Номенклатура и терминология при использовании фитаз в кормлении

Номенклатура и терминология при использовании фитаз в кормлении

Евгений Шастак, доктор аграрных наук, BASF SE (БАСФ), отдел кормления животных, Лампертхайм, Германия

Номенклатура и терминология в кормлении необходима для того, чтобы все участники рынка могли говорить на одном, понятном всем, универсальном языке. Данная статья описывает важнейшие понятия и информацию при использовании фитаз в кормлении.

Путаница в понятиях

Наиболее ярким примером путаницы в терминологии при использовании фитазы является понятие „усвояемого фосфора“. Несмотря на то, что в Российской Федерации все рационы моногастричных формулируются, основываясь именно на данном понятии, мало кто знает, что конкретно за ним стоит. Это связано с тем, что в зависимости от системы усвояемого фосфора или методов определения, понятие „усвояемого фосфора“ может иметь различное значение (рис. 1).


Рис. 1
Различные понятия усвояемого фосфора

При этом, например, один грамм переваримого фосфора в рационе не эквивалентен одному грамму нефитатного фосфора, а 1 г ретинируемого фосфора не эквивалентен 1 г биологически доступного фосфора. Это разные понятия. Усугубляется это тем, что даже селекционные компании, дающие рекомендации по кормлению соответствующих пород и кроссов, не всегда поясняют, что значит „усвояемый фосфор“ в их таблицах. Это ведёт к тому, что некоторые производители фитаз преподносят матричные значения для своих продуктов в системах, на основе которых цифры „усвояемого фосфора“ выглядят наиболее привлекательными.
Например, по американской системе усвояемого фосфора, которая также широко применяется в России, 1 г чистого фосфора из дефторированного фосфата или монокальцийфосфата приравниваются к одному грамму усвояемого фосфора. Т.е. принимается 100%-ая усвояемость фосфора во всех типах фосфатов. На самом деле на практике при определении переваримости фосфора из таких фосфатов получаются совсем другие цифры. Так, Bikker et al. (2016) из университета Вагенинген в Голландии показали, что переваримость фосфора в дефторированном фосфате российского происхождения у бройлеров составляет лишь 32%, в то время как переваримость фосфора в монокальцийфосфате составила 78%. Логично заключить, что при составлении рационов бройлеры получат различное количество переваримого фосфора в зависимости от используемого фосфата. Соответственно, матричное значение по фосфору для фитазы, скажем из расчёта 500 FTU на кг рациона, будет различным в зависимости от типа используемого фосфата.

Официальная терминология

Даже такие, более распространённые понятия как фитат, фитин и фитиновая кислота могут имеют различные определения.
Нижеприведённые понятия основываются на рекомендациях Международного союза теоретической и прикладной химии (МСТПХ).

Фитин. На начальном этапе данный термин применялся для описания нерастворимых накоплений фитата кальция и магния в глобоидах семян растений. В настоящее время данное понятие сильно устарело, поскольку сейчас известно, что фитат в семенах многих видов растений преимущественно состоит из солей магния и калия (Ockenden и др., 2004) и не является абсолютно нерастворимым (Shears и Turner, 2007). Поэтому, не рекомендуется использовать данное понятие для описания термина „фитат“ в кормлении животных.

Мио-инозитол гексакисфосфат – это компонент, в котором все шесть гидроксильных групп мио-инозитола этерифицированны фосфатом. Это понятие как описано ранее также взаимозаменяемо с термином „фитиновая кислота“.
Фитиновая кислота. Это несистематическое, но широко используемое описание формы свободной кислоты мио-инозитол гексакисфосфата. Поскольку свободная форма фитиновой кислоты не существует в природе, предпочтительным является термин, мио-инозитол гексакисфосфат, хотя понятие „фитат“ используется, когда соль мио-инозитол гексакисфосфата известна (соль калия, магния, кальция и т.д.) (Shears и Turner, 2007).

Фитат – любая соль фитиновой кислоты. Фитат может быть растворимым и нерастворимым. Нерастворимые формы обычно образуются за счёт связи с поливаленьными катионами (цинк, медь, железо и т.д.), в то время, как растворимые формы образуются при взаимодействии с моновалентными катионами (натрий и т.д.).

Рис 2. Молекула фитата (InsP6) состоящая из мио-инозитола и шести фосфатных групп (Rodehutscord и др., 2012)

Мио-инозитол – это один из девяти возможных изомеров циклогексангексола. Является основой для синтеза фитата в семенах растений.

Инозитолфосфаты. Добавление к инозитольному кольцу (инозитолу) увеличивающегося числа фосфатных групп (максимум шесть) ведет к формированию ряда фосфорилированных соединений, которые объединяются понятием инозитолфосфаты. Другими словами, понятие „инозитолфосфаты“ объединяет все формы фосфорилированных инозитолов (таблица 1).

Таблица 1. Различные формы мио-инозитол фосфатов и их сокращения (Shears и Turner, 2007)

Полное название Количество фосфатных групп Сокращение МСТПХ
Мио-инозитол 0 Ins
Мио-инозитол монофосфат 1 InsP1
Мио-инозитол бифосфат 2 InsP2
Мио-инозитол трифосфат 3 InsP3
Мио-инозитол тетракисфосфат 4 InsP4
Мио-инозитол пентакисфосфат 5 InsP5
Мио-инозитол гексакисфосфат 6 InsP6

 
Фитаза (мио-инозитол-1,2,3,4,5,6-гексакисфосфат-фосфогидролазы) – фермент, инициирующий отщепление одной или более фосфатных групп из мио-инозитол гексакисфосфата


Рис 3. Гидролизное расщепление фитата (InsP6) фитазой через различные промежуточные продукты до мио-инозитола (Rodehutscord и др., 2012)
Классификация фитаз основанная на механистической энзимологии приведена в таблице 2.

Таблица 2. Классы фитаз (Mullaney и Ullah, 2007)

Класс Сокращение Организм, в котором фермент присутствует Уникальное свойство
Кислая гистидин фитаза HAPhy Грибки, растения, бактерии Кислая фосфатаза; конечный продукт InsP1
Бета-пропеллерная фитаза BPPhy Бактерии Нейтральная -щелочная фосфатаза; конечный продукт InsP3
Цистеиновая фитаза Цистеиновая фосфатаза Бактерии Кислая фосфатаза; конечный продукт инозитол 2-монофосфат
Пурпурная кислая фитаза Пурпурная кислая фосфатаза Растения Металлофермент

 
Все коммерческие фитазы относятся к классу кислых гистидин фитаз.

Определение понятия „фитазная единица (FTU)“

Анализ активности фитазы в кормлении используется для двух целей:
1) идентификации и доказательства её наличия в продукте, премиксе или комбикорме;
2) определения количества фитазы в пробе.

Субстратом для определения активности фитазы в лабораторных условиях обычно служит фитат натрия. При этом на измеряемую активность фитазы могут влиять различные факторы: температура, значение pH, время инкубации, количественное соотношение фермент/субстрат и др.

Согласно интернациональному стандарту определения активности фитазы (ISO 30024:2009 или ГОСТ Р ИСО 30024), который разрабатывался компанией BASF, единица фитазной активности (1 FTU) - это количество фермента, которое за 1 мин. высвобождает 1,0 мкмоль неорганического фосфора при действии на фитат натрия 0,0051 моль/л при 37°С и рН 5,5. Тем не менее, на рынке встречаются и другие единицы фитазной активности. Например, PPU, OTU и QPU. При определении PPU используется другое значение рН (рН 5, а не 5,5) во время анализа. При определении OTU используется другой буффер (цитратный, а не ацетатный), а при определении QPU – другая температура (60 °С), а также иное значение рН (4,5) по сравнению со стандартным ISO 30024:2009-методом.
При этом следует упомянуть, что использование интернационального стандарта определения активности фитазы (ISO 30024:2009 или ГОСТ Р ИСО 30024), даёт возможность сравнивать различные фитазы по активности лишь в лабораторных условиях при заданных значениях рН, температуры, времени реакции и т.д. Поэтому, хотя в лаборатории «1 FTU фитазы А = 1 FTU фитазы Б», в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) животных или птицы это правило больше не действует, т.е. в пищеварительном тракте 1 FTU фитазы А ≠ 1 FTU фитазы Б. Это связано с тем, что условия в ЖКТ непостоянны и могут значительно отличаться от используемых в лаборатории. Так, рН в мускульном желудке бройлеров может варьироваться от 1,9 до 4,5, у поросят ещё более значительна – от 2,3 до 6,0 (в зависимости от типа корма и времени пребывания корма в желудке). Более того, различные фитазы имеют различный оптимум рН действия, обладают различной стабильностью к действию пепсина в желудке и т.д. В то время, как для определения активности фитазы в лаборатории используются очищенный стандартизированный субстрат (фитат натрия), в кормовых компонентах фитат представлен в форме солей калия и магния, а также связан с другими субстратами. Поэтому логично заключить, что различные фитазы будут вести себя по-разному, попадая в ЖКТ.

Комментарии отсутствуют, будьте первым!



Оставить комментарий



*