Các enzyme protease được tổng hợp ở dạng nào năm 2024

Do sự không ổn định vốn có về hàm lượng và tính khả dụng của các chất dinh dưỡng trong các nguyên liệu thức ăn chăn nuôi, việc cung cấp một khẩu phần cân bằng cho động vật ở các giai đoạn sản xuất khác nhau có thể là một thách thức. Cách tiếp cận đơn giản nhất là cung cấp dư thừa các chất dinh dưỡng, đảm bảo phần lớn động vật sẽ nhận được mức tối thiểu cần thiết để tăng trưởng. Tuy nhiên, sự dư thừa hiếm khi mang lại sự tiết kiệm chi phí, tăng trưởng hiệu quả nhất và nó có thể làm tăng các rủi ro về sức khỏe, năng suất và môi trường. Kiểm soát sự biến động trong nguyên liệu thức ăn bằng cách bổ sung protease cho phép người sản xuất sử dụng một loạt các nguyên liệu, có thể có nhiều yếu tố kháng dưỡng (ANF), và kiểm soát mức độ dư thừa chất dinh dưỡng cung cấp cho động vật.

Sự biến động của các chất dinh dưỡng trong nguyên liệu thức ăn chăn nuôi

Hàm lượng protein không tiêu hóa được càng lớn, đo bằng tỷ lệ tiêu hóa axit amin, thì mức độ biến động của một loại nguyên liệu thô cụ thể càng lớn. Sự khác nhau về tỷ lệ axit amin tiêu hóa trong cùng một loại nguyên liệu và giữa nguyên liệu này với nguyên liệu khác là điều phổ biến. Cả phần trăm hàm lượng và hệ số biến thiên (CV) của lysine và methionine tiêu hóa từ các nguyên liệu thường dùng được thể hiện trong Bảng 1. Điều này cho thấy phạm vi biến động có thể rất rộng và cần được xem xét.

Ghi chú: Tỷ lệ tiêu hóa trung bình của các axit amin dựa theo INRA (2002) và Phone Poulenc (1998), Nguồn: Lawrence, 2014

Vai trò của Protease

Protease được biết là làm giảm tỷ lệ axit amin không tiêu hóa được trong các nguyên liệu, giúp tăng tỷ lệ tiêu hóa của các axit amin. Nói chung, hàm lượng axit amin khó tiêu hóa càng nhiều, thì khả năng giúp tăng tỷ lệ tiêu hóa khi bổ sung protease càng cao. Nghiên cứu đã chỉ ra những cải thiện về tỷ lệ tiêu hóa hồi tràng tiêu chuẩn (SID) khi bổ sung enzyme protease, trong các nguyên liệu thực vật và động vật được đánh giá.

Kết quả tương tự cũng được nhận thấy khi protease được thêm vào khẩu phần có sự hiện diện của phytase và xylanase. Điều quan trọng cần lưu ý là sự gia tăng tỷ lệ tiêu hóa của các axit amin khi có phytase và xylanase, mà không có mặt protease, là rất ít. Cơ chế hoạt động của các loại enzyme khác nhau sẽ không giống nhau.

Protease cũng làm giảm tác động của các yếu tố kháng dưỡng (ANF) có trong protein, do đó giúp cải thiện khả năng tiêu hóa axit amin. Sự cải thiện SID, khi sử dụng protease, có thể liên quan đến hàm lượng của ANF, chẳng hạn như chất ức chế trypsin. Các nhà nghiên cứu đã nhận thấy rằng hàm lượng chất ức chế trypsin (cơ chất của protease) càng cao, thì sự cải thiện SID khi bổ sung protease càng nhiều.

Bằng cách giảm hàm lượng protein không tiêu hóa được, protease giúp tạo điều kiện cho đường ruột khỏe mạnh hơn, giảm bài tiết nitơ và khẩu phần ít protein hơn, tất cả điều này đều giúp cải thiện năng suất và giảm chi phí thức ăn và sản xuất. Chức năng này chỉ có ở protease, đó là lý do tại sao nó được gọi là "axit amin tiếp theo".

Nghiên cứu đã chứng minh lợi ích của việc cải thiện tính khả dụng của axit amin khi sử dụng protease. Một nghiên cứu cho thấy rằng việc giảm hàm lượng axit amin tổng số trong thức ăn đã được bù đắp bằng sự gia tăng tỷ lệ tiêu hóa của chúng thông qua việc sử dụng protease, và năng suất của vật nuôi không bị ảnh hưởng.

Các lợi ích khác từ protease có thể là trong việc phân hủy chất xơ (có thể thông qua sự phá vỡ protein liên kết thành tế bào), tạo điều kiện thuận lợi cho sự xâm nhập của vi sinh vật trên chất nền và làm giảm tổng lưu lượng đường của các phân đoạn đường peptide không khuếch tán được (non-diffusible sugar-peptide). Năng lượng giải phóng sau đó có thể được tiếp cận bởi động vật. Mỗi loại nguyên liệu có cấu trúc vật lý khác nhau và lợi ích dinh dưỡng trong việc phá vỡ cấu trúc đó có thể vượt ra ngoài khả năng tiêu hóa axit amin.

Lợi ích tiềm năng

Việc cho động vật dạ dày đơn ăn thức ăn gần đúng hơn với nhu cầu protein tối ưu của chúng, bằng việc bổ sung protease trong khẩu phần, mang lại nhiều lợi ích. Một ví dụ quan trọng về mặt kinh tế là quản lý bệnh viêm ruột hoại tử (NE) ở gà thịt. Việc giảm mức protein không tiêu hóa được trong ruột già, bằng cách cho ăn khẩu phần có lượng protein thấp hơn thông qua việc sử dụng kết hợp các axit amin tổng hợp và protease, có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh NE ở gia cầm. Amoniac trong phân đã được chứng minh là giảm khi sử dụng protease, việc giảm nguy cơ nồng độ amoniac cao trong chuồng giúp cho động vật ít mắc bệnh đường hô hấp hơn.

Các lợi ích tiềm năng của protease bao gồm:

• Giảm lượng protein dư thừa. Bởi vì các protein dư thừa đó có thể trở thành chất nền lên men ở phần dưới của đường tiêu hóa khi gà thịt được cho ăn khẩu phần giàu protein, dẫn đến sinh ra các sản phẩm phân hủy như phenol, amin, amoniac và indol, và làm tăng độ pH.
• Giảm các yếu tố kháng dưỡng, chẳng hạn như chất ức chế trypsin – chất có thể tạo điều kiện để thúc đẩy sự phát triển của C. perfringens, và sau đó là bệnh viêm ruột hoại tử.
• Giảm sự gia tăng nồng độ amoniac trong các chuồng trại chăn nuôi. Nồng độ amoniac chuồng nuôi cao có thể khiến động vật có nguy cơ mắc các bệnh đường hô hấp.

Kết luận

Sự biến động về chất dinh dưỡng trong các nguyên liệu tạo ra một thách thức trong việc cung cấp một chế độ ăn cân bằng cho các động vật dạ dày đơn và có khả năng làm tăng chi phí thức ăn, vốn đã là một chi phí chính trong hệ thống chăn nuôi. Việc đo lường chất dinh dưỡng một cách chính xác và kiểm soát sự biến động trong nguyên liệu thức ăn thông qua việc bổ sung protease chất lượng cao, cho phép sử dụng nhiều hơn các nguyên liệu có thể có hàm lượng chất kháng dưỡng cao hơn mà không bị dư thừa chất dinh dưỡng quá mức. Điều này cho phép xây dựng công thức thức ăn chính xác thông qua protein và năng lượng được cân bằng tốt hơn, được hỗ trợ bởi việc sử dụng hợp lý các axit amin tổng hợp.