كيف يؤثر البروتين الهروبي في كفاءة استخدام النيتروجين لدى أبقار الألبان

قد تبدو الحصة الغذائية متوازنة على الورق، ومع ذلك تُفقد نسبة كبيرة من النيتروجين عبر السماد. في أبقار الألبان عالية الإنتاج، تُفقد غالبية البروتين الخام الذي لا تلتقطه الكائنات الدقيقة في الكرش في البول، بينما يكون للجزء الذي يفلت من الكرش قيمة فقط إذا استطاعت الأمعاء الدقيقة هضمه. هذه الفجوة بين ما يُقدم كغذاء وما يمكن أن تستخدمه البقرة بالفعل هي حيث تُكسب أو تُفقد كفاءة استخدام النيتروجين في أبقار الألبان. السؤال العملي ليس ببساطة كمية البروتين الهروبي التي تحتويها الحصة الغذائية، بل كيف تم حماية هذا البروتين الهروبي وما يتبقى منه على المستوى المعوي.

رؤية كروبنتا

تصف أنظمة تقييم البروتين مثل DVE/OEB وnXP/RNB نفس المبدأ: RUP هي قيمة محسوبة بمعدل مرور مفترض، وتعتمد فائدتها على الهضم المعوي. لذلك، يمكن أن يُظهر مكون بروتين هروبي رقم RUP مرتفع ومع ذلك يقدم كمية قليلة من البروتين القابل للاستقلاب إذا كانت طريقة الحماية قد قللت من الجزء القابل للهضم. يجب أن يقترن التقييم دائمًا ببيانات التحلل مع الهضم المعوي وافتراض معدل المرور الأساسي.

لماذا يجب موازنة البروتين القابل للتحلل وغير القابل للتحلل في الكرش

البروتين القابل للتحلل في الكرش (RDP) يغذي تخليق البروتين الميكروبي؛ تستخدم الكائنات الدقيقة البروتين القابل للتحلل والطاقة القابلة للتخمير لبناء البروتين الميكروبي، والذي يصبح مصدرًا رئيسيًا للأحماض الأمينية للبقرة. البروتين غير القابل للتحلل في الكرش (RUP، ويسمى أيضًا UDP أو البروتين الهروبي) يغادر الكرش ويُهضم في الأمعاء الدقيقة. عندما توفر الوجبات التقليدية كمية أكبر من RDP مما يمكن أن يلتقطه مجتمع الكرش، يُمتص الفائض كأمونيوم ويُفرز كبولين. يمكن أن يؤدي تغذية المزيد من البروتين الهروبي بنفس الكمية الإجمالية من البروتين الخام المتناول إلى تحويل جزء من هذا التدفق، ولكن فقط إذا كان الجزء الهروبي قابلًا للهضم. قام تحليل تجميعي حديث بتقييم نيتروجين اليوريا في الحليب كمؤشر لتغذية البروتين وكفاءة استخدام النيتروجين في أبقار الألبان، مما يدعم استخدامه كأداة مراقبة بينما يظهر أن التفسير يعتمد على عوامل النظام الغذائي والحيوان ^[1].

طريقة الحماية تحدد ما يصل إلى الأمعاء الدقيقة

توجد عدة طرق لمعالجة مصدر البروتين بحيث يقل تحلله بواسطة الكائنات الدقيقة في الكرش: المعالجة الحرارية، تفاعلات مايلارد مع السكريات المختزلة، معالجة الليجنوسولفونات، وتاريخيًا الفورمالدهيد. كل طريقة تغير كلاً من التحلل والهضم المعوي، ولا يمكن الحكم عليهما بشكل منفصل. في تفاعل مايلارد، تتفاعل السكريات المختزلة التي تحتوي على مجموعة ألدهيد أو كيتون حرة مع مجموعات أمينية حرة، ولا سيما مجموعة الإبسيلون-أمينو من الليسين، عبر قاعدة شيف ومنتجات أمادوري نحو الميلانويدينات. يتم التحكم في هذا لجعل البروتين مقاومًا للكائنات الدقيقة في الكرش بينما لا تزال الأحماض والإنزيمات في الأمعاء الدقيقة تطلق الأحماض الأمينية؛ يؤدي التفاعل المفرط إلى تدمير الليسين وتقليل الهضم والاستساغة.

هذا هو السبب في أن الرقم المرتفع لـ RUP وحده لا يعني الكثير. يتم حساب RUP من خصائص التحلل المقاسة عند معدل مرور مفترض (Kp)، وليس من البروتين المتبقي بعد فترة حضانة كاملة. قارن قيم RUP فقط عند نفس Kp، لأن Kp يُقدر من الاستهلاك والإنتاج بدلاً من قياسه في الكيس.

حركية التحلل والهضم المعوي معًا

يصف حضانة كيس النايلون في الموقع مصدر البروتين من خلال جزءه القابل للذوبان، وجزءه القابل للغسل ولكنه غير قابل للذوبان، وجزءه القابل للتحلل المحتمل، وجزءه غير القابل للتحلل، ومعدل التحلل الجزئي Kd. ينتج التحلل الفعال وRUP من هذا الجزء القابل للتحلل، وKd، وKp المفترض. الهضم المعوي منفصل: يقيس حصة البروتين غير المتحلل في الكرش الذي يُهضم في الأمعاء الدقيقة، على سبيل المثال باستخدام تقنية كيس النايلون المتنقل في الأبقار المزودة بقنوات اثني عشرية. لا يوفر RUP المرتفع مع هضم معوي منخفض سوى القليل من البروتين القابل للاستخدام، كما أن المعالجة المفرطة تقلل كلاً من التحلل والهضم في آن واحد.

يتفاعل اختيار الطريقة أيضًا مع إمداد الأحماض الأمينية. المعالجة الحرارية ومعالجة السكر التي تربط الليسين تترك الليسين الكلي دون تغيير بينما ينخفض الليسين المتفاعل، لذلك لا يمكن أن تحل مؤشرات التركيب والحرارة محل هضم الأحماض الأمينية المقاس. بالنسبة للتركيب، هذا هو الفرق بين قيمة البروتين القابل للاستقلاب المحسوبة وإمداد الأحماض الأمينية الفعلي للبقرة.

ما تظهره الأدلة على مستوى البقرة

تشير الأدلة الميدانية والمسحية إلى نفس الاتجاه: يختلف استخدام النيتروجين بشكل كبير بين الأبقار والقطعان. في دراسة لعوامل مستوى البقرة المرتبطة باستخدام النيتروجين، اختلفت كفاءة استخدام النيتروجين، المعرفة على أنها إخراج النيتروجين في الحليب واللحم مقسومًا على استهلاك النيتروجين، بين الحيوانات تحت تغذية قابلة للمقارنة، مما يشير إلى أن تعديلات مستوى الحصة الغذائية وحدها لا تفسر كل التباين ^[2]. ارتبط تقليل محتوى البروتين الخام مع الحفاظ على إمداد الأحماض الأمينية الأساسية الكافي بتحسين كفاءة استخدام النيتروجين وانخفاض إفراز النيتروجين في البول في أبقار الألبان المرضعة ^[3]. كما تمت دراسة الأنظمة الغذائية منخفضة البروتين القائمة على سيلاج البقوليات من حيث الأداء والتمثيل الغذائي وكفاءة استخدام النيتروجين، مع نتائج تعتمد على جودة البروتين في العلف واستراتيجية المكملات ^[4].

لا تعني هذه النتائج أن إضافة البروتين الهروبي ترفع الكفاءة تلقائيًا. بل تعني أنه عندما يتم تصحيح الزيادة المفرطة في RDP ويكون الجزء الهروبي مهضومًا جيدًا، يمكن الاحتفاظ بالمزيد من النيتروجين المتناول في الحليب بدلاً من إفرازه. والعكس صحيح أيضًا: مصدر البروتين الهروبي ضعيف الهضم يمكن أن يزيد من نيتروجين البراز دون تحسين الاحتفاظ بالنيتروجين.

كيفية تقييم مصدر بروتين محمي في الممارسة العملية

اطلب بيانات تحلل مقاسة في أبقار حية بموجب بروتوكول محدد، مع ذكر معدل المرور، وبيانات الهضم المعوي المقاسة في الجسم الحي. تعامل مع اختبارات تحلل البروتين في المختبر بحذر، لأنها ترتبط بشكل ضعيف بالقياس في الموقع للبروتينات المعالجة بالحرارة وتفاعل مايلارد، وتميل إلى المبالغة في الحماية في الكرش. تحقق مما إذا كان نظام التقييم يطبق نفس افتراض Kp قبل مقارنة المكونات. أخيرًا، تذكر أن التوصيف التجريبي للمكون ليس تجربة تغذية: تصف دراسات التحلل والهضم المادة، بينما تتطلب استجابات إنتاج الحليب بيانات أداء حيوانية منفصلة.

في هذا السياق، تقدم كروبنتا بروتين الصويا الهروبي MP وبذور اللفت الهروبي MP ضمن مجموعة حلول البروتين لديها. يُفيد أن بروتين الصويا الهروبي MP يحتوي على أكثر من 80% RUP عند معدل مرور مفترض يبلغ 6%/ساعة، مع معدل تحلل يبلغ حوالي 1%/ساعة وهضم معوي للبروتين غير المتحلل في الكرش يقترب من 100%. ويُفيد أن بذور اللفت الهروبي MP تحتوي على حوالي 80% RUP عند 6%/ساعة، مع معدل تحلل يبلغ حوالي 1.4%/ساعة وهضم معوي حوالي 90%. توضح هذه الأرقام لماذا يجب قراءة RUP دائمًا مع معدل المرور المفترض والهضم المعوي.

ملخص تقني

تعتمد كفاءة استخدام النيتروجين في أبقار الألبان على موازنة البروتين القابل للتحلل في الكرش لتخليق البروتين الميكروبي مع جزء هروبي يمكن للأمعاء الدقيقة هضمه. يعتبر البروتين غير المتحلل في الكرش (RUP) قيمة محسوبة بمعدل مرور مفترض ويجب قراءته مع الهضم المعوي. طريقة الحماية، وفقدان الليسين التفاعلي، والمعالجة المفرطة كلها تشكل البروتين الهروبي القابل للهضم المتاح بالفعل، ويستمر التباين على مستوى البقرة في استخدام النيتروجين حتى تحت تغذية قابلة للمقارنة.

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي وراجعه فريق التحرير في كروبنتا. وهو معلومات عامة وليس استشارة مهنية.