Вопросы практического применения фитаз в качестве факторов повышения питательности рационов и экономии энергетического пространства в их составе.

Подобед Л.И.. доктор с.-х. наук, профессор, ведущий научный сотрудник института животноводства УААН

Сложность формирования компонентного состава современных рационов кормления животных заключается в том, что в единицы своей массы сухих веществ они должны содержать максимальное количество доступной энергии и аминокислот, при одновременном поступлении в их состав значительных концентраций минеральных веществ, пригодных для усвоения в организме.

Существует хорошо установленное правило кормления: чем выше концентрация питательных веществ в единице сухого вещества рациона, тем больше продуктивность животного.

 Известно, что степень усвоения энергии и аминокислот основных зерновых кормов колеблется в пределах 80-90%, а степень извлечения организмом минералов из их состава не превышает 30%. Такая колоссальная разница делает неоспоримым ввод минеральных добавок в дополнение к зерновым компонентам рациона, для достижения приемлемого баланса, контролируемого нормой кормления. Но в отличие от зерновых составляющих все минеральные добавки в своём сухом веществе вообще не содержат ни энергии, ни аминокислот.

В результате возникает труднопреодолимый парадокс ситуации, когда с одной стороны требуется максимально наполнить состав кормовой смеси энергией в единице объёма, а с другой неизбежен ввод незаменимых минеральных элементов питания с добавками, которые не содержат энергетической питательности вообще. Вот почему анализ любого компьютерного расчёта рациона кормления показывает, что с ростом потребности животного в доступных минералах машина наращивает ввод минеральных добавок в готовый рецепт и параллельно с этим выбирает зерновые компоненты с максимальной концентрации энергии и белка, закономерно увеличивая нормы их ввода. В более чем 50% случаев программа расчёта рациона отказывает её пользователю в оптимуме расчёта именно из-за невозможности приведения в соответствие энергетических и минеральных потребностей. Фактически это означает, что в рационе не хватает энергетического пространства для приемлемой оптимизации.

Решение описанной проблемы до недавнего времени лежало исключительно в плоскости наращивания концентрации минеральных элементов в единице объёма минеральной добавки. Чем больше в составе минералов концентрируется кальция, фосфора, натрия, тем меньший уровень ввода такой добавки достаточен для минерального баланса. С уменьшением нормы ввода минерала появляется больше возможности для манипуляции менее дорогими, доступными и разнообразными зерновыми и белковыми компонентами. Как правило, с ростом концентрации доступных элементов в минералах и, в связи с этим, снижением нормы их ввод в рацион появляются дополнительные возможности для эффективного балансирования на минимум стоимости.

Вот почему закономерно, что в последние годы объективно происходит переход от использования малоконцентрированных фосфатов (трикальцийфосфат) к более насыщенным минералам (монокальцийфосфат, дефторированный фосфат) с максимальным накоплением доступного фосфора. Нет сомнения, что наилучшими источниками кальция на сегодня являются те, у которых уровень действующего элемента составляет 35 г и более на 100 г продукта.

Тем не менее, принцип максимального насыщения кальция и фосфора в минеральных добавках уже практически исчерпал себя. Кальций и фосфор, накапливаемый в природных и химически созданных минералах, существует в виде солей кислот и окислов, и только в такой форме обеспечивается их усвоение в организме животных. Поэтому изменить накопление этих элементов выше пределов естественного химического состояния, к которому современная технология уже пришла, практически невозможно.

Бесспорно перспективным вариантом совершенствования состава рациона и, в частности решения проблемы соотношения энергетических и минеральных компонентов в комбикорме следует считать возможность применения специфического фермента – фитазы, обеспечивающего мобилизацию дополнительных количеств фосфора из растительных компонентов для вовлечения их в обменные процессы в организме. Разумеется, что даже при 100% использовании фосфора растительных кормов, его будет не достаточно для удовлетворения потребностей организма в нём. И, тем не менее, применение фитаз уже сегодня, позволяет существенно экономить энергетическое пространство в рационе, сократить степень обогащения комбикормов минеральными добавками и в ряде случаев обеспечить желаемое повышение концентрации доступных: энергии, протеина и самих минералов в единице массы корма.

По сути дела применение фитаз – это новый качественный этап совершенствования эффективности кормления и сокращения затрат питательных веществ на единицу животноводческой продукции.

Что такое фитазы, и как при помощи их можно выполнить задачу повышения эффективности кормления в современном животноводстве?

Фитаза - это специфический фермент растений и микроорганизмов, способный расщеплять фитиновые соединения – фитаты, в виде которых и существует 78-90% всего фосфора в растительных кормах. Следует заметить, что к фитатам относят не только саму фитиновую кислоту, но и её многочисленные комплексные соединения. Фитиновая кислота- это специфическое химическое соединение шестиатомного спирта инозитола по концам которого прикреплено 6 остатков молекул фосфорной кислоты. Остатки фосфорной кислоты химически активны, поэтому к ним часто присоединяются атомы металлов – кальций, натрий, калий, цинк, медь. В определённое химическое взаимодействие конечные участки фитиновой кислоты могут вступать с остатками аминокислот. Образно говоря, фитины делают недоступным не только фосфор, но и значительную часть белков, аминокислот, углеводов, превращая их в комплексный непереваримый конгломерат.

Для получения доступного фосфора растения сами могут синтезировать фермент фитазу, активность которой обнаруживается на этапе прорастания семян, накопления вегетативной массы. В готовом сформированном зерне активность фитазы проявляется крайне незначительно - этим самым зерно сберегает свой фосфор от потерь до следующего репродуктивного цикла. Кроме того, отдельные виды зерна имеют значительные отличия по активности этого фермента. Например, в пшенице и ячмене этого фермента больше, чем в кукурузе, сорго, просо. Так или иначе, но собственные ферменты любого вида зерна не способны сколь нибудь существенного повлиять на доступность фосфора в организме животных. В дополнение ко всему фитаза зерна термолабильна и при даже непродолжительном нагревании полностью инактивируется.

 К сожалению фитазы практически не вырабатываются в пищеварительном тракте свиней, птицы и других животных с однокамерным желудком. У жвачных эти ферменты могут продуцировать микроорганизмы преджелудков, и поэтому проблемы доступности фосфора из растительных кормов у взрослого крупного рогатого скота и овец нет.

Как правило, в условиях низкой активности или полного отсутствия фитаз фитиновый фосфор, и связанный с ним конгломерат полезных питательных веществ проходит желудочно-кишечный тракт транзитом. Это снижает доступность фосфора зерновых кормов до уровня 15-22% от его первоначального количества в корме, а степень использования других минералов связанных с ним понижается не меньше чем на 8,7 - 25,8%. Доступность более 2% имеющегося в растениях белка (протеина) определяется наличием в корме нерасщеплённого фитина.

Микробиологическая наука нашла эффективные штаммы микроорганизмов, продуцирующие фермент фитазу в больших количествах и с повышенной активностью по отношению к фитинам растительных кормов.

Механизм действия всех известных кормовых препаратов фитаз сводится к воздействию фермента на химические связи инозитола с остатками фосфорной кислоты. В результате образуется шестиатомный спирт и соли фосфорной кислоты. Причём образованные продукты расщепления хорошо растворимы в соляной кислоте желудка и кишечном содержимом. Инозитол подвергается изомеризации до глюкозы и практически полностью всасывается в тонком кишечнике с достаточной энергетической пользой для организма. Соли фосфорной кислоты, в том числе и органические остатки, диссоциируют с образованием ионов металлов и свободных аминокислот. Это означает, что содержащиеся в кормах кальций, железо, марганец, цинк, медь становятся доступнее на 9,7-12,2%. Степень использования самого фосфора растительных кормов повышается как минимум на 8,8-10,74% от абсолютной его концентрации в исходном кормовом продукте. В некоторых опытах при применении эффективных препаратов фитаз степень усвоения фосфора растительных кормов удавалось поднимать с 22,1 до 53,7 и с 41 до 65,2%. Доказано, что попутно с этим благодаря действию фитазы повышается доступность метионина - в границах 0,38-2,09%, и лизина - в границах 0,76-1,33%. Опосредованно фитазное расщепление растительных соединений фосфора способствуют повышению эффективности использования витамина А, Е и В₂.

Несомненно, что описанный выше физиолого-биохимический эффект действия фитаз положительно отражается на продуктивности животных. Правильный расчёт нормы ввода фермента способствует повышению энергии роста мясной птицы на 2,9-4,8%. Отмечено достоверное увеличение мясности тушек бройлеров и концентрации белка в мясе. Нормализация фосфорного питания за счёт использования фитаз обеспечивает ускорение формирования мышечной ткани, способствует быстрому установлению её физиологической зрелости.

В опытах и производственных наблюдениях за курами- несушками отмечен рост толщины скорлупы с 0,38 до 0,393-0,402 мм на фоне применения фитаз. Нормализация фосфорного питания с участием специфических фитинразрушающих ферментов обеспечивает снижение упругой деформации скорлупы с 22,9 до 21,0-21,3 мкм. Яйцо птицы быстрее и интенсивнее накапливает фосфор, повышается плотность его белка, нормализуется показатель ед. Хау.

Менее изученным, но, на наш взгляд, достаточно эффективным оказался эффект применения фитаз в свиноводстве. Отмечено повышение среднесуточных приростов поросят на 4,0-7,7% на фоне применения фитиразрушающих ферментов. У поросят – отъёмышей, потреблявших рационы с добавлением фитаз, зафиксировано улучшение развитие костяка, полное исчезновение случаев появления рахита. Отмечена хорошая подготовка молодняка к репродуктивному циклу за счёт нормализации развития половых органов и своевременного установления стойких половых рефлексов. Свиноматки, потребляющие комбикорма с включением фитаз отличались повышенной молочностью, меньше сбрасывали массу в период подсоса, быстрее восстанавливались после отъёма поросят и хорошо подготавливались к следующему репродуктивному циклу.

Весь вопрос эффективности применения фитаз сводится к правильному подбору препарата среди известных на рынке с учётом состава рациона и расчёту замены им части минеральных фосфатов.

Рынок Украины по кормовым фитазам невелик. Наиболее распространёнными препаратами считаются Натуфос( БАСФ), Файзайм^тмХР( Даниско), Ронозим Р ( Ля-рош).

Натуфос проявляет эффективность на всех типах комбикормов с разной по составу зерновой группой. Известно его положительное действие даже на кукурузно-соевых рационах, в которых естественно высокая степень усвоения минералов.

Файзайм достаточно хорошо испытан в рационах цыплят-бройлеров и кур-несушек на фоне препарата N-фитазы, Ронозима Р и Натуфоса. В опытах австралийских и китайских исследователей Файзайм оказался несколько эффективней аналогов, как по уровню усвоения фосфора, так и по уровню доступности аминокислот.

Ввод Файзайма в рацион дифференцирован и по видам птицы, и по типам рационов. В кормлении бройлеров используют дозу 500 FTU/кг корма, а в раціонах кур- несушек -150-450 FTU/кг в зависимости от состава рациона.

Особенностью использования Ронозима Р является его максимальный эффект, получаемый совместно с препаратами этой фирмы расщепляющими клетчатку, гемицеллюлозы.

 В последние годы на рынке Украины хорошо зарекомендовал себя отечественный препарат эффективных фитаз Ладозим «Прокси»Ф, производство которого налажено фирмой «Энзим» на Ладыжинском заводе ферментных препаратов в Винницкой области.

 Ладозим «Прокси»Ф изготавливается по ТУУ 24.1-32813696-004:2005 и представляет собой порошковый концентрат эффективных фитаз. Продукт отличается достаточной сыпучестью, имеет равномерную темно-желтую окраску со специфическим запахом. Препарат не слёживается, хорошо растворим в воде, характеризуется некоторой гигроскопичностью. Устойчивость препарата при хранении в обычных условиях определяется его способностью сохранять до 90% своей активности, даже через 12 месяцев после изготовления.

 Особая ценность препарата Ладозим «Прокси»Ф заключается в том, что его эффективность обнаруживается на рационах любого зернового состава для кур-несушек, бройлеров и поросят до 4-х месячного возраста.. При этом единая оптимальная доза включения препарата составляет 500 ед. фитазной активности на 1 кг корма или 50 г на 1 тонну комбикорма. Ладозим «Прокси»Ф изготавливается с активностью 10 000 ед./г.

Доказано, что включение оптимальной дозы фитазы Ладыжинского производства в комбикорм позволяет повысить концентрацию в нём доступного фосфора в пределах 1,2-1,5 кг на каждую тонну готового продукта за счёт повышения степени извлечения фосфора организмом из растительных кормов.

Это обстоятельство откладывает отпечаток и на доступность аминокислот корма в связи с разрушением фитиновых соединений.

Например, у молодняка свиней (Табл.1.) появляются существенные резервы усвояемого протеина и аминокислот при тех же концентрациях питательных веществ в исходном корме на фоне включения в его состав фитаз.

Таблица 1.

Рост усвояемости и дополнительные резервы усвояемых белковых веществ, поступающих в организм в стандартном рационе за счёт применения фитазы.

 Отмеченные в таблице резервы не связаны с дополнительными затратами на переваривание корма, а значит, в месте с этими питательными веществами организм получает и дополнительную обменную энергию, идущую на синтез продукции. Во всяком случае, применение препарата Ладозим в качестве фактора повышения доступности фосфора неизменно приводило к повышению конверсии корма и понижению затрат протеина и энергии на единицу продукции. В среднем степень снижения затрат протеина может доходить до 2,8%, а энергии до 1,9% на каждый килограмм прироста массы поросят на фоне применения фитазы.

Установлено, что фитазы Ладозима высвобождают в растительных кормах значительную часть магния, цинка, меди и других микроэлементов, направляя их на синтез продукции тела животного. Это, несомненно, способствует росту продуктивности, сохранению здоровья животных и повышения качества полученных пищевых продуктов.

Фитазы препарата Ладозим следует считать экологическим фактором, не ухудшающим качество продуктов животноводства с одной стороны и уменьшающим нежелательные накопления фосфора, железа, цинка, меди в помёте с другой.

Применение фитаз обеспечивает экономию минеральных источников фосфора в рационе птицы более чем на 1/3 и в рационах свиней – более чем на ¼.. Это выгодно, прежде всего, технологически. Добавка фитазы практически не занимает места в рационах кормлениях, в то время как доля сэкономленного фосфата освобождает в рецепте комбикорма до 0,3% пространства в его сухом веществе. Как для ручного, так и для машинного расчёта рациона эта экономия даёт возможность поменять часть более дороогих источников питательных веществ на более дешёвые, а значит и сэкономить стоимость всего рациона.

Наконец стоимость фитазы ниже стоимости сэкономленного фосфата как минимум в 3-3,5 раза.

Сравнивая экономическую обоснованность применения отдельных препаратов фитаз предпочтение можно отдать отечественной фитазе Ладозим «Прокси»Ф. Стоимость оптимальной порции ввода фитазы Ладозим «Прокси»Ф на 1 тонну комбикорма удорожает продукт не более чем на 4 грн, тогда как колебания удорожания комбикорма по другим препаратам находятся в пределах 8,2-12,5 грн.

Таким образом, фитазы - действенный механизм регулирования минеральной питательности рациона, во взаимосвязи с факторами повышения доступности протеина и энергии. Применение фитаз позволяет экономить минеральные добавки, повышать продуктивность и снижать затраты кормов на единицу продукции.