Kümes Hayvanları Yemlerinde Kullanılan Enzimler ve Fitaz Enzimi

Ayrıca Fitaz Enziminin Etlik Piliçlerin Beslenmesinde Kullanımı Makalesi için tıklayınız...

Ayrıca Mikrobiyal Fitazlar, Uygulama Alanları ve Biyoteknoloji araştırmasına ulaşabilirsiniz...

Kümes hayvanları yemlerinde kullanılan Enzimler

Çavdar ve buğday esaslı rasyonlarla çeşitli enzimlerin birlikte kullanması sonucu rasyonların sindirilebilirliğinin geliştiğini göstermesinden itibaren kanatlı rasyonlarına enzim katılması uygulamaları yaygınlaşmıştır. 1950’li yıllarda mısır-soya küspesi esaslı yemlerin kullanımı baskın hale gelmiş ve bu yemlerin daha yüksek sindirilebilirliğe sahip olması nedeniyle yeme enzim uygulamalarına olan ilgi de azalmıştır.

Geçen bir kaç yılda tahıl kullanımının ekonomik oluşu, çeşitli enzimlerin bulunabilirliği ve etki mekanizmasının daha iyi anlaşılmasından dolayı besleme biliminin bu alana ilgisi tekrar artmıştır. Enzimler günümüzde yem kullanımına göre özel olarak üretilmekte ve karbohidrazlar, proteinazlar ve lipazlar olarak geniş ölçüde kategorize edilebilmektedirler.

Nişasta olmayan polisakkaritler (NSP) ifadesi geçmişte selüloz olarak ifade edilen bileşiği günümüzde tanımlamak için kullanılmaktadır. Kanatlıların selülozu sindirme kapasiteleri oldukça sınırlıdır, çünkü bu kompleks ve büyük molekülleri parçalamak için gerekli enzimlerden yoksundurlar. Domuzlar ve ruminantlarda selülozu farklı derecelerde parçalayan ve selüloz tipi enzimleri üreten bir mikroorganizma popülasyonu yerleşik durumdadır. Kompleks karbonhidratların sindirimi geliştirebilirse, sadece potansiyel enerji kullanımı arttırılmakla kalınmaz, aynı zamanda sindirim kanalı lümeni üzerine bu ürünlerin zararlı etkilerinin ortadan kaldırılmasıyla dışkının yapısı daha uygun hale getirilebilir.

Tahılların ve diğer yan ürünlerinin NSP içeriği ve bilinen enerji düzeyleri genellikle ters orantılıdır. Bu NSP bileşenleri genelde kabuk ve bunun altında yer alan aleurone katmanıyla ilişkilidir. Normal endojen enzimlerin nişasta endospermine ulaşması için, bu en dıştaki katmanlar bozmalı veya kimyasal olarak parçalanmalıdır. Nişasta olmayan polisakkaritler kategorisine birçok bileşik uymasına rağmen, kanatlı beslemede önemli olan üç ana tip bulunmaktadır. Bunlar;
-Arpada β glukanlar
-Buğdayda arabinoksilanlar veya pentozanlar
-Soya küspesinde oligosakkaritlerin rafinoz grubudur.

Arpada bulunan β glukanlar glikozun polimerleriyken, arabinoksilanlar fruktozun çapraz bağlarıyla oluşmuş uzun zincirleri içerirler. Soya küspesindeki oligosakkaritler sukrozun polimerleridir.

Çoğu hücre duvarında-nişasta olmayan polisakkaritler ya tek başına ya da yapısal materyal olarak çoğunlukla protein ve ligninle kompleks bileşikler oluşturur. NSP’lerin çözünebilirliği, genellikle lignin ve diğer çözünmeyen karbonhidratlara bağlanma derecesiyle ilişkilidir.

Bağırsak içeriği viskozitesindeki herhangi bir artış, villus mukozası etrafındaki hareketsiz su katmanının yoğunluğunun artmasına neden olur. Sonuçta, çözünebilirlik ve birçok besin maddesinin emilimi azalır. Bağırsakta içerik daha uzun süre kalsa da viskozitenin artmasından dolayı substrata enzimlerin etki etme olanağı azalır. Ayrıca endojen kaynaklı salgılar daha fazladır ve bunların safra asiti içeriği oransal olarak daha fazladır. Azalan sindirilebilirliğe ek olarak, NSP’lerden dolayı rasyonların net enerjisinde bir azalma olduğuna dair bildirişler mevcuttur.

Net enerjinin azalmasının nedeni, sindirim sistemi boyunca yavaş hareket eden içeriği hareketlendirmek için sindirim sistemi tarafından harcanan enerjinin artması olabilir. Ayrıca bağırsak içeriği viskozitesindeki artış bağırsak mikro florasını da etkiler ve mikro floradaki aşırı artışın gerçekte, tüm zararlı etkileri artırdığına dair bulgular bulunmaktadır. Kanatlı yetiştiricilerine göre NSP’lerin en önemli etkisi ıslak, çok yapışkan ve yoğun dışkı oluşturmasıdır. Tablo 2.22’de soya küspesi ve tahıllarda yaygın olarak bulunan NSP’lerin seviyeleri detaylı olarak verilmiştir.

Soya küspesinde bulunan oligosakkaritler NSP’ler den dolayı çok daha kompleks yapıdadırlar ve günümüze kadar eksojen enzimlerle sindiriminde zorluk yaşanmıştır. Çeşidine, yetiştirme şartlarına ve yağ çıkartma işlemlerine bağlı olarak, soya tohumları başlıca rafinoz ve stachose olmak üzere % 4–7 oranında Oligosakkarit içerir. Kanatlılarda α-galaktosidaz enziminin bulunmamasından dolayı, bu oligosakkaritler sindirilmeden kalır ve özellikle genç kanatlılarda yine bağırsak içeriğinin viskozitesini artırırlar. Soya tohumu oligosakkaritleri, etanol kullanılarak uzaklaştırılabilir. Soya tohumuna bu tür işlemlerin uygulanması, elde edilen kalıntının AMEn değerini 3000 kcal/kg yaklaştırmasına rağmen, ticari olarak şu anda pratik değildir. Bu işlemle elde edilen ürün, genç kanatlılar için uygun bir hammadde olarak ilgi çekmektedir. Oligosakkaritler etanolla uzaklaştırıldığından, elde edilen soya küspesinde buna bağlı olarak kuru madde kayıpları ortaya çıkmaktadır.

* kabuk fraksiyonuna bağlı olarak

Yem enzimlerinin rasyona ilavesi NSP yararlanılabilirliğini iyileştirebilir ve en önemlisi sindirilmeyen bu kalıntıların bağırsak içeriği viskozitesi üzerine sahip oldukları negatif etkilerini azaltabilir. Normal sindirim, özellikle emilimi sağlayan bağırsak duvarına yakın olacak şekilde sindirim içeriği ile beraber enzim+ substrat ve sindirim ürünlerinin kesintisiz hareketini gerektirmektedir. Bağırsak içeriğinin viskozitesi artarken, difüzyon hızı düşer ve bu bütün substratların sindirilebilirliğinin azalmasına neden olur. Sindirilmemiş yapışkan içerik, önemli ölçüde altlık problemlerine neden olacak çok yapışkan dışkıya dönüşür. İçerik viskozitesinde azalma, β - glukan gibi substratları sindirebilen enzimlerin etkinliğiyle yüksek oranda ilişkilidir. Yulaf ve arpada NSP’lerin büyük bir bölümü β- glukan iken, buğday ve çavdarda arabinoksilanlar baskın yoğunluktadır.

Dolayısıyla arpa için düzenlenen enzimler β glukanaz enzimlerini içerirken, buğday sindirilebilirliğini geliştirmek için tasarlanan enzimlerin selülaz ve arabinoksilanaz enzimlerini içermesi gerekmektedir.

Sindirilebilirliği geliştirmek için yemlere ve yağlara lipaz enzimi ilavesi de etkilidir. Genç hayvanlar için doymuş yağların sindirilebilirliğini iyileştirmede lipaz enzimi ilavesi büyük potansiyel sağlamaktadır. Günümüzde hayvan yemlerinde kullanılmak üzere tasarlanan lipaz enzimi bulunmamasına rağmen, diğer endüstrilerden sağlanan enzimlerle yapılan başlangıç çalışmalarında rasyonun AME’sinde % 7–10 oranında bir artışın mümkün olabileceği bildirilmektedir. Genç kanatlılar kendi safra tuzlarını etkili bir biçimde geri dönüştüremediklerinden, yemlere sentetik safra tuzlarının katılmasıyla yağların sindirimi iyileştirilebilmektedir. Tekrarlamak gerekirse bunlar ticari olarak bulunmamaktadır, fakat emülsiye edici bileşiklerin veya deterjanların geliştirilmesi için bazı potansiyeller sağlamaktadır.

Geniş çapta kullanılan yem enzimlerinden biri de fitazdır. Fitaz, tahıllarda ve soya küspesinde bulunan fitik asidi parçalayarak, kalsiyum ve bağlı fosforu açığa çıkarır. Fitik asit, fosforu sıkıca bağlayan kompleks bir yapıdır ve bitkilerde bulunan fosforun ana kaynağıdır (Şekil 1). Çok az hayvan fitik asidi parçalayan fitaz enzimine sahiptir ve bu nedenle birçok canlı metabolizmasında fitik asit büyük oranlarda sindirilmez. Fitaz enzimine olan ilgi, fosforun pahalı bir besin maddesi olmaya başlamasının yanı sıra sindirilmeyen fitik asidin gübrenin fosfor içeriğini önemli ölçüde artırdığının farkına varılmasından sonra giderek artmıştır. Ayrıca fitatlar diğer bazı iz mineralleri bağladığı gibi protein ve karbonhidratlarla da bağ oluşturabilir. Dolayısıyla molekülün sindirimi iz minerallerin, amino asit ve enerjinin yanı sıra kalsiyum ve fosforu da potansiyel olarak açığa çıkarabilir.

Şekil 2.1 Fitik asit

Fitaz enzimleri bitkisel materyalde yaygın olarak bulunur, özellikle buğday ve buğday yan ürünlerinde oldukça yüksek değerlerdedir. Örneğin mısır 15 FTU/kg fitaz içerirken, buğday bonkalitesi 10 000 FTU/kg kadar fitaz içerir. Ancak bu tür endojen fitazın sindirim kanalında kullanışlılığı sınırlanmış olabilir, çünkü birçok bitki fitazı pH’nın 5 olduğu ortamlarda etkilidir. Halbuki eksojen fitaz, genellikle mikrobiyal kaynaklı olan, pH’nın 3–7 olduğu her ortamda etkili görünmektedir. Ticari rasyonlarda fitazın etkinliği üzerine çok çeşitli sonuçlar mevcuttur. Bu tür değişik sonuçların ortaya çıkmasında rasyon kalsiyum seviyelerinin ana faktör olduğu bildirilmektedir çünkü kalsiyumun yüksek seviyelerinin fitaz enziminin etkinliğini azalttığı görülmektedir. Ancak bu durum doğruysa, o zaman % 4–4.5 kalsiyum içeren yumurtacı rasyonlarında fitaz enziminin nasıl etkili göründüğü merak edilebilir. Fitaz formülasyonda kullanılıyorsa, artan fitat yararlanılabilirliğini oluşturmaya yönelik çok sayıda farklı yaklaşım mevcuttur. Birkaç adet yem hammaddesinin kullanıldığı durumda, bu hammaddelerin yararlanılabilir fosfor seviyesi enzimin etkisine dayanarak artırılabilir. Alternatif olarak, rasyonda fosfor spesifikasyonu azaltılabilir veya fitaz enzimi, yararlanılabilir fosfor ve kalsiyum spesifikasyonlarıyla beraber bir hammadde gibi dahil edilebilir. Her 500 unit fitaz aktivitesi di kalsiyum fosfat gibi bir kaynaktan sağlanan 1 g fosfora eşittir. Dolayısıyla kg yemde kullanılan 500 FTU fitaz enzimi % 0.1’e eşit olan P sağlar.

Fitaz ayrıca bazı iz mineralleri de serbest bıraktırır, böylece teorik olarak dışarıdan eklenen iz minerallerin seviyesi azaltılabilir. Kalsiyum için önceden tanımlandığı gibi, yüksek seviyelerden ziyade, orta düzeylerde ilave çinko kullanıldığında fitaz daha fazla etkilidir. Fitaz sayesinde amino asit ve enerjinin açığa çıkması çok daha tartışmalı bir meseledir. Bazı tutucu tahminler amino asit yaralanılabilirliğinde bir artış öngörmemekle beraber, 15 kcal ME/kg enerji açığa çıktığını ileri sürmelerine rağmen, bazı araştırıcılar sindirilebilir aminoasit ve AMEn’de % 2’ye kadar bir iyileşme olduğunu bildirmektedir. Fitazın bazı ticari kaynakları ısıya duyarlıdır ve 85–90 °C’lik peletleme fitaz aktivitesinde önemli kayıplara neden olabilir. Peletlenmiş yemlerde, bu tür fitaz kaynakları peletleme sonrası katkılar olarak uygun bir biçimde kullanılabilir. Fitazın diğer kaynakları, ısıya çok daha dayanıklı görülmektedir ve peletleme öncesinde yem karmasına eklenebilir.

Çeviren: Dilek GÖKÇEYREK

KAYNAK:
Ticari kanatlı besleme; S.Leeson, JD Summers;