روی (Zn) عنصری فراموش شده در چرخه حیات گیاه، دام و انسان

نقش روی در بهبود کمی وکیفی محصولات کشاورزی و سلامت انسان: یکی از وظایف عمده روی (Zn) در گیاه سنتز پروتئین است و کمبود‌ آن پروتئین را کاهش و  آمینو  اسیدهای آزاد و آمیدها را افزایش می‌دهد. روی در تولید پروتئین، ساخته شدن هورمون رشد اکسین (Auxin)، آنزیم‌های مسئول تولید نشاسته، فتوسنتز، سوخت و ساز نیتروژن (فعال‌سازی آنزیم نیترات رداکتاز)، آنزیم‌های انتقال دهنده فسفات (هگزو کیناز) و نیز در تولید تریپتوفان و هورمون‌های رشد اسید ایندول استیک (IAA) مؤثر است. چه با افزایش روی (Zn)، تولید تریپتوفان، هورمون‌های رشد گیاهی نظیر اکسین (Auxin در فتوسنتز، رشد و توسعه ساقه و برگ نقش دارد) و IAA (برای ساخته شدن IAA، وجود تریپتوفان الزامی است. در حضور IAA، کلروفیل بیشتری ساخته شده، پیری به تأخیر ‌افتاده و میزان فتوسنتز  و در نهایت تولید فزونی می‌یابد) افزایش می‌یابد. همچنین، روی (Zn) در افزایش نفوذپذیری دیواره سلولی نقش داشته و بدین‌ترتیب مقاومت گیاه را در برابر تنش‌های زنده و غیر زنده افزایش می‌دهد. روی فعال‌کننده آنزیم سوپر اکسید دسموتاز است (این آنزیم از صدمات وارده به سلول‌های بدن که از طریق رادیکال‌های آزاد می‌باشد، جلوگیری می‌نماید). روی در تشکیل و تبدیل پروتئین نقش اساسی داشته و برای عملکرد طبیعی سیستم ایمنی بدن مورد نیاز بوده و در التیام سریع زخم‌های درونی و بیرونی بدن بسیار مؤثر است  (۱، ۵ و ۶).

   روی (Zn)، یکی از عناصر ضروری برای بقای زندگی گیاه، دام و انسان است که وظایف مهمی را بر عهده دارد؛ از جمله در گیاه موجب افزایش بهبود رشد و افزایش عملکرد و همچنین در انسان، افزایش دهنده ایمنی بدن در برابر بیماری ها (پلیس راهنمایی بدن) و کنترل کننده اسیدیته معده می باشد      (۱ و ۸).  مقدار متوسط روی در پوسته زمین کمتر از آهن و منگنز بوده و مقدار قابل استفاده آن در خاک های زراعی متأسفانه کمتر از یک میلی گرم در کیلوگرم می باشد. روی به طور عمده به صورت یون دو ظرفیتی توسط ریشه گیاهان جذب می گردد، لیکن روی هیدراته و کلات های آلی روی نیز می توانند جذب گیاه گردند. بدین ترتیب، استفاده از کودهای شیمیایی حاوی روی مثل سولفات روی، کلات روی، استفاده از ارقام گیاهی روی-کارا (مانند گیاه کدو) و همچنین استفاده از پتانسیل های موجود در ریزوسفر مانند ریزجاندارانی با توانایی فراهمی عنصر روی برای گیاه (این ریزجانداران موجب افزایش حلالیت ترکیبات کم محلول روی می شوند و مکانیزم آنها اکثراً ترشح اسیدهای آلی و سیدروفور است) از مهم ترین راهکارهای تأمین روی مورد نیاز گیاه می باشند (۵ و ۹). نکات برجسته درمورد روی (Zn) عبارتنداز:

• در اکثر خاک های زراعی کشور، مقدار روی (Zn) قابل استفاده کمتر از یک میلی گرم در کیلوگرم بوده و در مقطع کنونی از میان عناصر ریز مغذی (کم  مصرف)، کمبود روی در گیاه، دام و انسان شدیدتر می باشد. حد مطلوب روی در خاک های زراعی ۲، در برگ گیاهان ۴۰، در دانه گندم ۳۰ میلی‌گرم در کیلوگرم و در سرم خون انسان ۸۰ میکروگرم در  دسی لیتر است . روی (Zn) سبب افزایش عملکرد و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی می‌گردد. در خاکهای آهکی مبتلا به کمبود روی،با کاربرد کود های محتوی روی،  علاوه بر بهبود کیفی تولیدات کشاورزی، میزان افزایش عملکرد هکتاری از ۲۵ الی ۱۰۰ درصد گزارش شده است. عکس‌العمل گیاه، دام و انسان در برابر کمبود روی تقریباًً مشابه می‌باشد (۲، ۵ و ۶).
• روی (Zn) نقـش اساسی در تقسیم سلـولی، رشـد گیاه و انسان دارد. در اثر سـوء تغذیـه (عمدتاً کمبود روی)، قد افراد جامعه علی الخصوص کودکان در ایران کوتاه‌تر شده است. روی (Zn) در فعال‌سازی بیش از ۳۰۰ آنزیم در بدن انسان، دام و گیاه نقش دارد؛ در سوخت‌وساز کربوهیدرات ها، پروتئین و چربی‌ها دخالت دارد؛ ظرفیت جذب آهن بدن را افزایش داده و مانع از رسوب کلسترول در رگ های خونی می‌شود. روی برای سلامت پوست بدن شدیداً مورد نیاز می‌باشد. مصرف روی (Zn) در علاج بیماری های آکنه (جوش جوانی)، خارش پوست بدن، بیماری آلزایمر، کاهش درد دوران قاعدگی، عفونت مثانه، ناتوانی جنسی، عوارض پروستات و دیابت از نوع II، مفید می باشد. روی (Zn) چشم و چراغ مغز در مبارزه به موقع با عفونت‌های موضعی در بدن می‌باشد. به هنگام کمبود روی، مغز به سلول‌های مدافع فرمان دفاع صادر می‌کند، لیکن، محل دقیق عفونت را سلول‌های مدافع در صورت نبود روی، نمی‌توانند دقیقاً شناسایی نمایند (۱ و ۶).
• با مصرف مواد پروتئینی و اضافه کردن ویتأمین‌های E ,C ,A در جیره غذایی انسان، جذب روی افزایش و تجمع آلاینده ها به ویژه کادمیم (Cd) که در خون افراد سیگاری و الکلی به دلیل تشدید کمبود روی، بالا می‌باشد، کاهش می یابد (یون های کادمیم و روی به دلیل تشابه ویژگی های الکترونی می توانند بجای یکدیگر توسط گیاه جذب شوند. بعبارت دیگر، مشابهت بین کادمیم و روی سبب شده، در خاک هایی که روی قابل استفاده آنها پایین است، جذب نسبی کادمیم توسط ریشه گیاه  افزایش یابد). بنابراین،  با استمرار مصرف بی رویه کودهای فسفاته کادمیم دار و کمبود روی در خاک های زراعی، جذب کادمیم توسط گیاه افزایش می یابد (۵).
• به رغم تأمین کالری مورد نیاز روزانه جامعه، بیش از ۹۰ درصد سلول‌های بدن جامعه ما، از کمبود عناصر معدنی نظیر کلسیم، منیزیم، آهن و روی رنج می‌برند. به عبارت دیگر به رغم سیری شکم، سلولهای بدن جامعه ما گرسنه هستند. بهترین روش برای حل گرسنگی سلول‌های بدن، در اولویت اول، غنی‌سازی محصولات کشاورزی (Enrichment) در مزرعه و در اولویت بعدی، افزودن عناصر مورد نیاز (Fortification) در فرآیند تهیه مواد غذایی می‌باشد (۳، ۴، ۵ و ۷).

نقش روی در ارتقاء کیفیت نان: برپایه گزارش سازمان بهداشت جهانی (۲۰۰۷)، رتبه بهداشت سلامت جامعه ما از میان ۱۹۲ کشور، ۱۲۳ است و دلیل اصلی آن سوءتغذیه می‌باشد. تحقیقات ما ثابت کرده که رابطه تنگاتنگی بین خاک سالم، گیاه سالم و انسان سالم وجود داشته و منشأ اکثر کمبودها و بیماری­های انسانی به سوء تغذیه (سونامی خاموش) برمی‌شود. از علائم سوء تغذیه در جامعه ایرانی می‌توان به ریزش مو، بداخلاقی، سرماخوردگی­های مزمن، کم حوصلگی، خستگی مفرط، پوکی استخوان، تشدید کوتاهی قد، افسردگی، کم­خونی، سرطان گوارشی و ایمنی پایین بدن اشاره نمود (۵).  پرداخت یارانه تنها به کودهای نیتروژنه و فسفاته،  باعث شده بیش از ۹۵ درصد کودهای مصرفی در مزارع گندم کشور صرفاً  به این دو نوع کود اختصاص یابد. با مصرف بیش از نیاز کودهای فسفاته و عدم مصرف کودهای محتوی روی(Zn)، غلظت اسید فیتیک ((C₆H₁₈O₂₄P₆ که فرم ذخیره فسفر در دانه است،  در گندم‌های تولیدی افزایش می یابد. اسید فیتیک با تشکیل نمک فیتات با کاتیونهای دو ظرفیتی از جمله کلسیم (Ca)، منیزیم (Mg)، روی (Zn) و آهن (Fe)  مانع از جذب این عناصر در دستگاه گوارش می‌گردد.  از طرف دیگر، رابطه تنگاتنگی بین میزان کودهای فسفاته مصرفی، فسفر خاک، فسفر دانه و اسید فیتیک در دانه گندم وجود دارد:       

                                                                                                                       (۵۵/۳ × میزان فسفردانه) = میزان اسید فیتیک

 شاخص نسبت مولی اسیدفیتیک به روی (PA/Zn)   از  نظر قابل جذب بودن عناصر معدنی به ویژه روی در سیستم گوارشی بسیار حائز اهمیت می‌باشد. اگر این نسبت در هر ماده غذایی بیشتر از ۲۵ باشد، عناصر معدنی موجود در آن ، قابل جذب نخواهد بود. از طرف دیگر برای آنکه عناصر موجود در ماده غذایی (نان)  بوسیله سیستم گوارشی بدن قابل جذب ‌باشد،  باید شاخص PA/Zn کمتر از ۲۵ باشد. متأسفانه این نسبت در گندم‌های تولیدی در ایران به دلیل آهکی بودن خاک‌ها  و  استمرار مصرف نامتعادل کودها حدود ۶۰ می‌باشد. چون قسمت عمده اسید فیتیک، عناصر معدنی و ویتامین ها در سبوس گندم تجمع می یابد، بنابراین متولیان امر  به جای حل اساسی مشکل زیادی اسید فیتیک در دانه گندم، ساده‌ترین راه یعنی جداسازی و دورریزی سبوس از آرد مصرفی مردم را اجرایی کرده‌اند.  به منظور ممانعت از سبوس‌گیری از آرد بایستی به نحوی عالمانه غلظت اسیدفیتیک در گندم‌های تولیدی را کاهش و در مقابل غلظت روی را افزایش داد. این امر تنها از طریق غنی سازی گندم در مزرعه امکان‌پذیر است. بدین منظور بایستی  مصرف بهینه کودها فرهنگ سازی تا  نسبت PA/Zn  به کمتر از ۲۵ کاهش یافته و بدین ترتیب عناصر موجود در نانی که از آرد سبوس‌دار تهیه می‌شود، برای انسان قابل جذب بوده و در نتیجه در فرایند تهیه آرد، نیازی به سبوس‌گیری نخواهد بود. با مصرف نان سبوس‌دار غنی‌شده ، رتبه بهداشتی جامعه‌ایران نیز  ارتقاء داده خواهد شد.

نقش روی در سلامت دندان: روی برای سلامت دندان ها شدیداً مورد نیاز می‌باشد. روی به صورت اکسید روی  همراه با مواد دیگر برای پانسمان و تسکین درد در حالات پوسیدگی عمیق دندان (نزدیک به پالپ) و  بصورت خمیری با استفاده از فسفات روی برای چسباندن سرپوش‌هایی که روی دندانها درست می‌شود،  بکار می‌رود. همچنین  در گذشته نه چندان دور،  برای کف بندی زیر آمالگام در پر کردن دندانها نیز استفاده می‌شد. کم خونی که موجب کم رنگ شدن مخاط دهان،  لثه و گاهی تورم لثه می‌شود با روی درمان می‌یابد.  بوی بد دهان با آدامس‌های حاوی روی و همینطور دهان شویه‌های حاوی کلرور روی کمتر می‌شود این دارو از قدیم همراه با اسانس نعناع و گلاب به عنوان دهان شوی برای رفع بوی بد دهان تجویز می‌شد. تورم لثه گاهی همراه با خونریزی لثه همراه است،  به علت پلاکت باکتریال روی لبه دندان ها و لثه می‌باشد،  با مصرف قرص روی  و دهان شوی بهتر می‌شود. در پژوهش های به عمل آمده،  نشان داده شده که دهان شوی با سیترات روی،  سبب کاهش پلاک دندانی و بهبود تورم لثه است و دهان شوی با سولفات روی، باعث کاهش التهاب مخاط دهان و گلو می‌گردد. بیماری های پریودنتال نیز علاوه بر درمان های تخصصی،  با ترکیبات روی بهتر می‌شوند.  نکته قابل توجه این که وجود سیترات روی در دهان شوی‌ها و بعضی خمیر دندان ها،  سبب کاهش مینا روی دندان ها شده که مقدار آن بسیار محدود بوده  و به عنوان خطر محسوب نمی‌شود. برای حل این موضوع،  می‌توان همراه با دهان شوی‌های حاوی روی،  از دهان شوی‌های دارای فلوراید هم استفاده نمود.

• مقدار و نحوه مصرف روی: بزرگسالان در هر هفته، دو الی سه کپسول سولفات روی ۲۲۰ میلی گرم (محتوی  ۵۰  میلی گرم روی) و افرادی که دارای مشکل پروستات بوده و یا یکی از علایم کمبود روی را دارند، هر دو روز یک کپسول در وسط غذا ترجیحأ موقع ناهار مصرف نمایند. افرادی که نسبت به مصرف کپسول سولفات روی حساس می باشند (زخم معده ) و نیز برای کودکان و نوجوانان زیر ۱۲سال محتویات کپسول را تدریجآ در آب گرم حل و سپس حجم آنرا با آب (ترجیحأ همراه آب پرتقال) به یک الی دو لیتر رسانده و به تدریج مصرف کنند. بهتر است سولفات روی همراه با ناهار مصرف شود. امروزه در اکثرکشورهای جهان در     داروخانه ها، انواع ترکیبات روی وجود داشته و برای تأمین نیاز عناصر معدنی از مولتی مینرال ها و نیز از قرص های سیترات روی و یا گلوکونات روی استفاده می کنند.  شواهدی وجود دارد که نباید بیش از حد، مکمل روی مصرف نمود. به رغم آنکه مصرف آن مشکل حادی را ایجاد نمی نماید ولی به دلیل  بهم زدن تعادل عناصر معدنی در بدن و خشک شدن پوست بدن، مصرف بیش از دو الی سه کپسول در هفته تحت هیچ شرایطی توصیه نمی گردد ( مگر با تجویز پزشک متخصص ). یکی از عوارض منفی شناخته شده از مصرف بیش از اندازه  مصرف روی (Zn) این است که زیادی روی  باعث کاهش HDL کلسترول مفید بدن،  سفتی پوست بدن و  تسهیل خروج آهن و مس از کبد می گردد.

     هر چند می‌توان با تهیه و مصرف مکمل‌ها و قرص‌های حاوی عناصر ریزمغذی به ویژه روی (مصرف سه عدد کپسول سولفات روی محتوی ۵۰ میلی گرم روی (Zn) در هر هفته وسط غذا برای افراد دارای کمبـود، کفایت می نماید)، مشکل کمبود این عناصر را تا حدی برطـرف نمود، لیکن، بـه دلیل هزینه‌بر بـودن و عدم دسترسی عمـوم مردم به ایـن مکمل‌ها (در حال حاضر بیش از ۳۰ میلیون نفر در ایران زیر خط و یا در محدوده خط فقر زندگی می‌کنند)، این راه حل را نمی‌توان برای همگان توصیه نمود. راه حل اساسی، غنی‌سازی محصولات کشاورزی در محل تولید به خصوص گندم و برنج که مصرف فراگیر و همگانی دارند، می‌باشد و نیز از طرق بهبود سلامت خاک به ویژه افزایش مواد آلی و رعایت اصول مصرف بهینه کودی در مزارع و باغ ها می باشد، به این ترتیب، زمینۀ بروز و شیوع بیماری‌های ناشی از کمبود عناصر غذایی  به ویژه روی به شدت کنترل می‌گردد.

• جمع‌بندی

۱-   به دلایل متعدد از جمله آهکی بودن، پایین بودن مواد آلی در خاک های زراعی،  بی‌کربناته بودن آب های آبیاری، چیرگی تنش خشکی، زیاده‌روی در مصرف کودهای فسفاته و عدم رواج مصرف کودهای ریزمغذی به  ویژه کودهای محتوی روی، خاک‌های زراعی کشور ما با کمبود شدید ریزمغذی‌ها به ویژه روی (Zn) مواجه می‌باشند. بدین علت، گیاهان یا نمی‌توانند ریزمغذی‌ها را جذب کنند و یا در صورت جذب، امکان استفاده از آنها را به دلیل رسوب در آوندها ندارند. به این ترتیب، حرکت این مواد به برگ‌، دانه و میوه بسیار کند بوده و غلظت آنها در اندام‌های مورد مصرف انسان و دام بسیار کم و در نتیجـه، در خـاک‌های زراعـی ایـران، دام و انسـان با کمبـود روی (Zn) مـواجـه می‌بـاشند.

۲-  روی برای سلامت دندان  مورد نیاز می‌باشد. از اکسید روی جهت پانسمان و تسکین درد در حالت پوسیدگی عمیق دندان و همچنین از فسفات روی خمیری برای چسباندن سر پوش های روی دندان استفاده می شود و نیز با استفاده از دهان شوی سیترات روی، پلاک های دندان و تورم لثه ها کاهش می یابد.

-۳ در فرآیند تهیه نان ، متأسفانه سبوس از آرد جدا می­شود و با جداسازی سبوس از آرد، بیش از ۷۵ درصد عناصر معدنی و ویتامین­های موجود در گندم، دور ریخته شده و از چرخه تغذیه­ای انسان خارج می­شود. علت این جداسازی را زیادی اسید فیتیک در دانه­های گندم  (تا حد ۱۴ گرم در کیلوگرم) ودر نهایت بالا بودن (بیش از ۵۰) نسبت مولی اسید فیتیک به روی  (PA/Zn)  که شاخص مهمی برای قابل استفاده بودن مواد معدنی در سیستم گوارش انسان است، نسبت می­دهند.  علت زیادی اسید فیتیک در دانه­های گندم، مصرف بیش از نیاز کودهای فسفاته می باشد.  بنابراین،  متولیان امر  به جای حل اساسی مشکل زیادی اسید فیتیک در دانه گندم، ساده‌ترین راه یعنی جداسازی و دورریزی سبوس از آرد مصرفی مردم را اجرایی کرده‌اند.  به منظور ممانعت از سبوس‌گیری از آرد،  بایستی به نحوی عالمانه غلظت اسیدفیتیک در گندم‌های تولیدی را کاهش و در مقابل غلظت روی را افزایش داد. این امر تنها از طریق غنی سازی گندم در مزرعه امکان‌پذیر است.  بدین منظور بایستی  مصرف بهینه کودها فرهنگ سازی تا این شاخص  به کمتر از ۲۵ کاهش یافته و بدین ترتیب عناصر موجود در نانی که از آرد سبوس‌دار تهیه می‌شود، برای انسان قابل جذب بوده و در نتیجه در فرایند تهیه آرد، نیازی به سبوس‌گیری نخواهد بود. با مصرف نان سبوس‌دار غنی‌شده ، رتبه بهداشتی جامعه ‌ایران نیز  ارتقاء خواهد یافت (۵).

۴- میزان مصرف برای افراد بزرگ سال هفته ای حداکثر سه کپسول سولفات روی (هر کپسول محتوی ۵۰ میلی گرم روی می‌باشد) در بین غذا توصیه می‌گردد. برای کسب اطلاعات بیشتر به منابع ذیل مراجعه فرمایید.

۵- روش حل مشکل کمبود عناصر ریزمغذی به ویژه روی (Zn)، مصرف مکمل‌ها و یا قرص‌های حاوی این عناصر نیست، زیرا تهیه این مکمل‌ها هزینه‌بر بوده و علاوه‌بر‌آن، دسترسی تمام مردم به این مکمل‌ها به آسانی فراهم نمی باشد. بنابراین، راه حل اساسی، غنی‌سازی محصولات کشاورزی در محل تولید این محصولات به ویژه نان و برنج که غذای عمده همگان را تشکیل می‌دهند و یا از طریق تولید ارقام با قدرت جذب بیشتر ریزمغذی‌ها می باشد. برای کسب اطلاعات علمی بیشتر در مورد روی (Zn)، علاوه بر منـابع ذیل، به تـارنـمـای  www.zinc.org (www.iza.com) و یا تـارنـمـاهایwww.zinc.org/health، انجمن تغذیه ایرانwww.ata-nut.org، دفتر بهبود تغذیه جامعه nut.behdasht.gov.ir   و www.nutrition.org.uk  مراجعه فرمایید.

منابع مورد استفاده

1. زهرائی، ن ا. ۱۳۷۲٫ ویتامین ها (ترجمه از کتاب A. Mindel). چاپ گلشن، ۳۹۹ صفحه. تهران، ایران.
2. ملکوتی ا، بای‌بوردی ع و ملکوتی م ج. ۱۳۸۷٫ میزان غلظت روی در خون دانشجویان پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران  (۸۱-۱۳۸۰). فصل نامه علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه (مجله بهبود). جلد ۱۲، صفحات ۱۵۸ الی ۱۷۰٫
3. ملکوتی ا، عاکف س، ملکوتی م ج و بای‌بوردی ا. ۱۳۸۵٫ اثر غنی‌سازی آرد با سولفات روی و سولفات آهن بر غلظت روی و آهن سرم خون  در افراد قرارگاه  مقدم مرصاد. مجله پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تبریز. جلد ۲۸، صفحات ۱۱۵ الی ۱۱۹٫
4. ملکوتی، م ج. ۱۳۹۰٫ راهکار افزایش کیفیت نان‌های مصرفی در کشور. مجله علمی پژوهشی فصلنامه علوم و صنایع غذایی. شماره ۳۱، صفحات  ۱۱ الی ۲۰٫
5. ملکوتی، م ج. ۱۳۹۳٫ توصیه  بهینه مصرف  کود برای محصولات کشاورزی در ایران: تعیین مقدار، نوع و زمان مصرف کودها باهدف خودکفایی نسبی، تامین امنیت غذایی جامعه و افزایش درآمد کشاورزان. خانه کشاورز، شماره ۱۰۱٫ انتشارات مبلغان، ۳۳۰ صفحه. تهران، ایران (زیر چاپ).
6. ملکوتی م ‌ج، ملکوتی ا، بای‌بوردی ع و خامسی ع ‌ا. ۱۳۸۹٫ روی (Zn) عنصری فراموش‌شده در چرخه حیات گیاه، دام و انسان «چاپ دهم با بازنگری کامل» . نشریه فنی شماره ۰۰۷، ۱۴ صفحه، انتشارات سنا. تهران، ایران.
7. ملکوتی م ج، ملکوتی ا، مجیدی ع، ‌بای‌بوردی ا، ‌سالاری ا و فلاحی ا.   مقایسه اثر بخشی غنی‌سازی گندم در مزرعه با غنی‌سازی آرد در کارخانه در ارتقاء سطح سلامت جامعه. مجله علوم و صنایع غذایی جلد ۳، صفحات  ۱۱۷ الی ۱۲۷٫
8. Kirchhoff P, Socrates Th, Sidani Sh, Duffy A, Breidthardt T, Grob Ch, Viehl CT, Beglinger Ch, Oertli D and Geibel JP. 2010. Zinc salts provide a novel, prolonged and rapid inhibition of gastric acid secretion. The Amer. J. of Gastroenterology: 1-9.
9. Prasad R, Shivay YS and Kumar D. 2014. Agronomic biofortification of cereal grains with iron and zinc. Advances in Agronomy, 125: 55-92.