+7(495)748-01-31
 Россия, Москва, 3-я Мытищинская улица, 16с47
Работаем по всей России


Эффективность воздействия ферментов на структуру НПС содержащихся в источниках белка растительного происхождения.


Инге Кнап (Inge Knap), глобальный менеджер по исследованию ферментов, подразделение кормления, DSM, Швейцария.

По прогнозу аналитической компании «Про Зерно» урожай главной масличной агрокультуры страны – подсолнечника – в этом году станет максимальным в истории, около 9,9 млн. т. (Инна Ганенко, Агроинвестор, август 2016).

 

В настоящее время животноводам по всему миру приходится уделять всё больше внимания повышению показателей продуктивности, улучшению условий содержания животных и при этом необходимо сохранять конкурентоспособные цены и снижать себестоимость производимой продукции.

Поэтому биологически активные компоненты кормов, способные повысить биодоступность питательных веществ, играют важную роль в увеличении прибыли производства продукции животноводства. По результатам исследований рынка производства кормов около 3—5 млрд долларов США позволяет сэкономить грамотное применение различных ферментов.

Растительный источник белка

Применение белков животного происхождения экономически не всегда оправданно, так как они имеют высокую стоимость, и законодательно ограничены в использовании, например в ЕС, начиная с 2001 года нельзя использовать мясокостную муку в качестве белковой добавки в животноводстве. Это способствует развитию рынка белков растительного происхождения.

Белки растительного происхождения получают методом промышленного выделения масла из двудольных растений, которые богаты высококачественным белком. Однако существует несколько негативных факторов, которые ограничивают применения этих кормов для животных с однокамерным желудком, так как они неспособны переварить до 50% питательных веществ. Эти корма содержат не перевариваемые питательные вещества, которые мешают самому процессу пищеварения, у животных с однокамерным желудком отсутствуют необходимые ферменты, которые должны их расщеплять вжнейшие компоненты корма.

Для максимально эффективного использования питательных веществ шротов и жмыхов, необходимо тщательно изучить структуру шротов. Это требует более глубокого понимания химической структуры клеточной стенки различных растений.

Процесс извлечения масла проходит в настолько жестких условиях, что полностью разрушает структуру клеточной стенки растений — источников белка.

Предполагается, что дальнейшее ферментативное расщепление для высвобождения дополнительных питательных веществ из источников белка не требуется. Однако это не совсем так. Как известно, соевые бобы, рапс, подсолнечник, кокосовый орех содержат НПС. С помощью микроскопа можно увидеть сколько НПС остается в шротах и жмыхах после выделения масла.

Рис. 1. Фотографии соевых бобов и соевого шрота, сделанные с помощью флуоресцентного микроскопа.

На фотографиях А и В показаны обеспарафиненные толстые срезы интактной ткани целых соевых бобов после 0 и 3 часов обработки ферментами.

На фотографиях С и D показаны обеспарафиненные толстые срезы соевого шрота после 0 и 3 часов обработки ферментами (масштабная линейка = 100 мкм).

На рис. 1 хорошо видно интенсивный желто-оранжевый цвет обусловленый аффинностью гистохимического красителя корифосфина О к кислым полисахаридам и, в данном случае, показывает наличие пектинов, присутствующих в клеточной стенке сои.

Антипитательные эффекты

Источники растительного белка, к примеру соевые бобы, содержат ряд антипитательных факторов, в том числе некоторые ингибиторы сериновых протеаз и лектины, оказывающие токсическое воздействие на животных с однокамерным желудком. НПС влияют на переваривание корма и всасывание питательных веществ, так как у животных с однокамерным желудком отсутствуют эндогенные ферменты, способные разрушать сложную решетку клеточных стенок растительных клеток. Таким образом, важным фактором, влияющим на питательную ценность продуктов из семян масличных растений, являются нерастворимые кислые и нейтральные НПС, источником которых, в свою очередь, является растительная клеточная стенка.

Улучшить пищеварение и преодолеть антипитательные эффекты НПС возможно путем добавления различных ферментов.

Самым востребованным ферментом в данном сегменте является Ронозим VP, который расщепляет НПС шротов и жмыхов. Ронозим VP представляет собой уникальную смесь гемицеллюлаз и пектиназ, полученных путем ферментации дикого типа микроорганизма (Aspergillus aculeatus).

Альянс производителей добавок ДСМ-Новозаймс и Копенгагенский университет (Дания) всесторонне изучил Воздействие Ронозим VP на НПС, присутствующие в белках растительного происхождения. Это крупнейшее исследование возглавляла г-жа Педерсен.

Повышение питательной ценности

Г-жа Педерсен и ее группа разработали новую методику in vitro, позволяющую наглядно продемонстрировать, как кормовые добавки могут высвобождать дополнительную питательную ценность из корма; в исследованиях in vivo также показано, что такой подход способствует повышению продуктивности сельскохозяйственных животных.

Инновационная методика вызвала значительный интерес, так как она четко показывает как работают эти ферменты в направлении высвобождения труднодоступных питательных веществ.

Структура и состав клеточных стенок наиболее часто используемых злаков — в частности, пшеницы, кукурузы и ячменя — относительно хорошо изучены. Однако структура клеточной стенки таких источников белка, как соя, рапс и подсолнечник, гораздо сложнее, поэтому понимание этих более сложных структур является необходимым условием для высвобождения дополнительной питательной ценности.

По существу, клеточные стенки этих растений состоят из пектина, целлюлозы и гемицеллюлозы (ксилоглюканов и маннанов). Их структура отличается определенными компонентами, например содержание в них пектина, составляет 6% в соевом, 9% в рапсовом и 5% в подсолнечном шротах.

Хорошо известно, что НПС, содержащиеся в шротах, приводят к повышенному связыванию воды; это повышает вязкость содержимого кишечника и снижает степень всасывания питательных веществ, что ведут к увеличению влажности подстилки. Это особенно актуально при выращивании бройлеров, например, влияние арабиноксиланов и бета-глюканов, содержащиеся в злаках, на проблемы связанные с увеличением вязкости помета уже тщательно изучены, а влияние пектина и гемицеллюлоз, содержащимся в источниках белка растительного происхождения, изучены очень плохо, как и их влияние на продуктивность птиц.

При тщательном рассмотрении например среза соевого боба в сравнении с соевым шротом можно увидеть, что в соевом шроте клеточные стенки еще присутствуют и растительные клетки еще содержат белок внутри клеточной стенки.

Как было сказано ранее, в кишечнике животных с однокамерным желудком не вырабатываются ферменты, необходимые для расщепления НПС. Таким образом, можно ожидать, что белок, содержащийся в интактных клеточных стенках соевого шрота, будет менее доступен для кишечных протеаз животных, что приведет к снижению всасывания важнейших питательных веществ, в том числе и аминокислот.

Рис. 2. Соевый шрот окрашенный антителами к маннану и ксилоглюканам, и он же после 3 часов инкубации с ферментами в составе препарата Ронозим VP при температуре 39 °С.

На рис. Е показан соевый шрот, меченый антителами к маннану, а на рисунке F — он же после обработки ферментами.

На рис. G показан соевый шрот, меченый антителами к ксилогюканам, а на рисунке Н — он же после обработки ферментами (масштабная линейка = 50 мкм).
(для подтверждения данных, полученных с использованием корифосфина О, использовался альциановый синий).

Если тот же самый образец инкубировать с многокомпонентной смесью ферментов, в данном случае препаратом Ронозим VP, то желто-оранжевая окраска исчезает в течение 3 часов при температуре 39 °С, а повторное окрашивание корифосфином О не приводит к повторному появлению оранжевой окраски, что указывает на разложение пектинов.

Приведенные рисунки четко демонстрируют, что эти гемицеллюлозные волокна входят в состав клеточной стенки соевого шрота и что их можно расщепить с помощью имеющихся на рынке кормовых ферментов.

Они также доказывают, что для разрушения клеточной стенки источников белка необходимо несколько ферментов.

 

Однако следует помнить, что имеющиеся на рынке моноферментные препараты неспособны полностью разрушить сложную матрицу клеточной стенки шротов и жмыхов. Для расщепления НПС, присутствующих в рационах с компонентами кормов растительного происхождения, необходима сложная смесь нескольких карбогидраз, что обусловлено присутствующим разнообразием и сложностью компонентов клеточной стенки.

В заключение можно сказать, что Ронозим VP СТ:

- единственный препарат на рынке, содержащий пектиназную активность;

- высокотермостабильный препарат (до 90 С на выходе гранулята);

- позволяет увеличить норму ввода более дешёвых источников растительного белка (подсолнечник, рапс, горох, люпин и т.д.);

- позволяет снизить стоимость корма при сохранении питательности рациона и продуктивности животных.

 

 

 


Производители