Микроэлементы и активность фитазы

По оценкам специалистов, почти 70% всех кормов для моногастричных сельскохозяйственных животных и птицы содержат ферментные препараты с экзогенной фитазой. Включение их в рацион позволяет животным более эффективно усваивать фосфор из растительных компонентов. Этот элемент входит в состав фитиновой кислоты (около 80% всего фосфора в составе корма растительного происхождения). Применение фитазы позволяет существенно удешевить рационы для свиней и птицы благодаря тому, что производители могут сэкономить на покупке кормовых фосфатов.

Один из важных аспектов полноценного кормления моногастричных — минеральное питание, продажа комбикорма то есть обогащение рационов железом, цинком, медью, марганцем, селеном и йодом за счет добавления премиксов. К сожалению, они содержат эти микроэлементы в неорганической форме.
На протяжении нескольких десятилетий исследователи искали ответы на вопросы, касающиеся минерального питания свиней и птицы. Специалисты установили, что микроэлементы в неорганической форме характеризуются низкой биологической доступностью, высокой реактогенностью в желудочно кишечном тракте, а также проявляют антагонизм за места абсорбции и др.
Все это послужило стимулом к созданию и изучению альтернативных форм микроэлементов — органических комплексов и хелатов.

В таких соединениях атом микроэлемента связан с органической молекулой, или лигандом. По мере продвижения микроэлемента к месту всасывания лиганд защищает его от нежелательного взаимодействия с другими веществами. Лигандами могут быть аминокислоты, пептиды, полисахариды и т. д.

Именно от их свойств зависит биодоступность и стабильность органических микро-элементов.
Оказалось, что две, на первый взгляд не смежные проблемы:

1. использование ферментных препаратов с фитазой ;
2. минеральное питание — тесно взаимосвязаны.

Так, данные более ранних исследований свидетельствуют, что ионы некоторых металлов оказывают ингибирующее действие на ряд ферментов, в том числе и на фитазы.

Снизить их активность могут медь, цинк, железо и марганец .
Мы провели опыт, в ходе которого определили активность ферментных препаратов с фитазой в присутствии таких микроэлементов, как железо, цинк, медь и марганец, в разной концентрации (от 0,1 до 25 мг/кг).

Для этого использовали различные источники:

один — минералы в неорганической форме (сульфатные соли соответствующих микроэлементов) и четыре — в органической (протеинаты, глицинаты, комплексы с полисахаридами и хелаты с аминокислотами). В качестве протеинатов применяли хелаты серии Биоплекс производства компании Alltech.
Концентрацию микроэлементов определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой,
фитазную активность оценивали по методике Engelen et al. 

Для полноты эксперимента применяли три продукта:

• бактериальную фитазу на основе Escherichia coli; 
• грибковые фитазы на основе Aspergillus niger; 
• Peniophora lycii.

Полученные данные проанализировали статистически и привели к нелинейным уравнениям регрессии, в результате чего построили кривые «доза — эффект» (или «концентрация -эффект»):

• ось Y — активность фермента;
• ось X — логарифмическая концентрация ионов металла (рис. 1 и 2).

Результаты опыта показали, что между ингибированием активности фитазы, типом и источниками микроэлементов (неорганическая/органическая форма), а также их концентрацией существует взаимозависимость (p < 0,001).

Установлено, что по мере повышения уровня микроэлементов активность фитазы снижалась. При этом сила влияния исследуемых факторов (вид, форма и концентрация микроэлементов) была неодинакова для каждого из трех препаратов с фитазой. Очевидно, это обусловлено их физико-химическими свойствами и, как следствие, разными механизмами взаимодействия с ионами металлов.

Железо было сильным ингибитором активности фитазы всех изучаемых препаратов. Цинк в большей степени подавлял активность фитазы в продуктах на основе P. lycii и E. coli.

Медь оказывала существенное влияние на активность фитазы в добавках на основе E. coli и A. niger. Наименьшим ингибирующим эффектом обладал марганец: он лишь незначительно снизил активность фитазы в препарате на основе A. niger.

Это объясняется тем, что свободные ионы микроэлементов, вступая во взаимодействие с фитазой, могут образовывать преципитат (микроэлемент — фитаза), в результате чего остаточная фитазная активность падает .
Ингибирующее действие микроэлементов обусловлено их формой. Например, установлено, что наименьшей
ингибирующей способностью обладали микроэлементы в форме протеинатов.

Данная закономерность была достоверной и наиболее выраженно проявлялась для протеината железа (Fe) и протеината цинка (Zn) на примере фитаз на основе E. coli и P. lycii, а также для протеината меди (Cu) — на примере фитаз на основе A. niger и E. coli (см. рис. 1 и 2).

Объяснить принцип взаимодействия между ферментами и минералами — непростая задача. Тем не менее при помощи метода, разработанного специалистами лаборатории, можно определить, что наибольшую активность фитаза проявляет лишь в том случае, когда органические микроэлементы используют в форме протеинатов (препараты серии Биоплекс).

Прочные связи между металлом и органическим лигандом — отличительная особенность органических микроэлементов.
Было также доказано, что включение в рацион добавок Биоплекс Цинк, Биоплекс Железо, Биоплекс Марганец, Биоплекс Медь, а также Сел-Плекс (органическая форма селена) способствует снижению окисления таких важных ингредиентов корма, как витамины, в частности витамины А и Е, и каротиноиды. Исследователи из Германии установили, что после шести месяцев хранения премикса активность астаксантина осталась на уровне 100%, в то время как в неорганическом премиксе показатель был 80%.

По материалам: http://www.ecoprod.com.ua/kompany-services/kombikorm/