|
Enzymy są używane w przemyśle paszowym powszechnie od ponad 40 lat, jakkolwiek pierwsze informacje o pozytywnym działaniu pojawiły się już pod koniec XIX wieku [Cowan, 1995], a w mieszankach dla drobiu pojawiły się w 1925 roku [Rossen, 2000]. Stosowanie enzymów jako dodatków paszowych poprawia strawność składników pokarmowych, a poprzez to zwiększa się produkcyjność zwierząt.
Aplikacja enzymów nabrała szczególnego znaczenia po wprowadzeniu zakazu stosowania niektórych produktów pochodzenia zwierzęcego jako materiałów paszowych (mączki mięsne, mączki mięsno-kostne). Kolejnym, przełomowym dla zasadności stosowania enzymów, był moment wprowadzenia zakazu używania antybiotykowych stymulatorów wzrostu w mieszankach paszowych przeznaczonych do skarmiania zwierzętami na terenie Unii Europejskiej.
W tych okolicznościach niektórzy żywieniowcy uznali enzymy za naturalne biostymulatory wzrostu, z czym trudno się nie zgodzić. Zasadność ekonomiczna dodatku enzymów uzależniona jest od ich ceny i skuteczności, a konkretnie od prostego mechanizmu porównania wartości dodanej z wartością uzyskaną. Jeżeli ta druga będzie wyższa, zastosowanie enzymów będzie miało ekonomiczne uzasadnienie.
Podstawowym składnikiem diety ptaków są surowce roślinne, w szczególności zboża, jak pszenica, kukurydza oraz komponenty białkowe jak soja czy rzepak lub częściej ich śruty poekstrakcyjne. Jednym z pięciu składników, oprócz suchej masy, białka ogólnego, tłuszczu surowego i popiołu surowego, oznaczanych w analizie podstawowej (analizie weendeńskiej) jest włókno surowe. Włókno jest frakcją należącą do trudno strawnych węglowodanów. Włókno nierozpuszczalne nie jest trawione w przewodzie pokarmowym ptaków.
 
Z kolei część włókna, która jest rozpuszczalna może być trawiona w przewodzie pokarmowym pod warunkiem dostarczenia ptakom odpowiednich enzymów (enzymów egzogennych), których ich organizm nie wytwarza. Ta część włókna pokarmowego nazywana jest frakcją polisacharydów nieskrobiowych (NSP). Podstawowe polisacharydy nieskrobiowe pokazane są w tabeli 2. Obecność polisacharydów nieskrobiowych negatywnie wpływa na parametry produkcyjne ptaków. Zwiększa się współczynnik wykorzystania paszy ze względu na niższą strawność składników pokarmowych „zablokowanych” w połączeniach, których organizm ptaka nie potrafi rozłożyć. Zwiększa się lepkość treści przewodu pokarmowego, co znacząco wpływa na rozwój mikroflory patogennej. Obniża się status zdrowotny zwierząt. Stąd też, w ostatnich latach, naukowcy i żywieniowcy położyli szczególny nacisk na rozwój i wdrożenie nowych produktów enzymatycznych, ściśle ukierunkowanych na działanie na frakcje NSP.
Mechanizm działania enzymów
Mechanizm działania enzymów od dawna jest znany. Enzymy charakteryzują się tzw. swoistością substratową. Oznacza to, że niektóre enzymy przyspieszają lub umożliwiają reakcje rozkładu kilku związków. Inne, z kolei, są biokatalizatorami jednej, ściśle określonej reakcji.
Tych drugich jest zdecydowanie więcej. Enzymy stosowane w przemyśle paszowym działają w ściśle określonych warunkach, w szczególności w obecności wody (należą do hydrolaz). Z tego wynika, że dodane do mieszanki paszowej czy premiksu, tak czy inaczej, zaczynają działać dopiero w przewodzie pokarmowym ptaków.
Działanie enzymu polega na przyłączeniu substratu do tzw. centrum aktywnego i stworzeniu kompleksu enzym-substrat. Dla tak stworzonego kompleksu energia aktywacji (energia potrzebna do zapoczątkowania reakcji) jest niższa. W efekcie reakcja przebiega szybciej. Enzymy „nie zużywają” się, tzn. mogą ponownie uczestniczyć w reakcjach, których są katalizatorami.
Podstawowe klasy enzymów, mające zastosowanie w przemyśle paszowym wymienione są w tabeli nr 3.
Fitaza
Fitaza jest jednym z ważniejszych enzymów w żywieniu drobiu. Ma za zadanie rozkładać organiczne połączenia fosforu w surowcach roślinnych. Oczywiście, tak jak i w przypadku innych enzymów, w przewodzie pokarmowym ptaków występuje fitaza tzw. endogenna produkowana przez bakterie bytujące w jelicie grubym. Jednak, po pierwsze jej ilość jest niewystarczająca, po drugie uwolniony fosfor w tym odcinku przewodu pokarmowego nie jest wykorzystywany przez organizm ptaków. W przyrodzie występuje jeszcze fitaza natywna, obecna w surowcach roślinnych oraz fitaza mikrobiologiczna produkowana przez bakterie i grzyby.
Właśnie ta ostatnia wykorzystywana jest jako dodatek paszowy w żywieniu drobiu. Przyjmuje się, że średnia strawność fosforu z surowców roślinnych w mieszankach paszowych dla drobiu oscyluje wokół 30%. Oznacza to, że około 70% fosforu ptaki wydalają wraz z kałomoczem. Stanowi to poważne obciążenie środowiska naturalnego. Doświadczenia nad strawnością fosforu pokazały, że dodatek fitazy mikrobiologicznej do pasz może ograniczyć wydalanie fosforu nawet o 50%. Fitaza rozbijając organiczne połączenia fosforu uwalnia wiele innych cennych składników pokarmowych takich jak aminokwasy, mikro- i makroelementy. Stosowanie fitazy jest również korzystne ze względu na uwolnienie pewnej dawki energii, która może być wykorzystana w procesach metabolicznych organizmu zwierząt.
Recepturowanie mieszanek paszowych z dodatkiem enzymów
[Blair, 2005]
- Metoda „On-Top”
Metoda ta zakłada dodatek preparatu enzymatycznego bez przewartościowania wartości pokarmowej mieszanki paszowej. Innymi słowy, nie bierze się pod uwagę korzyści wynikających ze stosowania enzymów.
- Metoda formulacji
a) preparat enzymatyczny jako surowiec
W tej metodzie traktuje się preparat enzymatyczny jako typowy surowiec, który wprowadza do mieszanki paszowej określoną wartość pokarmową. Jest to o tyle niebezpieczne, że niezależnie od ilości pozostałych surowców, zawsze wartość pokarmowa wnoszona do receptury przez preparat enzymatyczny będzie identyczna. Kłóci się to z mechanizmem działania enzymów, którego efektywność zależy, między innymi, od obecności i ilości substratu.
b) redukcja zapotrzebowania na składniki pokarmowe
Jest to odwrócenie metody opisanej wyżej. Ryzyko zastosowania takiej formulacji jest praktycznie identyczne jak wyżej.
c) zwiększenie wartości pokarmowej surowców zawierających substraty enzymów
Taki sposób recepturowania wydaje się najbardziej odpowiedni. Zmiana wartości pokarmowej mieszanki jest zależna od rodzaju i udziału procentowego użytych surowców. Tym samym, im więcej substratu, na który dodawany preparat enzymatyczny działa, tym wyższa wartość pokarmowa mieszanki pełnoporcjowej.
Aktywność enzymów
Efektywność działania enzymów lub ich mieszanin powszechnie nazywanych koktajlami enzymatycznymi zależy od wielu czynników takich jak: temperatura, pH, ilość i obecność innych enzymów białkowych, ilość inhibitorów i aktywatorów oraz ilości substratu. Zależność pomiędzy stężeniem substratu a szybkością reakcji opisuje krzywa Michaelisa. Wraz ze wzrostem ilości substratu szybkość reakcji rośnie, zwykle liniowo. Po osiągnięciu pewnego stężenia szybkość reakcji już się nie zmienia. Stała Michaelisa dla konkretnej reakcji jest to wartość określająca stężenie substratu, przy którym szybkość reakcji osiąga połowę szybkości maksymalnej.
Enzymy, jak wszystkie białka, są wrażliwe na wysoką temperaturę. Optymalna aktywność występuje zawsze w określonej temperaturze oraz pH. Przy zbyt wysokiej temperaturze, jak każde białko, ulegają denaturacji. Stężenie jonów wodorów w środowisku działania enzymów ma również ogromne znaczenie. W tym przypadku jednak różne enzymy zachowują się inaczej.
Podstawowym pojęciem określającym efektywność enzymu jest jego aktywność w określonych warunkach (temperatura, pH). Większość firm produkujących preparaty enzymatyczne podaje swoje jednostki wraz z ich definicją. Dla przykładu 1 jednostka EPU odpowiada 0,0083 µmola ksylozy uwolnionej w ciągu 1 minuty z ksylanu drewna przy temperaturze 30°C w pH równym 4,7. Z kolei, w przypadku fitazy, 1 jednostka FTU oznacza zdolność enzymu do uwolnienia 1 µmola fosforu nieorganicznego z kwasu fitynowego w temperaturze 37°C przy pH równym 5,5. Biorąc po uwagę fakt, że większość preparatów enzymatycznych przejawia swoją najwyższą aktywność w różnych warunkach stworzenie jednej, uniwersalnej jednostki mija się z celem. Praktycznie, niemożliwe stałoby się porównanie produktów komercyjnych.
Enzymy a prawo Unii Europejskiej
Enzymy, zgodnie z rozporządzeniem nr (WE) 1831/2003 zostały zakwalifikowane do grupy dodatków paszowych. Podstawą prawną możliwości stosowania danego enzymu w żywieniu zwierząt jest uzyskanie odpowiedniego zezwolenia zgodnie z aktami prawnymi Unii Europejskiej. Wszystkie enzymy, które posiadają takie zezwolenie są wpisywane na listę wspólnotowego rejestru dodatków paszowych, którego pierwsze wydanie pojawiło się 7 listopada 2005 roku. Zadaniem Komisji Europejskiej jest aktualizowanie danych zawartych w tym rejestrze.
Zgodnie z rozporządzeniem nr (WE) 1831/2003 każdy istniejący produkt wprowadzany do rejestru podlega przepisom tego rozporządzenia. Rejestr dodatków paszowych informuje o klasyfikacji danego dodatku, dacie pierwszego wpisu, dacie wygaśnięcia zezwolenia oraz podaje odnośnik do odpowiednich aktów prawnych WE, zezwalających na stosowanie dodatku paszowego w żywieniu zwierząt. Wspomniane zezwolenie określa, między innymi, dany dodatek paszowy, wspólnotowy numer rejestracyjny lub identyfikacyjny, grupę i wiek zwierząt dla jakich jest przeznaczony, wzór chemiczny lub opis, minimalne i maksymalne dawkowanie w mieszance paszowej pełnoporcjowej, ewentualnie inne istotne zastrzeżenia czy informacje oraz datę wygaśnięcia zezwolenia. Aktualny rejestr dodatków paszowych zarejestrowanych w Unii Europejskiej oraz komplet obowiązujących aktów prawnych można znaleźć pod adresem: http://ec.europa.eu/food/food/animalnutrition/feedadditives/index_en.htm.
Enzymy w praktyce*
W warunkach polskich głównymi polisacharydami nieskrobiowymi są arabinoksylany występujące w głównej mierze w ziarnie pszenicy i pszenżyta, w mniejszym stopniu w kukurydzy. Podstawowym surowcem białkowym w mieszankach paszowych dla drobiu jest poekstrakcyjna śruta sojowa, rzadziej poekstrakcyjna śruta rzepakowa. Dlatego też najczęściej stosowanymi preparatami enzymatycznymi są te produkty, które zawierają ksylanazę (np. Avizyme 1310, Belfeed, Hostazym X, Natugrain Wheat, Ronozyme WX) lub preparaty wieloenzymatyczne zawierające oprócz ksylanazy, między innymi, glukanazę i inne z grupy proteaz, amylaz czy pektynaz (np. Avizyme 1500, Grindazym GP, Kemzyme Dry, Nutrikem Dry, Rovabio Excel AP).
Szczególnie, w żywieniu indyków, przy bardzo wysokim udziale komponentów białkowych zasadnym jest stosowanie kompleksów enzymatycznych zawierających zarówno enzymy rozkładające polisacharydy nieskrobiowe jak i enzymy rozkładające inne substancje o charakterze antyodżywczym, jak inhibitory trypsyny występujące w śrucie sojowej. Wciąż wysokie ceny fosforanów skłoniły żywieniowców do zwrócenia szczególnej uwagi na fitazę, enzym uwalniający fosfor z kwasu fitynowego. Tutaj dużego wyboru nie mamy – dostępne na rynku polskim preparaty to Natuphos, Kemzyme P, Phyzyme XP, Ronozyme P. Dobór odpowiedniego kompleksu enzymatycznego zależy od zastosowanych surowców w recepturze mieszanki pełnoporcjowej, jego ceny i skuteczności oraz od efektów jakie chcemy osiągnąć. Warto odnotować, że lepsze efekty uzyskuje się stosując dodatek enzymów w żywieniu młodych ptaków ze względu na jeszcze słabo rozwiniętą i nieustabilizowaną mikroflorę przewodu pokarmowego i co jest z tym związane niską aktywność enzymów endogennych. Należy brać również pod uwagę stabilność preparatu enzymatycznego w określonych warunkach, które zależą, np. od obróbki termicznej czy okresu i warunków przechowywania mieszanki pełnoporcjowej.
Spis literatury wykorzystanej w artykule dostępny jest u autora.
|
