Effects of adding copper nanoparticles in various sources of plant and animal protein on nutrition parameters and gas production using in vitro technique

خلاصهمقدمه: پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو نشان می‌دهد که از ذرات در مقیاس نانو در پزشکی، مواد افزودنی غذایی و عرصه‌های مهندسی استفاده می شود. با این حال ، سمیت احتمالی آن‌ها برای مردم، حیوانات و بهداشت محیط هنوز مشخص نیست. مس یک ماده معدنی کمیاب ضروری است و به عنوان یک کوفاکتور برای بسیاری از آنزیم‌های موثر در فرآیندهای زیستی بدن ضروری است. براساس گزارش‌های منتشر شده، مس آلی یا مس به فرم نانو ذرات در مقایسه با سولفات مس زیست فراهمی بیشتری دارد. تحقیقات نشان داد که تخمیر شکمبه‌ای 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 می‌شود. در پژوهشی افزودن مکمل مس در جیره‌های شاهد رشد میکروارگانیسم‌های شکمبه را بهبود بخشید و تخمیر شکمبه ای ماده آلی را افزایش داد و غلظت اسید‌های 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 میکروب‌های 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 شکمبه‌ای نشخوارکنندگان به کار برده می‌شود هدف: این تحقیق با توجه به نوظهوری نسبی فناوری نانو و مطالعات کم در زمینه اثرات نانو اکسید مس بر منابع پروتئینی 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 روش‌های مختلف آزمایشگاهی انجام گرفت. مواد و روش: نمونه‌های مورد مطالعه از تولیدکنندگان ترکیبات خوراکی، بخش کشاورزی و کشتارگاه شمال غرب ایران در استان اردبیل (مشکین، گرمی و اردبیل) طی سال‌های 2014 تا 2016 تهیه شد. در نمونه‌های آماده شده از کارخانه‌های محلی، برای جلوگیری از تجزیه و از دست دادن روغن آن‌ها 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 آن‌ها بیشتر بود. نمونه‌ها به‌طور تصادفی برای بررسی انتخاب گردیدند. سپس دو نمونه مرتبط محلی به طور تصادفی از هر منطقه معروف انتخاب گردید. گاز تولید شده از سرنگ‌های انکوبه شده در 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 10 ، 12 ، 16 ، 24 ، 36 ، 48 و 72 ساعت برای نمونه‌ها اندازه گیری شد. برای این منظور سه سطح صفر ، 30 و 60 قسمت در میلیون نانوذرات اکسید مس در سه نوع پروتئین گیاهی (کنجاله سویا ، کنجاله کانولا و کنجاله پنبه دانه) و سه نوع پروتئین حیوانی (بقایای کشتارگاهی طیور، پودر ماهی و پودر خون) در یک طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و دو بار اجرا شد (در کل 6 تکرار). نتایج به دست آمده از آزمایش بیوگاز تولید شده برای اندازه گیری‌های مکرر توسط نرم افزار آماری SAS (2003) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مقایسه حداقل تفاوت معنی دار (LS mean) انجام شد. بقیه داده‌ها در یک طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و سه تیمار محاسبه شد و مقایسه میانگین ها با آزمون دانکن با سطح معنی داری پنج درصد انجام شد. یافته‌ها: نتایج به دست آمده نشان داد که پس از 72 ساعت، بیشترین میزان گاز تولیدی از پروتئین گیاهی برای کنجاله سویا (4/58 میلی لیتر در 200 میلی‌گرم ماده خشک) و بین پروتئین حیوانی برای پودر ماهی (7/36 میلی لیتر در هر 200 میلی‌گرم) 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 پروتئین میکروبی (MP) به ترتیب برای کنجاله سویا و پودر خون به ترتیب 92/52 و 17/22 گرم در کیلوگرم DOM به‌دست آمد. نتیجه گیری: 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 میکروب‌ها 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 میکروب‌ها دارد و اگر فرق معنی دار با شاهد گذاشته باشد بیانگر تامین و عدم اثر منفی و سوء بر میکروب‌ها و محیط کشت و تخمیر بوده است. بنا براین طبق یافته‌های این تحقیق، از آنجا که ذرات در مقیاس نانو مس دارای فعالیت ضد میکروبی بالایی هستند و دارای خواص میکروبی هستند ، افزودن آن‌ها به پروتئین‌های گیاهی و حیوانی باعث افزایش اثر ضد باکتری برخی از این پروتئین‌ها و کاهش تولید بیوگاز می‌شود. افزودن ذرات در مقیاس نانو مس به دلیل ترکیب شیمیایی برخی از این پروتئین‌ها ، تولید بیوگاز را بهبود بخشید. بنابراین در این مطالعه، بین پروتئین‌های گیاهی و حیوانی تفاوت معنی داری وجود داشت. همان‌طور که مشاهده شد، بیشترین میزان گاز تولید شده از پروتئین‌های گیاهی پس از افزودن ذرات مقیاس نانو مس از کنجاله سویا گزارش شد لیکن در میان انواع پروتئین حیوانی، در پودر ماهی حاصل شد. پس به طور کلی، استفاده از ذرات نانو اکسید مس می‌تواند پارامترهای تخمیر را در برخی از انواع منابع پروتئینی بهبود بخشد.