Fytaseaktivitet i fabriksfremstillet foder

SAMMENDRAG

Forskellige produktionsprocessers effekt på fytaseaktiviteten i fabriksfremstillet foder blev sammenlignet.

I undersøgelsen indgik en smågriseblanding med højt indhold af fytase, der stammede fra byg og hvede. Foderprøver blev udtaget fra de procestrin, hvor varmepåvirkningen var størst, nemlig ved hammermølle, kaskadeblander, feed processor og presse. Desuden blev temperaturen i feed processoren sænket fra normal drifts­temperatur på ca. 102 ºC til ca. 94 ºC.

Resultaterne viste, at fytaseaktiviteten generelt faldt, når procestemperaturen oversteg ca. 80 ºC. Fytaseaktiviteten blev ikke ændret ved formaling, men blev reduceret med 24 pct. i kaskadeblanderen. Blev foderet pelleteret umiddelbart efter, at det var blandet, blev fytaseaktiviteten nedsat med i alt 53 pct. Såfremt foderet passerede en feed processor ved normal driftstemperatur, før det blev pelleteret, blev fytaseaktivite­ten nedsat med i alt 88 pct.

Varmepåvirkningen fra presse og/eller feed processor havde ikke signifikant effekt på indholdet af A- og E-vitamin, der ellers anses for meget varmefølsomme. Der var en tendens til lavere lysinindhold, når foderet blev udsat for kraftig varmepå­virk­ning. Foderets in vitro-fordøjelighed ændredes ikke.

Lav fytaseaktivitet synes kun at medføre et kritisk lavt indhold af fordøjeligt fosfor i (so)foderblandinger med højt indhold af rapskager, solsikkeskrå, kokoskager og eventuelt majsbiprodukter.

Det tilrådes foderstoffabrikanterne at beregne indholdet af fordøjeligt fosfor i disse typer af foderblandinger ud fra hollandske tabelværdier og om nødvendigt at øge foderets indhold af fosfor ud over normen. Fabrikanterne bør ligeledes være opmærksomme på foderets lysinindhold.

BAGGRUND

Grise forsynes med fosfor fra animalske og vegetabilske foderstoffer samt fra uorganiske mineralkilder. Fordøjeligheden af animalsk og mineralsk fosfor er normalt høj, mens for­døjeligheden af vegetabilsk fosfor er mindre og stærkt vari­erende. I planter er typisk 50-80 pct. af fosfor­ind­holdet bundet i form af fytinsyre, som stort set kun kan fordøjes, når enzymet fytase er til stede. Dette enzym findes i betydende mæng­der i kornarterne rug, hvede og byg, men kan dog ødelægges ved kraftig opvarmning­.

De nuværende normer for fosfor er ba­seret på foderets totale fosforindhold og tager derfor ikke hensyn til fosforkildernes varierende fordøje­lighed. En reduktion af foderets fytase­akti­vitet på grund af op­varmning nedsætter ind­holdet af for­døje­ligt fosfor, hvilket under særlige omstæn­digheder kan føre til, at grise­ne underfor­synes med fos­for.

I de seneste år er procestemperaturerne på foderstoffabrikkerne generelt steget, pri­mært som følge af kundernes skærpede krav til foderets mikrobiologiske kvalitet. Desuden vinder såkaldte feed proces­sorer/expandere stigende udbredelse, hvilket bevirker, at proce­stemperaturerne yderligere øges. Det vides ikke, i hvor høj grad stigende proces­temperaturer påvirker foderets fytaseaktivi­tet.

Formålet med denne undersøgelse var derfor at sammenligne forskellige produk­tionspro­cessers effekt på fytaseaktiviteten i fabriks­fremstillet foder.

MATERIALE OG METODE

Undersøgelsen blev gennemført på A/S KFK's foderstoffabrik i Randers under nor­male driftsforhold. JESMA-MATADOR A/S ydede teknisk bistand og medvirkede ved prøveudtagning og registreringer.

I undersøgelsen indgik en smågriseblan­ding (KFK Kvikstart), som havde et rela­tivt højt fytinsyreindhold og en høj fytase­aktivitet.

Blandingen indeholdt bl.a. 22 pct. byg, 43,4 pct. hvede og 18,5 pct. sojaskrå.

Fremstilling af foderet omfattede følgende processer:

Udvejning	Ud fra en recept styrede en computer doseringen fra råvaresiloerne. Råvarerne blev udvejet via elektroniske vægte.
Formaling.	Råvarerne blev for­malet på en hammermølle med 3 mm soldstørrelse. Som følge af den mekaniske påvirkning (frik­tion) steg temperaturen i melet.
Blanding.	Råvarerne blev blandet i 3-4 minutter på en vandret­lig­gende hurtigblan­der.
Tryk-konditionering.	Animalsk fedt blev tilsat i en kaskadeblan­der (mixer, hvortil der ledes damp). Meltempera­turen steg herved til 75-80 ºC. Gennem­løbs­tiden var ca. 30 sekunder.

Det opvarmede mel blev ledt ned i en feed ­processor (Matador FP 34), hvor det blev yderligere opvarmet til 100-110 ºC via tryk, æltning og friktion. Behand­lingen foretages med en skruefor­met snegl (snek­ke), hvor gevind­stig­ningen varieres. For enden af snekken er placeret en hydraulisk reguleret spalteåbning.

Figur 2. Skitse af procesforløbet på foderstoffabrikken samt plan for prø­veudtagning

I kaskadeblanderen steg foderblandingens temperatur efter tilledning af damp med ca. 53 ºC til ca. 81 ºC. Det resulterede i, at fytase­aktiviteten i foderet faldt med 24 pct., hvilket var tæt på at være signifikant (P < ,06).

Fytaseaktiviteten blev yderligere reduceret ved at passere feed processoren, men denne havde kun signifikant effekt på fytaseaktivite­ten under normal driftstem­peratur.

Presning af foderet reducerede dets fytase­akti­vitet. Reduktionen var dog kun signifi­kant, hvis foderet ikke i forvejen var forarbejdet ved høj temperatur.

Tabel	1.Fytaseaktivitet i foderblanding ved varierende procestemperatur () = relativ fytaseaktivitet, før kaskadeblander = 100
Procestrin		Temperatur, ºC	Fytaseaktivitet µmol/g protein pr.minut
B.1  Før kaskadeblander		27,9	1,7a (100)
B.2  Efter kaskadeblander		80,5	1,3a (76)
C.1  Efter feed processor, lav tem­pera­tur		94,2	1,2a (71)
C.2  Efter feed processor, normal tempera­tur		101,5	0,3b(18)
D.1  Efter feed processor (94 ºC), presse		75,1	0,6c (35)
D.2  Efter feed processor (102 ºC), presse		78,8	0,2bd(12)
D.3  Efter kaskadeblander, presse		69,8	0,8e (47)

a, b, c, d, e: Signifikant forskellige (P< ,05)

Ud fra tabel 1 kan det beregnes, at hvert enkelt procestrin i forhold til det fore­gående reducerer fytaseaktiviteten i foderet med følgende pct.:

* Kaskadeblander: 24 pct.

* Feed processor, normal temperatur: 77 pct.

* Presse: 33-50 pct.

Den relativt kraftigste reduktion i fytase­aktivi­te­ten opnås således ved anvendelse af feed processor under normal driftstem­peratur.

Effekten af presning er størst, hvor foderet ikke i forvejen er kraftigt varmebehandlet.

Foderets fytaseaktivitet blev reduceret med i alt 88 pct., såfremt foderet gennemløb alle pro­cestrin. Hvis foderet blev ledt direkte fra kaska­deblander til presse, reduceredes fytase­ak­tivite­ten "kun" med 53 pct.

Hollandske undersøgelser

Negativ effekt på fytaseaktiviteten af pro­cestemperaturer over 80 ºC er også fundet­ i en hol­landsk undersøgelse. Der blev fundet en reduktion i fytaseaktiviteten i to fytaserige kornblandinger på henholdsvis 21 pct. og 44 pct. efter presning ved ca. 80 ºC. Tempera­turen i melet før presning var ca. 75 ºC. I undersøgelsen indgik også 3 foderblan­dinger med relativt lavt fyta­seindhold. Efter presning under tilsvarende proce­stemperaturer som kornblandinger­ne faldt fytaseaktiviteten med 25-100 pct. Den relativt største reduktion i fytaseakti­vitet forekom ved lavt fytaseindhold i foderet.

Det hollandske forsøg viste også, at et kraftigt fald i fytaseaktiviteten i en fyta­serig  blanding  blev  ledsaget af et fald i fordøjeligheden af fosfor, såfremt grisenes behov ikke var dæk­ket. Forskelle i fos­forfordøjeligheden kom­mer tydeligst til udtryk, når grisenes fosforbe­hov ikke er dækket, idet absorptionen af fosfor fra tarmen da er maksimal. I blandin­gen, hvor fytase­akti­vi­te­ten var redu­ceret med 44 pct., faldt for­døje­lig­heden af fosfor fra 49,5 til 40,0 (knap 10 procenten­heder). Ved at øge tem­peraturen i melet før pres­ning til 80 ºC op­hørte fytaseak­ti­viteten.

Fosforfor­døjeligheden faldt da knap 20 pro­centenheder.

I blandinger med meget lav fytaseaktivitet fandtes en lav fosforfordøjelighed (ca. 30 pct.) og denne blev ikke reduceret yderli­gere som følge af forbehandling og pres­ning ved henholdsvis 75 ºC og 80 ºC.

Den hollandske undersøgelse viser altså, at procestemperaturer over 80 ºC nedsætter for­døjeligheden af fosfor i fytaserige blandinger, men ikke i fytasefattige, hvor fordøjeligheden i forvejen er lav.

Det følger heraf, at varme­behandling og brug af fytase­fattige foderstof­fer er to sider af samme sag. I begge tilfælde kan der tæn­kes at opstå risiko for, at grisene under­forsynes med fosfor.

Fordøjeligt fosfor

Betydningen af en reduktion i fytaseaktivi­teten skal ses i relation til foderets indhold af fordøjeligt fosfor og svinenes behov.

Ind­holdet af for­døjeligt fosfor i KVIKSTART før og efter var­mebe­hand­ling kan beregnes til henholdsvis 5,3 og 5,0 g/kg. Beregninger­ne er baseret på hollandske tabel­værdier for foderstoffers indhold af fordøje­ligt fosfor, hvor der angives forskelli­ge vær­dier for varmebe­handlet/ikke varmebe­handlet korn.

Det fordøjelige indhold af fosfor skal vur­deres i forhold til den tilsvarende hollands­ke norm for fordøjeligt fosfor. Den er for små­grise i vægtintervallet 10-20 kg på 3,7 g fordøjeligt fosfor pr. kg.

En direkte sammen­ligning forudsætter, at energi-indholdet i en dansk og en hol­landsk smågriseblanding er ens. Den anvendte (danske) blanding er de­klareret at inde­holde 116 FEs pr. 100 kg. Selv ved et ret afvigende indhold af energi i en til­svaren­de hollandsk blanding vil indholdet af fordøjeligt fosfor i den danske blanding rigeligt opfylde den hollandske norm for fordøjeligt fosfor. Da fytaseakti­viteten i kornet ikke, som forudsat i be­regningerne, er nul, er det reelle indhold af fordøjeligt fosfor endda højere end anført.

At indholdet af fordøjeligt fosfor i smågri­seblandingen kun falder med 0,3 g pr. kg skyldes væsentligst, at indholdet af for­døjeligt fosfor af animalsk og uorganisk oprindelse er meget højt (3,9 g/kg) i for­hold til indholdet af fordøjeligt fosfor fra kornet. Kun kornde­lens fosfor på­virkes af varmebehandlingen.

Lav fytaseaktivitet i foderet synes kun at medføre et kritisk lavt indhold af fordøje­ligt fosfor, hvis foderet indeholder relativt meget vegetabilsk fosfor. Beregningsek­sempler viser således, at fa­briksfrem­stille­de fiberrige fo­derblandinger, der inde­holder rapskager, solsikkeskrå, ko­koskager og even­tuelt majsbi­produkter, kan inde­holde mindre fordøjeligt fosfor, end den hollandske norm angiver. Vel at mærke, selv om kravet til totalfosfor efter den danske norm er opfyldt.

Det tilrådes derfor foderstoffabrikanterne at beregne indholdet af fordøjeligt fosfor, særligt i "ekstreme" sofoderblandinger, ud fra hol­landske tal. Indeholder sofoderblan­dinger­ne mindre end 3,0 g fordøjeligt fosfor pr. kg (enhedsblanding) eller 3,2 g fordøjeligt fosfor pr. kg (diegivende søer), kan fosforniveauet eventuelt hæves ud over nor­men. Ekstra tilskud af fosfor bør dog ikke gives ukritisk, idet de hollandske normer for fordøjeligt fosfor anses for rigeligt høje. De hollandske normer af­prøves nu under Den rullende Afprøvning, i første omgang på slagtesvin.

Mikrobiel fytase

Alternativt kan indholdet af fordøjeligt fosfor hæves ved iblanding af mikrobielt fremstillet fytase. Flere forsøg tyder på, at tilsætning af "syntetisk" fytase til foderblandinger uden "naturlig" fytase øger fordøjeligheden af fosfor fra typisk ca. 30 til 50-60 pct.

Heller ikke mikrobielt fremstillet fytase er dog nødvendigvis temperaturstabilt. En hol­landsk undersøgelse af procestempera­turens indvirkning på aktiviteten af mikro­bielt fytase tilsat en foderblanding viste således, at fytase­aktiviteten faldt med 17 pct. og 54 pct., såfremt foderet blev pres­set ved henholdsvis 84 ºC og 87 ºC. Forud for presningen var melet opvarmet til 65 ºC.

Det anvendte fytase var fremstillet ved dyrkning af skimmelsvampen Asper­gillus ficuum. Hvorvidt mikrobielt fytase af anden oprindelse er temperaturstabilt under de nuværende procesbetingelser på foderstoffabrikker er usikkert og plan­lægges derfor undersøgt.

Hjemmeblandet foder

I hjemmeblandet kornfoder, hvor der er aktivt fytase til stede, vil der altid være et rigeligt indhold af fordøjeligt fosfor. Det faktiske indhold vil endda være højere end det beregnede ifølge den hollandske mo­del.

Det skyldes, at fytase fra et foder­stof kan øge fordøjeligheden af fosfor fra andre foderstof­fer, f.eks. sojaskrå og rapska­ger, således at foderblandingen indeholder mere fordøje­ligt fosfor end beregnet ud fra for­døjeligheden af fosfor i de enkelte foder­stof­fer.

Vitaminer og aminosyrer

Da procestemperaturerne under foderfrem­stil­lingen viste sig at have kraftig negativ effekt på fytaseaktiviteten, blev der fore­taget supple­rende undersøgelser af effekten på andre varme­følsomme næringsstoffer, såsom vitami­ner og aminosyrer.

Analyser af indholdet af vitamin A og E og aminosyrer i foderprøver, som er udtaget 3 steder i fremstillingsprocessen, er vist i hen­holdsvis tabel 2 og tabel 3. Hvert resultat er gennemsnit af 2 prøver.

Varmepåvirkning fra presse og/eller feed processor medførte ingen signifikante forskelle i indholdet af A- og E-vitaminer, selv om begge vitaminer anses for stærkt var­me­føl­somme.

Foderets lysinindhold viste faldende ten­dens som følge af varmepåvirkning fra presse og/eller feed processor. Faldet var tæt på at være signifikant (P< ,10). Ind­holdet af de øvrige analyserede aminosyrer var ikke på­virket.

Tabel 2. Indhold af vitamin A og E i foderblanding ved vari­erende procestemperatur
	Vitamin
Procestrin	A, IE/kg	E, mg/kg
Efter kaskadeblan­der	9470	102
Efter feed pro­cessor(102 ºC), presse	9605	101
Efter kaskadeblan­der, presse	9120	107

Tabel 3.	Indhold af vigtige aminosyrer i foderblanding ved varierende procestemperatur
		Aminosyrer, g/16 g N
Procestrin		lysin	methionin	cystin	treonin
Efter kaskadeblander		6,45	1,88	1,46	3,69
Efter feed processor(102 ºC) presse		6,09	1,67	1,55	3,53
Efter kaskadeblander, presse		6,16	1,82	1,55	3,66

I et tilsvarende schweizisk forsøg blev under­søgt effekten af expander (svarer til feed processor) og presse på en fo­derblan­dings indhold af vitaminerne A, D₃, E, B₁, B₂, pantothensyre, niacin, folinsyre, biotin samt aminosyren; met­hionin. I det færdig­fremstille­de foder blev genfundet 90-100 pct. af de tilsatte stoffer. Usikkerhed ved prøvetagning og analyse taget i betragtning skete der såle­des kun et meget ringe tab, hvilket resultater­ne i nærværende under­søgelser bekræfter.

Foderets in vitro-fordøjelighed

Fordøjeligheden af organisk stof in vitro blev  bestemt på i  alt  6 foderprøver, der var udtaget de samme tre steder som anført i tabel 2 og 3. Resultaterne viste ingen effekt af proces­temperatur på in vitro-fordøjeligheden, som varierede mel­lem 82,4 og 85,4 pct.

Kortvarig, kraftig varmepåvirkning, som den fore­kommer i feed processor og pres­se, synes således generelt ikke at reducere foderets vitaminindhold og fordøjelighed in vitro. Foderstoffabrikan­ter­ne bør dog være særligt opmærksomme på foderets lysi­nindhold og om nødvendigt til­sætte ekstra lysin for at kompensere for pro­cestabet.

REFERENCER

Boisen, S., 1987. Fytinsyre og fytaseakti­vitet i foderstoffer. Meddelelse nr. 675 fra Statens  Husdyrbrugsforsøg.

Jongbloed, A.W. and P.A. Kemme, 1990. Effect of pelleting mixed feeds on phytase activity and the apparent absorbability of phosphorus and calcium in pigs. Anim. Feed Sci. Techn. 28, 233-242.

Larsen, T., 1992. Udnyttelse af fytinsyre­fos­for hos enmavede dyr. Statens Hus­dyrbrugs­for­  søgs årsmøde.

Produktschap voor veevoeder, 1990. Herziene tabel verteerbaar fosfor veevoe­dergrond­stoffen voor varkens. Cvbre­eks nr. 4, 10 pp.

Simons, P.C.M., Versteegh, H.A.J., Jong­bloed, A.W., Kemme, P.A., Slump, P., Bos, K.D., Wolters, M.G.E., Beudeker, R.F. and G.J. Ver­schoor, 1990. Impro­ve­ment of phosphorus availability by micro­bial phytase in broi­lers and pigs. Br.J. Nutr. 64, 525-540.