О главных особенностях использования ферментов в кормах специально для sfera.fm рассказали специалисты компании «МЕГАМИКС». Особое внимание уделено источникам ферментов, механизмам их действия, влиянию на продуктивность и рекомендациям по подбору. Основу для статьи составили данные современных научных исследований.
Содержание
Что такое ферменты в кормах и каковы их основные источники
Ферменты — это специфические белковые катализаторы. Они ускоряют биохимические реакции расщепления сложных компонентов корма до более простых, усвояемых форм.
К основным источникам ферментов относят грибы Aspergillus niger (фитаза, ксиланаза), Trichoderma reesei (целлюлаза) и бактерии: Bacillus subtilis (протеазы, α-амилазы), Escherichia coli (некоторые фитазы).
Для производства ферментов проводят глубинное культивирование микроорганизмов, которые затем сушат и гранулируют. Специалисты рекомендуют вносить их в пропорции 50–200 г/тонну корма в зависимости от типа фермента.
Типы ферментов в кормах: эндогенные и экзогенные
Эндогенные ферменты. Синтезируются самой птицей (в слюне, желудке, поджелудочной железе, кишечнике) и выделяются в пищеварительный тракт. Примеры таких ферментов — пепсин, трипсин, амилаза, липаза.
Экзогенные ферменты. Добавляются в корм в виде ферментных препаратов промышленного производства. Эти ферменты не вырабатываются организмом птицы в достаточном количестве или не выделяются вообще. При этом они необходимы для расщепления специфических субстратов растительных кормов.
Основные классы ферментов:
Фитазы. Они расщепляют водой фитиновую кислоту — основную форму хранения фосфора в растительных кормах. Из фитата высвобождается фосфор, таким образом, снижая его антипитательное действие.
Неперевариваемые полисахариды (NSP). Существует несколько разновидностей:
Ксиланазы: расщепляют арабиноксиланы — основные нерастворимые неперевариваемые углеводы (NSP) пшеницы, ржи, тритикале и ячменя.
β-Глюканазы: расщепляют β-глюканы (основные NSP ячменя и овса).
Целлюлазы: расщепляют целлюлозу.
Маннаназы: расщепляют маннаны (природные полисахариды), например, в соевом, подсолнечниковом шроте.
Пектиназы: расщепляют пектины.
Протеазы. Расщепляют белки и пептиды, повышают усвоение аминокислот. Особенно это актуально для рационов с низкокачественными протеиновыми ингредиентами или содержащими ингибиторы протеаз (например, соевый шрот).
Влияние ферментов на продуктивность птицы
Как показывают множество исследований, сбалансированное применение ферментов имеет положительный эффект. Это отражается на показателях продуктивности птицы.
Улучшение усвояемости питательных веществ
Так, фитазы повышают доступность фосфора на 20-45% (в зависимости от типа фитазы, дозы и исходного содержания фитатного фосфора в корме). Усвоение кальция растет на 10-15%, аминокислот — на 2-7% а показатели энергии растут на 1-3%. Это позволяет сократить потребности в неорганическом фосфоре на 0,1–0,2%, и, частично, соевого шрота и растительного масла. Также происходит снижение выделения фосфата с пометом на 30–50%.
Снижение выделения фосфора с пометом при использовании фитазы составляет 20-50%, азота — до 10% (что связано с улучшением усвоения белка благодаря действию протеаз и частичному высвобождению аминокислот из комплексов с фитатом под действием фитазы), что имеет важное экологическое значение.
NSP-ферменты помогают усваивать энергию рациона на 3-8% лучше (особенно в кормах на основе пшеницы, ячменя, ржи), сухое вещество — на 3-10%, жир — на 5-15% и аминокислоты — на 3-7%. Это происходит за счет снижения вязкости химуса и разрушения клеточных стенок, благодаря чему «освобождаются» заключенные внутри питательные вещества.
Таким образом, NSP-ферменты снижают липкость помета за счет уменьшения количества непереваренных полисахаридов.
Протеазы повышают усвояемость сырого протеина на 2-5% и аминокислот — на 2-8%. Особенно это касается рационов с высоким уровнем растительных белков. Улучшение усвояемости питательных веществ напрямую ведет к увеличению среднесуточных привесов (на 3-8%) и улучшению конверсии корма (снижение FCR на 2-7%).
Эффект от применения ферментов определяет комплекс факторов. В том числе, важен вид птицы (бройлеры реагируют лучше, чем несушки) и состав базового рациона (например, фитаза эффективна при содержании фитата >0,25%).
Механизм действия ферментов
Механизм действия различается в зависимости от класса фермента.
Фитазы гидролизуют сложноэфирные связи в молекуле фитиновой кислоты, последовательно отщепляя фосфатные группы. Этот процесс высвобождает неорганический фосфор для всасывания и разрушает комплекс «фитат-минерал-белок». Благодаря этому становятся доступными связанные минералы (Ca, Zn, Mn, Cu) и аминокислоты.
NSP-ферменты (Ксиланазы, β-Глюканазы и другие) влияют сразу на несколько факторов:
- Снижение вязкости: расщепление растворимых NSP (арабиноксиланов, β-глюканов) в тонком кишечнике резко снижает вязкость кишечного содержимого. Это улучшает перемешивание химуса, контакт питательных веществ с эндогенными ферментами и ворсинками кишечника, а также скорость диффузии продуктов гидролиза к эпителию.
- Разрушение клеточных стенок: нерастворимые NSP (целлюлоза, часть гемицеллюлоз) формируют прочные клеточные стенки растений, внутри которых заключены крахмал, белки и липиды. Ферменты разрушают эти стенки, увеличивая доступность инкапсулированных питательных веществ для эндогенных ферментов и всасывания.
- Уменьшение бактериальной ферментации в подвздошной кишке: более полное переваривание NSP в тонком кишечнике снижает поток нерасщепленных субстратов в толстый отдел, где они подвергаются брожению микрофлорой, что может негативно влиять на здоровье кишечника и потреблять энергию.
Протеазы расщепляют длинные пептидные цепи и белки до более коротких пептидов и свободных аминокислот, которые могут эффективно всасываться в тонком кишечнике. Особенно протеазы важны для компенсации антипитательного действия ингибиторов трипсина в соевом шроте и повышения переваримости других растительных белков с неидеальным аминокислотным профилем или структурными особенностями.
Подбор ферментов для кормов: основные рекомендации
Подбор ферментов — не универсальный процесс, он требует анализа конкретного рациона и целей, подчеркивают эксперты.
Что нужно учитывать при подборе ферментов
Состав рациона:
- Тип зернового компонента (определяет основной тип NSP). Пшеница/рожь/тритикале — арабиноксиланы (нужны ксиланазы). Ячмень/овес — β-глюканы (нужны β-глюканазы). Кукуруза/сорго — меньше растворимых NSP, но много нерастворимых (могут быть полезны ксиланазы/целлюлазы/комплексы).
- Источники белка. Соевый шрот содержит олигосахариды (раффинозу, стахиозу) и ингибиторы протеаз. Шроты подсолнечника, рапса содержат маннаны, NSP.
- Содержание фитатного фосфора. Для определения необходимости и дозировки фитазы важно анализировать содержание общего и фитатного фосфора в ингредиентах (особенно в растительных белках и зерновых).
- Уровень неорганического фосфата. Определяет, можно ли снижать включение фосфата при использовании фитазы.
Вид птицы и дозировка:
Для бройлеров в приоритете ферменты для снижения вязкости (ксиланазы), а для несушек — фитазы для коррекции фосфорно-кальциевого обмена.
Дозировка подбирается исходя из рекомендаций производителя. Те, в свою очередь, должны быть подтверждены исследованиями in vitro и in vivo для данного типа рациона. Важно, чтобы ферменты обеспечивали целевой уровень высвобождения питательных веществ (например, единицы FTU (фитазные единицы) на кг корма для фитаз).
Термостабильность:
Большинство современных ферментных препаратов обладают высокой термостабильностью. Она позволяет выдерживать грануляцию кормов при температурах 80-90°C (иногда выше) без значительной потери активности. Проверка термостабильности конкретного продукта обязательна.
Выбор специфичности и активности фермента:
- Фитазы. Существуют 3-фитазы, 6-фитазы, фитазы с разным pH-оптимумом и термостабильностью. Эффективность зависит от дозы и способности гидролизовать фитат в условиях желудка и тонкого кишечника птицы. Современные фитазы (например, E.Coli 6-фитазы) обладают высокой специфической активностью.
- NSP-ферменты. Их эффективность зависит от субстрата. Так, ксиланаза должна действовать на водорастворимые арабиноксиланы пшеницы.
- Протеазы. Они различаются по оптимуму pH (пепсин-подобные для желудка, трипсин/химотрипсин-подобные для тонкого кишечника) и субстратной специфичности — способности фермента взаимодействовать с определенным субстратом или группой сходных по строению веществ.
При включении ферментов в рецептуру учитывают их вклад в питательность — высвобождение энергии, аминокислот, фосфора, кальция. Это позволяет оптимизировать рецептуру и снизить себестоимость корма. Важно использовать проверенные матричные значения для конкретного ферментного продукта.
Ферментные препараты повышают экономическую эффективность птицеводства за счет улучшения усвоения корма и снижения экологической нагрузки. Ключевые условия успеха — точный подбор ферментов под состав рациона, соблюдение дозировок и учет физиологических особенностей птицы.
Мария Куприянова, sfera.fm
