بر پژوهش­ها 7

2-1 عنصر کادمیوم. 9

2-2 متابولیسم کادمیوم. 10

2-2-1 جذب.. 10

2-2-2عوامل موثر بر جذب کادمیوم. 12

2-2-3 انتقال و توزیع.. 12

2-2-4 دفع.. 14

2-2-5 مکانیسم سمیت… 15

2-2-6 مکانیسم­ها و اثرات مولکولی سلولی کادمیوم. 16

2-3 منابع و زیست فراهمی.. 17

2-3-1 منابع.. 17

2-3-2 زیست فراهمی.. 19

2-4 سمیت… 20

2-4-1 علائم سمیت کادمیوم. 21

2-4-2 اثر کادمیوم بر مصرف خوراک… 21

2-4-3 اثر کادمیوم بر افزایش وزن.. 22

2-4-4 اثر کادمیوم بر میکروارگانیسم­های شکمبه. 22

2-4-5 اثر کادمیوم بر سیستم آنتی اکسیدانی.. 24

2-4-6 اثر کادمیوم بر استخوان.. 25

2-4-7 اثر کادمیوم بر پراکسیداسیون لیپید. 26

2-5 دریافت مزمن کادمیوم. 27

2-6 عوامل اثر گذار بر سمیت… 29

2-7 سطوح بافت… 30

2-8 اثر کادمیوم بر آنزیم­ها 32

2-9 روی.. 33

2-10 فعالیت زیستی روی.. 33

2-10-1 وظایف آنتی اکسیدانی روی.. 35

2-10-2 روی و ایمنی سلولی.. 35

2-10-3 سطح روی در بدن.. 36

2-10-4 زیست فراهمی روی.. 37

2-10-5 اثرات کمبود روی.. 37

2-11 بر همکنش کادمیوم و روی.. 38

2-11-1 اثر متقابل کادمیوم و روی در مرحله جذب از روده. 41

2-11-2 اثر متقابل کادمیوم و روی در مرحله جذب، توزیع و ذخیره. 42

2-11-3 اثر متقابل کادمیوم و روی در مرحله دفع.. 43

2-12 متالوتیونین.. 43

2-13 بنتونیت… 44

2-13-1 ساختمان بنتونیت… 45

2-13-2 انواع بنتونیت (مونتموریلونیت) 46

2-13-3 انواع مصارف بنتونیت‌ها در دامپروری.. 47

2-13-4 جذب و کاهش آمونیاک… 47

2-13-5 جذب نیتروژن آمونیاکی.. 48

2-13-6 تأثیر بنتونیت بر پارامترهای تخمیر و جمعیت میکروبی شکمبه. 49

2-14 بنتونیت و میکروارگانیسم‏های شکمبه. 51

2-15 دیگر ویژگی‌های جذبی.. 52

فصل سوم مواد و روشها 55

3-1 محل و زمان انجام آزمایش…. 57

3-2 تهیه کادمیوم، روی و بنتونیت سدیم.. 58

3-3 جیره مورد آزمایش…. 58

3-4 مراحل آزمایش…. 58

3-5 آزمایش تولید گاز. 59

 

3-5-1 مواد و وسایل مورد نیاز. 59

3-5-2 تهیه مایع شکمبه. 59

3-5-3 محلول بزاق مصنوعی.. 59

3-5-4 تهیه بزاق مصنوعی.. 61

3-5-5 روش کار. 61

3-5-6 آماده كردن ویال‌ها برای انكوباسیون.. 62

3-5-7 اندازه ­گیری پارتیشنینگ فاکتور. 62

3-5-8 معادلات و محاسبات تولید گاز. 63

3-5-9 اندازه‌گیری pH… 64

3-6 تکنیک کشت پیوسته دو جریانه. 64

3-6-1 مشخصات سیستم کشت پیوسته دوجریانه. 64

3-6-2 محلول بزاق مصنوعی.. 64

3-6-3 آزمایش کشت پیوسته دو جریانه. 65

3-6-3 نمونه گیری .. 66

3-6-4 تعیین نیتروژن کل.. 66

3-6-5 اندازه گیری تغییرات نیتروژن آمونیاکی در فرمنترها 66

3-6-5-1 آماده سازی محلول فنل.. 67

3-6-5-2 آماده سازی محلول هیپوکلریت… 67

3-6- 5-3 آماده سازی محلول استاندارد. 67

3-6-6 اندازه ­گیری الیاف نامحلول در شوینده خنثی (NDF) 68

3-6-7 اندازه ­گیری الیاف نامحلول در شوینده اسیدی (ADF) 68

3-6-8 تجزیه شیمیایی ماده خشک… 69

3-6-9 معادلات و محاسبات مورد استفاده در آزمایش کشت پیوسته دو جریانه. 69

3-6-10 آنالیز آماری.. 70

فصل چهارم نتایج و بحث… 72

4-1 بررسی اثر محافظتی روی بر سمیت کادمیوم در آزمون تولید گاز. 74

4-1-2 قابلیت هضم، پارتیشنینگ فاکتور و pH محیط کشت… 81

4-2 بررسی اثر محافظتی بنتونیت بر سمیت کادمیوم در آزمون تولید گاز. 87

4-1-4 قابلیت هضم، پارتیشنینگ فاکتور و pH محیط کشت… 94

4-2 آزمایش کشت پیوسته دوجریانه. 100

4-2-1 قابلیت هضم مواد مغذی.. 100

4-2-2 نیتروژن آمونیاکی.. 106

4-2-3 نیتروژن کل.. 110

نتایج و پیشنهادات… 113

نتیجه گیری: 115

پیشنهادات: 115

فهرست منابع.. 117

فهرست منابع.. 118

فهرست جداول

جدول 3-1 جیره مورد استفاده در آزمون گاز و آزمایش کشت پیوسته. 58

جدول 4-1 اثرات اصلی افزودن سطوح مختلف کادمیوم به جیره بر پتانسیل و نرخ تولید گاز 75

جدول 4-2 اثرات اصلی افزودن سطوح مختلف روی به جیره بر پتانسیل و نرخ تولید گاز 77

جدول 4-3 اثرات متقابل افزودن سطوح مختلف کادمیوم و روی بر پتانسیل و نرخ تولید گاز 79

جدول 4-4 اثر سطوح مختلف کادمیوم و روی بر روند تولید گاز 80

جدول 4-5 اثر سطوح مختلف کادمیوم و روی بر برخی فراسنجه‌های تولید گاز 83

جدول 4-6 اثر سطوح مختلف کادمیوم و روی بر خصوصیات تخمیر پس از 96 ساعت انکوباسیون در آزمایش تولید گاز 87

جدول 4-7 اثرات اصلی سطوح مختلف کادمیوم بر پتانسیل و نرخ تولید گاز 91

جدول 4-8 اثرات اصلی سطوح مختلف بنتونیت سدیم بر پتانسیل و نرخ تولید گاز 91

جدول 4-9 اثرات متقابل سطوح مختلف کادمیوم و بنتونیت سدیم بر پتانسیل و نرخ تولید گاز 92

جدول 4-10 اثر متقابل سطوح مختلف کادمیوم و بنتونیت بر روند تولید گاز جیره 93

جدول 4-11 اثر سطوح مختلف کادمیوم و بنتونیت بر برخی فراسنجه‌های تولید گاز 95

جدول 4-12 اثر متقابل سطوح مختلف کادمیوم و بنتونیت سدیم در آزمایش تولید گاز 98

جدول 4-13 اثر تیمارهای آزمایشی بر قابلیت هضم ظاهری برخی مواد مغذی در آزمایش کشت پیوسته دوجریانه  100

جدول 4-14 اثر تیمارهای آزمایشی بر غلظت نیتروژن آمونیاکی شکمبه. 110

جدول 4-15 اثر تیمارهای آزمایشی بر نیتروژن کل و جریان نیتروژن آمونیاکی از فرمنترها (گرم در روز) 111

 

فهرست شکل­ها

شکل 2-1 مسیر ورود کادمیوم به درون سلول از طریق سیستم انتقال برخی از عناصر. 12

مقدمه

1- 1 مقدمه

آلودگی مراتع و تجمع پتانسیل سمی فلزات در حیوانات چرا کننده می ­تواند در خاک که به طور طبیعی غنی از فلزات می­باشد، رخ دهد (مارتین و کوقتری[1]، 1982). این آلودگی به طور اتفاقی یا از طریق دستکاری بشر در طبیعت (هاوارد و برسفورد[2]، 1994) و یا استفاده طولانی مدت از لجن فاضلاب به عنوان کود صورت می­پذیرد (ویلینسون[3] و همکاران، 2001). فلزات سنگین آلودگی­های پایداری هستند و برخلاف آلودگی­های آلی تجزیه نمی‌شوند.

در طول چند دهه اخیر سطح فلزات سنگین در هوا، خاک و آب در مناطق شهری و در محدوده شهر افزایش یافته است و سبب افزایش آلودگی­های زیان بار برای محصولات غذایی، چمنزارها و بقیه منابع خوراکی برای حیوانات مزرعه شده است (فونتمونت و وب[4]، 1975). با توجه به غلظت فلزات سنگین آن­ها می­توانند سبب تحریک یا بازدارندگی در طیف وسیعی از آنزیم­ها شده و با دخالت در واکنش­های شیمیایی، سمیت را به دنبال داشته باشند (فایکزوا و فایکز[5]، 2002).

کادمیوم یک عنصر شیمیایی با علامت اختصاری Cd  و عدد اتمی 48، در گروه IIB، دوره تناوب 5 و یک فلز نرم، سفید مایل به آبی که در سال 1817 توسط استرومایر که یک متخصص متالوژی در آلمان بود کشف شد (همپل[6]، 1998). کادمیوم برای تعداد زیادی از موجودات زنده، از جمله انسان بسیار مضر است و به عنوان ماده­ای با قابلیت بیماری­زایی در انسان، در فهرست مواد سمی آژانس محافظت از محیط زیست[7] معرفی شده است. آثار سمی این عنصر در انسان از مصرف مکرر گیاهانی که حاوی بیش از سه میلی­گرم کادمیوم در کیلوگرم هستند، بروز می­ کند. ماندگاری این فلز در بدن انسان طولانی است به طوری­که نیمه عمر این فلز در بدن انسان بیست سال می­باشد (پرانکل[8] و همکاران، 2005).

کادمیوم از راه­های مختلفی وارد منابع خاک و آب می­گردد که مهمترین راه ورود آن، مصرف کودهای فسفاته می­باشد که از جمله آن می­توان به دی­آمونیوم فسفات و سوپر فسفات تریپل اشاره نمود. میزان مجاز کادمیوم برای کودهای فسفاته 25 میلی­گرم بر کیلوگرم در نظر گرفته شده است. اگر میزان کادمیوم در خاک به 5/1 کیلوگرم در هکتار برسد، هر نوع گیاهی در آن خاک تولید شود قابل استفاده برای انسان­ها و حیوانات نخواهد بود. همچنین افزایش میزان کادمیوم در خاک موجب کاهش محصول در گیاهان می­گردد (پرانکل و همکاران، 2005). منبع اصلی کادمیوم رها شده در فاضلاب شامل آبکاری، گداختن فلز، ساخت پلاستیک، رنگ سازی، باطری­سازی، کود سازی، معدن­کاری و تصفیه فلزات است (لیبیو[9] و همکاران، 2002). استنشاق کادمیوم به سرعت بر کلیه­ها و مجاری تنفسی اثر می­گذارد. حتی مقادیر کم آن می ­تواند منجر به سرفه­های دائمی و درد قفسه­ی سینه گردد. بلعیدن کادمیوم می ­تواند بلافاصله منجر به مسمومیت روده ای- معده ای شده و به معده و کبد نیز آسیب می­رساند. مسمومیت با کادمیوم باعث بروز نوعی بیماری می­ شود که همراه با درد شدید و شکستن بی­دلیل استخوان­ها می­باشد (لوکیدو[10] و همکاران، 2004). به نظر می­رسد که تأثیر فیزیولوژیک کادمیوم، به علت شباهت این عنصر با کلسیم باشد. همچنین کادمیوم می ­تواند در برخی آنزیم­ها جانشین روی شود و با تغییر ساختمان فضایی آنزیم موجب از دست رفتن فعالیت کاتالیزوری آنزیم و تغییر مکانیزم جذب آن در بدن و نهایت سبب بروز علایم بیماری گردد (الووت[11]، 1990).

اساس سمیت کادمیوم ناشی از اثر منفی آن بر سیستم آنزیمی بدن است. کادمیوم جایگزین یون­های فلزی نظیر روی، مس و کلسیم در متالوآنزیم‌ها می­ شود و بدین طریق باعث کاهش عملکرد آنزیم­ها می­گردد (مشتاقی و همکاران، 1385). سمیت کادمیوم به طور قابل توجهی تحت تاثیر برخی عناصر معدنی به ویژه، کلسیم، فسفات، روی و آهن کاهش می­یابد (گروتن[12] و همکاران، 1991). روی از طریق کاهش تجمع کادمیوم درون سلول موجب محافظت در برابر سمیت کادمیوم می­گردد (بهاتاچاریا و گوپتا[13]،  2008)، سطوح بالای روی در جیره غذایی مرغان تخمگذار بهبود اثرات ناشی از کادمیوم موجود در جیره بر تولید تخم­مرغ را موجب گردیده است (نولان و برون[14]، 2000)؛ با این حال نقش روی در کاهش اثرات سمی کادمیوم بر میکروارگانیسم‌های شکمبه مشخص نیست.

بنتونیت ماده­ای است معدنی از دسته رس‌ها یا شبه رس‌ها و از کانی‌های متورم شونده تشکیل شده است، که عموماً حاوی مونتموریلونیت[15] و به مقدار کم بیدلیت[16] هستند. منظور از بنتونیت، رسی است که ٩٠ درصد کانی مونتموریلونیت داشته باشد (کریم پور، 1387). از جمله برجسته‌ترین خواص بنتونیت توان آن در جذب سموم و عناصر سنگین می‌باشد با این حال تاثیر افزودن آن بر تخفیف اثرات سمی کادمیوم بر تخمیر شکمبه‌ مورد بررسی قرار نگرفته است.

هدف از این آزمایش بررسی تاثیر سم زدایی کادمیوم توسط بنتونیت سدیم و عنصر روی در محیط شکمبه می‌باشد.

1-2 فرضیه ­ها:

H0- افزودن روی و بنتونیت سدیم به جیره‌های حاوی کادمیوم نمی‌تواند فراسنجه‌های تولید گاز را تحت تاثیر قرار دهد.