرب من الكرش ويتم هضمه في أمعاء البقرة. غالبًا ما نطلق على هذا البروتين تجاوز البروتين أو بروتين الكرش غير القابل للتحلل (RUP).لكي تتحلل البروتينات بواسطة الكائنات الحية الدقيقة أو الإنزيمات الحيوانية ، يجب أن تكون في محلول مائي. لذلك من السهل فهم سبب ارتباط قابلية ذوبان البروتين بالتحلل. تحتوي بعض الأعلاف على كمية أكبر من RUP بسبب تركيبتها المتأصلة مما يجعلها غير قابلة للذوبان نسبيًا. مثال على ذلك هو بروتين البرولامين (الزايين) الموجود في حبوب الذرة والذي يتميز بقابلية أقل للتحلل في الكرش بسبب قدرته على مقاومة الماء. من الأمثلة الأخرى على انخفاض قابلية التحلل الكامنة البوليمرات البوليفينولية مثل العفص ، والتي تثبط الإنزيمات التي تخفض معدل تحلل البروتين ونزع الأمين في الكرش. عوامل أخرى هي على سبيل المثال المعالجة الحرارية للبروتين ، إما غير مقصود (التسخين أثناء الحفظ) أومتعمد أثناء التجفيف ، مما يؤدي إلى تفاعل كيميائي بين الأحماض الأمينية والسكريات المختزلة (تفاعل ميلارد) ، مما يجعل كلا المغذيين غير متاحين للهضم. دعونا نركز على التسخين حيث تمّ اعتماده على نطاق واسع من قبل صناعة الأعلاف كطريقة لحماية البروتين النباتي من تدهور الكرش.

عندما يتمّ تسخين الأعلاف في وجود الرطوبة، عند درجة حرارة عالية بما يكفي ، وخلال فترة كافية، يحدث تفاعل يسمّى تفاعل ميلارد. بعبارات مبسطة، يبدأ التفاعل عندما تتفاعل المجموعة الأمينية لحمض أميني واحد (غالبًا لايسين) مع مجموعة كاربونيل من كربوهيدرات مختزلة مكونة جلوكوزامين. لا يمكن ربط السكريات فقط في تفاعل Maillard ولكن أيضًا مع hemicellulose ، مما يقلل أيضًا من توافر الكربوهيدرات الأخرى عالية الهضم في الحيوانات المجترة وأنواع الماشية الأخرى. يخضع الجلوكوزامين بعد ذلك لما يسمّى "إعادة ترتيب أمادوري" ، والذي يتكون كيميائيًا من تحويل N-glucosamine إلى كيتو أمين المقابل. ثمّ يقوم الكيتو أمين بتكوين الميلانويد والبوليمرات النيتروجينية البنية الأخرى التي تضفي اللون البني المميز لتسخين الأعلاف التالفة. والنتيجة النهائية هي مركبات لا يمكن هضمها ، وبالتالي تقلل من البروتين والكربوهيدرات وإمدادات الطاقة للحيوان. المرحلة الأولية في هذه السلسلة من الأحداث (إنتاج الجلوكوزامين) قابلة للعكس ، وتصبح غير قابلة للانعكاس بمجرد تقدم التفاعل بعد تحويل الكيتو أمين. يتمثل التحدي الذي يواجه صناعة الأعلاف الحيوانية بعد ذلك في تحديد النقطة التي يكون فيها البروتين أقل قابلية للتحلل (المراحل الأولية من التفاعل) في الكرش ولكن لا يزال يتم هضمه في الأمعاء.

من المعروف أن  الحبوب المجففة المقطرة (DDG) مصدر جيد لـ RUP. نظرًا لأن قابلية تحلل بروتين الذرة تبلغ حوالي 50 ٪ ، فإن أي بروتين خام غير قابل للتحلل (CP) أعلى من هذه القيمة سيكون عادةً نتيجة التسخين أثناء المعالجة. من المهم تحديد مقدار هذا البروتين الذي لا يزال متاحًا من وجهة نظر غذائية. يقيس نظام تحليل المذيبات ألياف المذيبات المحايدة (NDF) و ألياف المذيبات الحمضية (ADF). يمكن قياس التغيرات في تحلل البروتين التي تحدث أثناء المعالجة عن طريق تحليل النيتروجين (أو البروتين) المستعاد في جزء NDF (المذيب المحايد غير القابل للذوبان CP ؛ NDICP). يتضمن هذا التحليل البروتين في كل من المراحل الأولية من تفاعل Maillard ، وكذلك البروتين الذي تعرض للتلف بشكل لا رجعة فيه (ما بعد تكوين الكيتو أمين). من ناحية أخرى ، يحدد تحليل ADICP (المذيب الحمضي غير القابل للذوبان CP ؛ ADICP) البروتين الذي لا يتوفر للحيوان بنسبة 100٪. كان التنبؤ بقابلية هضم الأحماض الأمينية للدجاج على سبيل المثال هو الأفضل في المعادلات التي تضمنت تركيز البروتين الخام غير القابل للذوبان في المذيب الحمضي في النموذج (r = 0.76 و 0.84 ، على التوالي ، فإن الاختلاف بين NDICP و ADICP سيعطي فكرة عن البروتين الذي تمت معالجته بالحرارة ، والذي لا يزال من الممكن اعتباره بروتين جانبي "قابل للتحلل الحيوي". نتيجة للضرر الذي لحق بالبروتين أثناء التسخين ، سيتم أيضًا استرداد ADICP في جزء lignin مما يزيد من قيمته.

أجزاء البروتين في حبيبات المقطرات

لتقييم آثار التجفيف على البروتين ، درسj آلاف العينات من الذرة المقشرة ، وحبوب المقطرات الرطبة والمجففة .عادة ما تخضع الذرة المقشرة لخطوة طهي قبل إضافة الخميرة للتخمير ، لذلك يمكن للمرء أن يتوقع تغيرات في تحلل البروتين في حبيبات المقطرات الرطبة. وبالمثل ، للحصول على DDG ، يتم تجفيف المنتج الرطب المقطر بالفعل بالحرارة بشكل عام (بعض التقنيات لا تفعل ذلك) ، لذلك من المتوقع أيضًا حدوث بعض التغييرات في البروتين بين المنتج الرطب والمنتج المجفف.

سجل التباين الملحوظ في أجزاء البروتين بين حبوب الذرة ، المقطرات الرطبة ، وحبوب المقطرات المجففة. أول شيء يجب ملاحظته هو التغيير في البروتين القابل للذوبان ، والذي يسقط بين حبوب الذرة وكلا المنتجين المشتركين. هذا أمر متوقع لأن بعض هذا البروتين هو بالضبط الذي سيصبح جزءًا من نتيجة RUP للمعاملات الحرارية ، والطهي أولاً ، ثم التجفيف. ينعكس هذا في الصف الثاني الذي يظهر أيضًا انخفاضًا متوازيًا في البروتين القابل للتحلل من 36.9٪ في حبوب الذرة إلى 31.7٪ في DDG. كما هو متوقع ، أدت المعالجات الحرارية أيضًا إلى تغييرات في ADICP٪. كانت الزيادة في هذا الجزء بين حبوب الذرة وحبوب المقطرات الرطبة 3.3 وحدة مئوية فقط ، و 0.1 وحدة مئوية ضئيلة بين هذا المنتج والمنتج المجفف.

من المحتمل أن تكون السكريات والأحماض الأمينية قد خضعت لمراحل مختلفة من تفاعل Maillard خاصة أثناء خطوة الطهي. ومع ذلك ، نظرًا لأن التجفيف يحدث بعد التخمير ، فمن المحتمل ألا تتوفر السكريات للتفاعل مع الأحماض الأمينية لزيادة زيادة ADICP. زادت NDICP ما يقرب من 7 نقاط مئوية نتيجة لطهي الذرة المطحونة (تذكر أن ADICP موجود في NDICP). الفرق بين NDICP و ADICP هو البروتين الموجود فقط في الخطوات الأولية لتفاعل Maillard ومن المحتمل أنه لا يزال متاحًا للهضم. قام NDICP بزيادة 0.6 وحدة مئوية فقط نتيجة لتجفيف المنتج ، مما يوضح مرة أخرى أنه تم تقليل الضرر الذي يلحق بالبروتين في هذه الخطوة الأخيرة. عكس اللجنين التغييرات الملحوظة في CP في أجزاء الألياف وأظهر أن معظم التغيير في البروتين حدث أثناء الطهي (4.8 - 1.1) ، وكان معدومًا تقريبًا نتيجة التجفيف (5.0 - 4.8).

أظهرت النتائج كيف أن التكنولوجيا المستخدمة في صناعة الإيثانول خلال القرن الحادي والعشرين قد حولت حبوب المقطرات إلى منتج مستقر وموثوق للغاية. اختفت تقريبًا بعض مخاوف الماضي بشأن تسخين المنتج أثناء التجفيف. من المحتمل أن تؤدي التغييرات التي لوحظت بين حبوب الذرة والمنتجات المشتركة الرطبة والمجففة إلى تحسين قابليتها للهضم مما يؤدي إلى مصدر مرغوب فيه للغاية للطاقة والبروتين الجانبي القابل للتحلل.