КОРМОВЫЕ ФЕРМЕНТЫ

Ферменты находятся, практически, повсюду. Они присутствуют повсеместно в природе, и все живые организмы вырабатывают ферменты. Ферменты ускоряют протекание химических реакций, происходящих во всех живых организмах: в одноклеточных организмах, растениях, насекомых и в человеке. Без этих химических реакций жизнь была бы невозможна, а без ферментов данные реакции происходили бы слишком медленно. Например, пища не может перевариваться в нашем пищеварительном канале без ферментов.

Ферменты — это белки, которые образованы из длинных аминокислотных цепочек и сложных молекулярных соединений. На сегодняшний день обнаружено более 3000 различных видов ферментов. Вследствие своего органического состава ферменты являются очень чуткими к условиям функционирования. Наилучшими условиями их функционирования являются умеренная температура и близкое к нейтральному значение величины рН.

В течение всей своей истории существования человек пользовался ферментами, зачастую не подразумевая об этом. Производство сыра и пива являются примерами применения ферментов. Современная ферментная технология получила свое начало только в 1874 году, когда был произведен первый обогащенный в технологическом процессе фермент, полученный из внутренностей желудка теленка. Данный фермент, названный Реннет, и по сей день используется при производстве сыра.

С тех пор обнаружение, отделение и производство ферментов развивалось быстро, и ферменты стали вырабатываться из более приемлемых источников. Сбыт ферментов вырос очень значительно. и в настоящее время ферменты применяются во многих промышленных процессах. В промышленности ферменты используются в т.ч. в производстве моющих средств и бумаги, а также в технологических процессах по производству кожи и текстилей. Кроме того, ферменты используются в широком объеме при производстве продукции пищевой промышленности и напитков, хлебобулочной продукции и сыров, натуральных соков, вина и кофе. В настоящее время стало возможным их применение в кормах животных.

Самой веской причиной для применения ферментов является следующая: ферменты улучшают питательность кормов. Все животные используют при переваривании пищи ферменты. Их вырабатывает либо само животное, либо микробы, находящиеся в пищеварительном канале. Несмотря на это, эффективность пищеварительного процесса животных не достигает уровня 100 %. и, например, свиньи не способны переварить более 15-25 % потребленного корма. По этой причине в корм для животных добавляют ферменты, за счет чего повышается эффективность функционирования пищеварительной системы животных и расширяется собственный процесс пищеварения животных.

На многих животноводческих фермах корм является основной статьей расходов. Производительность зависит от затрат на корм и питательности имеющегося в наличии сырья. Как правило, ограничивающим фактором при составлении рецептов кормов является способность животного по перевариванию различных компонентов сырья, к примеру, клетчатки. Несмотря на улучшение питательности кормов, результат зачастую не доходит до фермы. Если корма не используются с должной эффективностью, то при этом возникают расходы как у фермера, так и у окружающей среды.

Четыре важных причины для применения кормовых ферментов:

Расщепляют препятствующие утилизации корма вещества, которые содержатся во многих сырьевых компонентах корма. Данные вещества могут наносить вред нормальному пищеварению, вызывая неперевариваемость корма.
Улучшают степень утилизации крахмала и белков. Данные вещества находятся внутри клетчаткосодержащих клеточных оболочек и поэтому труднодоступны для собственных ферментов пищеварения животного.
Расщепляют такие молекулярные структуры сырья, которые, как правило, не расщепляются под влиянием собственных ферментов животного, высвобождая при этом большее количество питательных веществ.
Дополняет производство ферментов у молодых животных, так как их пищеварительная система может быть развита в недостаточной степени и ферментное производство может быть недостаточным.

За счет данного улучшения переваримости и питательности корма можно улучшить производство, основывающееся на одном и том же корме, и поддерживать производство на одном и том же уровне за счет составления более экономичной кормосмеси. Оба этих метода по использованию ферментов дают более хороший экономический результат.

Есть много веских причин для применений кормовых ферментов. Наряду с улучшением степени утилизации корма при помощи добавления ферментов можно сбалансировать изменения питательности сырьевых компонентов. Эксперименты продемонстрировали, что за счет обеспечения ферментами стабильного качества корма было снижено колебание производственного результата группы животных. Зачастую данный фактор позволяет улучшить уход за животными и повысить производительность производства.

Наряду с выше перечисленными преимуществами ферменты позволяют снизить нагрузку на окружающую среду. Когда животное лучше утилизирует корм, оно оставляет меньше отходов. Результатом этого является снижение количества навоза почти на 20% и снижение выделения азота на 15% у свиней и на 20% у домашней птицы. Кроме того, ферменты позволяют снизить выбросы фосфора, что становится все более и более важным фактором в различных странах Европы.

Ферменты являются биологическими катализаторами. Это означает, что они позволяют ускорять химические реакции, в которых изменяется химическая форма веществ. За счет ферментов данные реакции протекают даже в миллион раз быстрее. Ферменты не подвергаются износу во время реакции. Они высвобождаются по завершению реакции и сразу же готовы начать следующую реакцию. Теоретически это может продолжаться бесконечно, по крайней мере, до тех пор, пока они не израсходуют весь субстрат (вещество, в реакции которого ферменты принимают участие). На практике вследствие их восприимчивости и органического состава, продолжительность существования ферментов ограничена. Кроме того, будучи белками, они подвергаются естественному распаду во время нормального пищеварения.

Как известно, ферменты – это белковые катализаторы, контролирующие в живом организме все химические реакции, в том числе и процессы пищеварения. В желудочно-кишечном тракте животных и птиц имеются специализированные гидролитические ферменты, расщепляющие разные питательные вещества — крахмал, сахара, жиры и белки — но отсутствуют ферменты, способные переваривать клетчатку. Между тем, клетчатка образует стенки растительных клеток, которые далеко не полностью разрушаются при помоле зерна. Заключенные в цельных клеточных оболочках белки и углеводы недоступны для ферментов животных. Если же к комбикорму добавить ферменты, гидролизирующие клетчатку, то они начинают работать в кишечнике вместе с ферментами животного, открывая доступ к ценным питательным веществам, которые в противном случае были бы потеряны для организма. Помимо этого, зерно злаков — пшеницы, ячменя, овса, ржи — содержит большое количество растворимой клетчатки, являющейся антипитательным фактором. Растворимая клетчатка образует в кишечнике гель с высокой вязкостью, в результате чего подавляется активность собственных ферментов организма, затрудняются процессы всасывания, увеличивается опасность развития болезнетворных микробов. Все эти негативные явления также полностью устраняются путем добавления кормовых ферментов, которые разрушают растворимую клетчатку, снижая, таким образом, вязкость содержимого кишечника. Следует также учесть, что на ранних стадиях развития и при стрессе нормальная секреция пищеварительных ферментов угнетается. Их дефицит может быть компенсирован с помощью кормовых ферментов. Таким образом, основное биологическое действие кормовых ферментов состоит в следующем:

улучшается усвоение белков и углеводов корма за счет разрушения клеточных оболочек;
повышается активность собственных пищеварительных ферментов и процессов всасывания, улучшается микробиологическая среда кишечника за счет снижения вязкости;
компенсируется дефицит пищеварительных ферментов на ранних стадиях развития и при стрессе.

В свою очередь, эти биологические эффекты приводят к улучшению хозяйственно-полезных признаков и экономических показателей производства:

Более полно извлекаются питательные вещества и энергия корма. Фактическая питательность рациона возрастает на 5-10%.
Снижаются затраты корма на продукцию на 5-15%.
Продуктивность возрастает при неизменных рационах.
Возникает возможность замены дорогих компонентов корма (кукуруза) на более дешевые (пшеница, ячмень, рожь) без снижения продуктивности
Снижается уровень инфекционных заболеваний и потребность в антибиотиках
Уменьшаются объем помета и влажность подстилки.

Самой ценной особенностью ферментов есть то, что они являются особо специализированными и расщепляют или действуют только на один определенный субстрат в отличие от многих промышленных неорганических катализаторов. Иногда их действие связано только с расщеплением определенных химических связей. Например, различные амилазы способствуют расщеплению крахмала, протеазы воздействуют на протеины, и липазы влияют на жиры. Каждая группа включает различные ферменты. К примеру, каждый тип протеазы специализируется на определенной стадии переваривания белков.

Многочисленные первоначальные попытки по использованию ферментов пищевой промышленности в продукции, предназначенной для применения в кормах животных; не привели к желаемым результатам. В то время знаний о физиологии животных и о составе кормов было недостаточно. Применение ферментов носило случайный характер, и ферментные препараты использовались с переменным успехом. Особенности ферментов выдвигают ряд требований для их применения в корме. Они должны эффективно действовать внутри животного и, кроме того, ферменты должны:

сохранять свою активность во время складирования;
быть совместимыми с минеральными веществами и витаминами, а также с другими сырьевыми компонентами;
быть безопасными и легко применяемыми;
быть по своей форме легко смешиваемыми с кормом.

Специалистами фирм-производителей ферментов проводится систематическое совершенствование продукции, в котором решающую роль играют подробные анализы кормов и большой опыт в области физиологии животных и ферментной биохимии. Ферменты, успешно проявившие себя в лабораторных испытаниях, испытываются в небольших экспериментах на животных, и в случае положительного результата окончательный результат получают в результате масштабных экспериментов по кормлению.

Да, так как ферменты — это вещества, присутствующие в окружающей среде и биологически распадающиеся. Кормовые ферменты перевариваются в пищеварительном канале животных, как и другие белки. Таким образом, они не оставляют никаких следов в продукции животноводства.

Для производства ферментов с различным назначением используются различные микробы. Почти все сбываемые ферменты берут свое начало в природе, в повсеместно встречаемых микроорганизмах.

Ферменты производятся в строго контролируемых и стерильных условиях под постоянным контролем для обеспечения их безопасности и стабильного качества конечной продукции. Отборные микробы выращиваются в большом сосуде из нержавеющей стали с применением в качестве питательной среды натуральных веществ таких, как крахмал и меласса.

В процессе брожения получают специальные микробы, которые осторожно сепарируются в ходе современного процесса отсеивания для обеспечения того, чтобы микробные источники не превратились в конечный продукт. При производстве сухих препаратов ферменты связывают на носителе перед высушиванием и гранулированием.

Сырьевые компоненты, используемые во всех производственных процессах, имеют высокое качество и не содержат иных микробов и возбудителей заболеваний. Все ферменты, которые используются в ферментном производстве, должны быть включены в категорию пищевого качества.

Будущее ферментов очень интересно. Граница познаний в области кормовых ферментов постоянно передвигается вперед. Чем больше получают новой информации касательно физиологии и питания животных, кормовой химии и энзимологии, тем больше разрабатывается новых возможностей применения кормовых ферментов.

Первые кормовые ферменты для животных были предназначены для добавления в корм свиней и домашней птицы. Новые кормовые ферменты разрабатываются для других групп животных, а также для различных по своему составу сырьевых компонентов кормов.

Технология обнаружения и производства новых ферментов развивается с большой скоростью. Прежде применение и производство ферментов развивалось большей частью за счет попыток и ошибок. Так как детали, влияющие на химию и действие ферментов, были известны плохо, то в препаратах использовались смеси наиболее универсальных ферментов.

Благодаря новым исследованиям при производстве сбываемой продукции возможно использование более специфичных ферментов. Данные препараты, выработанные с одним назначением, эффективны и экономичны. Кроме того, они повышают питательность корма.

Обсудить в форуме

Материалы по теме