کربوهیدرات ها (CHO)منبع اصلی انرژی برای میکروارگانیسم شکمبه هستند که بزرگترین بخش (۶۰ تا۷۰ درصد) از جیره غذایی یک گاو شیری را تشکیل می دهند. آنها بخش عمده ای از انرژی خالص مورد نیاز برای حمایت از نگهداری حیوان و تولید شیرهستند. تغذیه کربوهیدرات پیش سازهای ترکیب شیر به عنوان مثال لاکتوز، چربی و پروتئین را تحت تاثیر قرار می دهد. دو طبقه بندی گسترده ا ی از کربوهیدراتها وجود دارد: ساختاری و بدون ساختاری. کربوهیدراتهای ساختاری از عناصر موجود در دیواره سلولی گیاه تشکیل شده است. کربوهیدراتهای غیر ساختاری در داخل سلول های گیاهان قرار دارد و معمولا قابلیت هضم بیشتری از کربوهیدراتهای ساختاری دارند. تعریف احتیاجات گاو به کربوهیدراتها نیاز به دانش گسترده ای از اثرات متقابل بین مواد مغذی در جیره و همچنین فراوری و ارائه آن دارد. به منظور تولید بالا، گاوهای شیری نیاز به انرژی بالا، تغذیه با جیره هایی حاوی مقادیر زیادی از کنسانتره و علوفه با کیفیت بالا دارند. سطوح کافی از فیبر برای حفظ عملکردطبیعی شکمبه ودرصد چربی شیر مورد نیاز است . دستیابی به یک تعادل مطلوب بین کربوهیدرات ساختاری و بدون ساختاری درجیره های گاوشیری چالش اصلی برای متخصصان تغذیه است.
کربوهیدرات گیاهان
جدول زیر نشان دهنده ترکیب کربوهیدراتی گیاه است. ساختار و یا مواد دیواره سلولی شامل سلولز، همی سلولز، لیگنین، مواد پکتینی و بتا-گلوکان است. محتویات سلولی حاوی نشاسته، قند، و فروکتانها بوده و برای خوراک سیلویی ، اسیدهای آلی نیز می باشد. رایج ترین اقدامات در تجزیه و تحلیل فیبر، مربوط به فیبر شوینده اسیدی (ADF) و فیبر شوینده خنثی (NDF) است. اجزای ساختاری در گیاهان (سلولز، همی سلولز، لیگنین) بر اساس NDF اندازه گیری شده است . مقیاس فیبر شوینده اسیدی(ADF) لیگنین و سلولز است. حتی با وجود اینکه پکتین بخشی از دیواره سلولی است ، آن را یک کربوهیرات غیر ساختاری در نظر گرفته چون در مقایسه با همی سلولز، میکروارگانیسم های شکمبه پکتین را به طور کامل و به سرعت تخمیر می کنند.
روشهای تجزیه ای برای NDF
آنالیز شیمیایی مرطوب برای ADF و NDF بر اساس حلالیت مختلف اجزای گیاه است. غلظت NDF یک خوراک به وسیله ته نشین شدن نمونه در محلول بافر (pH=7) که شامل مواد شوینده می باشد اندازه گیری می شود.آب وترکیبات محلول درشوینده حذف شده و مواد باقی مانده شامل قند، چربی، خاکستر، نیتروژن غیر پروتئینی، و برخی از پروتئین ها است. با این حال، مقدار متغیری از خاکستر و پروتئین می تواند با NDF باقی بماند. آلودگی با خاکستر می تواند تا ۴درصد ارزش NDF را افزایش دهد. در حالت ایده آل، هر دو ADF و NDF باید بر اساس خاکستر آزاد بیان شوند. اغلب خاک عامل اصلی در آلودگی با مواد معدنی است. چند تغییر در روش آنالیز برای NDF وجود دارد. اولین تغییر گنجاندن آمیلاز مقاوم به حرارت در روش حذف نشاسته بوده و دیگری استفاده از سولفیت سدیم برای به حداقل رساندن آلودگی(کاهش مقدار) با پروتئین بود. در حال حاضر این روش مرجع تصویب شده است. برخی از چالش ها بر سر استفاده از سولفیت در روش استاندارد برای تعیین NDF وجود دارد. اضافه کردن سولفیت به NDF محلول باعث کاهش مقدار پروتئین خام می شود. اما باعث حذف همه آن نمی شود. خوراکهایی با محتویات چربی بیشتر از ۱۰درصد می توانند یک مشکل در آنالیز باشند و برخی از انواع نمونه ها مشکلات صاف کردن را دارند.
قابلیت هضم NDF درآزمایشگاه
در شرایط in vitro روش کار به این صورت است که هضم NDF در یک لوله آزمایش انجام می شود. مقدار کمی از نمونه های خشک با مایع شکمبه و بافردر انکوباتور و در یک سیستم با دمای کنترل شده قرار داده می شوند. نظراغلب آزمایشگاهها در قابلیت هضم NDF پس از اینکه نمونه در مایع شکمبه به مدت ۳۰ ساعت انکوبه شد داده می شود. همان طور که در هر روش عوامل متعددی وجود دارد که می تواند نتایج را تحت تاثیر قرار دهنددر اینجا نیز رقت ماده گرفته شده از شکمبه، نوع بافر استفاده شده، اندازه ذرات نمونه، نوع آسیاب مورد استفاده ، و نوع جیره غذایی گاو می تواند بر نتایج هضم NDF در شرایط آزمایشگاهی تاثیر گذار باشد . قابلیت هضم قطعات فیبر علوفه با توجه به ارقام، بلوغ، دما، رطوبت، لقاح، تخمیر، و روش های فراوری متفاوت است.
کربوهیدرات غیر ساختاری
کربوهیدرات غیر ساختاری شامل قند و نشاسته می باشد و NFC یا کربوهیدرات غیر فیبری شامل قند، نشاسته، و دیگرکربوهیدرات های ذخیره ای مانند گالاکتانها و پکتین می باشد. NFC موجود در خوراکها با استفاده از دو معادله زیر محاسبه می شود:
۱- ( پروتئین خام + % چربی + % خاکستر + NDF % ) – صد
۲- [(% NDF – NDF CP) +٪ پروتئین خام +٪ چربی +٪ خاکستر) – صد
توجه داشته باشید، که NDF CP پروتئین خام نامحلول در شوینده خنثی است.با اینکه از معادله اول اغلب استفاده می شود، اما معادله دوم به آن ترجیح داده می شود زیرا درآن پروتئین خام موجود در NDF نیز برآورد شده است. کربوهیدرات غیر ساختاری و یا NSC با استفاده از روش آنزیمی اندازه گیری شده و فقط شامل نشاسته و قند است. غلظت NFC وNSC در بسیاری از خوراکها برابر نیست، واین واژه ها نباید به جای یکدیگر استفاده شود .بسیاری از تفاوت ها مربوط به مشارکت پکتین و اسیدهای آلی می باشد . پکتین در NFC گنجانده شده است نه در NSC.هنگامی که با استفاده از روش آنزیمی NSC اندازه گیری می شود، ساکارز و فروکتوز در بخش نشاسته ظاهر می شود. این امر عمدتا مربوط به علوفه، به ویژه گراسها می باشد. ساکارز در چغندر و تفاله مرکبات و احتمالا برخی از دیگرمحصولات فرعی یافت می شود. برای این خوراکها ، کل قند و نشاسته به احتمال زیاد همه ساکارز است. برای سیلوی ذرت، حبوبات و بسیاری از محصولات فرعی معمولا همه نشاسته است. دانشگاه فلوریدا یک سیستمی برای تقسیم بندی کربوهیدرات های محلول در شوینده خنثی (NDSC) و یا قسمتهای کربوهیدرات به استثنای همی سلولز و سلولز توسعه داده است. این سیستم با استفاده از استخراج با ۸۰ درصد اتانول برای جدا کردن قند با وزن مولکولی کم و اسیدهای آلی، از نشاسته و پلی ساکارید های غیر نشاسته ای می باشد. قندها به طور مستقیم در عصاره اتانولی و نشاسته در اتانول نامحلول باقی مانده و اندازه گیری می شود.
قابلیت هضم فیبر
قابلیت هضم فیبرمعمولا به عنوان نسبتی از فیبر مصرفی می باشد که در مدفوع دفع نمی شود. فیبر شامل یک بخش غیر قابل هضم و یک یا چند بخش به طور بالقوه قابل هضم می باشد.میزان هضم فیبر بستگی به اندازه بخش غیر قابل هضم و رقابت بین میزان تجزیه شده و عبوری از شکمبه می باشد. قابلیت هضم فیبر در شکمبه توسط سرعت عبور ذرات از شکمبه تحت تاثیر قرار می گیرد.سرعت عبور در درجه اول تحت تاثیر مصرف خوراک قرار می گیرد. با این حال، اندازه ذرات غذا، شناوری ذرات، غلظت فیبر و NFC جیره ومیزان هضم بالقوه بخش هایی از فیبر ممکن است سرعت عبور را تحت تاثیر قرار دهد. تفاوت قابل ملاحظه ای از قابلیت هضم فیبردرشکمبه و مقدار منابع علوفه ای و غیرعلوفه ای بین (۱۳٪ تا ۷۸٪) وجود دارد. قابلیت هضم فیبر علوفه ای برای تمام حیوانات و شرایط تغذیه ثابت نیست، بسیاری از تغییرات ناشی از ترکیب و تفاوت های ساختاری علوفه، زمان برداشت وارتفاع برداشت می باشد. بخش غیر قابل هضم NDF ، یک عامل مهم و مؤثر بر استفاده از فیبر منابع کربوهیدراتی است وآن نیز تا حد زیادی متفاوت بوده و ممکن است بیش از نیمی از کل NDF شکمبه را شامل شود. قابلیت هضم فیبر در علوفه بالغ کاهش یافته و علاوه بر این، عوامل محیطی مانند شدت نور، طول روز، درجه حرارت و رطوبت خاک در رابطه با قابلیت هضم فیبر و بلوغ آن تاثیر می گذارد.شناوری ذرات در شکمبه ممکن است یکی دیگر از عوامل موثر بر قابلیت هضم باشد. ذرات زمانی شناور هستند که آنها به طور فعال در حال تخمیر بوده و دی اکسید کربن و گاز متان تولید شده در طی تخمیر و در ارتباط با ذرات خوراک باعث شناوری آنها در شکمبه می شود . اگر بخش قابل تخمیر فیبر ذرات خوراک کاهش یابد، گاز کمتر تولید شده و ذرات ممکن است کمتر شناور شوند. یونجه دارای غلظت کم فیبر قابل تخمیر بوده و با سرعت بیشتری نسبت به گراس(چمن) که فیبر قابل تخمیر بیشتر و سرعت تخمیر کمتر ی دارد عبورمی کند. به طور کلی گراسها یک بخشNDF غیر قابل هضم کمتری نسبت به لگومها دارند، که ممکن است NDF گراسها در زمان ماندگاری طولانی در شکمبه قابلیت هضم بالاتری داشته باشد .زمان ماندگاری بیشترگراسها در شکمبه منجر به خاصیت شناوری بیشتر در طول زمان و افزایش قابلیت هضم NDF گراسها، در مقایسه با NDF لگومها می شود. اگر چه NDF گراسها به طور کلی قابلیت هضم کمتری از N DF لگومها دارد که این ممکن است باعث پرشدگی شکمبه و کاهش مصرف به علت افزایش زمان ماندگاری در شکمبه شود. هنگامی که به علت پری شکمبه از خوراکهای هضم نشده ،مصرف محدود می شود لگومها ممکن است اجازه مصرف بالاتری از گراسها داشته باشند. در تغذیه عملی می توان از این اطلاعات کاربردی استفاده نمود. با فرض زمان ماندگاری شکمبه برای NDF از ۳۰ ساعت برای گاوهای اوایل شیردهی و ۴۸ ساعت برای گاوهای اواخر شیردهی، پتانسیل هضم بخش NDF یونجه ممکن است تقریبا به طور کامل در شکمبه گاوهای اوایل شیردهی هضم شود در حالی که در مورد گراسها این طور نیست . در زمان ماندگاری کوتاه در شکمبه، لگومها ممکن است قابلیت هضم ماده خشک بیشتری به دلیل محتویات NDF پایین و قابلیت هضم بالای NDF در مقایسه با گراسها داشته باشند. گراسهای علوفه ای ممکن است قابلیت هضم NDF بیشتری داشته باشند زمانی که به گاوها در زمان ماندگاری بیشتر شکمبه مانند اواخر دوره شیردهی و گاوهای خشک خورانده شود. مصرف ماده خشک در گاو اوایل شیردهی معمولا با پرشدگی فیزیکی محدود می شود. فراهمی منابع فیبر که هضم و عبور آن از شکمبه با سرعت بیشتری صورت می گیرد ممکن است مصرف انرژی را افزایش دهد. از دوره اواسط شیردهی به اواخر شیردهی به دلیل زمان ماندگاری طولانی تر در شکمبه، مصرف علوفه های گراسی که آهسته تر تخمیرشده و قابلیت هضم بالقوه بالاتری دارند بایستی افزایش یابد.
