Обзоры и прогнозы

Применение кормовых ферментов ― активно развивающееся направление в кормлении сельскохозяйственных животных, за последние пятнадцать лет показывающее активный рост. Необходимость применения ферментов обусловлена интенсивными технологиями современного животноводства и птицеводства, а также возросшей потребностью новых кроссов и линий в питательных веществах и энергии, важностью снижения себестоимости конечного продукта. 

Ферменты (энзимы) — это белки, катализирующие биохимические процессы в организме. Фермент может состоять только из белка или из белка и связанной с ним небелковой части. В качестве небелковых компонентов кормовых энзимов могут выступать ионы металлов (кальция, магния, цинка, кобальта, марганца) или углеводная часть, способствующие проявлению ферментативной активности. Каждый фермент действует избирательно на определенную химическую молекулу (субстрат), но в природе встречаются и такие энзимы, которые действуют сразу на несколько субстратов. 

В организме млекопитающих вырабатывается до 4000 различных ферментов. Они обеспечивают протекание практически всех жизненных процессов — от переноса электронов и атомов в клетке до расщепления сложных соединений на более простые и синтеза новых молекул. 

Ферменты играют ключевую роль в процессе переваривания корма. Их наличие и активность определяет такой важнейший показатель рациона, как усвояемость (степень использования питательных пищевых веществ из корма). 

Современные высокопродуктивные животные нуждаются в сбалансированных рационах, с оптимальным содержанием аминокислот и обменной энергии, для полного достижения своего генетического потенциала. При этом, несмотря на значительное увеличение интенсивности роста и снижения возраста, необходимого для достижения определённой живой массы, желудочно-кишечный тракт животных по размерам соответствует таковому их дальних прародителей. 

Селекция животных и птицы ведётся в основном по хозяйственно-полезным признакам: на увеличение мышечной массы, яйценоскости, выработку молока, улучшение конверсии корма, скорость прироста и фертильность. Сегодня кормовые энзимы помогают добиться реализации генетического потенциала животных, дополняя ферментные активности их эндогенных ферментов в ЖКТ (протеаза, α-амилаза, липаза) или расщепляя субстраты (например фитат, ксилан, глюкан и др.) для гидролиза которых, ферменты в пищеварительном тракте отсутствуют или присутствуют в ограниченном количестве. 

В рационы моногастричных включают такие ферменты, как фитаза, глюканаза, ксиланаза, амилаза, протеаза, пектиназа, манназа и некоторые другие. 

Рентабельность производства мяса, молока и яиц зависит также от стоимости кормов. К сожалению, более дешёвые корма содержат большое количество антипитательных факторов — некрахмалистых полисахаридов (НПС) и фитатов, что ограничивает их использование в кормах. Питательные вещества, которые находятся в зерновых оболочках, недоступны для моногастричных животных (за исключением птицы) из-за отсутствия в желудочно-кишечном тракте эндоэнзимов к этим субстратам. Собственная фитаза есть во всех зерновых компонентах, но ее биоактивность ограничивается или снижается под воздействием множества факторов) Кроме того, компоненты клетчатки могут из-за своей гигроскопичности связывать большое количество воды а фитаты, в свою очередь, притягивают свободные макро и микроэлементы, аминокислоты, белки, жирные кислоты, препятствуя их усвоению в кишечнике. 

Кормовые ферменты призваны не только повысить усвояемость отдельных компонентов корма, на расщепление которых в процессе эволюции животное не выработало достаточного количества собственных энзимов, но и увеличивать рекомендуемую норму ввода недорогого сырья, «богатого» антипитательными факторами без ущерба здоровью и продуктивности животного. 

Например, в тонкокишечной слизистой свиней и птиц присутствуют собственные фитазы, но их недостаточно для расщепления большого количества фитатов, поступающих с комбикормами. 

Благодаря кормовым энзимам возможно воздействовать как на отдельные, так и сразу на несколько трудноусвояемых компонентов кормов, присутствующих в рационе. 

Препараты кормовых ферментов действуют только на трудногидролизуемые компоненты корма, непосредственно в рубце или желудке, а также в кишечнике. Большинство кормовых ферментов действуют на соответствующие субстраты в кормах. Степень их активности зависит от ряда факторов: 

Первый фактор — уровень pH, энзимы максимально активны (есть ферменты, у которых активность максимальна в кислой среде при pH 2–3,5, которая присутствует в желудке, (например 6-фитаза), и (например, ферменты кишечника), которым для максимальной активности необходим нейтральный уровень pH (6–6,5). 

Вторым фактором является стабильность ферментов к воздействию пепсина желудка (также относящегося к протеолитическим ферментам, осуществляющим расщепление белков в корме до пептидов). 

Поэтому продукцию свиноводства и птицеводства после применения препаратов энзимов можно без ограничений использовать в пищевых целях. Более того, кормовые ферменты можно включать в рационы, содержащие антибиотики, противопаразитарные препараты, а также иные кормовые добавки. 

В результате применения энзимов животные и птица получают дополнительное количество питательных веществ, поэтому поголовье становится более однородным по живой массе и продуктивности. 

Включение ферментов в рационы моногастричных также снижает выделение азота, фосфора и микроэлементов с экскрементами из-за лучшей усвояемости ими корма. Попадая в почву, фосфор и азот могут вымываться, попадать в открытые водоёмы и приводить к эвтрофикации последних. 

Отдельные препараты также снижают влажность помета, это особенно важно для получения качественных пищевых яиц. 

Наконец, кормовые ферменты удобны при большинстве интенсивных технологий приготовления корма. Энзимы вводят в премиксы и комбикорма на заводах или непосредственно в кормоцехах птицефабрик и свинокомплексов методом ступенчатого смешивания с наполнителем или частью мелкоизмельченного корма, а на продвинутых комбикормовых заводах также путем нанесения на готовые гранулы специальными дозаторами-распылителями, что позволяет увеличить температуру при грануляции без ущерба для ферментов (термостабильность ферментов — также главное их качество, которое имеет ограниченные пределы). 

Специалисты утверждают, что гораздо эффективнее вводить ферменты в готовый комбикорм поскольку незащищенные ферменты в премиксах теряют до 18% своей активности в процессе его хранения уже в течение двух недель. Стабильность в премиксах и готовых комбикормах также является одной из важных характеристик ферментов. У разных ферментов различных производителей она различна. 

Существуют различные формы кормовых ферментов, который позволяют использовать их при любой форме приготовления и обработки корма. 

Порошковые незащищённые формы ферментов обычно используются при приготовлении негранулированных кормов или неподвергающихся термической обработке (например паром). 

Гранулированными могут быть и незащищенные формы ферментов — микрогранулы (специальная форма выпуска для придания лучшей сыпучести, смешиваемости и антипылевого эффекта добавки). Защищенные ферменты — это гранулированные формы. Они используются в комбикормах подвергающихся термической обработке (например при грануляции). 

Жидкие формы кормовых ферментов рекомендуют применять при использовании особенно высоких температур грануляции или экструзии. При этом жидкие формы напыляются на гранулы корма после прохождения им термической обработки. 

Включение кормовых энзимов позволяет применять более широкий спектр, а также более высокий уровень введения некоторых растительных компонентов в рационы моногастричных. В том числе — продуктов переработки зерна и мукомольных производств. При этом содержание продуктов переработки в рационе может возрасти для отдельных групп животных и птицы в случае подсолнечника до 30%, гороха — до 15%, пшеницы, ржи и ячменя — до 50%. Максимальное использование труднопереваримых, но дешевых компонентов приводит к значительной экономии стоимости кормов. Благодаря использованию энзимов возможно эффективно вводить в рацион хлопковый, подсолнечниковый, соевый шроты, сорго, травяную муку. Благодаря энзимам пшеницы в рационах птицы и свиней можно в значительно количестве использовать ячмень и рожь, что актуально при росте цен и дефиците фуражной пшеницы. Расход препарат при этом очень небольшой (всего 0,01–0,30% от массы комбикорма). Ферменты не только не влияют на себестоимость корма, в большинстве случаев и даже до 15% её снижают. 

Таким образом, с помощью энзимов можно решить ряд вопросов: от недостатка кормовых ресурсов и удешевления рациона, до глобальных проблем решения продовольственных задач для человека. 

Ферменты, расщепляющие белки (протеазы), могут снижать негативный эффект ингибиторов протеазы и аллергенов, а также глюкозидов (блокаторов пищеварения). Воздействие протеазных ферментов узконаправленное и специфичное для конкретного продукта. Оптимальная дозировка энзимов зависит от используемых кормовых ингредиентов, вида и возраста животного, технологических условий производства корма и характеристик самого фермента. Свои ферментные профили имеют рационы с преобладанием ячменя, кукурузы, сои. 

Применение ферментов — одна из технологий интенсивного животноводства, экономическая выгодная для любого хозяйства. При введении их в рацион повышается переваримость ряда ингредиентов и экономятся денежные средства на приобретение синтетических аминокислот, шротов, кальций и фосфор содержащих препаратов и энергетических ингредиентов. Содержание обменной энергии возрастает на 3–15%, а переваримого протеина — на 3–8%. 

Сегодня на рынке присутствуют защищенные формы ферментов, представляющие собой молекулы действующего вещества, которые защищены специальной оболочкой — жировой или минеральной. Защищенные формы обеспечивают сохранность ферментов при грануляции корма, как правило, при температуре, не превышающей 80–85°C. Существуют также ферменты, обладающие «естественной термостабильностью» или, их еще называют, «природно-термостабильные», выдерживающие температуру до 80–85°C. Это свойство дает возможность ферменту действовать более продолжительное время, что в итоге дает больший эффект от его работы без ограничений по вводу в премикс. 

Энзимы, входящие в состав кормовых препаратов, обладают способностью разрывать связи внутри молекул, благодаря чему происходит быстрое расщепление субстрата. Подавляющее большинство кормовых энзимов относиться к классу эндоферментов. 

Эндоферменты (endoenzymes — греч. endo ‘внутри’ и лат. fermentum ‘закваска’) — ферменты, которые не секретируются клеткой, а функционируют внутри синтезирующей их клетки; они катализируют ключевые реакции биосинтеза и энергетического обмена клетки. 

Многие ферменты обладают эффектом синергизма. Например, пектиназа обладает более высокой эффективностью в присутствии целлюлазы и ксиланазы. А комбинация протеазы и галактозидазы эффективно расщепляют раффинозу. Все эти факторы учитываются при создании учеными универсальных комплексных препаратов кормовых энзимов. 

Индустриальное производство ферментов 

Промышленный синтез ферментов производится на основе различных микроорганизмов: бактерий (E. coli, B. subtilis) или грибов (Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Pichia и др.). Это могут быть микроорганизмы, полученные в результате селекции (классического мутагенеза) и генно-инженерные формы. В настоящее время наиболее перспективным методом синтеза ферментов является генная инженерия, которую используют для разработки продуцента. 

Генно-инженерные технологии позволяют направленно воздействовать на такие свойства фермента, как активность, термостабильность, концентрацию действующего вещества в препарате. 

При генно-инженерном способе получения фитазы, этом ген, кодирующий расщепление фитатов, обычно берётся из бактериальных клеток (например E. coli). Данный ген, кодирующий фитазу, встраивается в геном грибка-производителя для увеличения выхода энзима в используемой питательной среде. Абсолютно новым подходом является производство гибридных ферментов (например гибридная 6-фитаза Натуфос Е). При этом случае ген, кодирующий фитазу, был создан сразу из трёх бактериальных источников. Такой подход позволяет комбинировать лучшие свойства отдельных ферментов из различных бактерий в одном продукте. 

Термостабильность ферментов — очень важная характеристика. Наиболее устойчивыми препаратами являются ксиланазы и защищенные фитазы, которые выдерживают температуру до 80–85°C. Благодаря запатентованным технологиям термостабильность фитазы может достигать 95°C, в итоге фермент может вноситься уже до гранулирования. 

По устойчивости энзимов под действием температуры можно выделить термостабильные и среднетемпературные ферменты. Продуценты энзимов культивируются в особых условиях. Размножение микроорганизмов может осуществляться на твердых средах и в культуральных растворах. Термостабильные ферменты, полученные благодаря селекции и инновационным технологиям, характеризуются высокой стабильностью и могут даже не требовать дополнительной защитной капсулы/формулировки. В этой области необходимо отметить достижения концерна BASF, выпускающего продукт Натугрейн под маркировкой TS, содержащий термостабильную β-глюканазу и ксиланазу (применяются при температуре до 85°C). Выдающимися термостабильными свойствами ксиланазы на российском рынке обладает Ронозим WX (DSM), который выдерживает до 95°C на выходе после гранулятора. 

В результате культивирования бактерий и грибов могут быть получены как индивидуальные виды энзимов (глюканазы и ксиланазы), так группы ферментов (глюканазы + протеазы, амилазы и др.). 

Активность ферментов. Так как ферменты присутствуют в организме в очень небольшом количестве, в готовом кормовом препарате измеряют не содержание, а активность действующего вещества. Об активности фермента судят по скорости ферментативной реакции, т.е. по скорости убыли субстрата или по скорости образования продуктов реакции. 

Активность фермента в организме зависит от состояния, биологических особенностей организма, pH среды, наличия активаторов и ингибиторов (ионов металлов, хлора и др.), количества субстрата, на который он действует, от температуры (при ее повышении белковая молекула фермента меняет структуру). Ингибиторы одних ферментов могут быть активаторами других, и наоборот. Все эти факторы необходимо учитывать, иначе применение ферментов не будет экономически оправдано. Например, введение в корм ферментов, предназначенных для применения при пшеничных рационах, может быть малоэффективным в случае с соей и кукурузой. 

Активность одного и того же фермента, полученного в каждом конкретном случае, может быть различной. Для более точного расчета активности действующего вещества химики рекомендуют оценивать активность фермента сразу несколькими методами. 

Международный биохимический союз рекомендовал международную единицу активности фермента (МЕ). Одна международная единица соответствует тому количеству фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата за одну минуту в оптимальных для этого фермента условиях. Однако МЕ не может считаться единицей системы СИ, т.к. минута является внесистемной единицей. Единицей активности ферментов в СИ является катал (кат) и его производные (мкат и др.). Один катал — это количество фермента, которое необходимо для каталитического превращения одного моля субстрата за 1 сек. 

Производители энзиматической продукции активность ферментов указывают в единицах действия — ед./г или ед./мг, используя при этом различные методы оценки качества ферментных препаратов. Выражение ее величины может соответствовать интернациональной единице МЕ, микрокаталу, нанокаталу, мкг/мин., мг/час или другие специфические значения для конкретных условий реакций. Производители ферментов используют не только разные понятия единиц активности и различные способы их выражения, но и свои методики определения ферментативных активностей. Причем, даже при использовании аналогичных методов, у каждого производителя применяются различные варианты их осуществления: pH, температура, продолжительность проведения ферментативной реакции, субстрат, концентрация и соотношения субстрата и фермента. Все эти факторы создают объективные и субъективные причины затруднений, возникающих при оценке качества ферментных препаратов. 

С целью преодоления трудностей в подборе ферментных композиций на рынке для определения их активностей используют унифицированные методы их определения. Метод основан на принципах Европейской директивы Council Directive 93/113/ЕЕС, который заключается в следующем: проведение реакции при фиксированной температуре, pH, концентрации субстрата, времени инкубации; использование только определенных коммерческих субстратов; оценка результатов в интернациональных (международных единицах). 

Данные исследования проводят аттестованные испытательные лаборатории. В своей работе они используют методики определения ферментативных активностей согласно ГОСТ или МВИ. Протокол испытаний является основным инструментом потребителя для сравнения коммерческих ферментных продуктов. 

Таким образом, химическая природа ферментов очень широка, так что оценивать их только по одной системе можно только приблизительно. Поэтому понятие «активность ферментного препарата» достаточно условное и зависит от системы классификации и методик определения. 

Для оценки кормовых ферментов учеными введены дополнительные, адаптированные, единицы измерения, которые также могут быть специфичными для разных продуктов. 

Выделяют 3 основные активности, по которым наиболее часто оценивают эффективность того или иного препарата. 

Для характеристики эффективности препаратов на основе фитазы применяют единицу фитазной активности (FTU). 1 единица FTU равна количеству фермента, который при температуре 37°C и pH 5,5 выделяет из 0,0051 моль/л фитата натрия 1 микромоль неорганического фосфора в минуту. Эффективность ферментов определяют обычно в FTU/кг корма. Также производители энзимов могут определять активность в OTU, FYT и некоторых других единицах. 

Одна единица активности β-глюканазы — это активность, необходимая для высвобожения 0,258 мкмоль восстановленных сахаров (в эквивалентах глюкозы) за одну минуту при температуре 40°C и pH 3,5 при концентрации субстрата 0,5% β-глюкана, полученного из ячменя. 

Одна единица активности эндо-ксиланазы — активность, необходимая для высвобождения 1 мкмоль восстановленных сахаров (в эквивалентах ксилозы) за одну минуту в 0,5%-ном растворе арабиноксилана при pH 3,5, температуре 40°C. 

Специалисты DuPont (Danisco) отмечают, что производители ферментов хоть и используют термин «единица активности», у всех он обозначает разное количество сахаров, восстановленных при разной температуре, кислотности и на различных субстратах (например ксиланах березы, ячменя, овса, пшеницы). Это означает, что сравнение активностей ферментов в данном случае стоит под большим вопросом. 

Стандартизация комплексных препаратов (т.н. ферментные коктейли) может проводиться по активности одного из ферментов, действие которого преобладает. При этом активности других ферментов в продукте не определяются. Поэтому, трудно сделать заключение о количестве (активности) того или иного фермента (за исключением основного) в таких продуктах. Производитель может указывать в инструкции к препарату сразу несколько «рабочих» активностей. 

Необходимо отметить, что определение активности кормовых ферментов не равно показателю их эффективности на конкретном рационе и виде животного и птицы. 

Активность можно измерить в пробирке и получить некую цифру, но эффективность фермента можно проверить и сравнить с другим только на конкретном виде животного и конкретном рационе, изменение одного из условий может привести к изменению в показателях эффективности ферментов, выраженной в повышении продуктивности и сохранности поголовья. 

Экономическая эффективность внесения кормового фермента зависит не только от цены препарата, но и от его активности, а также стабильности. Использование ферментов, не являющихся термостабильными, во время процесса грануляции может вести к полной потере активности фермента и его эффективности. Важным показателем также является стабильность ферментов во время хранения в премиксе и комбикорме. В целом качество и эффективность фермента определяется комбинацией его различных свойств (биоэффективность, термостабильность, стабильность в премиксе и т.д.). 

Зная данные по эффективности фермента, полученные на основании проведенных балансовых опытов и исследованиях на животных и птице, можно на основании специальных таблиц (матричных значений) рассчитать новый экономически эффективный рацион. Для быстрого и удобного расчета нормы ввода некоторых ферментов (фитазы) существуют также специализированные программы и онлайн-сервисы. 

К сожалению, в связи с большим количеством игроков на рынке ферментов участились и случаи фальсификации как протоколов испытаний, так и самих ферментов. Наиболее приемлемо сегодня приобретать ферменты либо у официальных дистрибьюторов, либо, что наиболее оправдано, у «проверенных» производителей с большим, мировым опытом в производстве ферментов и их применении. 

Для повышения рентабельности откорма животных и птиц или получения товарного яйца всегда следует искать наиболее эффективную и качественную ферментную добавку. Для принятия решения о ее использовании всегда следует проводить только сравнительный опыт в группах аналогах. Только в постановках сравнительного опыта применения ферментов возможно найти экономическую выгоду от применения того или иного препарата. Не следует останавливать свой выбор на конкретном производителе фермента. Основополагающий фактор рационального выбора ферментов — экономический эффект, отраженный в рублях на единицу полученной продукции. 

Секреты применения кормовых ферментов 

В подборе ферментной кормовой добавки следует принимать во внимание наличие антипитательных факторов в корме. Например, свежеубранное зерно характеризуется высоким содержанием водорастворимых некрахмалистых полисахаридов (НПС), которые повышают вязкость химуса и приводят к проблемам в ЖКТ, выраженную в снижении усвоения, прежде всего, энергии и белка и, как следствие, к снижению продуктивности. Поэтому зерно рекомендовано использовать после биологического созревания (минимум 3–4 месяца после уборки зерновых). В процессе созревания зерна, его аутоферменты снижают количество водорастворимых НПС, превращая форму, не приводящую к повышению вязкости химуса. В случае, когда ждать невозможно, рекомендуется использование композиций в увеличенных в 1,5–2 раза дозах. 

В производстве кормов с применением не только с ферментных препаратов, но и аминокислот, и витаминов следует обратить внимание не только на технологию, но и культуру производства комбикормов. Мелкотоварные хозяйства, не использующие процесс грануляции кормов, могут вносить в комбикорм самостоятельно расконцентрированный фермент и не брать во внимание такую величину как температурная стабильность препарата. Для данного типа хозяйств важна дозировка его ввода в корм, рекомендуемая для определенного оборудования и активности применяемых ферментов. Для крупных предприятий, которые используют процесс грануляции, важна четкость производственных процессов. Завышенная температура на матрице в грануляторе и или системе кондиционирования гранул при низкой культуре производства кормов может привести к необратимой денатурации ферментов, аминокислот и витаминов. В данном случае рекомендовано использовать жидкие формы ферментов, которые напыляются на готовые остывшие гранулы. 

Разные продуценты синтезируют ферменты обладающие различной окислительной стабильностью. Ферменты, продуцируемые одним штаммом, могут ингибироваться ионами кальция, алюминия, кобальта, железа, марганца, меди хрома, а для фермента продуцируемого другим штаммом эти химические элементы, наоборот, могут быть активаторами. Продукты окисления жиров инактивируют протеазу. Ионы кальция активируют липазу и амилазу, в тоже время снижают активность других ферментов в частности протеаз и ксиланазы, продуцируемой Aspergillus niger и т.д. 

В состав премиксов важно вводить ферменты либо с низкой окисляющейся проверенной способностью, либо сократить срок хранения премикса, который в своем составе имеет ферментную композицию с высокой активностью. 

Сочетание двух негативных факторов культуры производства и низкой стабильностью и сохранностью ферментов в конечном продукте может оставить 50 % и менее активности ферментов в готовом корме, что и не даст ожидаемой эффективности в показателях продуктивности. 

Рынок кормовых ферментов 

Основную часть рынка кормовых ферментов занимают ферменты, расщепляющие некрахмальные полисахариды (НПС) (по большей части, ксиланазы и глюканазы), а также фитазы. 

Кормовые ферменты широко применяются в кормлении птиц, свиней, специализированные препараты существуют для крупного рогатого скота. Причем для каждого вида животных существуют свои комбинации ферментов и рекомендуемые дозировки, что обусловлено особенностями их пищеварения. 

Основную часть рынка кормовых ферментов занимают препараты, расщепляющие полисахариды некрахмалистой природы (в устаревшей терминологии «сырую клетчатку»). Моногастричные животные (свиньи и птица), в силу особенностей пищеварения отличающиеся от жвачных, практически не могут разрушать межклеточные стенки зерновых компонентов содержащие в своем составе различные НПС, в связи с этим особую актуальность приобретают использование комплексных ферментных добавок в рационах этих видов животных. 

Некрахмаристые полисахариды (НПС), в большом количестве присутствующие во многих кормах, травмируют слизистые кишечника, могут увеличивать вязкость кормовой массы в кишечнике, затрудняя тем самым процессы всасывания питательных веществ. Большое количество сырой клетчатки в корме сроки прохождения пищи в пищеварительном тракте, препятствуя ферментативным процессам, эвакуируя из кишечника полезную микрофлору. Продукты расщепления НПС и фитатов могут служить пребиотиком и стимулировать развитие и рост полезной микрофлоры. Применение ферментных препаратов снижает вязкость кормовых масс (химуса) в подвздошной кишке, что позволяет животным лучше переваривать жиры, аминокислоты и минеральные компоненты. 

К НПС относится широкий спектр трудногидролизуемых и ингибирующих веществ: пентозаны, пектиновые вещества, арабиноксиланы, β-глюканы, пектины, галактаны, маннаны. Их соотношение и содержание различно в зависимости от вида корма. Попадая в пищеварительный тракт моногастричных животных (свиней и птицы), НПС затрудняют переваривание и всасывание питательных веществ. В итоге образуется застой желеобразной кормовой массы, которая служит субстратом для развития условно-патогенной микрофлоры. 

В отдельных растительных продуктах переработки (например отрубях) содержание НПС может превышать 20%, а в злаковых их содержание колеблется от 5 до 13%. 

Арабиносиликаны в большом количестве находятся в пшенице, рапсе, ячмене, кукурузе (около 7%), β-глюканы — в ячмене и овсе (около 4%). Много пектинов содержится в подсолнечнике, рапсе, горохе и сое (около 6%), галактанов — в сое (4%), а также рапсе (3%). Большое количество НПС также содержит рожь. 

Кормовой фермент ксиланаза гидролизирует ксиланы и арабиноксиланы в олигосахариды они являются, в конечном счете, пребиотиком, а также в некоторые моно-, ди- и трисахариды. Препараты на ее основе этого энзима культивируются бактериальными (B. subtillis) и грибковыми продуцентами (Trichoderma). Активность бактериальной и грибковой ксиланазы различается. Грибковые ксиланазы применяются в составе комплексных ферментных препаратов, обеспечивая их синергетический эффект. В результате применения препаратов на основе ксиланазы повышается скорость прохождения пищи в кишечнике, снижается вязкость химуса. 

Целлюлазы и другие β-глюканазы «разрыхляют» клетчатку, расщепляют β-глюканы, способствуют сорбции ей токсинов и увеличивают переваримость целлюлозы, стимулируют рост собственной полезной микрофлоры в кишечнике. 

Маннаназа — фермент разрушающий полисахариды маннаны, являющиеся компонентами клеточных стенок, в первую очередь, пальмового шрота и в значительно меньшей степени в сои. 

Пектиназа ― фермент, гидролизующий группы пектинов путем деполимеризации и деэтерификации. Эффективны при введении в рационы, содержащие шрота и жмыхи, главным образом подсолнечника. Для полного расщепления пектиновых веществ одной пектиназы недостаточно, для этого необходимо воздействие еще и других энзимов (целлюлазы и ксиланазы). 

Рынок препаратов на основе фитазы — второй по величине рынок кормовых ферментов. 

Фитаза ― фермент, расщепляющий соли фитиновой кислоты (источника растительного фосфора, недоступного моногастричным животным в отличие от жвачных животных). Фитаты являются также антипитательными веществами, образующими комплексы с аминокислотами и некоторыми минералами (фосфором, кальцием, магнием, цинком, медью, железом и др.), а также крахмалом и жирными кислотами. Ферменты, расщепляющие фитаты, в незначительном количестве присутствуют в растительных кормах, в малом количестве синтезируются микрофлорой в кишечнике и организме моногастричных. В растительных кормах в 55–85% фосфора содержится в форме фитатов, поэтому жвачные животные приспособились вырабатывать собственный энзим благодаря микроорганизмам рубца. 

Применение препаратов фитазы высвобождает связанный фитатами фосфор и снижает содержание неусвоенного фосфора в помете, в итоге снижается общее загрязнение окружающей среды (в том числе почвы и воды), при этом в окружающую среду выделяется меньше азота (на 15% ниже у свиней и на 20% — у птицы). Поэтому добавление в рацион энзима фитазы законодательно закреплено в такой стране с развитым животноводством как Голландия. Кстати, Голландия стала первой страной в мире, где стали налагать штрафы, призванные ограничить количество фосфора, поступающего во внешнюю среду. Голландские производители столкнулись с оплатой налога «на фосфор», поэтому были вынуждены срочно принять ряд мер, в том числе оптимизировать рационы животных. 

При применении фитазы необходимо уделять внимание минеральному питанию животных (в результате действия препарата высвобождается до 50% связанного фосфора), а также некоторым другим аспектам (обменной энергии и др.). 

Пионером коммерческой фитазы в кормление моногастричных животных был кормовой фермент Натуфос, который впервые был представлен в России в начале 2000-х гг. 

В России активное внедрение фитазы началось в начале 2000-х гг. На протяжении долгого времени кормовые препараты были представлены 3-фитазой грибкового и 6-фитазой бактериального происхождения. Затем появились генно-инженерные препараты на основе 6-фитазы. Среди них Хостазим Р / ОптиФос (Huvepharma), созданный на основе запатентованного штамма дрожжей Pichia pastoris, вырабатывающего 6-фитазу. Также необходимо отметить Ронозим HiPhos (DSM), который представляет собой 4 поколение фитаз, (6-фитаза). Среди препаратов фитазы есть комплексные препараты. Кормовой фермент ТехноЗим PMD от Biochem содержит не только фитазу, но и ксиланазу. Аналогичные продукты есть у Huvepharma — Хостазим КомбиФос, у BASF — Натуфос комби G, у Adisseo — Ровабио макс и другие препараты. С использованием технологий генной инженерии производится бактериальная термостабильная фитаза Файзим ХР от DuPont (Danisco). Однако ферментные технологии движутся вперед. В 2015 г. представлена новая разработка концерна DuPont (Danisco) Акстра™ PHY (Buttiauxella spp). В 2016 г. в России концерном BASF был выпущен препарат нового поколения — так первая в мире гибридная 6-фитаза бактериального происхождения Натуфос E, полученная генно-инженерным методом. Препараты на основе 6-фитазы обладают расширенным диапазоном pH, в котором они максимально активны. Этот показатель особенно важен для кормления птицы, так как фермент начинает работать уже в зобе. Также 6-фитаза отличается особой устойчивостью к разрушающему действию пепсина в желудке животных. Фитазу под собственным брендом впервые в России зарегистрировала компания «Мисма». Руководителями российской компании «Мисма» и компании с мировым именем «Strowin», было достигнуто соглашение об эксклюзивном производстве ферментов для российского рынка в Китае, отличающихся высоким качеством и конкурентоспособной ценой: термостабильной фитазы Мисма Фит и жидкой фитазы Мисма Фит Ликвид. 

Протеазы представляют собой ферменты, гидролизирующие белки до аминокислот. Их применение позволяет повысить показатели переваримого протенина до 4%. Цыплята и поросята раннего возраста нуждаются в высоком содержании в рационе протеина, при этом секреция их собственных протеаз поджелудочной железой является неполноценной, что существенно снижает уровень гидролиза протеина и усвоения аминокислот. Поэтому эти кормовые ферменты наиболее эффективны именно в период раннего развития птицы (особенно до 22-дневного возраста), а также для поросят в период кормления престартером. 

Протеазы входят также в состав комплексных и мультиферментных препаратов энзимов. Внесение протеаз позволяет улучшить усвоение кукурузного и пшеничного глютена. Некоторые препараты способны воздействовать не только на растительный, но и животный белок, что позволяет снизить дозу синтетических аминокислот (например термостабильный препарат Ронозим ПроАкт СТ и Сибенза ДП100). 

Амилазы― ферменты гидролизирующие растительный крахмал и гликоген. Эндоферменты α-амилазы, действуют на крахмал, быстро снижая его вязкость и вызывая распад на олигосахариды. Данный фермент может также применяется в кормлении жвачных животных, хотя его эффективность у крупного рогатого скота может значительно варьировать. В присутствии амилазы рубцовая микрофлора получает дополнительную энергию для расщепления целлюлозы, что увеличивает усвояемость клетчатки в рубце, обеспечивая дополнительной энергией. Амилаза входит в состав комплексных препаратов для свиней и птиц, а также высокопродуктивных коров. Амилаза необходима для птиц и поросят до 60 дневного возраста, так же данный фермент создает эффект экструзии зерна увеличивая энергию корма. 

Глюкоаэрогидрогеназа — это фермент, который разрушая гексозу образует глюконовую кислоту и перекись водорода. Н2О2 и глюконовая кислота губительно действуют на болезнетворные бактерии и грибы желудочно-кишечного тракта, а также стимулируют рост лактобактерий, таким образом стимулируя образования ЛЖК, которые на 70% являются энергетическим сырьем для клеток эпителия. 

Некоторые виды кормовых ферментов 

В практике животноводства и птицеводства большое значение приобрели комплексные и мультиферментные комплексы, обладающими универсальными свойствами. Эти препараты эффективны в кормах, содержащих сразу несколько источников зерна (пшеница, кукуруза, ячмень), а также соевый и подсолнечниковый шрот. 

Исследованиями ученых установлено, что использование только одного фермента в процессах кормопроизводства не обеспечивает устранения негативных факторов в используемых зерновых компонентах из-за отсутствия или неоптимального соотношения в них активных ферментных систем, участвующих в биологическом процессе деградации природных полимеров. В сложившейся ситуции целесообразно использовать мультиферментные препараты, способные решить эту проблему. 

Мультиферментные препараты содержат от 3 до 20 различных ферментов. Наиболее широким спектром ферментов обладают препараты на основе 20 ферментов ― Ровабио Макс (Adisseo), 19 ферментов ― Ровабио Эксель АР (Adisseo). Большое количество ферментов обеспечивают широту выбора кормовых профилей. К мультиферментным препаратам относятся также Агроксил и Агроцеллот ООО «Агрофермент». 

Интересно, что мультиферментные препараты в зависимости от состава могут быть более эффективными для рациона птицы или свиней. Например, мультиферментный препарат Эндофид DC (Аndres Pintaluba) благодаря специализированному составу, сбалансированному по ферментным активностям именно для кур-несушек, позволяет его использовать для любых рационов, в том числе с высоким содержанием шротов и жмыхов. 

Среди моноферментных препаратов можно выделить препараты протеаз (Протосубтилин, Сибенза DP 100, Ронозим ПроАкт); препараты фитазы (Хостазим Р / ОптиФос, Натуфос, Акстра PHY, Ронозим HiPhos, Оллзайм ФД, КИНГ ФОС, Файзим ХР и Файзим ХР ТРТ, Фитафид, Фидбест Р, Вемозим F, Агрофит и др.); препараты β-маннаназы (Хемицелл, СТСзим); препараты β-ксиланазы (Хостазим Х, Ронозим WX, Белфид Б 1100 МР, Даниско Ксиланаза 40000G,); препараты β-глюканазы (Хостазим С). 

Первые кормовые ферменты для животных были предназначены для добавления в корм свиней и домашней птицы. Новые кормовые ферменты разрабатываются и для других групп животных, а также для различных по своему составу сырьевых компонентов кормов. Продолжаются интенсивные исследования в области биохимии ферментов, выявления их оптимальных сочетаний в составе комплексных препаратов. 

По данным Abercade, более 70% рынка ферментов занимают импортные препараты, многие из которых не имеют аналогов в мире. 

Ведущие зарубежные производители ферментов: DSM, BASF, Huvepharma, DuPont (Danisco), Kemin, Alltech, NOVUS INT., Biochem, Adisseo, Andres Pintaluba, CTCBIO INC. и др. 

Среди этих производителей есть те, которые располагают собственным ферментным синтезом и научными центрами, есть компании, которые создают препараты на основе готовых субстанций. 

Ведущие отечественные производители ферментов: НПЦ «Агросистема», «Агрофермент», ПО «Сиббиофарм». 

Ферментативные пробиотики производит ООО «Биотроф». 

Импорт кормовых ферментов в 2016 г. в стоимостном выражении (USD) 

Редакция выражает благодарность компаниям ТД  «Фермент», BASF, DuPont (Danisco), Misma, DSM, NOVUS INT., Huvepharma, Alltech, «Фидлэнд Групп», «Симбио», «Агрофермент» и «Биовет-Фермент», оказавшим помощь при подготовке статьи.