Переваги ферментів найбільш очевидні під час годівлі птиці, яка зазнає впливу мікроорганізмів у складі раціонів із низькою засвоюваністю. Зазвичай це означає, що найбільшу вигоду від використання ферментів отримають менш платоспроможні птахівничі підприємства. Випробування ферментів у стерильних лабораторних умовах не дасть результатів, репрезентативних для комерційного бройлерного пташника.
Очевидно, що несприятливі умови (мікробне навантаження, чинники довкілля, зоогігієнічні параметри утримання тощо) та раціон впливають на відповідну реакцію організму на антибактеріальні добавки — стимулятори росту. Вилучення таких антибактеріальних добавок зі складу кормів негативно позначиться на ефективності роботи птахівничих підприємств. Переваги використання ферментів досягають підвищенням засвоюваності раціону та забезпеченням організму цукрами (внаслідок розщеплення клітковини). Наслідком таких покращень є суттєва зміна якості та кількості субстрату, доступного для кишкової мікрофлори. Вважають, що значна частина оптимізаційного впливу добавок на доступність поживних речовин раціону пов’язана зі змінами в кишковій мікрофлорі, а не з прямим впливом самих ферментів на засвоюваність. У результаті реакція на ферменти буде більш вираженою за відсутності стимуляторів росту, ніж за їх наявності, хоча максимальний ефект підвищення виробничих показників досягається за одночасного застосування обох продуктів. Останнім часом розуміння механізмів дії ферментів значно просунулося завдяки даним про те, що їх активація відбувається у двох локалізаціях: клубовій та сліпій кишках.
ФЕРМЕНТНІ ДОБАВКИ СТИМУЛЯТОРИ РОСТУ В КЛУБОВІЙ КИШЦІ: ВПЛИВ НА ЗАСВОЮВАНІСТЬ
Незалежно від того, спрямовані ферменти на в’язкі чи нев’язкі зернові, користь від їх застосування досягається завдяки ефективнішому перетравленню хімусу, що забезпечує кращу засвоюваність поживних речовин у термінальному відділі клубової кишки (табл.).
Згідно з класичною інтерпретацією таких даних, птиця отримує більше поживних речовин із раціону і, відповідно, росте ефективніше. Альтернативне трактування полягає в тому, що за наявності ферменту в передньому відділі тонкої кишки міститься менше неперетравленого крохмалю та білка, які могли б слугувати субстратом для ендогенної мікрофлори. Збільшення мікробної популяції призводить до посилення конкуренції за поживні речовини та зростання рівня захворюваності птиці, що знижує ефективність годівлі. Наскільки реакція на застосування ферментів зумовлена кращим використанням поживних речовин, а наскільки — подальшим зменшенням мікробної популяції, поки що невідомо.
Фактично неможливо розділити ці два чинники, оскільки наслідком надходження більшої кількості субстрату для клубової мікрофлори і, відповідно, збільшення її популяції часто є зниження ефективності травлення через взаємодію із жовчними солями та травними ферментами. Водночас останні дані свідчать, що наслідки зниження швидкості травлення значно більш виражені за наявності кишкової мікрофлори, ніж за її відсутності.
Наприклад, зниження швидкості перетравлення раціону на основі кукурудзи та сої шляхом введення в’язкого пектину або аналога β-глюкану в раціон звичайної птиці значно знижує продуктивність. Під час годівлі аналогічним раціоном здорових курей такого зниження засвоюваності або продуктивності не спостерігали. Ці спостереження свідчать, що негативні ефекти зниження засвоюваності раціону мають значення лише за наявності резидентної мікрофлори.
За відсутності такої кишкової мікрофлори адаптаційні механізми птиці, які охоплюють підвищене вироблення панкреатичних ферментів, збільшення довжини кишківника та часу утримання корму в ньому, допомагають компенсувати порушення травлення, спричинені додаванням в’язкого пектину. Однак така адаптація може бути недостатньою, коли взаємодіюча мікрофлора знижує ефективність ензимів за рахунок: а) руйнування травних ферментів і жовчних солей; б) прикріплення до всмоктувальної поверхні й в окремих випадках її активного пошкодження; в) відбору поживних речовин у конкуренції з організмом птиці.
Таким чином, контроль мікробіому є життєво важливим, якщо необхідно мінімізувати наслідки змін у засвоюваності раціону. Дія антибіотичних добавок — стимуляторів росту — полягає у порушенні здатності мікрофлори до реплікації або в її безпосередньому знищенні. Ферменти ж підвищують швидкість травлення, завдяки чому залишається менше субстрату, доступного для підтримання мікробної популяції (див. таблицю). Будь-який із цих механізмів зменшує загальну популяцію мікроорганізмів у клубовій кишці, як показано на рис. 1.
Антибіотичний стимулятор росту активніше знижує обсяг мікробіому, ніж фермент, що цілком очікувано, адже він безпосередньо впливає на бактерії, тоді як ензим лише зменшує їх кількість, обмежуючи субстрат (фактично позбавляючи бактерії поживних речовин).
Ферменти ефективніші в раціонах зі злаками нижчої якості. Такі зернові містять більше антипоживних речовин, на які впливають відповідні ферменти, тому користь від їх застосування в цих раціонах вища. Сприятливий вплив біологічних каталізаторів пов’язаний, зокрема, з регуляцією пулу мікроорганізмів, які домінують під час годівлі злаками низької якості.
Позитивні зміни в мікробних спільнотах пояснюють поліпшенням засвоюваності корму завдяки додаванню ферментів. Такий ефект спостерігали в раціонах на основі ячменю, пшениці та кукурудзи. Ферменти розщеплюють субстрати, які можна було б використовувати для мікробної ферментації, і в результаті популяція бактерій у клубовій кишці зменшується.
За відсутності ферментів такі низькоякісні раціони значно сильніше реагували б на застосування антибіотичних добавок — стимуляторів росту, що підкреслює певну спільність функцій цих двох принципово різних продуктів.
В Європейському Союзі, де заборонені антибіотики — стимулятори росту, дія ферментів вираженіша, особливо коли раціон містить сировину низької якості. Розглянемо дані, отримані в чотирьох дослідженнях, де ферменти та антибіотичні стимулятори росту застосовували у факторних комбінаціях (рис. 2).
Контрольний показник конверсії корму (FCR) у кожному із чотирьох досліджень прийняли за 1. Використання лише ферментів забезпечило середнє покращення FCR на 5,9%, а стимулятори росту дали перевагу на рівні 3,3%. Поєднання цих двох препаратів забезпечило найвищий результат, що свідчить: вони не просто взаємозамінні, а діють синергічно.
Слід звернути увагу на два ключові моменти щодо впливу ферментів на засвоєння корму за наявності або відсутності антибіотичних стимуляторів росту.
По-перше, у середньому реакція на додавання ферменту більш виражена в системах годівлі без антибіотичних стимуляторів росту (5,9% проти 4,6%). Це означає, що після вилучення цих кормових добавок відносна ефективність ферментів зростає, однак абсолютні виробничі показники все одно залишаються нижчими, ніж за одночасного застосування обох продуктів. У таких умовах дозування ферменту набуває більшого значення, оскільки на нього покладається більша функціональна роль.
По-друге, відносний рівень відповіді на фермент залишається подібним як за наявності, так і за відсутності антибіотичних стимуляторів росту, що свідчить про інший механізм його дії, відмінний від механізму антибіотиків.
Популяція бактерій у клубовій кишці зменшується під впливом антибіотичних добавок — стимуляторів росту. Ферменти ж розщеплюють ферментований субстрат із цього відділу кишківника, що також призводить до зниження бактеріальної популяції. За відсутності антибіотичних стимуляторів росту відносна реакція на біологічний каталізатор зростає, що, ймовірно, посилює навантаження на фермент за використання злаків низької якості. Відповідно, доза ферменту стає критично важливою для підтримання продуктивності.
ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕТРАВЛЕННЯ КОРМОВИХ ДОБАВОК У СЛІПІЙ КИШЦІ
У процесі розщеплення в’язких β-глюканів і арабіноксиланів у ячмені та пшениці відповідно, а також часткового руйнування арабіноксиланів клітинної стінки в кукурудзі, пшениці та ячмені, ферменти утворюють як кінцеві продукти невеликі олігомери та вільні цукри. Деякі з цих продуктів погано засвоюються птицею або взагалі не засвоюються.
Водночас ці цукри слугують субстратом для ферментації специфічних бактерій і, потрапляючи до сліпої кишки, стимулюють їхній ріст різною мірою. Найпереконливіші докази такого ефекту наведено у роботі Choct et al. (2015) (рис. 3). Птиця отримувала або раціон на основі сорго (A), або раціон на основі сорго з додаванням 3% в’язкого пшеничного арабіноксилану (B), або раціон B із додаванням ксиланази (C).
Годівля раціоном із в’язким арабіноксиланом (B) помітно уповільнила ріст бактерій і використання ними поживних речовин, а також підвищила утворення летких жирних кислот (ЛЖК) у клубовій кишці. Це свідчить про посилення мікробної активності в цьому відділі кишківника. На рівні сліпої кишки схожого ефекту не спостерігали.
Додавання ксиланази (раціон C) відновило процеси травлення у птиці та знизило концентрацію ЛЖК у клубовій кишці до контрольного рівня. Це свідчить про зменшення популяції мікрофлори клубової кишки. Найцікавішим результатом стало значне — утричі — зростання концентрації ЛЖК у сліпій кишці за застосування ксиланази.
Найімовірнішим джерелом цих летких жирних кислот були бактерії сліпої кишки, здатні використовувати ксилозу та ксилоолігомери як субстрат для ферментації. Детальніший аналіз профілів ЛЖК показав, що молярні співвідношення змінюються у бік підвищення частки пропіонової кислоти, яка, як вважають, знижує носійство сальмонел у сліпій кишці.
Передбачається, що фермент забезпечує надходження цукрів для ферментації бактеріями, які природно конкурують із Campylobacter, подібно до механізму дії продуктів конкурентного виключення на основі молочнокислих бактерій (LAB).
Використання ферменту суттєво змінює доступність ферментованих цукрів у сліпій кишці, і, як наслідок, трансформується склад мікробіоти (Apajalahti, Bedford, 2019) (рис. 4).
Слід звернути увагу на збільшення кількості біфідобактерій (які продукують бактерицидні леткі жирні кислоти) внаслідок надходження цукрів до сліпої кишки. У результаті їхньої активності, а також діяльності інших видів мікроорганізмів, спостерігають зниження відносної частки популяції сальмонел (представників групи ентеробактерій), кампілобактерів і клостридій. Перші дві групи мають важливе значення для здоров’я людини, тоді як останній (Clostridium perfringens) є збудником некротичного ентериту — серйозного захворювання у свійської птиці.
У сліпій кишці спостерігають суттєву різницю між дією ферментів і антибактеріальних добавок — стимуляторів росту. Останні значно знижують популяцію бактерій у сліпій кишці так само, як і в клубовій кишці. Натомість ферменти, завдяки своїй здатності забезпечувати субстрат (цукри), сприяють збільшенню загальної популяції бактерій у сліпій кишці.
У цьому відділі кишківника ферменти можуть фактично сприяти синтезу додаткової енергії для птиці, стимулюючи утворення летких жирних кислот як її джерела. Антибактеріальні стимулятори росту, навпаки, пригнічують ріст бактерій і тому не мають подібного ефекту.
Ферменти каталізують утворення розчинних, слабко засвоюваних цукрів із компонентів клітинних стінок рослин, які слугують субстратом для корисних мікроорганізмів. Леткі жирні кислоти, що утворюються такими бактеріями, можуть бути корисними не лише для контролю популяцій сальмонел і, ймовірно, кампілобактерів, а й як додаткове джерело енергії для птиці.
Антибіотичні стимулятори росту не мають схожого ефекту, натомість запобігають розвитку захворювань шляхом зниження популяції бактерій як у сліпій кишці, так і в тонкому кишківнику.
Інформацію надано компанією «Біохем»; за матеріалами статті «Enzymes, antibiotics and the intestinal microflora», IFF
Наше Птахівництво
