Что связывают кормовые сорбенты – микотоксины или витамины?

01.04.2014

        Кормовые сорбенты – это …

   Кормовые сорбенты – это ветеринарные препараты и кормовые добавки, предназначенные для связывания в желудочно-кишечном тракте и выведения из организма животных токсичных веществ. На мировом рынке препаратов для животных сорбенты впервые появились после того, как стало известно, что практически в 100 % случаев корма для животных заражены микотоксинами.

  Среди всех возможных токсичных загрязнителей кормов для животных и птицы наиболее высокую опасность представляют микотоксины. Как известно, микотоксины это ядовитые вещества микроскопических грибов, которые контаминируют корма и вызывают интоксикации у сельскохозяйственных животных (микотоксикозы).

  Ежегодно загрязнение кормов микотоксинами приводит к громадным убыткам в животноводстве и птицеводстве вследствие снижения продуктивности и повышения падежа. В большинстве стран мира содержание микотоксинов в кормах строго регламентируется. Использование кормов, в которых концентрация хотя бы одного из микотоксинов превышает максимально допустимый уровень (МДУ), запрещено. Но в настоящее время уже не официальные запреты, а осознанное отношение к проблеме и понимание ее актуальности производителями продукции животноводства является основным фактором, ограничивающим использование токсичных кормов. Давно стало нормой обязательное включение в рацион животных и птицы ветеринарных препаратов и кормовых добавок с антитоксическими свойствами.

  Микотоксины образуются в пораженном грибами зерне на всех этапах его производства и переработки. При выращивании зерновых и зернобобовых культур микотоксины накапливаются вследствие поражения растений фузариозами. Поэтому грибы рода Fusarium и образуемые ими микотоксины называют соответственно «полевыми плесенями» и «полевыми микотоксинами». К полевым микотоксинам относятся Т-2 токсин, дезоксиниваленол, зеараленон и фумонизины. В процессе хранения зерна полевые грибы находятся в состоянии покоя. В условиях складских помещений на зерне и растительных кормах развиваются «плесени хранения» – грибы Aspergillus flavus и Aspergillus ochraceus, которые продуцируют афлатоксины и охратоксины.

Сорбенты. Полярность – как одна из ключевых характеристик.

  Действие сорбентов основано на способности выводить микотоксины из желудочно-кишечного тракта животных. Сорбенты должны быстро связывать и эффективно удерживать микотоксины при различных уровнях кислотности. Кроме микотоксинов, кормовые сорбенты способны связывать бактериальные токсины, токсичные продукты метаболизма, продукты гниения, ионы тяжелых металлов и радиоактивные соединения. Как мы видим, спектр сорбируемых веществ весьма разнообразен не только по происхождению, но и по физико-химическим свойствам. Негативным качеством сорбирующих материалов является низкая специфичность, вследствие которой может происходить связывание питательных веществ (незаменимых жирных кислот, витаминов, аминокислот) и ветеринарных лекарственных препаратов.

  Возникает уместный вопрос: не могут ли сорбенты связывать также и нужные организму животных вещества, например витамины? Что бы дать ответ на этот вопрос, нужно разобраться, что же такое сорбция, как устроены и как работают сорбенты.

Сорбция – это …

Сорбция – это поверхностное явление, происходящее на разделе двух несмешивающихся фаз, например твердой и жидкой, твердой и газообразной или на разделе дух несмешивающихся жидкостей, таких как вода и масло. Сорбцию можно сравнить с тем, как магнит удерживает мелкие металлические детали или металлическую стружку.

  Различают два вида сорбции – адсорбцию и абсорбцию. Адсорбция – это связывание сорбируемого вещества поверхностью твердых частиц сорбента, в то время как абсорбция – это поглощение сорбируемого вещества всем объемом сорбента. В качестве примера абсорбции можно привести известное всем поглощение каротиноидов маслом из воды в процессе приготовления блюд из моркови. Масло при этом окрашивается в оранжевый цвет.

  В кормлении животных чаще всего используют адсорбенты. Поверхность адсорбентов может быть водоотталкивающей (неполярной), как, например, у активированных углей, или смачивающейся (полярной), как у минеральных адсорбентов. Попробуйте растолочь таблетку активированного угля и смешать ее с водой. Уголь будет плавать на поверхности воды. И сделайте то же самое с каким-нибудь минеральным адсорбентом, например, со смектитом. Смектит легко смачивается и хорошо смешивается с водой.

В настоящее время известно, что для оптимального выбора сорбента нужно учитывать его полярность. Например, алюмосиликаты оказались активными только по отношению к полярным микотоксинам, в частности, к афлатоксинам. Микотоксины, не содержащие полярных групп, например, Т-2 токсин, фумонизины и зеараленон, адсорбируются полярными сорбентами менее эффективно. Для связывания гидрофобных микотоксинов лучше применять слабополярные или неполярные сорбенты.

  Все адсорбенты можно отнести к одному из двух типов – полярным или неполярным, другими словами – смачивающимся или несмачивающимся. В кормлении животных с целью профилактики и лечения кормовых токсикозов применяют полярные адсорбенты. К полярным относятся минеральные сорбенты, клеточные стенки дрожжей и растительные волокна. В группу неполярных адсорбентов входят активированные угли и, в меньшей степени, лигнин.

  Вещества, связываемые сорбентами, могут также быть гидрофобными либо гидрофильными.

Активированный уголь может адсорбировать жирорастворимые витамины

  Водоотталкивающие неполярные сорбенты называют также гидрофобными от греческих слов «гидрос» (вода) и «фобос» (боязнь), т.е. гидрофобные сорбенты «боятся» воды. Такие сорбенты отлично адсорбируют жиры, которые также «боятся» воды, т.е. относятся к гидрофобным соединениям. Поэтому гидрофобные сорбенты, в том числе активированные угли, очень хорошо связывают жиры и жирорастворимые витамины – A, D, E и K. В этом кроется одна из причин того, почему активированный уголь не нашел широкого применения в качестве кормовой добавки в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы. Однако благодаря высокой адсорбционной активности уголь часто используется в медицине при острых отравлениях. При этом сорбция витаминов мало кого беспокоит, поскольку уголь обычно принимают в течение короткого промежутка времени, за который гиповитаминоз не успеет проявиться.

  В случае с животными, которым принято включать в корм адсорбенты в небольших количествах постоянно, независимо от наличия микотоксинов, вред от адсорбции витаминов может быть больше, чем возможная польза от адсорбции небольшого количества микотоксинов. Косвенным доказательством этого являются результаты эксперимента, проведенного на кафедре птицеводства и наук о кормлении Корнелльского Университета (США, Нью-Йорк). Исследователи изучали влияние поверхностно-активных веществ (сокращенно ПАВ) на всасывание Т-2 токсина и витамина Е. ПАВ действуют противоположно адсорбентам. Они не снижают, а наоборот, повышают растворимость нерастворимых и гидрофобных веществ в воде. При этом повышается биодоступность для организма как микотоксинов, так и витамина Е. Ученых заинтересовало, что окажется сильнее – вред от микотоксинов, или польза от витаминов? Эксперимент показал, что повышение биодоступности витамина Е оказало более ощутимое влияние на организм, чем Т-2 токсин, поскольку показатели здоровья и продуктивности животных были лучше с применением ПАВ, чем в контрольной группе. Поэтому можно предположить, что в результате использования сорбентов, связывающих как микотоксины, так и витамины, вред от недостатка витаминов будет более заметен, чем польза от сорбции микотоксинов.

Минеральные адсорбенты способствуют более полному всасыванию витаминов

  С жирорастворимыми витаминами разобрались. Их адсорбции можно избежать, если не вводить в корм активированный уголь. А что же происходит с витаминами группы В и витамином С? Может ли использование кормовых сорбентов привести к гиповитаминозам? Ответ – нет, не может. Если использовать хорошо смачивающиеся адсорбенты минерального или растительного происхождения. Витамины В и С составляют группу водорастворимых витаминов. Это означает, что эти витамины хорошо растворимы в воде. Результаты многочисленных исследований показали, что адсорбция хорошо растворимых в воде веществ не превышает 5-10 %. Если вспомнить, что в корм витамины вносят исходя из потребностей животных, но без учета тех витаминов, которые содержаться в основных растительных и животных компонентах корма, то такой величиной адсорбции можно просто пренебречь. Более того, минеральные адсорбенты даже способствуют более полному всасыванию витаминов. Находясь в составе корма, минеральные адсорбенты замедляют прохождение корма по желудочно-кишечному тракту, а если сказать другими словами, то продлевают время нахождения корма в кишечнике. Естественно, что за более долгий период времени питательные вещества корма, в том числе и витамины, всасываются в большем количестве, чем в норме. Зная это, фармакологи уже давно применяют минеральные носители для лекарственных средств и витаминов с целью пролонгирования их действия.

  Большинство микотоксинов, подобно жирорастворимым витаминам, плохо растворяются в воде. В то же время, благодаря особым физико-химическим свойствам, они плохо растворяются в жирах. По этой причине наиболее высокой эффективностью адсорбции микотоксинов обладают минеральные адсорбенты, хорошо смачивающиеся в воде.

Тип сорбентов	Эффективность адсорбции
	Микотоксины	Жирорастворимые витамины	Водорастворимые витамины
Минеральные сорбенты	Высокая	Средняя	Отсутствует
Уголь	Средняя	Высокая	Слабая

Все аминокислоты растворимы в воде и не связываются кормовыми сорбентами

   Не менее витаминов, специалистов по кормлению интересует вопрос о сорбции аминокислот. Известно, что в состав белков практически у всех живых организмов входят 20 аминокислот. Молекула каждой аминокислоты несет минимум две полярные ионогенные группы – кислотную группу и аминогруппу, которые делают ее хорошо растворимой в воде. У многих аминокислот радикалы также гидрофильны или даже ионогены, что делает их еще более растворимыми. Некоторые аминокислоты, например аланин и фенилаланин, содержат гидрофобные группы. Однако они гораздо короче, чем молекулы жирных кислот или витаминов А и Е, в связи с чем практически не влияют на их растворимость в воде. В то же время, активированный уголь может в некоторой степени адсорбировать аминокислоты, молекулы которых содержат неполярные и гидрофобные группы. К аминокислотам, которые могут быть адсорбированы активированным углем в большей степени, чем другие, относятся алифатические аминокислоты глицин, аланин, валин, лейцин и изолейцин, серосодержащие аминоксилоты цистеин и метионин, а также ароматическая аминокислота фенилаланин.

Тип сорбентов	Эффективность адсорбции аминокислот в зависимости от полярности боковой цепи
	Микотоксины	Полярная	Неполярная
Минеральные сорбенты	Высокая	Отсутствует	Отсутствует
Уголь	Средняя	Отсутствует	Средняя

  Напомним, что все аминокислоты водорастворимы, поскольку обязательно содержат карбоксильную группу и аминогруппу. Но не стоит также забывать, что при наличии полярной боковой цепи растворимость аминокислот усиливается. Данные о полярности боковых цепей аминокислот представлены в таблице.

Полярность	Строение боковой цепи	Аминокислоты	Полярность
Неполярные	Алифатические	Глицин Лейцин Изолейцин Валин Аланин	-2,4 -2,3 -2,2 -2,0 -1,9
	Серосодержащие	Метионин Цистеин	-1,5 -1,2
Полярные	Ароматические	Фенилаланин Триптофан Тирозин	+0,8 +5,9 +6,1
	Иминокислоты	Пролин	+6,0
	Нейтральные	Треонин Серин Глутамин Аспарагин	+4,9 +5,1 +9,4 +9,7
	Кислые	Глутаминовая кислота Аспарагиновая кислота	+10,2 +11,0
	Основные	Гистидин Лизин Аргинин	+10,3 +15,0 +20,0

   Теперь, получив информацию о том, какие бывают сорбенты, как происходит сорбция и какими свойствами обладают молекулы микотоксинов, витаминов и аминокислот, мы знаем, чего ожидать от того или иного кормового сорбента. Не нужно забывать, что адсорбируются только жирорастворимые витамины и только гидрофобными адсорбентами, например, активированными углями. Минеральные адсорбенты связывают только микотоксины, которые характеризуются слабой растворимостью в воде. Водорастворимые витамины и аминокислоты не адсорбируются ни активированными углями, ни минеральными адсорбентами.