Transcript البروتينات
Protein and Amino Acids in dairy cow nutrition production and health Prof.Dr.Ryad Al -Munajed Prof. of Nutrition and Clinical Nutrition Department Faculty of Veterinary Medicine Al-Baath- University Hama- Syrian 2010 البروتينات تعرف البروتينات بأنها مركبات آزوتية معقدة ذات وزن جزيئي كبير و تتكون من جزيئات عديدة من األحماض األمينية ترتبط مع بعضها بروابط ببتيدية . يختلف التركيب العنصري للبروتينات بحسب نوعها ,ولكن جميعها تحتوي بشكل أساسي على اآلزوت و الكربون و األكسجين و الهدرجين و معظمها يحتوي كبريت بينما بعضها يحوي على الحديد و الفسفور . لمحة تاريخية بدأ علماء التغذية منذ عدة سنوات بتعريف البروتين تعريفا َ جديداً بعد دراسات عديدة ,وليس كالتعريف السائد ( ) CP ,اذ يعرف البروتين األن بعدة تراكيب مختلفة : SIP -1البروتين المنحل وهو جزء من البروتين الخام ,الذي يستخدم كمصدر للبروتين واآلزوت من قبل األحياء الدقيقة بالكرش وخالل ساعة من تناوله ,ويشمل –األمونيا , النترات -الحموض اآلمينية ,البيبتيدات وبعض البروتيناتالحقيقية . Degradable Protein DIP -2البروتين المتحطم (متكسر ) ببطىء ويشمل : بروتينات حقيقية وهي تتحطم ببطىء شديد ,خالل 16ساعة منحضانتها في الكرش من خالل أنزيمات األحياء الدقيقة . البروتين المنحل .أهمية هذا النوع يساهم بتوفير اآلزوت لنمو وتكاثر األحيا ء في الكرش. يشكل نسبة عالية من مصادر تمويل البروتين لألبقار الحلوب تصلنسبته من . % 75-50 - -يساعد في التخمر البكتيري للسكريات في الكرش . Undegradable Protein UIP -3البروتين غير المتحطم بالكرش وهو الجزء الذي اليتأثر بأنزيمات األحياء في الكرش ,حيث يعبر الى األمعاء ويطلق عليه البروتين العلفي العابر . ويشمل البروتين المتاح لألمتصاص في المعي الدقيق ,كما ويظهر جزء منه مع بروتينات الروث ( غير المهضوم ) . +وهو كمصدر للحموض اآلمينية األساسية : األعالف منوعة ب UIPوبالتالي غنية بالحموض األساسية -وهي ذات سعر مرتفع أكثر من اضافة الحموض من MP Unavailable protein -4البروتين غير المتاح – او المرتبط مع األلياف الخام المتاثرة بالحموض (السليلوز واللجنين ) ويرمز له : ADF- N Protein partition in feeds Total protein Nitrogen X 6.25 Available protein Soluble protein Degraded insoluble available protein Unavailable protein Bound or ADF-N Escaped insoluble available protein البروتينات في التغذية تعبير البروتين الخام كمصطلح َعام يطلق على كل املركبات التي يدخل األزوت في تركيبها ,ويشمل التعريف السائد كال من: البروتين الحقيقي إذ يتكون من (الحموض األمينية والببتيدات) املركبات األزوتية غير البروتينية NPN تصنف البروتينات :حسب شكلها و ذوبانها و حسب تركيبها الكيميائي وظائفها :عديدة يحتاجها اإلنسان و الحيوان باستمرار طيلة الحياة الحموض األمينية وأهميتها في التغذية ......حموض أساسية وغير أساسية عند الدواجن و الحيوانات أحادية املعدة............ عند املجترات /البروتين امليكروبي و الحموض األمينية (اضافات علفية . ) ... أنواع الفطور في سائل الكرش البكتريا والبروتوزوا في سائل الكرش يتراوح عدد البروتوزوا 10^5/1 ml RL بينما عدد البكتريا 9^10 توجد أنواع مختلفة متخصصة يمكن التأثير على هذه األنواع من خالل التغذية واإلضافات العلفية حجم البروتوزوا بنية البروتوزوا البروتين الخام مصطلح يشمل جميع مكونات العلف التي يدخل اآلزوت في تكوينها و يحوي البروتين الخام على % 16آزوت تقريبا ً . و يشمل البروتين الخام ( ) CPقسمين أساسين : .1البروتين الحقيقي .2المواد اآلزوتية غير البروتينية .و هذه األخيرة تتكون من الكربون و األكسجين و الهدرجين واآلزوت و عادة ال تحوي على الكبريت و ال الفوسفور و تركيبها أبسط من تركيب البروتينات الحقيقية . تقسيم البروتينات البروتينات البسيطة :تعطي بتحللها فقط ....حموض آمينية - 1البروتينات الليفية :وهي ال تذوب في املاء و منها نوعان رئيسيان: أ -الكيراتينات :وهي بروتينات التي يتكون منها الريش و الصوف و الشعر و األظافر و القرون ب – الكوالجينات :وهي تكون األنسجة الضامة و الرابطة و الجلد و الغضاريف و خالية من السيستين و التربتو فان – 2البروتينات املنطوية :و جميع هذه البروتينات قابلة للذوبان بعضها في املحاليل امللحية و بعضعها في املحاليل املمددة لألحماض القلوية و أهم هذه البروتينات : األلبومينات و الجلوبولينات و الهستونات و الجلوتيينات و البروالمينات (الدم – املنتجات الحيوانية واألجنة و غيرها البروتينات املرتبطة :تعطي عند تحللها ....حموض أمينية ....ومركبات عضوية وهي بروتينات منطوية و مرتبطة مع غيرها من املركبات غير البروتينية مثل: البروتينات النووية و امللونة و الفوسفاتية و الكربو هدراتية و الدهنية و املخاطية (جدار الخلية ,الغدد املفرزة ,الهرمونات واملخاط ) ..... البروتينات املشتقة : وهي تشمل النواتج الوسطية لتحلل البروتينات مثل : الببتونات و الببتيدات . اللعاب البولة البروتين الخام الدم مواد أزوتية غير بروتينية الكبد NH3 الكرش البولة أحماض أمينية NH3 المعدة و األمعاء البولة الكلية بولة الروث بروتين حقيقي بروتين ميكروبي بروتين ميكروبي +بروتين عابر أحماض أمينيه(امتصاص) مخلفات الهضم +بروتين غير مهضوم +بروتين ميكروبي مراحل تفكك البروتين والنواتج الرئيسة فيما يلي مخطط تفكك البروتين في الجهاز الهضمي عند المجترات : تحليل ويندي WEENDE العينة جاهزة تجفف بالفرن 105م تجفف بالفرن على 105م الرطوبة العينة جافة تحليلها بحمض الكبريت %1.25 ترشيح تحليلها بكلداهل الهضم الباقي الإلستخالص بأليثر التقطير االمستخلض اإلثيري المعايرة نغليه بالقلوي KOH 1.25% ترشيح الباقي النتروجين األلياف +الرماد )(56.25×N% الترميد األلياف الخام الحرق بفرن حراري االرماد االرماد حلقة استقالب اآلزوت : الكبد من جدار الكرش يوريا غير سامة (ضمن تراكيز معينة –مختلفة ) يتحول NH3 حيث اليوريا غير السامة تخرج مع اللعاب تقدر ( 30ـــــ ) 100غ /اليوم مستوى الطاقة ضروري جداً لعمل األحياء الدقيقة وعند حساب كميتها 022 g MP / 100 g OSD لكل 100غم مادة عضوية مهضومة 22 /غم بروتين ميكروبي نتيجة هامة :مصادر اإلمداد للبروتين في المجترات هي : .1البروتين العلفي العابر .2الكتلة المكروبية لذلك فالعوامل التي تؤثرعلى هدم البروتينات في الكرش لرفع كمية البروتين العابر و بالتالي كمية البروتين الكلي في األمعاء هي : * درجة األنحاللية * المعالجة الكيميائية * التجفيف * نوع العلف هدم و تحوالت البروتين في الكرش أنزيميا األحياء الدقيقة املنوعة بالكرش+NH3حموض أمينية (البروتين املكروبي ) -النواتج النهائية من الضروري تحديد تركيز NH3في سائل الكرش لتجنب :* الهدر في كمية البروتين مع العليقة اليومية * التسمم املفاجىء بغاز األمونياك *تعتمد خاصية هضم العلف و التغذية العملية للمجترات على شدة و اتجاه عملية التخمر في املعدات األمامية : مستوى الطاقة ،نسبة البروتين و مصدر اآلزوت اإلضافات العلفية و املنشطات*هدم و تحوالت البروتين في الكرش : األحياء الدقيقة تؤثر على البروتين الخامالبييتيدات +الحموض األمينية %70 -يتفكك يستهلك لتكوين الكتلة املكروبية NH3 توجيه تركيز األمونياك هام جدا :معدل 20 – 5مغ 100/مل سائل الكرش =يتحقق من خالل النسبة % 15 - 10بروتين خام في العليقة األمونياك سام ( 100 – 40مغ 100/مل عصارة كرش ) تركيز األمونياك أكثر من 100مغ يعتبر سام بشدة .يوريا • للكبد قدرة محدودة على معادلة سمية األمونياك الى • جزء من NH3يعود مع اللعاب كمصدر لآلزوت في الكرش أ – بحسب نسبة البروتين في العليقة يقدر من ( 100 -30غ /يوم ) . ب – كمية اليوريا املطروحة مع البول . ج – معدل اليوريا في الدم و الحليب مؤشر على مستو بروتين العليقة . بناء البروتين امليكروبي و نشاط األحياء مرتبط بمعدل الطاقة املتوفرة حوالي 22 غ بروتين مكروبي 100 /غ مادة عضوية مهضومة .1 .2 - - مصادر التمويل للبروتين للمجترات : البروتين العلفي العابر يقدر بنسبة %30 الكتلة امليكروبية العوامل املؤثرة على هدم و تحليل البروتين (حماية البروتينات ) نوع البروتين و درجة االنحاللية عدد مرات التعليف املعالجات املختلفة معدل تناول العلف المعالجات المؤثرة في تحلل وتفكك البروتين الخام بهدف تخفيض سرعة التفكك ...و ...وقاية من التسمم تعليف المواد المقاومة :الفصة 43بينما سيالجها .%72كسبة صويا , %55بينما السوداني . %60 تصغير جزيئات العلف المركز ,االستفادة لمنعكس البلع ,العبور التجفيف لإلقالل من االنحاللية .مراوح في الصيف المعالجة الحرارية لكسبة الصويا ,خصوصا ً مع اليوريا . يخفض الفورم الدهيد بتركيز 0,5غ100/غ بروتين خام قابلية التحلل من%76الى %38في وسط مالئم للهضم في الكرش . غلوتار الدهيد بتركيز % 1,2-0,3وألكثر من % 1,2أدى الى تراجع قوي . -الصادات الحيوية النوعية :بشرط السعر واألمان الحيوي نيومايسين مينونسين .... نسبة تفكك البروتين في كرش األبقار العلف دريس الفصة دريس البرسيم كسبة فول الصويا الفول األخضر الخمائر العلفية نسبة RPفي العليقة 11.2 16.4 15.8 15.2 12.5 نسبة تفكك RPفي الكرش من العلف %44 %54 %55 %54 %58 أي أن القسم ااألكبرمن العليقة يتكون من العلف المالئ في العالئق المختلطة يكون %45من األزوت في العليقة مصدره من األعالف المركزة تأثير مستوى الطاقة في العالئق الحاوية على اليوريا على تبدل األزوت في كرش عجول التسمين مستوى الطاقة في العليقة في الكرش المؤشر عالي متوسط منخفض طاقة مهضومة KJ/KG TM 13618 11942 9637 كمية األزوت الكلي G/100 G TM 1.97 2.10 1.85 البروتين الحقيقي (مغNفي 100غ من محتوى الكرش ) 286 106 76 مع 100/DAPSغ من محتوى الكرش 2.1 0.9 0.7 تأثير طريقة حفظ العلف األخضر على نسبة تفكك البروتين في الكرش عند األغنام طريقة الحفظ نسبة التفكك للبروتين % الفصة الرعوية (طازجة) 43 الفصة الرعوية (مبردة ) 37 الفصة الرعوية (سيالج) 72 الفصة الرعوية مجففه هوائيا ً) 28 أخطاء تغذوية لألبقار الحلوب تقديم عالئق لألبقار الحلوب غنية بالطاقة وفقيرة البروتين : نقص اإلنتاج وسمنة واضحة مثال :االعتماد على سيالج الذرة الغني بالطاقة وقليل البروتين. لذا وجب التفكير بطريقة لرفع كمية البروتين العلفي العابر من خالل حماية البروتينات من الهضم الميكروبي ...في الكرش لألبقار عالية اإلنتاج ( * ) .والعالئق غنية بالبروتين ذات القيمة الحيوية العالية طرائق حماية البروتينات ماذا عن ADF– N؟ -1مقياس عياري لدرجة الحرارة لتكسير البروتين . -2يتواجد مع البروتينات السكرية . -3اليهضم أويتكسر في الكرش . -4تمتلك كل األعالف جزء من اآلزوت الطبيعي بهذا التركيب بنسبة %10-5من اآلزوت الكلي . -5تحتاج القيم العليا منه في العليقة مصادر لتعديله . الهضم المعوي للبروتين العابر • متغير بدرجة كبيرة . • معامل هضمه من . %90-55 • لبعض األعالف معامل هضم خارج هذا النطاق .مثل : طحين الصويا من . %93-86 الهدف الرئيس في تغذية األبقار الحلوب وضمان حماية البيئة رفع معدل البروتين الميكروبي بأقصى ما يمكن من خالل التغذية . ألن نسبته في المجال %70-50من البروتين الكلي في األمعاء الدقيقة . تقليل اإلطراح من اآلزوت لألبقار المرباة بكثافة عالية .ولتحقيق هذا الهدف البد من المعرفة الدقيقة لتقنين التمويل األمثل باآلزوت : - 1تقييم األعالف -2معرفة االحتياجات من البروتين -3األستقالب -4كمية الحليب ومكوناته وأخيراً ,تشكل المخلفات الحاملة لآلزوت من األبقار اإلجهاد األكبر للتربة ,الهواء والماء والصرف الصحي ( حماية البيئة) . مواصفات البروتين الميكروبي يؤمن نسبة %80-60من األحتياجات للحموض األساسية . نسبة البروتين فيه عالية من . %70-60 معامل هضمه المعوي مرتفع . %85 تركيبه يشابه نسبيا َ تركيب بروتين الحليب . نسبة المثيونين الى الألسين . 1 : 3,3 من الناحية األقتصادية هو األهم بين الحموض األساسية . قياسه بطرق مختلفة ...من سائل الكرش في المعي الدقيق . من خالل التغذية ...لتحسين نوعية الحليب _بروتينه . العوامل المؤثرة في بناء البروتين الميكروبي توفر مصادر سكرية كافية للطاقة –> ATP المتاح من السكر والبروتين المهضوم للبناء الميكروبي . نسبة الدهن المتاحة من الهضم في الكرش . سرعة مدة بقاء العلف في الكرش ( سرعة العبور ) /معدل كمية المادة الجافة المتناولة لوزن الجسم . تنوع األحياء الدقيقة في سائل الكرش . عوامل آخرى متعددة . Risk factors for too much DIP Assumed fed DIP values were wrong – Excessive intake of SIP – Feeding excessive amount Berseem Feeding excessive amount of legumes silage Bad management of urea feeding Rumen CHO/ protein imbalance: – High DIP/Low fermentable CHO الحموض األمينية EAA التستطيع األبقار تكوين الحموض األساسية بكمية كافية والتي تلبي احتياجاتها منها . تستطيع األبقار تكوين الحموض األساسية بكمية كافية والتي تلبي احتياجاتها منها . المؤشرات إلضافة Lyaو Meth -1النسبة المئوية لحمض الآليسين من مجموع الحموض األساسية في المعي الدقيق ألنتاج بروتين الحليب األعظمي حوالي , %15وللحمض Methمن . %5,5-5 -2النسبة ليسين :ميثو هي . 3:1 األمراض األستقالبية ينتج عن سوء التغذية والتربية العديد من المشاكل الصحية في مزارع األبقار ,ومعالجة هذه األمراض مكلفة جداً وتحتاج لخبرة في التشخيص والعالج المناسب في الوقت المناسب . االعتداء على األبقار بهدف زيادة اإلنتاج باستخدام مصادر علفية حيوانية ,أدى إلى ظهور مرض جنون البقر ,فهي مخلوقة نباتية ,عاشبه .من حكمة الخالق ذهب المرض ولم يعد .إال أنه يمكن زيادة اإلنتاج بطرائق أخرى مختلفة . Associated problems with excessive intake of DIP *Extra ruminal NH3-N *Extra blood urea nitrogen (BUN) *Extra milk urea nitrogen (MUN) *Extra urinary nitrogen losses *Increased energy cost *Loose manure *Decreased animal performance *Reproductive problems *Economical losses Consequences of imbalanced protein and carbohydrate fractions on microbial yield (pell, 1992) Low DIP/low CHO Situation Growth Lack nutrients to Slow but balanced→ maximize growth Low Dip/High CHO High DIP/Low CHO High DIP /High CHO Healthy sluggish bugs Excess acids →↓rumen Slow with stressed, pH inefficient bugs NH3 wasted due to low Slow with wasted CHO protein Optimum if no ↓ rumen Healthy, fast growing pH bugs * Essential amino acids –Those amino acids that the cow can not make in sufficient quantity to meet her needs * Non essential amino acids –Those amino acids that the cow can make in sufficient quantity to meet her needs. *Amino acids are the building blocks of proteins Methionine(1ST limiting) Lysine (2nd limiting) Arginine Valine Isoleucine Leucine Histidine Therionine Tryptophan Phenylalanine Rumen microbial escape mass AA Propionate &Butyrate Escape starch Glucose Small peptides & AA G.I.Tract Propionate AA Muscle Lipid Glucose Liver Urea Mammary gland * Milk protein % is more sensitive than either milk production or kg of milk protein produced *Lys as % of total EAA in duodenum for maximum milk protein content is about 15% Similar value for Meth is 5 - 5.20 % Lys : Meth ratio about 3:1 Lys Milk prot. 16.0 Meth 5.5 Ratio 2.9:1 Tissue 16.3 5.1 3.2:1 Mic-p 16.6 5.0 3.3:1 Alf.sil. 11.1 3.8 2.9:1 Corn.sil. 7.5 4.8 1.6:1 3.18 - 3.64 kg of glucose 0.91-1.14 kg of EAA at the intestinal level Negative energy balance Problems: Hypocalcaemia – Clinical (milk fever) Sub clinical Ketosis (clinical & subclinical) – Acidosis (SARA) – Laminitis and related foot problems – Abomasal displacement – Fat cow syndrome – Grass tetany – Diarrhea –