Tính chất kháng dưỡng của phytate và ứng dụng mới của phytases - superdose

Giới thiệu

Lượng sử dụng Phytase trong thức ăn chăn nuôi đang tăng trưởng khoảng 10% mỗi năm (Cowieson et al., 2008). Việc sử dụng phytase từ ban đầu nhằm giảm các vấn đề về môi trường liên quan đến xử lý chất thải gia súc có chứa một lượng phytate phosphorus đáng kể do tiêu hóa kém. Hỗn hợp muối của axit phytic được gọi là phytate (Hexaphosphate myo-inositol, IP6) và được tìm thấy rộng rãi trong các loài thực vật. Vì vậy, dễ dàng tìm thấy khoảng 2,5 đến 4.0g / kg phytate-P trong khẩu phần ăn của gia cầm (Ravindran, 1995). Động vật dạ dày đơn như gia cầm và lợn, không có khả năng sử dụng phosphorus bị gắn trong phytate do thiếu phytase trong niêm mạc ruột (Maenz et al., 1998).

Từ khi sử dụng thương mại đầu tiên vào năm 1991 (Selle et al., 2007), nhiều nghiên cứu đã xác định các khả năng thủy phân của phytase đối với phytate-phosphorus trong hệ tiêu hóa của động vật. Điều này giúp tăng tính khả dụng / tiêu hóa của phốt pho liên kết và làm giảm các chi phí cho nguồn phosphorus như sản phẩm từ phosphates hữu cơ và động vật (Ruiz, 2010).

Phytate – chất kháng dinh dưỡng mạnh

Ngoài việc liên kết với phosphorus, phytate cũng hoạt động như một chất kháng dinh dưỡng mạnh bởi các chất tạo phức khác nhau như Ca2 +, Fe2 +, Zn 2 + và Mg2 +, do đó làm giảm sinh khả dụng của các khoáng chất quan trọng trong ruột non. Phytate cũng làm giảm khả năng tiêu hóa do tạo phức với protein, tinh bột và các chất dinh dưỡng khác trong đường tiêu hóa. Mối liên hệ giữa phytate và amino acids cơ bản như lysine xảy ra khi pH ruột thấp hơn điểm đẳng điện của protein (Selle et al., 2007). Điều này dẫn đến tăng lượng protein chưa bị phân giải trong ruột non, mà động vật phản ứng bằng cách tăng axit hydrochloric (HCl) và sản xuất pepsin, do đó dẫn đến hao tổn năng lượng và axit amin.

Gần đây, phytate đã được chứng minh làm tăng tụy và sản xuất chất nhầy ruột, dẫn đến gia tăng nguy cơ giảm khả năng hấp thu amino acids (Cowieson et al., 2004). Báo cáo cho thấy việc sử dụng phytase có thể phục hồi khả năng hấp thu amino acid đặc biệt là threonine, cystein, glycine và serine (Cowieson và Ravidran, 2007). Báo cáo về sự thay đổi trong mô hình bài tiết natri trong ruột bởi phytate (Ravindran et al, 2008), làm giảm sự hoạt động của pepsinogen (Liu & Cowieson, 2011).

Vì vậy, khi phytases hoạt động trên các phân tử phytate, giải phóng P, đồng thời làm giảm tác dụng kháng dinh dưỡng của phytate bằng cách tăng độ hòa tan của phytate. Liên quan đến vấn đề này, đã có sự gia tăng động lực tìm kiếm phương diện mới ứng dụng phytase trong việc tạo ra các chế phẩm không có phytate hoặc phytate hàm lượng thấp để nâng cao năng suất vật nuôi, đặc biệt là đối với các loài động vật nhỏ.

Phytase - Ứng dụng mới trong chăn nuôi lợn

Nghiên cứu được tiến hành toàn cầu trong sự hợp tác với AB Vista đã đạt được bước đột phá lớn trong việc ứng dụng phytase thông qua sự phát triển của việc sử dụng sáng tạo khẩu phần ăn phytate thấp của heo con "superdose" trên 1000 FTU / kg E. coli phytase. Tuy nhiên, chế độ ăn phytate thấp này tập trung vào việc loại bỏ các tác động kháng dinh dưỡng của phytate, đi xa hơn việc sử dụng phytase thông thường để phóng thích phosphorus and calcium.

Ngoài ra, sự hấp thu của các phân tử myo-inositol qua việc phân hủy hoàn toàn tất cả sáu liên kết phosphorus và sử dụng nó như một nguồn năng lượng hoặc như một phần của quá trình chuyển hóa ở động vật giúp gia tăng hiệu suất. Ứng dụng mới này của phytase đã cho phép việc sử dụng cấp độ protein thực vật cao hơn như bã nành trong khẩu phần ăn của lợn con mà không ảnh hưởng đến năng suất. Theo báo cáo của Toplis et al., (2010), dữ liệu tổng thể từ các thử nghiệm của 20 trường đại học cho thấy sự cải thiện trung bình tăng trọng hàng ngày (ADG) 5,8% và trong FCR là 4,7% khi phytase đã được áp dụng ở mức "superdose". Những lợi ích khác liên quan ứng dụng này bao gồm khả năng giảm P trong chất thải, cải thiện khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng và sức khỏe đường ruột.

Phytase - ứng dụng mới trong chăn nuôi gia cầm

Trong gia cầm, một thử nghiệm gà thịt broiler được tiến hành gần đây tại Trung tâm nghiên cứu động vật Bangkok, Thái Lan cũng kết luận cho thấy ảnh hưởng của việc cho ăn E. coli phytase liều lượng cao đến hiệu suất tăng trưởng của gia cầm. Trong thử nghiệm này, đối chứng âm (NC) đã được xây dựng với lượng phosphorus (avP), Calcium (Ca) and Sodium (Na) có sẵn thấp hơn lần lượt là  0.13%,0.143% and 0.03%, so với đối chứng dương (PC). Hai thí nghiệm khác bao gồm khẩu phần ăn NC bổ sung 500 và 1250 FTU / kg E. coli phytase, tương ứng. Như đã trình bày trong Bảng 2, 500 FTU / kg phytase có thể phục hồi năng suất gia cầm đến đối chứng dương (PC). Điều thú vị là, gia cầm được bổ sung 1250 FTU / kg phytase sẽ chuyển đổi thức ăn tốt hơn rất nhiều so với PC 14 và 21 ngày, tỷ lệ chuyển đổi tốt hơn tại 35 ngày. Những cải tiến trong FCR có thể tác động đến việc cải thiện khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho gia cầm duy trì tăng trưởng với lượng thức ăn ít hơn trong khi vẫn đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng.

Những nghiên cứu này phù hợp với báo cáo trước đó rằng việc cung cấp liều cao phytase (12.500 FTU / kg) trong khẩu phần ăn của gà thịt có chứa một lượng phosphorus hợp lý (0,25%) dẫn đến cải thiện năng suất tăng trưởng (Karadas, 2010). Pirgozliev và đồng nghiệp (2009) cũng quan sát thấy năng suất tốt hơn và hàm lượng cao carotenoid trong gan gia cầm với liều lượng phytase cao hơn.

Một vài thử nghiệm với liều lượng phytase cao trong khẩu phần ăn với mức phosphorus bình thường cũng cải thiện năng suất gia cầm (Cowieson et al.,2006; Pirgozliev et al, 2007. Pirgozliev et al., 2008). Điều thú vị là, trong tất cả các thử nghiệm việc tăng năng suất với lượng phytase cao tương quan với sự cải thiện tỷ lệ chuyển đổi thức ăn. Đây không phải là thử nghiệm phổ biến với khẩu phần ăn có hàm lượng P thấp.

Kết luận và ứng dụng

Theo xu hướng dinh dưỡng không phytate, sử dụng phytases liều cao thích hợp có thể nâng cao hơn năng suất ở gia cầm và heo. Đa số tán thành rằng các nhu cầu dinh dưỡng đã được xác định với sự hiện diện của phytate do đó bị ảnh hưởng bởi các tác động kháng dinh dưỡng của nó. Cần sử dụng phytase để giảm bớt hoặc loại bỏ các tác dụng kháng dinh dưỡng của phytate.

Khi xây dựng khẩu phần, việc sử dụng đúng ma trận dinh dưỡng và chọn đúng phytase là rất quan trọng. Về phương diện thương mại, khuyến cáo sử dụng E. coli phytase không bọc liều 500 FTU / kg, sử dụng giá trị ma trận thích hợp cho các khoáng chất như phosphorus, calcium và sodium. Sau đó có thể thêm  500-1.000 FTU / kg để phân hủy phytate mà không thực hiện bất kỳ sự thay đổi nào đến giá trị dinh dưỡng của công thức thức. Sử dụng phương pháp này, 500 FTU  / kg đầu tiên sẽ cải thiện khoáng chất sẵn có trong chế độ ăn bên cạnh việc giảm chi phí khẩu phần ăn. Lượng Phytase bổ sung thêm có nhiệm vụ làm vô hiệu nhiều phytate trong thức ăn và tăng năng suất vật nuôi.