Екзогенні ферменти в раціоні сільськогосподарських тварин

Перегляди: 84
30.12.2022
Екзогенні ферменти в тваринництві

Сучасне тваринництво з кожним роком стає більш технологічним, інтенсивнішим і рентабельнішим. Оскільки основну частку (близько 70%) собівартості тваринницької продукції становлять витрати на придбання кормів, питання їх здешевлення та раціонального використання є дуже актуальним для будь-якого господарства.


Не менш важливе значення має і якість годування тварин. Повноцінний раціон – одна з головних складових успіху будь-якій галузі тваринництва. Від енергетичної цінності корму та вмісту в ньому поживних речовин значною мірою залежить продуктивність сільськогосподарських тварин, їх здоров'я, швидкість росту, плодючість, тривалість цільового використання, працездатність (робочих та спортивних коней) тощо.


Корми, що використовуються для споживання продуктивними тваринами, складаються не лише з речовин, які легко перетравлюються, швидко засвоюються і конвертуються після вживання у цільову продукцію. Вони також містять складні для травлення компоненти й антипоживні сполуки.


Такими компонентами є складні ліпіди, неперетравна клітковина, інгібітори трипсину, протеази та ліпази, сполуки фітинової кислоти, некрохмальні полісахариди та інші речовини. З цієї причини близько 10–18% поживної й енергетичної цінності корму навіть в оптимально складеному раціоні не засвоюються у тваринному організмі, а отже й не трансформуються в цільову продукцію.


У деяких комбікормах, залежно від підбору компонентів, недоступними для засвоєння можуть бути до 30% загальної поживності корму. Ці 10-18% або навіть 30% у кращому випадку проходять через організм тварини транзитом, а в гіршому – ускладнюють процеси травлення, а також уповільнюють засвоювання доступних поживних речовин та носіїв енергії.


З фізіологічної точки зору така ситуация не вважається проблемною. Навіть навпаки, – неповне розщеплення частини корму та його обмежене засвоєння є нормою як для свійських, так і для диких тварин.


Деякі складні сполуки (наприклад, глікопротеїди, ліпопротеїди, некрохмальні полісахариди та багато інших), які входять до складу зерна, не можуть бути розщеплені на доступні поживні речовини через те, що організм тварини відповідно до своєї фізіології не виробляє потрібних для цього травних ферментів.


Екзогенні ферменти у тваринництві

Для кожного виду тварин існує своя група речовин, що не перетравлюються. Так, наприклад, груба клітковина є повноцінним поживним кормом для гусей, жуйних та коней, але організм свиней та більшості видів птиці її не перетравлює.


Неперетравлені рештки корму в кишківнику тварин перетворюються на поживне середовище, сприятливе для розвитку різної мікрофлори. Але небезпеки в цьому немає, оскільки імунітет здорової тварини легко протистоїть такій мікрофлорі і в процесі еволюції «навчився» мирно співіснувати з нею.


Якщо ж зробити економічний аналіз наведених вище особливостей живлення тварин, то на шляху до підвищення рентабельності господарства така марнотратність неприпустима. Вирішення питання щодо усунення втрат харчової цінності кормів (навіть тих мінімальних 10%) дозволить значно збільшити поживність раціону та підвищити конверсію корму.


Задля підвищення рентабельності виробництва тваринницької продукції шляхом збільшення доступності поживних та енергетичних речовин раціону, тобто покращення засвоюваності кормів, практикується використання в раціоні екзогенних ферментів. Екзогенні ферменти – це отримані штучним шляхом речовини, ідентичні за складом та дією тим, які виробляються травними залозами тварин. Доза їх додавання до кормової суміші, певний набір екзогенних ферментів залежить від цільового призначення та виду тварини, а також від конкретного складу корму.


Одним з основних показників раціону є його енергетична цінність. Рівень цільової продуктивності тварин на 45–55% залежить від того, скільки енергії отримує їх організм з кормом і наскільки повно забезпечуються енергетичні потреби організму. Нестача енергії в раціоні може спричинити зниження продуктивності навіть за наявності достатньої кількості всіх основних поживних речовин, мікро- та макроелементів.


Носіями енергії в комовій суміші є жири та вуглеводи, що містяться здебільшого в зерні. Внаслідок розщеплення 1 г жиру організм тварини отримує 9,3 Ккал (або 39 МДж) енергії.


Щоб здешевити вартість комбікорму, чимало його виробників використовують у своїй продукції найдешевші жири. Часто процес гідролізації цих жирів в організмі тварин відбувається дуже складно. Особливо це стосується жирів, які складаються з насичених жирних кислот (наприклад, пальмітинової, що міститься в пальмовій олії; і саме  її найчастіше використовують у кормовиробництві).


Для емульгування жирів, що складаються переважно з насичених жирних кислот, потрібна значна кількість ліпази та жовчних кислот, а їх в організмі продуктивних тварин (особливо молодняку) часто буває недостатньо. Внаслідок цього значний відсоток жиру з пальмової олії та інших твердих жирів не може бути розщеплений та засвоєний організмом тварини. І хоча жиру в кормі цілком достатньо, але забезпечити енергетичну потребу тварини він не може. Виникає прихований дефіцит жиру в раціоні.


Щоб уникнути такої ситуації, до складу кормової суміші додають екзогенну ліпазу, і тоді концентрація цього ферменту в дванадцятипалій кишці збільшується на 55–65% порівняно з його звичайним вмістом. Розщеплення жирів, що містяться в кормі, відбувається більш повно, до кінцевих похідних (гліцерину і жирних кислот). Як наслідок, підвищується рівень засвоєння жирних кислот, завдяки чому більшою мірою задовільняються потреби тваринного організму.


Окрім прямої дії, що полягає в участі цього ферменту в гідролізі жирів, ліпаза позитивно впливає на стан та функціонування інших органів травлення. Вона покращує всмоктування багатьох жиророзчинних вітамінів (А, D, Е та інших), а також деяких мінеральних елементів.


Концентрація ендогенного (продукованого організмом) трипсину в кишківнику зростає в такому разі на 30–33%, а рівень ендогенної амілази збільшується на 62–70%. Це сприяє розщепленню крохмалю (амілазою), білка й пептидів (трипсином) на доступні для засвоєння твариною сполуки.


Екзогенна ліпаза є хорошим стимулятором травлення. Регулярне її використання в раціонах сільськогосподарських тварин спричинює значне збільшення (на 15–30%) довжини кишкових ворсинок у тонкому кишківнику. Це збільшує поверхню для мембранного (пристінкового) травлення, внаслідок чого розщеплення та всмоктування компонентів корму відбувається швидше й повніше.


З економічної точки зору додавання до кормів екзогенної ліпази дозволяє скоротити норму введення жирів у раціон та, відповідно, зменшити його вартість. А за рахунок покращення роботи всієї травної системи – збільшити конверсію корму, що підвищить загальну економічну ефективність виробництва тваринницької продукції у господарстві.


Ефективність застосування екзогенної ліпази підтверджується численними дослідами на свинях та курчатах-бройлерах, проведеними китайськими, американськими та іншими зарубіжними вченими.


Кілька років тому на базі господарства Чжецзянського сільськогосподарського університету (провінція Чжецзян на південному сході Китаю) провели цікавий експеримент з використанням екзогенної ліпази мікробіологічного походження.


Для відгодівлі відібрали групу з 72 голів трипородного помісного молодняку свиней (порода дюрок + порода ландрас + йоркширська порода) у віці 24-х днів. Середня жива вага тварин становила 8,7 кг. Половину цієї групи (контрольну) годували звичайним раціоном, а другу половину (експериментальну) – таким самим, але з використанням ферменту (200 г на 1 тонну корму) та зменшеним на 0,5% вмістом жиру.


Обидві половини групи розмістили в одному приміщенні, поруч одна з одною, але в різних станках, тобто й інші умови утримання (параметри мікроклімату, рівень шуму, освітленість, поведінка персоналу, кількість годувань, температура води тощо) у них були однакові.


Через 35 днів вчені порівняли продуктивні показники обох половин групи. Виявилось, що середньодобовий приріст серед свиней експериментальної частини групи був на 27,3% вищим, ніж у молодняку в контрольній; середня жива вага поросяти в експериментальній половині перевищувала той же показник в контрольній на 14%; конверсія корму покращилась в експериментальній на 23% порівняно з контрольною.


Окрім ліпази для підвищення ефективності реалізації потенціалу раціону використовують також інші екзогенні ферменти. 


Білок, як відомо, є дуже важливим компонентом раціону. Він виконує роль основного будівельного матеріалу для організму. Від рівня забезпеченості організму білком залежить імунітет, якість сімені та стан новонародженого молодняку. Білок визначає прирости у м'ясних тварин, рівень надоїв у молочних, а також параметри продуктивності тварин іншої цільової спрямованості.


Білок є дорогим компонентом раціону, тому його раціональне використання безпосередньо впливає на рентабельність господарства. Протеази – це група ферментів, за допомогою яких травна система тварини розщеплює білки і пептиди до придатних для засвоєння організмом сполук – амінокислот.


Екзогенну протеазу також можна вводити до складу комбікормів. Використання цього ферменту дає можливість приблизно на 5% зменшити вміст протеїну в раціоні без шкоди для рівня цільової продуктивності. Така економія можлива за рахунок більш повного перетравлення залишкового білка та кращого його засвоєння завдяки дії екзогенної протеази.


Дослідження з використанням курчат-бройлерів різних кросів довели, що додавання в кормову суміш екзогенної протеази (50100 мг на 1 кг корму) сприяє зростанню у пташиного молодняка конверсії корму на 4,57%, збільшує середньодобовий приріст на 4,35% і зменшує на 5,75% витрати корму на 1 кг приросту. Своєю чергою це дозволяє скоротити тривалість періоду відгодівлі бройлерів на 1–3 доби та зменшити собівартість кінцевої продукції. До того ж на 7,5–8,2% знижується кількість аміаку, що виводиться з послідом. Застосування протеази дає можливість ширше використовувати для годування пташиного поголів'я багате на білок зерно бобових (горох, сою).


Екзогенні ферменти в тваринництві

Вуглеводи корму – ще одне джерело енергії для організму тварини, від якого залежить активність поголів'я та багато його продуктивних показників.


Внаслідок розщеплення 1 г вуглеводів звільнюється 4,2 Ккал (или 17,5 МДж) енергії, яка або одразу використовується на різні потреби тваринного організму, або ж відкладається в запас. 


Проте не всі вуглеводи легко розщеплюються в травній системі до простих сполук і повністю використовуються організмом. Полімерні вуглеводи зі значною молекулярною масою складно перетравлюються і частково проходять через організм транзитом. До них належать: целюлоза грубих кормів, манани (полісахариди, що знаходяться в клітинних стінках зерна олійних культур), макухи та шроти, які використовують у тваринних кормах та деякі інші продукти.


Щоб зменшити молекулярну масу складних вуглеводів, підвищити ступінь їх перетравлення та зробити їх корисними для поголів'я, в корми доцільно додавати групу екзогенних ферментів, призначених для розщеплення різних груп цих складних вуглеводів.


Екзогенні ферменти в тваринництві

Загальна назва таких ферментів – карбогідрази. До них належать целюлази, мананази, ксиланази, глюканази, амілази та ін. Кожен з ферментів виявляє активність стосовно своєї «цільової групи» сполук і рекомендується для використання з конкретною метою і за певного складу раціону.


Наприклад, целюлаза розкладає целюлозу на придатні для засвоєння низькомолекулярні цукри. Її доцільно додавати до раціону зі значним вмістом клітковини в кормах. Целюлаза забезпечує більш повне використання енергетичного потенціалу грубого та концентрованого корму.


Фермент мананаза розщеплює полімерні вуглеводи манани до мананоолігосахаридів, простих вуглеводів та глюкози. До всього мананоолігосахариди мають пребіотичні властивості (створюють сприятливі умови для розвитку корисної симбіотичної мікрофлори кишківника), чим покращують здоров'я поголів'я, знижують частоту виникнення травних розладів і пригнічують умовно патогенну мікрофлору.


Доцільно додавати цей фермент у раціон молодняку. Він дозволяє ширше використовувати макухи та шроти в живленні тварин, оскільки компенсує нестачу власних ферментів у травній системі молодих організмів. 


Екзогенні ферменти в тваринництві

Фермент амілаза розщеплює крохмалевмісні вуглеводи до простих цукрів та декстринів. Екзогенну амілазу доцільно вводити до складу передстартерних та стартерних комбікормів для молодняку ВРХ та свиней. Її присутність забезпечує найкращу засвоюваність зернових компонентів раціону.


Фермент ксиланаза розкладає ксилан, що знаходиться у стінках клітин зернових і грубих кормів, до ксилози й забезпечує можливість подальшого її розщеплення іншими ферментами до ще простіших вуглеводів.


Глюканаза розкладає β-глюкани та целюлозу зернових компонентів кормової суміші до простих цукрів.


Екзогенні ферменти допомагають зробити доступнішими не лише поживні речовини раціону, а й деякі його мінеральні елементи. Так, наприклад, у більшості комбікормів міститься достатня кількість фосфору. Але значна його частина (до 90%) зв'язана та має вигляд органічних солей – фітатів.


Фітати (солі фітинової кислоти) не можуть засвоюватись організмом тварини в незміненому стані. Щоб фосфор став доступним для тваринного організму, потрібно відокремити фосфатну групу від вуглецю. У разі включення в склад корму екзогенної фітази відбувається руйнація цього зв'язку, і фосфор набуває тієї форми, в якій організм здатний його засвоїти.


Не лише фосфор, присутній у кормах, має вигляд фітинових сполук, а й багато інших цінних компонентів (певні амінокислоти, кальцій та інші мікро- й макроелементи), тому додавання фітази до кормової суміші сприяє більш повному засвоєнню складових раціону.


Екзогенні ферменти використовуються не лише для годування сільськогосподарських тварин і птиці, а й у кормах для вирощування прісноводної риби. Оскільки комбікорми для промислово вирощуваної риби зазвичай складаються з декількох компонентів, які можуть бути важкими для травлення (шрот і макуха олійних культур, зернові компоненти, що містять ксилан, целюлозу, крохмаль, жир і складні білкові сполуки), то для кращого їх перетравлення і засвоюваності поживних речовин у рибний комбікорм здебільшого додають не якийсь один, а відразу кілька ферментів.


До таких комбікормів додають амілазу, ксиланазу, мананазу, β-глюканазу, пектиназу, ліпазу, целюлазу, протеазу та інші ферменти. Через низьку температуру тіла активність ферментів знижується, тому в кормах для риб їх концентрація може бути вищою, ніж у кормах для інших тварин. З цієї причини в риб'ячий корм додають лише ферменти з високою активністю.


Використання ферментів робить годування тварин раціональнішим. Отримати ферменти можна шляхом їх виділення з деяких тканин тваринного та рослинного походження або з культур мікроорганізмів, або шляхом їх хімічного синтезу. Кожен з цих способів має як свої переваги, так і недоліки.


Виділення ферментів із тканин не може забезпечити потрібної кількості, чистоти та однорідності цих препаратів. Синтезування в промислових обсягах виявилось технологічно надто складним та дорогим. Тому більшість екзогенних ферментів мають мікробіологічне походження, тобто вони синтезуються спеціальними мікроорганізмами. Так, наприклад, глюканазу отримують шляхом культивування мікроорганізмів штаму Myceliophthora fergusii, амілазу – внаслідок культивування Aspergilus oryzae, лактазу отримують від Kluyveromyces fragilis, ліпазу – від Saccharomycopsis lipolytica.


Мікробний спосіб синтезу екзогенних ферментів має низку переваг порівняно з іншими методами: він відносно недорогий; мікроорганізми здатні виробляти практично будь-який фермент і в короткі строки забезпечувати його необхідну кількість; цим процесом виробництва можна керувати.


Шляхом зміни складу поживного середовища, у якому міститься культура, можна впливати на активність кінцевого продукту, а завдяки застосуванню досягнень генної інженерії можна змінювати його характеристики (наприклад, стійкість до високих температур), концентрацію, об'єм та багато інших параметрів препарату. Так, наприклад, якщо під час мікробного синтезу амілази замінити в поживному середовищі сахарозу на крохмаль та одночасно збільшити концентрацію азоту й вуглецю, активність цільового ферменту збільшиться втричі. А додавання в живильне середовище амінокислот (екстракту ячмінних проростків) змусить культуру мікроорганізмів виробляти амілазу активніше, збільшивши її обсяг за той же період часу в 4–5 раз.


Мікробна культура здатна залишати спродуковані ферменти всередині своєї клітини або ж виділяти їх у поживне середовище. Внутрішньоклітинне виробництво має обмеження за кількістю виробленого продукту, та й відбір готового продукту є технологічно складнішим, тому зазвичай у практичному використанні задіяні штами мікроорганізмів, що здатні виробляти позаклітинні ферменти.


Способом мікробіологічного синтезу створено понад 2000 різних ферментів. З них близько 50 мають практичне застосування та виробляються промисловістю. Мікробні ферменти вже досить давно застосовують у різних галузях народного господарства (в сільському господарстві, хлібопекарській справі, у текстильному виробництві шовку, пивоварстві, сироробстві, виноробстві, медицині тощо).


Екзогенні ферменти в тваринництві

Більшість екзогенних ферментів є на ринку у вільному продажу. Їх можна придбати за цілком доступну ціну та використовувати для більш ефективного й повноцінного годування, підвищення рентабельності господарства та інтенсифікації тваринництва.


Сучасні екзогенні ферменти зберігаються в умовах кімнатної температури без втрати своєї активності до 6 місяців, не зазнають якихось змін чи втрати властивостей внаслідок дії високих температур (до +80…95°С), що виникають на різних етапах кормовиробництва.


В Україні реалізацією цих препаратів займаються чимало виробників. Серед них одні з найвідоміших: ДП «Ен­зим» (Україна), «Biopro­ton» (Ав­ст­ралія), «Ке­min» (США), «Оlltek» (США), «Danisco A/S» (Данія). Їхня продукція добре відома у світі серед виробників кормів, фермерів та власників великих тваринницьких підприємств. Найбільшим попитом у тваринників користуються препарати: GrindazymTM GP15000G, GrindazymTM Combo L, Danisco Xylanase 40000G, AxtraTМ та інші продукти.



Високих вам приростів та успішного, раціонального тваринництва!



Віталій Чугуєвець


Поділитись в соцмережах:

Текст повідомлення*
Защита от автоматических сообщений