Влияние добавления в рацион Escherichia coli 6-фитазы на показатели роста, усвояемость питательных веществ и уровень инозитола в крови поросят-отъёмышей

В современных условиях интенсивного свиноводства особое внимание уделяется оптимизации рационов для молодняка, особенно в критический период после отъёма. Одной из ключевых проблем в кормлении поросят-отъёмышей является низкая усвояемость фосфора из растительных кормов, где этот элемент преимущественно содержится в форме фитата. Фитат (мио-инозитолгексафосфат) представляет собой основную форму хранения фосфора в растительных ингредиентах, но моногастричные животные, включая свиней, не способны его усваивать из-за отсутствия эндогенной фитазы. Это приводит не только к дефициту фосфора, но и к снижению доступности других питательных веществ, поскольку фитат образует нерастворимые комплексы с минералами (кальцием, цинком, железом) и аминокислотами.

Традиционным решением этой проблемы стало добавление в рацион экзогенных фитаз – ферментов, расщепляющих фитат. Среди коммерчески доступных фитаз выделяют два основных типа: 3-фитазы (обычно из Aspergillus) и 6-фитазы (чаще из Escherichia coli). Особенность 6-фитаз заключается в их специфичности к шестому атому углерода инозитольного кольца и оптимальной активности при нейтральном pH, что делает их особенно эффективными в условиях тонкого кишечника. Кроме высвобождения фосфора, гидролиз фитата приводит к образованию мио-инозитола – вещества с доказанной питательной ценностью.

В данном исследовании была оценена эффективность рекомбинантной E. coli 6-фитазы, полученной с использованием системы экспрессии Pichia pastoris, при различных уровнях добавления в рацион поросят-отъёмышей.

Материалы и методы

Препарат фитазы и дизайн эксперимента

Исследование проводилось с использованием гранулированной 6-фитазы E. coli с активностью 10 000 000 FTU/кг, термостабильной до 85°C. Эксперимент был выполнен на 400 поросятах-отъёмышах (Дюрок × Ландрас × Йоркшир) с начальной живой массой 6,42 ± 0,01 кг. Животные были разделены на 5 групп по 10 загонов (8 поросят в загоне) со сбалансированным соотношением полов (4 кастрированных самца и 4 самки).

Группы получали базовый рацион на основе кукурузно-соевого шрота, соответствующий рекомендациям NRC, с добавлением фитазы в разных дозах:

- Контроль (без фитазы)
- 500 FTU/кг
- 750 FTU/кг
- 1000 FTU/кг
- 1500 FTU/кг

Эксперимент длился 42 дня и был разделен на две фазы: 1-21 и 22-42 дни.

Оценка параметров

Показатели роста (среднесуточный прирост, среднесуточное потребление корма, конверсия корма) оценивались на границах фаз. Для определения переваримости питательных веществ использовали оксид хрома в качестве инертного маркера, собирая пробы фекалий на 20-21 и 41-42 дни. На тех же сроках отбирали кровь для анализа мио-инозитола методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии. По окончании эксперимента у двух поросят из каждого забора отбирали содержимое подвздошной кишки для оценки переваримости аминокислот.

Статистический анализ

Данные анализировали с использованием общей линейной модели в SAS 9.2. Для оценки тенденций применяли ортогональные полиномиальные контрасты. Различия считали значимыми при p < 0,05.

Результаты

Показатели роста

Добавление фитазы оказало значимое влияние на продуктивность поросят. В первую фазу наблюдалось линейное улучшение среднесуточного прироста (с 367,5 г в контроле до 407,1 г при 1000 FTU/кг) и конверсии корма (с 0,76 до 0,84) с увеличением дозы фермента (p < 0,05). Потребление корма при этом не изменялось.

Во вторую фазу тенденция сохранилась: прирост линейно увеличивался с 486,5 г до 550,0 г, а конверсия корма – с 0,62 до 0,71 (p < 0,01). За весь период эксперимента наилучшие показатели были достигнуты при дозах 1000 и 1500 FTU/кг, где прирост составил 478,6 и 470,4 г соответственно против 427,0 г в контроле.

Переваримость питательных веществ

Введение фитазы в рацион повышало переваримость ключевых питательных веществ. В первую фазу отмечалось линейное увеличение переваримости сырого протеина (с 81,00% до 81,56%), валовой энергии (с 80,87% до 81,35%) и кальция (с 65,53% до 66,13%) при p < 0,05. Переваримость фосфора демонстрировала аналогичную тенденцию (p = 0,056).

Во вторую фазу сохранялось положительное влияние на переваримость протеина, кальция и фосфора, причем для минералов были отмечены как линейные, так и квадратичные эффекты (p < 0,01).

Переваримость аминокислот

Фитаза улучшила усвоение ряда аминокислот в подвздошной кишке. Значимое линейное увеличение (p < 0,05) наблюдалось для лизина (с 81,06% до 82,12%), лейцина (с 73,19% до 74,26%), фенилаланина (с 81,94% до 82,82%), аргинина (с 80,99% до 82,28%) и триптофана (с 70,01% до 71,46%). Среди заменимых аминокислот аналогичный эффект отмечен для аланина и цистеина.

Уровень мио-инозитола в плазме

На 21-й день эксперимента различий в концентрации мио-инозитола между группами не выявлено. Однако к 42-му дню наблюдалось значимое линейное увеличение этого показателя с ростом дозы фитазы (p < 0,01), что указывает на кумулятивный эффект ферментативной активности.

Обсуждение

Результаты исследования подтвердили эффективность E. coli 6-фитазы в улучшении продуктивности поросят-отъёмышей. Линейная зависимость показателей роста от дозы фермента в диапазоне до 1000 FTU/кг свидетельствует о физиологической обоснованности такого уровня добавки. Полученные данные согласуются с концепцией "супердозирования" фитазы, направленной не только на высвобождение фосфора, но и на получение дополнительных метаболических эффектов.

Улучшение переваримости питательных веществ, особенно минералов и аминокислот, объясняется разрушением фитатных комплексов, которые в противном случае снижают доступность этих компонентов. Интересно, что эффективность фитазы в отношении разных аминокислот варьировала, что может быть связано с особенностями их взаимодействия с фитатом и вязкостью кишечного содержимого.

Задержка в повышении уровня мио-инозитола в плазме (эффект проявился только к 42-му дню) указывает на то, что для накопления этого метаболита требуется продолжительное время. Поскольку мио-инозитол обладает самостоятельной питательной ценностью и участвует в различных физиологических процессах, его повышенный уровень может частично объяснять улучшение показателей роста.

Важно отметить, что эффективность фитазы зависит от множества факторов: состава рациона, возраста животных, физиологического состояния. В частности, молодые поросята с незрелой пищеварительной системой могут получать больше преимуществ от добавления фермента, чем взрослые животные.

Заключение

Добавление Escherichia coli 6-фитазы в рацион поросят-отъёмышей в дозах от 500 до 1500 FTU/кг приводит к значительному улучшению показателей роста, увеличению переваримости питательных веществ (особенно кальция, фосфора и ключевых аминокислот) и повышению уровня мио-инозитола в крови. Наиболее выраженные положительные эффекты наблюдались при дозировке 1000 FTU/кг и выше.

Полученные результаты имеют практическое значение для свиноводства, поскольку позволяют оптимизировать кормовые рационы, снизить затраты на минеральные добавки и уменьшить экологическую нагрузку за счет снижения выделения фосфора с навозом. Дальнейшие исследования должны быть направлены на уточнение оптимальных дозировок фитазы для разных возрастных групп свиней и типов рационов, а также на изучение долгосрочных эффектов применения этого фермента.


Исследование: Animal Bioscience