به گزارش «سرویس دام، طیور و آبزیان» «ماکی دام - پایگاه خبری صنعت دام، طیور و آبزیان»؛ نیترات ترکیبی است شیمیایی که به صورت طبیعی در ساختار بدن موجود زنده نیز تولید می‌شود. برای گیاهان منبع مهم نیتروژن برای پروتئین‌سازی بحساب می‌آید. برای باکتری‌ها نیز به عنوان منبع نیتروژنی استفاده می‌شود. باکتری‌های دستگاه گوارش در تک‌معده‌ای‌ها و نشخوارکنندگان (چند معده‌ای‌ها) از نیترات موجود در آب و غذای مصرفی استفاده می‌کنند و برروی آن تغییراتی ایجاد می‌کنند تا نیتروژن آن قابل استفاده برای ساختن پروتئین‌ها باشد. این تغییرات یک‌سری واکنش‌های احیایی است. در مسیر این واکنش‌ها ترکیبات دیگری تولید می‌شوند که همگی متابولیت‌های نیترات بحساب می‌آیند. مهمترین آنها را می‌توان نیتریت NO2 و یون آمونیوم +Nh4 ذکر کرد. در طول این مقاله با مسئله مسمومیت نیتراتی آشنا می‌شوید.
نیترات خودش مضر نیست این نیتریت است که سم است. نیترات بکمک آنزیم نیترات ردوکتاز به نیتریت تجزیه می‌شود. این آنزیم در گیاهان وجود دارد، برخی گونه‌های خاص باکتریایی و بافت‌های بدن پستانداران هم این آنزیم را دارند. به این ترتیب می‌توان این نتیجه را پیشگویی کرد که احیای نیترات به نیتریت همانگونه که در شکمبه یا سکوم قابل انجام است در بافت‌های گیاهی و سیلوها نیز انجام‌پذیر است. دام‌های نشخوارکننده و اسب‌ها نسبت به غیرنشخوارکنندگان به مسمومیت نیتراتی حساس‌ترند.
بیش از 50 مرگ در نوزادان (انسان) در آمریکا و اروپا بخاطر مسمومیت نیتراتی گزارش شده است که به خاطر آلودگی آب مصرفی به سطوح بالای نیترات بوده است (آمار مربوط به زمان نوشتن مقاله می‌باشد.) یکی از مواردی که باید در مورد نیترات و نیتریت به آن توجه داشت عمل متقابل و همکاری آنها با منابع پروتئینی است که منجر به تولید یک ترکیب قوی سراطان‌زا به نام نیتروز آمین می‌گردد که این وا کنش نیازمند آنزیم نیست و در شرایط اسیدی انجام می‌گیرد (شرایط محیط معده). هرچند تشکیل نیتروزآمین در شکمبه محدود است ولی سیلوی علوفه گراس و سیلوی ذرت شناسایی شده است گرچه تاکنون مدرکی وجود ندارد ولیکن انتقال نیتروزآمین به شیر می‌تواند برای سلامتی انسان مهم باشد. به این ترتیب جایگزین‌هایی برای افزودنی‌های نیتراتی که از رشد باکتری کلوستریدیا بوتولینوم جلوگیری میکند جستجو شده‌اند.
عمده منبعی از نیترات که به معده انسان می‌رسد از بزاق است، محدویت‌هایی در مورد افزودنی‌های نیتراتی و نیتریتی که در فرآورده‌های گوشتی استفاده می‌شود اعمال شده است و هنوز جای بحث و توجه دارد.
اخیراً نشان داده شده است اضافه‌سازی چربی کره‌ای از ترشح نیتروزآمین جلوگیری میکند و احتمالاً از تشکیل آن در rats که به خاطر ممانعت از فعالیت نیترات ردوکتاز باکتریایی در معده است.
تجمع نیترات در گیاهان علوفه‌ای
بسیاری از غذاهای انسان شامل چغندر، اسفناج، 0/7 تا 1/5% مربوط به ازت نیترات (NO3-N) می‌باشد. (این را با سطح تحمل نیترات در گاو که 0/15 تا 0/45درصد می‌باشد مقایسه کنید.) بعضی گونه‌های گیاهی مخصوصاً مشهور به تجمع‌دهنده نیترات هستند. این علوفه‌ها شامل یولاف - سورگوم – ذرت – جانسون – گراس – کاه گندم و تعدادی از علف‌های هرز همانند: pigweed,thistle,lambsquarter, bindweed, wireweed, ragweed و حتی جلبک‌ها می‌شوند. انتخاب و اصلاح ژنتیکی برای تولید نژادهای کم جمع‌کننده نیترات در علوفه‌ها موفق بوده است اگرچه عموماً در تولید و مقدار عملکرد کاهش‌هایی را داشته است.
حدس زده می‌شود نیترات ردوکتاز بخشی از کلروپلاست گیاهی باشد. چون نیتریت برای گیاه سمی است پس نیترات ردوکتاز در اولین مرحله با NADPH کنترل می‌شود. {معمولاً در سیستم‌های آنزیمی که چند محصول پی‌درپی تحت نظارت آنزیم‌های متوالی تولید می‌شوند یکی از محصولات (معمولاً اولین یا آخرین محصول) با یک سیستم فیزیکی بر عمل آنزیم و سرعت و شدت تولید محصولات آن، اعمال کنترل میکند.} نیترات جذب شده به نیتریت احیا می‌شود و سریعاً و تنها در شرایط فعال بودن فوتوسنتز و ساخت کربوهیدرات در گیاه جهت پروتئن‌سازی به محصولات دیگر تبدیل می‌شود.
درشرایط خشکسالی، سایه و کمبود مواد مغذی (که هرکدام کاهش فوتوسنتز و کاهش سنتز پروتئین را باعث می‌شوند) جذب نیترات همچنان ادامه دارد ولی بدلیل اینکه برای پروتئین‌سازی مصرف نمی‌شود پس در بافت‌های گیاهی تجمع می‌یابد. بطور قطع جذب نیترات در شرایط خشکسالی معتدل بیشتر از جذب در شرایط خشکسالی شدید است.
در شرایط خشکسالی معتدل گیاه به جذب نیترات در طول شب ادامه می‌دهد ولی در شرایط نور روز برگ‌ها پژمرده شده و کاهش جذب نیترات را درپی دارد. درمان با علفکشD-2,4 (که مصرف آن محدودتر شده است) تجمع نیترت را دربرگ بعضی گیاهان افزایش داده و دربرخی گیاهان کاهش داده است. تنها در شرایطی که گیاه بخاطر حشرات آسیب ببیند یا تخریب سلامتی برایش پیش بیاید تجمع نیترات در سطوح خیلی بالا رخ خواهد داد.
گیاهان زنده نیترات را به کمک مایعات و رطوبت خاک جذب می‌کنند و برای احیا جهت بیوسنتز آمین‌ها و پروتئین‌ها به پایگاه‌های فوتوسنتز منقل می‌کنند. درحالی که گیاه آب جذب کند نیترات نیز جذب می‌شود. شبیه حیوانات نیترات برای گیاهان نیز سمی نیست در حالی‌که نیتریت سم است. نیترات می‌تواند برای احیاهای بعدی در بافت‌های گیاهی ذخیره شود و به بالاترین سطح خود در ساقه (کاه) برسد. مقایسات نشان داده‌اند که جذب کود نیتراتی از جذب کود آمونیومی بیشتراست که البته احتمالاً این تفاوت به غلظت نیترات خاک وابسته است و نه به تفاوت در متابولیسم آنها. اضافه کردن برخی منابع نیتراتی (N Serve) و دیگر ترکیبات شیمیایی به خاک که تبدیل آمونیوم به نیترات را کند نماید می‌تواند از تجمع نیترات در گیاهان بکاهد. طریقه‌های کوددهی که کود به خاک اضافه شود یا در آب آبیاری حل گردد مقدار جذب را تغییر نداده است. استفاده مستقیم از کود آمونیومی نسبت به نیترات از مقدار استفاده ATP در گیاه کاسته و بر مقدار تولید افزوده است. در حقیقت آزاد شدن آهسته آمونیوم از ترکیبات حاوی آمونیوم مثل بیورت (biuret) محتوای شکر چغندرقند را افزایش داده است. چون گراس‌ها به‌ویژه نسبت به لگوم‌ها سطوح بیشتری از ازت کود را جذب می‌کنند به این ترتیب مسئله تجمع نیترات در وحله اول در مورد گراس‌ها باید مورد توجه قرار گیرد. لگوم‌ها در سطوح بالای کوددهی ازت آلی یا غیرآلی است که نیترات را در خود جمع می‌کنند.
غلظت نیترات در گیاهان بستگی به تولید و توزیع ماده خشک در گیاه دارد. عموماً برگ‌ها و دانه‌ها غلظت‌های بسیار کمتری از نیترات را در مقایسه با ساقه و کاه دارند. در مقایسه با گیاهان جوان و یکساله با گیاهان چندساله و مسن‌تر (annual, young plants vs perennial plants) گیاهان چندساله مقدار نیترات کمتری کمتری را در خود دارند. گیاهان چندساله و مسن سیستم ریشه‌ای پایداری را برای خود توسعه داده‌اند و از انرژی در اختیار خود در وحله اول برای رشد اندام‌های هوایی که پروتئین بالاتری (نسبت به ریشه) دارند استفاده می‌کنند و همچنین انرژی خود را برای رقیق کردن (کاستن از مقدار غلظت) نیترات در توده‌های قابل توجه علوفه‌ای به کار می‌گیرند. ظرفیت ریشه این گیاهان همچنین برای ذخیره نیترات در ریشه‌ها بیشتر است. عموماً وقتی ماده خشک در بخش‌هایی از گیاه که در آن غلظت ازت آلی کمتراست (مثل ساقه‌ها وریشه‌ها) تجمع می‌یابد مصرف نیترات برای ساختن پروتئین محدودتر می‌شود که این به معنی تجمع نیترات در این قسمت‌های گیاهی است. در گیاهان سریع‌الرشد یکساله بیشتری مقدار نیترات را در فصل بهار که رشد گیاه سریع است و درفصل پائیز که رشد گیاه محدودتر است دیده می‌شود. در برخی گونه‌های گیاهی محتوای نیترات و محتوای پروتین گیاه با هم همبستگی (مثبت) دارند.
وقتی که گراس‌های با مقدار بیشتر از 15/7درصد پروتئین خام با الگوهای بیشتر از 18/8درصد پروتئین خام به تغذیه دام می‌رسند باید توجه ویژه‌ای را معطوف به سلامت دام گردد.
مقدار نیترات در گیاهان را می‌توان با استفاده از کیت‌ها یا تست‌های شیمیایی یا با استفاده از الکترودهای یون سنج (ion selective electrodes) اندازه‌گیری کرد.
علوفه‌هایی که بیشتر از 0/15درصد از ماده خشکشان نیترات داشته باشند باید با احتیاط به مصرف دام برسند.
فرم و شکلی که علوفه دارد بر توانایی آن در ایجاد مسمومیت اثر می‌گذارد. علوفه‌های خشک از گیاهان تازه برداشت شده و یا گیاهان سبز چریده شده در مراتع سمی‌ترند. علوفه‌های خشک بیش‌از 80درصد نیترات خود را در 30 دقیقه ابتدایی ورود به شکمبه آزاد می‌کنند در حالی‌که این مقدار برای علوفه‌های تازه رطوبت‌دار 30 درصد است. علوفه‌های سبز مراتع در هنگام خوراک (چرا) از علوفه‌های تازه برداشت شده مطمئن‌تر هستند زیرا سرعت خوراک (و ورود نیترات به شکمبه) کندتر ودر طول زمان بلندتری است (و یکباره نیست). وقتی علوفه‌ای سیلو می‌شود از مقدار نیتراتش 30 تا 100درصد کاهش می‌یابد. البته علوفه‌ای که نیترات بیشتری دارند نیترات کمتری ار آنها کاسته می‌شود و شدت تخمیر آنها هم کمتر است. اگرچه مقداری از احیای نیترات در سیلو بخاطر نیترات ردوکتلاز بافت‌های گیاهی است ولی برخی سویه‌های خاص باکتریایی مثل E.coli و Hafnia نیز نیترات را به نیتریت – آمونیاک برخی گازای سمی متل نیتریک اکساید تبدیل و احیا می‌کنند.
اضافه کردن بافرها به سیلو به خاطر خنثی کردن لاکتیک اسید و ادامه فعالیت تخمیر باعث می‌شود از مقدار نیترات سیلو بیشتر کاسته شود. حضور نیترات در سیلو از فعالیت کلوستریدیاها جلوگیری میکند. یعنی اضافه کردن نیترات شبیه آنچه که درمورد بیوسولفات انجام می‌شود می‌تواند از فعالیت بعضی گونه‌های نامطلوب باکتری‌ها و بعضی تخمیرهای نامطلوب در سیلو جلوگیری کند. به این نکته باید توجه کرد که اضافه ساختن (افزودن) نیترات به گیاهانی که کربوهیدرات محلول کمتری دارند باعث افزایش طول مدت تخمیر می‌گردد. آمونیاکی که از احیای نیترات در سیلو آزاد می‌شود لاکتیک اسید سیلو را خنثی کرده و حضور نیترات در سیلو محصولات نهایی تخمیر را از لاکتیک اسید به استیک اسید سوق می‌دهد که اسید ضعیف‌تری است.
مسمومیت حاصل از نیترات در آب 30تا 80درصد از مسمومیت نیترات غذایی سمی‌تر است پس تمام نیتراتی که دام از غذاهای مختلف و آب در معرض آن قرار می‌گیرد مستقیماً جمع‌پذیر نیست. احتمالاً آزاد شدن سرعت نیترات در شکمبه یا بیشتر نشخوارکنندگان می‌تواند علت سمی‌تر بودن آب حاوی نیترات در مقایسه با نیترات غذا باشد.
احیای نیترات در شکمبه
ساعات اندکی پس از ورود نیترات به شکم به بیش از 25درصد آن توسط نیترات ردوکتاز باکتریایی به نیتریت تبدیل می‌شود. این آنزیم باند شده با غشا یک پروتئین مولیبدنی است. (molybdoflavo protein) که برای فعالیت به فلز مولیبدن نیاز دارد و PH مناسب فعالیت آن در دامنه 6/5 تا 6/6 می‌باشد. این آنزیم آنزیمی تنفسی است. این آنزیم نیترات را به عنوان منبعی برای واحدهای احیاکننده اضافی بکار می‌گیرد. (equivalents uses nitrate as a sink for surplus reducing) نیتریت نیز توسط ردوکتاز احیا می‌شود (PH مناسب فعالیت این آنزیم در دامنه 6/5 تا 5/8 می‌باشد و از مس – آهن – منیزیم استفاده میکند و با نیترات فعالیت آن متوقف می‌شود و در احیاهای بیشتر به هیدروکسیل‌امین تبدیل می‌شود که برای این تبدیل نیز مس، آهن و منیزیم نیاز دارد و در نهایت به آمونیوم تبدیل می‌گردد این مرحله به منگنز و منیزیم وابسته است. برای تمام این فرایند میکروبها 8 واحد (معادل) احیاکننده را مصرف می‌کنند که از طرف دیگر این واحدها برای تولید متان از CO یا تولید بوتیرات از استات بکار گرفته می‌شدند. به عنوان منبع الکترون (electron sink) نیترات نهایتاً محصولات نهایی تخمیر را تغییر خواهد داد. منابع انرژی از مسمومیت نیترات به دو صورت می‌کاهند: نخست با رقیق کردن علوفه‌های نیترات‌دار کم کردن از درصد آنها در غذا که کل نیترات مصرفی می‌کاهد و طریقه دوم فراهم آوردن منابع الکترون در شکمبه با کاهش PH است که باعث کاهش سطوح نیترات در شکمبه شده و از مسمومیت نیترات می‌کاهد. نیترات تنها در صورتی‌که در شکمبه جمع شود و جذب خون شود مسمومیت نیتراتی رخ می‌دهد.
همچنین می‌توان با ممانعت از فعالیت آنزیم نیترات ردوکتاز و یا فراهم کردن شرایط برای احیای بیشتر نیترات – از مسمومیت آن کاست. فلز تنگستن به عنوان یک ممانعت‌کننده رقابتی برای مولیبدن فعالیت نیترات ردوکتاز را کم میکند. اضافه کردن 2 گرم تنگستن در روز به صورت ترکیب تنگستات سدیم از تولید نیتریت در شکمبه کاسته و دام را در برابر مسمومیت نیتراتی حفظ میکند. در مطالعات انجام شده در نترلند (Netherlands) اثرات زیان‌بار تنگستن بر روی دیگر آنزیم‌ها و هضم سلولز کم بود و مقادیر اندکی از تنگستن در شیر یافت شد.
به خاطر اینکه نیترات به عنوان منبعی برای واحدهای احیاکننده کار میکند به این ترتیب محصولات نهایی تخمیر در شکمبه را بویژه با افزایش غلظت بخشی (نسبی) استات با هزینه کردن از بوتیرات و سپس مقداری از پروپیونات تحت تاقیر قرار می‌دهد. در سطوح بسیار بالای نیترات بوتیرات ممکن است کاملا ناپدید شود (کمتر از 1درصد کل اسیدهای چرب فرار) که این مسئله دیواره شکمبه را از یک منبع انرژی محروم میکند و یا حتی وضعیت stasis را برای شکمبه بوجود بیاورد. اگرچه نسبت پایین استات به پروپیونات که اشاره به سندروم چربی پایین شیر دارد می‌تواند با تغذیه نیترات تخفیف یابد ولیکن تنظیم این مشکل به این شیوه برای ایجاد تصیح در چربی پایین شیر موفق نبوده است. تولید متان در شکمبه (methanogenesis) با هر دو ترکیب نیترات یا نیتریت در شکمبه متوقف می‌شود.
به عنوان منبعی ترجیحی برای الکترون (As a preferred electron) پیش‌بینی می‌شود نیترات اضافه شده به غذا افزایش تولید مقدرا (ATP) و تولید سلول‌های میکروبی در شکمبه را بهبود دهد. به این ترتیب اگر از ایجاد مسمومیت جلوگیری شود افزون نیترات به جیره می‌تواند در افزایش جریان پروتئین میکروبی به روده‌ها وجذب آن کمک نماید. به این ترتیب افزون نیترات به عنوان مکملی در جیره می‌تواند بالا بردن عملکرد جیره‌های ضعیف در زمینه پروتئین شکمبه‌ای مفید باشد.
مسمویت نیتراتی در نشخوارکنندگان (بخش دوم)