CC BY
145
ПТИЦЕВОДСТВО
FARM ANIMALS №2 l МАЙ-ИЮНЬ 2015
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭКЗОГЕННЫХ ПРОТЕАЗ
В СОЧЕТАНИИ C КАРБОГИДРАЗАМИ
В РАЦИОНАХ БРОЙЛЕРОВ
THE VALUE OF EXOGENOUS PROTEASES WITH CARBOHYDRASE
ENZYMES IN BROILER DIETS
Luis F. Romero,
PhD, Danisco Animal Nutrition, DuPont Industrial Biosciences, Marlborough, UK
Ключевые слова: эндогенный фермент, ЛЖК, эндогенные потери, переваримый в подвздошной кишке белок, вариабельность, биологическая эффективность, выход грудных мышц, фитаза, подвздошнокишечный (илеальный), бройлер, потребление корма, фитаза, кальций, фосфор, пшеница, кукуруза, соевый шрот, энергия, ОЭ, усвояемая в подвздошной кишке энергия, усвояемость, биологическая доступность, аминокислота, ксиланаза, амилаза, протеаза, вязкость химуса, выход тушки, мясо грудки, жир тушки, прирост, конверсия корма
Применение экзогенных ферментов является одной из наиболее хорошо изученных областей в птицеводческой науке. К 2010 году было опубликовано более 2500 независимых исследований о бройлерах (Rosen, 2010), благодаря которым использование экзогенных ферментов получило почти полное признание в качестве эффективного способа улучшения использования питательных веществ и снижения затрат на корма.
Из всех применяемых в кормлении ферментов наиболее широко используется фитаза, она входит в состав более 94% кормов для бройлеров во всём мире, её применение росло быстрыми темпами. Возрастала не только доля кормов, в состав которых вводилась
фитаза, но также и её дозировка (>500 FTU/кг). Однако в корма для бройлеров вводится не только фитаза, почти в каждом корме содержатся также экзогенные карбогидразы. Они вводятся даже в кукурузные рационы, в которых высокое содержание растворимых некрахмальных полисахаридов и повышенная вязкость химуса не является проблемой (в отличие от пшеничных или ячменных рационов).
Снижение стоимости корма
Большое количество накопленных в последние 10 лет научных данных способствует увеличению использования карбогидраз в раци-
онах, уже содержащих фитазу, что, в свою очередь, приводит к снижению затрат на ферменты в сочетании с быстро растущими ценами на кормовые ингредиенты. Это ведет к фундаментальному изменению экономической эффективности применения ферментов в кормах.
Экономические преимущества использования ферментов обычно обусловлены снижением затрат на корма благодаря увеличению содержания ОЭ. Кроме того, помимо карбогидраз в настоящее время в рационах бройлеров используются и протеазы микробного происхождения. Очевидным экономическим преимуществом использования экзогенных протеаз является повышение переваримости аминокислот рациона.
72
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
FARM ANIMALS №2 l МАЙ-ИЮНЬ 2015
ПТИЦЕВОДСТВО
Считается, что увеличение ОЭ при совместном использовании экзогенных протеаз с ксиланазами и амилазами обусловлено способностью экзогенных протеаз разрушать связи между белком и крахмалом в зерновых и повышать переваримость источников белка в корме.
Переваримость питательных веществ
Однако для достижения наиболее полного положительного эффекта от применения ферментов важно понимать величину и степень вариабельности их влияния на усвояемость аминокислот и иметь возможность прогнозировать величину увеличения переваримости питательных веществ при использовании ферментов в зависимости от качества кормовых ингредиентов или количества субстратов в рационах.
В данной статье представлены две группы данных. Первая из них позволяет оценить влияние протеазы на переваримость при её совместном применении с карбо-гидразами в рационах бройлеров. Это помогает понять степень вариабельности повышения усвояемости различных аминоксилот. Вторая группа данных иллюстрирует влияние повышения усвояемости аминокислот при применении экзогенных ферментов на продуктивность бройлеров.
В публикации Romero с соавторами (2013) описаны четыре опыта, каждый из которых длился 21 день. В этих опытах изучалась усвояемость энергии и аминокислот при кормлении бройлеров кукурузно-соевыми рационами с добавлением ксиланазы, амилазы и протеазы (ХАР) в сравнении с рационами, содержащими только ксиланазу и амилазу (ХА), а также с рационами без добавления ферментов. В двух опытах рацио-
ны были кукурузно-соевыми, ещё в двух содержалось от 7 до 10% кукурузной сухой послеспиртовой барды (вместо послеспиртовой барды можно применять другие компоненты с высоким уровнем клетчатки).
В среднем в обоих типах рационов применение комбинации ХА позволило увеличить переваримость энергии в подвздошной кишке на 78 ккал/кг (+2,5%), а применение комбинации ХАР - на 100 ккал/кг (3,2%) в сравнении с контрольным рационом.
Комбинация ХАР повысила коэффициенты усвояемости аминокислот в подвздошной кишке в среднем на +2,8%, а комбинация ХА повысила их лишь количественно на +0,4%. Увеличение усвоения энергии в подвздошной кишке от 60% до 100% при введении протеазы в дополнение к ксиланазе и амилазе может быть объяснено повышением переваримости белка. При применении комбинации ХАР больше всего повышалось усвоение следующих аминокислот: цистеина (+5,4%), треонина (+4,4%), глицина (+3,6%) и валина (+3,3%) (Рис. 1).
Линейная зависимость
В наименьшей степени при использовании комбинации ХАР изменялась усвояемость метионина (+1,0%), глутамина (+2,0%), лизина (+2,0%) и аргинина (+2,1%). Для изучения причин различий в величине повышения усвояемости различных аминокислот при применении комбинации ХАР был проведен анализ количества непереваренных фракций каждой аминокислоты (Рис. 2).
Интересно, что количество неусвоенных в подвздошной кишке аминокислот, по-видимому, является определяющим фактором в степени увеличения усвояемости аминокислот при применении про-
теаз совместно с карбогидразами. Для всех аминокислот была установлена очень сильная линейная зависимость (Рис. 2) между количеством неусвоенной аминокислоты и увеличением её усвоения под действием фермента при использовании комбинации ХАР (R2 = 0,94 и 0,96 для кукурузно-соевых рационов и кукурузно-соевых рационов с добавлением сухой послеспиртовой барды), но не при использовании комбинации ХА (R2 = 0,42 и 0,59 для кукурузно-соевых рационов и кукурузно-соевых рационов с добавлением сухой послеспиртовой барды).
Из этих данных видно, что применение комбинации ХАР позволило увеличить истинную усвояемость в подвздошной кишке неусвояемой фракции аминокислот на 12-13%, а применение комбинации ХА - только на 3%. Увеличение усвояемости аминокислот при использовании комбинации ХАР в сравнении с комбинацией ХА указывает на то, что повышение усвояемости аминокислот в подвздошной кишке обусловлено увеличением гидролиза белка под действием экзогенной протеазы.
Вероятно, такой эффект характерен для всех аминокислот.
Один из выводов, которые могут быть сделаны из этих данных, заключается в следующем: при использовании экзогенных ферментов повышение усвояемости аминокислот, которые вводятся в корм дополнительно в форме высокоусвояемых, искусственно синтезированных аминокислот, будет не так значительна. И наоборот, усвояемость аминокислот высокой концентрации, но низкой усвояемости при использовании ферментов будет значительно повышена (неусвояемая фракция этих аминокислот).
Увеличение переваримости протеина, рассчитанное как сумма увеличения усвояемости таких
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
73
ПТИЦЕВОДСТВО
FARM ANIMALS №2 l МАЙ-ИЮНЬ 2015
x ’5 о о х с ш с со >> о. О-о ■-
='i
СГ _о
|§ leSS х со о о. £ о
X >S
о о х с ш с со >> о. О-о ■-
='i
СГ _о
|§ leSS х со о О. ^ О
х >s о о х с ш с со >> Q. О. о >-
='i
СГ _0
1§
le-
ss
CL ^
О
7%
6%
5%
4%
3%
2%
1%
0%
-1%
-2%
8%
7%
6%
5%
4%
3%
2%
1%
0%
-1%
8%
7%
6%
5%
4%
3%
2%
1%
0%
-1%
JJ
Ala
Gly
Ser
Не
Leu
JiiJJ
Asp
Glu
His
Phe
Tyr
Pro
Lys
Met Cys
Thr
Val
Arg
Рис. 1 Процентное изменение усвоения в подвздошной кишке азота и аминокислот при использовании в рационах бройлеров двух различных комбинаций ферментов карбогидраз с добавлением или без добавления протеазы (субтилизина) в сравнении с контрольным рационом
аминокислот, при использовании комбинации ХАР составило 4,66 г/кг Также можно рассчитать увеличение переваримости сырого протеина в подвздошной кишке - оно составило 12,5% от непереваренного в подвздошной кишке белка при кормлении птицы кукурузно-соевыми рационами. На практике эти оценки влияния комбинации ХАР на усвояемость белка и аминокислот можно использовать для определения возможной величины снижения стоимости корма за счёт улучшения усвояемости сырого белка и не добавляемых в корм незаменимых аминокислот.
Комплекс ферментов
Если влияние экзогенных ферментов на усвояемость аминокислот не учитывается при составлении рациона, можно ожидать проявления эффекта в виде улучшения скорости роста и выхода мяса тушки. В одном из опытов изучалось изменение продуктивности и выхода мяса тушки при введении в корма бройлеров ферментного комплекса, содержащего комбинацию ХАР и фитазу на протяжении всего 56-дневного периода выращивания.
Кукурузно-соевые рационы (Табл. 1) либо соответствовали установленным нормам по питательности (положительный контроль), либо в них было понижено содержание жира и дикальций фосфата (отрицательный контроль) для снижения ОЭ (-170 ккал/кг в стартерном рационе, -150 ккал/кг в ростовом и откормочном рационах), доступного фосфора (-0,13%) и кальция (-0,17%). Ферменты добавлялись к отрицательному контролю. В корма вводилось соответствующее содержанию ОЭ количество метионина и лизина, что способствовало повышению продуктивности
74
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
FARM ANIMALS №2 l МАЙ-ИЮНЬ 2015
ПТИЦЕВОДСТВО
и выхода мяса в результате повышения усвояемости аминокислот под действием экзогенных ферментов. Применение ферментного комплекса позволило увеличить прирост (Р < 0,05) в период с 0 по 56-й день (4 663 г/гол.) в сравнении с отрицательным контролем (4 280 г/гол.), в сравнении с положительным контролем (4 624 г/гол.) прирост был почти одинаков.
Также при использовании ферментного комплекса наблюдалось улучшение конверсии корма (2,07 г/г) в сравнении с отрицательным контролем (2,17 г/г). Увеличение веса тушки и выхода мяса тушки наблюдалось как в сравнении с отрицательным контролем (+12,2% и 1% соответственно), так и в сравнении с положительным контролем (+3,5% и 1% соответственно).
Выводы
Применение комбинаций экзогенных карбогидраз, протеазы и фитазы может быть экономически оправданным, поскольку позволяет улучшить выход мяса тушки и её состав. Эти эффекты достигаются за счёт повышения доступности энергии и аминокислот. Поскольку кристаллические
0.0 2.0 4.0 6.0
Рис. 2 Улучшение истинной усвояемости аминокислот в подвздошной кишке (г/кг рациона) при введении ксиланазы и амилазы (ХА), а также ксиланазы, амилазы и протеазы (ХАР) в кукурузно-соевые рационы с добавлением или без добавления сухой послеспиртовой барды (по данным Romero etal, 2013)
Табл. 1 Питательность рационов
Ингредиент Стартер (0-3 недели) Ростовой рацион (3-6 недель) Откормочный рацион (6-8 недель)
ПК* ОК* ПК ОК ПК ОК
Проценты
ОЭ (ккал/кг) 3 220 3 050 3 200 3 050 3 200 3 050
СП (%) 23,5 23,9 20,6 21,0 18,6 19,0
Кальций(%) 1,01 0,83 0,91 0,74 0,81 0,64
Доступный фосфор (%) 0,42 0,29 0,33 0,20 0,28 0,15
Лизин(%) 1,36 1,37 1,22 1,23 1,01 1,02
Метионин (%) 0,60 0,61 0,56 0,57 0,49 0,50
Общее количество серосодержащих аминокислот(%) 0,98 1,00 0,91 0,92 0,81 0,82
Лизин/ОЭ (%/Мкал) 0,42 0,45 0,38 0,40 0,31 0,33
* ПК - положительный контрольный рацион; ОК - отрицательный контрольный рацион
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
75
ПТИЦЕВОДСТВО
FARM ANIMALS №2 l МАЙ-ИЮНЬ 2015
Табл. 2 Продуктивность и выход тушки бройлеров по результатам 56-дневного опыта, в котором изучались эффекты добавления в корм ксиланазы, амилазы, протеазы (ХАР) и фитазы
Показатель Положительный контроль Отрицательный контроль ХАР плюс фитаза Стандартная ошибка средних
Прирост (г) 4 624a 4 280ь 4 663a 42,4
Конверсия корма (г корма/г прироста) 1,981ь 2,169a 2,066ь 0,033
Конверсия корма в грудные мышцы (г корма/г грудных мышц) 8,269xy 8,775x 8,171у 0,217
Вес тушки (г) 3 313ь 3 057c 3 431a 49,5
Выход тушки (%) 70,6ь 70,6ь 71,3a 0,4
Вес грудных мышц (г) 1 115ь 1 062ь 1 179a 26,8
Выход грудных мышц (%) 33,8 34,8 34,4 0,4
Вес абдоминального жира (г) 62,0a 42,2c 52,4ь 2,6
Выход абдоминального жира (%) 1,9a 1,4ь 1,5ь 0,1
abcЗначения с различными буквами отличаются при Р < 0,05. xЗначения с различными буквами отличаются при Р < 0,01.
аминокислоты обладают высокой усвояемостью, а степень увеличения усвояемости аминокислот при применении экзогенных ферментов зависит от количества неусвояемых аминокислот, повышение усвояемости лизина и метионина при применении экзогенных ферментов может быть не столь значительным.
По этой же причине невозможно рассчитать фиксированную величину увеличения усвояемости аминокислот при использовании комбинации ферментов в процентах от общего количества аминокислот в корме. Это почти всегда будет приводить к преувеличению показателя повышения усвояемости и без того хорошо усвояемых основных незаменимых аминокислот. В новом исследовании, опубликованном Romero с соавторами (2013) в Journal of Feed Science and Technology, показано, что выраженность влияния комбинации ХАР на переваримость отдельных аминокислот может быть точно
описана как функция от величины непереваренных фракций аминокислот.
Такой подход даёт возможность значительно лучше объяснить вариации в повышении усвояемости аминокислот, наблюдаемые при применении ферментов, что позволяет использовать более точные данные при составлении рационов. Подобным образом (хотя это и не является предметом рассмотрения данной статьи) Swann с соавторами (2014) продемонстрировали, что 75% вариаций значения увеличения ОЭ при применении ферментов ХАР может быть спрогнозировано на основе данных о содержании в корме крахмала, жира и белка, а также влиянии ферментов ХАР на усвояемость этих питательных веществ.
Поэтому важно, чтобы при составлении рационов экзогенным ферментам не присваивались произвольные фиксированные матричные значения, не зависящие от содержания субстратов
и начальной переваримости рациона, к которому эти ферменты добавляются. Более точно увеличение количества питательных веществ при применении ферментов можно определить, используя научные данные, в которых изучались субстраты, на которые направлено действие ферментов. Увеличение усвояемости ранее неусвояемых субстратов при применении ферментов является показателем, позволяющим точно спрогнозировать биологическую и экономическую ценность продукта.
Хотя процент выхода грудных мышц при применении ферментов изменился незначительно, абсолютный вес грудных мышц увеличился по сравнению с отрицательным (+118 г/гол.; +11,0%) и положительным контролем (+63 г/гол., +5,7%). Кроме того, введение в корм фермента привело к снижению количества абдоминального жира в сравнении с положительным контролем (-19%). ■
76
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
