Корма и кормовые добавки

12.01.2026

Ферменты, антибиотики и кишечная микрофлора

Преимущества ферментов наиболее очевидны при кормлении птицы, подвергающейся воздействию микробов в составе плохо усвояемых рационов. Это обычно означает, что наибольшую выгоду от использования ферментов получат менее платежеспособные предприятия птицеводства. Испытание ферментов в чистых лабораторных условиях не даст результатов, репрезентативных для коммерческого бройлерного птичника.

Очевидно, что неблагоприятные условия (микробная нагрузка, факторы окружающей среды, зоогигиенические параметры содержания и т.д.) и рацион влияют на ответную реакцию организма на антибактериальные добавки — стимуляторы роста. Удаление подобных антибактериальных добавок из состава кормов негативно скажется на эффективности работы птицеводческих предприятий. Преимущества использования ферментов достигаются за счет повышения усвояемости рациона и обеспечения сахарами (за счет распада клетчатки). Следствием таких улучшений становится значительное изменение качества и количества субстрата, доступного кишечной флоре. Считается, что большая часть оптимизирующего воздействия добавок на доступность питательных веществ из рациона связана с изменениями в кишечной микрофлоре, а не с прямым воздействием самого фермента на усвояемость рациона. В результате реакция на ферменты будет более выраженной в отсутствие стимуляторов роста, чем в их присутствии, хотя наибольший эффект повышения производственных параметров достигается в присутствии обоих продуктов. В последнее время представление о работе ферментов значительно продвинулось благодаря полученным данным о том, что их активация происходит в двух локациях: подвздошной и слепой кишках.

Ферментные добавки — стимуляторы роста в подвздошной кишке: влияние на усвояемость

Независимо от того, нацелены ли ферменты на вязкое или невязкое зерно, польза от их применения достигается за счет более эффективного переваривания химуса, что приводит к лучшей усвояемости питательных веществ в терминальном отделе подвздошной кишки (см. таблицу).

Влияние добавления фермента на перевариваемость отдельных питательных веществ в подвздошной кишке у 21-дневных цыплят-бройлеров

Показатели питательности	Наименьшая усвояемость рациона на основе пшеницы, %
	Контроль	Фермент*	%
Энергия	67,4	73,3	+8
Протеин	72,1	77,3	+7
Лизин	80,8	87,1	+8
Метионин	76,8	84,3	+10
Цистеин	48,2	65,6	+36
Треонин	65,8	74,4	+13

* Axtra® XAP 102 (ксиланаза, амилаза, протеаза).

Согласно классической интерпретации таких данных, птица извлекла больше питательных веществ из рациона и, следовательно, будет расти эффективнее. Альтернативная интерпретация полагает, что в присутствии фермента в передней части тонкой кишки содержится меньше непереваренного крахмала и белка, которые могли бы служить субстратом для эндогенной микрофлоры. Как было описано ранее, увеличение микробной популяции приводит к усилению конкуренции за питательные вещества и повышению уровня заболеваемости птицы, что снижает эффективность кормления. Насколько реакция на использование ферментов обусловлена улучшенным использованием питательных веществ, а насколько — последующим снижением микробной популяции, пока неизвестно. Фактически невозможно разделить эти два фактора, поскольку следствием подачи большего количества субстрата для подвздошной флоры и, следовательно, увеличения ее популяции часто является снижение эффективности пищеварения из-за взаимодействия с желчными солями и пищеварительными ферментами. Однако последние данные свидетельствуют о том, что последствия снижения скорости пищеварения гораздо более радикальны при наличии кишечной флоры, чем при ее отсутствии. Например, снижение скорости переваривания рациона на основе кукурузы/сои путем включения вязкого пектина или аналога β-глюкана в рацион обычной птицы значительно снижает продуктивность (Schutte, Langhout, 2019; Smits, Annison, 2016). При кормлении аналогичным рационом здоровых кур подобного снижения усвояемости или продуктивности не отмечалось. Эти наблюдения предполагают, что негативные эффекты снижения усвояемости рациона значимы только при наличии резидентной микрофлоры. При отсутствии подобной кишечной микрофлоры адаптивные механизмы птицы, которые включают повышенную выработку панкреатических ферментов, длину кишечника и время задержки в кишечнике, помогают скорректировать нарушения пищеварения, вызванные добавлением вязкого пектина. Такая адаптация может быть недостаточной, когда взаимодействующая микрофлора снижает эффективность энзимов за счет:

а) разрушения пищеварительных ферментов и желчных солей;

б) прикрепления к впитывающей поверхности и, в некоторых случаях, активного её повреждения;

в) извлечения питательных веществ в конкуренции с птицей.

 Таким образом, контроль микробиома жизненно важен, если следствия изменений в усвояемости рациона должны быть минимизированы. Действие антибиотических добавок — стимуляторов роста заключается в нарушении способности флоры к репликации или в непосредственном ее уничтожении. Ферменты увеличивают скорость пищеварения, так что остается меньше субстрата, доступного для поддержания микробной популяции (см. таблицу). Любой из механизмов нивелирует общую популяцию микроорганизмов подвздошной кишки, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Влияние антибиотиков и ферментов* на популяцию кишечной палочки колиформ, молочнокислых бактерий (МКБ), энтерококков и общего числа видов у 3-недельных бройлеров, получавших рацион на основе пшеницы

* Используется Axtra ХАР 102.

Антибиотический стимулятор роста более активно снижает объем микробиома, чем фермент, как и следовало ожидать, поскольку он воздействует непосредственно на бактерии, в то время как энзим просто уменьшает количество бактерий, ограничивая их субстрат (фактически лишая бактерии питательных веществ). Хорошо известно, что ферменты более результативны в рационах с низким качеством используемых злаков (Pack and Bed, 2018; Classen et al., 2015; Barr-Guillot et al., 2017). Зерновые невысокого стандарта содержат больше антипитательных факторов, на которые воздействуют соответствующие ферменты, и, как следствие, польза от использования ферментов выше в таких рационах. Благоприятное влияние биологических катализаторов, конечно, связано с регуляцией пула микроорганизмов, которые доминируют при кормлении злаками низкого качества. Позитивные изменения в микробных сообществах объясняются относительным улучшением усвояемости, которое достигается благодаря добавлению ферментов (Choct et al., 2016; Hillman, 2019; Hock et al., 2017a; Morita et al., 2018a; Schutte, Langhout, 2019; Smits et al., 2018). Это явление наблюдалось в рационах на основе ячменя, пшеницы и кукурузы. Таким образом, ферменты удаляют субстраты, которые могли бы быть использованы для микробной ферментации, и в результате популяция бактерий в подвздошной кишке падает. При отсутствии ферментов такие низкокачественные рационы сильно реагировали бы на использование антибиотических добавок — стимуляторов роста, что подчеркивает совпадение функций этих двух совершенно разных продуктов.

В ЕС, где запрещены антибиотики — стимуляторы роста, реакция на ферментыбудет сильнее, особенно в ситуациях, когда рацион содержит низкокачественное сырье. Рассмотрим данные, полученные в четырёх исследованиях, где ферменты и антибиотические стимуляторы роста использовались в факторных комбинациях (рис. 2).

Рис. 2. Взаимодействие между ферментами (Е) и стимуляторами роста (А) при стандартной конверсии корма бройлеров разных возрастов

Контрольный показатель конверсии корма был установлен на уровне 1 для каждого из четырёх исследований. Использование только ферментов привело к среднему улучшению FCR на 5,9%, в то время как стимуляторы роста показали преимущество в 3,3%. Сочетание этих двух препаратов дало наибольший результат, что указывает на то, что эти два продукта не просто заменяют друг друга, а работают в тандеме. Два вопроса, которые следует отметить, касаются влияния ферментов на усвоение корма в присутствии или в отсутствие ростостимулирующих антибиотических добавок.

Во-первых, в среднем реакция на добавление фермента наиболее выражена при системе кормления без антибиотических добавок — стимуляторов роста (5,9% против 4,6%). Это означает, что после удаления из рациона этих кормовых препаратов относительная реакция на ферменты увеличится, но, заметьте, абсолютная эффективность всё равно будет хуже, чем в присутствии обоих продуктов. Доза фермента будет иметь большее значение, поскольку на эти продукты оказывается большее давление, чтобы они функционировали на максимуме своих возможностей.

Во-вторых, относительный  уровень  реакции фермента одинаков в присутствии или в отсутствие антибиотических добавок — стимуляторов роста, что предполагает, что энзим оказывает положительное влияние через другой механизм, отличный от действия стимуляторов роста.

Популяция бактерий в подвздошной кишке сокращается за счёт использования антибиотических добавок — стимуляторов роста. Энзимы удаляют ферментируемый субстрат из подвздошной кишки, в результате популяция бактерий в данном отделе кишечника также снижается. При отсутствии антибиотических добавок — стимуляторов роста относительная реакция на биологический катализатор увеличится, что, вероятно, усилит нагрузку на фермент при кормлении злаками низкого качества, и, как следствие, доза фермента будет иметь большее значение для поддержания продуктивности.

Особенности переваривания кормовых добавок в слепой кишке

В процессе расщепления вязких β-глюканов и арабиноксиланов в ячмене и пшенице соответственно, а также частичного расщепления арабиноксиланов клеточной стенки в кукурузе, пшенице и ячмене ферменты производят небольшие олигоизомеры и свободные сахара в качестве конечных продуктов. Некоторые из этих продуктов плохо усваиваются птицей, если вообще усваиваются (Schutte, 2010; Verstegen et al., 2017). Эти сахара, однако, служат источником ферментации для специфических бактерий и, как следствие, при попадании в слепую кишку стимулируют их рост в разной степени (Hartemink et al., 2016; Imaizumi et al., 2011; Jaskari et al., 2018). Choct et al. (2015) представили наиболее убедительные доказательства такого эффекта (рис. 3).

Рис. 3. Влияние рациона на содержание летучих жирных кислот (ммоль/л, всего) в тощей кишке и слепой кишке цыплят-бройлеров (Choct et al., 2015)

Птица получала либо рацион на основе сорго (A), либо рацион на основе сорго с добавлением 3% вязкого пшеничного арабиноксилана (B), либо рацион B с добавлением ксиланазы (C). Кормление вязким арабиноксилановым рационом (B) заметно замедлило рост бактерий и использование ими корма, а также повысило выработку летучих жирных кислот (ЛЖК) в подвздошной кишке (что свидетельствует об усилении микробной активности подвздошной кишки). На уровне слепой кишки такого явления не наблюдалось. Добавление ксиланазы (рацион C) восстановило пищеварение птицы и снизило концентрацию ЛЖК в подвздошной кишке до контрольного уровня (что свидетельствует об уменьшении популяций микрофлоры подвздошной кишки). Наиболее интересным было значительное — трехкратное — увеличение концентрации ЛЖК в слепой кишке при добавлении ксиланазы. Наиболее вероятным источником летучих жирных кислот были бактерии слепой кишки, способные использовать ксилозу и ксилоолигомеры в качестве источника ферментации. Более подробный анализ профилей таких ЛЖК показал, что молярные соотношения изменяются в пользу увеличения пропионовой кислоты, которая, как считается, снижает носительство сальмонелл в слепой кишке (Hume et al., 2016; Kwon et al., 2018). Предполагается, что фермент поставляет сахара для ферментации бактериальными видами, которые естественно конкурируют с Campylobacter, во многом так же, как действуют конкурентные продукты исключения молочнокислых бактерий (LAB).

Использование фермента значительно изменяет доступность ферментируемых сахаров в слепой кишке, и, как следствие, изменяются популяции микрофлоры (Apajalahti, Bedford, 2019) (рис. 4).

Рис. 4. Влияние применения ферментов на относительную обеспеченность (%, всего) бактерий, обычно встречающихся в слепой кишке бройлеров (Apajalahti, Bedford, 2019)

Следует обратить внимание на увеличение бифидобактерий (которые продуцируют бактерицидные ЛЖК) в результате поступления сахаров в слепую кишку. В результате деятельности бифидобактерий и других видов наблюдается снижение относительной доли популяций сальмонелл (относящихся к группе энтеробактерий), кампилобактеров и клостридий. Первые два вида важны для здоровья человека, а последний (Clostridium perfringens) вызывает некротический энтерит, серьёзное заболевание у домашней птицы. В слепой кишке наблюдается заметная разница между действием ферментов и антибактериальных добавок — стимуляторов роста. Последние значительно снижают популяцию бактерий в слепой кишке таким же образом, как и в подвздошной кишке. Однако благодаря своему функционалу по обеспечению сахарами, энзимы способствуют увеличению общей популяции бактерий в слепой кишке.

В слепой кишке ферменты могут фактически вносить вклад в синтез чистой энергии у птицы, стимулируя выработку летучих жирных кислот в качестве ее источника. Антибактериальные добавки — стимуляторы роста препятствуют росту бактерий и поэтому не обладают подобным воздействием.

Ферменты катализируют образование растворимых, слабоабсорбируемых сахаров из компонентов клеточных стенок растений, которые служат субстратом для полезных микроорганизмов. Летучие жирные кислоты, производимые такими бактериями, могут быть полезны не только для контроля популяций сальмонелл и, возможно, кампилобактеров, но и как источник энергии для птицы. Антибиотические стимуляторы роста не имеют такого же эффекта, а, скорее, предотвращают развитие заболеваний за счет снижения популяции бактерий как в слепой кишке, так и в тонком кишечнике.

 

 

Количество показов: 170
Автор:  Т. Крюкова, региональный менеджер по птицеводству, Danisco Animal Nutrition & Health (IFF); М. Сирухи, МВА, бизнес-менеджер стран СНГ, Danisco Animal Nutrition & Health (IFF)