ЩО ЗВ’ЯЗУЮТЬ КОРМОВІ СОРБЕНТИ – МІКОТОКСИНИ ЧИ ВІТАМІНИ?

21.01.2017

    Кормові сорбенти – це …

Кормові сорбенти – це ветеринарні препарати, кормові добавки, призначені для зв’язування у шлунково-кишковому тракті і виведення з організму тварин токсичних речовин. На світовому ринку препаратів для тварин сорбенти вперше з’явилися після того, як стало відомо, що практично в 100 % випадків корми для тварин контаміновані мікотоксинами.

 

 

 

Серед усіх можливих токсичних забруднювачів кормів для тварин та птиці найбільш високу небезпеку становлять мікотоксини. Як відомо, мікотоксини це отруйні речовини мікроскопічних грибів, які контамінують корми і викликають інтоксикації у сільськогосподарських тварин (мікотоксикози).

 

Щорічно забруднення кормів мікотоксинами призводить до величезних збитків у тваринництві та птахівництві внаслідок зниження продуктивності і підвищення падежу. У більшості країн світу вміст мікотоксинів у кормах суворо регламентується. Використання кормів, в яких концентрація хоча б одного з мікотоксинів перевищує максимально допустимий рівень (МДР), заборонено. Але в даний час вже не офіційні заборони, а усвідомлене ставлення до проблеми і розуміння її актуальності виробниками продукції тваринництва є основним чинником, що обмежує використання токсичних кормів. Давно стало нормою обов’язкове включення в раціон тварин і птиці ветеринарних препаратів та кормових добавок з антитоксичними властивостями.

 

Мікотоксини утворюються в ураженому грибами зерні на всіх етапах його виробництва та переробки. При вирощуванні зернових і зернобобових культур мікотоксини накопичуються внаслідок ураження рослин фузаріозами. Тому гриби роду Fusarium і утворені ними мікотоксини називають, відповідно, «польовими цвілями» і «польовими мікотоксинами». До польових мікотоксинів відносяться Т-2 токсин, дезоксиніваленол, зеараленон і фумонизини. У процесі зберігання зерна польові гриби перебувають у стані спокою. В умовах складських приміщень на зерні та рослинних кормах розвиваються «цвілі зберігання» – гриби Aspergillus flavus і Aspergillus ochraceus, які продукують афлатоксини і охратоксини.

 

Сорбенти. Полярність – як одна з ключових характеристик

Дія сорбентів базується на здатності виводити мікотоксини з шлунково-кишкового тракту тварин. Сорбенти повинні швидко зв’язувати і ефективно утримувати мікотоксини при різних рівнях кислотності. Крім мікотоксинів, кормові сорбенти здатні зв’язувати бактеріальні токсини, токсичні продукти метаболізму, продукти гниття, іони важких металів і радіоактивні сполуки. Як ми бачимо, спектр речовин, що сорбуються, досить різноманітний не тільки за походженням, але і за фізико-хімічними властивостями. Негативною якістю сорбуючих матеріалів є низька специфічність, внаслідок якої може відбуватися зв’язування поживних речовин (незамінних жирних кислот, вітамінів, амінокислот) і ветеринарних лікарських препаратів.

 

Виникає слушне питання: чи не можуть сорбенти зв’язувати також і потрібні організму тварин речовини, наприклад, вітаміни? Щоб дати відповідь на це запитання, потрібно розібратися, що ж таке сорбція, як  побудовані і як працюють сорбенти.

   Сорбція – це…

Сорбція – це поверхневе явище, що відбувається на розділі двох незмішуваних фаз, наприклад твердої і рідкої, твердої і газоподібної або на розділі двох незмішуваних рідин, таких як вода і олія. Сорбцію можна порівняти з тим, як магніт утримує дрібні металеві деталі або металеву стружку.

 

Розрізняють два види сорбції – адсорбцію і абсорбцію. Адсорбція – це зв’язування речовини, що сорбується,  поверхнею твердих частинок сорбенту, в той час як абсорбція – це поглинання речовини, що сорбується, всім обсягом сорбенту. В якості прикладу абсорбції можна привести відоме всім поглинання каротиноїдів маслом з води в процесі приготування страв з моркви. Масло при цьому забарвлюється в оранжевий колір.

 

При годуванні тварин найчастіше використовують адсорбенти. Поверхня адсорбентів може бути водовідштовхувальна (неполярна), як, наприклад, поверхня активованого вугілля, або змочувальна  (полярна), як у мінеральних адсорбентів. Спробуйте розтовкти таблетку активованого вугілля і змішати її з водою. Вугілля буде плавати на поверхні води. І зробіть те ж саме з будь-яким мінеральним адсорбентом, наприклад, з смектитом. Смектит легко змочується і добре змішується з водою.

 

В даний час відомо, що для оптимального вибору сорбенту потрібно враховувати його полярність. Наприклад, алюмосилікати виявилися активними тільки по відношенню до полярних мікотоксинів, зокрема, до афлатоксинів. Мікотоксини, які не містять полярних груп, наприклад, Т-2 токсин, фумонізини і зеараленон, адсорбуються полярними сорбентами менш ефективно. Для зв’язування гідрофобних мікотоксинів краще застосовувати слабо полярні або неполярні сорбенти.

 

Всі адсорбенти можна віднести до одного з двох типів – полярних або неполярних, іншими словами – змочувальних або незмочувальних. Для годування тварин з метою профілактики і лікування кормових токсикозів застосовують полярні адсорбенти. До полярних відносяться мінеральні сорбенти, клітинні стінки дріжджів і рослинні волокна. В групу неполярних адсорбентів входять активоване вугілля і, меншою мірою, лігнін.

 

Речовини, що зв’язуються сорбентами, можуть також бути гідрофобними або гідрофільними.

Активоване вугілля може адсорбувати жиророзчинні вітаміни

Водовідштовхувальні неполярні сорбенти називають також гідрофобними від грецьких слів «гідрос» (вода) і «фобос» (страх), тобто гідрофобні сорбенти «бояться» води. Такі сорбенти відмінно адсорбують жири, які також «бояться» води, тобто відносяться до гідрофобних сполук. Тому гідрофобні сорбенти, у тому числі активоване вугілля, дуже добре зв’язують жири і жиророзчинні вітаміни – A, D, E і K. У цьому криється одна з причин того, чому активоване вугілля не знайшло широкого застосування в якості кормової добавки в годуванні сільськогосподарських тварин і птиці. Однак, завдяки високій адсорбційній активності вугілля часто використовується в медицині при гострих отруєннях. При цьому сорбція вітамінів мало кого турбує, оскільки вугілля зазвичай приймають протягом короткого проміжку часу, за який гіповітаміноз не встигне проявитися.

 

У випадку з тваринами, яким прийнято включати в корм адсорбенти в невеликих кількостях постійно, незалежно від наявності мікотоксинів, шкода від адсорбції вітамінів може бути більшою, ніж можлива користь від адсорбції невеликої кількості мікотоксинів. Непрямим доказом цього є результати експерименту, проведеного на кафедрі птахівництва і наук про годування Корнельського Університету (США, Нью-Йорк). Дослідники вивчали вплив поверхнево-активних речовин (далі-ПАР) на всмоктування Т-2 токсину та вітаміну Е. ПАР діють протилежно адсорбентам. Вони не знижують, а навпаки, підвищують розчинність нерозчинних і гідрофобних речовин у воді. При цьому підвищується біодоступність для організму як мікотоксинів, так і вітаміну Е. Вчених зацікавило, що виявиться сильніше – шкода від мікотоксинів, або користь від вітамінів? Експеримент показав, що підвищення біодоступності вітаміну Е зробило більш відчутний вплив на організм, ніж Т-2 токсин, оскільки показники здоров’я і продуктивності тварин були краще з застосуванням ПАР, ніж у контрольній групі. Тому можна припустити, що в результаті використання сорбентів, що зв’язують як мікотоксини, так і вітаміни, шкоду від нестачі вітамінів буде більш помітно, ніж користь від сорбції мікотоксинів.

 

Мінеральні адсорбенти сприяють більш повному всмоктуванню вітамінів

З жиророзчинними вітамінами розібралися. Їх адсорбції можна уникнути, якщо не вводити в корм активоване вугілля. А що ж відбувається з вітамінами групи В і вітаміном С? Чи може використання кормових сорбентів призвести до гіповітамінозу? Відповідь – ні, не може. Якщо використовувати добре змочувальні адсорбенти мінерального або рослинного походження. Вітаміни В і С належать до групи водорозчинних вітамінів. Це означає, що ці вітаміни добре розчинні у воді. Результати численних досліджень показали, що адсорбція добре розчинних у воді речовин не перевищує 5-10 %. Якщо згадати, що в корм вітаміни вносять виходячи з потреб тварин, але без урахування тих вітамінів, які містяться в основних рослинних і тваринних компонентів корму, то такою величиною адсорбції можна просто знехтувати. Більш того, мінеральні адсорбенти навіть сприяють більш повному всмоктуванню вітамінів. Перебуваючи у складі корму, мінеральні адсорбенти уповільнюють проходження корму по шлунково-кишковому тракту, а і, якщо сказати іншими словами, то подовжують час перебування корму в кишечнику. Звичайно, що за більш довгий період часу поживні речовини корму, в тому числі і вітаміни, всмоктуються в більшій кількості, ніж в нормі. Знаючи це, фармакологи вже давно застосовують мінеральні носії для лікарських засобів і вітамінів з метою пролонгування їх дії.

 

Більшість мікотоксинів, подібно до жиророзчинних вітамінів, погано розчиняються у воді. У той же час, завдяки особливим фізико-хімічним властивостям, вони погано розчиняються у жирах. З цієї причини найбільш високою ефективністю адсорбції мікотоксинів характеризуються мінеральні адсорбенти, добре змочувальні у воді.

Тип сорбентів	Ефективність адсорбції
	Мікотоксини	Жиророзчинні вітаміни	Водорозчинні вітаміни
Мінеральні сорбенти	Висока	Середня	Відсутня
Активоване вугілля	Середня	Висока	Слабка

Всі амінокислоти розчинні у воді і не зв’язуються кормовими сорбентами

Не менш ніж вітаміни, фахівців по годівлі цікавить питання про сорбцію амінокислот. Відомо, що до складу білків практично у всіх живих організмів входять 20 амінокислот. Молекула кожної амінокислоти несе мінімум дві полярні іоногенні групи – кислотну групу і аміногрупу, які роблять її добре розчинною у воді. У багатьох амінокислот радикали також гідрофільні або навіть іоногенні, що робить їх ще більш розчинними. Деякі амінокислоти, наприклад аланін і фенілаланін, містять гідрофобні групи. Проте вони набагато коротше, ніж молекули жирних кислот та вітамінів А і Е, у зв’язку з чим практично не впливають на їх розчинність у воді. У той же час, активоване вугілля може в деякій мірі адсорбувати амінокислоти, молекули яких містять неполярні і гідрофобні групи. До амінокислот, які можуть бути адсорбовані активованим вугіллям більшою мірою, ніж інші, відносяться аліфатичні амінокислоти гліцин, аланін, валін, лейцин і ізолейцин, сірковмісні амінокислоти цистеїн і метіонін, а також ароматична амінокислота фенілаланін.

Тип сорбентів	Ефективність адсорбції амінокислот в залежності від полярності бічного ланцюга
	Мікотоксини	Полярна	Неполярна
Мінеральні сорбенти	Висока	Відсутня	Відсутня
Активоване вугілля	Середня	Відсутня	Середня

Нагадаємо, що всі амінокислоти водорозчинні, оскільки обов’язково містять карбоксильну групу і аміногрупу. Але не варто також забувати, що при наявності полярного бічного ланцюга розчинність амінокислот посилюється. Дані про полярності бічних ланцюгів амінокислот представлені в таблиці

Полярність	Будова бічного ланцюга	Амінокислоти	Полярність
Неполярні	Аліфатичні	Гліцин Лейцин Ізолейцин Валін Аланін	-2,4 -2,3 -2,2 -2,0 -1,9
	Сірковмісні	Метіонін Цистеїн	-1,5 -1,2
Полярні	Ароматичні	Фенілаланін Триптофан Тирозин	+0,8 +5,9 +6,1
	Имінокислоти	Пролін	+6,0
	Нейтральні	Треонін Серин Гістидин Аргінін	+4,9 +5,1 +9,4 +9,7
	Кислі	Глутамінова кислота Аспарагінова кислота	+10,2 +11,0
	Основні	Гістидин Лізин Аргінін	+10,3 +15,0 +20,0

 

Тепер, отримавши інформацію про те, які бувають сорбенти, як відбувається сорбція і якими властивостями володіють молекули мікотоксинів, вітамінів і амінокислот, ми знаємо, чого чекати від того чи іншого кормового сорбенту. Не потрібно забувати, що адсорбуються тільки жиророзчинні вітаміни і тільки гідрофобними сорбентами, наприклад, активованим вугіллям. Мінеральні адсорбенти зв’язують тільки мікотоксини, які характеризуються слабкою розчинністю у воді. Водорозчинні вітаміни і амінокислоти не адсорбуються ні активованим вугіллям, ні мінеральними сорбентами.