محدودیت‌های سیستم‌های فعلی تعیین نیاز مواد معدنی در گاو و مسیرهای بهبود آن‌ها

مواد معدنی نقش بنیادی و غیرقابل جایگزینی در سلامت، تولید، ایمنی، تولیدمثل و کارایی متابولیکی گاوهای شیری و گوشتی دارند. با این حال، تعیین دقیق نیاز مواد معدنی همواره یکی از چالش‌برانگیزترین بخش‌های تغذیه دام بوده است. برخلاف انرژی و پروتئین که طی دهه‌های اخیر مدل‌های پیشرفته و پویایی برای آن‌ها توسعه یافته، سیستم‌های تعیین نیاز مواد معدنی تغییرات نسبتاً محدودی را تجربه کرده‌اند.

در حال حاضر، اغلب نرم‌افزارهای جیره‌نویسی در جهان، به‌ویژه در ایالات متحده و بسیاری از کشورهای دیگر، توصیه‌های مواد معدنی را مستقیماً از گزارش‌های NRC و نسخه‌های جدیدتر آن یعنی NASEM استخراج می‌کنند. این وابستگی گسترده، اهمیت شناخت دقیق مبانی، مفروضات و محدودیت‌های این سیستم‌ها را دوچندان می‌کند.

مقاله مروری  Weiss و(2024) Hansen با نگاهی انتقادی، سیستم‌های فعلی تعیین نیاز مواد معدنی در گاو را بررسی کرده و نشان می‌دهد که اگرچه این سیستم‌ها در پیشگیری از کمبودهای بالینی موفق بوده‌اند، اما برای بهینه‌سازی عملکرد، سلامت و پایداری زیست‌محیطی دام‌ها کافی نیستند.

مفهوم «نیاز» مواد معدنی و چالش‌های تعیین آن

به شیوه رایج، نیاز یک ماده مغذی به کمترین سطح مصرفی اطلاق می‌شود که در آن، افزایش بیشتر مصرف منجر به بهبود قابل اندازه‌گیری در پاسخ دام نمی‌شود. این پاسخ می‌تواند شامل تولید شیر، رشد، باروری یا شاخص‌های سلامت باشد.

اما در مورد مواد معدنی، تعیین چنین نقطه‌ای با موانع جدی همراه است:

• پاسخ دام به تغییرات مصرف مواد معدنی اغلب کند، تدریجی و غیرخطی است
• شاخص‌های زیستی حساس و اختصاصی برای بسیاری از عناصر کم‌مصرف وجود ندارد
• ذخایر بدنی قابل‌تحرک بسیاری از مواد معدنی می‌توانند تغییرات جیره‌ای را برای هفته‌ها یا ماه‌ها پنهان کنند
• تداخلات معدنی می‌توانند پاسخ واقعی دام را مخدوش کنند

در نتیجه، بسیاری از نیازهای فعلی نه بر اساس «پاسخ بهینه»، بلکه بر اساس جلوگیری از بروز علائم کمبود بالینی تعریف شده‌اند.

رویکرد فاکتوریل؛ ستون اصلی سیستم‌های فعلی

سیستم فاکتوریل، نیاز مواد معدنی را به‌صورت مجموع اجزای زیر محاسبه می‌کند:

• نیاز نگهداری
• نیاز برای تولید شیر
• نیاز برای رشد
• نیاز برای آبستنی

در این رویکرد، ابتدا مقدار ماده معدنی مورد نیاز به‌صورت جذب‌شده برآورد می‌شود و سپس با تقسیم بر ضریب جذب (Absorption Coefficient; AC)، مقدار مورد نیاز در جیره محاسبه می‌گردد.

این روش برای کلسیم و فسفر نسبتاً موفق بوده است، زیرا:

• داده‌های گسترده‌ای درباره جذب و دفع آن‌ها وجود دارد
• تنظیم فیزیولوژیک این عناصر به‌خوبی شناخته شده است
• تغذیه بیش‌ازحد آن‌ها معمولاً پاسخ مثبت بیشتری ایجاد نمی‌کند

اما برای اغلب عناصر کم‌مصرف، این شرایط برقرار نیست.

ضریب جذب؛ نقطه ضعف کلیدی سیستم فاکتوریل

نویسندگان تأکید می‌کنند که ضریب جذب، حساس‌ترین و در عین حال ضعیف‌ترین جزء سیستم فاکتوریل است. برای بسیاری از عناصر کم‌مصرف مانند مس، روی، منگنز و سلنیوم:

• AC اغلب کمتر از 0.1 است
• تغییرات جزئی در AC می‌تواند به تغییرات بسیار بزرگ در نیاز مواد مغذی منجر شود
• AC به‌شدت تحت تأثیر ترکیب جیره، منبع معدنی، تداخلات و وضعیت دام است

در حالی که دقت AC برای عملکرد صحیح سیستم فاکتوریل حیاتی است، داده‌های تجربی درباره جذب واقعی عناصر کم‌مصرف بسیار محدود و پراکنده‌اند.

تداخلات معدنی؛ پیچیدگی دنیای واقعی

یکی از محدودیت‌های جدی سیستم‌های فعلی، نادیده گرفتن یا ساده‌سازی بیش از حد تداخلات معدنی است. به‌عنوان مثال:

• گوگرد و مولیبدن جذب مس را کاهش می‌دهند
• آهن و منگنز با جذب روی رقابت می‌کنند
• شکل شیمیایی عنصر (آلی یا معدنی) می‌تواند مسیر متابولیسم را تغییر دهد

در شرایط واقعی دامداری، این تداخلات نقش تعیین‌کننده‌ای دارند، اما در اغلب مدل‌های جیره‌نویسی یا لحاظ نمی‌شوند یا به‌صورت ضرایب ثابت و غیرپویا در نظر گرفته می‌شوند.

نیاز نگهداری؛ متغیری کمتر دیده‌شده

نیاز نگهداری شامل دفع مواد معدنی از طریق مدفوع، ادرار، پوست و ترشحات است. این دفع می‌توانند تحت تأثیر: عوامل زیر تغییر کنند:

• التهاب
• استرس متابولیکی
• بیماری
• دوره انتقال

با این حال، سیستم‌های فعلی معمولاً این تغییرات فیزیولوژیک را لحاظ نمی‌کنند، در حالی که برای عناصر مرتبط با سیستم ایمنی (مانند  Zn، Cu  و  Se) این موضوع اهمیت ویژه‌ای دارد.

چرا نیاز فاکتوریل همیشه بهینه نیست؟

مطالعات متعددی نشان داده‌اند که تغذیه برخی مواد معدنی کم‌مصرف در سطوح بالاتر از نیاز فاکتوریل می‌تواند منجر به بهبود عملکرد سیستم ایمنی، کاهش بروز بیماری‌ها، بهبود باروری و افزایش پایداری متابولیکی شود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که جلوگیری از کمبود برابر با تأمین نیاز بهینه نمی باشد.

مدل‌های پاسخ‌دهی؛ مسیر آینده

Weiss و Hansen پیشنهاد می‌کنند که آینده تعیین نیاز مواد معدنی در ترکیب رویکرد فاکتوریل با مدل‌های پاسخ‌دهی نهفته است. در مدل‌های پاسخ‌دهی:

• نیاز بر اساس پاسخ واقعی دام تعیین می‌شود
• شاخص‌های ایمنی، اکسیداتیو، تولیدی و متابولیکی در نظر گرفته می‌شوند
• هدف، دستیابی به سطح بهینه است، نه حداقل نیاز

این رویکرد می‌تواند به‌ویژه برای عناصر کم‌مصرف و شرایط استرس‌زا بسیار ارزشمند باشد.

پیامدهای اقتصادی و زیست‌محیطی

به دلیل عدم قطعیت در توصیه‌ها، بسیاری از جیره‌ها عمداً با حاشیه اطمینان بالا تنظیم می‌شوند. این امر منجر به نکات زیر می شود:

• افزایش هزینه مکمل‌های معدنی
• تشدید تداخلات معدنی
• افزایش دفع عناصر مهم زیست‌محیطی مانند مس و روی در مدفوع

بهبود دقت سیستم‌های تأمین نیاز می‌تواند همزمان بهره‌وری اقتصادی و پایداری زیست‌محیطی را ارتقا دهد.

جمع‌بندی نهایی

مقاله Weiss و(2024) Hansen   به‌روشنی نشان می‌دهد که سیستم‌های فعلی تعیین نیاز مواد معدنی، اگرچه برای پیشگیری از کمبودهای بالینی کفایت دارند، اما برای بهینه‌سازی عملکرد، سلامت و پایداری سیستم‌های تولیدی مدرن ناکافی‌اند.

حرکت به‌سوی سیستم‌های دقیق‌تر، مستلزم بررسی بیشتر است، از جمله:

• داده‌های بهتر درباره جذب واقعی
• درک عمیق‌تر از نقش مواد معدنی در ایمنی و متابولیسم
• استفاده از مدل‌های پاسخ‌دهی
• نگاه کاربردی‌تر به شرایط واقعی دامداری

این دیدگاه می‌تواند مبنای توسعه مکمل‌ها و پیش‌مخلوط‌های معدنی هدفمند و علمی در صنعت تغذیه دام باشد.

منبع

مروری تحلیلی بر مقاله Weiss & Hansen (2024)

Weiss, W. P., & Hansen, S. L. (2024).
Invited review: Limitations to current mineral requirement systems for cattle and potential improvements.
Journal of Dairy Science, 107: 10099–10114.