کیسه نایلونی و طیفسنجی مادون قرمز نزدیک(NIR)

فهرست مطالب:

چکیده. 1

فصل اول : کلیات

1-1 مقدمه 3

1-2- برخی از روش های اندازه گیری قابلیت هضم و ارزش غذایی 7

1-2-1- روش شیمیایی روش تجزیه تقریبی ( Proximate  Analysis ). 7

1-2-2- روش ون سوست… 8

1-2-3- روش کیسه نایلونی(-saccoin). 8

1-2-3-1- عوامل موثر برروش کیسه های نایلونی.. 10

1-2-4- روش تولید گاز (Production Gas). 15

1-2-4-1- منشأ تولید گاز. 16

1-2-4-2- سیر تکاملی سیستم تولید گاز. 17

1-2-5- روش طیفسنجی مادون قرمز (NIRS ). 21

1-3- هضم در دستگاه گوارش نشخوارکنندگان 21

1-3-1- هضم در شکمبه. 23

1-3-2- عوامل موثر بر قابلیتهضم  ترکیب غذا 24

1-3-2-1- ترکیب جیره. 25

1-3-2-2- آماده نمودن غذا 25

1-3-2-3- سطح تغذیه. 26

1-3-2-4- عوامل حیوانی.. 26

فصل دوم : مرور منابع

2-1- بررسی منابع 29

فصل سوم : مواد و روش ها

3-1- مواد وروشها 43

3-1-1- نمونهبرداری.. 43

3-1-2- مشخصات گیاهشناسی گونه های مرتعی مطالعه شده. 43

3-1-2-1- گونه مرتعی خلر(Lathyrus sativa ). 43

3-1-2-2-  گونه مرتعی  قدومه(Alyssum inflatum). 44

3-1-2-3-  گونه مرتعی گونه آبدوست (Carex comans  (. 44

3-1-3- تجزیه شیمیایی نمونه ها 44

3-1-4 – دام مورد استفاده و نحوه آمادهسازی دام. 46

3-1-5- جایگاه حیوانات و مکان انجام آزمایش… 47

3-1-6- روش کیسه نایلونی.. 48

3-1-6-1- عملیات انجام شده پس از خروج کیسه ها از داخل شکمبه. 49

3-1-7- روش تولید گاز. 50

3-1-7-1- مواد و دستگاه های لازم برای انجام آزمون گاز. 51

3-1-7-2- حیوان دهنده مایع شکمبه و ابزار گرفتن و آمادهسازی مایع شکمبه. 51

3-1-7-3-آماده سازی دستگاه. 52

3-1-7-4-آماده سازی خوراک… 53

3-1-7-5-آمادهسازی محلولها 53

3-1-7-6- آزمون گاز. 54

3-1-7-7- محاسبه پارامترهای هضم‌پذیری.. 55

3-1-8- روش طیف‌سنجی مادون قرمزنزدیک انعکاسی(NIRS). 56

3-1-8-1- تعیین شاخص‌های کیفیت با طیف‌ سنجی مادون قرمزنزدیک… 56

3-1-8-2- جست و جوی اتوماتیک فیلترها 56

3-1-8-3- تعیین معادلة‌رگرسیونی از فیلترهای انتخاب شده. 57

3-1-8-4-  بررسی صحت معادلات‌کالیبراسیون(هم‌سنجی). 57

3-2- تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها 57

فصل چهارم : نتایج

4- 1- نتایج 60

4- 1- 1- نتایج آنالیز شیمیایی  و طیف سنجی مادون قرمز (NIR) صفات کیفی در گونه های مطالعه شده. 60

4-2-  نتایج روش تولید گاز 64

4-2-1- پارامترهای تولید گاز و قابلیت هضم در گونه ها 66

4-3- نتایج روش کیسه نایلونی 67

4-3-1- ناپدید شدن ماده خشک و پروتئین خام در دو گونه با روش (In-situ). 67

4-3 -2- ضرایب تجزیهپذیری ماده خشک و پروتئین گونه های مطالعه شده با روش In-situ. 70

4- 3- 3- تجزیهپذیری مؤثر ماده خشک و پروتئین گونه های مطالعه شده در سرعتهای عبور متفاوت با روش In-situ. 71

فصل پنجم : بحث

5- 1- نتایج تجزیه شیمیایی 87

5-2-آزمایشهای قابلیتهضم 91

5-3- نتیجه گیری کلی 96

5-4- پیشنهادات 96

منابع …………… 97
فهرست جداول

جدول 4- 1- مقایسه مقادیر ترکیب اجزا گونه های مطالعه شده در روش تجزیه شیمیایی و NIR (براساس ماده خشک)       61

جدول 4- 2- مقایسه  تیتست صفات دو روش تجزیه شیمیایی و NIR (براساس ماده خشک) در کل تیمارهای مطالعه شده   62

جدول 4- 3- مقادیر گاز تولید شده در زمان های انکوباسیون گونه های مطالعه شده در روش تولید گاز 65

جدول 4-4 – مقایسه پارامترهای تولید گاز در گونه های مرتعی ……………………………………………………….. 67

جدول 4- 5-  تجزیهپذیری ماده خشک و پروتئین گونه ها در زمان های انکوباسیون روش کیسه نایلونی Insitu (درصد ماده خشک)   …………………………………………………………………………………………………………………………… 68

جدول 4- 6- مقایسه ضرایب تجزیه‎پذیری ماده خشک و پروتئین گونه‎ها در روش Insitu  (درصد ماده خشک)  71

جدول 4- 7- مقایسه تجزیهپذیری مؤثر ماده خشک و پروتئین گونه ها در روش کیسه نایلونی  Insitu (درصد ماده خشک)  7

فهرست اشکال

شکل 3-1- مراحل فیستوله گذاری……………………………………………………………………………………….. 48

تصویر 4-1- نمودارمقادیر صفات اندازه‎گیری شده در روش شیمیایی در گونه‎های مطالعه شده…………….. 62

تصویر4-2– نمودار مقایسه میانگین کل تیمارها برای صفات مشترک در دو روش شیمیایی و

طیف‎سنجی……………………………………………………………………………………………………………………… 63

تصویر 4-3- نمودارهای همبستگی روش شیمیایی و طیف‎سنجی در کل تیمارها………………………………. 64

تصویر 4-4- نمودار روند تولید گاز در زمان های انکوباسیون در گونه‎های مطالعه شده…………………………. 66

تصویر 4-5 – روند ناپدید شدن ماده خشک در روش کیسه نایلونی……………………………………………… 69

تصویر 4-6- روند تجزیه‎پذیری پروتئش کیسه نایلونی………………………………………………………………. 69

تصویر 4-7- نمودار همبستگی تجزیه ماده خشک و پروتئین میانگین تمام تیمارها در روش کیسه نایلونی

……………………………………………………………………………………………………………………………………. 70

تصویر 4-8- نمودار روند تجزیه‎پذیری موثر ماده خشک(a) و پروتئین(b) در سرعتهای عبور متفاوت در روش کیسه نایلونی 73

تصویر 4-9- نمودار میزان همبستگی بین تجزیه‎پذیری ماده خشک و پروتئین روش کیسه نایلونی با میزان گاز تولید با انکوباسیون یکسان…………………………………………………………………………………………………………………………… 74

چکیده
این تحقیق به منظور تعیین ارزشغذایی و قابلیت هضم سه گونه مرتعی خلر(Lathyrus sativa )، قدومه(Alyssum inflatum)، گونه (Carex comans)، مخلوط گونه های مذکور و گونه M. sativa با روش های شیمیایی، طیفسنجی مادون قرمز، تولید گاز وکیسه نایلونی انجام شد.

نمونهبرداری به طور کاملاً تصادفی و محل انجام پژوهش در استان گیلان انجام شد. کلیه نمونه های بدستآمده ابتدا خُرد شده و سپس با هم مخلوط شده و جهت تعیین ترکیبات شیمیایی و تعیین قابلیت هضم با روش کیسهنایلونی و تولید گاز مورد آزمایش قرار گرفتند.

در این تحقیق از سه رأس گوسفند فیستولهدار در مزرعه تحقیقاتی علوم دامی دانشگاه آزاد واحد رشت استفاده شد. این طرح در قالب طرح کاملاً تصادفی و داده ها نیز با نرم افزار،SPSS Neway مورد آنالیز قرار گرفت. ترکیب شیمیایی (CP ، EE، CF، Ash ،ADF ،NDF ،OMD  تجزیهپذیری (CP و DM) و تولید گاز(OMD،SCFA ، ME، NEL، DMD) برای تمام گونه ها تعیین شد. مقادیر پروتئین خام گونه خلر(72/9%)، گونه قدومه(43/8%)، گونه آبدوست کارکس(67/18%)، مخلوط گونه ها (36/9%) و گونه یونجه (19/19%) میباشد.

همبستگی روش NIR و روش شیمیایی در صفت خاکستر (94%) و در صفات پروتئین خام (65%)، NDF (79%) و ADF (50%) بود. روند تولید گاز نیز دارای روند افزایشی بوده و بیشترین تولید گاز مربوط به گونه یونجه وکمترین میزان مربوط به گونه خلر بود. میزان تجزیهپذیری مادهخشک و پروتئین در تمام زمان های انکوباسیون دارای اختلاف معنیداری بین تمام تیمارها بود. بیشترین تجزیهپذیری ماده خشک و پروتئین مربوط به گونه یونجه و کمترین مربوط به کارکس میباشد. نتایج نشان داد که بین روش تولید گاز و کیسه های نایلونی همبستگی بالایی وجود دارد بهطوریکه بین تولید گاز و تجزیهپذیری پروتئین (93%) و تجزیهپذیری ماده خشک (92%) میباشد. بهطورکلی نتایج نشان دادند که گونه های مرتعی مطالعه شده و مخلوط آنها توانایی تأمین بخشی از نیازهای غذایی دامهای استان را دارا میباشند.
1-1 مقدمه
شناسایی و استفاده از منابع علوفهای که در مناطق مختلف محلی بهصورت دانش بومی موجود است بسیار حائز اهمیت بوده و در صورت انجام کارهای ترویجی مناسب سبب برنامه ریزی بهتر و جایگزینی گونه های مناسبتر خواهد شد. لذا جمعآوری اطلاعات علمی در زمینه منابع علوفهای جدید و شناخت کمی و کیفی این منابع یکی از مهمترین عوامل تضمین موفقیت در دامپروری و کمک به تأمین منابع غذایی میباشد.  بهره برداری از گونه های علوفهای مرتعی و سایر علوفههای جایگزین در دهه های اخیر در دنیا سبب رونق اقتصادی و اجتماعی جمعیت و ساکنان محلی به ویژه دامداران شده است(یونسکو[1]، 2004). مشکل تغذیه دام در کشور ما همواره از مهمترین و مطرحترین مسائل دامپروری بوده و علیرغم فعالیتهای انجام شده در طی سالهای گذشته، راه حل اصولی برای رفع این مشکل ارائه نشده است. امروز ازدیاد جمعیت و افزایش تقاضا و همچنین کمبود منابع تأمینکننده موادغذایی، جهان را با چالشی عظیم در زمینه تغذیه مواجه ساخته است به گونهای که آمار گرسنگی در سال 2009 در جهان به مرز یک میلیارد نفر رسید(یونسکو، 2004).

با رشد جمعیت نیاز به منابع جدید مواد غذایی و همچنین استفادهی بهینهتر از پتانسیلهای موجود دارای اهمیت فراوان میباشد به گونهای که تولید موادغذایی تا سال 2050 باید حدود 70 درصد افزایش یابد تا بتواند نیازهای غذایی جمعیت نُه میلیارد نفری این کره خاکی را تأمین نماید(فائو، 2009).

در امر تغذیه، منابع گوشتی و پروتئینی و به تبع آن منابع تغذیهای دامها حائز اهمیت است در آیندهای نزدیک کشاورزان علیرغم کمبود زمین جهت کشت علوفهها مجبور به تولید بیشتر خواهند بود از این رو شناسایی منابع جدید تأمین علوفه یک نیاز اساسی محسوب میگردد. هزینه تأمین مواد غذایی دام یکی از بالاترین هزینه ها میباشد چناچه نزدیک به 65-70 % هزینه های مربوط به پرورش ونگهداری دام در رابطه با مسائل تغذیهای میباشد (هاشمی، 1375).

اهمیت تغذیه مناسب و کافی دام، ایجاب میکند که ارزش غذایی هر یک از مواد خوراکی در تغذیه دام و طیور، معمولاً با ارزیابی ترکیبات مغذی و ضریب قابلیت هضم آنها بیان میگردد. جمعیت کشور با نرخ فزایندهای در حال افزایش است، با افزایش جمعیت جهان تقاضا برای به کارگیری منابع پروتئینی جهت تغذیه مردم رو به فزونی میباشد. دامداری در کشور ما از سابقه بسیار طولانی برخوردار میباشد و ایران در سالیان پیش یکی از صادرکنندگان محصولات دامی بوده است. امّا در سالهای اخیر، نه تنها کشور ما صادراتی در این زمینه نداشته بلکه به یکی از واردکنندگان این محصولات تبدیل گردیده است. عوامل زیادی در بوجود آوردن این شرایط دخیل بوده است. اول آنکه در دهه های اخیر رشد جمعیت در کشور آهنگ بسیار تندی داشته و همچنین الگوهای مصرف نیز با گذشت زمان تغییر نموده است. دوم اینکه، شیوه دامپروری در ایران بهصورت سنتی بوده و حتی در سالهای اخیر که تحولات چشمگیری در تمام جنبههای تغذیه دام و پرورش دام، در جهان به وقوع پیوسته است هنوز هم بخش عمدهای از تولیدات دامی کشور، از دامداران سنتی تأمین میگردد و تعداد محدود دامپروریهای صنعتی نیز، بهطور کامل خود را با پیشرفتهای روز افزون علوم دامی در جهان همگام ننمودهاند (گلسن و اینال[2]، 1995).

علوفههای مرتعی از مهمترین منابع غذایی مورد استفاده دام محسوب میگردد. متأسفانه هنوز ارزش غذایی بسیاری از این علوفههای مرتعی چه از جنبه تجزیه تقریبی و چه از لحاظ تغذیه دام ناشناخته مانده است. در نشخوارکنندگان به علت وجود میکروارگانیسمها در شکمبه و توانایی آنها در تجزیه و ساخت مواد مغذی به ویژه پروتئین میکروبی، بیان ارزش پروتئین بر مبنای قابلیت هضم آن کافی نمیباشد. لذا امروزه سیستم پروتئین قابل تجزیه و پروتئین قابل هضم در شکمبه برای ارزیابی پروتئین مواد خوراکی و نیاز نشخوارکنندگان استفاده میگردد. به طور تجربی ثابت شده است که بعضی از این علوفههای مرتعی از لحاظ غذایی برای دام خوشخوراک و مفید میباشند (کاظمی و همکاران، 1387).

توسعه تولیدات دامی منوط به بهره برداری معقول از منابع تجدید شونده میباشد که مورد نظر متخصصین علوم مرتعداری و دامپروری میباشد. جمعآوری اطلاعات علمی در زمینه علوفههای مرتعی میتواند راهگشای استفاده مناسب از آنها باشد که منوط به شناخت مواد ناشناخته در گیاهان مرتعی میباشد. بهطوریکه امروزه شناسایی گیاهان مرتعی با ارزش در سیستمهای پرورش دام در کشورهای حوزه دریای مدیترانه و خاورمیانه مورد نظر متخصصین دام قرار گرفته است(گلسن و اینال، 1995).

قابلیت هضم یک فاكتور مهم برای ارزش غذایی بوده و ارتباط بین محتوای مواد غذایی و انرژی قابل دسترس نشخواركنندگان را تعیین میكند. تركیب شیمیایی مواد غذایی درباره ویژگیهای فیزیكی و كیفیت مواد غذایی اطلاعاتی میدهد كه جهت نتیجهگیری از قابلیت هضم و كارایی مورد انتظار از غذاهای دریافت شده توسط شكمبه استفاده میشود(اکسپرت[3]، 1986). روش استفاده از حیوان زنده و روش کیسه های نایلونی از روش های مرسوم بیولوژیکی هستند و روش آزمایشگاهی جدید روش آزمون گاز میباشد. روش کیسه های نایلونی  با داشتن برخی اشکالات، هنوز در تعیین ارزش غذایی مواد خوراکی مورد قبول میباشد. این روش وقت گیر، پرزحمت و پرهزینه بوده و از این رو استفاده از روش های آزمایشگاهی سریعتر و کم هزینهتری مثل استفاده از فنآوری جدید آزمون گاز مورد توجه قرار گرفته است (مارشال[4] و همکاران، 1997).

بیش از 3000 میلیون هکتار (بیش از 25%) از سطح خشکیهای زمین را مراتع و چراگاه ها تشکیل داده و 4000 میلیون هکتار از اراضی جنگلی و بیشهزارها قابلیت چرای دام را دارند بهطوریکه علوفه حاصل بیش از 90% انرژی غذایی 1500 میلیون واحد دامی شامل گوسفند، بز، گاو، گاومیش، شتر و غیره را تأمین میکنند. لذا علوفه مراتع، بهطور غیرمستقیم بخش اعظم غذای ساکنین زمین را تولید می کنند( شیندی[5] و همکاران، 2000).

مراتع با وسعت 90 میلیون هکتاراز 164 میلیون هکتار مساحت ایران، یکی از گستردهترین عرصه‎های محیطزیست میباشد، که با تولید سالانه 10 میلیون تن علوفه خشک از اهمیت زیادی در تأمین مواد پروتئینی برخوردار می باشد. ازاین وسعت فقط 9/3 میلیون هکتار جزء مراتع خوب درجهبندی شده که اغلب در مناطق با بارش مناسب مانند استان گیلان قرار دارند(مرکز آمار ایران، 1389).  استان گیلان دارای مساحتی در حدود 11417 کیلومتر مربع بوده و نزدیک یک درصد از مساحت کشور را شامل میگردد. این استان بین 36 درجه و 36 دقیقه تا 38 درجه و 27 دقیقه عرض شمالی از خط استوا و 48 درجه و 25 دقیقه تا 50 درجه و 34 دقیقه طول شرقی از نصفالنهار گرینویچ واقع شده است. استان گیلان داری 11 شهرستان، 25 بخش، 31 شهر، 99 دهستان و 2846 پارچه آبادی است. از نظر موقعیت طبیعی سه نوار طولی(جلگهای، جنگلی و مرتعی) از غرب به شرق در استان گیلان قابل تفکیک بوده که نوار جلگهای آن دشت گیلان، در ساحل خزر را تشکیل میدهد و نوار مرتعی در ارتفاعات و نوار جنگلی، در دامنههای شمالی رشته کوههای البرز قرار دارد(قورچی، 1374).

استان گیلان دارای آب و هوای معتدل بوده و با بیشترین بارندگی و درصد رطوبت(40 تا 60) مرطوبترین منطقه اقلیم خزر را در بر میگیرد. از نظر حرارتی، دارای آب و هوای مدیترانهای می باشد و در سواحل از شرق به غرب بر میزان رطوبت افزوده میشود. استان گیلان  با وجود دارا بودن شرایط اقلیمی مناسب و طبیعت سرسبز ازمشکل تغذیه دامها مستثنی نبوده و مساعد بودن اغلب زمینها برای کشت محصولات کشاورزی به ویژه برنج، سبب شده که در زمینه تولید علوفه محتاج به وارد کردن علوفه از استانهای دیگر باشد. لذا با توجّه به شرایط اقلیمی  و  زمینهای مساعد میتوان با برنامه ریزی و مدیریت شرایط تأمین بهتر علوفه مورد نیاز استان را مهیا نمود. در این راستا یکی از راه های موجود بدون دستکاری در سطح زیر کشت، استفاده اصولی و علمی از مراتع و همچنین کشت دوم علوفه در اراضی کشاورزی استان میباشد. طبق آخرین آمار ارائه شده توسط معاونت دام از تعداد 124 میلیون واحد دامی کشور حدود 83 میلیون واحد دامی وابسته به مراتع میباشد (ارزانی، 1388). لذا میتوان بخش عمده مشکل تغذیه دامها را به عدم آگاهی از شرایط و امکانات بالقوه مراتع و مدیریت آن نسبت داد. گیاهان غالب در مراتع عموماً مشتمل بر گندمیان، پهن برگان و بوتها میباشد که برای انواع دامها مناسب میباشد (قورچی، 1374). یکی از موارد مهم استفاده علمی و اصولی از مراتع، آگاهی از کیفیت و ارزش غذایی گونه های موجود در مراتع همراه با مدیریت کارآمد میباشد(عرفانزاده و ارزانی، 1381). به نظر میرسد با توجه به اینکه اغلب زمینهای موجود برای کشت کشاورزی اختصاص داشته و در استان گیلان نیز واحدهای صنعتی به ویژه برای پرورش گوسفند بسیار محدود بوده و تقریبا اکثریت آنها در مراتع استان