Fitaza w żywieniu drobiu - część I
Rynek enzymów to szybko rozwijający się segment rynku dodatków paszowych. W 2018 r. wartość światowego rynku enzymów paszowych osiągnęła wartość 1,18 mld USD. Szacuje się, że do 2022 r. jego wartość przekroczy 1,5 mld USD, przy wzroście CAGR (ang. Compound Annual Growth Rate - skumulowany roczny wskaźnik wzrostu) pomiędzy 7,0% a 7,5% w latach 2016-2022. Liczby te obrazują jak duże znaczenie w żywieniu zwierząt zwłaszcza monogastrycznych ma aplikacja enzymów paszowych. Na rozwój tego rynku miało wpływ wiele czynników, między innymi takich jak: postęp technologiczny, wzrost świadomości konsumentów w zakresie szerokiego pojęcia dobrostanu zwierząt, ciągły postęp genetyczny zwierząt i tym samym wzrost wymagań co do ich żywienia i warunków utrzymywania oraz rosnące wymagania dotyczące ochrony środowiska. Ponadto ciągle rosnące spożycie mięsa dodatkowo wpływa pozytywnie na rozwój branży enzymów paszowych. Według OECD (ang. Organization for Economic Cooperation and Development - Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju) konsumpcja mięsa w 2018 r. wyniosła 116 milionów ton i była o 2 miliony ton większa niż w 2017 r. Mięso drobiowe jest najczęściej spożywane przez ludzi, a jego spożycie na osobę wynosi 30,6 kg rocznie. Drugie miejsce pod względem wielkości zużycia zajmuje wieprzowina – 23,5 kg, natomiast trzecie wołowina i cielęcina – 14,8 kg. Nie bez znaczenia na rozwój rynku enzymów paszowych, było także wprowadzenie na terenie Unii Europejskiej zakazu stosowania w paszach niektórych produktów pochodzenia zwierzęcego (mączki mięsne czy mięsno-kostne) oraz używania antybiotykowych stymulatorów wzrostu. Powyższe względy spowodowały konieczność poszukiwania nowych, alternatywnych komponentów paszowych i rozwiązań żywieniowych.
Procesy trawienia, zachodzące w każdym organizmie, zależą od wielu czynników, a strawność pobranej paszy nie wynosi nigdy 100%. Przyjmując wartości średnie, 15-25% pobranej mieszanki pełnoporcjowej może pozostać niestrawione i tym samym nie jest ona wykorzystana przez zwierzęta, zwłaszcza monogastryczne. Surowce paszowe, zwłaszcza pochodzenia roślinnego, mogą zawierać w swoim składzie liczne czynniki antyżywieniowe, czyli substancje, które nie tylko nie ulegają strawieniu, ale mogą także wywierać negatywny wpływ na procesy wchłaniania składników pokarmowych, a tym samym na zdrowie i wydajność zwierząt. W chowie zwierząt monogastrycznych pasza jest największym kosztem stałym, mającym znaczący wpływ na rentowność produkcji. Dlatego bardzo ważne jest znalezienie optymalnego stosunku zawartości przyswajalnych składników pokarmowych w paszy do ich ceny. Notowane w ostatnich latach wzrosty kosztów surowców paszowych oraz mocno ograniczone możliwości stosowania komponentów pochodzenia zwierzęcego dodatkowo utrudniają to zadanie. Już od ponad 20 lat jedną z kluczowych technologii, które pomagają rozwiązać ten problem, jest podawanie odpowiednich kompleksów enzymatycznych pochodzenia mikrobiologicznego.
Wykorzystywanie enzymów przez człowieka nie jest nowym rozwiązaniem, gdyż już w starożytności Egipcjanie dzięki nim produkowali wino, piwo czy konserwowali mleko. Jednak dopiero w XIX wieku L. Pasteur dowiódł, że fermentacja pozostaje w ścisłym związku z aktywnością drożdży. Pojęcie enzym zostało użyte po raz pierwszy przez Küne’go w 1878 roku, w celu określenia „rozpuszczalnych fermentów” niezwiązanych z żywymi komórkami. Natomiast sama nazwa enzym pochodzi od greckiego słowa „an Lyme” i oznacza tyle co „w kwaśnym cieście”. Na dzień dzisiejszy enzymy są stosowane powszechnie w takich branżach, jak: przemysł chemiczny, farmaceutyczny, kosmetyczny, celulozowo-papierniczy czy spożywczy. Obecnie odkryto i sklasyfikowano ponad 4 000 różnych enzymów, z których około 200 stosowanych jest komercyjnie.
Enzymy wytwarzane są przez wszystkie żywe organizmy, tym samym ich obecność jest stwierdzana w wielu różnych komórkach. Ich głównym zadaniem jest przyspieszanie – katalizowanie – reakcji chemicznych zachodzących wewnątrz komórek. Skomplikowana struktura enzymów jest ściśle związana z rolą, jaką mają pełnić oraz z ich właściwościami. Z biochemicznego punktu widzenia są one białkami w większości zbudowanymi ze złożonych łańcuchów aminokwasowych, często połączonych z cukrami, metalami czy barwnikami, które bardzo często określają najważniejsze właściwości danego enzymu - siłę katalityczną oraz specyficzność działania.
Siłę katalityczną można określić jako zdolność danego enzymu do przyspieszania danej reakcji chemicznej, natomiast specyficzność polega na wysokiej wybiórczości działania, gdyż przeważnie jeden enzym katalizuje jedną reakcję chemiczną, bądź grupę pokrewnych reakcji chemicznych w ściśle określonych warunkach (temperatura, pH). Dobrym przykładem obrazującym pracę enzymów jest działanie klucza i zamka (zasada Fischera, gdzie kluczem jest odpowiedni substrat np.: cząstka tłuszczu lub białka o charakterystycznej dla danego enzymu budowie przestrzennej, natomiast zamkiem enzym, w którym zachodzi wiązanie substratu (klucza) z enzymem (zamkiem). Podczas zachodzącej reakcji katalitycznej budowa enzymu ulega zmianie, jednak tylko na chwilę, ponieważ po jej zakończeniu substrat ulega rozkładowi, natomiast uwolniony enzym pozostaje bez zmian.
W przemyśle paszowym oraz praktycznym żywieniu zwierząt, głównie monogastrycznych, w przeciągu ostatnich 10 lat istotnego znaczenia nabrało tylko kilka rodzajów enzymów, które w zależności od katalizowanej reakcji oraz substratów biorących w niej udział, można przyporządkować do czterech grup:
Najczęściej stosowanymi enzymami są karbohydrazy degradujące frakcje włókna pokarmowego (z ksylanazą i ß-glukazą na czele) oraz fitazy. Swoją popularność zawdzięczają dwóm substancjom antyżywieniowym - polisacharydom nieskrobiowym oraz fitynianom.
Znajdują się one w surowcach pochodzenia roślinnego, które stanowią bardzo duży udział składu paszy. Dlatego przemysł paszowy od wielu lat zmaga się z neutralizacją tych czynników. Nie mniej jednak to produkcja fitazy w 2016 r. stanowiła 40% udziału rynku enzymów paszowych.
Literatura dostępna u autora.
dr inż. Anna Rogalska
PIAST PASZE Sp. z o. o.
