Корма и кормовые добавки

13.06.2015

Цинк в кормлении свиней и его взаимодействие с фитатом и фитазой/Zink in swine ration and its reciprocal interaction with phytate and phytase

Цинк — незаменимый микроэлемент в кормлении животных и птицы, участвующий в бесчисленных метаболических реакциях.

Симптомами недостатка цинка у свиней являются уменьшение потребления корма и снижение продуктивности, ослабление иммунной функции, паракератоз, атрофия тимуса и др.

Минимальные нормы включения цинка в рационы свиней (по рекомендациям ученых из национальных институтов различных стран) варьируют между от 50 до 100 мг/кг комбикорма в зависимости от возраста. Нативное содержание цинка в разнообразных кормовых компонентах не позволяет обеспечить животных необходимым количеством данного элемента. В 1 кг стандартного растительного рациона содержится 30–40 мг цинка. Поэтому для покрытия потребности свиней в цинке в состав растительных рационов свиней вводятся его неорганические (оксид, сульфат цинка) и органические формы (глицинат, метионат цинка и др.).

Взаимодействие цинка и фитата в желудочно-кишечном тракте свиней

Две трети и более потребляемого с кормом цинка не усваивается свиньями, а просто выделяется вместе с экскрементами. Так, Захариас и др. (2007) сообщали, что среднее значение абсорбции цинка в ЖКТ свиней составляет 16–26%.

Фитат присутствует во всех рационах свиней, содержащих растительные компоненты. Он и является основным фактором, лимитирующим биологическую доступность цинка, приводя к формированию нерастворимых комплексов фитата и цинка в ЖКТ (Шлегель и др., 2013). Уже в 70–80-х годах прошлого века было продемонстрировано, что добавка фитата в минеральный раствор различных солей при нейтральной pH приводит к преципитации 98,0–99,5% цинка (Девис и Олпин, 1979; Лион, 1984). Близкое к нейтральному значение pH в тонком кишечнике свиней также способствует формированию нерастворимых комплексов цинка и фитата. При этом фитат связывает не только цинк, приходящий с кормом, но и может забирать/связывать цинк у различных эндогенных энзимов, в которых данный элемент является кофактором (щелочная фосфатаза, аминопептидазы, карбоксипептидазы и т.д.), тем самым инактивируя эти ферменты в ЖКТ свиней (Войенго и Найахоти, 2013). В свою очередь фермент фитаза, расщепляя фитат в желудке, высвобождает тем самым связанный фитатом фосфор, а также цинк и поэтому препятствует последующему связыванию цинка фитатом в тонком кишечнике при нейтральной pH. Это возможно за счёт того, что на уровне желудка при значениях pH<4–5 соединения цинка и фитата находятся в растворимом состоянии, и поэтому здесь нет препятствия для расщепления фитазой фитата или его растворимых солей.

Влияние фитазы на усвояемость цинка

Согласно Европейскому управлению по безопасности продуктов питания (EFSA), большинство экспериментов, исследовавших влияние фитазы на биологическую доступность цинка, были проведены при использовании 3-фитазы из Aspergillus niger (Натуфос) (EFSA, 2014). Доказана эффективность воздействия Натуфос на высвобождение цинка у бройлеров (Биел и др., 1995; Йи и др., 1996; Моханна и Нис, 1999; Ёндревиль и др., 2007), свиней (Реви и др., 2004; Ёндревиль и др., 2005; Реви и др., 2006; Биккер и др., 2012; Бланк и др., 2012) и рыбы (Ченг и Харди, 2003). Согласно независимому мета-анализу Биккера и коллег (2012), который основан на 20 опытах и 13 научных публикаций, а так же эксперименте университета Вагенинген (Голландия), 500 FTU Натуфоса в среднем сгенерировали у растущих свиней на 1 кг рациона 0,97 г переваримого фосфора, 0,86 г переваримого кальция, 5,6 мг переваримого цинка и 0,38 мг переваримой меди. При этом эффект влияния на генерирование переваримого фосфора, кальция и цинка был статистически значимым. Установлено, что Натуфос позволяет сократить введение в рацион свиней не только неорганический фосфор и кальций, но также и цинк, и как следствие значительно снижает выделения цинка вместе с экскрементами.

Европейское управление по безопасности продуктов питания (EFSA), основываясь на исследованиях, проведённых с использованием фитазы из Aspergillus niger, рекомендует снижать максимальное допустимое содержание цинка в комбикормах свиней на откорме со 100 до 70 мг, а для поросят и свиноматок со 150 до 110 мг/кг комбикорма при использовании фитазы в рационе. При этом не ожидается никаких негативных воздействий на здоровье, благополучие и продуктивность свиней, поскольку рекомендации по содержанию цинка в комбикормах значительно превышают потребность в данном элементе для максимального роста и продуктивности.

Фармакологические дозы цинка

В конце 80-х годов прошлого века появились первые данные, демонстрирующие, что фармакологические дозировки цинка в форме оксида цинка (1500–3000 мг/кг рациона) ведут к снижению диареи и улучшенному росту отъёмных поросят (Поулсен, 1989).

При этом эксперименты, проведённые в США, показывают, что фармакологические дозы оксида цинка и антибиотики работают у поросят независимо друг от друга. Так, включение оксида цинка в рацион поросят, содержащий значительное количество хлортетрациклина, приводит к дополнительному улучшению привесов и конверсии корма. Согласно НУТРИАД (2015), существуют пять основных механизмов, объясняющих эффект высоких доз оксида цинка у поросят:

1. Стимулирующее влияние на рост за счёт регулирования секреции специального пептида, увеличивающего потребление корма.

2. Улучшение барьерной функции тонкого кишечника за счёт стимулирования эпителиального роста, регенерации клеток и смягчения негативного влияния отъёма на структуру тонкого кишечника.

3. Иммуномодулирующий эффект за счёт уменьшения выделения стимулирующего воспаление гистамина.

4. Снижение выделения различных ионов в просвет тонкого кишечника, что приводит к увеличению абсорбции воды и предотвращению диареи.

5. Стабилизация микрофлоры в тонком кишечнике и предотвращение прикрепления патогенных микроорганизмов к его ворсинкам, что может предотвращать проблемы, связанные с диареей после отъёма.

Тем не менее, согласно Ромео (2013), отмечены и негативные аспекты применения высоких дозировок цинка у поросят.

1. Серьёзной проблемой является загрязнение оксида цинка тяжёлыми металлами, в частности кадмия, который известен токсичностью и длительным выведением из организма. Так, согласно французским исследованиям, концентрация кадмия в почках свиней, в рационах которых использовались даже нормальные дозировки загрязнённого оксида цинка, его показатель кадмия может превышать допустимый лимит (1 мг/кг). При применении (в том числе и кратковременном) фармакологических дозировок цинка, этот показатель может доходить до 2,5 мг/кг, что подтверждено исследованиями в Таиланде, где, в отличие от ЕС, фармакологические дозировки цинка до сих пор разрешены.

2. Высокие дозы цинка приводят к перепроизводству металлотионина, что может вызвать недостаток меди.

3. Фармакологические дозы цинка снижают эффективность микробной фитазы и соответственно высвобождение связанного фитатом фосфора. В итоге это может привести к недостатку фосфора у растущих животных. Согласно Аугспургер и коллегам (2004), ввод 1500 мг оксида или хлорида цинка на 1 кг рациона привёл к 30%-ному снижению эффективности микробной фитазы в ЖКТ свиней. Это снижение эффективности является результатом связывания фитатом молекул цинка, что препятствует гидролизу фитата фитазой.

4. Токсичность цинка может проявляться при более длительном использовании высоких дозировок оксида цинка в рационах поросят.

5. Экологические проблемы. Использование 3000 г оксида цинка на тонну комбикорма в течение первых двух недель после отъёма увеличивает почти на 30% общее количество цинка, выделяемого с экскрементами за весь период откорма.

6. Интенсивное использование цинка в кормлении свиней может способствовать развитию бактериальной резистентности к антибиотикам.

Использование фармакологических доз цинка всё ещё разрешено во многих странах, но не в Европейском союзе. В 2003 году Европейская комиссия снизила максимальный разрешённый уровень ввода цинка в рационах свиней до 150 мг/кг.

Заключение

Существует антагонистическое взаимодействие цинка с фитатом и фитазой в ЖКТ свиней. Фитат связывает цинк, делая его недоступным для усваивания. Включение экзогенной фитазы в рационы свиней улучшает биологическую доступность цинка и позволяет снизить уровень включения данного элемента в рацион. Использование фармакологических дозировок цинка в рационах поросят может снижать эффективность микробной фитазы в рационе.

Summary

There exists antagonistic interaction between zink and phytate and phytase in swine GIT. Phytate fixes zink and makes it inaccessible for digestion. Inclusion of exogenous phytase in swine rations improves biological accessibility of zink and thus allows to reduce level of zink’s inclusion into ration. Usage of pharmacological doses of zink in piglets’ rations may reduce effectiveness of microbe phytase in the ration.

Количество показов: 10615
Автор:  Дайджест "Наука и практика" 2015 Е. Шастак, доктор аграрных наук, BASF SE (БАСФ), отдел кормления животных, Лампертхайм, Германия