موضوع: تأثیر ویژگی‌های فیزیکی خوراک بر گوارش و عملکرد دام و طیور: یک تحلیل جامع از اندازه ذرات، بافت و استحکام

۱. مقدمه‌ای بر کیفیت فیزیکی خوراک

کیفیت فیزیکی خوراک بعدی حیاتی اما اغلب دست‌کم گرفته‌شده در تغذیه دام است که تأثیر چشمگیری بر فیزیولوژی گوارش، استفاده از مواد مغذی و بازده کلی تولید دارد. در حالی که ترکیب شیمیایی خوراک همواره مورد توجه اصلی در فرمولاسیون بوده، تحقیقات جدید نشان می‌دهند که ویژگی‌های فیزیکی از جمله شاخص استحکام پلت (PDI)، توزیع اندازه ذرات و بافت خوراک، اثرات عمیقی بر رشد دستگاه گوارش، میکروب‌های روده، سرعت جذب مواد مغذی و در نهایت عملکرد حیوانات در گونه‌های مختلف دارند(۶)(۹).

پیامدهای اقتصادی این موضوع قابل توجه است، زیرا هزینه خوراک ۶۰ تا ۷۰ درصد از کل هزینه‌های تولید در واحدهای پرورش طیور و خوک و حتی درصد بیشتری در آبزی‌پروری را تشکیل می‌دهد. بنابراین، حتی بهبودهای جزئی در بازده استفاده از خوراک از طریق بهینه‌سازی ویژگی‌های فیزیکی، می‌تواند بازده اقتصادی قابل‌توجهی داشته باشد.

این مقاله تحلیل جامعی از چگونگی تأثیر ویژگی‌های فیزیکی خوراک بر گوارش و عملکرد در گروه‌های اصلی دام شامل نشخوارکنندگان، طیور، خوک و گونه‌های آبزی ارائه می‌دهد. ادغام یافته‌های تحقیقات علمی اخیر با کاربردهای عملی در تولید خوراک و پرورش دام، چشم‌اندازی کامل از این موضوع چندوجهی ارائه خواهد کرد. درک تعامل بین شکل فیزیکی خوراک و فیزیولوژی گوارش، با تشدید سیستم‌های تولید و افزایش فشار برای به حداکثر رساندن استفاده از منابع در حالی که سلامت و رفاه حیوانات حفظ می‌شود، اهمیت روزافزونی یافته است.

۲. تعریف ویژگی‌های فیزیکی خوراک: شاخص استحکام پلت (PDI)، اندازه ذرات و بافت

۲.۱ شاخص استحکام پلت (PDI)

شاخص استحکام پلت (PDI) یک معیار کمی برای سنجش مقاومت پلت‌ها در برابر شکستن در هنگام جابجایی، انبارش و حمل‌ونقل است. مقادیر بالای PDI (معمولاً بالای ۹۰٪) نشان‌دهنده پلت‌هایی است که یکپارچگی ساختاری خود را در سیستم‌های انتقال پنوماتیک و دستگاه‌های خوراک‌دهی مکانیکی حفظ می‌کنند و تولید ذرات ریز (فاین) را که می‌تواند منجر به رفتار تغذیه انتخابی و جداسازی مواد مغذی شود، به حداقل می‌رساند(۲). در مرغداری‌ها، تحقیقات نشان می‌دهد که مقادیر PDI معادل ۹۲٪، ۹۳٪ و ۹۰٪ برای جیره‌های حاوی ۰٪، ۲۵٪ و ۵۰٪ ذرت درشت، تفاوت عملی محسوسی در عملکرد ایجاد نکرده است. این نشان می‌دهد که تغییرات متوسط در استحکام پلت ممکن است وقتی در محدوده قابل قبول قرار دارد، تأثیر چشمگیری بر عملکرد نداشته باشد(۴). با این حال، در آبزی‌پروری، پایداری پلت در آب به ویژه حیاتی می‌شود، زیرا خوراک‌هایی با پایداری کم به سرعت در آب متلاشی می‌شوند که منجر به کاهش دسترسی مواد مغذی و افزایش آلودگی آب می‌گردد(۲).

۲.۲ معیارها و توزیع اندازه ذرات

اندازه ذرات شاید پر مطالعه‌ترین خاصیت فیزیکی خوراک باشد که معمولاً با میانگین هندسی قطر (GMD) و یکنواختی اندازه ذرات مشخص می‌شود. روش استاندارد S319.1 انجمن مهندسان کشاورزی آمریکا (ASAE)، روشی استاندارد برای تعیین توزیع اندازه ذرات با استفاده از مجموعه‌ای از ۱۴ الک ارائه می‌دهد. اندازه بهینه ذرات به طور قابل توجهی بر اساس گونه، سن و مرحله تولید متفاوت است(۳). به عنوان مثال، در طیور، جیره‌های مش (خرد شده) با بافت مناسب باید حاوی ۵۵ تا ۸۵ درصد ذرات با قطر بین ۱ تا ۳ میلی‌متر باشند(۳)(۶)، در حالی که در نشخوارکنندگان، ذرات باید قبل از عبور از شکمبه تا حدود ۱۲۰۰ میکرون کاهش یابند(۵). یکنواختی توزیع اندازه ذرات نیز به همان اندازه مهم است، به طوری که خوراک تولید شده مناسب، دارای ضریب تغییرات (CV) کمتر از ۱۰٪ است(۳).

۲.۳ بافت و ویژگی‌های ساختاری خوراک

بافت خوراک شامل چندین ویژگی از جمله سختی، سایندگی و ویژگی‌های سطحی است که بر خوش خوراکی، رفتار جویدن و سرعت گوارش تأثیر می‌گذارد. خوراک‌های حاوی دانه‌های بخار داده شده (فلکس) همراه با مکمل‌های پلت شده، در مقایسه با خوراک‌های آسیاب شده ریز، مزایایی برای رشد شکمبه در گوساله‌ها نشان داده‌اند(۱). در طیور، بافت خوراک بر عملکرد سنگدان و تحریک حرکت معکوس موج گوارشی تأثیر می‌گذارد که ترشح اسید معده و کنترل عوامل بیماری‌زا را افزایش می‌دهد(۶)(۹). یکپارچگی ساختاری ذرات خوراک همچنین مدت زمان ماندگاری در بخش‌های مختلف گوارشی را تعیین می‌کند و در نتیجه بر میزان هضم و جذب مواد مغذی تأثیر می‌گذارد.

جدول: ویژگی‌های کلیدی فیزیکی خوراک و روش‌های اندازه‌گیری آن در گونه‌های مختلف

۳. ویژگی‌های فیزیکی خوراک و گوارش نشخوارکنندگان

۳.۱ تأثیر اندازه ذرات بر عملکرد و رشد شکمبه

در نشخوارکنندگان، کاهش اندازه ذرات فرآیندی اساسی است که قبل از عبور مواد گوارش‌شده از شکمبه باید اتفاق بیفتد. تحقیقات نشان می‌دهد ذرات باید به حدود ۱۲۰۰ میکرون یا کوچک‌تر کاهش یابند تا بتوانند از شکمبه خارج شوند. این کاهش از طریق ترکیبی از عمل جویدن، نشخوار کردن و تخمیر میکروبی اتفاق می‌افتد(۵). شکل فیزیکی خوراک آغازین به طور قابل توجهی بر رشد شکمبه در گوساله‌های جوان تأثیر می‌گذارد، به طوری که خوراک‌های حاوی دانه‌های فلکس شده (بخار داده شده) باعث رشد بهتر ماهیچه‌ها و پاپیل‌های شکمبه در مقایسه با خوراک‌های آسیاب شده ریز می‌شوند. مطالعه‌ای روی گوساله‌های هولشتاین نشان داد گوساله‌هایی که با خوراک آغازین آسیاب‌شده حاوی ۱۰٪ یونجه خردشده تغذیه شدند، در مقایسه با گوساله‌های تغذیه‌شده با خوراک آغازین پلت یا آسیاب‌شده ریز بدون علوفه، رشد شکمبه بیشتر، ضخامت دیواره شکمبه بیشتر و ماهیچه‌بندی بهتری داشتند(۱).

۳.۲ اندازه ذرات علوفه و رفتار جویدن

رابطه بین اندازه ذرات علوفه و فعالیت جویدن، بخشی حیاتی از کارایی گوارش در نشخوارکنندگان است. ذرات بزرگتر علوفه، نشخوار گسترده‌تری را تحریک می‌کنند که منجر به تولید بزاق بیشتر و افزایش ظرفیت بافری درون شکمبه می‌شود. این بافری طبیعی به حفظ pH بهینه شکمبه (معمولاً ۸/۶-۰/۶) کمک کرده و از بروز اسیدوز تحت حاد شکمبه (یک اختلال متابولیک رایج در دام‌های پربازده) جلوگیری می‌کند. تحقیقات نشان می‌دهد گاوهای تغذیه‌شده با ذرات علوفه بلندتر، زمان بیشتری را صرف جویدن می‌کنند که منجر به کاهش کامل‌تر اندازه ذرات قبل از عبور به قسمت‌های پایین‌تر دستگاه گوارش می‌شود. این جویدن طولانی‌تر نه تنها شکست فیزیکی را بهبود می‌بخشد، بلکه رسیدن بیکربنات بزاقی را افزایش می‌دهد که محیط شکمبه را برای میکروارگانیسم‌های تجزیه‌کننده فیبر تثبیت می‌کند(۵).

۳.۳ بافت و شکل فیزیکی در جیره‌های آغازین

شکل فیزیکی خوراک آغازین، تأثیر قابل توجهی بر رشد اولیه شکمبه در گوساله‌های شیری دارد. تحقیقاتی که خوراک‌های آغازین آسیاب‌شده، حاوی دانه فلکس، پلت و ترکیب آسیاب‌شده با یونجه را مقایسه کرده است، نشان داد که گوساله‌های دریافت‌کننده خوراک آغازین آسیاب‌شده همراه با ۱۰٪ یونجه خردشده، عملکرد رشد بهتر، رشد بیشتر شکمبه و pH بالاتر شکمبه را در مقایسه با سایر فرمولاسیون‌ها نشان دادند. خوراک‌های آغازین حاوی دانه فلکس نیز نسبت به خوراک‌های پلت یا آسیاب‌شده ریز مزایایی نشان دادند، البته به میزان کمتر از جیره‌های حاوی علوفه. گنجاندن ذرات درشت یا علوفه در خوراک آغازین گوساله، فعالیت ماهیچه‌ای شکمبه را تحریک کرده و رشد پاپیل‌های شکمبه را افزایش می‌دهد. این کار ظرفیت جذبی این اندام را برای اسیدهای چرب فرار – که منبع اصلی انرژی نشخوارکنندگان هستند – بهبود می‌بخشد. این رشد اولیه شکمبه، انتقال روان‌تر از خوراک مایع به جامد را تسهیل کرده و پتانسیل تولید بلندمدت را بهبود می‌بخشد(۱).

۴. تولید طیور: بهینه‌سازی اندازه ذرات در مراحل مختلف رشد

۴.۱ رشد سنگدان و عملکرد دستگاه گوارش

سنگدان طیور به عنوان یک اندام ماهیچه‌ای آسیاب‌کننده عمل می‌کند که جایگزین دندان شده و نقش حیاتی در کاهش اندازه ذرات و تنظیم گوارش دارد. جیره‌های حاوی ذرات درشت کافی، رشد و عملکرد سنگدان را تحریک می‌کنند. تحقیقات نشان می‌دهد جوجه‌های گوشتی تغذیه‌شده با جیره حاوی ۵۰٪ ذرت درشت، وزن سنگدانی معادل ۲۱/۹ میلی‌گرم به ازای هر گرم وزن بدن داشتند، در حالی که این عدد برای جیره حاوی ذرت ریز ۱۱/۸ میلی‌گرم بود(۹). یک سنگدان کاملاً رشد‌یافته، حرکت روده را بهبود بخشیده، زمان ماندگاری مواد در دستگاه گوارش فوقانی را افزایش داده و هضم و جذب کامل‌تر مواد مغذی را تقویت می‌کند(۶). علاوه بر این، ذرات درشت، حرکت معکوس موج گوارشی را بین سنگدان و پیش‌معده تحریک می‌کنند که منجر به افزایش ترشح اسید کلریدریک و کاهش pH سنگدان می‌شود(۹). این محیط اسیدی، عوامل بیماری‌زایی مانند سالمونلا و کلستریدیوم پرفرینجنس را قبل از رسیدن به روده کوچک مهار می‌کند و به بهبود سلامت روده و کاهش وابستگی به ضد‌میکروب‌ها کمک می‌نماید.

۴.۲ نیازهای اندازه ذرات بر اساس سن

اندازه ذرات بهینه در جیره طیور به طور قابل توجهی با سن پرنده و مرحله تولید متفاوت است. در دوره آغازین (۱۴-۰ روزگی)، جوجه‌ها از خوراک پودری کریبل شده با اندازه ذرات حدود ۲۸۰۰ میکرون سود می‌برند، زیرا این امر رشد اولیه و بازده تبدیل خوراک را به حداکثر می‌رساند(۹). با رشد پرنده، میزان ذرات درشت باید به تدریج افزایش یابد، به طوری که جیره‌های رشد و پایانی معمولاً حاوی ۸۵-۵۵٪ ذرات با قطر ۳-۱ میلی‌متر باشند(۳)(۶). تحقیقات نشان می‌دهد جوجه‌های گوشتی می‌توانند تا ۹٪ ذرت کامل را در دوره ۴۲-۱۴ روزگی به طور مؤثر استفاده کنند، بدون آن که اثر نامطلوبی بر عملکرد یا ویژگی‌های لاشه داشته باشد(۹). برای مرغ‌های تخم‌گذار، ذرات درشت سنگ آهک (با قطر ۴-۲ میلی‌متر) برای حفظ کیفیت پوسته تخم‌مرغ ضروری است، زیرا این ذرات در سنگدان باقی می‌مانند و در طول شب که پرندگان تغذیه فعالی ندارند (زمان اصلی تشکیل پوسته)، آزادسازی تدریجی کلسیم را تأمین می‌کنند(۳).

۴.۳ تعامل شکل خوراک: مش در مقابل پلت

تعامل بین اندازه ذرات و شکل خوراک به طور قابل توجهی بر عملکرد طیور تأثیر می‌گذارد. تحقیقات نشان می‌دهد اگرچه فرآیند پلت کردن به طور کلی بازده خوراک و نرخ رشد را در مقایسه با جیره مش بهبود می‌بخشد، اما مزایای تغییر اندازه ذرات بین اشکال مختلف خوراک متفاوت است(۱۰). در جیره‌های مش، ذرات با اندازه متوسط و درشت به طور مداوم در طول چرخه تولید، وزن بدن، افزایش وزن روزانه و مصرف خوراک را در مقایسه با ذرات ریز بهبود می‌بخشند. با این حال، در جیره‌های پلت، تأثیر اندازه ذرات کمرنگ‌تر می‌شود و مطالعات نشان می‌دهد تفاوت عملکرد کمی بین ذرات ریز و درشت در جیره پلت وجود دارد(۴)(۱۰). این تعامل احتمالاً به این دلیل رخ می‌دهد که فرآیند پلت کردن تا حدی تفاوت‌های اندازه ذرات را از طریق تغییر ساختاری کاهش می‌دهد. با این وجود، حتی در جیره‌های پلت، گنجاندن مقداری ذرات درشت برای رشد و عملکرد سنگدان مفید است. تحقیقات نشان می‌دهد هنگامی که ۵۰٪ ذرت درشت جایگزین ذرت ریز در جیره پلت جوجه‌های گوشتی شد، نسبت تبدیل خوراک بهبود یافت(۹).

جدول: توصیه‌های اندازه ذرات بهینه برای طیور بر اساس مرحله تولید

۵. تغذیه خوک: تعادل بین کاهش اندازه ذرات و سلامت معده

۵.۱ تأثیر اندازه ذرات بر قابلیت استفاده مواد مغذی

در تولید خوک، کاهش اندازه ذرات عاملی حیاتی است که بر قابلیت هضم مواد مغذی و بازده خوراک تأثیر می‌گذارد. آسیاب ریزتر، سطح در دسترس ذرات خوراک را افزایش می‌دهد که دسترسی آنزیم‌های گوارشی را بیشتر کرده و قابلیت هضم نشاسته، پروتئین و سایر مواد مغذی را بهبود می‌بخشد. تحقیقات نشان می‌دهد به ازای هر ۱۰۰ میکرون کاهش در اندازه ذرات، بازده خوراک در خوک‌های در حال رشد-پایانی حدود ۱/۰ تا ۱/۵٪ بهبود می‌یابد. با این حال، این رابطه خطی نیست و با کاهش اندازه ذرات به زیر ۵۰۰ میکرون، بازده اضافی کاهش می‌یابد. علاوه بر ملاحظات تغذیه‌ای، اندازه ذرات به طور قابل توجهی بر پارامترهای تولید خوراک تأثیر می‌گذارد، به طوری که آسیاب ریزتر مصرف انرژی در کارخانه، ظرفیت تجهیزات را کاهش داده و می‌تواند باعث مشکلات جریان‌پذیری در سیستم‌های ذخیره‌سازی و جابجایی شود(۸).

۵.۲ زخم معده و نگرانی‌های بهداشتی

اندازه ذرات بیش از حد ریز در جیره خوک، خطرات بهداشتی قابل توجهی به ویژه در رابطه با زخم معده ایجاد می‌کند. خوراک آسیاب شده ریز، سیالیته محتوای معده را افزایش می‌دهد که می‌تواند منجر به فرسایش ناحیه مری معده (محل شایع ایجاد زخم در خوک) شود. زخم‌های معده یک نگرانی مهم اقتصادی و رفاهی هستند و تخمین‌ها نشان می‌دهد سالانه ۱ تا ۲ درصد از خوک‌های در حال رشد-پایانی در اثر عوارض مرتبط با زخم می‌میرند. این خطر به ویژه با برخی غلات خاص مشهودتر است. به عنوان مثال، گندم آسیاب شده ریز در اندازه ذرات یکسان، پتانسیل زخم‌زایی بیشتری نسبت به ذرت نشان می‌دهد. حفظ تعادل مناسب بین کاهش اندازه ذرات برای استفاده از مواد مغذی و درشتی ذرات برای سلامت معده، یک چالش کلیدی در فرمولاسیون خوراک خوک است. توصیه‌های فعلی معمولاً محدوده بهینه اندازه ذرات را ۷۵۰-۵۵۰ میکرون برای بیشتر مراحل تولید خوک پیشنهاد می‌کنند(۸).

۵.۳ تعامل با فرآوری حرارتی-آبی

روش‌های فرآوری حرارتی-آبی از جمله پلت کردن، اکسترود و اکسپند، مدیریت اندازه ذرات در تغذیه خوک را پیچیده‌تر می‌کنند. اگرچه این فرآیندها بهداشت خوراک، استحکام پلت و گاهی قابلیت دسترسی مواد مغذی را بهبود می‌بخشند، اما کاهش اندازه ذرات اضافی فراتر از مرحله آسیاب اولیه نیز ایجاد می‌کنند. ترکیب آسیاب ریز اولیه به دنبال پلت کردن می‌تواند مشکلات سلامت معده را تشدید کند، در حالی که ممکن است بازده استفاده از مواد مغذی را نیز کاهش دهد. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که درشتی متوسط در آسیاب اولیه ممکن است هنگامی که خوراک تحت پلت کردن قرار می‌گیرد، مفید باشد، زیرا این رویکرد مقداری از یکپارچگی ساختاری را در طول فرآیند حرارتی-آبی حفظ می‌کند. علاوه بر این، اعمال دمای بالا در مرحله کاندیشنینگ در حین پلت کردن – که اغلب برای کاهش عوامل بیماری‌زای منتقله از خوراک استفاده می‌شود – می‌تواند بر افزودنی‌های حساس به حرارت از جمله برخی آنزیم‌ها و پروبیوتیک‌ها تأثیر منفی بگذارد. این امر لزوم در نظر گرفتن دقیق کل زنجیره فرآوری هنگام بهینه‌سازی ویژگی‌های فیزیکی خوراک خوک را ضروری می‌سازد(۸).

۶. خوراک آبزی‌پروری: ویژگی‌های فیزیکی در محیط‌های آبی

۶.۱ پایداری پلت در آب و شستشوی مواد مغذی

در آبزی‌پروری، ویژگی‌های فیزیکی خوراک به دلیل محیط آبی که تغذیه در آن رخ می‌دهد، اهمیت منحصر به فردی پیدا می‌کنند. پایداری پلت در آب – یعنی توانایی خوراک برای حفظ یکپارچگی ساختاری پس از غوطه‌وری – مستقیماً بر در دسترس بودن مواد مغذی و کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. خوراک‌هایی با پایداری آبی کم به سرعت متلاشی شده و مواد مغذی را قبل از مصرف به ستون آب وارد می‌کنند که این امر بازده خوراک را کاهش داده و آلودگی محیطی را افزایش می‌دهد. تحقیقاتی که خوراک‌هایی با پایداری آبی بالا و پایین را مقایسه کرده‌اند، نشان می‌دهد که فرمولاسیون پایدارتر، قابلیت هضم مواد مغذی به‌طور قابل توجهی بالاتری دارد. این امر به زمان عبور طولانی‌تر از روده و جذب کامل‌تر مواد مغذی نسبت داده شده است. علاوه بر این، تجزیه سریع پلت می‌تواند منجر به شستشوی مواد مغذی شود؛ جایی که ویتامین‌های محلول در آب، مواد معدنی و سایر مواد مغذی قبل از مصرف در آب اطراف حل می‌شوند و حتی در صورت مصرف خوراک نیز ایجاد عدم تعادل غذایی می‌کنند(۲).

۶.۲ رابطه زمان عبور از روده و اندازه پلت

زمان عبور از روده یک پارامتر گوارشی حیاتی در گونه‌های آبزی است که بر راندمان جذب مواد مغذی و رفتار تغذیه‌ای تأثیر می‌گذارد. تحقیقات روی ماهی سالمون اطلس نشان می‌دهد که هم اندازه پلت و هم اندازه ذرات مواد اولیه به طور قابل توجهی بر زمان عبور تأثیر می‌گذارند، به طوری که پلت‌های بزرگتر (۵ میلی‌متر) در مقایسه با پلت‌های کوچکتر (۳ میلی‌متر)، عبور اولیه سریع‌تری ایجاد می‌کنند. جالب اینجاست که رابطه بین اندازه ذرات مواد اولیه و سرعت عبور بسیار متغیر است که نشان‌دهنده تعاملات پیچیده بین شکل فیزیکی و سینتیک گوارشی است. زمان عبور سریع‌تر می‌تواند با محدود کردن زمان موجود برای هضم آنزیمی و جذب مواد مغذی، به ویژه در روده میانی که جذب اولیه رخ می‌دهد، تأثیر منفی بر جذب مواد مغذی بگذارد. اندازه بهینه پلت بر اساس گونه ماهی و مرحله زندگی متفاوت است. توصیه‌های کلی حاکی از آن است که قطر پلت نباید از ۳۰-۲۵٪ دهانه دهان ماهی تجاوز کند تا مصرف و پردازش مناسب تضمین شود(۷).

۶.۳ کیفیت فیزیکی خوراک در حین حمل‌ونقل

یکپارچگی فیزیکی خوراک آبزیان در طول حمل‌ونقل از کارخانه‌های تولید به قفس‌های توری یا مخازن با چالش‌های منحصر به فردی روبرو است. سیستم‌های انتقال پنوماتیک که معمولاً برای حمل پلت‌های خوراک استفاده می‌شوند، آن‌ها را در معرض برخورد با دیواره لوله‌ها قرار می‌دهند که باعث شکستن و تولید ذرات ریز می‌شود. این تخریب نه تنها نشان‌دهنده زیان اقتصادی مستقیم از طریق هدر رفتن خوراک است، بلکه ارزش غذایی را نیز کاهش می‌دهد، زیرا پلت‌های شکسته و ذرات ریز کمتر احتمال مصرف شدن دارند و مستعد شستشوی مواد مغذی هستند. تحقیقات نشان می‌دهد که کیفیت خوراک عامل اصلی تأثیرگذار بر تخریب پلت در حین انتقال پنوماتیک است، به طوری که سرعت هوای بالاتر تشکیل ذرات ریز را افزایش می‌دهد، در حالی که نرخ تغذیه بالاتر اثر محافظتی نسبی ایجاد می‌کند. این یافته‌ها اهمیت در نظر گرفتن کل سیستم تحویل خوراک را هنگام ارزیابی کیفیت فیزیکی خوراک در عملیات آبزی‌پروری برجسته می‌سازد، زیرا ویژگی‌های بهینه برای گوارش ممکن است با الزامات یکپارچگی حمل‌ونقل در تضاد باشد(۲).

۷. فرآیندهای تولید خوراک: ایجاد ویژگی‌های فیزیکی بهینه

۷.۱ روش‌های آسیاب: آسیاب چکشی در مقابل آسیاب غلتکی

انتخاب تکنولوژی آسیاب به طور اساسی بر توزیع اندازه ذرات و ویژگی‌های بعدی خوراک تأثیر می‌گذارد. آسیاب‌های چکشی از چکش‌های چرخان استفاده می‌کنند که مواد اولیه را از طریق نیروی ضربه خرد می‌کنند و توزیع اندازه ذرات گسترده‌ای با نسبت بالاتری از ذرات ریز تولید می‌کنند. این روش به ویژه برای مواد فیبری مانند سبوس گندم مناسب است اما تمایل به تولید گرمای بیشتری دارد که می‌تواند به مواد مغذی حساس به حرارت آسیب برساند. در مقابل، آسیاب‌های غلتکی از نیروهای فشاری و برشی بین غلتک‌های شیاردار استفاده می‌کنند و توزیع اندازه ذرات یکنواخت‌تری با ذرات ریز کمتر تولید می‌کنند(۳)(۶). تحقیقات نشان می‌دهد که آسیاب‌های غلتکی معمولاً ذراتی با انحراف معیار هندسی کمتر از ۲/۰ ایجاد می‌کنند، در مقایسه با ۵/۲-۲/۲ برای محصولات آسیاب چکشی که نشان‌دهنده بهبود قابل توجه یکنواختی است. انتخاب بین روش‌های آسیاب شامل مبادله بین یکنواختی اندازه ذرات، بازده انرژی، ظرفیت تولید و حفظ مواد مغذی است. به طور کلی آسیاب‌های چکشی ظرفیت بالاتری ارائه می‌دهند، در حالی که آسیاب‌های غلتکی کنترل برتر اندازه ذرات را فراهم می‌کنند(۳).

۷.۲ فرآیندهای پلت‌سازی و اکستروژن

پلت‌سازی و اکستروژن رایج‌ترین روش‌های فرآوری حرارتی-آبی در تولید خوراک هستند که هر کدام ویژگی‌های فیزیکی متمایزی به خوراک نهایی می‌بخشند. پلت‌سازی شامل کاندیشنینگ خمیر خوراک با بخار و به دنبال آن فشرده‌سازی از طریق یک قالب است که پلت‌های متراکم و بادوامی ایجاد می‌کند. این فرآیند بازده خوراک را بهبود بخشیده، ضایعات را کاهش داده و ویژگی‌های جابجایی را افزایش می‌دهد(۸)(۱۰). تحقیقات نشان می‌دهد که پلت‌سازی هزینه تولید خوراک را تقریباً ۱۰٪ افزایش می‌دهد اما معمولاً نسبت تبدیل خوراک جوجه‌های گوشتی را ۸-۵٪ بهبود می‌بخشد(۱۰). اکستروژن از دما و فشارهای بالاتر استفاده می‌کند و خوراک‌های منبسط شده و شناوری ایجاد می‌کند که به ویژه در کاربردهای آبزی‌پروری و غذای حیوانات خانگی ارزشمند هستند. هر دو فرآیند از طریق عمل مکانیکی و حرارتی اندازه ذرات را کاهش می‌دهند و ممکن است مزایای آسیاب درشت اولیه را خنثی کنند(۸). بنابراین پارامترهای فرآوری بهینه باید مزایای فرآوری حرارتی-آبی را با نیاز به حفظ ساختار ذرات کافی برای سلامت گوارش، به ویژه در طیور و خوک متعادل کنند.

۷.۳ سیستم‌های تحویل خوراک و جداسازی ذرات

سیستم‌های تحویل خوراک به طور قابل توجهی بر ویژگی‌های فیزیکی خوراکی که در نهایت به حیوانات ارائه می‌شود تأثیر می‌گذارند. سیستم‌های مختلف، تمایل متفاوتی به جداسازی ذرات نشان می‌دهند. فیدرهای زنجیری که معمولاً در مرغداری‌ها استفاده می‌شوند، می‌توانند ذرات خوراک را در حین حمل آسیاب کرده و باعث جداسازی جانبی شوند. در این حالت ذرات ریز در مرکز ناودانی متمرکز می‌شوند در حالی که ذرات درشت به سمت دیواره‌ها حرکت می‌کنند. سیستم‌های مارپیچی (اوگر)، جداسازی از بالا به پایین ایجاد می‌کنند که در آن ذرات ریز در کف ناودانی ته‌نشین می‌شوند. فیدرهای نوع قیفی (هاپر) عموماً بهترین محافظت از یکپارچگی ذرات را ارائه می‌دهند اما کنترل توزیع کم‌دقت‌تری دارند. اقدامات مدیریتی می‌توانند مشکلات جداسازی را کاهش دهند. تحقیقات نشان می‌دهد که اجازه دادن به پرندگان برای ۴-۲ ساعت در میانه روز بدون خوراک، آن‌ها را به مصرف ذرات ریز تجمع‌یافته تشویق می‌کند و مصرف متعادل‌تر مواد مغذی را ترویج می‌دهد. پایش منظم اندازه ذرات خوراک در نقاط متعدد زنجیره تولید و تحویل – از کارخانه آسیاب تا فیدر – نشان‌دهنده جنبه حیاتی اما اغلب نادیده گرفته‌شده در حفظ کیفیت فیزیکی بهینه خوراک است(۳).

۸. جهت‌گیری‌های آینده و تحقیقات در حال ظهور

۸.۱ فرآوری دقیق و ویژگی‌های فیزیکی سفارشی‌شده

فناوری‌های نوظهور در فرآوری خوراک، به طور فزاینده‌ای امکان دستکاری دقیق ویژگی‌های فیزیکی را برای پاسخگویی به نیازهای خاص حیوانات فراهم می‌کنند. پیشرفت در پایش اندازه ذرات به صورت لحظه‌ای، سیستم‌های آسیاب تطبیقی و پلت‌سازی با کاندیشنینگ متغیر، امکان تنظیم پویای پارامترهای فرآوری برای دستیابی به ویژگی‌های فیزیکی هدف را فراهم می‌سازد. تحقیقات به بررسی توزیع بهینه اندازه ذرات خاص گونه و حتی سن می‌پردازد که همزمان، استفاده از مواد مغذی را به حداکثر رسانده و از سلامت گوارش حمایت کند. در طیور، تحقیقات درباره توزیع ایده‌آل دو حالته ذرات ریز و درشت که رشد سنگدان را تحریک می‌کند بدون اینکه دسترسی به مواد مغذی را به خطر بیندازد، ادامه دارد(۴)(۹). به طور مشابه، تحقیقات تغذیه نشخوارکنندگان به طور فزاینده‌ای بر علوفه‌های مهندسی شده با اندازه ذرات و ویژگی‌های ساختاری بهینه متمرکز است که عملکرد شکمبه را به حداکثر می‌رسانند و در عین حال مصرف انتخابی را به حداقل می‌رسانند. این رویکردهای دقیق نوید پل زدن بین ویژگی‌های فیزیکی بهینه نظری و محدودیت‌های عملی تولید خوراک را می‌دهند.

۸.۲ پیامدهای پایداری ناشی از بهینه‌سازی فیزیکی خوراک

بهینه‌سازی ویژگی‌های فیزیکی خوراک، فراتر از بازده تولید، مزایای پایداری قابل توجهی ارائه می‌دهد. بهبود استفاده از خوراک، مستقیماً از طریق کاهش دفع مواد مغذی، ردپای محیطی تولید دام را کاهش می‌دهد. تحقیقات در طیور نشان می‌دهد که جایگزینی ۵۰٪ ذرت ریز با ذرت درشت، نیتروژن در بستر را ۴۷/۸٪ کاهش می‌دهد که مستقیماً انتشار آمونیاک و تأثیرات بالقوه بر کیفیت آب را کاهش می‌دهد(۹). در آبزی‌پروری، استحکام و پایداری آبی بهبودیافته پلت، شستشوی مواد مغذی را به حداقل می‌رساند و خطرات اوتریفیکاسیون (غنی‌شدگی بیش از حد مواد مغذی) در آب‌های اطراف را کاهش می‌دهد(۲)(۷). علاوه بر این، توزیع بهینه اندازه ذرات می‌تواند نیازهای انرژی آسیاب را کاهش دهد – به ویژه هنگام تغییر از آسیاب ریز جهانی به آسیاب درشت هدفمند – که باعث کاهش ردپای کربن در تولید خوراک می‌شود. با ادغام بیشتر معیارهای پایداری در سیستم‌های تولید دام، بهینه‌سازی فیزیکی خوراک نقش حیاتی در متعادل کردن بهره‌وری با مسئولیت‌پذیری محیطی ایفا خواهد کرد.

۸.۳ رویکرد سیستم‌های یکپارچه به کیفیت فیزیکی خوراک

پیشرفت‌های آینده احتمالاً رویکردهای سیستم‌های یکپارچه‌ای را در بر خواهد گرفت که کیفیت فیزیکی خوراک را در بسترهای تولید گسترده‌تر در نظر می‌گیرد. این شامل درک تعامل بین ویژگی‌های فیزیکی و سایر افزودنی‌های خوراک مانند آنزیم‌ها، پروبیوتیک‌ها و چسباننده‌ها است که اثربخشی آن‌ها ممکن است توسط ویژگی‌های ذرات تقویت یا کاهش یابد. تحقیقات همچنین در حال بررسی این موضوع است که چگونه ویژگی‌های فیزیکی خوراک بر رفتار و رفاه حیوانات تأثیر می‌گذارد و پیامدهای بالقوه‌ای برای استراتژی‌های تغذیه، طراحی جایگاه و شیوه‌های مدیریت کلی دارد. علاوه بر این، پیشرفت در فناوری حسگر و تجزیه و تحلیل داده‌ها، نظارت جامع‌تر بر کیفیت فیزیکی خوراک را در سرتاسر زنجیره تولید – از دریافت مواد اولیه تا تحویل خوراک – ممکن می‌سازد. این دیدگاه کلی به رسمیت می‌شناسد که ویژگی‌های فیزیکی بهینه، نشان‌دهنده اهداف ثابت نیستند، بلکه متغیرهای پویایی هستند که باید در ابعاد تغذیه‌ای، فیزیولوژیکی، تولیدی، اقتصادی و پایداری متعادل شوند.

۹. نتیجه‌گیری

کیفیت فیزیکی خوراک که شامل استحکام پلت، توزیع اندازه ذرات و ویژگی‌های بافتی است، تأثیرات عمیقی بر فیزیولوژی گوارش و عملکرد حیوانات در گونه‌های مختلف دام دارد. در نشخوارکنندگان، اندازه و ساختار کافی ذرات برای رشد و عملکرد صحیح شکمبه ضروری است و نقش گنجاندن علوفه به ویژه در تحریک فعالیت جویدن و حفظ سلامت شکمبه بسیار حیاتی است. طیور به وضوح از گنجاندن ذرات درشت سود می‌برند، زیرا این امر رشد سنگدان را تقویت کرده، قابلیت هضم مواد مغذی را افزایش داده و از طریق تحریک حرکت معکوس موج گوارشی و ترشح اسید معده، سلامت روده را بهبود می‌بخشد. خوک‌ها نیازمند تعادل دقیق بین کاهش اندازه ذرات برای استفاده از مواد مغذی و حفظ درشتی کافی برای جلوگیری از زخم معده هستند. گونه‌های آبزی نیز چالش‌های منحصر به فردی را در رابطه با پایداری پلت در آب و شستشوی مواد مغذی در محیط‌های آبی نشان می‌دهند.

در تمام گونه‌ها، فرآیندهای تولید خوراک به طور قابل توجهی بر ویژگی‌های فیزیکی تأثیر می‌گذارند. روش‌های آسیاب، پارامترهای پلت‌سازی و سیستم‌های تحویل، همگی در شکل نهایی فیزیکی خوراک ارائه شده به حیوانات نقش دارند. پیامدهای اقتصادی بهینه‌سازی کیفیت فیزیکی خوراک قابل توجه است، زیرا حتی بهبودهای جزئی در بازده خوراک با توجه به سهم غالب خوراک در هزینه‌های تولید، بازده قابل توجهی به همراه دارد. با نگاهی به آینده، فناوری‌های فرآوری دقیق و رویکردهای سیستم‌های یکپارچه نوید می‌دهند که توانایی ما را برای تطبیق ویژگی‌های فیزیکی خوراک با نیازهای خاص حیوانات، سیستم‌های تولید و اهداف پایداری بیشتر تقویت کنند. با ادامه روند فشرده‌سازی تولید دام در سطح جهانی، بهینه‌سازی بعد فیزیکی تغذیه دام برای دستیابی به سیستم‌های تولید کارآمد، پایدار و رفاه‌محور همچنان ضروری خواهد بود.

منابع

1. Pazoki A, Ghorbani GR, Kargar S, Sadeghi-Sefidmazgi A, Drackley JK, Ghaffari MH. Growth performance, nutrient digestibility, ruminal fermentation, and rumen development of calves during transition from liquid to solid feed: Effects of physical form of starter feed and forage provision. Anim Feed Sci Technol. 2017 Dec;234:173-85. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2017.06.004
2. Centre for Research-based Innovation in Aquaculture Technology (CREATE). Physical properties of feed [Internet]. University of Bergen; [cited 2026 Feb 2]. Available from: https://www.sintef.no/projectweb/create/research-topics/physical-properties-of-feed/
3. Hy-Line International. Feed granulometry and the importance of feed particle size in layers [Internet]. The Poultry Site; 2023 Jun 26 [cited 2026 Feb 2]. Available from: https://www.thepoultrysite.com/articles/feed-granulometry-and-the-importance-of-feed-particle-size-in-layers
4. Wright C. Is Poultry Performance Affected By Feed Particle Size? [Internet]. The Poultry Site; 2015 Sep 8 [cited 2026 Feb 2]. Available from: https://www.thepoultrysite.com/articles/is-poultry-performance-affected-by-feed-particle-size
5. Martz, F. A., & Belyea, R. L. (1986). Role of particle size and forage quality in digestion and passage by cattle and sheep. Journal of dairy science, ۶۹(۷), ۱۹۹۶–۲۰۰۸. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(86)80626-9
6. Sandnes B. Why Feed Particle Size Is Critical in Broiler Poultry Nutrition [Internet]. RMS Roller-Grinder; 2025 Jun 16 [cited 2026 Feb 2]. Available from: https://rmsroller-grinder.com/blog/feed-particle-size-for-broiler-chickens/
7. Miles, P. C., Mock, T. S., Jago, M. K., Salini, M. J., Smullen, R. P., & Francis, D. S. (2026). Influence of the Physical Characteristics of Feed on the Digestive Processes of Atlantic Salmon, Salmo salar, Focusing on Gut Transit Time. Aquaculture nutrition, ۲۰۲۶, ۳۲۶۹۴۱۴. https://doi.org/10.1155/anu/3269414
8. Kiarie EG and Mills A (2019) Role of Feed Processing on Gut Health and Function in Pigs and Poultry: Conundrum of Optimal Particle Size and Hydrothermal Regimens. Front. Vet. Sci. 6:19. https://doi.org/10.3389/fvets.2019.00019
9. Pacheco W, Gulizia J, Vargas I. Effects of Diet Particle Size on Poultry Performance [Internet]. Alabama Cooperative Extension System (Auburn University); 2021 Jul 2 [cited 2026 Feb 2]. Available from: https://www.aces.edu/blog/topics/farming/effects-of-diet-particle-size-on-poultry-performance/
10. Lv, M., Yan, L., Wang, Z., An, S., Wu, M., & Lv, Z. (2015). Effects of feed form and feed particle size on growth performance, carcass characteristics and digestive tract development of broilers. Animal nutrition (Zhongguo xu mu shou yi xue hui), ۱(۳), ۲۵۲–۲۵۶. https://doi.org/10.1016/j.aninu.2015.06.001