Phytasen werden seit 1991 als Futtermittelzusatzstoff für Tiere vermarktet und werden mittlerweile von den meisten Tierhaltern in der Welt verwendet. Heute sind sie einer der am meisten untersuchten und wichtigsten Zusatzstoffe in der Tierernährung. Der Grund für diesen Erfolg liegt darin, dass dieses Enzym die Verwertung des Phosphors, der von Natur aus in Form von Phytaten im Futter vorhanden ist, verbessert. Phosphor ist eigentlich für das Tier nicht verwertbar, weshalb Landwirte in der Vergangenheit ihren Futtermitteln anorganischen Phosphor, einen teuren Zusatzstoff, beifügten. Phytase – ein bei Wiederkäuern natürlich vorkommendes Enzym – ist bei Monogastriern wie Schweinen oder Masthähnchen bekanntermaßen nicht vorhanden, was die Entwicklung von Phytasezusätzen für diese Tierarten vorangetrieben hat. Derzeit wird der EU-Markt von nur 5 Akteuren angeführt, da Phytaseprodukte im Europäischen Register für Futtermittelzusatzstoffe zertifiziert werden müssen, um in der EU verkauft werden zu können. Im Folgenden erläutern wir von Alcimed die vier Stufen der Phytase-Wertschöpfungskette und die wichtigsten Herausforderungen, welche die Akteure bewältigen müssen, um in dieser Branche erfolgreich zu sein.
Dieser Schritt ermöglicht, dass Phytase für den Verkauf zur Verfügung steht, und umfasst alle Forschungs- und Entwicklungs- sowie Herstellungsprozesse. In Europa sind die führenden Unternehmen AB Vista, BASF, DSM, Dupont und Huvepharma.
Dieser Wettbewerb hat zu einer Vielzahl von Innovationen auf dem Phytasemarkt geführt, insbesondere in Bezug auf zwei entscheidende Aspekte: Phosphorfreisetzung und thermische Stabilität. In den letzten Jahren lag der Schwerpunkt auch auf dem Verständnis, der Quantifizierung und der Bewertung zusätzlicher ernährungsphysiologischer Wirkungen, wie z. B. der Freisetzung von Kalzium, Aminosäuren und Myo-Inositol sowie des Energiegewinns durch das Enzym.
Die größte Herausforderung für Lieferanten bestand darin, ein Produkt mit verbesserter Wirkung (z. B. bessere Phosphorfreisetzung und thermische Stabilität) zu entwickeln und herzustellen und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten. Da die konkurrierenden Produkte immer näher an die Grenze der Phosphorfreisetzung herankommen, müssen die Anbieter nach Wegen suchen, um sich auf einem zunehmend standardisierten Markt durch Dienstleistungen und ernährungswissenschaftliches Fachwissen von der Konkurrenz abzuheben.
Eine Vormischung ist eine Mischung von Elementen, die nur in sehr geringen Mengen benötigt werden, wie z. B. Vitamine, Spurenelemente oder Enzyme (einschließlich Phytase) im Tierfutter. Die sehr geringen Mengen können eine Herausforderung für die Sicherstellung einer angemessenen Mischbarkeit im Futter für Futtermühlen darstellen. Die Vormischer sind daher für die Herstellung einer Vormischung verantwortlich, die sich in der weiteren Wertschöpfungskette viel leichter einarbeiten und verarbeiten lässt. Interessant ist, dass Phytase-Hersteller auch Vormischer sein können, wobei DSM und BASF die weltweit größten bzw. drittgrößten Vormischer sind.
Bei Phytase besteht die größte Herausforderung für Vormischer darin, die richtige Phytase auszuwählen, um sicherzustellen, dass ihre eigenen Produkte zuverlässige Wirkungen und eine hohe Kosteneffizienz für ihre Kunden aufweisen.
Futtermühlen sind dafür zuständig, die Vormischungen mit dem Tierfutter (z. B. Weizen, Mais usw.) zu vermischen. Durch mechanisches Mahlen dieser Mischung, z. B. durch Pressen oder Zerkleinern, entsteht ein Produkt, in dem alle wichtigen Nährstoffe gleichmäßig verteilt sind. Anschließend erfolgt ein Pelletierungsprozess und eine thermische Behandlung mit dem doppelten Ziel, problematische Mikroorganismen wie Salmonellen zu beseitigen und das Produkt in eine Pelletform zu bringen, die für den Tierverzehr geeignet ist. Der größte Futtermittelhersteller in Europa ist For farmers B.V., ein Unternehmen mit Sitz in den Niederlanden, das 2014 6,5 Millionen Tonnen Futtermittel produzierte.
Neben der Wirksamkeit der Phytase in Bezug auf die Phosphorfreisetzung ist der wichtigste Aspekt für die Futtermittelhersteller die thermische Stabilität. Die hohen Temperaturen (80 Grad Celsius oder mehr), die beim Pelletieren auftreten, können das Enzym denaturieren und seine ernährungsphysiologische Wirkung drastisch verringern, was bei den Tieren zu Phosphor- und Kalziummangel führen kann. Es gibt zwar Alternativen, aber Pellets sind bisher die vorherrschende Form, um Futtermittel an Tiere zu verfüttern.
Dies ist der allerletzte Schritt der Phytase-Wertschöpfungskette, bei dem das Futter an die Tiere verteilt wird, um deren Nährstoffbedarf zu decken. Der Abbau der Phytate hat den zusätzlichen Vorteil, dass die ernährungshemmenden Wirkungen von Phytaten, wie z. B. die Bindung von Kalzium, nicht zum Tragen kommen. Das Wachstum und das Wohlbefinden der Tiere werden in dieser Phase genau überwacht, um ein optimales Schlachtgewicht zu gewährleisten und so die Einnahmen der Integratoren zu maximieren.
Der schwierigste Aspekt der Phytaseanwendung in dieser Phase besteht darin, sicherzustellen, dass die Gesamtmenge an Phosphor (aus dem Phytatabbau und zusätzlichen anorganischen Phosphorzugaben) dem Bedarf der Tiere entspricht. Jeder Mangel an Phosphor oder Kalzium in der Ernährung der Tiere hat schwerwiegende Auswirkungen auf ihre Entwicklung und Gesundheit.
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In allen vier Hauptphasen der Phytase-Wertschöpfungskette arbeiten Akteure an Innovationen, um Herausforderungen wie die Aufrechterhaltung der Kosteneffizienz, die Gewährleistung der thermischen Stabilität oder die Zuverlässigkeit des Produkts zu bewältigen. Aufgrund strenger Vorschriften für Futtermittelzusatzstoffe gibt es in Europa bisher nur eine kleine Anzahl von Akteuren. Dies bedeutet jedoch nicht, dass der Wettbewerb nicht hart ist und regelmäßig neue Phytasen auf den Markt gebracht werden. Dieser Wettbewerb hat die Anbieter dazu veranlasst, sich dem Grenzwert für die Phosphorfreisetzung anzunähern und zusätzliche ernährungsphysiologische Effekte zu erforschen und verbessern – ein Trend, der sich sicherlich fortsetzen wird.
Über die Autoren,
Axel, Consultant und Quentin, Project Manager in Alcimeds Life Sciences Team in der Schweiz
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