Обзоры и прогнозы

02.12.2022

Кормовые фитазы в России

Фитаты — основная форма хранения фосфора в растительных кормах, который в 50–80% случаев находится в недоступной для переваривания форме (в виде нерастворимых солей фитиновой кислоты). Расщепление нерастворимых фитатов позволяет улучшить усвоение фосфора на 30–40%, а также повысить всасывание в кишечнике кальция, железа и микроэлементов, что особенно важно для высокопродуктивных и интенсивно растущих животных (бройлеров, кур- несушек, индеек, свиней и др.), ферментная система которых не адаптирована трансформировать нерастворимые фитаты. Фитазы способствуют расщеплению комплексов из фитатов и положительно заряженных аминокислот, в том числе лизина и аргинина, повышая их биодоступность.

В кормопроизводстве кормовые (экзогенные) ферменты можно разделить на свойственные организму конкретного вида животного энзимы (например, расщепляющие крахмал, белки и липиды), а также ферменты, которые вырабатываются в недостаточном количестве и расщепляют трудно- либо непереваримые организмом вещества, в том числе антипитательные составляющие корма (нерастворимые фитаты, β-глюканы, ксиланы и некоторые другие соединения).

Фитазы — это гидролазы мио-инозитол-1,2,3,4, 5,6-гексакисдигидроортофосфорной кислоты (производного фитиновой кислоты, которая в свободной форме в природе не существует). Фитазы вызывают постадийное отщепление фосфатных групп от инозитольного кольца, обеспечивающее биодоступность фосфора и образование низших эфиров инозитола с повышенной растворимостью. В природе фитазы синтезируются как в микроорганизмах (бактериях и грибках), так и в макроорганизмах (растениях и у некоторых видов животных). Жвачные способны разрушать фитаты благодаря деятельности микрофлоры рубца. Небольшое количество фитазы вырабатывается микрофлорой толстого кишечника у свиней и птиц.

Растительные фитазы очень чувствительны к нагреванию и содержатся в незначительном количестве, поэтому не перспективны ни для создания ферментных композиций, ни для удовлетворения потребностей продуктивных животных в экзогенных энзимах. Исследования в области кормовых ферментов начались в 20-х гг. ХХ в. Первыми были внедрены разработки фитаз и ксиланаз. Сегодня фитазы применяются не только для комбикормовой, но и для пищевой и фармацевтической промышленности, и даже при производстве биотоплива, тканей, моющих средств, изделий из кожи и бумаги, так как в значительной мере они ускоряют производство товаров, улучшают их свойства и экономят ресурсы.

Благодаря повсеместному внедрению в кормление животных фитаз сокращается загрязнение почвы и воды, экономятся фосфорсодержащие кормовые добавки, снижается расход кормов. Последний фактор немаловажен, так как к 2030 г. численность населения значительно вырастет, а количество пахотных земель сократится.

Предпосылкой к развитию рынка кормовых фитаз стало подорожание кормовых фосфатов, запрет на применение мясной и мясокостной муки, обязательное введение энзимов в рецептуры кормов на законодательном уровне в ряде стран с развитым животноводством и птицеводством (обусловлено высокими рисками загрязнения почвы и воды фосфором и азотом).

Эра кормовых фитаз началась в 90-х гг. ХХ в. Первой на кормовой рынок вышла фитаза Натуфос. Компания BASF ― один из основоположников отрасли ― сыграла важную роль в становлении данной отрасли, в том числе для определения понятийного аппарата в области активности кормовых фитаз.

За единицу фитазной активности (1 FTU) по стандартам ISO 30024:2009 или ГОСТ Р ИСО 30024, введенной в практику специалистами компании BASF, принимается количество фермента, которое за 1 минуту высвобождает 1,0 мкмоль неорганического фосфора при действии на фитат натрия в количестве 0,0051 моль/л при температуре 37°С и рН 5,5. Сегодня это основополагающий международный лабораторный метод для сравнения очищенных фитаз.

Организм животного представляет собой сложный механизм. Важно учитывать и тот факт, что уровень рН в кишечнике варьирует. Для более полного понимания действия экзогенных ферментов необходимы также исследования in vivo промышленных образцов добавок.

Чтобы фитазы не теряли свою активность, важно контролировать процессы внесения энзимов на комбикормовом производстве, в том числе стабильность при хранении. Специалисты компании Adisseo разработали тест-набор для полуколичественного анализа линейки Ровабио в кормах и премиксах, который в течение нескольких часов способен определить присутствие ферментов в корме и изучить их стабильность после тепловой обработки или длительного хранения, а также осуществить контроль качества смешивания.

Оценка питательности рациона и корректировка рецептуры комбикормов производится в соответствии с рекомендациями производителя ферментов (матричными значениями) и в зависимости от уровня содержания фитатов в корме.

Активность кормовых фитаз варьирует в среднем от 5000–20 000 FTU/г до 200 000 FTU/г. Существуют и более низкие дозировки. Среди них Мегафос 2500 ТС (2500 FTU/г). Кормовые добавки активностью свыше 20 000 применяются, как правило, для производства премиксов и БВМД, а также более разбавленных продуктов фитазы со стандартной активностью (5000 или 10 000 FTU/г). Пользуются популярностью первые в России термостабильные фитазы высоких концентраций Мегафос НС 200 TS (200 000 FTU/г) и Мегафос НС 100 TS (100 000 FTU/г) производства Vland Biotech. Недавно на отечественном рынке появилась высококонцентрированная грибковая кормовая фитаза Хабио Фитаза 200 с активностью не менее 200 000 FTU/г (продуцент — Aspergillus niger) от компании Habio (Китай). Существуют также ферменты с активностью 500 000 и даже 900 000 FTU/г, норма ввода которых составляет несколько грамм на тонну комбикорма.

Фитазная активность также может выражаться в единицах PPU, OTU и QPU, которые не идентичны, так как обладают разными характеристиками постановки лабораторного исследования (рН, температуры и выбора буфера). Продуцентами кормовых фитаз являются бактерии и микроскопические грибы (в том числе дрожжи). Также существуют рекомбинантные ферменты.

Промышленные технологии производства ферментов основаны на селекции микроорганизмов, культивировании их при особых условиях (в т.ч. глубинная культивация), а также с применением генной инженерии. При генно-инженерном способе получения фитазы ген, кодирующий расщепление фитатов, обычно берётся из бактериальных клеток (например, E. coli). Данный ген, кодирующий фитазу, встраивается в геном грибка-продуцента.

Абсолютно новым подходом является производство гибридных ферментов (например, гибридной 6-фитазы Натуфос Е). В этом случае ген, кодирующий фитазу, был создан сразу из трёх бактериальных источников.

Высокопродуктивную фитазу разработали ученые DSM и Novozymes. Ронозим HiPhos выделен из бактерии C. braakii и относится к новому поколению 6-фитаз (вызывает высвобождение фосфатных групп ниже С6– С5 атомом инозитольного кольца). Бактериальная фитаза обеспечивает активность при физиологических значениях рН желудочно- кишечного тракта животных.

Среди разработок компании Huvepharma — Хостазим Р 6-фитаза бактериального происхождения (продуцент — Pichia pastoris), менее чувствительная к пепсину, чем аналоги грибкового происхождения, и действующая в широких диапазонах рН.

Инновационную фитазу Axtra PHY GOLD выпустила компания IFF (Danisco Animal Nutrition & Health). Благодаря более высокой биологической эффективности новой фитазы — консенсусного штамма с включением гена Buttiaxella в сравнении с фитазами, синтезируемыми штаммами E. coli, данная продукция обеспечивает повышенное высвобождение фосфора, увеличивает усвояемость кальция, обменной энергии и аминокислот. Новая разработка Axtra PHY GOLD позволяет полностью исключить добавленные фосфаты в комбикормах животных и птицы, улучшив продуктивность в сравнении со средней дозировкой 500–1000 FTU/кг. Фитазы делятся на несколько видов: кислая гистидин-фитаза (HAPhy), бета-пропеллерная фитаза (BPPhy), цистеиновая фитаза, пурпурная кислая фитаза.

Коммерческие кормовые фитазы относятся к кислым гистидин-фитазам. Конечным компонентом расщепления их является мио-иннозитол монофосфат (InsP1), который отделяется в виде одной или сразу нескольких молекул от мио- инозитол-1,2,3,4,5,6-гексакисфосфата (связанной формы фитиновой кислоты, которая выполняет «запасающую» функцию в органах растений и в свободном виде не существует в природе).

В зависимости от особенностей высвобождения мио-иннозитола фосфата (начиная с С3 или С6 положения инозитольного кольца) различают кормовые 3-фитазы и 6-фитазы. Предполагается, что положение, в котором происходит дефосфорилирование, влияет на эффективность фитазы и ее активность при различных уровнях рН.

Идеальная фитаза должна быть устойчивой к протеолитическим ферментам желудка и кишечника (пепсину и трипсину), термостабильной (выдерживать температуры до 85°С), действовать при рН, характерной для двенадцатиперстной кишки и желудка. При рН до 4,5 наблюдается активное расщепление фитатов, в том числе с прикрепленными остатками аминокислот. При сдвиге рН вправо (свыше 4,5) происходит в основном разрушение комплексов с металлами. Есть данные, что это вызвано повышением активности эндогенных щелочных фосфатаз в отношении двухвалентных металлов (в том числе кальция, цинка и магния).

Эффективность фитаз увеличивается при одновременном введении в корм ксиланаз и целлюлаз, разрушающих полисахариды зерна и способствующих высвобождению фитатов, находящихся в клетках растений.
Кормовая фитаза стала жизненно важной добавкой в комбикорма для высокопродуктивных животных. Согласно мировой статистике, в развитых странах фитаза вводится в 90–95% рационов птицы и минимум 70–90% комбикормов для свиней, также фермент используется в рецептуре кормов для рыб. В России этот показатель еще не достигнут (по крайней мере для свиноводства), поэтому есть хорошие перспективы развития рынка.

Эксперты Global Market Insights прогнозируют, что к 2030 г. производство фитаз достигнет 905 млн USD. В 2021 г. объем рынка кормовой фитазы оценивался на уровне 592,5 млн USD (по мнению Verified Market Research, общий объем рынка всех видов кормовых энзимов в 2022 г. составит 1,36 млрд USD).

Рынок данных энзимов условно делится на несколько сегментов: гранулированные, порошковые фитазы, жидкие и термостабильные фитазы. Мировой рынок порошковой и гранулированной фитазы составил в 2021 г. 211,7 млн USD и продолжает интенсивно расти. Среди кормовых ферментов прогнозируется расширение производства протеаз, а также ксиланаз. Ксиланазы уже включаются в более чем половину рационов моногастричных животных. В целом рынок развивается в направлении сектора мультиэнзимных композиций. Уже существует продукция, содержащая до 20 ферментов с доказанной эффективностью.

Кормовые ферменты, в том числе с фитазной активностью, производятся не в каждой стране. Это связано с рядом причин, в частности с необходимостью массового производства, его наукоемкостью и высокой технологичностью, а также с жесткими требованиями соблюдения природоохранного законодательства.

Сосредоточение производства в крупных корпорациях обеспечивает высокие объемы выпуска продукции и снижение издержек, что усиливает конкурентоспособность и повышает ценовую доступность продукции. Ключевыми производителями мирового рынка кормовых ферментов являются IFF (Danisco Animal Nutrition & Heath), Bluestar Adisseo, Alltech, BASF, Cargill, Beijing Smistyle Sci. & Tech. Development, DSM, AB Enzymes, Guangdong VTR Bio-Tech, Huvepharma, Jinan Tiantianxiang, Kemin Industries, Novozymes, Qingdao Vland Biotech и др.

Зарубежные производители

На протяжении долгих лет российские животноводы и птицеводы пользуются кормовыми ферментами, произведенными в Болгарии, Германии, Дании, Финляндии, Китае и США. Кормовые фитазы характеризуются различной активностью (от 5000 до 200 000 FTU/г), поэтому расчеты в натуральном выражении оптимально производить в пересчете на условную единицу, равную 5000, как приведено ниже в статье.

По данным «ВетАналитик»/«ФармАналитик Про», в 2021 г. в Россию было импортировано 1,7 тыс. тонн фитаз на общую сумму 11,98 млн USD. В пересчете на 5000 единиц фитазной активности — 3,6 тыс. тонн кормовых добавок, полученных на основе грибковых и бактериальных штаммов, в форме порошков, гранул и микрогранул. В 2019–2021 гг. объем поставок в условных единицах находился на уровне 3,34–3,6 тыс. тонн (см. рис. 1). Высокая востребованность кормовых ферментов связана с развитием птицеводства и свиноводства в нашей стране.

Рис. 1. Динамика импорта кормовых фитаз, тыс. т (в пересчете на 5000 ед. фитазной активности) По данным «ВетАналитик»/«ФармАналитик Про»

Лидирующие позиции в импорте в натуральном выражении занимали Финляндия, Дания, Болгария. В пересчете на условные единицы фитазной активности в натуральном выражении доля этих стран составила 84% импорта (см. рис. 2).

Рис. 2. Доли стран — производителей кормовых фитаз в импорте 2021 г. в натуральном выражении По данным «ВетАналитик»/«ФармАналитик Про»

Среди зарубежных производителей фитаз ключевые позиции в импорте, по данным «ВетАналитик»/«ФармАналитик Про», в 2021 г. занимали компании IFF (Danisco Animal Nutrition & Heath), DSM и Huvepharma. 

Также популярностью пользовалась продукция концерна BASF (недавно принял решение об уходе с рынка), Alltech, Weifang KDN Biotech, Wuhan Sunhy Biology, AB Vista и др. На показатели импорта в 2021 г. в значительной мере повлияли ограничительные меры Россельхознадзора.

ТОП-3 зарубежных производителей кормовых фитаз в 2021 г.

Место	Импорт в USD	Импорт в тоннах
I	DSM	IFF (Danisco Animal Nutrition & Heath)
II	IFF (Danisco Animal Nutrition & Heath)	DSM
III	Huvepharma	Huvepharma

По данным «ВетАналитик»/«ФармАналитик Про»

Одним из ведущих дистрибьютеров кормовых ферментов является компания «Фидлэнд Групп». На российском рынке она реализует фитазу Мегафос (различной концентрации) международной компании Vland Biotech, которая известна в 20 странах мира и занимает 20% рынка в Китае.

Компания «Агрорус» представляет в России кормовые ферменты Sunhy Technology (Hubei), которая является одним из лидеров китайского рынка и поставляет свою продукцию в 40 стран мира.

Фитазу под собственным брендом впервые в России зарегистрировала компания «Мисма», которая совместно с крупным производителем Strowin заключила соглашение об эксклюзивном производстве в Китае ферментов для российского рынка, отличающихся высоким качеством и конкурентоспособной ценой: термостабильной фитазы Мисма Фит и жидкой фитазы Мисма Фит Ликвид.

Компания «Кормовит» предлагает фитазу под собственным торговым названием Кормофит НТ 10000 от крупнейшего в КНР производителя Beijing Challenge Biotechnology.

Отечественные производители фитаз

Кормовые фитазы в России производят компании «АгроСистема», ПО «Сиббиофарм» и др. Компания «Агрофермент» выпускает 6 видов кормовых энзимов, в том числе микрогранулированную 6-фитазу Агрофит (5000 FTU/г).

Помимо основной фитазной активности, Агрофит способен расщеплять ксиланы и гемицеллюлозу. Фитаза Агрофит сохраняет не менее 80% активности при воздействии пепсина и трипсина в течение нескольких часов. Продуцент — штамм Penicillium canescens.

Продукция Фидбест Р (5000,10 000 и 50 000 FTU/г) содержит фермент 3-фитазу продуцента Aspergillus niger и производится ПО «Сиббиофарм». Данным производителем выпускается также термостабильная фитаза Фидбест Р 5000 GT.

Компания «АгроСистема» производит гранулированную 6-фитазу ФитаМакс 10000G (штамм-продуцент Aspergillus niger).

Компания «БИОТРОФ» производит пробиотики с ферментными активностями, среди которых присутствует и фитазная.

 

Количество показов: 916
Автор:  В. Лавренова, маркетолог издательства «Сельскохозяйственные технологии», @vlavrenova_1979/Instagram