Effects of Replacing Mineral Selenium Supplement with Selenium Nanoparticles on Feed Digestibility and Ruminal Parameters of suckling Dairy Calves

Subject Areas : Journal of Animal Biology

Mohammad Karimi ¹ , mehdi Ganjkhanlou ² , farhang fatehi ³

1 - Department of Animal Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 - Department of Animal Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 - Department of Animal Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

Received: 2023-10-24 Accepted : 2023-11-27 Published : 2024-06-01

Keywords: Nano-selenium, Sodium selenite, Holstein calf, Feed digestibility,

Abstract :

This study aimed to investigate the effects of replacing mineral selenium supplement with nano-selenium particles in feeding infant calves and its effects on nutrient digestibility and, rumen fermentation characteristics. The number of 32 newborn Holstein calves with an average body weight of 37.85 ± 4.35 kg in the form of a completely randomized design with 4 treatments (eight calves in each treatment) for 83 days according to the supplemental consumption of milk or drinking water with sources different selenium were placed. Treatments include: 1) mineral selenium: providing 0.3 mg of selenium per kilogram of dry matter with sodium selenite source, 2) Low level of nano selenium: providing 0.15 mg of selenium per kilogram of dry matter with nanoparticles prepared from selenium source, 3 (Medium level of nano-selenium: providing 0.3 mg of selenium per kilogram of dry matter with nanoparticles prepared from selenium source, 4) High level of nano-selenium: providing 0.45 mg of selenium per kilogram of dry matter with nanoparticles prepared from selenium source. The results showed that improve the digestibility of protein and insoluble fibers in neutral detergent with nano-selenium. Ruminal ammonia nitrogen concentration in calves fed with rations supplemented with nano-selenium tended to decrease (p = 0.08) in a quadratic way, and its average level was the lowest. Acetate concentration for calves fed nano-selenium decreased (p < 0.01), while propionate concentration increased (p < 0.05) for calves fed nano-selenium. The results of this study showed that nano-selenium was effective in improving feed digestibility.

 

References:

1. Annison E.F., Bryden W.L. 1998. Perspectives on ruminant nutrition and metabolism I. Metabolism in the rumen. Nutrition Research Reviews, 11:173–198.
2. AOAC International. 2002. Official Methods of Analysis. 17th ed. AOAC International, Arlington, VA.
3. Droke E.A., Loerch S.C. 1989. Effects of parenteral selenium and vitamin E on performance, health and humoral immune response of steers new to the feedlot environment. Journal of Animal Science, 67:1350–1359.
4. Goff J.P. 2006. Major advances in our understanding of nutritional influences on bovine health. Journal of Dairy Science, 89:1291-1301.
5. Gunter S.A., Beck P.A., Phillips J.M. 2003. Effects of supplementary selenium source on the performance and blood measurements in beef cows and their calves. Journal of Animal Science, 81:856–864.
6. Jenkins K.J., Hidiroglou M. 1986. Tolerance of the preruminant calf for selenium in milk replacer. Journal of Dairy Science, 69:1865-1870.
7. Juniper DT, Phipps RH, Givens DL, Jones AK, Green C and Bertin G 2008. Tolerance of ruminants animals to high dose in-feed administration of a selenium-enriched yeast. Journal of Animal Science, 86:197–204.
8. Liu Y., Zhang Z., Dai S., Wang Y., Tian X., Zhao J., Wang C., Liu Q., Guo G., Huo W. 2020. Effects of sodium selenite and coated sodium selenite addition on performance, ruminal fermentation, nutrient digestibility and hepatic gene expression related to lipid metabolism in dairy bulls. Livestock Science, 237:104062.
9. Mehdi Y., Dufrasne I. 2016. Selenium in cattle: a review. Molecules, 21(4):545-559.
10. Mould F.L., Orskov E.R., Mann S.O. 1984. Associative effects of mixed feeds. I. Effects, type and level of supplementation and the influence of the rumen fluid pH on cellulolysis in vivo and dry matter digestion of various roughages. Animal Feed Science and Technology, 10:15-30.
11. Rodríguez A.M., Valiente S.L., Brambilla C.E., Fernández E.L., Maresca S. 2020. Effects of inorganic selenium injection on the performance of beef cows and their subsequent calves. Research in Veterinary Science, 133:117-123.
12. Rowntree J.E., Hill G.M., Hawkins D.R., Link J.E., Rincker M.J., Bednar G.W., Kreft Jr R.A. 2004. Effect of Se on selenoprotein activity and thyroid hormone metabolism in beef and dairy cows and calves. Journal of Animal Science, 82:2995-3005.
13. Salles M.S.V., Zanetti M.A., Junior L.C.R., Salles F.A., Azzolini A.E.C.S., Soares E.M., Faccioli L.H., Valim Y.M.L. 2014. Performance and immune response of suckling calves fed organic selenium. Animal Feed Science and Technology, 188:28-35.
14. SAS Institute. 2013. SAS User’s Guide. Retrieved on 25 March. 2019. from https://support.sas.com/documentation/cdl/en/procstat/66703/PDF/default/procstat.pdf.
15. Shi D., Liao S., Guo S., Li H., Yang M., Tang Z. 2015. Protective effects of selenium on aflatoxin B1-induced mitochondrial permeability transition, DNA damage, and histological alterations in duckling liver. Biological Trace Element Research, 163:162-168.
16. Shinde P.L., Dass R.S., Garg A.K. 2009. Effect of vitamin E and selenium supplementation on hematology, blood chemistry and thyroid hormones in male buffalo (Bubalus bubalis) calves. Animal Feed Science and Technology, 18:241-256.
17. Van Soest P.J., Robertson J.B., Lewis B.A. 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science, 74:3583-3597.
18. Wang C., Liu Q., Yang W.Z., Dong Q., Yang X.M., He D.C., Zhang P., Dong K.H., Huang Y.X. 2009. Effects of selenium yeast on rumen fermentation, lactation performance and feed digestibility in lactating dairy cows. Livestock Science, 126:239-244.
19. Wei J.Y., Wang J, Liu W., Zhang K.Z., Sun P. 2019. Effects of different selenium supplements on rumen fermentation and apparent nutrient and selenium digestibility of mid-lactation dairy cows. Journal of Dairy Science, 102:3131-3135.
20. Wichtel J.J., Craigie A.L., Freeman D.A., Varela-Alvarez H., Williamson N.B. 1996. Effect of selenium and iodine supplementation on growth rate, hyroid and somatotropic function in dairy calves at pasture. Journal of Dairy Science, 79:1865-1872.
21. Zhang J., Wang H., Bao Y., Zhang L. 2004. Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice. Life Science, 75:237-244.
22. Zhang Z.D., Wang C., Du H.S., Liu Q., Guo G., Huo W.J., Zhang J., Zhang Y.L., Pei C.X., Zhang S.L. 2020. Effects of sodium selenite and coated sodium selenite on lactation performance, total tract nutrient digestion and rumen fermentation in Holstein dairy cows. Animal, 14:2091-2099.

Full-Text:



اثرات جایگزینی مکمل سلنیوم معدنی با نانوذرات سلنیوم بر قابلیت هضم جیره و متابولیت‌های شکمبه‌ای گوساله‌های شیرخوار

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی اثرات جایگزینی مکمل سلنیوم معدنی با ذرات نانو سلنیوم در تغذیه گوساله‌های شیرخوار و اثرات آن بر قابلیت هضم مواد مغذی و ویژگی‌های تخمیر شکمبه گوساله­های شیرخوار بود. تعداد 32 راس گوساله هلشتاین تازه متولد شده با میانگین وزن بدن 35/4 ± 85/37 کیلوگرم در قالب طرح کاملاً تصادفی با 4 تیمار (هشت گوساله در هر تیمار) به مدت 83 روز با توجه به مصرف مکمل شیر یا آب آشامیدنی با منابع مختلف سلنیوم قرار گرفتند. تیمارهای شامل: 1)سلنیوم معدنی: ارائه 3/0میلی گرم سلنیوم در هر کیلوگرم ماده خشک با منبع سلنیت سدیم، 2)سطح پایین نانو سلنیوم: ارائه 15/0 میلی گرم سلنیوم در هر کیلوگرم ماده خشک با منبع نانوذرات تهیه شده از سلنیوم، 3)سطح متوسط نانو سلنیوم: ارائه 3/0 میلی گرم سلنیوم در هر کیلوگرم ماده خشک با منبع نانوذرات تهیه شده از سلنیوم، 4)سطح بالای نانوسلنیوم: ارائه 45/0 میلی گرم سلنیوم به ازای هر کیلوگرم ماده خشک با منبع نانوذرات تهیه شده از سلنیوم. نتایج نشان داد قابلیت هضم پروتیئن و الیاف نامحلول در شوینده خنثی با نانوسلنیوم بهبود بخشید. غلظت نیتروژن آمونیاکی شکمبه در گوساله‌های تغذیه‌شده با جیره‌های مکمل شده با نانوسلنیوم تمایل به کاهش (08/0=P) بصورت درجه دوم داشت که سطح متوسط آن کمترین مقدار بود. غلظت استات برای گوساله‌های تغذیه‌شده با نانوسلنیوم در مقایسه با سلنیوم معدنی کاهش یافت (01/0>P)، در حالی که غلظت پروپیونات با تغذیه نانوسلنیوم به گوساله‌ها افزایش یافت (05/0>P). نتایج این مطالعه نشان داد که نانوسلنیوم در بهبود قابلیت هضم خوراک موثر بود.

کلمات کلیدی: نانوسلنیوم، سلنیت سدیم، گوساله هلشتاین، قابلیت هضم خوراک

Effects of replacing mineral selenium supplement with selenium nanoparticles on feed digestibility and ruminal parameters of dairy calves

Abstract

The purpose of this study was to investigate the effects of replacing mineral selenium supplement with nano selenium particles in the feeding of infant calves and its effects on nutrient digestibility and, rumen fermentation characteristics. The number of 32 newborn Holstein calves with an average body weight of 37.85 ± 4.35 kg in the form of a completely randomized design with 4 treatments (eight calves in each treatment) for 83 days according to the supplemental consumption of milk or drinking water with sources Different selenium were placed. Treatments include: 1) Inorganic selenium: providing 0.3 mg of selenium per kilogram of dry matter with sodium selenite source, 2) Low level of nano selenium: providing 0.15 mg of selenium per kilogram of dry matter with nanoparticles prepared from selenium source, 3 (Medium level of nano-selenium: providing 0.3 mg of selenium per kilogram of dry matter with nanoparticles prepared from selenium source, 4) High level of nano-selenium: providing 0.45 mg of selenium per kilogram of dry matter with nanoparticles prepared from selenium source. The results showed that improve the digestibility of protein and insoluble fibers in neutral detergent with nanoselenium. Ruminal ammonia nitrogen concentration in calves fed with rations supplemented with nanoselenium tended to decrease (P=0.08) in quadratic order, and its medium level was the lowest. Acetate concentration for calves fed nanoselenium decreased (P<0.01), while propionate concentration increased (P<0.05) for calves fed nanoselenium. The results of this study showed that nanoselenium was effective in improving feed digestibility of dairy calf.

Keywords: nanoselenium, sodium selenite, Holstein calf, digestibility

 

مقدمه

همگام با پیشرفت رو به رشد فن‌آوری‌ها در عرصه تغذیه‌ دام، محصولات جدیدی وارد بازار شده که نیازمند به تحقیق و مقایسه با محصولات متداول قبلی است. از بین مواد مغذی در تغذیه دام، فراهمی مواد معدنی همواره مورد بحث متخصّصان تغذیه دام می باشد چرا که مواد معدني به اندازه ویتامين‌ها مهم هستند و برای فرآیندهای بسياری در بدن، به ویژه تعادل مایع، حفظ و نگهداری از استخوان‌ها و دندان‌ها، انقباض عضلاني و عملکرد سيستم عصبي ضروری می باشند. مواد معدنی به اندازه ویتامین‌ها از اهمیت بالایی برخوردارند و برای فرآیندهای بسیاری در بدن، به ویژه تعادل مایع، حفظ و نگهداری از استخوان‌ها و دندان‌ها، انقباض عضلانی و عملکرد سیستم عصبی و همین طور سیستم ایمنی بدن ضروری هستند. از آنجایی که گوساله های تازه متولد شده هیچ آنتی بادی در جریان خون خود ندارند، سیستم ایمنی آن‌ها از نظر عملکردی نابالغ است. اگرچه این مشکل از طریق انتقال ایمونوگلوبولین‌ها از طریق آغوز مادر به گوساله پس از تولد، حل می‌شود (4)، اما بهرحال گوساله‌های تازه متولد شده مستعد ابتلا به بیماری‌های هستند که سیستم ایمنی آنها را به چالش می‌کشد. سلنیوم، به عنوان یک عنصر کمیاب غذایی ضروری، نقش بیولوژیکی مهمی در سلامت و عملکرد رشد گاو و گاو شیری دارد (11). عملکرد این عنصر با فعالیت سلنوآنزیم‌های دخیل در تولیدمثل، فعال شدن هورمون تیروئید، مکانیسم ردوکس تنظیمی وابسته به Se، هموستاز انرژی، تولید DNA و فعالیت ضد رادیکال‌های آزاد در برابر آسیب DNA مرتبط است (9، 15).

چندین نوع منبع سلنیوم در نشخوارکنندگان برای برآوردن نیازهای این عنصر استفاده شده است. سدیم غیر آلی سلنیت منبع مرسوم سلنیوم است که در خوراک دام استفاده می‌شود. اخيراً نانو سلنيوم به دليل زیست فراهمي بالا و سميت کم، توجه بسياری را به خود جلب کرده است (21). زیرا این ذرات نانومتری دارای ویژگي‌های جدیدی از جمله سطح بسيار ویژه، سطح فعاليت بالا، مراکز سطحي فعال بيشمار، کارایي کاتاليکي بالا و توانایي جذب قوی و سميت پایين ميباشد (19). محققان اثر سلنيت سدیم، مخمر سلنيت و نانو سلنيوم را بر عملکرد رشد، غلظت سلنيوم و وضعيت آنتي اکسيداني در رشد بزهای نر را گزارش نمودند که ميانگين افزایش وزن روزانه در گروه‌های دریافت کننده نانو سلنيوم و مخمر سلنيوم بيشتر از سایر گروه‌ها بود. این محققین بیان نمودند که مکمل‌های غذایي نانو سلنيوم مي‌تواند در مقایسه با غير آلي به طور موثرتری مورد استفاده قرار گيرد. از طرفي سلنيوم برای حفظ باروری حيوانات نر ضروری ميباشد (16). با توجه به موارد ذکر شده و لزوم بررسي تأثير نانو ذرات سلنيوم جيره دام‌ها بر سلامت آن‌ها، تحقيق حاضر با هدف بررسي مطالعه سنتز نانو ذرات سلنيوم نسبت به مکمل سلنیت سدیم از نظر افزایش قابلیت هضم مواد مغذی و تخمیر شکمبه گوساله‌های شیرخوار انجام شده است.

مواد و روش‌ها

پژوهش حاضر در ایستگاه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران انجام شد. تمام مراحل آزمایشی براساس دستورالعمل استفاده از حیوانات آزمایشی و مطابق با الزامات کمیته اخلاق و محیط زیست حیوانات دانشگاه تهران بود. در طول آزمایش میانگین دما در ایستگاه تحقیقاتی بین 21 تا 27 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی بین 60 تا 69 درصد بود.

تیمارهای آزمایشی، گوساله‌ها و مدیریت تغذیه

مطالعه حاضر با استفاده از 32 رأس گوساله هلشتاین (تعداد 16 رأس نر و تعداد 16 رأس ماده)، با میانگین وزن بدن 35/4 ± 85/37 کیلوگرم، از روز 3 تا 83 اجرا شد. گوساله‌ها به‌طور تصادفی در جایگاه‌های جداگانه (3/1 × 5/2 متر) پوشیده با شن و ماسه نگهداری شدند که هر 24 ساعت یکبار تجدید می‌شد. بلافاصله پس از تولد، گوساله‌ها از مادران چند شکم‌زا سالم خود جدا ، وزن و به جایگاه‌های جداگانه منتقل شدند. گوساله‌ها در 12 ساعت اول زندگی با 6 لیتر آغوز (3 لیتر در 1 ساعت پس از تولد و 3 لیتر در 12 ساعت پس از اولین تغذیه) تغذیه شدند. آغوز برای 2 روز اول زندگی تغذیه شد. از روز 3 تا 10، گوساله ها حدود 4 لیتر در روز شیر کامل (10 درصد وزن اولیه بدن) را در سطل‌های آلومینیومی در 2 بار تغذیه روزانه در ساعت 0900 و 1800 ساعت و 6/7 لیتر در روز (20 درصد وزن اولیه بدن) از روز 11 تا 52 دریافت کردند. به دنبال آن 3 لیتر در روز (8 درصد وزن اولیه) از روز 53 تا 65 دریافت کردند. مصرف استارتر گوساله روزانه با وزن کردن تفاوت بین میزان استارتر ارائه شده و میزان باقیمانده ثبت شد. گوساله‌ها در روزهای 3، 65 و 83 آزمایش وزن شدند. گوساله‌ها پس از بررسی وضعیت سلامت طبیعی به طور تصادفی در روز 3 سن شان با تیمارهای آزمایشی آزمایشی تغذیه شدند. چهار تیمار (هشت گوساله در هر تیمار) با توجه به مکمل مصرفی شیر با منابع مختلف سلنیوم اختصاص داده شد. سلنیوم معدنی: ارائه 3/0میلی گرم سلنیوم در هر کیلوگرم ماده خشک با سلنیت سدیم، سطح پایین نانو سلنیوم: ارائه 15/0 میلی گرم سلنیوم در هر کیلوگرم ماده خشک با نانوذرات تهیه شده از سلنیوم، سطح متوسط نانو سلنیوم: ارائه 3/0 میلی گرم سلنیوم در هر کیلوگرم ماده خشک با نانوذرات تهیه شده از سلنیوم، سطح بالای نانوسلنیوم: ارائه 45/0 میلی گرم سلنیوم به ازای هر کیلوگرم ماده خشک با نانوذرات تهیه شده از سلنیوم. سلنیت سدیم به عنوان منبع معدنی سلنیوم از نوع تجاری (حاوی 85/45 درصد سلنیوم) و نانوذرات سلنیوم مطابق با ژانگ و همکاران (2004) تهیه شد. برای برآوردن دوزهای تجویز شده روزانه به ازای هر کیلوگرم مصرف ماده خشک (ماده خشک استارتر + ماده خشک شیر) در طول دوره قبل از شیرگیری، غلظت‌های مورد نیاز مکمل های سلنیوم تجاری با توجه به خلوص محصولات مورد استفاده تهیه شد و در وعده شیر صبحگاهی در هر سطل حل شد. گوساله ها در طول دوره پس از شیرگیری، مکمل سلنیوم به صورت خوراکی از طریق همان روش در آب آشامیدنی تجویز شد. شیر کامل به صورت هفتگی نمونه برداری شد و با استفاده از دستگاه آنالیز شیر (Delta Instruments CombiScope FTIR 600HP) از نظر چربی، پروتئین، لاکتوز و کل جامد آنالیز گردید. میانگین ترکیب شیر ارائه شده 09/0 ± 12/3 درصد چربی، 07/0 ± 09/3 درصد پروتئین، 06/0 ± 61/4 درصد لاکتوز و 55/0 ± 2/11درصد کل جامد بود. همه گوساله ها در روز 65 از شیر گرفته شدند و تا 83 سالگی در مطالعه باقی ماندند. خوراک آغازین با استفاده از سیستم کربوهیدرات و پروتئین خالص کرنل (CNCPS؛ نسخه 5/6، دانشگاه کرنل، ایتاکا، نیویورک، ایالات متحده آمریکا) برای برآوردن نیازهای مواد مغذی فرموله شد. مواد تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی جیره استارتر در جدول 1 ارائه شده است. خوراک استارتر به طور آزاد تغذیه شدند و مجاز بود تا حداقل 10 درصد در یک دوره 24 ساعته اضافه ارائه گردد. گوساله ها در طول دوره آزمایشی دسترسی آزاد به آب داشتند. سلامت گوساله روزانه توسط دامپزشک بررسی می‌شد و هیچ نشانه بالینی بیماری سیستمیک یا مرگ و میر در طول آزمایش نداشتند.

نمونه برداری و آنالیز شیمیایی

بقایای جیره غذایی استارتر روزانه در ساعت 0730 جمع آوری و ثبت شد و استارتر تازه در ساعت 0900 تغذیه شد. نمونه‌های فرعی از خوراک‌ها و باقیمانده ها، خشک شده و کاملاً مخلوط و در آسیاب (شرکت Ogaw Seiki، توکیو، ژاپن) آسیاب شدند تا از الک 1 میلی‌متری عبور کنند و تا تجزیه و تحلیل شیمیایی در دمای 20- درجه سانتیگراد ذخیره شدند. برای تعیین قابلیت هضم ظاهری مواد مغذی، نمونه‌های مدفوع در 6، 12 و 18 ساعت پس از صرف غذای صبح طی 4 روز متوالی از روز 69 تا 72 جمع‌آوری شد. نمونه‌های مدفوع در آون با هوای اجباری و دمای 60 درجه سانتی گراد به مدت 72 ساعت خشک شدند، و سپس در آسیاب چکشی با الک 1 میلی متری آسیاب شدند. مقدار کمی از نمونه های خشک شده مدفوع جمع آوری شده برای هر گوساله در طی 4 روز متوالی برای بدست آوردن یک نمونه ترکیبی برای هر حیوان مخلوط شد. نمونه های خوراک و مدفوع برای تعیین خاکستر، پروتئین خام، چربی خام طبق روش های AOAC آنالیز شدند. میزان NDF بدون سولفیت سدیم و α-آمیلاز مطابق روش ون سوست وهمکاران (1991) آنالیز گردید. خاکستر نامحلول در اسید به عنوان یک نشانگر داخلی در خوراک (تصحیح شده برای بقایا) و نمونه‌های مدفوع برای اندازه‌گیری قابلیت هضم ظاهری کل مواد مغذی (OM، CP، EE و NDF) استفاده شد.

نمونه برداری مایع شکمبه و تجزیه و تحلیل اسیدهای چرب فرار

در روز 70 مطالعه با استفاده از لوله مری نصب شده به پمپ خلاء، مایع شکمبه (30 میلی لیتر) (3 تا 4 ساعت پس از تغذیه صبح؛ در ساعت 1100 تا 1200) جمع آوری شد. 10 میلی لیتر اول برای از بین بردن آلودگی احتمالی بزاق دور ریخته شد. pH مایع شکمبه صاف شده بلافاصله با استفاده از یک pH متر قابل حمل مدل 265 (Orion Research Inc., Beverly, MA) اندازه‌گیری شد. مقدار 10 میلی لیتر از مایع شکمبه فیلتر شده در لوله های پلی اتیلن 15 میلی لیتری حاوی 2 میلی لیتر اسید متافسفریک 25 درصد (وزنی بر حجم) برای تجزیه اسیدهای چرب فرار (VFA) نگهداری شد. 10 میلی لیتر دیگر مایع شکمبه فیلتر شده با 1 میلی لیتر محلول 5 درصد (V/V H3PO4 مخلوط شد و در دمای 20- درجه سانتیگراد تا تجزیه و تحلیل نیتروژن آمونیاکی نگهداری شد. پس از ذوب شدن در دمای اتاق، نمونه های شکمبه برای VFA با استفاده از گاز کروماتوگرافی (model GC-PU4410; Philips, Amsterdam, The Netherlands) تجزیه و تحلیل شدند. برای اندازه گیری غلظت نیتروژن آمونیاکی شکمبه، نمونه های فرعی مایع شکمبه در 15000 × g (4 درجه سانتی گراد، 20 دقیقه) سانتریفیوژ شدند. سپس غلظت نیتروژن آمونیاکی شکمبه مایع رویی با استفاده از روش فنل-هیپوکلریت اصلاح شده و آنالیز شد.

تحلیل آماری

تفاوت بین تیمارها با استفاده از LSMEENS با بیانیه PDIFF تعیین شد. اهمیت آماری در P≤ 0.05 و روند در P = 0.05 تا P≤ 0.10 اعلام شد. قابلیت هضم مواد مغذی، ویژگی‌های تخمیر شکمبه و همه متغیرهای ذکر شده در بالا که در طول دوره‌های خاصی اندازه‌گیری شدند (به استثنای کلی) به عنوان یک طرح کاملا تصادفی با استفاده از روش GLM MODEL (موسسه SAS، 2013) طبق مدل زیر تجزیه و تحلیل شدند:

Yij = μ + Ti + εij

جایی که Yij= مشاهدات متغیرهای وابسته. μ= میانگین کلی؛ T= اثر ثابت درمان؛ و εij = خطای باقیمانده تصادفی.

نتایج

قابلیت هضم خوراک

قابلیت هضم ماده خشک، ماده آلی و چربی خام (جدول 2) در گوساله‌های تغذیه شده با جیره‌های مکمل نانوسلنیوم تحت تاثیر قرار نگرفت. در حالیکه قابلیت هضم پروتئین خام و الیاف نامحلول در شوینده خنثی با مکمل نانوسلنیوم افزایش یافت.

قابلیت هضم ناده خشک تحت تاثیر تیمارهای آزمایشی قرار نگرفت اما مصرف نانوسلنیوم بصورت عددی باعث افزایش قابلیت هضم ماده خشک گردید. قابلیت هضم پروتئین خام بصورت درجه دوم تحت تاثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفت، بطوریکه نانوسلنیوم در سطح متوسط نسبت به سلنیت سدیم بطور معنی‌داری باعث افزایش قابلیت هضم پروتئین خام گردید(01/0>P). نتایج این مطالعه نشان داد که فیبر نامحلول در شوینده خنثی بطور معنی‌دار و بصورت خطی تحت تاثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفت. افزایش سطح نانوسلنیوم بطور خطی باعث افزایش قابلیت هضم فیبر نامحلول در شوینده خنثی تسبت به سلنیت سدیم گردید(01/0>P).

تخمیر شکمبه‌ای

مقادیر pH شکمبه، غلظت نیتروژن آمونیاکی و اسیدهای چرب فرار در جدول 3 ارائه شده است. pH شکمبه و اسیدهای چرب کل در گوساله‌های که با جیره‌های حاوی نانوسلنیوم تغذیه شده بودند در مقایسه با گوساله‌های که در طول آزمایش با جیره مکمل سلنیت سدیم تغذیه شده بودند، تحت تأثیر قرار نگرفت. غلظت نیتروژن آمونیاکی تمایل به کاهش در گوساله‌هایی داشت که با جیره‌های مکمل نانوسلنیوم تغذیه شدند. غلظت استات برای گوساله‌های تغذیه‌شده با جیره‌های حاوی نانوسلنیوم در مقایسه با سلنیت سدیم بصورت خطی و درجه دوم کاهش یافت(01/0>P). در حالی که غلظت پروپیونات در گوساله‌های تغذیه شده با نانوسلنیوم نسبت به سلنیت سدیم بطور خطی و درجه دوم افزایش یافت. نسبت استات به پروپیونات برای گوساله‌های تغذیه‌شده با جیره‌های مکمل نانوسلنیوم نسبت به گوساله‌های که با جیره مکمل سلنیت سدیم تغذیه شده‌اند بطورت خطی و درجه دوم کاهش یافت(01/0>P). اسیدهای چرب فرار بوتیرات، والرات و اسیدهای چرب با زنجیره شاخه دار با گوساله‌های که با جیره‌های نانوذرات سلنیوم تغذیه شدند، تحت تأثیر قرار نگرفتند.

بحث

افزایش راندمان خوراک با مکمل ذرات نانوسلنیوم ممکن است به دلیل افزایش قابلیت هضم الیاف نامحلول در شوینده خنثی و پروتئین خام در استفاده از مکمل نانوسلنیوم باشد. در طول دوره قبل یا بعد از شیرگیری رشد اسکلتی و وزن بدن در مطالعه حاضر به دلیل مصرف خوراک مشابه، تحت تأثیر جایگزینی منبع معدنی سلنیوم با نانوذرات آن قرار نگرفت. این نتایج با نتایج مطالعات قبلی مطابق بود (5 ؛ 12). علاوه بر این، محققین در سال 1989 هیچ پاسخ مثبتی در استفاده از مکمل غذایی گوساله های نر در حال رشد با سلنیت سدیم به همراه ویتامین E مشاهده نکردند. عملکرد پایین رشد با مکمل نانوسلنیوم سطح 45/0 میلی گرم نانوسلنیوم بر کیلوگرم ماده خشک به جای سلنیت سدیم سوال برانگیز بود و احتمالاً ترن اور بیشتر سلنیوم را در این گروه ها نشان داد(3). جنکینز و هیدیروگلو (1986) گزارش کردند که مکمل جایگزین شیر خشک بدون چربی با 10 پی پی ام سلنیت سدیم تا سن شیرگیری باعث کاهش افزایش وزن روزانه و راندمان خوراک شد اما آنها هیچ تفاوتی در افزایش روزانه یا بازده خوراک تا غلظت 5 پی پی ام پیدا نکردند. این مطالعه تایید کرد که کاهش عملکرد گوساله در جایی بین 5 تا 10 پی پی ام سلنیوم شروع شد(6). جونیپر و همکاران (2008) به دلیل نگرانی در مورد سمیت احتمالی سلنیوم، 10 برابر حداکثر مقدار مجاز برای سلنیوم مخمر توصیه شده توسط اتحادیه اروپا برای خوراک گوساله را تجویز کردند (15/0 تا 6/5 میلی گرم سلنیوم در کیلوگرم ماده خشک) اما هیچ تفاوتی را در عملکرد گوساله ها مشاهده نکردند(7). مهدی و دوفراسن (2016) نشان دادند که دوز سلنیوم نقش مستقیمی در تقویت و تحریک رشد گوساله ها ندارد(9). سالز و همکاران (2014) مشاهده کردند که مکمل سلنیوم به عنوان یک محرک رشد عمل نمی کند و اثرات مثبت مکمل سلنیوم هنگامی که گوساله ها با کمبود سلنیوم مواجه می شوند مشاهده می گردد(13).

pH شکمبه، غلظت نیتروژن آمونیاکی و اسیدهای چرب فرار همواره به عنوان نشانگرهای مهم برای ارزیابی اکوسیستم و عملکرد شکمبه استفاده شده است، در حالی که وضعیت فعالیت باکتری های هضم کننده فیبر را می توان از این طریق استنباط کرد. به خوبی مستند شده است که pH پایین شکمبه با جلوگیری از اتصال باکتری به دیواره سلولی گیاه، هضم فیبر را مهار می کند (10). در مطالعه حاضر، pH شکمبه تحت تاثیر مکمل های غذایی منابع مختلف سلنیوم در طول آزمایش قرار نگرفت. این نتیجه با نتایج لیو و همکاران (2007) همخوانی داشت که pH شکمبه را با مکمل‌سازی با مقادیر مختلف Sel-Plex گزارش کردند، در حالی که مطالعات دیگر نشان داده‌اند که مکمل سلنیوم یا نانوسلنیوم، تخمیر شکمبه را به سمت تولید پروپیونات تغییر می‌دهد، همانطور که با کاهش استات نسبت به پروپیونات نشان داده می‌شود (18؛ 15؛ 19). نیتروژن آمونیاکی شکمبه عمدتاً از تجزیه پروتئین خوراک در شکمبه به دست می‌آید و توسط باکتری‌ها برای ادغام در پروتئین میکروبی استفاده می‌شود (5،12). تمایل به کاهش نیتروژن آمونیاکی را می توان با غلظت بالاتر پروپیونات شکمبه پشتیبانی کرد که انرژی و اسکلت کربنی را برای سنتز پروتئین میکروبی فراهم می کند. تمایل به افزایش استفاده از آمونیاک شکمبه با یافته‌های وانگ و همکاران (2009)مطابقت داشت که کاهش محتوای نیتروژن آمونیاکی را با مکمل مخمر حاوی سلنیوم گزارش کردند. با این حال، یافته‌های مطالعات قبلی نشان داد که مکمل سلنیوم باعث افزایش کل باکتری‌ها، کل قارچ‌های بی‌هوازی، کل تک یاخته‌ها، و کل متانوژن ها (21، 1) گردید. در توافق با آن مشاهدات، مکمل سلنیوم الگوهای تخمیر شکمبه را از استات به پروپیونات تغییر داد که منجر به نسبت مولی بالاتر پروپیونات شد و نسبت استات: پروپیونات کاهش یافت.

نتیجه­گیری

نتایج این مطالعه نشان داد که با تغذیه نانوذرات سلنیوم، قابلیت هضم الیاف نامحلول در شوینده خنثی و پروتئین خام افزایش یافت. با  تغذیه نانو ذرات سلنیوم در گوساله‌های شیرخوار، نیتروژن آمونیاکی شکمبه تمایل به کاهش و استات کاهش یافت اما پروپیونات افزایش نشان داد که منجر به کاهش نسبت استات به پروپیونات شد. نتایج نشان داد که نانوذرات سلنیوم در تغذیه گوساله‌های شیر خوار، قابلیت هضم الیاف نامحلول در شوینده خنثی و پروتئین خام و سطح پروپیونات شکمبه را بهبود بخشید.

منابع مورد استفاده

1.       Annison EF and Bryden WL 1998. Perspectives on ruminant nutrition and metabolism I. Metabolism in the rumen. Nutrition Research Reviews 11, 173–198.

2.       AOAC International. 2002. Official Methods of Analysis. 17th ed. AOAC International, Arlington, VA.

3.       Droke EA, and Loerch SC 1989. Effects of parenteral selenium and vitamin E on performance, health and humoral immune response of steers new to the feedlot environment. Journal of Animal Science 67, 1350–1359.

4.       Goff JP. 2006. Major advances in our understanding of nutritional influences on bovine health. Journal of Dairy Science 89, 1291–1301.

5.       Gunter SA, Beck PA and Phillips JM 2003. Effects of supplementary selenium source on the performance and blood measurements in beef cows and their calves. Journal of Animal Science 81, 856–864.

6.       Jenkins KJ and Hidiroglou M 1986. Tolerance of the preruminant calf for selenium in milk replacer. Journal of Dairy Science 69, 1865–1870.

7.       Juniper DT, Phipps RH, Givens DL, Jones AK, Green C and Bertin G 2008. Tolerance of ruminants animals to high dose in-feed administration of aselenium-enriched yeast. Journal of Animal Science 86, 197–204.

8.       Liu Y, Zhang Z, Dai S, Wang Y, Tian X, Zhao J,Wang C, Liu Q, Guo G and Huo W 2020. Effects of sodium selenite and coated sodium selenite addition on performance, ruminal fermentation, nutrient digestibility and hepatic gene expression related to lipid metabolism in dairy bulls. Livestock Science 237, 104062.

9.       Mehdi Y and Dufrasne I 2016. Selenium in cattle: a review. Molecules, 21, 545.

10.       Mould FL, Orskov ER and Mann SO 1984. Associative effects of mixed feeds. I. Effects, type and level of supplementation and the influence of the rumen fluid pH on cellulolysis in vivo and dry matter digestion of various roughages. Animal Feed Science and Technology 10, 15–30.

11.       Rodríguez AM, Valiente SL, Brambilla CE, Fernández EL and Maresca S 2020. Effects of inorganic selenium injection on the performance of beef cows and their subsequent calves. Research in Veterinary Science 133, 117–123.

12.       Rowntree JE, Hill GM, Hawkins DR, Link JE, Rincker MJ, Bednar GW and Kreft Jr RA 2004. Effect of Se on selenoprotein activity and thyroid hormone metabolism in beef and dairy cows and calves. Journal of Animal Science 82, 2995–3005.

13.       Salles MSV, Zanetti MA, Junior LCR, Salles FA, Azzolini AECS, Soares EM, Faccioli LH and Valim YML 2014. Performance and immune response of suckling calves fed organic selenium. Animal Feed Science and Technology 188, 28–35.

14.       SAS Institute 2013. SAS User’s Guide. Retrieved on 25 March 2019, from https://support.sas.com/documentation/cdl/en/procstat/66703/PDF/default/procstat.pdf.

15.       Shi D, Liao S, Guo S, Li H, Yang M and Tang Z 2015. Protective effects of selenium on aflatoxin B1-induced mitochondrial permeability transition, DNA damage, and histological alterations in duckling liver. Biological Trace Element Research 163, 162–168.

16.       Shinde PL, Dass RS and Garg AK 2009. Effect of vitamin E and selenium supplementation on hematology, blood chemistry and thyroid hormones in male buffalo (Bubalus bubalis) calves. Animal Feed Science and Technology 18, 241–256.

17.       Van Soest PJ, Robertson JB and Lewis BA 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science 74, 3583–3597.

18.       Wang C, Liu Q, Yang WZ, Dong Q, Yang XM, He DC, Zhang P, Dong KH and Huang YX 2009. Effects of selenium yeast on rumen fermentation, lactation performance and feed digestibilities in lactating dairy cows. Livestock Science 126, 239–244.

19.       Wei JY, Wang J, Liu W, Zhang KZ and Sun P 2019. Effects of different selenium supplements on rumen fermentation and apparent nutrient and selenium digestibility of mid-lactation dairy cows. Journal of Dairy Science 102, 3131–3135.

20.       Wichtel JJ, Craigie AL, Freeman DA, Varela-Alvarez H and Williamson NB 1996. Effect of selenium and iodine supplementation on growth rate, hyroid and somatotropic function in dairy calves at pasture. Journal of Dairy Science 79, 1865–1872.

21.       Zhang J, Wang H, Bao Y and Zhang L 2004. Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice. Life Science. 75, 237–244.

22.       Zhang ZD, Wang C, Du HS, Liu Q, Guo G, Huo WJ, Zhang J, Zhang YL, Pei CX and Zhang SL 2020. Effects of sodium selenite and coated sodium selenite on lactation performance, total tract nutrient digestion and rumen fermentation in Holstein dairy cows. Animal 14, 2091–2099.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 1. اجزاء و ترکیب شیمیایی (در صد ماده خشک) استارتر آزمایشی مورد استفاده در تغذیه گوساله های هلشتاین
مقادیر						عنوان
						اجزاء
0/10						یونجه
50/4						جو آسیاب شده
0/45						ذرت آسیاب شده
93/6						سبوس گندم
3/24						کنجاله سویا
70/2						گلوتن ذرت
90/0						پودرچربی
35/1						کربنات کلسیم
18/0						دی کلسیم فسفات
90/0						بیکربنات سدیم
45/0						کلرید سدیم
45/0						پودر بنتونایت
27/0						توکسین بایندر
27/0						اکسید منیزیوم
80/1						میکس ویتامین و مواد معدنی
						ترکیب مواد مغذی، درصد ماده خشک
0/90						ماده خشک، درصد وزن تر
2/20						پروتئین خام
9/16						الیاف نا محلول در شوینده خنثی
80/3						عصاره اتری
60/5						خاکستر خام
12/1						کلسیم
54/0						فسفر
22/0						سلنیوم، میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک
33/2						انرژی قابل متابولیسم، مگاکالری در کیلوگرم
1هر کیلوگرم مکمل حاوی 800000 واحد بین المللی ویتامین A، 100000 واحد بین المللی ویتامین D، 2000 واحد بین المللی ویتامین E، 5 گرم منگنز، 100 گرم کلسیم، 6 گرم روی، 20 گرم فسفر، 40 گرم منیزیم، 30 گرم Na، 15/0گرم آهن، 20 گرم S، 40 میلی گرم Co، 2 گرم مس و 80 میلی گرم I. 2با استفاده از سیستم کربوهیدرات و پروتئین خالص کرنل، نسخه 5/6 (CNCPS) محاسبه شده است.
جدول 2- تاثیر منابع مختلف سلنیوم روی قابلیت هضم مواد مغذی در گوساله­های شیرخوار هلشتاین
				نانو سلنیوم
درجه سوم	درجه دوم	خطی	SEM	بالا	متوسط		پایین	سلنیت سدیم	عنوان
قابلیت هضم مواد مغذی، درصد
32/0	26/0	42/0	633/0	94/71	00/73		91/71	53/71	ماده خشک
31/0	43/0	52/0	653/0	53/73	47/74		37/73	26/73	ماده آلی
64/0	05/0	21/0	187/1	09/67b	62/69ab		04/71a	90/68ab	پروتئین خام
92/0	16/0	40/0	200/3	43/57	52/63		32/64	26/61	چربی خام
55/0	97/0	01/0	570/2	60/67a	96/67ab		96/62ab	49/61b	فیبرنامحلول در شوینده خنثی

 

 

جدول 3- تاثیر نانو سلنیوم روی فراسنجه های شکمبه ای در گوساله­های شیرخوار هلشتاین
				نانو سلنیوم
درجه سوم	درجه دوم	خطی	SEM	بالا	متوسط	پایین	سلنیت سدیم	عنوان
87/0	21/0	60/0	129/0	16/6	33/6	39/6	23/6	pH شکمبه
96/0	08/0	316/0	473/0	57/6	91/5	15/6	21/7	نیتروژن آمونیاکی، میلی گرم در دسی لیتر
79/0	98/0	16/0	40/5	27/81	46/83	95/88	30/91	کل اسیدهای چرب فرار، میلی مول در لیتر
اسیدهای چرب فرار جز به جز، مول در 100 مول
69/0	01/0>	03/0	980/0	37/57b	07/55b	51/55b	49/60a	استات
74/0	01/0	01/0>	969/0	91/33a	96/34a	15/34a	97/29b	پروپیونات
65/0	03/0	97/0	275/0	97/5	48/6	66/6	92/5	بوتیرات
80/0	10/0	55/0	154/0	48/0	82/0	81/0	63/0	والرات
95/0	69/0	11/0	317/0	27/2	65/2	86/2	99/2	اسیدهای چرب با زنجیره شاخه دار
57/0	01/0>	01/0>	084/0	69/1b	59/1b	63/1b	04/2a	نسبت استات: پروپیونات

 

4

 

---