Робоча група з активних інгредієнтів у харчуванні тварин e

Робоча група з активних інгредієнтів у харчуванні тварин (AWT) Ферменти в харчуванні тварин. 2004 рік

робоча

Автори: Dr. М. Бюлер д-р J. Limper Dr. А. Мюллер д-р Г. Шварц проф. О. Саймон д-р М. Зоммер д-р В. Весна 2

Видавець та відповідальний за вміст: AWT (Робоча група з активних інгредієнтів у харчуванні тварин) Контакт: Dr. H.-C. Pape Roonstraße 5 D-53175 Бонн Тел. +49 228 352400 Факс +49 228 361397 E-Mail: [email protected] Торговельна асоціація AWT AWT як німецька торгова асоціація з міжнародною діяльністю представляє професійні, науково-технічні та економічні інтереси провідний виробник і переробник добавок для харчування тварин. Завдання та завдання Представлення інтересів членів та їх представництво перед органами влади, державними органами, законодавчими органами, спеціалізованими організаціями та іншими установами на національному рівні Представлення інтересів Німеччини в добавках на міжнародному рівні Участь у гармонізації умов прийому добавок Інструкція та поради членам з усіх предметних питань а зокрема про чинні законодавчі процедури, інформування громадськості про переваги, безпеку та якість добавок у харчуванні тварин 3

Зміст 1. Вступ 1.1 Що таке ферменти? 5 1.2 Історичний розвиток 5 2. Класифікація та властивості ферментів 2.1 Номенклатура ферментів 8 2.2 Ендо- та екзо-ферменти 10 2.3 Властивості ферментів 11 3. Виробництво та сфери застосування 3.1 Виробничі процеси 13 3.2 Класифікація ферментних мікроорганізмів 15 3.3 Сфери застосування та значення 16 3.4 Застосування в харчуванні тварин 17 4. Субстрати та їх властивості 4.1 Класифікація субстратів 18 4.2 Вміст у кормах 21 4.3 Вплив сполук NSP та фітату на тварин 23 5. Цілі використання та принцип дії ферментів 5.1 Доповнення ендогенних ферментів 25 5.2 Постачання ферментів, які не утворюються твариною 25 6. Кормові ферменти в практичному застосуванні 6.1 Ферменти, що розщеплюють NSP 27 6.1.1 Вплив на тварину та його ефективність 28 6.1.2 Можливе використання в комбікормі 29 6.1.3 Економічна оцінка ефектів 31 6.2 Фітази 33 6.2.1 Вплив фітази 34 6.2.2 Можливе використання в комбікормі 35 6.3 Інші ферменти 37 7. Ферменти та Навколишнє середовище 38 8. Аналітика 8.1 Визначення активності ферментів NSP 40 8.2 Визначення активності фітази 41 9. Форми застосування, дозування та безпека користувачів для ферментних продуктів 42 10. Визначення часто використовуваних термінів 44 4

Класифікація та властивості ферментів 2.2 Ендо- та екзоферменти Рисунок 1 Схематичне зображення точок атаки екзоферментів та ендоферментів на розгалуженому молекулярному ланцюгу Для ферментів, що використовуються у харчуванні тварин, точка розщеплення субстрату має велике значення для досягнення ефекту. В принципі, розрізняють екзо (зовнішній) та ендо (внутрішній) ферменти. Екзоферменти лише розщеплюють кінцеві будівельні блоки молекулярного ланцюга, тоді як ендоферменти розщеплюють зв’язки всередині молекулярного ланцюга (див. Малюнок 1). Отже, ендо-ферменти можуть ефективно розщеплювати великі і довголанцюгові молекули на менші фрагменти. Це особливо важливо для впливу некрохмальних ферментів, що розщеплюють полісахариди, на в'язкість травної пульпи. 10

Екстракція та сфери застосування Рисунок 4 Схематичне зображення екстракції ферменту з використанням процесу Емерса Вода Живильне середовище Інокуляційний міксер Стерилізація Буферний розчин Ферментація Екстракція Поділ твердих речовин/рідин Осадження Тверде/рідинне розділення Сушіння ферментного сухого продукту 14

Виробництво та сфери застосування Рисунок 5 Принцип виробництва ферментів за допомогою зануреного процесу Гриби представляють найбільшу групу фермент-продукуючих мікроорганізмів. Найважливішими родами є: Aspergillus ssp. (Напр., A. niger), Penicillium ssp., Humicola ssp. (наприклад, H. insolens) та Trichoderma ssp. (наприклад, T. longibrachiatum). Ці гриби виробляють ферменти для розщеплення найрізноманітніших субстратів; Однак спільне для всіх них - це вироблення ферментів для розщеплення компонентів клітинної стінки рослин у вигляді високополімерних вуглеводів. З групи бактерій Bacillus ssp. дійсно важливо. Альфа-амілази та протеази, зокрема, виробляються Bacillus ssp. виробляється, широко використовуючи Bacillus licheniformis та Bacillus subtilis; однак, β-глюканази та ксиланази також можуть продукуватися видами Bacillus. 3.3 Сфери застосування та значення Розмір світового ринку промислово вироблених ферментів збільшився більш ніж у десять разів за останні 25 років і зараз становить 16

Субстрати та їх властивості Рисунок 6 Розріз з амілопектину. Молекули глюкози пов'язані одна з одною в 1,4 або 1,6 зв'язку. Малюнок 7 α- та β-глікозидні зв’язки 19

Субстрати та їх властивості Рисунок 8 Схематичне зображення структури 1,3-1,4-β-глюканів та арабіноксиланів 1,3-1,4-β-глюканів, як целюлоза, складаються з β-глікозидно зв’язаних молекул глюкози (Рисунок 8) . На додаток до 1,4 зв'язків, характерних для целюлози, вони також мають 1,3 зв'язку. Вони відповідають за сильне розгалуження цих β-глюканів та можливість затримки води (набухання), а отже, серед іншого, і за антиживильний ефект (збільшення в’язкості). Пентозани, які в основному присутні в якості арабіноксиланів у житі та пшениці, також мають сильну в'язкість, що підвищує, а отже, і поживний ефект. Арабіноксилани складаються з основної ланцюга ксилопіранози та бічних ланцюгів арабінофуранози. Схематичне зображення структури 1,3-1,4-β-глюканів та арабіноксиланів показано на малюнку 8. На додаток до цих некрохмальних полісахаридів (NSP) речовин є в основному рослинна основа 20

Субстрати та їх властивості Рисунок 10 Вплив в'язкості кишечника Полісахариди, що підвищують в'язкість Збільшена в'язкість кишечника Зменшена швидкість проходження травної пульпи Зменшене споживання корму Збільшення росту флори кишечника Поживна конкуренція між господарем та мікрофлорою Зменшене споживання поживних речовин Збільшена в'язкість кишечника Знижена доступність поживних речовин Погіршення показників росту та перетворення корму в процесі травлення Тонка кишка, що може призвести до збільшення ендогенних втрат білка. За призначенням ферментні ферменти в основному можна розділити на: а) ферменти, які призначені кількісно доповнювати ендогенні травні ферменти моношлункових тварин (наприклад, протеази, амілази, ліпази); б) ферменти, які не виробляють моношлункові тварини (наприклад, β-глюканази, пентозанази, α-галактозидази, Фітази) 24