Gelişen enzim teknolojisi: ticari kümes hayvanı beslenmesi üzerindeki etkisi
Kümes hayvanı diyetlerinin besin değerini artırmak için ekzojen enzimlerin kullanımı nispeten yeni bir kavramdır. Teknoloji hızla ilerlemekte, yeni enzimler, enzim kombinasyonları ve uygulamalar geliştirilmekte, ancak bu ilerlemenin hızı büyük ölçüde düzenleyici kısıtlamalara bağlıdır. Çoğu kümes hayvanı beslenmesi araştırmacısı fitazın yem endüstrisinde enzim kullanımındaki en son büyük ilerleme olduğunu düşünmektedir.
Ancak, hammadde kalitesi, en küçük kareler modelleri kullanılarak reaksiyonların tahmini, gıda güvenliğinin iyileştirilmesi, kuş yaşının etkisi, çeşitli yan etkilerin ve enzim dozajının etkisi, artan net gelir ve azaltılmış çevre kirliliğine odaklanan yeni nesil enzimler üzerinde kapsamlı araştırmalar devam etmektedir.
Bu incelemenin amacı, kümes hayvanları için yem enzimleri alanındaki en son araştırmaları özetlemek ve önümüzdeki yıllarda kümes hayvanı endüstrisi için değerli olabilecek enzimlerin ve yeni enzim teknolojilerinin gelecekteki uygulamalarını öngörmektir.
Kümes Hayvanları: Enzimler: Beslenme: Sindirilebilirlik: Mikroflora: Modelleme
Endo-β-1,4-ksilanazlar ve β-1,3,1,4-glukanazlar yaklaşık 20 yıldır buğday ve arpa bazlı diyetlerde ticari olarak kullanılmaktadır ve yatırım getirileri o kadar yüksektir ki birçok “yapışkan tahıl” pazarında bu enzimlerin piliçlerde penetrasyonu %90’dan fazladır (Bedford, 2000a). Ayrıca, bu enzimlerin etki mekanizması kapsamlı bir şekilde incelenmiş ve artık nispeten iyi anlaşılmıştır (Bedford, 2000a).
Buğday ve arpanın besin değerini artırmak için enzim kullanımı yaygın bir uygulama haline gelmiş olsa da, mısır bazlı diyetlerde enzim kullanımı o kadar yaygın değildir. Bunun nedeni muhtemelen yem endüstrisinde mısırın yüksek besin değerine sahip ve stabil olduğu ve bu nedenle enzim ilavesinin yapışkan tahıllara dayalı diyetlerde olduğu kadar faydalı olamayacağı yönündeki yaygın algıdır.
Kuşkusuz, buğday veya arpa bazlı diyetler (özellikle karbohidrazlar) için mevcut enzimlerin kullanılmasıyla elde edilmesi beklenen tipik yem dönüşüm oranı (FCR) iyileştirmesi, mısır bazlı diyetlerde beklenen iyileştirmeden daha büyük veya en azından daha kararlıdır. Böyle bir durum için, en küçük kareler modelleri çok değerli olabilir, çünkü belirli bir hammaddenin veya diyetin ekzojen bir enzimin eklenmesine olası tepkisini büyük ölçüde tahmin edebilirler (Rosen, 2001).
Gelecekte, yem endüstrisi tarafından yeni enzimlerin benimsenmesinin büyük ölçüde yem katkı maddesi şirketlerinin enzimlerin etkinliğini farklı dozajlarda öngörülebilir ve tutarlı bir şekilde gösterme yeteneğine bağlı olması muhtemeldir, bu da enzimlerin diyetlere keyfi olarak ve bilimsel destek olmadan eklenmesini önleyecektir.
Bu nedenle, yeni enzim sistemlerinin veya mevcut enzimlerin yeni uygulamalarının geliştirilmesi, yem bileşenlerinin kalitesine yönelik araştırmalarla paralel olarak gerçekleştirilmelidir.
Güncel araştırmalar
Buğday ve arpa bazlı diyetler için enzimler
Buğday veya arpa bazlı diyetlerde ksilanaz ve β-glukanazın etkisi için iki ana mekanizma önerilmiştir:
Viskozite teorisi
Kafes etkisi (Bedford, 2002)
Viskozite teorisi, bu enzimlerin kümes hayvanı diyetlerine eklenmesiyle elde edilen performans iyileştirmesinin yalnızca salınan şekerlerin besin değeriyle açıklanmadığını; dolayısıyla, bu enzimlerin diğer diyet besinlerinin sindirilebilirliği için ek bir faydası olması gerektiğini belirtir.
Çözünebilir yüksek moleküler ağırlıklı arabinoksilanlar ve β-glukanlar suyu güçlü bir şekilde emer ve gastrointestinal (GI) içeriklerin viskozitesinde geometrik bir artışa neden olabilir (Bedford & Classen, 1992; Nilsson ve diğerleri 2000). Artan bağırsak viskozitesi, hayvan performansı, besin sindirilebilirliği ve distal bağırsağın mikroflorasında olumsuz değişikliklerle negatif ilişkilidir. Bu nedenle, ekzojen enzimlerin yardımıyla viskoziteyi azaltmak hayvana besinsel bir avantaj sağlar (Bedford & Classen, 1992; van der Klis ve ark. 1993; Adeola & Bedford, 2005; Cowieson ve ark. 2005; Meng ve ark. 2005; Sieo ve ark. 2005).
Viskozitenin hayvan performansı üzerindeki olumsuz etkileri o kadar şiddetlidir ki yem bileşenlerinin (örneğin buğday ve arpa) viskozitesi, bileşenin besin değerinin ve ekzojen pentozanazların etkinliğinin güvenilir bir göstergesi olarak önerilmiştir (Bedford ve ark. 1991; Bedford ve Classen, 1993).
Dahası, viskozitenin etkileri genç hayvanlarda daha belirgindir, muhtemelen yetişkin hayvanlardaki sindirim sisteminin olgunluğu ve çözünür polisakkaritlerle başa çıkma yetenekleri nedeniyle (Yasar & Forbes, 1999, 2000).
“Kafesleme” etkisi, hücre duvarı üzerindeki karbohidrazların etkileriyle ilişkilidir; bu, duvarın dayanıklılığını azaltır ve sıkışmış besinleri serbest bırakır (Bedford, 2002). Her iki mekanizmanın da kümes hayvanı diyetlerinde ksilanaz ve β-glukanaz tepkisinde rol oynaması muhtemeldir ve bu da performansta, besin tutulmasında, yapışkan dışkı ve ıslak altlık vakalarının azalmasında ve bağırsak mikrobiyotasında olumlu değişikliklere yol açar (Bedford, 2000b; Graham ve ark. 2003; Choct ve ark. 2004; Shakouri ve Kermanshahi, 2005).
Şu anda, buğday ve arpa bazlı diyetler için karbohidrazlar üzerine yapılan araştırmalar, etki şekli, enzimlerin piliçler dışındaki türlerdeki etkisi, enzim inhibitörlerinin ve dirençli nişastaların öneminin değerlendirilmesi ve parçacık boyutu, hazırlama sıcaklığı ve tam tahıl kullanımı gibi işleme etkilerinin daha ayrıntılı çalışmalarına odaklanmıştır.
Buğday bazlı diyetlerdeki ksilanazlar üzerine ilginç ve ortaya çıkan bir araştırma alanı,
Enzimin moleküler yapısı, çözünür ve çözünmez liflere olan afinitesinde ve inhibisyona duyarlılığında rol oynar.
Örneğin, Fontes ve ark. (2004) tarafından yapılan bir çalışmada, karbonhidrat bağlayıcı bir modül içeren ksilanazın, bu substrat bağlama yeteneğine sahip olmayan ticari bir enzimden buğday bazlı diyetlerde yaklaşık %5, çavdar bazlı diyetlerde ise %6 daha etkili olduğu gösterilmiştir.
Bu çalışmanın yazarları, enzimlerin bağlanma modülleri aracılığıyla substratlara bağlanma yeteneğinin, özellikle çözünmeyen karbonhidratların hidrolizi açısından enzimin in vivo verimliliğini artırdığı sonucuna varmıştır.
Bu bulgu önemlidir çünkü bu etki mekanizması hücre duvarının daha fazla hidrolizine izin vererek, hapsolmuş besinlerin salınmasına neden olmaktadır. Bu, yüksek konsantrasyonlarda çözünmeyen karbonhidrat içeren diyetlerde (örneğin, domuzlarda büyüme ve bitirme diyetleri) daha önemli olabilir.
Ekzojen enzimlerin inhibitörlere duyarlılığı da bilimsel bir tartışma konusudur, çünkü buğdaydaki ksilanaz inhibitörlerinin konsantrasyonunun gerçek önemi henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Ancak, Ponte ve ark. (2004) tarafından yapılan son çalışmalar, buğdayda bulunan ksilanaz inhibitörlerinin konsantrasyonunun ekzojen ksilanazın etkinliğinde sınırlayıcı bir faktör olduğu sonucuna varmıştır.
Engelbrecht ve ark. (2000) ayrıca ksilanaz inhibitörlerinin varlığının ekzojen ksilanaz enzimlerinin etkinliğini azalttığını ve bunun hamurun reolojik özellikleriyle ilişkili olduğunu belirtmiştir. Ayrıca, farklı ksilanaz tiplerinin etkinliğindeki farklılıklar, inhibitörlerin inhibisyon derecesindeki farklılıklarla ilişkili olabilir.
Dahası, buğdaydaki ksilanaz inhibitörlerinin konsantrasyonu genetik kökene, bitki büyümesi sırasındaki çevresel koşullara ve hasat ve depolama koşullarına bağlı olarak büyük ölçüde değişir (Gebruers ve ark. 2002; Bonnin ve ark. 2005). Bu faktörler buğdayın görünür metabolik enerjisinde (AME) ve ayrıca ekzojen enzimlere verilen tepki aralığında dalgalanmalara neden olabilir.
Bununla birlikte, bazı araştırmacılar çoğu ksilanaz inhibitörünün rekabetçi bir inhibisyon mekanizması kullandığına ve substratla (ekzojen ksilanaz) hızla doyurulabileceğine (McLauchlan ve ark. 1999; Gebruers ve ark. 2004) ve bunun sonucunda istenen fizyolojik etkileri üretmek için yeterli miktarda aktif ksilanaz kalabileceğine inanmaktadır.
Ancak, bu varsayım her zaman doğru olmayabilir; Bonnen ve ark.’na (2005) göre, buğdaydaki ksilanaz inhibitörünün konsantrasyonu yaklaşık 30 mg/g’dır ve bu, eklenen ksilanaz miktarından yaklaşık 250 kat daha fazla mol oranına sahiptir. Bu nedenle, ticari koşullarda tam ksilanaz inhibisyonunun gözlemlenmemesinin nedeni muhtemelen, inhibitörün doygunluğundan ziyade, yemin düşük nem içeriğinden dolayı enzim ile inhibitör arasında doğrudan temas olmamasıdır.
Ksilanaz inhibitörlerinin ekzojen enzimin in vivo etkinliği üzerinde gerçekten olumsuz bir etkiye sahip olup olmadığı, özellikle de yemlerin yüksek sıcaklıklarda şartlandırıldığı koşullar altında, inhibitörler proteinler olduğu için, hala tamamen açık değildir. Bununla birlikte, bu proteinlerin bir dereceye kadar ısıya dayanıklı olduğuna dair kanıtlar vardır (Gebruers ve ark. 2004).
Her durumda, inhibitörlerin pratikteki gerçek etkisinden bağımsız olarak, tahıllarda bu bileşiklerin varlığı, yemdeki enzim aktivitesi geri kazanımındaki dalgalanmalar, tüketicilerin ürün kalitesi ve stabilitesi algılarını olumsuz etkilediğinden, yem enzimi üreticilerine önemli bir maliyet yükler.
Yukarıdaki çalışmalar, substrat afinitesinin ve enzim inhibisyon derecesinin, monogastrik hayvanlar için yeni nesil lif parçalayıcı enzimlerin geliştirilmesinde temel faktörler olarak değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.
Son yıllarda, çeşitli etlik olmayan kümes hayvanı türlerinde nişasta olmayan polisakkarit (NSP) parçalayıcı enzimlerin etkinliğini araştıran birkaç makale yayınlanmıştır; Muhtemelen bu araştırma kısmen, enzim ürünlerinin kaydı için AB düzenleyici kurumlarının gerekliliklerine yanıt olarak yapıldı. Tablo 1, bazı son denemeleri özetlemektedir.
Adeola ve Bedford (2005) yakın zamanda ördekler için buğday bazlı diyetlerin besin değerinin ekzojen ksilanaz eklenerek artırılabileceğini gösterdi. Bu çalışmada, yüksek viskoziteli buğday bazlı bir diyete ksilanaz eklendiğinde kilo alımı ve yem dönüşüm oranı (FCR) yaklaşık %12 oranında iyileştirildi. Ancak ksilanazın düşük viskoziteli diyet üzerinde hiçbir etkisi olmadı ve bu da diyet viskozitesinin ördekler için buğdayın besin değerinde önemli bir rol oynadığını gösteriyor.
Laboratuvar (–O–), pelet yem; (–D–), ksilanaz içeren pelet yem; (V), ön pelet yem; (S), ksilanaz içeren ön pelet yem. Değerler ortalama değerler olup standart hataları dikey çubuklarla gösterilmiştir. a,b Farklı harflerle gösterilen ortalama değerler istatistiksel olarak anlamlı derecede farklıdır (P < 0,05).
Şekil 2. İn vitro sindirimden sonra son diyetlerin diyet viskozitesi (cPs). Peletlenmiş yem, ksilanaz içeren peletlenmiş yem, önceden peletlenmiş yem; ksilanaz içeren önceden peletlenmiş yem. Sunulan değerler ortalamalardır ve standart hataları dikey çubuklarla gösterilmiştir. a,b,c,d,e,f: Farklı harflerle gösterilen ortalamalar istatistiksel olarak anlamlı derecede farklıdır (P < 0,05).
Bununla birlikte, çelişkili sonuçlar da bildirilmiştir; örneğin, buğday, çavdar ve tritikale bazlı diyetlerde (Timmler ve Rodehutscord, 2001) ksilanazın performans endeksleri üzerinde anlamlı bir etkisi gözlenmemiştir, ancak bağırsak viskozitesi enzimin eklenmesiyle azaltılmıştır.
Mathlouthi ve ark. (2003a) yakın zamanda büyüyen hindiler için buğday ve arpa bazlı diyetlere enzim takviyesinin de performansı artırabileceğini göstermiştir. Yem dönüşüm oranının (FCR) diyette kullanılan buğday ve arpa miktarına bağlı olarak %2,5-5 oranında iyileştiğini ve diyet viskozitesinin enzim takviyesiyle önemli ölçüde azaldığını buldular.
Hindi diyetlerindeki enzimlerin faydalı etkilerinin çoğunun daha genç yaşlarda (<10 hafta) gözlemlendiği ve yaşlı hindilerde enzimlerin istatistiksel olarak anlamlı bir etkisinin gösterilmesinin daha zor olduğu unutulmamalıdır.
Yumurta tavukları da ekzojen enzimlerden faydalanır; Lazaro ve ark.’nın (2003) gösterdiği gibi, buğday, arpa ve çavdar bazlı diyetlere enzim eklenmesi yumurta üretiminde (%2,1) ve yem verimliliğinde (%2,5) önemli artışlara yol açmıştır. Bu performans artışının ksilanaz ve glukanaz eklenmesiyle diyet viskozitesinde meydana gelen azalmadan kaynaklandığı sonucuna vardılar.
Bu veriler Mathlouthi ve ark.’nın çalışmaları tarafından desteklenmektedir. (2003b) buğday ve arpa bazlı diyetlere ksilanaz ve glukanaz eklenmesiyle yumurta tavuklarının performansının arttığını ve diyet viskozitesinin azaldığını göstermiştir. Yazarlar ayrıca enzimlerin eklenmesiyle ilişkili göreceli iyileşmenin buğday, arpa, çavdar ve tritikale gibi viskoz tahıllara dayalı diyetlerde mısır bazlı diyetlere göre daha fazla olduğunu bulmuşlardır. Kümes hayvanları için buğday, arpa, çavdar ve tritikale bazlı diyetlerde ksilanaz ve glukanaz kullanımının çeşitli performans parametrelerini iyileştirdiği gösterilmiştir. Ancak, bu etkilerin her zaman tutarlı olmadığı ve yem bileşenlerinin kalitesine (yani tahılda bulunan görünür metabolize edilebilir enerji veya daha kesin olarak tahılda bulunan yem dönüşüm oranı), kuşun yaşına, bağırsak mikrobiyal topluluğunun doğasına, barınma ortamına ve/veya diyetin fiziksel işlenmesine bağlı olma ihtimalinin yüksek olduğu sonucuna varılabilir.
Son zamanlarda yapılan bir çalışma, yüksek sıcaklıkta termal işlemenin broylerler için buğday bazlı diyetler üzerinde sahip olabileceği etkiyi göstermiştir (Cowieson ve diğerleri, 2005). Bu çalışmada, ksilanaz ilavesiyle ilişkili performans iyileştirmeleri, 80°C’de işlenen diyetlere göre 90°C’de işlenen diyetlerde daha belirgindi. Diyetlerin kimyasal karakterizasyonu, ısıl işlemin diyetin viskozitesini ve çözünür arabinoksilan konsantrasyonunu artırdığını göstermiştir (Şekil 1 ve 2). Ayrıca, ekzojen ksilanaz ilavesi, arabinoksilan bazlı karbonhidratların hem viskozitesini hem de polimerizasyon derecesini azaltmıştır.
Daha önce benzer reaksiyonlar gözlemlenmişti, broylerler için buğday bazlı diyetler için optimum işleme sıcaklığı yaklaşık 85°C idi ve daha yüksek sıcaklıkların olumsuz etkileri vardı (Silversides ve Bedford, 1999).
Ayrıca, Scott (2005) tarafından yakın zamanda elde edilen veriler, peletlemenin sindirim sistemi içeriğinin viskozitesini yaklaşık %17 oranında artırdığı ancak bunun enzim eklenmesiyle önemli ölçüde azaldığını göstererek Kanada buğdayında da benzer etkilerin gözlemlendiğini göstermiştir. Isıl işlemeyle ilişkili diyet özelliklerindeki değişikliklere ek olarak, enzim ürünlerinin termal kararlılığı da dikkate alınmalıdır. Enzimler protein oldukları için, diyet matrisine ısı uygulanmasını içeren yem işleme koşullarına (örneğin, şartlandırma ve peletleme) maruz kaldıklarında bir dereceye kadar (üçüncül ve dördüncül yapılarına bağlı olarak) denatüre olurlar.
Hedeflenen evrim süreçleri veya kaplama teknolojisi yoluyla termal olarak daha kararlı hale getirilen enzimler, işleme sonrası verimleri genellikle daha yüksek olduğundan, daha az kararlı enzimlere göre bir avantaja sahip olabilir. Ancak, 85–90°C’ye kadar kararlı olan enzimler için optimum sıcaklığın genellikle kuşun iç vücut sıcaklığından (yaklaşık 40°C) çok daha yüksek olduğu ve bu nedenle yüksek içsel termal kararlılıkla evrimleşen enzimlerin daha düşük sıcaklıklarda daha düşük performans gösterebileceği unutulmamalıdır.
Bu veriler, ekzojen ksilanazlara karşı daha düzgün bir yanıt elde etmek için şartlandırma sıcaklığının önemli bir faktör olarak değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.
Son zamanlardaki birkaç makalede, performansı, sindirim sağlığını iyileştirmek ve hastalık sıklığını azaltmak için kümes hayvanı diyetlerinde tam tahılların kullanılması önerilmiştir (Svihus ve ark., 2004; Bjerrum ve ark., 2005) piliçlere tam buğday verilmesinin distal gastrointestinal kanaldaki Clostridium perfringens sayısını önemli ölçüde azalttığını gösteren veriler sunulmuş ve taşlığın ileumda istenmeyen bakterilerin yerleşmesini önlemek için önemli bir organ olduğu sonucuna varılmıştır.
Diyete tam tahılların eklenmesinin ardından tavukların bağırsak mikrobiyotasında olumlu değişiklikler bildirilmiştir (Apajalahti ve ark., 1998, 2001) (Şekil 3). Ksilanaz ile tam tahıllı beslenme arasındaki etkileşim daha az ilgi görmüştür, ancak bu konuyu ele alan makaleler ksilanazın etkisinin büyük ölçüde diyetteki tam tahılların varlığından bağımsız olduğu sonucuna varmıştır (Wurt ve ark., 2004, Engberg ve ark., 2004, Jones ve Taylor 2001).
(Kör bağırsak) piliçleri. Kör bağırsak mikroflorası, yalnızca standart ticari yemle beslenen iki çiftlikten (A) ve bu ticari yemi tam buğdayla takviye edilmiş şekilde besleyen iki çiftlikten (B) alınan üç tekrar tavukta guanin artı sitozin (G+C) yüzde profili kullanılarak analiz edildi. Bakteriyel bolluğun ortalama değerleri G+C yüzdesine dayanmaktadır ve standart hataları dikey çubuklarla gösterilmiştir. G+C profil tekniği ve istatistiksel yöntem başka bir yerde ayrıntılı olarak açıklanmıştır (Apajalahti ve diğerleri, 1998, 2001).
Mısır için enzimler
Mısır bazlı diyetlerde ekzojen enzimlerin kullanımı son literatürde önemli ilgi görmüştür. Bunun nedeni, küresel mısır yem pazarının büyük boyutu, mısırın değişken bir yem maddesi olduğunun anlaşılması ve bu yem segmentinde enzim ürünlerinin nispeten düşük penetrasyonu olabilir ve bu da ticari olarak desteklenen araştırma programlarını teşvik etmiştir. Bir inceleme, mısır bazlı diyetlerde enzim takviyesinin etkilerini özetlemiş ve çeşitli enzimler için bazı etki mekanizmaları önermiştir (Cowieson, 2005). Bu nedenle, bu inceleme tekrarlanmayacaktır. Summers tarafından 2001’de yapılan bir diğer inceleme kapsamlıdır ve kümes hayvanları için besin değerini belirleyen mısırdaki önemli faktörleri ve ekzojen enzimlerin etkilerini özetlemektedir. Okuyucu daha ayrıntılı bilgi için bu kaynaklara yönlendirilir.
Bitkisel protein öğünleri için enzimler
Kümes hayvanları diyetleri için bitkisel protein yemlerinin enzim takviyesine yönelik araştırma, substratlar hakkında bilgi çok sınırlı olduğu için bir tür mayın tarlasıdır. Örneğin, soya fasulyesi unu, yağlı tohum unu, acı bakla unu ve tarla fasulyesi unu’nun karbonhidrat bileşimi, karbonhidratları çoğunlukla nişasta bazlı olan tahıllara kıyasla nispeten karmaşıktır (Bach Knudsen, 1997; Choct, 1997; Leske & Coon, 1999; Graham ve diğerleri, 2002). Ayrıca, bitkisel protein öğünlerindeki karbonhidratların kendileri antinutrisyonel özelliklere sahip olabilir (Cowieson & Acamovic 2003). Ancak, bu alanda çok sayıda çalışma rapor edilmiş olup, çok çeşitli enzimlere karşı farklı tepkiler gösterilmiştir (Tablo 2).
Vahjen ve ark. (2005) tarafından yakın zamanda yayınlanan bir makalede, soya fasulyesi unu için en etkili enzimlerin 1,4-β-arabinogalaktanazlar olduğu gösterildi, ancak bu enzim galaktomannanaz ile birleştirildiğinde şekerlerin salınmasında sinerjistik etkiler gözlemlendi. Ancak, bu sinerjistik etkiler in vitro etlik piliçlerin in vivo performansını tutarlı bir şekilde iyileştirmedi. Aslında, galaktanaz ve mannanaz kombinasyonu, kontrol diyetiyle beslenen tavuklara kıyasla vücut ağırlığı kazanımında %22’lik bir azalmaya neden oldu. Yazarlar, enzimin kümes hayvanı performansı üzerindeki hayal kırıklığı yaratan etkilerinin, bağırsak ozmotik basıncını artıran oligomerlerin salınmasından kaynaklanabileceği sonucuna vardı. Benzer sonuçlar, lupin unu sindiriminde poligalakturonaz ve pektin metilesteraz kombinasyonunun kullanımı için de bildirilmiştir (Ali ve ark., 2005).
Bu çalışmada, pektinaz kombinasyonu lupin polisakkaritlerinin en yüksek hidrolizini verdi. Ancak yazarlar, pektinazların kombinasyonunun lupin polisakkaritlerini hidrolize etmede etkili olabilmesine rağmen, bu enzimleri canlı üzerinde test etmeden önce doğru dozajların belirlenmesi gerektiği sonucuna vardılar, çünkü pektin metilesterazın aşırı kullanımı kümes hayvanı performansı üzerinde zararlı etkilere sahip olabilir.
Douglas ve diğerleri (2000), on iki farklı soya fasulyesi unu örneği içeren bir diyetle beslenen piliçlerin performansı üzerinde enzim takviyesinin (ksilanaz, amilaz ve proteaz) etkisini bildirdiler. Bu çalışmada, enzimin etkisinin, yemeğin doğal sindirilebilir enerji içeriğinden kaynaklanabilecek soya fasulyesi unu partisinin türüne bağlı olduğu bulundu. Ancak yazarlar her bir yemek örneğinde tripsin inhibitör aktivitesini veya lektin konsantrasyonunu bildirmediğinden, enzim tepkisindeki varyasyonun bir kısmı, tripsin inhibitör aktivitesindeki, lektinlerdeki veya işleme sırasında amino asitlere verilen hasar derecesindeki değişikliklerden kaynaklanıyor olabilir.
Clark ve Wiseman (2005) yakın zamanda soya fasulyesi ununda tripsin inhibitörü konsantrasyonunun besin değerini belirlemede çok önemli bir rol oynadığını gösteren verileri yayınladı. Douglas ve ark. (2000) çalışmasındaki enzim bileşimindeki proteaz bileşeninin soya fasulyesi ununda tripsin inhibitörlerinin olumsuz etkilerini azaltabileceği ve sindirilebilir enerjiyi artırarak iç kayıpları önleyebileceği mümkündür.
Bu hipotez, ekzojen proteazın in vitro soya fasulyesi ununda protein antinutrisyonel maddelerini başarılı bir şekilde denatüre edebileceğini ve kümes hayvanları için besin değerini potansiyel olarak artırabileceğini gösteren Hu ve ark. (1993) tarafından yayınlanan verilerle desteklenmektedir (Şekil 4).
Ghazi ve ark. (2002) ayrıca proteazın kümes hayvanları için soya unu besin değerini iyileştirmede başarılı olduğunu bulmuş ve undaki antijenik proteinlerin hidrolizinin veya ısıdan zarar görmüş proteinlerin sindirilebilirliğinin iyileştirilmesinin artan performanstan sorumlu olabileceği sonucuna varmıştır.
Bu, proteazın protein antinutrisyonel faktörleri, antijenik proteinleri ve işleme sırasında hasar gören proteinleri hedefleyerek soya unu (ve muhtemelen diğer protein unları) besin değerini iyileştirebilen aday enzimlerden biri olabileceğini düşündürmektedir. Kocher ve ark. (2002), enzimin mısır ve soya unu bazlı bir diyete eklenmesinin, diyetin metabolize edilebilir enerjisini %1,6 oranında artırdığını bildirmiştir (P < 0,05). Yazarlar, enzimin karbonhidrat sindirilebilirliği üzerindeki yararlı etkilerinin, unun görünür metabolize edilebilir enerjisini iyileştirdiği sonucuna varmıştır. Ancak, bu çalışmada performansta (kilo alımı veya yem dönüşüm oranı) önemli bir iyileşmenin gözlenmediğine dikkat edilmelidir.
Diğer protein öğünlerini içeren diyetlere enzim eklemek de değerli olabilir. Örneğin, Covizon ve ark. (2003) tarafından yapılan araştırma, nohut unu içeren diyetlerin besin değerinin ksilanaz, amilaz ve selülaz gibi enzimlerin bir kombinasyonunun eklenmesiyle iyileştirildiğini ve faydalı etkilerin bir kısmının endojen mukus salgılanmasının azaltılmasıyla elde edildiğini göstermiştir.
Bugüne kadar çok az ilgi gören ancak önümüzdeki yıllarda çok ilgi görmesi muhtemel bir alan, monogastrik hayvan beslenmesinde çözeltili kurutulmuş tahılların (DDGS) kullanımı ve uygun ekzojen enzimlerin kullanımıyla DDGS’nin enerji değerinin iyileştirilmesidir. DDGS’nin besin profili nispeten iyidir, ancak kümes hayvanı diyetlerinde kullanımını sınırlayabilecek yüksek bir lif içeriğine sahiptir (Tablo 3; Spiehs ve ark. 2002; Blia ve ark. 2004; Lumpkins ve ark. 2004). DDGS’nin fosfor içeriği yaklaşık %0,9’dur (Spiehs ve ark. 2002) ve diğer yemlere kıyasla kümes hayvanları tarafından oldukça emilebilirdir (%54-100; Martinez ve ark. 2004; Lumpkins ve Batal 2005). Bu yüksek emilebilirlik, fitaz takviyesinin DDGS için gerekli olmayabileceğini düşündürmektedir. Ancak, DDGS’deki fosfor bulunabilirliğindeki önemli dalgalanmalar beslenme uzmanları için kabul edilemezdir ve bu nedenle fitaz bu dalgalanmaları azaltmak için yararlı bir araç olabilir.
DDGS’nin yüksek lif içeriği ve besin değerindeki değişiklikler nedeniyle (Cromwell ve ark. 1993), özellikle çözünmeyen liflere yüksek afinitesi olan enzimler olmak üzere NSP’yi parçalayan enzimler kullanılarak besin değerini iyileştirme potansiyeli vardır. Ayrıca, DDGS’deki amino asitler, özellikle lizin için ciddi olabilen kurutma sırasında hasar nedeniyle düşük emilime sahip olabilir (Goodson ve Fontaine 2004; Lumpkins ve Batall 2005).
Bu nedenle, DDGS’nin besin değeri, diyete ekzojen proteazlar veya glukozamin tipi bileşikleri hidrolize edebilen enzimler eklenerek de artırılabilir. Yazarların bilgisi dahilinde, kümes hayvanları için DDGS içeren diyetlere enzim eklenmesiyle ilgili hakemli dergilerde hiçbir makale yayınlanmamıştır; bu alan daha fazla ilgi ve araştırma gerektirmektedir.
Fitaz
Fitaz, hem buğday veya arpa bazlı diyetlerde hem de mısır bazlı diyetlerde kullanıldığı için hayvan yemi için bir enzim olarak nispeten benzersizdir, bu nedenle fitazlar için potansiyel pazar çok büyüktür. Bu nedenle, monogastrik hayvan diyetlerinde çeşitli fitazların etkinliği ve etki mekanizması hakkında çok fazla araştırma yapılmıştır. Fitazın diyet fosforunun (P) tutulmasını iyileştirmede etkili olduğu (Simons ve ark., 1990) ve ayrıca diyet amino asitlerinin ve enerjisinin tutulmasını da iyileştirebileceği sonucuna varılabilir (Selle ve ark., 2005).
Fitazın etki mekanizması üzerine yakın zamanda yapılan araştırmalardan biri, fitat ve fitazın endojen salgılar üzerindeki etkileri ve fitazın bazı yararlı etkilerinin endojen salgılar ve mukosin üretimindeki olumlu değişikliklerden kaynaklanıp kaynaklanmadığı ile ilgilidir. Son çalışmalar, yem olmadığında fitatın (inositol hekzafosfatın sulu bir çözeltisi olarak) 6 haftalık etlik piliçlerden endojen minerallerin, amino asitlerin ve mukosin karbonhidratlarının salgılanmasını artırabileceğini (Şekil 5) ve fitazın bu olumsuz etkileri kısmen azaltabileceğini göstermiştir (Cowieson ve ark., 2004). Bu sonuçlar Onyango ve ark. tarafından da desteklenmektedir. (2004), fitik asit varlığının ördek ve piliçlerin bağırsaklarındaki endojen mukusların salgılanmasını artırdığını göstermiştir. Fitazın hayvan diyetlerindeki yararlı etkilerinin bir kısmı, fitatın anti-besinsel etkilerinin azaltılması ve ayrıca yemden besin maddelerinin salınması ile ilişkili olabilir. Fitazın amino asit sindirim katsayıları üzerindeki etkisi incelendiğinde, bu etkilerin değişken olduğu ve amino asit türüne bağlı olduğu görülmektedir (Selle vd., 2000; Adeola & Sands 2003; Cowieson vd., 2006), böylece treonin, sistein, arginin ve serin gibi amino asitlerin sindirimi, örneğin metiyoninden daha fazla fitaz tarafından iyileştirilmektedir (Biehl & Baker 1997; Kornegay vd., 1999; Namkung & Leeson vd. 1999, Zhang vd., 1999).
Şekil 5. Fitaz ve fitik asidin (inositol hekzafosfat; IP6) 6 haftalık etlik piliçlerde siyalik asit atılımı üzerindeki etkisi. Değerler ortalamalardır ve standart hataları dikey çubuklarla gösterilmiştir. Ortalama değer, kontrol grubundan önemli ölçüde farklıydı (P < 0,05) (Cowieson ve ark., 2004’ten uyarlanmıştır).
Sindirilebilirlik katsayıları fitaz eklenmesiyle en büyük iyileşmeyi gösteren amino asitlerin, endojen enzimlerde ve musinlerde en yüksek konsantrasyonlarda bulunanlar olduğunu belirtmek önemlidir (Forstner ve Forstner, 1994).
Watson ve ark. (2005), yakın zamanda besinsel olarak eksiksiz diyetlere fitaz eklenmesinin performansta daha fazla artışa yol açabileceğini gösteren verileri yayınladı. Cowieson ve ark. (2006b,c) da eksiksiz diyetlerde karbohidraz ve fitaz enzimlerinin kombinasyonuyla benzer etkiler gözlemledi. Bu bulgular, piliçlerin fosfor gereksiniminin daha önce düşünülenden daha fazla olduğunu veya Fitazın bakım gereksinimlerini azaltarak ve böylece performansı artırarak yiyeceklerin net besin değerini artırabileceğini göstermektedir.
Bu alandaki bir diğer ilginç çalışma, fitaz. Onyango ve diğerleri (2005), farklı fitazların (Peniophora ve Escherichia’dan) sindirim sisteminde hidrolize karşı farklı dirençlere sahip olduğunu gösteren verileri yayınladı. Bu önemlidir çünkü sindirim sisteminde fitat hidrolizinin ana yeri gastrik aşamadır (fitatın en çözünür olduğu zaman) ve bu nedenle enzim aktivitesinin kaybı biyoyararlanımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Sindirim sistemindeki enzim stabilitesi sorunu yalnızca fitaz için değil, aynı zamanda sindirim sisteminin distal kısmında aktif olduğu iddia edilen uçucu yağlar gibi diğer enzim sistemleri ve gıda katkı maddeleri için de önemlidir, çünkü bunlar önce sindirim sisteminin ilk kısmında hayatta kalmalıdır (örneğin, proteoliz veya emülsifikasyon ve endojen lipazlar tarafından sindirim).
Ekzojen fitazın ekzojen besinlerin ve endojen salgıların tutulması üzerinde önemli bir etkisi olduğu açıktır, bu nedenle fitazın eklendiği diyetin bu değişiklikleri karşılayacak şekilde stratejik olarak tasarlanması esastır bağırsak ekolojisi ve besin sindirilebilirliği.
Deneysel kanıtlar, fitaz kullanıldığında su alımının ve atılımının arttığını göstermektedir; bu, gastrointestinal sistemdeki ozmotik basınçtaki değişikliklerle ilişkili olabilir; bu, salınan iyonlardan veya sodyum ve potasyum salgılanmasındaki değişikliklerden kaynaklanıyor olabilir (Cowieson ve ark. 2004).
Fitaz üzerine gelecekteki araştırmalar, endojen salgılar, protein dönüşümü ve asit-baz dengesi ile ozmotik potansiyelin fitaz verimliliği ve kuş performansı üzerindeki etkisi üzerindeki etkilerini açıklamaya odaklanmalıdır.
Enzimler ve endojen salgılar
Sindirim sırasında, besinlerin bağırsak lümeninden (iç boşluk) vücuda net bir hareketi vardır. Ancak, aynı zamanda, bileşikler Bağırsakla ilişkili dokulardan lümene hareket ederler. Bu bileşikler esas olarak musinler, endojen enzimler, safra, elektrolitler, bikarbonatlar, dökülen hücreler ve ürik asit gibi diğer azotlu bileşikleri içerir (Fuller & Reeds, 1998). Bu endojen salgılar etkili sindirim için elzem olsa da, özellikle aşırı üretim meydana geldiğinde hayvan için besinsel bir maliyeti vardır; örneğin, diyette tripsin inhibitörleri mevcut olduğunda (Clarke & Wiseman, 2005). Ancak, bu besinsel maliyet, amino asit gereksinimlerinden daha fazla enerji dengesi açısından önemlidir, çünkü atılan nitrojenin yaklaşık %90’ı hayvan tarafından tutulur (Krawielitzki ve ark. 1990, 1994). Bu nedenle, endojen salgıların gerçek “maliyetinin” muhtemelen diyetin net enerjisi için amino asit gereksinimleri üzerindeki etkisinden daha fazla olduğu sonucuna varılabilir.
Artan endojen salgıları uyarabilen diyetler ve yiyecekler hayvanlar için besinsel olarak maliyetlidir. Örneğin, fitat (Cowieson ve ark. 2004), tanenler (Mansoori & Acamovic, 1998) ve nişasta olmayan polisakkaritler (NSP) (Larsen et al. 1993; Angkanaporn et al. 1994; Cowieson & Acamovic, 2003) etlik piliçlerde endojen salgıları artırdığı ve performansı düşürdüğü gösterilmiştir. Bu kanıt, endojen salgıları uyaran bu antinutrisyonel bileşikleri hidrolize eden ekzojen enzimlerin (en azından kısmen) bu endojen bileşiklerin salgısını azaltarak etkilerini gösterebileceği sonucuna varmaktadır.
Bu alandaki gelecekteki araştırmalar, ekzojen enzimlerin beslenme gereksinimleri üzerindeki etkilerine odaklanmalıdır, çünkü bu alan hala büyük ölçüde bilinmemektedir.
Enzimler, bağışıklık yeterliliği ve mikrobiyal flora
Tavuğun ileum ve kör bağırsağındaki mikroorganizma konsantrasyonu çok yüksektir ve sindirimin gramı başına sırasıyla 109 ve 1011 sayısına ulaşabilir (Apajalahti & Bedford, 1998). Bu sayılar son derece yüksektir ve metabolik olarak aktif organizmaların böyle bir konsantrasyonu, konakçının hastalıkla savaşma ve besinleri metabolize etme yeteneği üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Bakteriyel topluluk metabolizma kaynağı olarak diyete büyük ölçüde bağımlıdır (Wagner & Thomas, 1977; Savory, 1992). Bu nedenle, diyet bileşimindeki veya besin yoğunluğundaki değişiklikler bağırsak mikrobiyal popülasyonları üzerinde önemli etkilere sahip olabilir (Gibson vd. 1996; Hillman, 1999; Reid & Hillman, 1999; Hopwood vd. 2002), bu da hayvanın besin maddelerinin sindirimi ve emiliminde yardımcı olur.
Böylece, ekzojen enzimler, bakterilerin kullandığı karbon substratlarını etkileyerek sindirim sistemindeki mikrobiyal popülasyonları dolaylı olarak değiştirebilir (Choct ve ark. 1999; Bedford, 2000b; Cowieson ve ark. 2000). Bağırsaktaki hem geçici hem de kalıcı bakteriler, metabolizmaları ve büyümeleri için kuşun tükettiği besinlere bağlı olduğundan (Savory, 1992; Lan ve ark. 2005), diyetteki materyalin türü, sindirim sistemindeki mikrobiyal popülasyonlar üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir (Wagner ve Thomas, 1977).
Sindirim sisteminin pH’ı, gıda geçiş hızı, yem parçacıklarının boyutu, taşlığın etkisi, ekzojen ve endojen enzimlerin varlığı, yüksek oksijen basıncı ve safra tuzları gibi endojen antimikrobiyal bileşikler gibi diğer faktörler, ince bağırsakta mikrobiyal çoğalmayı sınırlamaya yardımcı olur (Bedford, 2000b).
İyi işleyen bir bağırsak, besinlerin bağırsak lümeni ile dolaşım arasında geçmesine izin verirken aynı zamanda patojenlerin girişini de engellemelidir. Bağırsakta birkaç savunma mekanizması aktiftir ve bunlar iki kategoriye ayrılabilir: immünolojik olmayan (immünolojik olmayan) ve immünolojik.
İmmünolojik olmayan savunma mekanizmalarına örnek olarak asitlik, safra salgıları ve bakteri hücre duvarlarını parçalayabilen proteolitik enzimler verilebilir. Mikropların üst ince bağırsağın epiteline (astarına) yapışması, peristalsis’in (bağırsakların dalgalı kasılmaları) mekanik hareketi ile azaltılabilir. Ayrıca, goblet hücreleri tarafından salgılanan mukus, bağırsak epitelinin yüzeyini korur ve aynı zamanda yabancı antijenleri tutabilen viskoz bir matris oluşturur (Forstner & Forstner, 1994; King, 1998).
(Fernandez ve ark., 2000) Kümes hayvanı diyetine ksilanaz enziminin eklenmesinin mukus (mukoza maddesi) sentezini etkilediği bildirilmiştir. Enzimlerin mukus sentezi üzerindeki etkisi tam olarak açık değildir, ancak ksilanazın bağırsak içeriğinin viskozitesini azaltarak goblet hücreleri tarafından mukus salgılanmasını artırması mümkündür. Veriler ayrıca ksilanazın kümes hayvanı bağırsağının farklı kısımlarındaki goblet hücrelerinin mukuslarındaki N-asetilglukozamin gruplarını değiştirdiğini göstermiştir.
Bağırsak mukuslarının karbonhidrat özelliklerinin patojenik bakteriler Salmonella typhimurium ve Yersinia enterocolitica’nın yapışmasını engellediği bildirilmiştir (Ensgraber ve ark. 1992). Nohut unu içeren bir diyete ksilanaz, amilaz ve selülaz içeren bir enzim kokteylinin eklenmesinin endojen mukus salgılanmasını azalttığı gösterilmiştir (Cowieson ve ark. 2003).
Enzimlerin normal bağırsak mikrobiyal florasını (klinik veya subklinik hastalığa neden olmayan, kontrollü bir şekilde büyüyen ve metabolik ürünler üreterek konakçıya enerji sağlayan bir flora) oluşturma işlevi, konakçı bağışıklığını artırabilir. Bu artış, muhtemelen saprojenik bileşiklerin (bozulmuş maddeler) konsantrasyonunu azaltarak mukozal ve sistemik bağışıklık savunma mekanizmalarının uyarılmasıyla ilişkili olabilir.
Ketonen ve Rautonen (2005), ekzojen enzimlerin kullanımının bağırsak bağışıklık hücreleri tarafından besin alımını artırdığını ve bağışıklığın iyileşmesine katkıda bulunduğunu bildirmiştir. Bu araştırmacılar, kümes hayvanı diyetine ksilanaz, amilaz ve proteaz karışımı eklendiğinde bağırsak içeriğindeki IgA konsantrasyonunda bir artış gözlemlemiştir.
Aynı yazarlar (Kettunen ve ark. 2005) yakın zamanda bu enzimlerin betain ile kombinasyonunun bağışıklık olgunlaşmasını desteklediğini, böylece ileal dokudaki CD4+ hücrelerinin arttığını ve bağırsak içeriğindeki IgA seviyelerinin arttığını bildirmiştir.
Feng ve ark. (2004) ayrıca, diyete ekzojen enzimlerin eklenmesiyle doğal öldürücü hücre aktivitesi ve serum antikor titreleri gibi bağışıklıkla ilgili tepkilerin arttığını bildirmiştir.
Ekzojen enzimlerin kullanımıyla bağışıklık savunma mekanizmalarını manipüle etme yeteneğinin derecesi, normal mikrobiyota, mukozal bağışıklık bileşenleri ve bu süreçler üzerindeki farklı enzim türlerinin etkisi arasındaki hassas dengenin hücresel ve moleküler mekanizmalarına ilişkin anlayışımıza bağlıdır.
Öngörülebilirlik
İçerik Kalitesi
Ekzojen enzimlerin etkisi, substratlarına ve eklendikleri gıdanın içsel besin değerine olan müteakip etkiye ayrılmaz bir şekilde bağlıdır. Bu nedenle, enzimlerin tam olarak ve ölçülebilir ve tutarlı bir verimlilikle kullanılması için ham maddelerin kalitesinin bilinmesi esastır. Ham madde kalitesi, yaygın bir terim olmasına rağmen basit bir tanımı yoktur. Genel olarak, bir gıdanın besin kalitesi, içindeki besin maddelerinin konsantrasyonu ve sindirilebilirliği, besin dışı bileşenler (selüloz gibi) tarafından seyreltilmesi ve negatif besin değerine sahip bileşenler (tripsin inhibitörleri gibi) tarafından artırılmasının bir fonksiyonudur. Bu gıda matrisine enzimler eklendiğinde, besinlerin veya seyrelticilerin sindirilebilirliğini artırmada etken olarak veya olumsuz anti-besin etkilerini azaltmada etken olarak düşünülebilirler.
Örneğin, enzimlerin bir hammaddenin enerji değerindeki dalgalanmaları azalttığı gösterildiğinden, enerji değeri iyileştirmesinin, doğal olarak daha yüksek metabolize edilebilir enerjiye sahip hammaddelere göre daha düşük metabolize edilebilir enerjiye sahip hammaddeler için daha fazla olacağını varsaymak mantıklıdır. Gerçekten de, bu hem buğday hem de soya fasulyesi unu için gösterilmiştir (Douglas ve ark. 2000; Scott, 2005). Douglas ve ark. (2000), 12 farklı soya fasulyesi unu partisi kullanarak mısır-soya fasulyesi diyetlerine ekzojen enzimler eklemenin etkisini araştırmıştır. Enzimin etkisinin, protein çözünürlüğü veya protein içeriği veya öğünün toplam enerjisi gibi ölçülen değişkenlerden bazılarından bağımsız olduğunu buldular.
Ancak sindirilebilir temel enerji içeriğine daha bağımlıydı. Benzer şekilde, Scott (2005) yüksek içsel yem dönüşüm oranlarına (FCR) sahip buğday örneklerinin eklenen enzimlere iyi yanıt verdiğini bildirdi.
Yem kalitesi hakkında daha iyi bilgi ve substratlar hakkında daha fazla anlayışla, yeni nesil yem enzimlerinin geliştirilmesi daha kolay hale gelebilir.
Fonksiyonel çalışmalar, metabolizma çalışmaları ve in vitro laboratuvar deneyleri dahil olmak üzere bir yemin besin değerini değerlendirmek için çeşitli yöntemler vardır. Ancak, kümes hayvanı diyetleri formüle edilmeden önce tüm yemlerin besin değerini değerlendirmek için çok sayıda hayvan kullanmak ne pratik ne de etiktir. Bu nedenle, belirli bir tahıl veya baklagil partisinin besin değerini ve bunların in vitro deneyler yoluyla ekzojen enzimlere tepkisini değerlendirebilen istatistiksel modellere sahip olmak arzu edilir. Bu, in vitro parametrelerle ilişkilendirilen performans ve metabolizma verilerinin holo-analizi kullanılarak elde edilebilir (Rosen 2002a,b)
Hayvan Modelleme
Bir yemin besin değerini veya bir yem katkı maddesine verilen yanıtı tahmin etmek için hayvan modellerinin kullanılması yeni bir kavram değildir, ancak son yıllarda, özellikle hayvan büyüme modellemesinde sinir ağları ve bulanık mantığın tanıtılmasıyla daha karmaşık hale gelmiştir. Bakırdan (Cu) antimikrobiyal büyüme destekleyicilerine ve ekzojen enzimlere kadar çeşitli yem katkı maddelerine verilen yanıtlar için en uygun cebirsel modelleri sağlamak amacıyla yayınlanmış veriler kullanılarak çok büyük veri tabanları oluşturulmuştur (Rosen, 2001). Bu modeller, yalnızca bir veya iki deneyin sonuçları incelendiğinde belirgin olmayan yem katkı maddelerine verilen yanıtta yer alan önemli değişkenleri vurguladıkları için yem endüstrisi için çok yararlı olabilir.
Ancak, yalnızca yayınlanmış veriler üzerine inşa edilen modeller kaçınılmaz olarak olumlu sonuçlara doğru eğilimlidir, çünkü katkı maddelerine verilen olumsuz veya değişmeyen yanıtlar nadiren yayınlanır. Ayrıca, yayınlanmış verilere dayalı modellerdeki içsel değişkenlik, optimum sonuçlara ulaşmak için daha küçük veri tabanlarının kullanılmasını imkansız hale getirir. Gerçekten de Rosen (2002a, b), kullanılabilir bir model geliştirmek için en az yaklaşık 100 deneyin gerekli olduğunu, bu sayının doğrudan veritabanındaki değişkenlikle ilişkili olması gerektiğini ileri sürmektedir. Daha az varyansa sahip daha kontrollü koşullar altında geliştirilen veri tabanları için, gereken deney sayısı önemli ölçüde daha düşük olabilir. Ancak, girdilerin varyansı çok düşükse, veritabanının gücü zayıflar çünkü çevre, bakım vb. gibi önemli değişkenleri çıkarmak için yeterli veri yoktur.
Bu nedenle, önemli gerçek etkilerin göz ardı edilmesine neden olabilecek yüksek değişkenlik ile çok kontrollü ve yapay görünme olasılığı yüksek bir model arasında bir denge olabilir. Hayvan performans verilerine dayalı en küçük kareler modellerinin kullanımının, belirli beslenme koşulları altında bir yem katkı maddesine verilen hayvan tepkisini tahmin etmek için güçlü bir araç olduğu sonucuna varılabilir.
Gelecekte yeni enzimler de dahil olmak üzere yeni yem katkı maddelerinin geliştirilmesine, yanıtın büyüklüğünü ve kalıcılığını tahmin edebilen modellerin eşlik etmesi muhtemeldir. Bu, özellikle yanıtların alt katkı maddesi, katkı maddesi veya sinerjistik olabileceği yem katkı maddesi kombinasyonları kullanıldığında geçerlidir. Bu nedenle, istatistiksel modelleme yardımı olmadan yeni yem enzimleri veya diğer katkı maddeleri geliştirilirse, optimum dozajlar için öneriler en iyi ihtimalle eğitimli tahminler olacaktır.
Gelecekteki Gelişmeler
Yem enzimi araştırmalarında bir sonraki büyük adımın ne olacağını tahmin etmek zordur. Ancak, önemli sonuçları olan keşiflere yol açabilecek bazı açık bilgi boşlukları vardır. Enzimlerin beslenme gereksinimleri ve net enerji ve amino asit değerleri üzerindeki etkisi büyük ölçüde keşfedilmemiş bir alandır. Örneğin, ekzojen (dışsal) proteazların hormonal bir geri bildirim mekanizması aracılığıyla endojen (dahili) proteaz üretimi üzerinde koruyucu bir etkisi var mıdır? Eğer öyleyse, takviye enzimler kuşların enerji ve amino asit gereksinimlerini azaltabilir. Bu olasılık, amilaz, maltaz, izomaltaz ve lipaz gibi diğer enzimler için de geçerlidir. Ticari fermantasyon süreçlerinden daha pahalı üretilmesi veya stresli veya özel koşullar altında (örneğin, yenidoğan, bağırsak hastalığı, vb.) aşırı substrata maruz kalması durumunda bir hayvanın kendi enzimlerini üretmeye devam etmesi için hiçbir neden yoktur.
Büyük ölçüde bilinmeyen bir diğer alan ise, enzimlerin bakterilerin bağlayıcı polisakkaritlerini veya hücre duvarlarını parçalamak için doğrudan antimikrobiyal olarak kullanılması ve enzimlerin konakçının bağışıklık kapasitesi üzerindeki etkisidir.
Hedeflenen enzimler tarafından “yararlı” bakteriler için substratların sağlanması ve bağışıklık durumu üzerindeki olası etkileri, gelecekteki araştırmalar için oldukça umut verici bir alandır. Son olarak, kuşun yaşının enzim dozajı önerileri üzerindeki etkisi iyi anlaşılmamıştır. Genç hayvanların yaşlı hayvanlardan farklı enzim gereksinimleri olması muhtemeldir, bu nedenle enzim türü ve optimum dozaj yaşla birlikte değişecektir. Bu alanda keşfedilecek birçok yeni yol olmasına rağmen, gıda enzim endüstrisi de önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Bunlar arasında Avrupa Birliği içinde ve dışında giderek daha sıkı hale gelen düzenleyici gereklilikler ve enzim üretimi için genetiği değiştirilmiş (GM) organizmaların kullanımının kabul edilebilirliği üzerindeki olası gelecekteki kısıtlamalar yer almaktadır. Ek olarak,
Daha “biyoaktif” ve konsantre enzimlerin geliştirilmesiyle, bu ürünlerin üreticilerinin düşük katkı maddesi konsantrasyonlarında bile yemdeki enzim tekdüzeliğinin kabul edilebilir bir seviyede tutulmasını sağlamaları hayati önem taşımaktadır. Bu zorluklara rağmen, kümes hayvanı endüstrisinde beslenme hedeflerine ulaşmak için ekzojen enzimlerin kullanımı öngörülebilir gelecekte de devam edecektir.
Sonuç
Ekzojen enzimler, kümes hayvanı diyetlerinin besin değerini ve buna bağlı hayvan performansını iyileştirmede etkilidir. Ancak, net besin değeri, mikrobiyal flora, güvenlik potansiyeli ve substrat kalitesi ve değişkenliğinin enzim biyoyararlanımını ne ölçüde etkilediği üzerindeki etkileri tam olarak anlaşılmamıştır. Karar vericileri hem etkili hem de ekonomik ürünlerle donatarak ve onlara sadece ton başına en düşük yem maliyetine dayalı istenen bir dozaj önermek yerine yatırım getirisini en üst düzeye çıkarma bilgisi sağlayarak, yem enzimi şirketleri giderek daha rekabetçi bir ortamda stratejik bir avantaj elde edeceklerdir.
