Расширение возможностей при использовании кормового фермента – фитаза

Фитаза была введена в производство кормов для животных почти десять лет назад. Использование этого многопрофильного фермента в рационе животных способствует увеличению показателей продуктивности, снижению расходов на содержание и улучшению общей чистоты производственного процесса за счет уменьшения выбросов фосфора в окружающую среду.

Экзотическая био-кухня

От 60 до 80% фосфора (P) из семян злаковых и бобовых не являются биодоступными для многих животных с однокамерным желудком, поскольку они находятся в форме фитатов. Фитат является антипитательным фактором, который негативно влияет на продуктивность животных, взаимодействуя с белками и минералами рациона. Чтобы компенсировать недостаток фосфора, в корм добавляются компоненты, содержащие источники фосфора, такие как дикальцийфосфат, что увеличивает стоимость корма и снижает рентабельность птицеводства. Поэтому в рационах с высоким содержанием компонентов растительного происхождения специалисты применяют фитазы, ферменты, способные высвобождать комплекс фосфора. Фитаза — это тип фермента фосфатазы, который специфически действует на фитат, расщепляя его с высвобождением фосфора в усвояемой для животных форме. Фосфор (P) является биологически важным элементом в питании, необходим для роста костей и тканей, что делает его третьим самым дорогим компонентом в птицеводстве после белка и энергии. Это второй по распространенности минерал в организме человека, уступающий только кальцию.

Некоторые кормовые компоненты обладают внутренней фитазной активностью, которая сильно различается в зависимости от вида растений. Кукурузная и соевая мука содержат незначительные уровни активности фитазы по сравнению с пшеницей, которая содержит более высокие уровни внутренней фитазы. Большая часть активности фитазы в зерне злаков находится в слоях клеток. Активность фермента может быть снижена, когда ингредиенты подвергаются воздействию высоких температур, например, в процессе гранулирования. Коммерчески доступные экзогенные фитазы обычно получают из грибов или бактерий, таких как Aspergillus niger и Escherichia coli, но они также могут преобразовываться в дрожжах.

Количество фитазы, необходимое в рационе, зависит от кормовых компонентов в рационе и ферментативной активности используемого продукта. Однако важно отметить, что существуют различия в лабораторных анализах, а также различия между продуктами компании, т. е. единица одного продукта не может быть эквивалентна единице другого. Важно получить от поставщика фактическое количество высвобождаемого фосфора, основанное на заявленной ферментативной активности, для точного составления рациона. По мере увеличения количества фитазы, добавляемой в рацион, высвобождение фосфора из фитата также увеличивается не линейно. Это означает, что высвобождение фосфора уменьшается с каждой дополнительной единицей фитазы до тех пор, пока дополнительные уровни фитазы в рационе не перестанут вызывать дальнейшую реакцию.

Оптимальный диапазон pH

Активность фитазы измеряется в единицах фитазы. В официальном стандартизированном измерении активности фитазы 1 единица представляет собой количество фитазы, которое высвобождает 1 ммоль неорганического фосфата в минуту из 0,0051 моль/л -1 фитата натрия при pH 5,5 и температуре 37°C. Единицы фитазы обычно обозначаются аббревиатурой FTU, хотя также используются другие аббревиатуры, включая FYT, U и PU.

Наиболее эффективным способом снижения антипитательного действия фитата является как можно более быстрый полный гидролиз фитата в верхней части пищеварительного тракта. Однако рН в желудке животных значительно ниже рН 5,5, чем водородный показатель используемого при стандартизированном измерении активности фитазы. Следовательно, «настоящая» фитазная активность различных коммерческих фитаз значительно различается из-за их различных характеристик оптимального pH. Оптимальный диапазон рН будет свидетельствовать об эффективности фитазы в желудке и верхней части тонкой кишки животных.

Тип и уровни фитатов: соотношение фермент - субстрат

При стандартном измерении активности фитазы в качестве субстрата используется фитат натрия. Однако скорость гидролиза фитата из натуральных ингредиентов корма фитазой отличается от скорости гидролиза химически синтезированного фитата натрия. Из-за различий в составе, уровнях и расположении фитата (IP6), а также вклада собственной фитазы в некоторые зерновые и масличные культуры, скорость гидролиза фитата микробной фитазой может сильно различаться в используемых культурах компонентов растительного происхождения.

Доступность фитата фитазой различается между компонентами в рационах бройлеров. Например, 600 FTU фитазы высвобождают 0,42 г/кг фосфора из соевого шрота, это приводит к более высокому проценту деградации фитата (37,5%). Наибольшее высвобождение фосфора наблюдалось у бройлеров из пшеничной крупки, что было связано с высоким содержанием фитата. Добавление фитазы A. niger в количестве 600 FTU кг − 1 деградированного фитата в тестируемых ингредиентах у бройлеров. Следовательно, уровни фитата в ингредиентах (например, соотношение фермент:субстрат) также могут играть роль в эффективности высвобождения фосфора.

Факторы кормового рациона

Многие другие факторы, такие как соотношение Ca:P и содержание неорганического фосфора в рационе, могут влиять на скорость высвобождения неорганического фосфора из фитата фитазой. Фитат может связываться с такими катионами, как Fe 3+ и Ca 2+ в тонком кишечнике, снижая растворимость фитата и тем самым снижая его доступность для фитазы. Корм для животных содержит большое количество кальция, поэтому содержание кальция в рационе может сказываться на использовании фосфора и эффективности фитазы. Кроме того, было замечено, что размер частиц известняка оказывает влияние на эффективность фитазы из-за высокой растворимости Са в мелкозернистом известняке.

В проведенных исследованиях, когда в рацион не добавляли известняк (содержание кальция в рационе ниже 1,5 г/кг), Лейтем и др. наблюдали, что усвояемость фитата Р в подвздошной кишке составила 81% и 89% в ячмене и кукурузе, соответственно, у бройлеров без добавления микробной фитазы. Точно так же Тамим и соавторты сообщили, что в отсутствие кальция в рационе бройлеры способны расщеплять 69,2% фитата Р отделом подвздошной кишки, однако это количество снизилось до 25,4%, когда уровень кальция в рационе был увеличен до 0,5%. Пламстед и др. наблюдали, что увеличение содержания Са с 4,7 до 11,6 г/кг в рационе бройлеров линейно снижало усвояемость фитата Р в подвздошной кишке на 71%. В рационе с добавлением 500 FTU кг -1 фитазы снижение деградации фитата P составило примерно от 76% до 65%. Точно так же обнаружили, что добавление неорганического фосфата (MCP) и известняка снижает активность фитазы в тонком кишечнике. Повышение соотношения Ca:P может оказать негативное влияние на активность фитазы.

Экспертное мнение

От теоретического наблюдения до внедрения в технологии ведения хозяйства – одно громкое верное мнение профессионала. Мы расспросили о практической пользе внесения фитазы в животноводческий рацион менеджера по технологической поддержке продаж компании ЭФКО Алину Горелову.

Есть ли один универсальный способ планомерного введения фитазы в корма и кормов в рацион для разных продуктивных животных?

АГ: Добавление фитазы обычно начинают со стандартной дозировки, например, 500 фитазных ед./кг (некоторые производители ферментов используют другие единицы измерения) с применением матрицы из кальция и доступного фосфора, что обеспечивает оптимальную производительность и экономию затрат на корма. Значения питательной матрицы для ферментов указывают на количество питательных веществ, которые могут высвободиться при добавлении фермента в рацион. При составлении рационов необходимо учитывать различные факторы, такие как возраст птицы, пищевые антинутриенты, болезни и условия окружающей среды, которые могут влиять на эффективность ферментов в рационе.

Мировой опыт и отечественные разработки - каких результатов по введению фитазы в рацион уже добились, а также стоит ждать в ближайшее время?

АГ: Одним из плюсов внедрения фитазы в корма является рост производительности. Добавление данного фермента в корм для птицы увеличивает прирост массы тела, потребление корма и эффективность корма у цыплят-бройлеров, это связано с увеличением доступности всех питательных веществ, связанных с фитиновыми кислотами.

Безусловно, полезно наличие белка и аминокислот. Фитаза расщепляет фитат и способна высвобождать белок, связанный с фитатом. Это приводит к увеличению доступности белка и улучшению удержания азота. Источник и химические свойства как фитата, так и белка также способствуют вариабельности усвояемости белка и аминокислот.

Наличие фосфора и кальция. Задержка кальция линейно увеличивается с увеличением уровня дополнительной фитазы и уменьшается по мере расширения соотношения Ca в рационе и увеличения уровня нефитатного фосфора.

Наличие других минералов. Фитиновая кислота хелатируется с катионами (Ca, Mg, Zn, Mn и Cu), делая их недоступными. ADPHOS гидролизует эту фитиновую кислоту и высвобождает связанные минералы.

Контроль загрязнения окружающей среды. Птичий помет становится серьезным бременем для окружающей среды. Птичий помет богат фосфором и является одним из основных источников фосфорных стоков, приводящих к эвтрофикации. Эвтрофикация приводит к разрастанию водорослей и некоторых водных сорняков, что наносит вред рыбам и другим водным обитателям. Результаты российских и зарубежных исследований дают схожий результат в данной сфере.

Отрасль птицеводства, являясь одной из развитых отраслей, движется к постоянным изменениям. Для дальнейшего развития отрасли необходимо регулярно оптимизировать рационы кормления сельскохозяйственных животных. Экономическое обоснование для производителей использования фитазы и ее важность для производителей кормов доказана многими проведенными исследованиями. Таким образом, рентабельность добавления экзогенного фермента теперь зависит от выбора фитазы, которая является термостабильной и стабильной при хранении.

Перевод Арины Гореловой и Никиты Шинкина

Источник: «АПК Эксперт. Животноводство. Птицеводство»