Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия в животноводстве. Учебное пособие
.pdf
син, разрывающий пептидные связи в белках между аминокислотами ала-ала, сер-сер до полипептидов. По данным М. Диксона,
Э. Уэбба (1982), пепсин лучше разрывает связи между ала-трип,
сер-аспар при рН 1,5 – 2,5.
В желудке молодняка при рН 5,0 – 6,0 действует сычужный
фермент химозин (реннин), створаживающий белок молока в
присутствии ионов кальция:
Казеиноген казеин
Са2+
реннин
Измельченные и частично переваренные вещества из желудка поступают в двенадцатиперстную кишку, где происходит
нейтрализация кислой реакции химуса под действием карбонатов
кишечного сока. В тонком отделе кишечника поступают секреты
поджелудочной железы с ферментом химотрипсиногеном, который превращается в химотрипсин под действием фермента трипсина кишечного сока. Химотрипсин при рН 7,0 – 8,0 расщепляет
связи между арг-лиз.
Окончательное расщепление белков происходит в тонком
кишечнике при действии ферментов амино- и карбоксиполипептидаз при рН 7,8 – 8,0.
Специфические пептидазы кишечного сока расщепляют
пептиды до аминокислот. Некоторые низкомолекулярные полипептиды расщепляются внутриклеточными пептидазами.
У жвачных животных переваривание белка в рубце происходит с участием ферментов бактерий до простейших пептидов и
аминокислот.
В переваривании жиров принимают участие липазы, фосфолипазы и холинэстеразы. В тонком кишечнике работает
также фермент щелочная фосфатаза, действующая на моноэфиры ортофосфорной кислоты. В условиях желудочно-кишечного тракта пищеварительные ферменты деградируются в толстом отделе кишечника, являясь субстратом для микроорганизмов.
41
Действие протеаз в пищеварительном тракте
млекопитающих (схема)
HCl
NH2 – R – CO – NH – R1 – CO – NH – R2 – CO – NH – R3 – CO – NH – R4 – CO…NH - Rn
аминопептидаза
пепсиноген
пепсин
трипсин трипсиноген энтерокиназа
лиз
арг
ХИ
СООН
карбоксипептидаза
Аминопептидазы отщепляют от пептидов N-концевые – лейцин, изолейцин, валин, ароматические аминокислоты и гидролизуют амиды многих аминокислот. В слизистой тонкого кишечника животных обнаружены специфические аминопептидазы (лейцинаминопептидаза отщепляет лейцин и другие аминокислоты в
присутствии ионов Mg+2 и Mn+2 при рН 8,0 – 9,0).
Дипептиды гидролизуются дипептидазами. Нуклеазы гидролизуют нуклеопротеиды.
При использовании в животноводстве ферментных препаратов всегда надо иметь в виду, что они являются белками и в организме животных всасываться в кровь из кишечника в неизменной, то есть в активной, форме не могут. Ферменты, как обычные
белки, при пищеварении распадаются на полипептиды и аминокислоты. Следовательно, в кормлении животных могут быть использованы лишь те ферменты, которые будут действовать в пищеварительном тракте. К таким ферментам относятся, как известно, гидролазы: пепсин, трипсин, химотрипсин, пептидазы,
липаза, фосфолипаза, галактозидазы, целлюлаза, мальтаза, сахараза, декстриназа, лактаза и др. Некоторые из указанных ферментов, добавленных в рацион, будут действовать в желудке, где
среда кислая (рН 1,0 – 2,6), другие из них, если они не успели перевариться как белки в желудке, будут действовать в кишечнике,
где среда щелочная (рН 7,2 и выше). Кроме того, экзогенные ферменты требуются тем животным, у которых эндогенных пищеварительных ферментов не хватает.
42
Известно, что многие ферменты характеризуются тканевой
и органной специфичностью. Так, например, аргиназа и орнитинкарбамоилтрансфераза синтезируются и функционируют главным образом в печени; креатинкиназа – в поперечной мышечной
ткани. При патологических процессах из-за нарушения проницаемости клеточных мембран, а также в связи с гибелью и разрушением клеток и тканей органоспецифические ферменты попадают в кровь, что является эффективным диагностическим тестом, позволяющим определить локализацию патологического
процесса.
Таким образом, для достижения экономического эффекта
при использовании ферментов требуется разработка научно
обоснованных систем их применения с учетом биологических
особенностей сельскохозяйственных животных. Главное условие
– адаптация организма животного в ответ на длительное поступление экзогенных ферментов.
2.2.2. Характеристика ферментных препаратов,
используемых в животноводстве
Действие ферментов многообразно, так как с их функциями
связаны все проявления жизни животного организма. В пищеварительном тракте животных под действием ферментов происходит гидролиз питательных компонентов корма. Сложные углеводы в результате ферментного гидролиза переходят в моносахара
и летучие жирные кислоты, белки расщепляются до аминокислот,
жиры - до высших жирных кислот и спиртов.
Только благодаря ферментному гидролизу питательные вещества корма превращаются в доступную энергию и структурные
материалы, необходимые для трансформации питательных компонентов корма в питательные вещества мяса, молока и других
продуктов животноводства.
В настоящее время в кормлении животных и кормопроизводстве широкое распространение находят ферментные препараты, с помощью которых существенно улучшается переваримость
и усвоение организмом питательных веществ корма.
Выпускаемые промышленностью ферментные препараты
отличаются от чистых ферментов тем, что они содержат не толь-
43
ко активный белок, но и различные балластные примеси, а также
ряд других ферментов. В зависимости от степени очистки ферментные препараты, выпускаемые для нужд животноводства, делятся на технические и очищенные. Очищенные препараты получают путем осаждения алкоголем диффузионных вытяжек культуры продуцента (степень очистки обозначается 10х).
Технические препараты представляют собой нативную
культуру продуцента (степень очистки обозначают х) или культуру, полученную после удаления продуцента и высушенную на
распылительной сушилке (степень очистки 3х). По способу выращивания продуцента ферментные препараты делятся на поверхностные (П) и глубинные (Г).
В настоящее время разработана и введена номенклатура
производимых препаратов (таблица 1).
Технические ферментные препараты. Амилоризин Пх – это
высушенная культура плесневого гриба Asp. oryzae, выращенная
на пшеничных отрубях. Содержит α-амилазу, глюкоамилазу,
мальтазу, декстриназу и протеазу. Его стандартизируют по ак-
тивности α-амилазы. В 1 г препарата должно быть 150 единиц
амилолитической активности. Оптимум рН действия – 5,6. Глюкаваморин П10х содержит декстриназу, а-амилазу, глюкоамилазу, мальтазу, гемицеллюлазу, кислую протеазу. Оптимум рН –
4,5. Пектаваморин П10х – комплексный препарат, содержащий
пектинэстеразу, полигалактуроназу, полиметилгалактуроназу,
гемицеллюлазу, кислую протеазу. Оптимум рН – 3,0 – 4,5. Целлолигнорин Пх содержит комплекс целлюлаз (С1- и Схферменты), гемицеллюлазу, пектиназу и ксиланазу. Оптимум рН
– 4,0 – 5,5. Амилосубтилин Г3х содержит α-амилазу, βглюканазу, нейтральную и щелочную протеазы. Оптимум рН –
6,0 – 6,5. Протосубтилин Г3х содержит нейтральную и щелочную
протеазы, пептидазы, α-амилазу и β-глюканазу. Оптимум рН –
6,0 – 7,5. Пектаваморин Г3х содержит пектинметилэстеразу, метилгалактуроназу, полигалактуроназу, гемицеллюлазу, кислую
протеазу. Пектофоетидин Г3х содержит комплекс пектиназ, целлюлазу и кислую протеазу. Ксилаваморин Г3х содержит гемицеллюлазу, целлюлазу и пектиназу. Оптимум рН – 5 – 5,5.
44
Таблица 1. Номенклатура ферментных препаратов (по Модянову А. В.,
1973)
ния
фермент
Основной
продуцента
Наименование
микроорганизма-
Амилаза
Протеаза
Aspergillus oryzae
Глюкоамилаза
Пектиназа
Поверхностный
Глубинный
Поверхностный
Глубинный Оризин ГК То же 10х Проторизин Г10х
ный
Глубинный Аваморин ГК То же 10х Глюкаваморин Г10х
Поверхностный
Глубинный Аваморин ГК То же 10х Пектаваморин Г10х
вирования
Способ культи-
Соответствую-
щие наименова-
Оризин П
Оризин ПК Очищенный
Оризин ГК То же 10х Амилоризин Г10х
Оризин ГР Препарат, по-
Оризин П Культура гриба х Проторизин Пх
Оризин ПС Упаренный
Оризин ПК Очищенный
Аваморин П Культура гриба х Глюкаваморин Пх ПоверхностАваморин ПК Очищенный
Аваморин ПП Культура гриба х Пектаваморин Пх
Аваморин ПС Упаренный си-
Аваморин
ППК
Культура гриба Х Амилоризин Пх
препарат
лученный распылением
сироп
препарат
препарат
роп
Очищенный
препарат
Вид продукции
очистки
Условная степень
10х Амилоризин П10х
3х Амилоризин Г3х
2х Проторезин П2х
10х Проторизин П10х
10х Глюкаваморин П10х
2х Пектаваморин П2х
10х Пектаваморин П10х
вание
Новое наимено-
Aspergillus awamori
Bacillus
subtilis
Протеаза Поверхност-
ный
Липаза Глубинный Аваморин ГК То же 10х Пектаваморин Г10х
Ксиланаза Глубинный Аваморин ГК То же 10х Липавоморин Г10х
Фосфатаза Глубинный Аваморин ГК То же 10х Ксилаваморин Г10х
Нарингиназа
Амилаза Глубинный Аваморин ГК То же 10х Нарингаваморин Г10х
Протеаза Глубинный Субтилизин
Глубинный Аваморин ГК То же 10х Фасфаморин Г10х
Аваморин ПК То же 10х Пектаваморин П10х
ГК
Технический
препарат
3х Амилосубтилин Г3х
45
Очищенные ферментные препараты. Исходным сырьем для
них служат соответствующие технические препараты. Выпускают их в виде порошка.
Амилоризин П10х содержит α-амилазу и нейтральную протеазу. Наполнителями являются поваренная соль и крахмал.
Глюкаваморин П10х содержит декстриназу, α-амилазу, глюкоамилазу, мальтазу, гемицеллюлазу, кислую протеазу. Пектаваморин П10х – комплексный препарат, содержащий пектинэстеразу,
полигалактуроназу, полиметилгалактуроназу, гемицеллюлазу,
кислую протеазу. Пектофоетидин П10х содержит пектинметилэстеразу, полигалактуроназу, полиметилгалактуроназу, гемицеллюлазу. Пектаваморин Г10х содержит пектинэстеразу, полигалактуроназу, полиметилгалактуроназу, гемицеллюлазу. Пектофоетидин Г10х содержит пектинметилэстеразу, полиметилгалактуроназу, полигалактуроназу, целлюлазу и кислую протеазу. Протосубтилин Г3х содержит в основном протео-литические ферменты. Протосубтилин Г10х содержит в основном щелочную
протеазу. Амилосубтилин Г3х содержит в основном амилолитические ферменты. Амилосубтилин Г10х содержит в основном
амилолитические ферменты и β-глюканазу.
В хозяйстве при выращивании телят ферментные препараты
можно добавлять в молоко, предварительно растворив их в небольшом количестве воды. Для скота во время откорма и дойных
коров в хозяйстве можно готовить смесь концентратов с препаратами, предварительно рассчитав суточную норму ферментных
препаратов на голову в день, и добавлять их в суточную норму
концентратов (Модянов А. В., 1973).
2.2.3. Некоторые способы использования ферментных
препаратов
Выделяют два основных способа использования фермент-
ных препаратов:
1) введение экзогенных ферментов в пищеварительный
тракт животных в составе рациона;
2) осуществление гидролиза компонентов рациона до
скармливания их животным.
46
Обработка соломы ферментно-дрожжевым способом
Биологический способ обработки соломы злаковых зерновых культур предложен ВНИИБиотехника и Московской сельскохозяйственной академией им. Тимирязева. Он основан на обработке соломы ферментными препаратами с последующим их
дрожжеванием. Целлюлозолитические ферменты расщепляют
клетчатку до моносахаров, и на их основе образуется значительное количество дрожжевого белка. В 1 кг сухого вещества обработанной соломы содержится 0,80 корм. ед., 70 г переваримого
протеина и 60 г моносахаров. Готовят соломенные кормосмеси,
обработанные ферментными препаратами, обрабатывая солому
гемицеллюлазой с последующим выращиванием дрожжей на полученном субстрате.
У коров, получавших кормосмесь с ферментами, среднесуточный удой за 72 дня против контроля выше на 0,6 кг или 5,5%,
повысились и жирность молока на 0,01% (Ездаков Н. В., 1976).
Схема подготовки соломенных кормосмесей
Первый способ: 1200 кг соломы запаривают с добавлением
диаммонийфосфата, монокальцийфосфата и поваренной соли –
по 6 кг, мочевины – 12,5 кг, зерновых концентратов – 80 кг и
кормовой патоки – 40 кг.;
Второй способ: в охлажденную до 28 – 32°С кормосмесь,
полученную первым способом, вносят 6 кг пекарских дрожжей и
подвергают в течение 4 – 6 часов дрожжеванию;
Третий способ: в охлажденную до 50 – 55°С кормосмесь
добавляют по 3 кг ферментных препаратов целловиридина и пектофостидина Г3х и массу ферментируют в течение 2 ч. После
этого в ферментированную кормосмесь при температуре 28 –
32°С вводят 6 кг пекарских дрожжей и подвергают в течение 4 –
6 часов дрожжеванию.
В результате обработки соломенной кормосмеси целлюлозолитическими ферментами в углеводном комплексе происходит
частичный гидролиз клетчатки до моносахаров.
(С6Н10О5)n
целлюлоза целлобиаза
целлобиоза n(d – глюкоза)
47
Применение ферментов при силосовании кормов
С помощью ферментных препаратов можно улучшить биологические и микробиологические показатели и питательную
ценность силоса. Применение ферментов снижает потери питательных веществ в процессе хранения на 25-30%, нормализует
величину рН, состав и соотношение карбованных кислот. В результате усиления гидролитического расщепления белка до свободных аминокислот в силосе с ферментными препаратами возрастает содержание аминного азота на 20 – 30%. Гидролиз полисахаридов увеличивает количество глюкозы (целлюлоза, гемицеллюлоза, пентозаны).
У жвачных активизируется процесс рубцового и кишечного
пищеварения, углеводно-жирового, белкового и минерального
обмена. В период закладки измельченной массы силоса в хранилище добавляют с помощью дозаторов сухой порошок ферментного препарата.
Добавка к силосуемой массе кислотоустойчивых ферментов
(амилаз, протеаз, целлюлаз, гемицеллюлаз, пектиназ), выделенных из плесневых грибов, обеспечивает жизнедеятельность молочнокислых бактерий и накопление нужного количества молочной и уксусной кислот – консервантов силоса.
Применение ферментов нормализует величину рН, состав и
соотношение органических кислот.
При силосовании кормов применяют аваморин, действующий гидролитически на белковую и углеводную часть корма.
Аваморин – это культура плесневого гриба аспергиллюса, выращенная, затем высушенная и размолотая; содержит гемицеллюлазу, разрушающую целлюлозу и пектиновые вещества, которые не
доступны для молочнокислых бактерий; пектаваморин, расщепляющий клетчатку и пектиновые вещества, до моносахаров, субстратов для молочнокислой микрофлоры.
Добавление ферментов в рационы
У жвачных животных вследствие разнообразной микрофлоры в рубце ферментные препараты оказывают влияние, в первую
очередь, на ее жизнедеятельность, создавая благоприятные условия за счет гидролиза питательных веществ корма. Пентолитической активностью обладают: глюкаваморин, пектофоетидин, пек-
48
таваморин, амилосубтилин, амилоризин, которыми обогащают
корма.
Обогащение комбикорма глюкаваморином Пх способствовало росту продуктивности коров (Н. В. Ездаков, 1976).
Препарат рекомендуется давать в смеси с концентрированными кормами утром и вечером.
Многоферментные добавки (МД-1, МД-2, МД-3, МД-4), содержащие амилазу, целлюлазу, гемицеллюлазу, протеиназу, амилоглюкозидазу, повышали переваримость сухого вещества, сырого протеина и клетчатки.
Комплексное использование инсулина и амилосубтилина
Г3х при откорме молодняка крупного рогатого скота, по данным
С.Я. Марголина и Г.И. Васильевского (1984), способствовало
увеличению прироста живой массы. При этом наблюдались повышения уровня сывороточных белков, активности альдолазы,
сывороточной трансаминазы при одновременном снижении концентрации в крови сахара и пировиноградной кислоты.
Амилосубтилин преимущественно действует на группу безазотистых веществ (БЭВ) и тем самым создает более благоприятные условия для жизнедеятельности рубцовой микрофлоры.
Применение ферментных препаратов в кормлении свиней
имеет некоторые особенности. В первые дни после рождения у
поросят низкая амилолитическая активность слюны и поджелудочной железы, невысокая активность липолитических ферментов. Поэтому в рацион добавляют протеолитический фермент
милезин Р, амилоризин Пх, пектаваморин Пх.
Добавка ферментных препаратов в рацион птицы оказывает
положительное влияние на рост, развитие, прирост живой массы.
Ферментный препарат (МК, клараза) добавляется к ячменному рациону; амилосубтилин Г3х – в комбикорма; целловиридин Г3х повышает сохранность молодняка. Эффективны и добавки протеолитических ферментов амилоризина и милезина А и Р.
Протосубтилин Г3х в рационах цыплят-бройлеров увеличивает
живую массу.
Однако ферменты в кормлении животных обеспечивают
уровень эффективности лишь в том случае, когда их включают в
рацион строго по нормам в зависимости от вида, возраста и физиологического состояния животных.
49
Новые пути практического использования ферментов
Иммобилизованные ферменты. В последние годы широкое
распространение получило применение ферментных препаратов
нового типа – так называемых иммобилизованных ферментов. В
дословном переводе «иммобилизованный» значит «обездвиженный», применительно к ферментам это обозначает «прикрепленный к какому-либо носителю». В качестве носителя чаще всего
выступают природные или синтетические высокомолекулярные
вещества – белки, полисахариды, всякого рода синтетические полимеры. Но редко встречаются и неорганические носители – пористое стекло, керамика, силикагели и др. Прикрепление фермента к носителю осуществляется разными способами: путем образования прочных химических связей или простой сорбцией на
поверхности. Иногда прикрепление носит характер включения
фермента либо в матрицу носителя, либо в мельчайшие капсулы,
образованные носителем.
Как правило, иммобилизованные ферменты не растворяются
в воде. Обычно иммобилизация повышает устойчивость ферментов к нагреванию, к изменению реакции среды, увеличивает срок
их хранения. Все это делает иммобилизованные ферменты более
пригодными для использования в технологических процессах,
чем обычные ферментные препараты. Иммобилизация фермента
препятствует его взаимодействию с иммунной системой, стабилизирует и защищает фермент от протеаз и других воздействий.
Иммобилизованные ферменты уже вышли за стены научных
лабораторий. В разных странах существуют промышленные установки, в которых такие ферменты используются. В Японии таким
образом получают L-метионин, в США – сиропы, содержащие
большое количество фруктозы. Промышленное применение иммобилизованных ферментов быстро расширяется. Чрезвычайно перспективно их использование в лечебной практике, главным образом
в качестве лекарств, причем, в очень многих случаях они могут оказаться значительно более эффективными, чем обычные ферментные
препараты. В некоторых клиниках у нас в стране и за рубежом уже
осуществлено успешное применение иммобилизованных ферментов, чаще всего в форме микрокапсул, где носитель защищает заключенный в нем фермент от разрушения «по дороге» и обеспечивает доставку лекарства в ту ткань, куда оно адресовано.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]