K vývoji aditiv na bázi enzymů pro aplikaci do průmyslově vyráběných krmiv vedl zájem o možnost vyššího využití ječmene pro výkrm drůbeže především ve skandinávských zemích, kde je produkce této obilniny významná. Výzkum ukázal, že podstatou zdravotních problémů a zhoršení užitkovosti kuřat krmených ječnými dietami je vysoký obsah látek, které jsou nejen samy nestravitelné, ale navíc narušují stravitelnost ostatních složek krmiva. Tyto látky tedy působí jako antinutriční faktory. Později bylo zjištěno, že tyto látky jsou v různém složení a množství obsaženy také v pšenici, tritikale, žitě a ovsu. Jedná se o složité vysokomolekulární látky složené z řetězců jednoduchých cukrů, které souborně nazýváme neškrobové polysacharidy (NŠP). Jsou obsaženy v buněčných stěnách a membránách organel uvnitř buněk obilek výše uvedených obilnin. Nejvýznamnější jsou dva typy – beta-glukany, obsažené ve vyšším množství v ovsu a ječmeni a arabinoxylany, obsažené v různém množství ve všech čtyřech obilninách.
Neškrobové polysacharidy mají různou délku řetězce a tím jsou dány jejich fyzikální vlastnosti. Část je rozpustná ve vodě za vzniku gelovité substance, část je nerozpustná. V procesu trávení nejsou tyto látky odbourávány (monogastrická zvířata ani člověk nemají příslušné enzymy). Rozpustná část NŠP z krmiva „zahušťuje“ obsah žaludku a tenkého střeva – zvyšuje viskozitu tráveniny. Nerozpustná část tvoří mechanickou zábranu průniku vlastních trávicích enzymů zvířete k živinám obsaženým uvnitř buněk (škrob, protein). Pšenici, ječmen, oves, žito a tritikale proto nazýváme viskózními obilninami, na rozdíl od kukuřice a čiroku, které mají obsah rozpustných NŠP nízký. Obě složky NŠP se v různé míře u různých druhů zvířat podílejí na snížení stravitelnosti krmiva. Obsah a složení NŠP ovlivňuje nutriční hodnotu obilnin a je příčinou značné variability, a to i při srovnatelném obsahu živin zjištěném v laboratoři. AME pšenice například kolísá mezi 10 – 15 MJ/kg, aniž by to bylo možno zjistit výpočtem z obsahu živin. V krmivářských databázích se však počítá obvykle s jednou hodnotou, navíc v našich podmínkách značně nadsazenou. Přínosem enzymů ve výživě monogastrů tedy není zvýšení stravitelnosti vlákniny (jak se stále část odborné veřejnosti domnívá), ale zvýšení stravitelnosti ostatních složek potravy, živin jinak pro zvíře nedostupných.
Enzymy nejsou univerzální
Enzymy ke štěpení neškrobových polysacharidů stále tvoří základ použití v krmivářství. Základní složky (xylanáza a beta-glukanáza) se však doplňují dalšími, tzv. substitučními složkami (proteázy, amylázy, pektinázy atd.), k dosažení komplexního účinku výrobku. Složení směsi enzymů musí odpovídat složení krmiva a druhu a kategorii zvířete, pro niž je určena. Vzhledem k odlišnostem ve složení krmiva a fyziologii trávení, nelze dosáhnout maximálního efektu s univerzálním složením enzymatického premixu. Nové poznatky o stravitelnosti živin a antinutričních faktorech vedly nedávno i k vývoji enzymů ke zhodnocení kukuřice a rostlinných proteinů.
Potřebné enzymy, beta-glukanázy a xylanázy, ale i další enzymy používané v krmivářství i v dalších průmyslových odvětvích, jsou tvořeny v přírodě řadou různých mikroorganismů – baktérií a mikroskopických hub. Z přirozených producentů jsou vybírány a šlechtěny vhodné kmeny a enzymy se získávají biologickou cestou – pomnožením produkčních organismů ve fermentačních tancích a následným čištěním biomasy. S rozvojem biotechnologií a genového inženýrství doznalo použití enzymů nejen v krmivářství, ale v řadě dalších průmyslových odvětví obrovského rozmachu. Pomocí genových manipulací lze získat kmeny mikroorganismů s vysokou produkcí žádaných enzymů, ale i enzymy s požadovanými vlastnostmi. Pro použití v krmivářství jsou požadavky značné a částečně protichůdné. Enzymy jsou jako všechny proteiny citlivé k nízkému pH a vysokým teplotám. Krmné enzymy musí vydržet nízké pH 3 – 4 v žaludku zvířete a být maximálně účinné při pH 6 – 7 v tenkém střevě. Musí vydržet technologickou teplotu zpracování krmiva a mít maximální aktivitu při teplotě 38 – 40 oC ve střevě. Toho lze dosáhnout jen cíleným výběrem a šlechtěním produkčních kmenů a stabilizací hotových produktů.
Enzymy ve výživě drůbeže
Intenzivně chovaná drůbež má vysoké požadavky na množství živin a stravitelnost krmiva, proto jsou ceny krmiv pro drůbež vždy vysoké. Je to dáno extrémním požadavkem na množství produkovaného proteinu (svalovina, vejce) na jedné straně, a specifickými vlastnostmi trávicího traktu na druhé straně. Střevo drůbeže je krátké a pasáž tráveniny tenkým střevem probíhá velmi rychle, cca. 2 hodiny. Také obsah vody v trávenině je nižší (cca 80 %), než například u prasat (cca 90 %). Proto je drůbež extrémně citlivá k veškerým faktorům zhoršujícím průnik trávicích enzymů zvířete do tráveniny a styk tráveniny se střevní stěnou, tedy vstřebávání živin. Pokud jsou v krmivu obsaženy rozpustné NŠP, pokud tedy krmivo obsahuje vyšší podíl viskózních obilnin, zvyšuje se viskozita tráveniny v tenkém střevě drůbeže. Vysoká viskozita tráveniny má za následek zhoršenou difúzi živin a trávicích enzymů v trávenině a tím snížené vstřebávání živin. Posun tráveniny ve střevě se zpomaluje a tím se snižuje příjem krmiva. Více nevstřebaných živin, horší promíchání tráveniny a pomalejší posun umožňují pomnožení nežádoucí mikroflóry. Proto podstatou účinku enzymů u drůbeže je snížení viskozity tráveniny. Tímto efektem se vysvětluje u drůbeže cca 80 % efektu enzymů přidávaných do krmiva. Čím nižší věk, tím vyšší dopad viskozity krmiva a tím větší efekt krmných enzymů. Snížení viskozity tráveniny je také bezpodmínečně nutné pro uplatnění dalších složek enzymatických premixů (pokud jsou zařazeny) – proteáz, alfa-amyláz, aj..
Krmiva na bázi viskózních obilnin - výkrm drůbeže
Mladá intenzivně rostoucí drůbež je nejcitlivější ke všem negativním faktorům v krmivu, včetně vysoké viskozity. Viskozita krmiva se navíc zvyšuje granulací, a to úměrně použité teplotě. Proto je při výkrmu drůbeže odpověď užitkovosti na enzymy přidané do krmiva nejvyšší (tabulka 1), a tím i ekonomický efekt, a enzymy ve výkrmu brojlerových kuřat našly nejmasovější uplatnění. Odhaduje se, že v zemích EU, kde se významně uplatňují viskózní obilniny, jsou zařazeny enzymy do 80 – 95 % průmyslově vyráběných krmiv. Vzhledem k vysoké korelaci viskozity obilnin a konverze krmiva u brojlerů je zde použití enzymů dotaženo nejdále a dávku enzymu lze optimalizovat podle in-vitro měřené viskozity obilniny, a tím je dosaženo nejnižších nákladů na enzym při zachování maxima efektu (program AviCheck, Finnfeeds, Danisco-Cultor). Enzymy se v krmivu pro brojlery využívají dvojím způsobem: Buď se jejich efekt, odzkoušený a zkvantifikovaný výrobcem, započítává již při tvorbě receptury krmiva (zvýšení nutričních parametrů surovin) a cena krmiva se již předem snižuje, nebo se enzym aplikuje „navíc“ a přináší efekt zlepšením konverze krmiva, někdy i přírůstku (tabulka 2). Zvýšení stravitelnosti živin a efekt enzymů na zlepšení konverze krmiva závisí na složení krmiva, obsahu problematických NŠP, použitém enzymatickém výrobku a citlivosti kuřat. V praxi se pohybuje v jednotlivých testech od 0 do 250 g na 1 kg přírůstku, v dlouhodobém průměru mezi 30 – 100 g/kg přírůstku.
Enzymy se velmi dobře uplatňují i ve výkrmu kachen a krůt, a to především v krmivech s vysokým podílem pšenice a/nebo ječmene a u krůt ve věku do 6 týdnů. Umožňuje úplnou náhradu kukuřice bez rizika zhoršení užitkovosti a zdravotního stavu, event. zvýšení úhynu (krůty). Vzhledem k tomu, že odzkoušení bezpečné hranice pro započtení efektu enzymu do zhodnocení pšenice/ječmene vyžaduje řadu bilančních pokusů a není ještě žádným z výrobců enzymů spolehlivě odzkoušeno, nedoporučuje se započítávat efekt udávaný pro brojlery v plném rozsahu, nebo enzym používat ke krmivu navíc, tj. bez započtení.
Krmiva na bázi viskózních obilnin - užitkové a plemenné nosnice
Nosnice vzhledem k věku – rozvinuté trávicí kapacitě a střevní mikroflóře - jsou méně citlivé k viskozitě tráveniny v důsledku obsahu rozpustných NŠP v krmivu. Krmivo pro nosnice se také většinou používá negranulované, proto je riziko menší. Nicméně efekt snížení viskozity tráveniny, spolu s nižším obsahem vody v trusu, byl prokázán i u nosnic. To má význam především hygienický – nižší procento znečištěných vajec a lepší líhnivost. Volba použití enzymů do krmiva pro nosnice je však většinou výsledkem čistě ekonomické kalkulace. Kukuřici lze bez rizika nahradit pšenicí a/nebo ječmenem (pokud jsou tyto obilniny levnější) a zhodnocení efektu enzymu se započítává již při tvorbě receptury. U užitkových nosnic lze počítat s tím, že díky lepší využitelnosti tuku a v tuku rozpustných látek enzym zlepšuje využitelnost přidaných i přírodních barviv a je tedy možno snížit dávku přidaného barviva (např. Avizyme 2300 zvyšuje barevnost žloutku v průměru o 0,7 bodu Roche stupnice).
Krmiva na bázi kukuřice a sóji
V celosvětovém měřítku krmiva pro drůbež na bázi kukuřice (nebo jiné neviskózní obilniny) - soja tvoří cca 80 %. Zařazení enzymů do diet pro drůbež na bázi kukuřice doposud není běžné, neboť nebyl k dispozici specializovaný výrobek, který by standardně dával ekonomicky zajímavý efekt. Kukuřičné diety byly považovány za dostatečně stravitelné a energeticky málo variabilní. Nové poznatky krmivářského výzkumu však prokázaly omezenou stravitelnost některých typů kukuřičného škrobu u mladé drůbeže (rezistentní škrob) a kolísání energetické hodnoty kukuřice v rozsahu až 3 MJ/kg. Na základě těchto poznatků byl dokončen v roce 1997 firmou Finnfeeds nový koncept - enzymatický komplex Avizyme 1500, specializovaný pro diety pro drůbež na bázi nízkoviskózních obilnin (kukuřice, čirok) a rostlinných zdrojů proteinu. Enzym obsahuje vysoké dávky alfa-amylázy ke štěpení kukuřičného škrobu a proteázy k odbourání antinutričních faktorů soji (lektiny, trypsinové inhibitory antigenní proteiny), a také xylanázu ke snížení viskozity tráveniny.
Avizyme 1500 je určen do krmiv pro drůbež na bázi kukuřice a sóji, tj. pro směsi, kde je kukuřice hlavní obilninou. Je tedy vhodný pro období, kdy je kukuřice cenově výhodná (tj. levnější než pšenice). Obsah pšenice by neměl přesáhnout 30 %. Jako u enzymů pro viskózní obilniny existují dva způsoby využití Avizymu 1500 - přidání ke stávající dietě navíc ke zlepšení užitkovosti (tabulka 4), nebo snížení energetické hodnoty a obsahu proteinu krmiva, tj. snížení jeho ceny a zachování užitkovosti (tabulka 5).
Volba vhodného enzymu
Volba vhodného enzymu musí především vycházet ze složení krmiva, všichni dodavatelé enzymů deklarují použití na pšeničné, ječné, směsné, kukuřičné aj. typy krmiv. Co však již většina dodavatelů nezohledňuje, je druh a kategorie zvířat. Je jednoznačně prokázáno, že nelze dosáhnout maximální návratnosti enzymů u prasat s výrobky určenými brojlerům a naopak. Specializované výrobky znamenají vždy vyšší kvalitu i ekonomickou návratnost, i když může být jejich použití pracnější z důvodu skladování a evidence.
Značně zavádějící skutečností je deklarace aktivity enzymů. Obsah účinných látek u všech ostatních krmných aditiv je vyjádřen pomocí shodných jednotek – např. mg, μg/kg - lze je proto snadno porovnávat. Ne tak u enzymů. Obsah – aktivita enzymatických složek ve výrobcích různých dodavatelů je vyjádřen v jednotkách aktivity, které jsou definovány metodou, kterou se aktivita stanovuje. Tyto metody, a tedy i jednotky jsou však u jednotlivých dodavatelů odlišné. Jednotky mají nejen různá označení (U, IU, EXU, CU, FBG atd.), ale také vyjadřují různou aktivitu - různé množství finálního štěpného produktu, za různých teplot a pH. Proto nelze mezi sebou porovnávat enzymatické produkty různých výrobců na základě deklarované aktivity!!! Ani stanovení aktivity různých výrobků shodnou metodou nedává spolehlivou odpověď na otázku, který enzym je účinnější, žádná laboratorní metoda neodráží skutečnou situaci při výrobě krmiv a v trávicím traktu. Jedinou spolehlivou metodou je biologický pokus, ovšem k prokázání rozdílů mezi enzymy je třeba mít pro skupiny shodné krmivo (z jedné výrobní šarže) a dostatečný počet opakování.
Určitým vodítkem pro posouzení kvality je i to, že na světě je pouze několik základních výrobců enzymů, tedy firem, které provádějí vlastní fermentaci na základě cílené volby a šlechtění produkčního mikroorganismu podložených výzkumem. Jen tak lze získat enzym s vlastnostmi specifickými pro dané použití a v trvalé kvalitě. Většina „výrobců“ pouze nakupuje jednotlivé složky na volném trhu a cíleně je míchá a takových firem jsou ve světě desítky. Efekt jejich výrobků může být značně variabilní. Pokud však zákazník nemá dostatečné znalosti světového trhu, bude se těžko orientovat v informacích prodejců, kteří (alespoň na českém trhu) vesměs vydávají za základní výrobu i jednoduché zamíchání v míchačce.
Enzymy v České republice
V České republice se rozsah použití a spektrum enzymatických výrobků příliš neliší od situace v EU. Odhadujeme, že v roce 1999 se v ČR zkrmilo cca 350 t enzymů. Enzymy obsahovalo odhadem 80 % krmiv pro brojlery, kolem 50 % všech krmiv pro drůbež, 35 % krmiv pro selata a jen cca 4 % krmiv pro výkrm prasat (jediný významnější rozdíl proti EU s 6 – 9 %). V ČR nabízí enzymy devět firem, a to prostřednictvím lokálních zastoupení a distributorů, nebo prostřednictvím výrobců premixů doplňkových látek. Také „rozložení sil“ je dosti podobné situaci v EU, asi 75 - 80 % všech krmiv s enzymy obsahuje výrobky dvou firem – dvou největších světových výrobců krmných enzymů – Finnfeeds (Danisco – Cultor) a Novo Nordisk. Situace v letošním roce je zatím podobná a v dalším průběhu roku bude záviset na bilanci, kvalitě a poměru cen krmivářských surovin po sklizni, což je vždy hlavní a rozhodující faktor pro použití enzymů pro monogastrická zvířata.
