Современное животноводство с каждым годом становится всё более технологичным, интенсивным и высокорентабельным. Поскольку основную долю (около 70%) себестоимости животноводческой продукции составляют затраты на приобретение кормов, то вопрос их удешевления и рационального использования является очень актуальным для любого хозяйства.
Не менее важное значение имеет и качество питания животных. Полноценный рацион – одна из главных составляющих успеха в любой отрасли животноводства. От энергетической ценности корма и содержания в нём питательных веществ в значительной мере зависит продуктивность сельскохозяйственных животных, их здоровье, скорость роста, плодовитость, продолжительность целевого использования, работоспособность (рабочих и спортивных лошадей) и многое другое.
Корма, используемые для питания продуктивных животных, состоят не только из легко перевариваемых и быстро усваиваемых веществ, которые после употребления конвертируются в целевую продукцию. Они содержат также сложно перевариваемые компоненты и антипитательные соединения.
Такими компонентами являются сложные липиды, неперевариваемая клетчатка, ингибиторы трипсина, протеазы и липазы, соединения фитиновой кислоты, некрахмалистые полисахариды и другие соединения. По этой причине около 10–18% питательной и энергетической ценности корма даже в оптимально составленном рационе не усваивается организмом животного, а значит, и не преобразовывается в продукцию.
В некоторых комбикормах, в зависимости от подбора компонентов, недоступными для усвоения могут оказаться до 30% от общей питательности корма. Эти 10–18% или 30% в лучшем случае проходят через организм животного транзитом, а в худшем – усложняют процессы пищеварения, а также замедляют усваивание доступных питательных веществ и носителей энергии.
С точки зрения физиологии такая ситуация не является проблематичной. Даже наоборот, – неполное расщепление части корма и его ограниченное усвоение представляет собой норму для жизнедеятельности как сельскохозяйственных, так и диких животных.
Некоторые входящие в состав зерна сложные соединения (например, гликопротеиды, липопротеиды, некрахмалистые полисахариды и многие другие) не могут быть расщеплены на доступные питательные вещества по той причине, что организм животного, в силу своей физиологии, не вырабатывает нужных для этого пищеварительных ферментов.
Для каждого вида животных существует своя группа неперевариваемых веществ. Так, например, грубая клетчатка является полноценным питательным кормом для гусей, жвачных и лошадей, но организмом свиней и большинства видов птицы она не переваривается.
Непереваренные остатки корма в кишечнике животных становятся богатой питательной средой, способствующей развитию различной микрофлоры. Но опасности это не представляет, поскольку иммунитет здорового животного легко противостоит такой микрофлоре и в процессе эволюции «научился» с ней мирно сосуществовать.
Если же сделать оценку приведенных выше особенностей питания в экономическом аспекте, то для повышения рентабельности хозяйства такая расточительность недопустима. Решение задачи по устранению потерь пищевой ценности кормов (даже тех минимальных 10%) позволит значительно повысить питательность рациона и увеличить конверсию корма.
Чтобы повысить рентабельность производства животноводческой продукции путем увеличения доступности питательных и энергетических веществ рациона, т. е. улучшения их усваиваемости, практикуется применение экзогенных ферментов. Экзогенные ферменты представляют собой полученные искусственным путем вещества, идентичные по составу и действию тем, которые вырабатываются пищеварительными железами животных. Доза введения в кормовую смесь и конкретный набор экзогенных ферментов зависят от целевого назначения и вида животного, а также конкретного состава корма.
Одной из главных характеристик рациона является его энергетическая ценность. Уровень целевой продуктивности животных на 45–55% зависит от того, сколько энергии поступает в их организм с кормом и насколько полно удовлетворяются энергетические потребности организма. Нехватка энергии в рационе может стать причиной снижения продуктивности даже при наличии достаточного количества всех основных питательных веществ, микро- и макроэлементов.
Носителями энергии в комовой смеси являются жиры и углеводы, которые содержатся, главным образом, в зерне. При расщеплении 1 г жира в организме животного высвобождается 9,3 Ккал (или 39 МДж) энергии.
Стремясь удешевить стоимость комбикорма, многие производители кормов используют в своей продукции наиболее недорогие жиры. Часто процесс гидролизации этих жиров в организме животных проходит очень сложно. Особенно это касается жиров, состоящих из насыщенных жирных кислот (например, пальмитиновой, содержащейся в пальмовом масле, которое зачастую и используется в кормопроизводстве).
Для эмульгирования жиров, состоящих преимущественно из насыщенных жирных кислот, требуется значительное количество липазы и желчных кислот, которых в организме продуктивных животных (особенно молодняка) часто бывает недостаточно. Вследствие этого значительный процент жира из пальмового масла и других твёрдых жиров не может быть расщеплен и усвоен организмом животного. И хотя жира в корме вполне достаточно, но обеспечить энергетическую потребность животного он не может. Возникает скрытый дефицит жира в рационе.
В такой ситуации помогает включение в состав кормовой смеси экзогенной липазы, благодаря чему концентрация этого фермента в двенадцатиперстной кишке повышается на 55–65% по сравнению с его обычным содержанием. Это позволяет более полно расщеплять содержащиеся в корме жиры до конечных производных (глицерина и жирных кислот) и использовать их для удовлетворения потребностей организма животного. В итоге уровень усваиваемых жирных кислот повышается на 35–40%, т. е. энергетический потенциал рациона используется более полно и по назначению.
Кроме прямого действия, которое заключается в участии этого фермента в гидролизе жиров, липаза положительно влияет на состояние и функционирование других пищеварительных органов. Она улучшает всасывание многих жирорастворимых витаминов (А, D, Е и других), а также некоторых минеральных элементов.
Концентрация эндогенного (выработанного в организме) трипсина в кишечнике повышается при этом на 30–33%, а уровень эндогенной амилазы увеличивается на 62–70%, что способствует расщеплению крахмала (амилазой), белка и пептидов (трипсином) на доступные для усваивания организмом соединения.
Экзогенная липаза является хорошим стимулятором пищеварения. При регулярном использовании этого фермента в рационах сельскохозяйственных животных значительно увеличивается (на 15–30%) длина кишечных ворсинок в тонком отделе кишечника. Это увеличивает поверхность протекания пристеночного пищеварения, в результате чего расщепление и всасывание компонентов корма проходит скорее и более полно.
С экономической точки зрения включение в состав корма экзогенной липазы даёт возможность сократить норму ввода жиров в рацион и, соответственно, уменьшить его стоимость. А за счёт улучшения работы всей пищеварительной системы – увеличить конверсию корма, что повысит общую экономическую эффективность производства животноводческой продукции в хозяйстве.
Эффективность применения экзогенной липазы подтверждается многочисленными опытами на свиньях и цыплятах-бройлерах, осуществленными китайскими, американскими и другими зарубежными учёными.
Так, несколько лет назад, на базе хозяйства Чжэцзянского сельскохозяйственного университета (провинция Чжэцзян на юго-востоке Китая) был проведён интересный эксперимент с использованием экзогенной липазы микробиологического происхождения.
На откорм была поставлена группа из 72 голов трёхпородного помесного молодняка свиней (порода дюрок + порода ландрас + йоркширская порода) в возрасте 24 дня. Средняя живая масса животных составляла 8,7 кг. Половину этой группы (контрольную) кормили обычным рационом, а вторую половину (экспериментальную) – таким же, но с использованием фермента (200 г на 1 тонну корма) и уменьшенным на 0,5% содержанием жира.
Обе половины группы содержались в одном помещении, рядом, но в разных станках, т. е. все остальные условия содержания (параметры микроклимата, уровень шума, освещённость, поведение персонала, кратность кормления, температура воды и пр.) у них были одинаковые.
Через 35 дней учёные сравнили продуктивные показатели в обеих половинах группы. Оказалось, что среднесуточный прирост среди свиней экспериментальной части группы был на 27,3% выше, чем у молодняка в контрольной; средний живой вес поросёнка в экспериментальной половине группы был больше на 14%; конверсия корма – лучше на 23%.
Кроме липазы, существуют и другие экзогенные ферменты, которые можно использовать для повышения эффективности реализации потенциала рациона.
Белок, как известно, является очень важным компонентом рациона. Он представляет собой основной строительный материал для организма. От уровня обеспечения организма белком зависит иммунитет, качество семени и состояние рождаемого молодняка. Белок определяет приросты у мясных животных, уровень удоев у молочных, а также параметры продуктивности животных другой целевой направленности.
Белок является дорогим компонентом рациона, и его рациональное использование напрямую влияет на рентабельность хозяйства. Протеазы – это группа ферментов, с помощью которых пищеварительная система животного расщепляет белки и пептиды до пригодных для усваивания организмом соединений – аминокислот.
Экзогенную протеазу также можно ввести в состав комбикорма. Использование этого фермента даёт возможность примерно на 5% уменьшить содержание протеина в рационе без ущерба для уровня целевой продуктивности. Такая экономия возможна за счёт более полного переваривания оставшегося белка и лучшего его усваивания благодаря действию экзогенной протеазы.
Проведённые на цыплятах-бройлерах разных кроссов опыты показали, что введение в кормовую смесь экзогенной протеазы (50–100 мг на 1 кг корма) позволяет улучшить конверсию корма на 4,5–7%, увеличить среднесуточный прирост на 4,3–5% и снизить на 5,75% затраты корма на 1 кг прироста. Это, в свою очередь, позволяет сократить продолжительность периода откорма бройлеров на 1–3 суток и уменьшить себестоимость конечной продукции. При этом на 7,5–8,2% снижается выводимое с пометом количество аммиака. Применение протеазы даёт возможность шире использовать в кормлении птицы богатое белком зерно бобовых (горох, сою).
Углеводы корма – это ещё один источник энергии для организма животного, от которого зависит активность поголовья и многие его продуктивные показатели.
При расщеплении 1 г углеводов высвобождается 4,2 Ккал (или 17,5 МДж) энергии. Эта энергия либо используется на различные нужды организма животного, либо, если она сразу не находит применения, откладывается в запас.
Но не все углеводы легко расщепляются в пищеварительной системе до простых соединений и используются организмом. Полимерные углеводы с большой молекулярной массой сложно перевариваются и частично проходят транзитом. К ним относятся: целлюлоза грубых кормов, маннаны (полисахариды, которые присутствуют в клеточных стенках зерна масличных культур), жмыхи и шроты, которые используются в кормах для животных, и некоторые другие продукты.
Для уменьшения молекулярной массы сложных углеродов, повышения их перевариваемости и извлечения из них пользы для поголовья, в корма целесообразно вводить группу экзогенных ферментов, направленных на расщепление различных групп этих сложных углеводов.
Общее название таких ферментов – карбогидразы. К ним относятся целлюлазы, маннаназы, ксиланазы, глюканазы, амилазы и др. Каждый из ферментов активен в отношении своей «целевой группы» соединений и рекомендуется для использования с конкретной целью и при конкретном составе рациона.
Так, целлюлаза разрушает целлюлозу до пригодных к усвоению низкомолекулярных сахаров. Её целесообразно вводить в рацион при высоком содержании клетчатки в кормах. Целлюлаза позволяет более полно использовать энергетический потенциал грубого и концентрированного корма.
Фермент маннаназа расщепляет полимерные углеводы маннаны до маннаноолигосахаридов, простых углеводов и глюкозы. Кроме всего остального, маннаноолигосахариды обладают пребиотическими свойствами (создают благоприятные условия для развития полезной симбиотической микрофлоры кишечника), чем улучшают здоровье поголовья, снижают частоту возникновения пищеварительных расстройств и подавляют условно патогенную микрофлору.
Этот фермент целесообразно вводить в рационы молодняка, он позволяет более широко использовать в питании животных жмыхи и шроты, компенсируя недостаток в пищеварительной системе молодых организмов собственных ферментов.
Фермент амилаза расщепляет крахмалосодержащие углеводы до простых сахаров и декстринов. Экзогенную амилазу целесообразно вводить в состав предстартерных и стартерных комбикормов для молодняка КРС и свиней. Её присутствие обеспечивает лучшую усваиваемость зерновых компонентов рациона.
Фермент ксиланаза разрушает ксилан, находящийся в клеточных стенках зерновых и грубых кормов, до ксилозы и дает возможность дальнейшего его расщепления другими ферментами до ещё более простых углеводов.
Глюканаза расщепляет β-глюканы и целлюлозу зерновых компонентов кормовой смеси до простых сахаров.
Экзогенные ферменты помогают делать более доступными не только питательные вещества рациона, но и некоторые его минеральные элементы. Так, например, в большинстве комбикормов содержится достаточное количество фосфора. Но значительная его часть (до 90%) связана и представлена в виде органических солей – фитатов.
Фитаты (соли фитиновой кислоты) в неизменном виде не могут быть усвоены организмом животного. Чтобы фосфор стал доступным для организма животного, нужно отделить фосфатную группу от углерода. При включении в корм экзогенной фитазы происходит разрушение этой связи, и фосфор приобретает ту форму, в которой организм способен его усвоить.
В виде фитиновых соединений в кормах присутствует не только фосфор, но и много других ценных компонентов (некоторые аминокислоты, кальций, другие микро- и макроэлементы), поэтому включение фитазы в кормовую смесь способствует более полному усваиванию составляющих рациона.
Экзогенные ферменты используют не только в кормах для сельскохозяйственных животных и птицы, но и в кормах для выращивания пресноводных рыб. Поскольку комбикорма для промышленно выращиваемой рыбы обычно состоят из нескольких компонентов, которые могут быть трудноперевариваемыми (шрот и жмых масличных культур, зерновые компоненты содержат ксилан, целлюлозу, крахмал, жир и сложные белковые соединения), то для улучшения перевариваемости и усваиваемости питательных веществ в комбикорма для рыб, как правило, включен не какой-то один, а сразу несколько ферментов.
В такие комбикорма добавляют амилазу, ксиланазу, маннаназу, β-глюканазу, пектиназу, липазу, целлюлазу, протеазу и другие. Из-за низкой температуры тела активность ферментов снижается, поэтому в кормах для рыб их концентрация может быть выше, чем в кормах для других животных. По этой же причине в рыбьих кормах применяют только ферменты с высокой активностью.
Использование ферментов делает кормление более рациональным. Получать ферменты можно либо из некоторых тканей животного и растительного происхождения, либо из культур микроорганизмов, либо производить их путём химического синтеза. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки.
Выделение ферментов из тканей не может обеспечить нужного количества, чистоты и однородности этих препаратов. Синтезирование в промышленных объёмах оказалось очень сложным технологически и дорогим. Поэтому большинство экзогенных ферментов имеют микробиологическое происхождение, то есть они синтезированы специальными микроорганизмами. Так, например, глюканаза получена путем культивирования микроорганизмов штамма Myceliophthora fergusii, амилаза – путём культивирования Aspergilus oryzae, лактазу получают от Kluyveromyces fragilis, липазу – от Saccharomycopsis lipolytica.
Микробный способ синтеза экзогенных ферментов имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами: он относительно недорогой; микроорганизмы способны вырабатывать практически любой фермент, обеспечивая нужное его количество за короткие сроки; процесс производства управляем.
Манипулируя составом питательной среды, на которой содержится культура, можно влиять на активность конечного продукта, а применяя достижения генной инженерии можно менять его характеристики (например, стойкость к высоким температурам), концентрацию, объём и многие другие параметры препарата. Так, например, если при микробном синтезе амилазы заменить в питательной среде сахарозу крахмалом и одновременно увеличить концентрацию азота и углерода, то активность целевого фермента увеличится втрое. А добавление в питательную среду аминокислот (экстракта ячменных ростков) заставит культуру микроорганизмов производить амилазу активнее, увеличив её объём за тот же период времени в 4–5 раз.
Микробная культура способна оставлять вырабатываемые ферменты внутри своей клетки или же выделять их в питательную среду. Внутриклеточное производство имеет ограничение по количеству произведённого продукта, и отбор готового продукта технологически является более сложным, поэтому на практике используют те штаммы микроорганизмов, которые способны вырабатывать внеклеточные ферменты.
Способом микробиологического синтеза создано более 2000 различных ферментов. Из них около 50 получили практическое применение и производятся промышленно. Микробные ферменты уже достаточно давно применяются в разных отраслях народного хозяйства (в сельском хозяйстве, хлебопечении, текстильном производстве шелка, пивоварении, сыроделии, виноделии, медицине и пр.).
Большинство экзогенных ферментов есть на рынке в свободной продаже. Они могут быть приобретены за вполне доступную цену и использованы для рационализации кормления, повышения рентабельности хозяйства и интенсификации животноводства.
Современные экзогенные ферменты хранятся при комнатной температуре без потери активности до 6 месяцев, выдерживают без разрушения и какой-либо потери своих свойств высокие температуры (до +80…95°С), возникающие в процессе кормопроизводства.
На территории Украины продажей этих препаратов занимаются многие производители. Одними из наиболее известных являются фирмы: ДП «Ензим» (Украина), «Bioproton» (Австралия), «Кеmin» (США), «Оlltek» (США), «Danisco A/S» (Дания). Их продукция хорошо известна в мире среди производителей кормов, фермеров и собственников больших животноводческих предприятий. Среди препаратов, пользующихся наибольшим спросом, можно назвать: GrindazymTM GP15000G, GrindazymTM Combo L, Danisco Xylanase 40000G, AxtraTМ и другие продукты.
Высоких вам приростов и успешного, рационального животноводства!
Виталий Чугуевец
Поділитись в соцмережах:
