Research on Animal Production

fa تأثیر فرآیند اتوکلاو کردن بر میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، ترکیبات شیمیایی، فعالیت آنزیم‌های مختلف و غلظت عناصر معدنی مایع شکمبه فرآوری شده The Effect of Autoclaving Process on Pathogenic Microorganisms, Chemical Compounds, Activity of Various Enzymes and Mineral Concentration of Processed Ruminal Fluid تغذیه نشخوارکنندگان تغذیه نشخوارکنندگان پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: روزانه مقدار زیادی مایع شکمبه در کشتارگاه‌های ایران دور ریخته می‌شود که دارای مقدار زیادی پروتئین میکروبی، اسیدهای چرب فرار، آنزیم‌ها، میکروارگانیسم‌ها، ویتامین‌ها و مواد معدنی هستند. از طرف دیگر دارای مقدار زیادی آمونیاک و فسفر بوده که وقتی در کشتارگاه‌ها دفع شود، مواد مغذی آن وارد خاک و راه‌های آبی می‌شود و باعث آلودگی زیست محیطی می‌شود. از این‌رو یافتن روش‌هایی برای استفاده‌ مداوم از مایع شکمبه حائز اهمیت است. مزایای بازیافت این ضایعات در وهله اول کاهش آلودگی محیط زیست است و پس از آن تولید یک منبع خوراکی برای نشخوارکنندگان است. به‌منظور از بین بردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا می‌توان مایع شکمبه را اتوکلاو کرد.‌ همچنین برای از بین رطوبت می‌توان آن را خشک کرد. روش خشک کردن پاششی یک روش ساده، سریع و همچنین یک روش اقتصادی برای به‌دست آوردن پودر از یک محلول یا یک سوسپانسیون مایع (مثل یک سوسپانسیون آنزیمی) است و به ‌علت زمان کوتاه خشک کردن و درجه حرارت نسبتاً کم، روش خشک کردن پاششی به‌طور موفقیت آمیزی برای مواد حساس به حرارت استفاده شده است. به‌دلیل اینکه در روش خشک کردن مواد به‌مدت چند ثانیه در معرض درجه حرارت زیاد قرار می‌گیرند. بایستی از مواد پوشاننده استفاده کرد که بعضی از کربوهیدرات‌ها، صمغ‌ها، پروتئین‌ها وکیتوزان استفاده می‌شود. پلی‌ساکاریدهایی مانند مالتودکسترین به‌علت پایداری، فراوانی در طبیعت و قیمت پایین آ‌ن‌ یک انتخاب عالی برای مواد حامل هستند و باعث محافظت ترکیبات حساس از درجه حرارت بالای روش خشک کردن پاششی می‌شود. بنابراین این تحقیق با هدف اتوکلاو کردن و از بین بردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا بر روی ترکیبات شیمیایی، فعالیت آنزیم‌های مختلف و عناصر معدنی پرنیاز و کم نیاز مایع شکمبه خشک شده با روش خشک کردن پاششی به همراه 1 درصد مالتودکسترین صورت گرفت. مواد و روش‌ها: مایع شکمبه از کشتارگاه گرفته شد و بعد از صاف کردن در دمای 121 درجه سانتی‌گراد به&lrm;مدت 40 دقیقه اتوکلاو شد. به‌منظور خشک کردن مایع شکمبه از روش خشک کردن پاششی استفاده شد و چون در این روش مایع به‌مدت چند ثانیه در معرض درجه حرارت زیاد قرار می‌گیرد از مالتودکسترین استفاده شد. یک نمونه مایع شکمبه تازه با دستگاه خشک کن پاششی و درجه حرارت ورودی 168 درجه سانتی‌گراد، درجه حرارت خروجی 85 سانتی‌گراد و جریان هوا 8 لیتر در دقیقه خشک گردید. یک نمونه مایع شکمبه در دمای 121 درجه سانتی‌گراد به&lrm;مدت 40 دقیقه اتوکلاو شد و سپس با دستگاه خشک کن پاششی با درجه حرارت ورودی 172 درجه سانتی‌گراد، درجه حرارت خروجی 85 سانتی‌گراد و جریان هوا 8 لیتر در دقیقه خشک گردید. نمونه دیگر با افزودن 1 درصد (وزنی/حجمی) مالتودکسترین با دستگاه خشک کن پاششی با درجه حرارت ورودی 172 درجه سانتی‌گراد، درجه حرارت خروجی 85 سانتی‌گراد و جریان هوا 8 لیتر در دقیقه خشک گردید. نمونه بعدی با افزودن 1 درصد مالتودکسترین به مایع شکمبه اتوکلاو شده با روش خشک کردن پاششی با درجه حرارت ورودی 168 درجه سانتی‌گراد، درجه حرارت خروجی 79 درجه سانتی‌گراد و جریان هوا 8 لیتر در دقیقه خشک گردید. یک نمونه مایع شکمبه تازه و مایع شکمبه تازه‌ی اتوکلاو شده به‌ترتیب به‌عنوان شاهد منفی و مثبت استفاده شدند. بنابراین تیمارهای آزمایشی شامل: 1) مایع شکمبه تازه، 2) مایع شکمبه تازه اتوکلاو شده،3) مایع شکمبه تازه خشک شده با روش خشک کردن پاششی، 4 ) مایع شکمبه تازه اتوکلاو شده و خشک شده با روش خشک کردن پاششی، 5) مایع شکمبه خشک شده با روش خشک کردن پاششی به&lrm;همراه مالتودکسترین 1 درصد، 6) مایع شکمبه تازه اتوکلاو شده خشک شده با روش خشک کردن پاششی به همراه مالتودکسترین1 درصد. میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا شامل: اشرشیاکلای، کلبسیلا پنومونیا، پروتئوس، سودوموناس آئروژینوزا، کلیفرم، استافیلوکوکوس اورئوس، استافیلوکوکوس غیر اورئوس، استرپ آگالاکتیه، استرپ اوبریس، ترکیبات شیمیایی شامل: درصد ماده خشک، پروتئین، عصاره اتری و خاکستر، فعالیت آنزیم‌های مختلف شامل: کربوکسی متیل سلولاز، میکروکریستالین سلولاز (آویسلاز)، آلفا آمیلاز و فعالیت آنزیمی کاغذ صافی و غلظت برخی عناصر معدنی شامل: کلسیم، فسفر، منیزیم، نقره، بور، باریم، بریلیوم، کبالت، کروم، منگنز، سرب، استرانسیم، روی، لیتیم، آهن، مس، آلومینیوم و سیلیسم تعیین شدند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که با اتوکلاوکردن غلظت میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مایع شکمبه به صفر رسید. درصد ماده خشک و درصد پروتئین خام در تیمار مایع شکمبه تازه اتوکلاو شده با روش خشک کردن پاششی بیشترین بود. مایع شکمبه خشک شده به همراه مالتودکسترین 1 درصد بیشترین فعالیت آنزیم‌های تجزیه‌کننده پلی‌ساکاریدها را نسبت به مایع شکمبه تازه داشت. غلظت عناصر کلسیم، منیزیم، نقره، بور، باریم، بریلیوم، کبالت، کروم، منگنز، سرب، استرانسیم، روی در مایع شکمبه خشک شده با روش خشک کردن پاششی بیشترین بود (0/01>p). غلظت عنصر فسفر با روش خشک کردن پاششی با افزودن 1 درصد مالتودکسترین بیشترین بود (0/01>p). غلظت عنصر لیتیم در مایع شکمبه اتوکلاو شده و خشک شده به همراه مالتودکسترین 1 درصد بیشترین بود (0/01>p). غلظت عناصر آهن، مس، آلومینیوم و سیلیسم در مایع شکمبه اتوکلاو و خشک شده با روش خشک کردن پاششی بیشترین بود. اتوکلاو کردن باعث از بین رفتن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا شد و حدود 50 درصد فعالیت آنزیم‌های مختلف را حفظ کرد. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش اتوکلاو کردن مایع شکمبه به منظور از بین بردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا به همراه خشک کردن با روش خشک کردن پاششی قابل توصیه است.  </div> <div style="text-align: justify;"> <div style="text-indent: -0.5pt;">Extended Abstract </div> <div>Background: Every day, a significant amount of rumen fluid is discarded in Iranian slaughterhouses, which contains a wealth of microbial protein, volatile fatty acids (VFAs), enzymes, microorganisms, vitamins, and minerals. However, this fluid also contains high levels of ammonia and phosphorus, and when disposed of in slaughterhouses, its nutrients can leach into the soil and waterways, causing environmental pollution. Therefore, it is crucial to find sustainable ways to utilize rumen fluid. Recycling this waste can primarily reduce environmental pollution and provide a feed source for ruminants. To eliminate pathogenic microorganisms, rumen fluid can be autoclaved and dried to remove moisture. The spray drying method is a simple, fast, and economical technique for converting a liquid solution or suspension (such as an enzyme suspension) into powder. Due to its short drying time and relatively low temperature, spray drying has been successfully used for heat-sensitive materials, as the materials are exposed to high temperatures for only a few seconds. Covering materials, such as carbohydrates, gums, proteins, and chitosan, are essential in this process. Polysaccharides like maltodextrin are excellent choices for carrier materials due to their stability, natural abundance, and low cost, as they protect sensitive compounds from the high temperatures involved in spray drying. Therefore, this research aimed to autoclave rumen fluid to destroy pathogenic microorganisms while assessing the chemical compounds, enzyme activity, and essential and deficient mineral elements in rumen fluid dried using spray drying with 1% maltodextrin. Methods: Rumen fluid was collected from a slaughterhouse, strained, and then autoclaved at 121°C for 40 minutes. The spray drying method was employed to dry the rumen fluid, utilizing maltodextrin to mitigate the effects of high temperatures. A fresh rumen fluid sample was dried using a spray dryer at an inlet temperature of 168°C, an outlet temperature of 85°C, and an air flow rate of 8 liters per minute. Another sample of rumen fluid was autoclaved at 121°C for 40 minutes and then dried in a spray dryer with an inlet temperature of 172°C, an outlet temperature of 85°C, and an air flow rate of 8 liters per minute. A subsequent sample was dried by adding 1% (weight/volume) maltodextrin, using the same spray dryer conditions. Additionally, a sample of autoclaved rumen fluid was dried with 1% maltodextrin at an inlet temperature of 168°C, an outlet temperature of 79°C, and an air flow rate of 8 liters per minute. Fresh rumen fluid and autoclaved fresh rumen fluid served as negative and positive controls, respectively. The treatments included: 1) Fresh Rumen Fluid, 2) Autoclaved Fresh Rumen Fluid, 3) Fresh Rumen Fluid Dried by Spray Drying, 4) Autoclaved Fresh Rumen Fluid Dried by Spray Drying, 5) Fresh Rumen Fluid Dried by Spray Drying with 1% Maltodextrin, and 6) Autoclaved Fresh Rumen Fluid Dried by Spray Drying with 1% Maltodextrin. Pathogenic microorganisms assessed included Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus, Pseudomonas aeruginosa, coliforms, Staphylococcus aureus, non-aureus staphylococci, Strep agalactiae, and Strep obris. Chemical compounds measured included dry matter percentage, protein, ether extract, and ash content. Enzyme activities measured included carboxymethylcellulase, microcrystalline cellulase (Avislase), alpha-amylase, and filter paper enzyme activity. The concentrations of mineral elements analyzed included calcium, phosphorus, magnesium, silver, boron, barium, beryllium, cobalt, chromium, manganese, lead, strontium, zinc, lithium, iron, copper, aluminum, and silicon. Results: The results indicated that autoclaving reduced the concentration of pathogenic microorganisms in the rumen fluid to zero. The percentage of dry matter and crude protein was highest in the treatment involving freshly autoclaved rumen fluid dried by spray drying. Dried rumen fluid with 1% maltodextrin exhibited the highest activity of polysaccharide-degrading enzymes compared to fresh rumen fluid. The concentrations of calcium, magnesium, silver, boron, barium, beryllium, cobalt, chromium, manganese, lead, strontium, and zinc were highest in the rumen fluid dried by spray drying (P < 0.01). The concentration of phosphorus was highest in the sample dried with the addition of 1% maltodextrin (P < 0.01). The concentration of lithium was highest in the autoclaved and dried rumen fluid with 1% maltodextrin (P < 0.01). The concentrations of iron, copper, aluminum, and silicon were highest in the autoclaved and dried rumen fluid processed by spray drying. Autoclaving effectively killed pathogenic microorganisms while retaining about 50% of the activity of various enzymes. Conclusion: Based on the results of this research, it is recommended to autoclave rumen fluid to eliminate pathogenic microorganisms, in conjunction with drying using the spray drying method.</div> </div> اتوکلاو کردن, خشک کردن پاششی, فعالیت آنزیمی, مالتودکسترین, مایع شکمبه Autoclaving, Enzyme activity, Maltodextrin, Rumen fluid, Spray drying 36 45 http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1282-5&slc_lang=fa&sid=1 Fariba Rezai Sarteshnizi فریبا رضائی سرتشنیزی faribarezaei38@yahoo.com 100319475328460022880 100319475328460022880 Yes Department of Animal Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran گروه علوم دامی دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران Ali Moharrery علی محرری moharrery@yahoo.com 100319475328460022881 100319475328460022881 No Department of Animal Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran گروه علوم دامی دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران