Phyzyme TPT

Τα προϊόντα της φυτάσης νέας γενιάς επιτελούν διπλό ρόλο. Πρώτον βοηθώντας τους παραγωγούς να αντισταθούν στις οικονομικές πιέσεις με τη μείωση του κόστους διατροφής και δεύτερον προστατεύοντας το περιβάλλον με την ελαχιστοποίηση της σπατάλης φωσφόρου. Ωστόσο, για να μεγιστοποιήσουν τα ενδεχόμενα οφέλη, οι ειδικοί όταν καταρτίζουν σιτηρέσια πτηνών θα πρέπει να εκτιμήσουν και να υπολογίσουν πλήρως τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα από τις γνωστές φυτάσες (Dr Janet Remus, Danisco Animal Nutrition, St.Louis, MO,USA).

Εισαγωγή

Η φυτάση είναι το πιο μελετημένο ένζυμο. Η πρώτη ‘’σύγχρονη’’ σειρά μελετών να πραγματοποιήθηκε το 1960. Νεότερες μελέτες εφαρμογής της φυτάσης στήν διατροφή των πτηνών, δείχνουν αύξηση του διαθέσιμου φωσφόρου που προέρχεται από τη διάσπαση του φυτικού οξέος, ιδιαίτερα στα νεαρά πτηνά. Ωστόσο, μόλις το 1990 κατέστη οικονομικά εφικτή η χρησιμοποίηση της φυτάσης στη διατροφή των ζώων. Ο παράγοντας κλειδί που οδήγησε στην καθιέρωση της χρήσιμοποίησης της φυτάσης στα σιτηρέσια ήταν το ενδιαφέρον για το περιβάλλον.

Δομή και ρόλος του φυτικού οξέος

Το φυτικό οξύ αποτελείται απο την μυοϊνοσιτόλη που σχηματίζει δακτύλιο πάνω στις κορυφές του οποίου είναι προσαρτημένες έξι φωσφορικές ομάδες. Αυτή η αρνητικά φορτισμένη δομή (ανιόν) συχνά σχηματίζει ισχυρά σύμπλοκα με κατιόντα (θετικά φορτισμένα μεταλλικά ιόντα) όπως πρωτεΐνες, άμυλο ή/και ιχνοστοιχεία (Σχήμα 1).
Ο ρόλος του φυτικού οξέος είναι η δέσμευση και αποθήκευση φωσφόρου, ώστε να χρησιμοποιηθεί από το αναπτυσσόμενο φυτικό έμβρυο, καθώς και η δέσμευση των δισθενών κατιόντων με σκοπό την απελευθέρωσή τους μετά τη βλάστηση.
Σε ότι αφορά τα ζώα, ο δεσμευμένος φωσφόρος στο φυτικό οξύ είναι στην πράξη μη διαθέσιμος στα μονογαστρικά είδη, λόγω της έλλειψης απαραίτητης ενδογενούς φυτάσης που θα μετέτρεπε το δεσμευμένο φωσφόρο σε διαθέσιμο, με αποτέλεσμα την αποβολή του στο περιβάλλον.



Εάν η χρησιμοποίηση της κόπρου των πτηνών ως λίπανση οδηγήσει σε υπέρβαση των απαιτήσεων του εδάφους σε φωσφόρο, εναποτίθεται φωσφόρος στο έδαφος με αποτέλεσμα τη δημιουργία σοβαρών περιβαλλοντικών προβλημάτων. Για το λόγο αυτό κρίθηκε αναγκαία η επιβολή νομοθετικών ορίων όσον αφορά τα επίπεδα του φωσφόρου στο έδαφος και τη δυνατότητα διασποράς της κόπρου.


Προβλήματα από την παρουσία φυτικού οξέος στις ζωοτροφές

Η παρουσία φυτικού οξέος στα σιτηρέσια των πτηνών δημιουργεί σημαντικά προβλήματα όπως:
1. Ο δεσμευμένος φωσφόρος στο φυτικό οξύ είναι πρακτικά μη διαθέσιμος.
2. Το φυτικό οξύ μπορεί δυναμικά να δεσμεύσει και άλλα συστατικά
όπως αμινοξέα, άμυλο, ανόργανα στοιχεία και ιχνοστοιχεία.
3. Το φυτικό οξύ επίσης διαταράσσει τη δραστηριότητα των ενδογενών
πεπτικών ενζύμων.
Η παραπάνω περιγραφόμενη συμπεριφορά έχει οδηγήσει στον χαρακτηρισμό του φυτικού οξέος ως αντι-θρεπτικού παράγοντα.
Γενικά, ο φωσφόρος με την μορφή του φυτικού οξέος κυμαίνεται από 0,25 – 0,40% στα σιτηρέσια των πτηνών, ενώ η δυνατότητα χρησιμοποίησής του φαίνεται να εξαρτάται από πολλούς παράγοντες σύμφωνα με την διεθνή βιβλιογραφία. Γενικά τα πτηνά δε χρησιμοποιούν αρκετά καλά το φωσφόρο του φυτικού οξέος, με αποτέλεσμα την προσθήκη του φωσφόρου απαραίτητα από ανόργανες μορφές, έτσι ώστε να σημειωθεί βέλτιστη ανάπτυξη και αύξηση της παραγωγής στα πτηνά.
Οι τροφές φυτικής προέλευσης περιέχουν φυτικό οξύ, το επίπεδο του οποίου μπορεί να διαφέρει από έτος σε έτος, λόγω τον διαφορετικών συνθηκών ανάπτυξης (Πίνακας 1). Δυστυχώς, δεν υπάρχει γρήγορη και εύκολη μέθοδος προσδιορισμού του φυτικού οξέος, ενώ η παρουσία του στους διάφορους καρπούς ποικίλει. Επιπροσθέτως στην περίπτωση που το φυτικό οξύ συγκρατείται στον καρπό θα πρέπει να λαμβάνεται υπ’ όψιν όχι μόνο η προσθήκη της φυτάσης, αλλά και η τυχόν αλληλεπίδρασή της με τη χρήση άλλων εξωγενών ενζύμων, όπως για παράδειγμα αυτών που στοχεύουν στους μη αμυλούχους πολυσακχαρίτες (ΜΑΠ) που βρίσκονται στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών.
Πίνακας 1 – Επί τοις εκατό φυτικός φωσφόρος/ επί τοις εκατό συνολικός φωσφόρος σε διάφορα συστατικά της τροφής
Συστατικό NRC, 1994 Eeckhout & De Paepe, 1994 Kornegay, 2001 Liao et al., 2002
Αραβόσιτος 0,20/0,28 0,19/0,28 0,24/0,33 0,24/0,34
Σιτάρι 0,24/0,37 0,22/0,33 0,27/0,39 0,26/0,38
Πίτυρα σιταριού 0,95/1,15 0,97/1,16 0,92/1,30 0,81/1,13
Κριθάρι 0,19/0,36 0,22/0,37 0,27 0,23/0,38
Σογιάλευρο 0,40/0,62 0,32/0,61 0,39/0,65 0,37/0,65
Ηλιάλευρο 0,84/1,00 0,44/1,00 0,89 0.69/1,09
Γλουτένη αραβοσίτου 0,36/0,50 - - 0,36/0,61
Γλουτένη σταριού - 0,56/0,78 - -


Μορφές του φωσφόρου

Η επιστημονική κοινότητα περιγράφει το φωσφόρο ως συνολικό, διαθέσιμο, πεπτό, κατακρατούμενο και φωσφόρο υπό τη μορφή φυτικού οξέος. Ωστόσο, υπάρχει μια σύγχυση με τις παραπάνω μορφές του φωσφόρου. Αυτό οφείλεται στο ότι η ορολογία δεν εφαρμόζεται πάντα σε σχέση με την κατάσταση του φωσφόρου, ιδιαίτερα δε από τότε που η βιοδιαθεσιμότητα του φωσφόρου μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τεχνικές για τον προσδιορισμό του πεπτού, κατακρατούμενου ή μεταβολιστέου φωσφόρου, συσχετιζόμενου με ένα πρότυπο.
Έτσι, με βάση την αύξηση της ακρίβειας προσδιορισμού του φωσφόρου μπορεί να χρησιμοποιθεί η παρακάτω ταξινόμηση: ολικός < μη φυτικός < πεπτός < κατακρατούμενος < βιοδιαθέσιμος. Ο πιο ευαίσθητος άμεσα δείκτης είναι ο κατακρατούμενος φωσφόρος, αν και δεν υπάρχουν στοιχεία στην διεθνή βιβλιογραφία για τις διάφορες πρώτες ύλες.
Οι ειδικοί συχνά χρησιμοποιούν ή το βιοδιαθέσιμο ή τον πεπτό φωσφόρο στην κατάρτιση των σιτηρεσίων. Να σημειωθεί οτι η χρήση του βιοδιαθέσιμου φωσφόρου φαίνεται να είναι πιο συνηθισμένη στη Βόρεια Αμερική, ενώ η χρήση του πεπτού φωσφόρου είναι πιο κοινή στην Ευρώπη.

Σημασία του pH

Στο γαστροεντερικό σωλήνα, το φυτικό οξύ διαλύεται (αναμειγνύεται με την υδάτινη φάση του εντερικού χυμού) μόνο σε χαμηλό pH. Κατά τη φάση αυτή η φυτάση μπορεί να εισχωρήσει και να διαχωρίσει τον φωσφόρο από το φυτικό οξύ. Όταν το pH είναι κοντά στην τιμή 4, το φυτικό οξύ αρχίζει να σχηματίζει αδιάλυτα ιζήματα με κατιόντα (για παράδειγμα: ασβέστιο, ψευδάργυρο, σίδηρο και χαλκό) ενώ όταν το pH είναι περί την τιμή 6, το αδιάλυτο σύμπλοκο επικρατεί.
Στα πτηνά η υψηλότερη διαλυτότητα του φυτικού οξέως πραγματοποιείται στον πρόλοβο και στον αδενώδη στόμαχο. Κατά την προώθηση του εντερικού χυλού από το δωδεκαδάκτυλο προς τα άλλα τμήματα του λεπτού εντέρου η τιμή του pH αυξάνεται. Η άνοδος της τιμής του pH έχει ως αποτέλεσμα την σταδιακή μείωση της απελευθέρωσης του φωσφόρου απο το φυτικό οξύ. Συνεπώς, κατά την είσοδο του εντερικού περιεχομένου στο παχύ έντερο το εναπομένον φυτικό οξύ είναι ουσιαστικά αδιάλυτο.

Επίδραση της φυτάσης στα θρεπτικά συστατικά

Η προσθήκη φυτάσης ελευθερώνει αρκετό, αλλά όχι όλο το δεσμευμένο φωσφόρο, γεγονός που επιτρέπει τη μείωση του χρησιμοποιούμενου ανόργανου φωσφόρου και επομένως την μείωση του κόστους χρησιμοποίησής του.
Την ίδια στιγμή που η φυτάση απελευθερώνει το φωσφόρο, υπάρχει δυνατότητα ταυτόχρονης απελευθέρωσης και άλλων θρεπτικών συστατικών που όπως είδαμε παραπάνω δημιουργούν σύμπλοκα με το φυτικό οξύ όπως το ασβέστιο, ο ψευδάργυρος, ο χαλκός, το κοβάλτιο, ο σίδηρος, το μαγνήσιο και το μαγγάνιο.
Το ασβέστιο αν και παρουσιάζει τη χαμηλότερη δεσμευτική σχέση με το φυτικό οξύ, η παρουσία του στα σιτηρέσια των πτηνών είναι υψηλή. Η ελάττωση του ποσοστού του ανόργανου φωσφόρου με τη χρήση της φυτάσης ενδεχομένως διευρύνει τη σχέση ασβέστιου/συνολικού φωσφόρου. Μια αναλογία ασβεστίου/συνολικού φωσφόρου 2:1 ή και μεγαλύτερη μειώνει τη χρησιμοποίηση του φυτικού οξέος όπως και την απορρόφηση του φωσφόρου και του ασβεστίου. Για τον παραπάνω λόγο κατά την σύνθεση εμπορικών σκευασμάτων πραγματοποιείται μείωση στην ποσότητα τόσο του φωσφόρου όσο και του ασβέστιου, ώστε να ελαχιστοποιήθει η αλληλεπίδραση του ασβεστίου στη διαθεσιμότητα του φυτικού οξέος κατά την προσθήκη της φυτάσης. Ωστόσο στην πράξη, δεν είναι ασυνήθιστο να υπάρξει ελάχιστη ή καμία αλλαγή στο ασβέστιο κατά την μείωση του φωσφόρου και ιδιαιτέρα στις ωοπαραγωγικές μονάδες όπου η ποιότητα του κελύφους του αυγού είναι απ’ τα σημαντικότερα κριτήρια ποιότητας.
Η συνεισφορά της φυτάσης σε συστατικά όπως οι πρωτεΐνες και τα αμινοξέα έχει αμφισβητηθεί, αν και έρευνες έχουν δείξει στατιστικώς σημαντική τάση αύξησης της διαθεσιμότητας των αμινοξέων. Σύμφωνα με έρευνες, ορισμένα αμινοξέα παρουσιάζουν μεγαλύτερη ευαισθησία στα επίπεδα του φυτικού οξέος σε σχέση με άλλα. Επίσης από μελέτες διαπιστώθηκε η βελτίωση της πεπτικότητας των αμινοξέων από τη χρήση της φυτάσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι αντιθρεπτικοί παράγοντες μη αμυλούχοι πολυσακχαρίτες και λιγνίνη επηρεάζουν την πεπτικότητα του αζώτου και δεν ανταποκρίνονται στην προσθήκη φυτάσης. Για τον λόγο αυτό ο συνδιασμός ενζύμων που διασπούν τους μη αμυλούχους πολυσακχαρίτες και φυτάσης βελτιώνει την πεπτικότητα των θρεπτικών συστατικών περισσότερο σε σχέση με τη μονήρη χρήση τους και ειδικότερα όταν χρησιμοποιούνται πρώτες ύλες με υψηλό ποσοστό ινωδών ουσιών/φυτικού οξέως.
Πίνακας 2 – Περιεχόμενο φωσφόρου και βιοδιαθεσιμότητα αυτού από διάφορες πηγές
Συστατικό Συνολικός Ρ(%) Βιοδιαθεσιμότητα Ρ(% του συνολικού)
Ιχθυάλευρο 2,2 74
Φωσφορικό διασβέστιο 18,1 77
Φωσφορικό μονασβέστιο 22,6 84
Αρκετά πειράματα αναφέρουν πως δεν υπάρχει αύξηση της διαθεσιμότητας της πρωτεΐνης ως αποτέλεσμα της προσθήκης φυτάσης, ενώ άλλες έρευνες υποστηρίζουν ότι διαφορές των συστατικών στην προσβασιμότητα του φυτικού οξέος από την φυτάση μπορούν να επηρεάσουν την απελευθέρωση του φωσφόρου και ταυτόχρονα και των άλλων θρεπτικων συστατικών.
Έρευνες έχουν δείξει οτι η προσθήκη φυτικού οξέος προκαλλεί μείωση της χρησιμοποίησης του αμύλου του σιταριού κατά 60%. Ενδέχομένως, το φυτικό οξύ να αλληλεπιδρά άμεσα με το άμυλο ή την πρωτεΐνη που είναι στενά συνδεδεμένη με τους μικροκόκκους του αμύλου. Το φυτικό οξύ επίσης, ίσως μειώνει τη δραστηριότητα της ενδογενούς αμυλάσης, παρόλο που αυτή η σχέση πιθανότατα εξαρτάται από το επίπεδο του ασβεστίου στη διατροφή, καθώς η αμυλάση απαιτεί ασβέστιο για την εκδήλωση της δράσης της. ΄Εχει επίσης απόδείχθει ότι η φυτάση αυξάνει τη φαινομένη μεταβολιστέα ενέργεια.

Φυτάσες φυσικής προέλευσης

Συγκεκριμένες πρώτες ύλες περιέχουν φυτάση που μπορεί να διαχωρίσει το φωσφόρο από το φυτικό οξύ. Αυξάνεται επομένως το ποσοστό του διαθέσιμου φυτικού φωσφόρου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σχηματισμό των οστών στα ορνίθια. Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να υπολογιστεί στον καταρτισμό του σιτηρεσίου ακριβώς το ποσοστό φυτάσης που χρησιμοποιείται από τις παραπάνω πρώτες ύλες.
Η δραστικότητα της φυτάσης στα δημητριακά επηρεάζεται από τις συνθήκες καλλιέργειας, την ηλικία των σιτηρών, τις συνθήκες ξήρανσης και αποθήκευσης και τη θερμοκρασία πελλετοποίησης. Έτσι αναλύσεις για κάθε δημητριακό κάρπο είναι δύσκολο να μας δώσουν μια ακριβή εικόνα της δραστηριότητας της.
Καταρτισμός σιτηρεσίων με συνυπολογισμό της υπάρχουσας ‘’φυσικής’’ φυτάσης σημαίνει πολύ υψηλή χρησιμοποίηση ορισμένων πρώτων υλών, οι οποίες μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα όπως αύξηση του ιξώδους ή υψηλά επίπεδα ινωδών ουσιών.

Διαφοροποιήσεις των προϊόντων φυτάσης

Πολλές συζητήσεις έχουν γίνει όσον αφορά τα διάφορα προϊόντα φυτάσης και την προέλευσή τους. Δυο απο τα προίόντα αυτά, το Natuphos και το Ronozyme P, παράγονται από δυο διαφορετικά είδη μυκήτων, τον Aspergillus niger var. van tieghem (άλλοτε γνωστό ως A. ficuum) και το Peniophora lycii, αντίστοιχα.
Αντίθετα το Phyzyme XP, της Danisco Animal Nutrition, που πρόσφατα κυκλοφόρησε στην αγορά των ΗΠΑ, παράγεται από το βακτήριο Escherichia coli και φαίνεται να έχει θετική επίδραση στην οστεοποίηση και στη χρησιμοποίηση του φωσφόρου στα πτηνά.
Τα προϊόντα φυτάσης, που ουσιαστικά είναι πρωτεΐνες οι οποίες ενσωματώνονται στην τροφή, είναι ευαίσθητα στην προσβολή από ενδογενώς παραγώμενες πρωτεάσες κατά την πεπτική διαδικασία και θα πρέπει να αξιολογούνται.
Η σύγκριση των προϊόντων φυτάσης που παράγονται από E. coli, A. niger και P. Lycii με έκθεση στη πεψίνη, την τρυψίνη ή την χυμοτρυψίνη δείχνει ότι η φυτάση που παράγεται από το E. coli παρουσιάζει τη μεγαλύτερη αντίσταση στην προσβολή των πρωτεασών.
Όλα τα προϊόντα φυτάσης είναι ικανά να διαχωρίζουν το φωσφόρο από το μόριο του φυτικού οξέος κάτω απο τις κατάλληλες συνθήκες. Σε εμπορικό επίπεδο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επιλογής πριν την κυκλοφορία τους στην αγορά, έχουν επιλεχθεί έτσι ώστε να δείχνουν τη δραστηριότητα τους σε πρακτικά επίπεδα φυτικού οξέος.
Όμως, ανάμεσα στα διάφορα εμπορικά σκευάσματα, τα βιοχημικά χαρακτηριστικά διαφέρουν με αποτέλεσμα να λαμβάνεται διαφορετική αποτελεσματικότητα.
Η τελευταία επηρεάζεται από διάφορους βιοχημικούς παράγοντες, όπως το pH, η δραστικότητα και η αντοχή στην προσβολή από ενδογενή πρωτεάση.
Η σταθερότητα των ενζύμων στη θερμοκρασία δείχνει εάν το προϊόν πρέπει να προστεθεί με ψεκασμό πριν την πελλετοποίηση ή εάν αυτό μπορεί να εφαρμοστεί μέσω της άμεσης προσθήκης στην τροφή, χωρίς αυτό να επηρεάζει την in vivo δραστικότητα (π.χ μη αδρανοποίηση από την πελλετοποίηση). Τα προστατευμένα προϊόντα φυτάσης αποτελλούν μια ιδιαίτερη περίπτωση, καθώς η προστασία θα πρέπει πρώτα να διασπασθεί πριν η φυτάση μπορέσει να δράσει.
Αν και οι βιοχημικοί παράγοντες υποδεικνύουν ότι οι φυτάσες μπορεί να συμπεριφέρονται διαφορετικά στα πτηνά, ο πραγματικός έλεγχος γίνεται με την προσθήκη τους στις τροφές των πτηνών. Διάφορες έρευνες αναφέρουν ότι η φυτάση που παράγεται από το E. coli έχει υψηλότερη αποτελεσματικότητα σε σχέση με τις γνωστές φυτάσες.




















Δεδομένα για την απελευθέρωση θρεπικών συστατικών απο την χρήση προϊόντων φυτάσης

Από τα τρία σκευάσματα φυτάσης που κυκλοφορούν στην Αμερικανική αγορά, μόνο ένας παρασκευαστής έχει δημοσιεύσει matrix και για άλλα θρεπτικά συστατικά, εκτός από το ασβέστιο και το φωσφόρο για τα διάφορα είδη πτηνών. Όσο η κατανόηση των συνεπειών της προέλευσης και του επιπέδου του φυτικού οξέος και της δυναμικής της αλληλεπίδρασης του με τη φυτάση σε επίπεδο λεπτού εντέρου αυξάνεται, τόσο οι επιστήμονες θα επιβεβαιώνουν την θετική επίδραση της φυτάσης στην αύξηση της διαθεσιμότητας των αμινοξέων και της ενέργειας με μεγαλύτερη ακρίβεια εκτίμησης.
Στο μέλλον, ίσως είναι ακόμη πιο απαραίτητο να σχετιστεί η χρήση της φυτάσης με τα διαιτητικά επίπεδα του φυτικού οξέος, παρά απλά να απομακρύνεται μια ποσότητα ανόργανου φωσφόρου. Επιπροσθέτως, επειδή το φυτικό οξύ συνδέεται με τους μη αμυλούχους πολυσακχαρίτες σε μερικές πρώτες ύλες, η φυτάση και τα ένζυμα που προσβάλλουν τους τελευταίους ίσως έχουν συνεργιστικές επιδράσεις.
Τέλος, η χρήση δημητριακών καρπών με χαμηλή περιεκτικότητα σε φυτικό οξύ θα μειώσει την ενδεχόμενη απελευθέρωση θρεπτικών συστατικών κατά την προσθήκη φυτάσης, λόγω της παρουσίας λιγότερου φυτικού οξέος, δηλαδή δεν θα υπάρχει αρκετό δυναμικό υπόστρωμα για να δεσμεύει άλλα θρεπτικά συστατικά. Παρόλα αυτά, ακόμα και αυτές οι βελτιωμένες ζωοτροφές περιέχουν φυτικό οξύ και ανταποκρίνονται στην προσθήκη φυτάσης.