مكمل‌هاي پروبيوتيك حاوي آنزيم فيتاز براي حيوانات

Probiotic supplements containing phytase enzyme for animals

خوراك دام و آبزيان به طور قابل توجهي بر روي غلات، غذاي ماهي و پروتئين‌هاي گياهي تكيه زيادي مي‌كند. با اين حال، حيوانات از اين مواد به طور كامل استفاده نمي‌كنند و به دليل تقاضاي رو به افزايش، منابع ناپايدار و قيمت‌هاي بالا، نيازمند منابع پروتئين جايگزين مي­باشيم. مشكل مواد گياهي اين است كه حاوي اسيد فيتيك يا فيتات بوده كه باعث مي شود فسفر كم­تر در دسترس حيوانات تك معده اي قرار گيرد. فيتاز‌هاي باكتريايي مي‌توانند به طور مؤثر فسفر را از فيتات در سيستم گوارشي آزاد كنند و اين باعث مي‌شود كه آن­ها اقتصادي شوند و يك جايگزين پتانسيلي براي منابع سنتي فسفر باشند. پروبيوتيك‌ها باكتري‌هاي مفيدي هستند كه مدت‌ها در توليد مواد غذايي و محصولات مرتبط با سلامت مورد استفاده بوده‌اند. پروبيوتيك‌هاي مهندسي زيستي شده براي بيان و انتقال مولكول‌هاي طبيعي يا باز تركيب شده به سطح مخاطي روده‌هاي گوارشي استفاده مي‌شوند و اين باعث بهبود بهره‌وري تغذيه و سلامتي مواد خوراكي مي‌شود. بنابراين، هدف اين مطالعه حل مشكل با استفاده از مكمل پروبيوتيكي بيولوژيكي حاوي باكتري‌هاي لاكتيكي است كه آنزيم‌هاي فيتاز توليد مي‌كنند به عنوان يك ماده افزودني براي دام، مرغ، و ماهي مي­باشد. در اين مطالعه از باكتري لاكتوباسيلوس لاكتيس براي توليد پروتئين PHY مورد نياز تغذيه حيوانات استفاده گرديد. بدين منظور در ابتدا طراحي پرايمر براي جداسازي ژن phy صورت پذيرفت و ژن فيتاز از طريق كلوني PCR از سويه B. subtilis wB600 داراي پلاسميد pMNA1 حاوي ژن phy جداسازي و توسط T.Vector در E. coli كلون گرديد. پس از اين مرحله براي به دست آوردن L. lactis حاوي ژن phy، ناقل بياني PUC19 با آنزيم­هاي محدود كننده SalI و BamHI هضم و ژن phy در L. lactis كلون شد. در ادامه بيان ژن هدف و تاييد وجود پروتئين PHY توسط SDS-PAGE ارزيابي گشت. در نهايت محصول نهايي به صورت دانه‌اي برداشت و به عنوان خوراك دام، طيور و ماهي استفاده گرديد. مكمل­هاي پروبيوتيكي مهندسي شده بيولوژيكي با آنزيم­هاي فيتاز پتانسيل بهبود ارزش غذايي و پايداري توليد دام را دارند. تحقيق و توسعه بيشتر در اين زمينه مي‌تواند منجر به روش‌هاي كارآمدتر و پايدارتر توليد دام شود و مزايايي را براي توليدكنندگان و مصرف‌كنندگان محصولات حيواني فراهم كند.

Livestock and aquaculture feed heavily rely on cereals, fish meal, and plant proteins. However, animals do not fully utilize these ingredients, and we need alternative protein sources due to rising demand, unstable resources, and high prices. The problem with plant-based materials is that they contain phytic acid or phytate, which makes phosphorus less available to monogastric animals. Bacterial phytases can effectively release phosphorus from phytate in the digestive system, making them cost-effective and a potential alternative to traditional sources of phosphorus. Probiotics are helpful bacteria that have long been used in food production and health-related products. Bioengineered probiotics are used to express and transmit native or recombinant molecules to the digestive tract s mucosal surface, thereby improving feed efficiency and health. Therefore, this study aimed to address the issue by utilizing a biologically engineered probiotic supplement containing lactic acid bacteria that produce phytase enzymes as a feed additive for livestock, poultry, and fish. In this study, Lactobacillus lactis bacteria was employed to create PHY protein, which is necessary for animal feeding. For this reason, a primer was constructed to isolate the phy gene, and the phytase gene was recovered from the B. subtilis wB600 strain via PCR cloning and cloned by T.Vector in E. coli. Following this procedure, the PUC19 expression vector was digested with the restriction enzymes SalI and BamHI, and the phy gene was cloned into L. lactis. SDS-PAGE was then used to assess the target gene s expression and validate the existence of the PHY protein. Finally, the grain was harvested and utilised to feed animals, poultry, and fish. Biologically engineered probiotic supplements with phytase enzymes have the potential to improve the nutritional value and sustainability of animal production. Further research and development in this area could result in more efficient and sustainable animal production methods, providing advantages to producers and consumers of animal products.