Kapsüllenmiş besin maddeleri, geleneksel yem ham maddelerine tutarlı, güvenilir ve maliyet açısından etkin alternatifler sunabilir. Ancak bu ürünlerin dayanıklılık, rumen stabilitesi, bağırsaktaki salınımı ve nihayetinde inek performansı açısından ne kadar başarılı olduğu, kullanılan kapsülleme ve üretim prosesine bağlı olarak değişkenlik gösterir. Bu nedenle, kapsüllenmiş ürünlerin tüm bu ölçütler açısından performansını değerlendirmek için in situ, in vitro ve in vivo araştırmaların kullanılması çok önemlidir.
Araştırma Müdürü
Balchem Animal Nutrition and Health
Lipid kapsülleme, besin maddelerini rumen ve çevresel kaynaklı bozulmalardan korumak ve besin maddelerinin ince bağırsakta emilebilir hâle gelmesini sağlamak amacıyla kullanılan değerli bir araçtır. Günümüzde piyasada çok sayıda kapsüllenmiş ürün bulunması, beklenen performansı uygun maliyetle sunacak doğru ürünü seçmeyi zorlaştırabilmektedir. Bu ürünler ve onları ortaya çıkaran üretim süreçleri; tasarım, teknoloji ve ne yazık ki performans açısından büyük farklılıklar göstermektedir.
Yüksek kaliteli kapsüllenmiş besin maddeleri, besleme uzmanlarına rasyonları iyileştirirken performansı artırmak ve maliyetleri düşürmek adına önemli bir esneklik sağlayabilirler. Ancak tüm kapsüllenmiş ürünler aynı değildir. Bileşen yatırımından en iyi şekilde yararlanmak için beslenme uzmanlarının, veterinerlerin ve üreticilerin çeşitli kapsülleme teknolojileri arasındaki farkları anlamaları gerekir. Bu farkların bilinmesi, yem rasyonlarında hangi ürün ya da ürünlerin en uygun maliyetli olacağına dair bilinçli kararlar alınmasını sağlar.
LİPİD KAPSÜLLEME
Lipid kapsülleme, çok çeşitli besin maddelerinde kullanılan etkili bir rumen koruma teknolojisidir. Ancak “lipid kapsülleme” genel bir terimdir ve aşağıdaki unsurlara bağlı olarak önemli farklılıklar gösterir:
1. Besin maddesinin başlangıçtaki formu ve rasyona katılım oranı
2. Kullanılan kaplama sistemi
3. Lipid kapsüllemeyi üretmek için kullanılan üretim prosesi
Lipid kapsülleme teknolojisinin iki ana tipi vardır: gerçek kapsülleme ve matris kapsülleme. Matris kapsüllemede aktif besin maddesi, bir yağ asidi matrisi içerisinde askıda bulunurken; gerçek kapsüllemede, besin maddesinin dış yüzeyi yağ asitlerinden oluşan katmanlar hâlinde kaplanarak koruyucu bir bariyer oluşturulur (Şekil 1). Bu sayede aktif besin maddesi, lipid katmanlarıyla tamamen kapsüllenmiş olur.
Etkili bir kapsül ürün aşağıdaki özellikleri sağlamalıdır:
1. Dayanıklılık (yem ve karıştırma stabilitesi, donma/çözülme stabilitesi ve raf ömrü)
2. Rumen koruması
3. Bağırsak sindirilebilirliği
4. Biyolojik performans
DAYANIKLILIK
Dayanıklılık, kapsüllenmiş bir besin maddesinin karıştırma, taşıma ve depolama süreçlerinin zorluklarına, ayrıca toplam karma rasyonların (TMR) nem ve asidik ortamına dayanabilme yeteneğidir. Koruyucu kaplamanın aşınması, çatlaması, kırılması veya partikül boyutunun küçülmesi; hayvana ulaşan besin maddesi miktarını azaltabilir ve hatta ürünü tamamen etkisiz hâle getirebilir.
Karışım Stabilitesi
Minerallerin, özellikle de kireç taşı ve tuz gibi temel minerallerin sertliği ve düzensiz partikül yapısı, kapsüllenmiş ürünler için fiziksel olarak en aşındırıcı karışım ortamlarından biridir. Aşırı karıştırma, kapsül kaplamasının çatlamasına, kırılmasına veya zarar görmesine neden olabilir. Karıştırma süresini sınırlamak ve kapsülleri mümkün olduğunca geç (son bileşenlerden biri olarak) karıştırıcıya eklemek, gereksiz aşınmayı en aza indirmeye yardımcı olabilir.
Yem Stabilitesi
Rumen korumalı lizin ve kolin ürünlerinin TMR stabilitesini değerlendiren araştırmalar, farklı kapsülleme teknolojilerine sahip ticari ürünler arasında büyük stabilite farklılıkları olduğunu göstermektedir (Şekil 2 ve 3). Bu ürünlerin bazılarında gözlenen belirgin TMR stabilitesi kaybı, tüm kapsülleme teknolojilerinin besinleri TMR’deki nem, asitlik ve mikroplardan etkili bir şekilde koruyamadığını göstermektedir. Bu bulgular, TMR stabilitesinin dikkate alınması gerektiğini vurgulamaktadır, çünkü bu ürünlerin koruyucu kaplaması inekler tarafından tüketilmeden önce zarar görebilir ve bu da kapsüllerin etkinliğini azaltabilir.
Şekil 3. Ticari olarak temin edilebilen rumen korumalı kolin ürünlerinin TMR stabilitesi
Donma/Çözülme Stabilitesi
Daha az fark edilen ve sıklıkla göz ardı edilen bir diğer konu ise lipid kapsüllerin donma-çözülme stabilitesidir. Lipid kapsüller dondurulup tekrar çözüldüğünde, kaplama genleşip büzülebilir. Bu durum, depolama sırasında veya rumende suyun kapsül içine nüfuz etmesine neden olarak besin maddesi korumasının kaybolmasına yol açabilir. Bazı lipid kapsülleri donma/çözülme stabilitesine sahip değildir.
Sıcaklık
Kaplama bütünlüğünü etkileyebilecek bir diğer sıklıkla göz ardı edilen faktör ise sıcaklıktır. Yem kapsülleri, peletleme sırasında oluşan yüksek sıcaklık ve basınca dayanacak kadar sağlam değildir. Nişastanın jelatinizasyonunu sağlamak ve daha sert bir pelet elde etmek amacıyla uygulanan yüksek sıcaklıklar, kapsüllere zarar vererek besin yükünün korunmasını olumsuz etkiler. Ayrıca peletleme sırasında uygulanan basınç, kapsüllerin çatlamasına veya kırılmasına neden olarak besin korumasını daha da zayıflatabilir.
RUMEN KORUMASI
Kolin, niasin, lizin ve metiyonin gibi korunmasız formdaki besin maddeleri, mikrobiyal fermantasyon yoluyla rumende neredeyse tamamen parçalanır (> %87). Bu durum, bağırsaklarda sindirim ve emilim için çok az miktarda besin maddesi kalmasına neden olabilir. Rumen koruması, kapsülleme sisteminin bir besin maddesini rumende bozunmadan koruyarak abomasum ve ince bağırsağa ulaşmasını sağlama yeteneğini ifade eder.
Ruminal bozunma genellikle in situ veya in vitro yöntemlerle belirlenir. In situ çalışmalarda, rumen korumalı ürünler dakron torbalar içinde kanüllü ineklerin rumenine yerleştirilerek kapsül stabilitesi ölçülür. In vitro çalışmalarda ise toplanmış rumen sıvısı veya rumen ortamını taklit eden çözeltiler kullanılarak laboratuvar temelli değerlendirmeler yapılır. Her iki yöntemde de kapsül ürünlerin sindirilebilirliği tek bir zaman noktasında veya birden fazla zaman noktasında ölçülebilir.
BAĞIRSAK SALINIMI / BİYOYARARLANIM
Kapsüllenmiş ürünün rumende ve çevresel koşullarda bozulmaya dirençli olması, tek başına etkili bir kapsüllemenin anahtarı değildir. Kapsülün aynı zamanda abomasum ve ince bağırsakta salınarak sindirilebilmesi de gerekir. Yüksek dayanıklılığa sahip ve rumende mikrobiyal bozunmaya dirençli bir kapsül ürün geliştirmek, bazı durumlarda bağırsak sindirilebilirliğinden ödün verilmesine yol açabilir.
İlgili besin maddesine bağlı olarak, bir kapsülün bağırsaktaki salınımını değerlendirmek için in vivo ve in vitro yöntemler kullanılabilir. Genel olarak, hayvanın sindirim sistemini taklit eden in vitro yöntemler nispeten hızlı ve düşük maliyetlidir; ancak biyoyararlanım açısından yalnızca göreceli sıralamalar sunar. Buna karşılık, stabil izotop ve selenometiyonin gibi hayvan üzerinde gerçekleştirilen in vivo yöntemler, kapsüllenmiş besin maddeleri için daha doğru ve hassas biyoyararlanım tahminleri sağlar.
BİYOLOJİK PERFORMANS
Kapsüllenmiş besin maddesinin hayvana verilmesinden sonra gözlemlenen biyolojik performans, etkinliğin nihai ve en önemli testidir. Gözlemlenen yanıtlar, süt ve bileşenleri, sağlık ve üreme ile yavruların sağlığı ve büyümesi ile ilgili olabilir, ancak bunlarla sınırlı değildir. Bu yanıtlar, kapsüllenmiş besin maddesinin türüne bağlı olarak da değişkenlik gösterir. Dayanıklılık, rumen stabilitesi ve bağırsaktaki salınım olmak üzere, üç temel bileşeni bir arada sağlayan iyi tasarlanmış bir kapsülden olumlu biyolojik yanıtlar elde edilir.
ÖZET
Kapsüllenmiş besin maddeleri, geleneksel yem ham maddelerine tutarlı, güvenilir ve maliyet açısından etkin alternatifler sunabilir. Ancak bu ürünlerin dayanıklılık, rumen stabilitesi, bağırsaktaki salınımı ve nihayetinde inek performansı açısından ne kadar başarılı olduğu, kullanılan kapsülleme ve üretim prosesine bağlı olarak değişkenlik gösterir. Bu nedenle, kapsüllenmiş ürünlerin tüm bu ölçütler açısından performansını değerlendirmek için in situ, in vitro ve in vivo araştırmaların kullanılması çok önemlidir.
Kapsüllenmiş bir besin maddesinin nihai ölçütü, biyoyararlanabilir besin maddesi birimi başına maliyettir. Bu, maliyet, dayanıklılık, rumen koruması ve bağırsak sindirilebilirliğinin bir fonksiyonudur. En iyi değeri elde etmek için birkaç basit soru sormanız yeterlidir:
• Ürün, yem/mineral karışımına, TMR’de geçirilen süreye, üretim ve depolamaya (donma-çözülme döngüleri dahil) dayanabiliyor mu? Bu süreçlerden sonra rumende besin maddelerini koruma özelliğini muhafaza edebiliyor mu?
• Ürün, besin maddesinin yüksek bir yüzdesinin emilim için bağırsaklara ulaşmasını sağlamak üzere zaman içinde yeterli rumen koruması sunabiliyor mu?
• Ürün, üretici araştırmalarıyla desteklenen dayanıklılık, rumen koruması ve bağırsak emilimini gösteren biyoyararlanım değeri açısından in vivo olarak test edilmiş mi?
• Biyoyararlanım verileri, üretim veya sağlık yanıtları gibi in vivo performans sonuçlarıyla destekleniyor mu?
İlgilendiğiniz ürünün beklenen biyoyararlanabilir besin maddesi seviyelerini sağlayacağından emin olmak amacıyla, mutlaka araştırma sonuçlarını ve kalite spesifikasyonlarını talep edin.
Referanslar
1. Estes, K., M. Zenobi, C. Zimmerman, and M. Hanigan. 2024a. Evaluating the TMR stability of rumen protected lysine products [abstract]. In: American Dairy Science Association Annual Meeting; 2024; West Palm Beach, FL.
2. Estes, K., M. Zenobi, C. Zimmerman, and M. Hanigan. 2024b. Evaluating the TMR stability of rumen protected choline products [abstract]. In: American Dairy Science Association Annual Meeting; West Palm Beach, FL.
Kari Estes Hakkında
Virginia Tech’ten Hayvan Bilimi alanında lisans ve Süt Bilimi alanında yüksek lisans derecelerine sahip olan Kari Estes, lisans ve lisansüstü çalışmaları sırasında çeşitli in vivo metodolojiler kullanarak rumen korumalı amino asitlerin biyoyararlanımını değerlendirmiştir. Estes, yüksek lisans çalışmasında özellikle protein yem ham maddeleri ve rumen korumalı amino asitlerin, amino asit biyoyararlanımını belirlemek için stabil izotop temelli bir yaklaşımın geliştirilmesine odaklanmıştır. 2017 yılında Balchem bünyesine katılan Estes, kariyerine Araştırma Görevlisi olarak başlamış ve hâlen Hayvan Besleme ve Sağlık bölümünde Araştırma Müdürü olarak görev yapmaktadır. Mevcut pozisyonunda, monogastrik ve ruminant türler için besleme araştırmaları yürütmektedir. Amerika Birleşik Devletleri’nin Virginia eyaletinde yaşamaktadır.
