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	1,7^a (100)
B.2 Efter kaskadeblander		80,5	1,3^a (76)
C.1 Efter feed processor, lav temperatur		94,2	1,2^a (71)
C.2 Efter feed processor, normal temperatur		101,5	0,3^b(18)
D.1 Efter feed processor (94 ºC), presse		75,1	0,6^c (35)
D.2 Efter feed processor (102 ºC), presse		78,8	0,2^bd(12)
D.3 Efter kaskadeblander, presse		69,8	0,8^e (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.