Развитие технологии ферментов: влияние на коммерческое питание птицы
Использование экзогенных ферментов для улучшения питательной ценности рационов птицы — относительно новая концепция. Эта технология развивается очень быстро: появляются новые ферменты, ферментные композиции и новые области применения, однако скорость этого прогресса во многом зависит от нормативных ограничений. Большинство исследователей в области питания птицы считают фитазу последним важным достижением в применении ферментов в кормовой индустрии.
Тем не менее, ведутся обширные исследования, сосредоточенные на следующем поколении ферментов. Эти исследования охватывают качество сырья, прогнозирование реакций с использованием моделей наименьших квадратов, улучшение безопасности корма, влияние возраста птицы, различные побочные эффекты и дозировку ферментов, повышение чистого дохода и снижение загрязнения окружающей среды.
Цель данного обзорного исследования — суммировать последние исследования по ферментам для кормления птицы, а также прогнозировать будущие применения ферментов и новые ферментные технологии, которые могут быть ценными для птицеводческой отрасли в ближайшие годы.
Ключевые слова: птица; ферменты; питание; усвояемость; микрофлора; моделирование
Эндо-β-1,4-ксиланазы и β-1,3,1,4-глюканазы уже около 20 лет коммерчески применяются в рационах на основе пшеницы и ячменя, а их отдача настолько велика, что в ряде рынков «вязких зерновых» проникновение этих ферментов в рацион цыплят-бройлеров превышает 90% (Bedford, 2000a). Механизм действия этих ферментов также был широко изучен и теперь относительно хорошо понятен (Bedford, 2000a).
Хотя использование ферментов для улучшения питательной ценности пшеницы и ячменя стало обычной практикой, применение ферментов в рационах на основе кукурузы не столь широко распространено. Вероятно, это связано с распространённым мнением в кормовой промышленности, что кукуруза обладает высокой и стабильной питательной ценностью, и поэтому добавление ферментов не принесёт такой же выгоды, как в рационах на «вязких» зерновых.
Несомненно, ожидаемое улучшение коэффициента конверсии корма (FCR), которое можно достичь с помощью существующих ферментов для рационов на основе пшеницы или ячменя (особенно карбогидраз), выше или, по крайней мере, стабильнее, чем ожидаемое улучшение для рационов на основе кукурузы. Для такой ситуации модели наименьших квадратов могут быть особенно ценными, так как они позволяют в значительной степени прогнозировать реакцию конкретного сырья или рациона на добавление экзогенных ферментов (Rosen, 2001).
В будущем принятие новых ферментов в кормовой промышленности, вероятно, будет во многом зависеть от способности производителей кормовых добавок демонстрировать эффективность ферментов в разных дозах предсказуемым и стабильным образом, что предотвратит случайное добавление ферментов в рационы без научного обоснования.
Таким образом, разработка новых ферментных систем или новых способов применения существующих ферментов должна идти параллельно с исследованиями качества кормового сырья.
Текущие исследования
Ферменты для рационов на основе пшеницы и ячменя
Предложено два основных механизма действия ксиланаз и β-глюканаз в рационах на основе пшеницы и ячменя:
-
Теория вязкости (viscosity)
-
Эффект «клетки» (cage effect) (Bedford, 2002)
Теория вязкости утверждает, что улучшение производительности, достигнутое при добавлении этих ферментов, выше, чем можно объяснить только высвобождённой питательной ценностью сахаров, поэтому ферменты дают дополнительное преимущество для усвояемости других питательных веществ.
Растворимые арабиноксиланы и β-глюканы с высокой молекулярной массой сильно поглощают воду и могут значительно увеличивать вязкость содержимого ЖКТ (Bedford & Classen, 1992; Nilsson et al., 2000). Повышение вязкости кишечника отрицательно сказывается на производительности животных, усвоении питательных веществ и вызывает нежелательные изменения микрофлоры в заднем отделе кишечника. Следовательно, снижение вязкости с помощью экзогенных ферментов даёт птице питательное преимущество (Bedford & Classen, 1992; van der Klis et al., 1993; Adeola & Bedford, 2005; Cowieson et al., 2005; Meng et al., 2005; Sieo et al., 2005).
Негативное влияние вязкости настолько существенно, что вязкость кормового сырья (например, пшеницы и ячменя) была предложена как надёжный показатель питательной ценности сырья и эффективности внешних пентозаназ (Bedford et al., 1991; Bedford & Classen, 1993).
Кроме того, эффекты вязкости более выражены у молодых животных, вероятно, из-за незрелости ЖКТ и меньшей способности справляться с растворимыми полисахаридами (Yasar & Forbes, 1999, 2000).
Эффект «клетки» связан с влиянием карбогидраз на клеточные стенки, что приводит к снижению их прочности и освобождению заключённых питательных веществ (Bedford, 2002). Вероятно, оба механизма участвуют в реакции на ксиланазы и β-глюканазы в рационе птицы, что приводит к положительным изменениям в производительности, сохранении питательных веществ, снижению липкости помёта и влажности подстилки, а также к благоприятным изменениям микрофлоры заднего отдела кишечника (Bedford, 2000b; Graham et al., 2003; Choct et al., 2004; Shakouri & Kermanshahi, 2005).
На сегодняшний день исследования карбогидраз для рационов на основе пшеницы и ячменя сосредоточены на более детальном изучении механизма действия, эффекта ферментов на других видах птицы, оценке значимости ингибиторов ферментов и резистентного крахмала, а также влияния обработки сырья (размер частиц, температура приготовления и использование цельного зерна).
