اثرات افزودن نانو اکسید مس در منابع مختلف پروتئین گیاهی و حیوانی بر پارامترهای تغذیه ای و تولید گاز با استفاده از روش آزمایشگاهی

پیشرفت های اخیر در فناوری نانو نشان می دهد که از ذرات در مقیاس نانو در پزشکی، مواد افزودنی غذایی و عرصه های مهندسی استفاده می شود. با این حال ، سمیت احتمالی آن ها برای مردم، حیوانات و بهداشت محیط هنوز مشخص نیست. مس یک ماده معدنی کمیاب ضروری است و به عنوان یک کوفاکتور برای بسیاری از آنزیم های موثر در فرآیندهای زیستی بدن ضروری است. براساس گزارش های منتشر شده، مس آلی یا مس به فرم نانو ذرات در مقایسه با سولفات مس زیست فراهمی بیشتری دارد. تحقیقات نشان داد که تخمیر شکمبه ای گوسفندان با مقادیر مختلف ذرات نانو اکسید مس تولید اسید استیک و اسید چرب فرار با مقدار مناسب ذرات نانو اکسید مس باعث تحریک تخمیر شکمبه می شود. در پژوهشی افزودن مکمل مس در جیره های شاهد رشد میکروارگانیسم های شکمبه را بهبود بخشید و تخمیر شکمبه ای ماده آلی را افزایش داد و غلظت اسید های چرب فرار را در محیط کشت بالا برد. اثرات نانو مس در سطوح صفر، 10، 20 و30 میلی گرم در کیلوگرم نانو مس، روی قابلیت هضمی علوفه یونجه تاثیر معنی داری نداشت. همچنین نشان داده شد که قابلیت هضمی ماده خشک، ماده آلی، الیاف نامحلول در شوینده خنصی و الیاف نامحلول در شوینده اسیدی یونجه با سطوح مختلف نانو مس و یک علوفه محلی دیگر تحت تاثیر قرار نگرفت. در کل اضافه کردن کمتر از 30 میلی گرم در کیلو گرم نانو مس هیج تاثیری روی هضم مواد خشبی توسط میکروب های شکمبه نداشت. روش آزمایشگاهی تولید گاز به عنوان تکنیک سودمند برای برآورد مصرف خوراک، قابلیت هضم ماده آلی و ماده خشک، انرژی متابولیسمی خوراک و مطالعات تخمیر شکمبه ای نشخوارکنندگان به کار برده می شود

این تحقیق با توجه به نوظهوری نسبی فناوری نانو و مطالعات کم در زمینه اثرات نانو اکسید مس بر منابع پروتیینی مختلف بررسی اثرات نانو اکسید مس بر کنجاله های سویا، پنبه دانه، کلزا و همچنین منابع حیوانی شامل بقایای کشتارگاهی طیور، پودر ماهی و پودر خون از طریق روش های مختلف آزمایشگاهی انجام گرفت.

نمونه های مورد مطالعه از تولیدکنندگان ترکیبات خوراکی، بخش کشاورزی و کشتارگاه شمال غرب ایران در استان اردبیل (مشکین، گرمی و اردبیل) طی سال های 2014 تا 2016 تهیه شد. در نمونه های آماده شده از کارخانه های محلی، برای جلوگیری از تجزیه و از دست دادن روغن آن ها از حمل مواد با جاذب رطوبت مانند سبوس گندم استفاده گردید. بدین ترتیب، برخی از آنالیزها با آنالیزهای استاندارد جهانی خوراک مطابق نبود و مقادیر دیواره سلولی آن ها بیشتر بود. نمونه ها به طور تصادفی برای بررسی انتخاب گردیدند. سپس دو نمونه مرتبط محلی به طور تصادفی از هر منطقه معروف انتخاب گردید. گاز تولید شده از سرنگ های انکوبه شده در 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 10 ، 12 ، 16 ، 24 ، 36 ، 48 و 72 ساعت برای نمونه ها اندازه گیری شد. برای این منظور سه سطح صفر ، 30 و 60 قسمت در میلیون نانوذرات اکسید مس در سه نوع پروتیین گیاهی (کنجاله سویا ، کنجاله کانولا و کنجاله پنبه دانه) و سه نوع پروتیین حیوانی (بقایای کشتارگاهی طیور، پودر ماهی و پودر خون) در یک طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و دو بار اجرا شد (در کل 6 تکرار). نتایج به دست آمده از آزمایش بیوگاز تولید شده برای اندازه گیری های مکرر توسط نرم افزار آماری SAS (2003) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مقایسه حداقل تفاوت معنی دار (LS mean) انجام شد. بقیه داده ها در یک طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و سه تیمار محاسبه شد و مقایسه میانگین ها با آزمون دانکن با سطح معنی داری پنج درصد انجام شد.

نتایج به دست آمده نشان داد که پس از 72 ساعت، بیشترین میزان گاز تولیدی از پروتیین گیاهی برای کنجاله سویا (4/58 میلی لیتر در 200 میلی گرم ماده خشک) و بین پروتیین حیوانی برای پودر ماهی (7/36 میلی لیتر در هر 200 میلی گرم) بود. بیشترین ماده آلی قابل هضم (DOM) و اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (SCFA) مربوط به کنجاله سویا و کوچکترین آنها مربوط به پودر خون بود. همچنین، بالاترین میزان انرژی قابل متابولیسم (ME) کنجاله سویا برای سطوح صفر ، 30 و 60 قسمت در میلیون نانواکسید مس، 48/6 ، 65/5 و 52/6 مگاژول در کیلوگرم ماده خشک بود و حداقل مقادیر این مورد برای پودر خون به ترتیب 07/3، 91/3 و 01/4 مگاژول در کیلوگرم ماده خشک دریافت شد. حداکثر و حداقل مقادیر پروتیین میکروبی (MP) به ترتیب برای کنجاله سویا و پودر خون به ترتیب 92/52 و 17/22 گرم در کیلوگرم DOM به دست آمد.

در صورتی که افزودن نانو اکسید مس روی پارامترها در مقایسه با شاهد اثر افزایشی داشته باشد نشانگر تامین نیاز و احتیاجات به این عنصر در محیط کشت و رشد میکروب ها برای تخمیر بوده است و بر عکس اگر کاهش داشته باشد مسمومیت دارد و در صورت بیش از نیاز مصرف اثر سوء و سمی بر میکروب ها دارد و اگر فرق معنی دار با شاهد گذاشته باشد بیانگر تامین و عدم اثر منفی و سوء بر میکروب ها و محیط کشت و تخمیر بوده است. بنا براین طبق یافته های این تحقیق، از آنجا که ذرات در مقیاس نانو مس دارای فعالیت ضد میکروبی بالایی هستند و دارای خواص میکروبی هستند ، افزودن آن ها به پروتیین های گیاهی و حیوانی باعث افزایش اثر ضد باکتری برخی از این پروتیین ها و کاهش تولید بیوگاز می شود. افزودن ذرات در مقیاس نانو مس به دلیل ترکیب شیمیایی برخی از این پروتیین ها ، تولید بیوگاز را بهبود بخشید. بنابراین در این مطالعه، بین پروتیین های گیاهی و حیوانی تفاوت معنی داری وجود داشت. همان طور که مشاهده شد، بیشترین میزان گاز تولید شده از پروتیین های گیاهی پس از افزودن ذرات مقیاس نانو مس از کنجاله سویا گزارش شد لیکن در میان انواع پروتیین حیوانی، در پودر ماهی حاصل شد. پس به طور کلی، استفاده از ذرات نانو اکسید مس می تواند پارامترهای تخمیر را در برخی از انواع منابع پروتیینی بهبود بخشد.