Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Zootekni Bölümü Hayvan Besleme Ana Bilim Dalı,
Özet
Eterik yağlar, bitkilerin ikincil metabolitlerinin antimikrobiyal özellik gösteren yapılarıdır. Bu yapı tarafından salgılanan koku (esans); bitkide hem böcek ve patojenlere karşı savunma hem de bağışıklık sistemini güçlendirme suretiyle hastalıklara karşı direnci artırma görevini görür. Diğer yandan antimikrobiyal mekanizma, hücre zarı elektrot ve iyon dengesini bozma yoluyla hücrede giriş-çıkışı kontrolsüz hale getirmekte, böylece işlevini yitiren hücrenin ölümüne sebep olmaktadır. Son yıllarda rumen metabolizması üzerine yapılan çalışmalarda, bu şekilde eterik yağların rumen üzerindeki kuru madde sindirilebilirliğini artırdığı, asetat ile asetat: propiyonat oranını değiştirdiği; metan (CH4), CO2 ve NH3-N üretimini azalttığı bulunmuştur. Dolayısıyla eterik yağların, hayvan beslemede kullanımı yasaklanan antibiyotiklere alternatif olabileceği umulmaktadır. Ancak bu konuyla ilgili denemeler olumlu olmakla beraber, henüz çok yeni ve yetersizdir.
Nitekim bu derlemenin amacı da eterik yağlarla yapılan in vitro ile in vivo yapılan araştırmaları bir araya getirmek ve eterik yağların ruminant beslemede kullanılabilirliği hakkında fikir sahibi olmaktır.
Anahtar Kelimeler: Eterik yağ, antimikrobiyel etki, ruminant besleme Giriş
Hayvanlarda hızlı büyüme ve vücut gelişimi ile yem tüketim ve yemden yararlanma birbirini izleyen metabolik faaliyetler zinciridir. İyi beslenen bir geviş getirende et, süt ve yağ kompozisyonlarının da iyi olması beklenirken, yaşamı da sağlıklı olarak devam ediyor olması gerekir. Bu bağlamda, yemlerin yarayışlılığını artırmak için en sık kullanılan yem katkı maddesi antibiyotikler olmuştur.
Hayvanlarda antibiyotiklerin kullanımı 1950’li yılların başlarına kadar dayanmaktadır (Reid et. al., 1954). Antibiyotiklerin kullanım amacı; buzağılarda doğum sonrası ishal vakalarını azaltmak ve büyümeyi hızlandırmak, erginlerde asidozis gibi yoğun yemlerin neden olduğu hastalıkların önüne geçmek ve yemden yararlanmayı artırmaktır. Ancak 90’lı yılların başına gelindiğinde antibiyotiklerin hayvan vücudunda kalıntı bıraktığı ve kalıntıların gıda yoluyla insana geçtiği anlaşılmıştır. Bu durumun çocuklarda ishal vakalarında antibiyotiklere karşı direnç göstermelerine neden olduğu görülmüştür. Nitekim WHO (1995) raporundan sonra antibiyotiklerin kullanımı kısıtlanmaya başlamıştır (Piva and Rossi, 1999). 2006 yılında Avrupa Birliği tarafından da hayvanlarda yem katkı maddesi olarak antibiyotiklerin kullanımı (1831/2003/EC sayılı yönetmelikle) tamamıyla yasaklanmıştır (Burt, 2004; Castillejos et. al., 2008).
Hayvan beslemede antibiyotiklerin yasaklanmış olması, araştırıcıları aynı etkili ancak vücutta kalıntı bırakmayan, daha doğal, alternatif katkı maddeleri konusunda araştırmaya yönlendirmiştir. Yapılan çalışmalar bitkilerden elde edilen eterik yağların bu hususta bir seçenek olabileceğini göstermektedir.
Eterik Yağlar
Eterik yağlar (Quinta essentia), bitkilerin ikincil (sekonder) metabolitlerinden elde edilen karışımlardır. İsmini İsveçli bilim adamı Paracalsus von Hobaheim’den alan
eterik yağlar (Guenther, 1948); gıda, ilaç ve kozmetik sanayide uzun yıllardır aktif olarak kullanılmaktadır.
Doğada yetişen 300’e yakın bitki familyasının yaklaşık 1/3’ünün eterik (uçucu/esansiyel) yağ içerdiği bildirilmiştir (Önenç ve Açıkgöz, 2005). Bitkilerin kök, kabuk, çiçek, yaprak, meyve ya da gövdelerinden genellikle distilasyon yoluyla elde edilen eterik yağların en belirgin özelliği, yoğun tat ve kokuya sahip uçucu bileşikler olmalarıdır. Eterik yağlar, bağırsak mikroflorasını etkileyebilir, iştah açabilir ve dokularda depo edilirler. Bitkinin ekolojik yaşam koşullarına göre miktar ve etkicil madde (aktif bileşik) oranları farklılık gösterir (Tekeli ve ark., 2007).
Eterik Yağların Kimyasal Yapısı ve Etki Mekanizması
Eterik yağlar lipid bazlı gliserol oluşumundadırlar. Alkol, monoterponoid başta olmak üzere terponoidler, fenilpropenoid ester veya aldehid türevleri şeklinde sınıflandırılırlar (Hart et. al., 2008).
Pek çok bitki ve türlerinin aktif komponentleri, serbest radikalleri inaktif etme ya da süperoksit dizmutaz, katalaz, glutationin peroksizdaz ya da glutationin reduktaz gibi antioksidan enzimleri aktive etme yoluyla lipidlerin peroksitlenmesini (bozulmasını) engellerler (Franklič et. al., 2009). Bu yolla bakteri, fungus, virüs ve protozoalara karşı reaksiyon gösterirler.
Eterik yağların çalışma prensibi hücre zarı proteinlerine zarar vererek, zarın geçirgenliğini artırmaya dayanır. Bu yolla zardaki protonlar azalır ve potasyum dengesi değişir. Hücre giriş çıkışı kontrolsüz hale gelerek, hücre içi pH dengesini bozulur. Sonuç olarak, hücrede stoplazmik koagulasyona (çökertme) meydana gelir ve hücrenin erimesine neden olur. Bu mekanizma, güçlü bir aktif komponent tarafından gerçekleşirse daha hızlı işler ve hücrenin direk yıkımına sebep olur (Burt, 2004).
Yapılan çalışmalarda eterik yağların gram pozitif (+) bakteriler üzerine daha etkili olduğu bildirilmiştir. Gram negatif (-) bakterileri türlerinde bir kat fazla koruyucu (dış) zar mevcuttur. Bu zar, dış etkilere karşı hücreye bir kat fazla dayanıklılık verir (Helander ve ark.,1998; Chao ve ark., 2000).
Eterik Yağların Rumen Mikroflorası Üzeri Etkisi
Yapılan in vivo ve in vitro çalışmalarda, farklı doz ve bileşikteki eterik yağların, farklı yaş ve türdeki ruminantlar üzerinde değişik etkiler bıraktığı görülmektedir. Bugüne kadar en sık çalışılanlar kekik, nane, tarçın vb. güçlü antimikrobiyel bileşikli olanlardır.
Eterik yağların rumen mikroflorası üzerinde uçucu yağ asitleri (asetat, propiyonat ve bütirat), enzim aktivitesi, bakteri ve protozoa sayılarının miktarları ve birbirine göre oranlarını değiştirmesiyle gerçekleştirirler (Calsamiglia et. al., 2007; Benchaar et. al., 2008).
Eterik yağların rumende beklenen bir diğer etkisi, metan (CH4) gazını
azaltmasıdır. Rumende metan üretiminin azalması, sellüloz sindirimini ve hidrojen üretimini artmasını sağladığı bildirilmektedir (Lin et. al., 2012). Bazı araştırıcılar her eterik yağın kendine özel etki yeteneğine sahip olduğunu belirtirken (Cardoza et. al.,
163
2006), yapısına göre fenol ve aldehid grubu gibi kombinasyonların, eterik yağların antimikrobiyal gücünü artıracağını bildiren çalışmalar da mevcuttur (Lin et. al., 2012). Eterik yağların rumen fermentasyonu üzerine etki mekanizması, amino asitlerin aminlere parçalanmasını engellediği yönünde olduğu bildirilmiştir (Benchaar et. al.,2008). Bu nedenle, eterik yağların amonyak azotunu (amonyak-N) azaltacağı beklenmelidir. Başka bir tanımlamada eterik yağların işlevi, rumende protein miktarının azalması ve nişasta yıkımını engelleyen mikroorganizmaları etkilemek şeklinde belirtilmiştir (Hart et. al., 2008).
Sonuç ve Öneriler
Sonuç olarak, koruyucu ilaç ve antibiyotiklerin yasaklanması, hayvan beslemede kimyasal kullanımını azaltmış; bu durum yan etkisi olmayan ve kalıntı bırakmayan alternatif kaynaklara yönelim zorunluluğunu getirmiştir. Eterik yağların vücutta kalıntı bırakmaması, koruyucu ve bağışıklık sistemini güçlendirmesi, aromatik kokularıyla katıldığı rasyonda yemlerin varsa kötü kokusunu iyileştirmesi ve doğada bolca bulunması gibi avantajları sebebiyle bu konuda iyi bir kaynak olduğu öngörülmektedir. Ancak bu konu ile ilgili yapılan araştırmalar oldukça kısıtlıdır. Eterik yağların elde edildiği yönteme göre aktif bileşen oranlarının değiştiği bilinmektedir. Ayrıca gerek in vivo gerekse in vitro çalışmalarda eterik yağların çeşitli doz ve rasyonlarda kullanımı, hayvan yaş ve türleri gibi denemeler arası materyal farklılıkları da alınan sonuçları değiştirmektedir. Bu yüzden, eterik yağların etkilerinin tam olarak anlaşılabilmesi için daha çok çalışmaya ihtiyaç vardır.
Kaynakça
Anonim. YTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü.Çevre Mikrobiyolojisi 1 Laboratuarı. Uygulama- 7.Mikrobiyolojide Boyama Teknikleri: Gram Boyama. Erişim Tarihi: 17.06.2013.
Benchaar C., Chaves A. V., Fraser G. R., Wang Y., Beauchemin K. A., and T. A. McAllister, 2007. Effects of essential oils and their components on in vitro rumen microbial fermentation. Can. J. Anim. Sci.
Benchaar C., Calsamiglia S., Chaves A.V., Fraser G.R., Colombatto D., McAllister T.A. and Beauchemin K.A., 2008. A Review of Plant-Derived Essential Oils in Ruminant Nutrition and Production. Animal Feed Science and Technology. (145): 209–228.
Benchaar C., Greathead H., 2011. Essential oils and opportunities to mitigate enteric methane emissions from ruminants. Animal Feed Science and Technology 166– 167, 338– 355.
Burt, S., 2004. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods a review. Int. J. Food Microbiol. 94, 223–253.
Calsamiglia S., Busquet M., Cardozo P. W., Castillejos L. and Ferret A., 2007. Invited Review: Essential Oils as Modifiers of Rumen Microbial Fermentation. J. Dairy Sci. (90): 2580–2595.
Cardozo, P.W., S. Calsamiglia, A. Ferret and C. Kamel, 2006. Effects of alfalfa extract, anise,capsicum and a mixture of cinnamaldehyde and eugenol on ruminal fermentation and protein degradation in beef hrifers fed a high-concentrate diet. J. Anim. Sci., 84: 2801-2808.
Castillejos L., Calsamiglia S.,∗, Ferret A. and Losa R., 2007. Effects of Dose and Adaptation Time of A Specific Blend of Essential Oil Compounds on Rumen Fermentation. Animal Feed Science and Technology. (132): 186–201.
Franlič T., Voljč M., Salobir J. and Rezar V., 2009. Use of Herbs and Spices and Their Extracts In Animal Nutrition. Acta Argiculturae Slovenica, (94) 2: 95–102. Ljubljana.
Hart K.J., D.R. Yanez-Ruiz S.M. Duval N.R. McEwan and C.J. Newbold, 2008. Plant extracts to manipulate rumen fermentation. Anim. Feed Sci. Technol., 147: 8-35.
Greathead, H., 2003. Plants and plant extracts for improving animal productivity P. Nutr. Soc. 62, 279– 290.
Guenther, E., 1948. The essential Oils. D. Van Nostrand, New York.
Gülçin İ., Şat İ. G., Beydemir Ş., Elmastaş M., Küfrevioğlu Ö. İ., 2003. Comprasion of Antioxidty of Clove (Eugenia caryophylata Thunb) Buds and Levander (Lavandula stoechas L.). Science Direct. Food Chem. 393-400.
Karademir G. ve Karademir B., 2003. Yem Katkı Maddesi Olarak Biyolojik Ürünler. Derleme. alahan Hay. Araşt. Enst. Derg. 43 (1): 61-74.
Lin B., Lu Y.,. Wang J.H, Liang Q. and Liu J.X., 2012. The Effects of Combined Essential Oils Along with Fumarate on Rumen Fermentation and Methane Production in Vitro. Journal of Animal and Feed Sciences. (21): 198–210.
Morsy T.A., S.M. Kholif, O.H. Matloup, M.M. Abdo and M.H. El-Shafie, 2012. Impact of Anise, Clove and Juniper Oils as Feed Additives on the Productive Performance of Lactating Goats. International Journal of Dairy Science 7 (1): 20-28, 2012 ISSN 1811-9743/DOI: 10.3923/ijds.2012.20.28 Academic Journals Inc.
Patra, A.K. and J. Saxena, 2010. A new perspective on the use of plant secondary metabolites to inhibit methanogenesis in ruminants Phytochemistry, 71: 1198-1222.
Şahan Z., 2012. Bazı Bitki Uçucu Yağlarının Enerji, Protein ve Lif Kaynağı Yemlerin İn Vitro Gerçek Sindirilebilirliğine ve Yüksek Verimli Süt Sığırlarında Süt Verimi ve Süt Komposizyonlarına Etkisi. Çukurova Üniv. Fen Bilimleri Ens. Ziraat Fak. Zootekni Ana BilimDalı. Adana.
Önenç S. S., Açıkgöz Z., 2005. Aromatik Bitkilerin Hayvansal Ürünlerde Antioksidan Etkileri. Derleme. Hayvansal Üretim 46(1): 50-55.
Piva G., Rossi F. Possi bl e alternatives to the use of antibiotics as growth promoters. New additives. In : Bru fau J. (ed.), Tacon A. (ed.). Feed manufacturing in the Mediterranean region: Recent advances in research and technology. Zaragoza : CIHEAM. P: 83-106.
Reid J. T., Warner R. G. And Loosli J.K., 1954. Feed Supplements. Antibiotics in the Nutrition of Ruminants. Antibiotics in Ruminant Nutrition; Animal Fats Stabilize Vitamin A in Feeds. Vol.2. No.4: 186-192.
Tekeli A., Çelik L., Kutlu H. R., 2007. Plant Extracts; a New Rumen Moderator in Ruminant Diets. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi.4(1).
Wallace R.J., 2004. Antimicrobial properties of plant secondary metabolites. Proc. Nutr. Soc., 63: 621- 629.
165