В условиях современного интенсивного животноводство огромное значение придаётся но вым технологиям кормления, и их главной цели — сделать корма более усвояемыми. Помочь в этом деле могут ферменты, например, фитаза. Рассмотрим, как её применение позволяет улучшить корма и снизить затраты на сырье.
В процессе жизнедеятельности организма животных фосфор является одним из важнейших элементов. Он выполняет функцию одного из основных структурных компонентов организма, задействован в обмене белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, участвует в синтезе важнейших метаболитов, поддерживает баланс энергии.
Подавляющее число органических процессов, которые напрямую влияют на рост и жизнедеятельность животного, протекают с его соединениями. Практически невозможно назвать физиологическую функцию организма, в осуществлении которой производные фосфорной кислоты не принимали бы прямого или косвенного участия. К тому же фосфор напрямую влияет на качество мяса.
«Дефицит фосфора в рационах — часто встречающаяся проблема, которая вызывает ухудшение общего состояния животных, снижение аппетита, роста и устойчивости к болезням, костные заболевания»,— поясняет Сергей щербинин, специалист компании «фидлэнд групп».
Недоступный фосфор
В растениях фосфор находится в виде органических и минеральных соединений. В вегетативных частях большая часть его легкодоступная для животных, так как находится в водорастворимой форме. В семенах же фосфор содержится в виде фитатов.
Они и выступают основной формой хранения фосфора и, по сути, являются любой солью фитиновой кислоты — преимущественно солью калия и магния. В процессе жизнедеятельности растений фитаты играют роль антиоксидантов, а также резервом фосфора, накапливаемым в клетках. Но, в силу неусвояемости организмом животных — являются антипитательными компонентами. Ферментная система моногастричных животных не обладает способностью расщеплять данные соединения.
В результате значительное количество фосфора может быть неусвоенным и загрязнять почву и водоёмы. В большинстве европейских стран уже давно установлены особые требования к промышленному разведению животных, регламентирующие ферментные кормовые добавки в качестве компонентов комбикормов. Благодаря этой мере выброс фосфора во внешнюю среду сокращается на 30% и более.
Если вспомнить историю, то изначально фитаза применялась в Голландии именно для того, чтобы снизить загрязнение фосфором окружающей среды. А её использование как фермента, повышающего усвояемость корма — своеобразный «побочный эффект». Понадобилось более 80 лет изучения (фитаза была открыта в начале 20-го века), чтобы в полной мере узнать все свойство фитазы. К слову, событие отмечено как одно из «десяти самых важных открытий в свиноводстве за последнее столетие», наряду с открытием синтеза и потребности животных в витаминах, аминокислотах и антибиотиках. В 90-х фитазу начали активно добавлять в корма — сначала в Европе, позднее — в США, а в «нулевых» — фитаза появилась и в России.
Фитаза против фитатов
Моногастричные животные не способны переваривать фитаты. Более того — попадая в желудочно-кишечный тракт птиц, свиней, лошадей и рыб они вступают во взаимодействие с катионами металлов (цинка, железа, магния) и резко снижают их биодоступность. Также фитаты связывают витамины, кальций, фосфор и другие питательные вещества, необходимые для полноценной жизнедеятельности животных. Их организм не способен вырабатывать эндогенную фитазу, так же, как и пепсин не способен их расщепить, что вызывает усиленную секрецию этого фермента и соляной кислоты. Процесс сопровождается расходом энергии и питательных веществ, и, как следствие, приводит к снижению продуктивности животных, неоправданному перерасходу кормов, увеличению сроков откорма, и в итоге негативно отражается на себестоимости конечной продукции и рентабельности производства в целом. Возможным, но как показывает практика невыполнимым, выходом мог бы стать отказ от использования кормов с высоким содержанием фитатов в рационе моногастричных животных — наиболее распространённые корма (ряд зерновых культур, пшеничные отруби, различные шроты, кукурузный глютен, соевая мука, клейковина) содержат большое количество антипитательных компонентов.
Поиск альтернативных источников белка для кормления животных в условиях интенсивного производств, необходимость увеличения их доли в рационах неминуемо требует изменений в технологиях питания животных. Поэтому роль кормовых энзимов, в том числе фитазы, выходит на первый план. Она не только способствует усвоению фитатов, но и позволяет уменьшить введение в корма неорганических соединений фосфора и кальция, сократить добавление синтетических аминокислот, и в целом позволяет снизить затраты на кормовое сырьё. Уже сегодня кормовая фитаза входит в состав большинства рационов — более чем в 90% для кормления птицы, и в 70% комбикормов для свиней.
«Попадая вместе с кормом в желудок фермент воздействует на химические связи инозитола с остатками фосфорной кислоты,— отмечает глеб Салтанов, директор по маркетингу ООО «лафид».— Вследствие этого происходит образование шестиатомного спирта и соли фосфорной кислоты. В ходе расщепления образовавшиеся вещества становятся растворимыми в соляной кислоте желудка. Инозитол подвергается изомеризации до глюкозы — он усваивается в тонком кишечнике, при этом служит источником энергии для организма животного. Процесс диссоциации солей фосфорной кислоты и органических остатков сопровождается образованием ионов металлов и свободных аминокислот». Доступность кальция, железа, марганца, цинка, меди, которые содержаться в кормах, возрастает в среднем на 10–12%. А степень использования самого фосфора растительных кормов повышается на 10% и более (при использовании эффективных фитаз и до 30%) от абсолютной его концентрации в исходном кормовом продукте. Так же возрастает биодоступность метионина и лизина, более эффективно усваиваются витамины А, Е и В2.
В составе кормовых добавок для животных используют 3- и 6-фитазу, которая продуцируется бактериями, либо грибковыми микроорганизмами. Первая отщепляет 5 фосфатных групп, начиная с 3-го атома углеродного кольца молекулы фитата, вторая — начиная с 6-го атома углеродного кольца молекулы фитата. Сегодня большинство производителей кормовой фитазы выпускают препараты, содержащие 6-фитазу. Этот фермент отличается высокой активностью и сохраняет активность даже при низких значениях рН (от 2,0 до 4,0), в том числе в желудке у свиней и птицы. Новое поколение 6-фитазы отличается также повышенной термостабильностью, благодаря чему пользуется большим спросом. Промышленные технологии производства ферментов основаны на селекции микроорганизмов, культивировании их при особых условиях (в т.ч. глубинная культивация), а также с применением генной инженерии.
Формы выпуска и активность
На российском рынке фитазы представлены препараты разных уровней активности — в основном 5000 и 10000 Ед/г. Под единицей фитазной активности понимают объём фермента, который необходим для того, чтобы освободить из фитата натрия 1 мкмоля неорганического фосфата за одну минуту в стандартных условиях (температура — 37 °C, значение рН 5,5). Существуют препараты и с более высокой активностью (свыше 20000 Ед/г), но они как правило применяются в производстве премиксов. В зависимости от рецептуры кормов количество добавляемых ферментов колеблется в пределах от 30–50 до 300 г на тонну. Кормовые ферменты выпускаются в сыпучей (порошки, грануляты, микрогрануляты) и жидкой формах. Жидкая фитаза используется при производстве комбикормов, которые проходят высокотемпературную обработку и наносится уже после гранулирования и экструдирования. Микрогранулированные формы используются для более равномерного распределения в кормовой смеси и в большинстве своем являются термостабильными.
Один из важнейших параметров фитазы — её термостабильность. Первые разработки по защите ферментов от воздействия температур заключались в инкапсулировании — покрытии минеральной оболочкой или тугоплавкими маслами (их аналогами), однако этот способ не зарекомендовал себя как надёжный. «Самый перспективный метод — использование штаммов, которые могут продуцировать фермент при высоких температурах»,— говорит Глеб Салтанов. — По аналогии с бактериями, которые живут в горячих источниках. Они вырабатывают ферменты, которые без дополнительной защиты стойки к высоким температурам. Формула продукта не утяжеляется — фитаза может вступить в действие в отличии от коатированных или липидных форм, которые начинают работать только в тонком отделе кишечника под действием липаз. То есть по сути мы не теряем время, которое фитаза могла бы уже работать».
Преимущества термостабильных форм фитазы объясняется возможностью использования их и в составе премиксов, и в изготовлении комбикормов, в том числе гранулированных. Помимо этого показателя, качество фитазного препарата определяется и другими свойствами, в частности биоэффективность, стабильность в смеси и т.д. «Приобретая фитазу, надо обязательно обратить внимание на результаты исследования, в том числе учитывать стабильность при хранении,— поясняет Сергей Щербинин.— Например, ввели в премиксы, а она разрушилась».
Уже сегодня практика показывает, что даже полноценное использование фосфора, который содержится в растительных кормах, недостаточно для удовлетворения потребностей организма животных в нём. Но, тем не менее, использование фитаз в кормлении даёт возможность значительно экономить энергию в рационе, снизить насыщение кормов минеральными добавками и, в большинстве случаев, повысить концентрацию протеина и минеральных веществ. Безусловно, вариант совершенствования технологии кормления животных с применением фитазных ферментов — это наиболее перспективное направление в животноводстве.
