Ведущий научный сотрудник ФГБУ "ВГНКИ" Любовь Яковлевна Телишевская рассказала журналу "Аграрник" про значение ферментных кормовых добавок в животноводстве и работу ВГНКИ в области оценки качества кормовых ферментов

Источник: журнал "Аграрник".

Кормовые ферменты в животноводстве

Современное животноводство уже невозможно представить без использования специальных кормовых добавок, призванных повысить питательную ценность корма. Одним из таких инструментов являются ферментные препараты.

За последние годы спрос на ферментные кормовые добавки значительно возрос. Необходимость их применения обусловлена целым рядом факторов. Здесь интенсивные технологии современного животноводства и птицеводства, призванные наиболее полно раскрыть генетический потенциал пород животных и кроссов птицы, а также снижение себестоимости конечного продукта.

– В настоящее время в кормопроизводстве широкое распространение получили ферментные препараты, которые используются в качестве кормовых добавок, – рассказала нашему изданию доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела безопасности кормов и кормовых добавок федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский государственный Центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов» (ФГБУ «ВГНКИ») Любовь Яковлевна Телишевская. – В основном препараты имеют микробиологическое происхождение – грибное и бактериальное. Ферменты получают как метаболиты при культивировании продуцентов, например, грибов, актиномицетов или бактерий. Культуральные жидкости подвергают глубокой очистке, сушке и используют как ферментные кормовые добавки.

Сами ферменты, или энзимы, представляют собой специфические белки, выполняющие в живых организмах роль биологических катализаторов. Ферменты – обязательные участники пищеварительного процесса. При этом они состоят либо только из белка, либо из белка и связанной с ним небелковой части, в роли которой могут выступать как ионы металлов, так и углеводный компонент. Каждый из этих элементов способствует проявлению ферментативной активности. Кроме того, расщепляя или синтезируя вещества, сами ферменты не изменяются.

Активность энзимов зависит от ряда факторов. В первую очередь стоит отметить температурный режим. При повышении температуры в среднем до 50°C каталитическая активность ферментов возрастает. Важным условием является и уровень pH. В зависимости от продуцента некоторые ферменты наибольшую активность проявляют в среде, близкой к нейтральной, другие – в кислой или щелочной.

В организме млекопитающих вырабатывается более трех тысяч различных ферментов. Такое разнообразие призвано обеспечить нормальное протекание практически всех жизненных процессов. У животных ферменты играют ключевую роль в процессах переваривания кормов.

– Ферментные кормовые добавки повышают питательность кормов, поскольку способствуют лучшему усвоению основных питательных компонентов корма – жиров, белков, углеводов, – отметила Любовь Яковлевна Телишевская. – Это особенно важно для молодняка с неразвитой собственной ферментной системой. Помимо этого применение ферментных кормовых добавок способствует расщеплению и нейтрализации так называемых антипитательных веществ кормов.

Все дело в особенностях пищеварительной системы животных. Далеко не тайна, что современным высокопродуктивным животным требуется сбалансированный рацион с оптимальным содержанием аминокислот и обменной энергии. Да, в пищеварительном тракте животных и птиц вырабатываются ферменты, способствующие перевариванию питательных веществ. Однако в современных условиях, когда рентабельность производства зависит от стоимости кормов, нередко производители отдают предпочтение более дешевым их видам. Зачастую именно они содержат большое количество антипитательных факторов – некрахмалистых полисахаридов (НПС) и фитатов, что ограничивает их усвоение.

Дело в том, что у животных, и в первую очередь у моногастричных, практически нет собственных ферментов, способных переваривать НПС, из-за чего они плохо усваиваются организмом. Не менее важно и то, что НПС препятствуют доступу собственных ферментов животных и птиц к другим питательным веществам и их перевариванию. У жвачных животных эту функцию выполняют ферменты микроорганизмов, постоянно обитающих в рубце. В пищеварительном тракте моногастричных животных НПС образуют вязкий раствор, который обволакивает гранулы крахмала и протеинов. За счет этого помет животных и птиц становится жидким и клейким, что делает его прекрасной питательной средой для развития микроорганизмов, часто патогенных.

Что касается фитина – еще одного значимого антипитательного фактора, то он снижает доступность фосфора, а также кальция, цинка, железа, магния и ряда других микро- и макроэлементов. Вещества, связанные с фитатным комплексом, не усваиваются пищеварительной системой. Лишь порядка 20–30% фосфора поглощается животным организмом из растительных кормов при наличии фитатного комплекса.

Для сокращения негативных последствий от воздействия данных факторов и используют специальные ферментные препараты.

– Основными группами ферментов, на основе которых сегодня делают кормовые добавки, являются ферменты, расщепляющие НПС на основе целлюлоз и гемицеллюлоз: ксиланазы, бета-глюканазы и целлюлазы, – подчеркнула специалист ФГБУ «ВГНКИ». – При использовании рационов с высоким содержанием картофеля часто добавляют амилолитические ферменты, для кукурузно-соевых кормов – протеазы, для кормов с высоким содержанием вегетативной массы растений с целью повышения эффективности использования фосфора применяют фитазу.

Многие ферментные препараты являются комплексными, несущими в себе, помимо основного компонента, и другие ферменты.

Что касается форм препаратов, то сегодня они выпускаются в виде порошков, гранул или в жидком виде. Для использования в россыпных смесях или для гранулирования кормов при температуре выше 70°C подходят порошковые ферменты. В свою очередь грануляция призвана защитить молекулы ферментов в процессе обработки при температуре до 85°C. Жидкие формы не рекомендуется использовать при применении высоких температур грануляции или экструзии. Поэтому жидкие формы энзимов наносят на кормовые гранулы путем напыления после прохождения ими термической обработки.

Включение ферментных препаратов в рацион сельскохозяйственных животных и птиц позволяет значительно расширить кормовой ассортимент. Так, в рацион моногастричных животных становится возможным введение продуктов переработки зерна и мукомольных производств. При этом содержание продуктов переработки в рационе по отдельным культурам может значительно возрасти. Так, для отдельных групп животных и птицы доля подсолнечника в рационе может быть увеличена до 30%, гороха – до 15%, а пшеницы, ржи и ячменя – до 50%. За счет использования энзимов можно эффективно вводить в диету соевый, подсолнечниковой, хлопковый шроты, а также травяную муку, сорго. Применение в производстве ферментных кормовых препаратов, повышая перевариваемость питательных веществ, позволяет не просто получить дополнительную продукцию, но и прибыль.

Сегодня в России рынок ферментных препаратов достаточно обширен, поэтому вопрос выбора перед потребителем стоит достаточно остро. При этом много вопросов вызывает и качество препаратов. Существующие в данный момент национальные и международные стандарты не охватывают все производимые ферментные кормовые добавки. Сотрудники федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский государственный Центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов» (ФГБУ «ВГНКИ») провели сравнительное исследование методов измерения активности ферментных кормовых добавок, производимых на основе фермента эндо-бета-глюканазы, и по итогам этого исследования разработали проект ГОСТа. Об этом и многом другом более подробно журналу «АграрникЪ» рассказала доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела безопасности кормов и кормовых добавок ФГБУ «ВГНКИ» Любовь Яковлевна Телишевская. – Расскажите, какая ситуация сложилась на российском рынке ферментных кормовых добавок в настоящее время? – На территории России зарегистрировано не менее 80 наименований ферментных препаратов как отечественных производителей, так и производителей стран Западной Европы, Америки, Австралии, Китая, Кореи, Болгарии, Литвы, Республики Беларусь и др. В связи с большим количеством ферментных препаратов одного назначения, выпускаемых различными фирмами-производителями, возникло много принципиальных технических проблем, связанных с оценкой их активности и качества. Для потребителя проблемы главным образом заключаются в сложности сравнения многочисленных ферментных препаратов, предлагаемых на рынке. Производители указывают специфическое действие ферментных препаратов, как правило, руководствуясь своими представлениями о единицах ферментативной активности и методах их определения. – Как определяется качество ферментных препаратов? Какие методики используются? – Общим для определения активности всех видов ферментов является определение способности расщеплять специфичные для их действия субстраты: белки для протеаз; полисахариды для глюканаз и т.д. Далее исследуется количество получаемых продуктов реакций или изменение свойств исходных субстратов. В ряде случаев для испытания препаратов проводится их сравнение с действием стандартных образцов. При этом в предлагаемых спецификациями разных производителей методиках анализа субстраты могут различаться, а стандарты часто имеют заявляемые активности, получаемые по нестандартизированным методикам. В результате эти методические подходы не обеспечивают сопоставимости результатов. Кроме того, существуют объективные различия ферментных препаратов одного и того же назначения, связанные с методом изготовления: с природой и свойствами продуцентов (грибов, бактерий) и, соответственно, с условиями проведения ферментативной реакции (рН, температура, продолжительность гидролиза). Кроме того, для изучения продуктов ферментативных реакций используются разные методы анализа: химические, спектрофотометрические, фотоколориметрические, рефрактометрические и другие, что отражается на результатах анализа, выражаемых в используемых единицах измерений.

В результате потребителю остается ориентироваться только на рекомендуемые в инструкциях по применению нормы ввода, которые предлагается принимать на веру. – Что сегодня предлагает ФГБУ «ВГНКИ»? – Ферментные кормовые добавки зарекомендовали себя как очень эффективные средства повышения усвоения питательных веществ рациона, особенно при выращивании молодняка моногастричных животных. С этой целью используют препараты, содержащие разные ферменты, например, протеазы, фитазы, липазу, амилазу и другие. Большое значение при выращивании сельскохозяйственного скота имеют ферменты, расщепляющие некрахмальные полисахариды (НПС) – целлюлозу и гемицеллюлозы. НПС являются антипитательными веществами, поскольку в обычных условиях не перерабатываются животными и повышают вязкость химуса, снижая усвоение других компонентов рациона. Для их расщепления используют препараты, имеющие целлюллазную, ксиланазную и глюканазную активность. Для контроля таких ферментных кормовых добавок в последние годы внедрены национальный ГОСТ Р 54905 – 2012, а также международные ГОСТ 31662 – 2012 и ГОСТ 31488 – 2012 (разработаны ФГБУ «ВГНКИ»). Представленные в упомянутых стандартах методы основаны на определении экзоферментативных активностей, то есть способности ферментного препарата отщеплять концевые гликозидные остатки от молекулы полимера с образованием свободного углевода – глюкозы или ксилозы. Однако сегодня многие фирмы-производители переходят на создание ферментных препаратов с преимущественным расщеплением эндосвязей субстрата, что позволяет снижать вязкость химуса у животных с однокамерным желудком. В настоящее время нет единого стандартного метода определения активности эндо-НПС-ферментов. В связи с этим возникла потребность в разработке и стандартизации методов оценки активности ферментных препаратов, расщепляющих молекулы полимера по внутренним связям, например, β глюкана по β-1,4 связям. Для решения поставленной задачи нами подготовлен проект ГОСТ, в который вошел вискозиметрический метод по Оствальду, позволяющий непосредственно определять снижение вязкости ферментов, а также другие методы определения эндо-глюканазы – вискозиметрический по Гепплеру и колориметрические с окрашенными субстратами. Полученные метрологические характеристики всех предлагаемых методических приемов свидетельствуют об их достаточной воспроизводимости и возможности использования для гостирования методов определения эндоглюканазной активности ферментных кормовых добавок. Методы вошли в новый Межгосударственный стандарт: ГОСТ 34176 -2017.