اثر سطوح مختلف ویناس بر فراسنجه‌های خونی و متابولیت‌های شکمبه‌ای گاوهای هلشتاین شیرده تحت شرایط تنش حرارتی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری تخصصی، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار، گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 دانشیار، گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

10.22069/ejrr.2025.23143.1995

چکیده

سابقه و هدف: افزایش جمعیت جهان، تقاضا برای محصولات دامی را افزایش داده و با محدودیت منابع خوراک دام، صنعت دامپروری با چالش‌هایی مواجه شده است. استفاده از محصولات جانبی صنایع غذایی در تغذیه نشخوارکنندگان می‌تواند راهکاری برای کاهش مشکلات زیست‌محیطی و هزینه‌های خوراک باشد. ویناس (محلول ملاس تغلیظ شده) محصول جانبی صنعت بیواتانول است که از تخمیر ملاس تولید می‌شود. این ماده حاوی پروتئین خام (عمدتاً نیتروژن غیرپروتئینی)، خاکستر (به‌ویژه پتاسیم)، گلیسرول و مخمر مرده ساکارومایسس سرویزیه است که خواص پری‌بیوتیکی دارد. مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از ویناس در تغذیه نشخوارکنندگان موجب افزایش مصرف خوراک، بهبود ضریب تبدیل غذایی، بهبود گوارش‌پذیری ماده خشک، افزایش وزن روزانه و افزایش تولید شیر می‌شود. تنش گرمایی از چالش‌های مهم در پرورش گاوهای شیری است و موجب برهم خوردن تعادل بین گرمای متابولیک تولید شده و انتشار آن به محیط می‌شود. در شرایط تنش گرمایی، پتاسیم به میزان قابل‌توجهی از طریق عرق دفع می‌شود. با توجه به غلظت بالای پتاسیم در ویناس، فرضیه این تحقیق بر این اساس است که افزودن سطوح مختلف ویناس به جیره گاوهای شیرده در شرایط تنش گرمایی، می‌تواند با تأمین پتاسیم از دست رفته و بهبود محیط شکمبه، متابولیت‌های شکمبه‌ای و فراسنجه‌های خونی را بهبود بخشد.
مواد و روش‌ها: این آزمایش با استفاده از 84 رأس گاو شیرده (هر تیمار 28 راس) با میانگین روزهای شیردهی 25 ± 155، تولید شیر 3 ± 32 لیتر در روز و شکم زایش 1/0 ± 4/2 در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. حیوانات به طور تصادفی در یکی از سه تیمار: 1) شاهد (جیره بدون ویناس)، 2) پنج درصد (1/1 کیلوگرم) و 3) 10 درصد (2/2 کیلوگرم) ویناس بر اساس ماده خشک قرار گرفتند. مطالعه در تابستان با میانگین شاخص حرارتی-رطوبتی 1/75، انجام شد و طول دوره 25 روز (15 روز عادت دهی و 10 روز نمونه گیری) بود. برای بررسی تأثیر جیره‌های آزمایشی بر فراسنجه‌های خونی گاو های شیرده در روز 22 آزمایش، حدود 4 ساعت پس از خوراک‌دهی صبح، خون‌گیری از رگ دم انجام شد. همچنین در روز 25، حدود 3 تا 4 ساعت پس از تغذیه وعده صبح، با استفاده از پمپ خلأ از مایع شکمبه نمونه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان دادند که غلظت گلوکز پلاسما به‌صورت خطی کاهش پیدا کرد (01/0=P )، اما غلظت پروتئین با افزایش ویناس در جیره به‌صورت خطی افزایش پیدا کرد (02/0=P ). اسید استیک مایع شکمبه با افزایش ویناس به جیره به‌صورت خطی افزایش پیدا کرد (01/0=P). والریک اسید هم به‌صورت خطی تحت‌تأثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفت و با افزودن ویناس به جیره کاهش پیدا کرد. pH مایع شکمبه (08/0=P) و ایزو والریک اسید (06/0=P) به‌صورت خطی تمایل به معنی‌داری نشان دادند که بیشترین عدد به‌ترتیب برای تیمارهای 10 درصد ویناس و شاهد مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که استفاده از ویناس تا سطح 10 درصد ماده خشک در جیره گاوهای شیرده تحت تنش حرارتی، می‌تواند از طریق بهبود متابولیت‌های خونی (افزایش پروتئین کل) و متابولیت‌های شکمبه‌ای (افزایش اسید استیک و تمایل به افزایش pH شکمبه)، به کاهش اثرات منفی تنش حرارتی کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of different levels of Vinasse on blood parameters and rumen metabolites of dairy cows under heat stress conditions

نویسندگان [English]

  • Amin Rahimi 1
  • Farhang Fatehi 2
  • Abolfazl Zali 3
1 PhD, Department of Animal Sciences, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156–83111, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agricultural Science and Engineering, College of Agricultural and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Associate Professor, Department of Animal Sciences, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Background and Objective: The growing world population has increased the demand for animal products, and with limited feed resources, the livestock industry faces significant challenges. Using by-products from the food industry in ruminant nutrition can be a solution to reduce environmental problems and feed costs. Vinasse (concentrated molasses solution) is a by-product of the bioethanol industry produced through molasses fermentation. This substance contains crude protein (mainly non-protein nitrogen), ash (especially potassium), glycerol, and dead Saccharomyces cerevisiae yeast, which has prebiotic properties. Studies have shown that using vinasse in ruminant nutrition leads to increased feed intake, improved feed conversion ratio, enhanced dry matter digestibility, increased daily weight gain, and higher milk production. Heat stress is one of the major challenges in dairy cattle farming and causes an imbalance between metabolic heat production and its dissipation to the environment. Under heat stress conditions, potassium is significantly excreted through sweat. Given the high concentration of potassium in vinasse, the hypothesis of this study is that adding different levels of vinasse to the diet of lactating cows under heat stress could improve ruminal metabolites and blood parameters by replacing lost potassium and improving the ruminal environment.
Materials and Methods: This experiment was conducted using 84 lactating cows (28 cows per treatment) with an average of 155 ± 25 days in milk, milk production of 32 ± 3 liters per day, and parity of 2.4 ± 0.1 in a completely randomized design. Animals were randomly assigned to one of three treatments: 1) control (diet without vinasse), 2) five percent (1.1 kg), and 3) 10 percent (2.2 kg) vinasse based on dry matter. The study was conducted in summer with an average temperature-humidity index of 75.1, and the period lasted 25 days (15 days adaptation and 10 days sampling). To investigate the effect of experimental diets on blood parameters of dairy cows, blood was collected from the tail vein on day 22 of the experiment, about 4 hours after morning feeding. Also, on day 25, rumen fluid was sampled using a vacuum pump 3 to 4 hours after the morning feeding.
Results: The results showed that plasma glucose concentration decreased linearly (P=0.01), but protein concentration increased linearly (P=0.02) with increasing vinasse in the diet. Acetic acid in rumen fluid increased linearly with the addition of vinasse to the diet (P=0.01). Valeric acid was also linearly affected by experimental treatments and decreased with the addition of vinasse to the diet. Rumen fluid pH (P=0.08) and isovaleric acid (P=0.06) showed a tendency toward significance, with the highest values observed for 10 percent vinasse and control treatments, respectively.
Conclusion: The results of this study showed that using vinasse up to 5 percent of dry matter in the diet of dairy cows under heat stress can help reduce the negative effects of heat stress by improving blood metabolites (increasing total protein) and ruminal metabolites (increasing acetic acid and tendency to increase rumen pH).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blood parameters
  • Heat stress
  • Ruminal metabolites
  • Vinasse

مراجع

Apper-Bossard, E., Peyraud, J. L., Faverdin, P. & Meschy, F. (2006). Changing dietary cation-anion difference for dairy cows fed with two contrasting levels of concentrate in diets. Journal of Dairy Science, 89: 749-760.
Baumgard, L.H. & Rhoads, R.P.(2013). Effects of heat stress on postabsorptive metabolism and energetics. Annual Review of Animal Biosciences,1: 311-337.
Bruno, R.G.S., Rutigliano, H.M., Cerri, R.L., Robinson, P.H. & Santos, J.E.P.(2016). Effect of feeding Saccharomyces cerevisiae on performance of dairy cows during summer heat stress. Animal Feed Science and Technology, 220: 137-150.
Chaiyabutr, N., Chanpongsang, S. & Suadsong, S. (2008). Effects of evaporative cooling on the regulation of body water and milk production in crossbred Holstein cattle in a tropical environment. International Journal of Biometeorology, 52: 575-585.
Chen, M. C., Ammerman, C. B., Henry, P. R., Palmer, A. Z. & Long, S. K. (1981). Citrus condensed molasses solubles as an energy source for ruminants. Journal of Animal Science, 53: 253-259.
Christofoletti, C.A., Escher, J.P., Correia, J.E., Marinho, J.F.U. & Fontanetti, C. S. (2013). Sugarcane vinasse: environmental implications of its use. Waste Management, 33: 2752-2761.
Chuppa-Tostain, G., Hoarau, J., Watson, M., Adelard, L., Shum Cheong Sing, A., Caro, Y. Grondin, L., Bourven, I., Francois, J., Girbal-Neuhauser, E. & Petit, T. (2018). Production of Aspergillus niger biomass on sugarcane distillery wastewater: physiological aspects and potential for biodiesel production. Fungal Biology and Biotechnology, 5: 1-12.
Collier, R.J., Hernandez, L.L. & Horseman, N.D. (2012). Somatotropin as an ecological adaption to thermal stress. Domestic Animal Endocrinology, 43: 111-119.
Das, R., Sailo, L., Verma, N., Bharti, P., Saikia, J. & Kumar, R. (2016). Impact of heat stress on health and performance of dairy animals: A review. Veterinary World, 9: 260-272.
Desnoyers, M., Giger-Reverdin, S., Bertin, G., Duvaux-Ponter, C. & Sauvant, D. (2009). Meta-analysis of the influence of Saccharomyces cerevisiae supplementation on ruminal parameters and milk production of ruminants. Journal of Dairy Siecnce, 92:1620-1632.
Dias, A. L. G., Freitas, J. A., Micai, B., Azevedo, R. A., Greco, L. F. & Santos, J. E. P. (2018). Effects of supplementing yeast culture to diets differing in starch content on performance and feeding behavior of dairy cows. Journal of Dairy Science, 101: 186-200.
El-Zaiat, H. M., Ré, D. D., Patino, H. O. & Sallam, S. M. (2019). Assessment of using dried vinasse rice to replace soybean meal in lambs diets: In vitro, lambs performance and economic evaluation. Small Ruminant Research, 173: 1-8.
Fernández, B., Bodas, R., López-Campos, Ó., Andrés, S., Mantecón, A. R. & Giráldez, F. J. (2009). Vinasse added to dried sugar beet pulp: Preference rate, voluntary intake, and digestive utilization in sheep. Journal of Animal Science, 87: 2055-2063.
Gao, S.T., Guo, J., Quan, S.Y., Nan, X.M., Fernandez, M.V.S., Baumgard, L.H. & Bu, D.P. (2017). The effects of heat stress on protein metabolism in lactating Holstein cows. Journal of Dairy Sience, 100: 5040-5049.
Gonzalez-Rivas, P.A., DiGiacomo, K., Russo, V.M., Leury, B.J., Cottrell, J.J. & Dunshea, F.R. (2018). Feeding slowly fermentable grains has the potential to ameliorate heat stress in grain-fed wethers. Journal of Animal Science, 96: 4353-4359.
Kadzere, C.T., Murphy, M.R., Silanikove, N. & Maltz, E. (2002). Heat stress in lactating dairy cows: a review. Livestock Production Science, 77: 59-91.
Karalazos, A. & Swan, H. (1977). The nutritional value for sheep of molasses and condensed molasses solubles. Animal Feed Science and Technology, 2: 143-152.
Kumar, B. V., Singh, G. & Meur, S. K. (2010). Effects of addition of electrolyte and ascorbic acid in feed during heat stress in buffaloes. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 23: 880-888.
Law, R. A., Young, F. J., Patterson, D. C., Kilpatrick, D. J., Wylie, A. R. G. & Mayne, C. S. (2009). Effect of dietary protein content on animal production and blood metabolites of dairy cows during lactation. Journal of Dairy Science, 92: 1001-1012.
Lopez-Campos, O., Bodas, R., Prieto, N., Frutos, P., Andrés, S. & Giráldez, F. J. (2011). Vinasse added to the concentrate for fattening lambs: Intake, animal performance, and carcass and meat characteristics. Journal of Animal Science, 89: 1153-1162.
Ma, J., Ma, C., Fan, X., Shah, A.M. & Mao, J. 2021. Use of condensed molasses fermentation solubles as an alternative source of concentrates in dairy cows. Animal Bioscience, 34, 205
Mallonee, P. G., Beede, D. K., Collier, R. J. & Wilcox, C. J. (1985). Production and physiological responses of dairy cows to varying dietary potassium during heat stress. Journal of Dairy Science, 68: 1479-1487.
Maneerat, W., Prasanpanich, S., Tumwasorn, S., Laudadio, V. & Tufarelli, V. I. N. C. E. N. Z. O. (2015). Evaluating agro-industrial by-products as dietary roughage source on growth performance of fattening steers. Saudi Journal of Biological Sciences, 22: 580-584.
Manfredini, M. & Cavani, C. (1980). Distillery effluents as animal feed: the use of condensed beet molasses stillage (CBMS) in broiler feeding. Animal Feed Science and Technology, 5: 233-239.
Moran, J. (2005). Tropical Dairy Farming: feeding management for small holder dairy farmers in the humid tropics. Csiro publishing.
National Research Council, Committee on Animal Nutrition, & Subcommittee on Dairy Cattle Nutrition. (2001). Nutrient Requirements of Dairy Cattle. (2001). National Academies Press.
Oliveira, M. C. D., Silva, D. M. D., Carvalho, C. D. A. F., Alves, M. F., Dias, D. M. B., Martins, P. C., Bonifacio, P. N. & Souza Júnior, M. A. P. D. (2013). Effect of including liquid vinasse in the diet of rabbits on growth performance. Revista Brasileira de Zootecnia, 42: 259-263.
Potter, S. G., Moya, A., Henry, P. R., Palmer, A. Z., Becker, H. N. & Ammerman, C. B. (1985). Sugarcane condensed molasses solubles as a feed ingredient for finishing cattle. Journal of Animal Science, 60: 839-846.
Rahimi, A., Fatehi, F. & Zali, A. (2021). Effect of dietary supplementation of Condensed Molasses Soluble (Vinasse) on milk yield and apparent nutrient digestibility in lactating Holstein cows under heat stress. Animal Production, 23: 375-385.
Rahimi, A. & Rafiee, H. (2024). Performance of Holstein dairy calves fed starter diet with incremental vinasse proportion. Animal Feed Science and Technology,  89: 179-192.
Rossow, H. A., Riordan, T. & Riordan, A. (2018). Effects of addition of a live yeast product on dairy cattle performance. Journal of Applied Animal Research, 46: 159-163.
Schingoethe, D.J., Kalscheur, K.F., Hippen, A.R. & Garcia, A.D. (2009). Invited review: The use of distillers products in dairy cattle diets. Journal of Dairy Science, 92: 5802-5813.
Sheehan, G. J. & Greenfield, P. F. (1980). Utilisation, treatment and disposal of distillery wastewater. Water Research, 14: 257-277.
Stemme, K., Gerdes, B., Harms, A. & Kamphues, J. (2005). Beet-vinasse (condensed molasses solubles) as an ingredient in diets for cattle and pigs–nutritive value and limitations. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 89: 179-183.
Sunato, S., Pattarajinda, V., Lowilai, P. & Nontaso, N. (2015). Effect of yeast fermented ethanol waste on feed utilization and digestion in dairy cattle. Pakistan Journal of Nutrition, 14: 468-479.
Tajima, K., Nonaka, I., Higuchi, K., Takusari, N., Kurihara, M., Takenaka, A., Mitsumori, M., Kajikawa, H. & Aminov, R.I. (2007). Influence of high temperature and humidity on rumen bacterial diversity in Holstein heifers. Anaerobe, 13:57-64.
Webb, E. C. & Erasmus, L. J. (2013). The effect of production system and management practices on the quality of meat products from ruminant livestock. South African Journal of Animal Science, 43: 413-423.
West, J.W. (2003). Effects of heat-stress on production in dairy cattle. Journal of Dairy Science, 86: 2131-2144.
Wheelock, J.B., Rhoads, R.P., VanBaale, M.J., Sanders, S.R. & Baumgard, L.H. (2010). Effects of heat stress on energetic metabolism in lactating Holstein cows. Journal of Dairy Science, 93: 644-655.
Zali, A., Eftekhari, M., Fatehi, F. & Ganjkhanlou, M. (2017). Effect of vinasse (condensed molasses solubles) on performance and meat chemical composition of Holstein male calves. Italian Journal of Animal Science, 16: 515-520.
نشریه پژوهش‌ در نشخوار کنندگان
دوره 14، شماره 1
خرداد 1405
صفحه 1-15

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار