Выпуск № 3 (37), 2020

УДК

DOI

Используйте это описание для цитирования: 

Cite this article as:

Молоскин С.А., Сычева И.Н., Бадмаева А.А. Применение мультиферментного комплекса «Ровабио» для свиней // Управление рисками в АПК. 2020. № 4. С. 39-53. URL: http://www.agrorisk.ru/pub/202003

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
МОЛОСКИН С.А., СЫЧЕВА И.Н., БАДМАЕВА А.А.

ПРИМЕНЕНИЕ МУЛЬТИФЕРМЕНТНОГО КОМПЛЕКСА «РОВАБИО» ДЛЯ СВИНЕЙ

Молоскин Сергей Александрович – кандидат биологических наук, научный и технический директор, ООО «Адиссео Евразия» , Москва, Россия
E-mail: Serguei.Moloskin@adisseo.com

Сычева Ирина Николаевна - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, кафедра частной зоотехнии, факультет зоотехнии и биологии, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия
E-mail: in_sychewa@mail.ru
SPIN-код: 7049-6721

Бадмаева Алия Азатовна - региональный менеджер по регистрации и научно-техническим коммуникациям, ООО «Адиссео Евразия», Москва, Россия
E-mail: Aliya.Badmaeva@adisseo.com
SPIN-код: 3414-4882

Аннотация

Применение ферментных кормовых добавок в рационах моногастричных является традиционной практикой кормления. Выясняются детали механизма действия экзогенных кормовых ферментов, поиска и апробации новых мультиэнзимных комплексов. Ферментные добавки применяют во всех типах рационов для снижения стоимости рецептов и повышения усвояемости практически всех компонентов питательности, включая аминокислоты. В данной статье рассматривается действие кормовой добавки Ровабио Эдванс, разработанной Adisseo France S.A.S. и зарегистрированной в Российской Федерации, в опытах, проведенных на разных половозрастных группах свиней.

Ключевые слова

Мультиферментный комплекс, некрахмалистые полисахариды, свиньи, Ровабио Эдванс, моногастричные, обменная энергия

MOLOSKIN S.A., SYCHEVA I.N., BADMAEVA A.A.

APPLICATION OF THE ROVABIO MULTI-ENZYME COMPLEX FOR PIGS

Sergey A.Moloskin - Ph.D., Scientific and Technical Director, Adisseo Eurasia LLC, Moscow, Russia
E-mail: Serguei.Moloskin@adisseo.com

Irina N. Sycheva - Ph.D., Associate Professor, Department of Private Animal Science, Faculty of Animal Science and Biology, RSAU – MAA named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
E-mail: in_sychewa@mail.ru

Aliya A. Badmaeva - Regional Manager for Registration and Scientific and Technical Communications, Adisseo Eurasia LLC, Moscow, Russia
E-mail: Aliya.Badmaeva@adisseo.com

Annotation

The application of enzymatic feed additives in the diets of monogastric animals is a traditional practice of feeding. It is about fact-finding of the mechanism of feed enzymes action, searching and testing new multi-enzyme complexes. Enzyme additives are used in all types of diets to reduce recipe costs and increase the absorption of virtually all nutrients, including amino acids. This article discusses the effect of Rovabio® Advance feed additive, developed by Adisseo France S.A.S. and registered in the Russian Federation, in experiments conducted on different age and sex groups of pigs.

Keywords

Multi-enzyme complex, non-starch polysaccharides, pigs, Rovabio Advance, monogastric, metabolizable energy

Текст статьи

В мировом производстве благодаря своим питательным свойствам зерновые: пшеница, рожь, ячмень используются в качестве основного источника энергии в рационах сельскохозяйственных животных. При этом, обменной энергии как интегральному показателю питательности кормов уделяется основное внимание при расчете рецептов комбикормов по нескольким причинам. Во-первых, это самый дорогой компонент питательности, во-вторых, уровень обменной энергии в корме определяет потребление корма животными. Следовательно, удешевляя обменную энергию в рационах, можно существенно снизить стоимость рецепта комбикорма [2].

Основными компонентами зерновых культур являются полисахариды, представляющие собой макромолекулярные полимеры моносахаридов с гликозидными связями.

Кроме основных питательных компонентов стандартных рационов из зерновых культур – крахмала, белков, минералов (Са, Р и др.) в их состав также входят NSP (некрахмалистые полисахариды), которые являются антипитательными факторами рационов (рисунки 1, 2).

press to zoom

press to zoom

press to zoom
1/2

NSP – это основная часть клеточной стенки растений, которая по большей части является неперевариваемой фракцией корма. Эти волокна инкапсулируют питательные вещества, предотвращая действие эндогенных ферментов. Помимо этого, в организме моногастричных отсутствуют ферменты, расщепляющие NSP, которые, в основном, разлагаются бактериальной ферментацией в толстом отделе кишечника. Это взаимодействие между питательными веществами и пищеварительной микрофлорой, а также их потенциальное влияние на развитие патогенов вызывает все большую озабоченность специалистов [4].

NSP представляют собой β (α) полимеры, связанные с клеточными стенками и обнаруживающиеся в основном в эндосперме, но также и в оболочках зерна - отрубях.

Общее содержание NSP варьирует в зависимости от зерна, используемого в рационах (таблица 1). Наименьшее содержание NSP наблюдается в сорго, с примерно 5% СВ (сухого вещества), а самое высокое содержание наблюдается у овса и побочных продуктов риса и пшеницы, с примерно 20-30% СВ. Содержание NSP варьирует не только между разными злаками, но и между сортами одного злака, даже если несколько других факторов, таких как географическое положение, условия сбора и хранения, могут регулировать содержание NSP в зерне злаков.

В зависимости от питательной ценности различают растворимые и нерастворимые NSP. Растворимые NSP оказывают наибольший негативный эффект. В соотношении водорастворимых / нерастворимых веществ наблюдается различие и по основной категории NSP между различными зерновыми ингредиентами, используемыми в рационах сельскохозяйственных птиц и свиней (рисунок 3).

Даже если растительное белковое сырье, используемое в рационе моногастричных, в основном содержит протеин, оно также содержит значительное количество NSP, и это содержание NSP более важно, чем в зерне злаковых: от 20 до 40% NSP (таблица 2). Содержание NSP варьирует в зависимости от растительной культуры, сорта, степени обработки и доли внешней оболочки с высоким содержанием NSP в конечном продукте. NSP растительных белковых продуктов в основном нерастворимы в воде.

Основным NSP растительных белковых источников является пектиновые вещества, которые включают рамногалактуронаны, арабинаны, галактаны и арабиногалактаны. Из NSP в них также может наблюдаться некоторое количество целлюлозы, ксилана, арабиноксилана и глюкоксилана, но эти структуры преимущественно обнаруживаются во фракции плодовых оболочек. Содержание различных видов NSP в подобных растительных культурах плохо изучено, за исключением соевого шрота: пектиновые вещества составляют 50-55% NSP, целлюлоза составляет примерно 25% и β-маннаны только 8%.

Целлюлоза представляет собой сложный полисахарид, состоящий из 3000 или более β- (1->4) связанных звеньев D-глюкозы (рисунок 4). Эта связь обычно делает целлюлозу непереваримой для животных с однокамерным желудком, у которых отсутствует фермент целлюлаза в пищеварительном тракте. Целлюлоза является основным структурным компонентом стенок растительных клеток и составляет около 33% всего растительного сырья. Это самое распространенное из всех встречающихся в природе органических соединений, составляющее более 50% всего углерода в растениях [7].

Гетероксилан характеризуется базальной структурой, состоящей из линейной цепи β-(1-4) -D-ксилопиранозы. Ксилоза обычно составляет более 50% полимера. Эта основная цепь может быть замещена различными компонентами, которые включают арабинофуранозил с феруловой кислотой или без нее, α-глюкуроновую кислоту и различные короткие боковые цепи, состоящие из звеньев ксилозы, арабинозы и галактозы. Структура гетероксилана варьирует в зависимости от вида злаков. Гетероксиланы кукурузы более замещены (80%) и содержат больше глюкуроновой кислоты (8,3%), чем гетероксиланы пшеницы (70%; 2,6%). Упрощенная структура гетероксилана представлена на рисунке 5.

Арабиноксиланы были обнаружены в различных тканях основных злаков: пшенице, ржи, ячмене, овсе, рисе, сорго. Хотя эти полисахариды являются второстепенными компонентами цельного зерна злаков, они составляют важную часть тонких клеточных стенок растений, которые окружают клетки крахмалистого эндосперма и алейроновый слой в большинстве злаков, и состоят преимущественно из арабиноксиланов (60–70%); исключение составляют стенки клеток эндосперма ячменя (20%) и риса (40%). Неэндоспермические ткани пшеницы, особенно околоплодник и семенник, также имеют очень высокое содержание арабиноксилана (64%). Структуры арабиноксиланов злаков состоят преимущественно из двух пентоз, арабинозы и ксилозы. Их молекулярная структура - линейная основная цепь из β- (1-4) связанных звеньев ксилозы, к которым заместители присоединены через атомы О-2 и О-3 ксилозильных остатков [7] (рисунок 6).

Содержание и структура полимеров арабиноксилана сильно различаются между сортами зерновых культур, что влияет на конечное использование и питательные качества зерна [5]. Разные степени замещения цепи ксилана, состоящей в основном из арабинозы и фенольных соединений, коррелируют с вязкостью и усвояемостью углеводов зерновой культуры [6].

Смешанно-связанные β–глюканы также известны как β-глюканы злаков и располагаются в субалейроновом слое и стенках эндоспермических клеток, где они связываются с целлюлозными микрофибриллами во время роста клеток [7]. Они представляют собой линейную цепь глюкозных единиц, связанных как β-(1-4), так и β-(1-3) связями (рисунок 7). Содержание связей (1-4) и (1-3) в молекуле различается в зависимости от зерна [5]. Смешанный β -глюкан может быть водорастворимым или нерастворимым в воде.


Пектиновые вещества включают рамногалактуронаны, арабинаны, галактаны и арабиногалактаны. Чистые арабинаны и галактаны присутствуют в клеточной стенке растений, но в очень небольшом количестве [7]. Наиболее важными пектинами в рационах моногастричных животных, являются рамногалактуронаны и арабиногалактаны [5]. Пектиновые полисахариды являются основными NSP, присутствующими в семядолях бобовых [7].

Рассмотрим локализацию основных NSP в зернах злаков. В защитных тканях зерен злаков (околоплодник или оболочка зерна) основными NSP являются гетероксилан и целлюлоза (таблица 3). В этих тканях представлены только нерастворимые в воде NSP. Тогда как в эндосперме представлены водорастворимые и нерастворимые в воде NSP. Основными NSP пшеницы, кукурузы, ржи и ячменя являются арабиноксиланы и β-глюканы. В этих тканях целлюлоза составляет небольшую часть NSP, за исключением риса, который содержит большое количество целлюлозы в эндосперме и очень небольшое количество в околоплоднике.

Все корма содержат примерно одинаковое количество целлюлозы (от 1,5 до 3,9%). Целлюлоза – это главный NSP сорго, второй NSP для пшеницы, ржи, кукурузы и третий NSP для ячменя. Основными NSP пшеницы, ржи и кукурузы являются пентозаны (гетероксиланы, арабиноксиланы, арабиногалактаны), растворимые или нерастворимые для пшеницы и ржи, и в основном нерастворимые для кукурузы. В то время как рожь и пшеница имеют одинаковое содержание пентозанов, рожь содержит больше растворимых пентозанов, чем пшеница. Пшеница и рожь также содержат небольшое количество β-глюканов и их β-глюканы нерастворимые. Кукуруза не содержит ни растворимого, ни нерастворимого β-глюкана. Ячмень богат β-глюканами, и его β-глюканы по большей части растворимые. Он также содержит пентозаны, и его пентозаны в основном нерастворимые.

Антипитательные свойства NSP разнообразны и зависят от природы NSP. Если антипитательные свойства водорастворимых NSP в настоящее время хорошо известны, физиологические свойства нерастворимых в воде NSP не так хорошо изучены.

press to zoom

press to zoom

press to zoom

press to zoom
1/3

Водорастворимые NSP снижают метаболическую энергию и усвояемость жира, белка и крахмала, что сказывается на показателях продуктивности (уменьшение привеса и повышение конверсии корма). Это изменение может быть частично связано с повышением реологических свойств химуса, связанных с уменьшением кишечных сокращений, что увеличивает время прохождения. Высокая вязкость кишечника снижает скорость диффузии субстратов и пищеварительных ферментов и препятствует их эффективному взаимодействию на поверхности слизистой оболочки и транспорту питательных веществ на поверхности эпителия. Растворимый NSP также взаимодействует с гликокаликсом щеточной каймы кишечника и утолщает ограничивающий скорость неперемешиваемый водный слой слизистой оболочки, что снижает эффективность всасывания питательных веществ через стенку кишечника. Помимо улучшения реологических свойств, водорастворимый NSP влияет на морфологию и активность кишечника, а также на микрофлору кишечника. Эти NSP увеличивают длину и вес, а также увеличивают ферментацию органов пищеварения. Подобные эффекты связаны с некоторыми морфологическими модификациями эпителия и способны изменять пищеварение и абсорбционную функцию кишечного тракта. Увеличение секреции эндогенных ферментов также может наблюдаться при рационе, богатом водорастворимыми NSP. Это увеличение секреции представляет собой дополнительное потребление энергии животными и увеличение эндогенных потерь азота.

Нерастворимые в воде NSP могут также препятствовать доступу фермента к питательным веществам, связанным с клеточной стенкой, или внутрь клетки, а затем способствовать снижению усвояемости питательных веществ, наблюдаемому при рационе с высоким содержанием клетчатки. Нерастворимые NSP имеют низкую вязкость, но, с другой стороны, обладают более высокой водоудерживающей способностью. В отличие от водорастворимых NSP, нерастворимые в воде усиливают сокращение кишечника, а затем сокращают время прохождения химуса. Они могут также приспособить часть питательных веществ к их сети и затем увеличить эндогенные потери [5].

NSP различаются количеством и типом мономерных звеньев, связанных вместе, порядком в цепи и типами связей между различными мономерами. Они состоят из мономеров разного типа, которые связаны преимущественно β-гликозидной связью. Различие в структуре связывания оказывает сильное влияние на перевариваемость, поскольку для гидролиза а- и β-гликозидной связи требуются разные классы ферментов [7]. Фермент эндо-1,4-β-ксиланаза разрывает связи эндо-1,4-β между звеньями ксилозы, когда вокруг этих связей нет замен. Следовательно, на высокозамещенных арабиноксиланах арабинофураноза должна высвобождаться α-арабинофуранозидазой, чтобы обеспечить действие эндо-1,4-β-ксиланазы, и требуется α-арабинофуранозидаза для ее действия на арабинофуранозу, замещенную феруловой кислотой, активностью ферулоилэстеразы. Эндо-1,4-β-глюканаза разрывает эндо-1,4-β-связи между глюкозными единицами в структуре, имеющей только 1,4-β-связи. Эта целлюлаза важна для разложения целлюлозы, но не разрушает смешанно-связанный-глюкан. Для разрушения этой структуры требуется другой фермент: эндо-1,3(4)-β-глюканаза. Было обнаружено, что комбинированное действие нескольких типов ферментов также важно для эффективного гидролиза пектинов из-за их структурной сложности [5].

Все это в совокупности ограничивает использование перечисленных культур в кормлении и особенно при разработке высококонцентрированных рационов для интенсивного выращивания свиней [1].

1/1

Вариативность NSP между зерновыми культурами и их большое разнообразие в обычных кормах сельскохозяйственной птицы и свиней, создает необходимость сразу нескольких ферментативных активностей для смягчения большинства антипитательных эффектов NSP и увеличения использования доступного корма [3]. К одному из самых эффективных способов повышения обменной энергии, снижения стоимости кормов и смягчения антипитательных эффектов NSP относится использование кормовых ферментов [2].

Монокомпонентные ферментативные добавки не могут восполнить весь необходимый комплекс ферментных активностей, поскольку содержат только одну ферментную активность. Тогда как добавление в рацион мультиферментных кормовых добавок позволяет восполнить и усилить естественную пищеварительную способность животных, увеличивая уровень обменной энергии и значительно снизить антипитательные свойства сложных углеводов. Это также позволяет более эффективно использовать плохо усваиваемое сырье и повысить уровень питательности рациона моногастричных животных.

В настоящее время на рынке кормовых добавок существует много мультиферментных комплексов, в состав которых входит от двух энзиматических активностей. Продукты на базе естественных природных штаммов микроорганизмов, вырабатывающих сразу несколько ферментных активностей, обладают большей эффективностью и не содержат ГМО.

Ровабио® Эдванс является мультиферментным комплексом с разными уровнями ферментативных активностей, выделенных от одного природного штамма. Эта кормовая добавка зарегистрирована во многих странах, в том числе и в Российской Федерации, и доказала свою эффективность на моногастричных животных, в т. ч. на свиньях, что подтверждается данными исследований, представленными ниже.

Два исследования с применением кормовой добавки Ровабио® Эдванс (в форме порошка) были её разработчиком, компанией Adisseo France S.A.S. на крупных свинокомплексах под руководством научных институтов, которые используют эту добавку на всех этапах доращивания и откорма свиней всех возрастов и технологических групп.

Ферментные активности Ровабио® Эдванс продуцируются штаммом Talaromyces versatilis (прежнее название Penicillium Funiculosum). Ровабио® Эдванс содержит более девятнадцати гликолитических и двух протеолитических активностей. Основные гликолитические активности – эндо-1,4-β-ксиланаза с активностью не менее 25000 виско-ед./г, эндо-1,3(4)-β-глюканаза с активностью не менее 17200 виско-ед. /г, эндо-1,4-β-глюканаза (целлюлаза) с активностью не менее 2400 DNS ед./г.

Все полученные данные были проанализированы с использованием процедур GLM (обобщенная линейная модель, Generalized Linear Model) программного обеспечения SAS (SAS версии 9.1.3 Кэри, SAS Institute, Inc., Кэри, Северная Каролина).

Первое исследование проводилось в «Agri-Food Bioscience Institute» (AFBI) в Белфасте, Великобритании, с использованием 320 поросят-отъемышей (Крупная белая х Ландрас x PIC 337) в возрасте от 28 до 70 дней. Программа кормления состояла из двух этапов; первый рацион после отъема с 0 до 14 дней и второй рацион после отъема с 15 до 42 дня. Корма