Корма и кормовые добавки

Обзор стратегий детоксификации микотоксинов в кормах для свиней/A review of mycotoxin detoxification strategies for pig feed 31.05.2019

Обзор стратегий детоксификации микотоксинов в кормах для свиней/A review of mycotoxin detoxification strategies for pig feed

Дж. Лорен, специалист по кормовым продуктам, Olmix, Франция

Первый этап контроля загрязнения кормов микотоксинами заключается в предотвращении образования этих ядов до поступления сырья на комбикормовый завод, но эффективность его ограничена. Как только корм становится загрязненным вторичными метаболитами плесневых грибов, их элиминация практически невозможна. Большинство микотоксинов представляют собой химически и термически стабильные вещества, поэтому обычные процессы обработки корма неэффективны в отношении удаления микотоксинов. Например, для максимального снижения содержания зеараленона и фумонизинов, умеренного снижения афлатоксинов и снижения дезоксиниваленола от вариабельного до низкого необходима экструзионная обработка при температурах, превышающих 150°С.

Удаление зерен с обширным ростом плесени, поврежденных зерен и мелких частиц путем очистки с помощью сит снижает общее загрязнение микотоксинами, однако при этом отбраковывается значительное количество корма, что влечет за собой огромные экономические потери.

Агенты, детоксифицирующие микотоксины

Наиболее распространенной стратегией минимизации влияния микотоксинов на животных является включение в корм различных детоксифицирующих агентов, действие которых направлено на снижение усвоения и распределения микотоксинов в крови и органах­мишенях.

В зависимости от механизма действия эти кормовые добавки могут либо снижать биодоступность микотоксинов (адсорбирующие, или связывающие, агенты, адсорбенты, биндеры), либо разлагать их на менее токсичные метаболиты (биотрансформирующие агенты).

Вещества, адсорбирующие микотоксины, представляют собой соединения с большой молекулярной массой, которые не перевариваются животными и остаются в неизмененном виде. Адсорбирующие вещества должны быть способны связывать микотоксины в загрязненном корме, не распадаясь в процессе прохождения через желудочно­кишечный тракт животного, чтобы комплекс «токсин – адсорбирующее вещество» выводился с фекалиями. Это сводит к минимуму воздействие микотоксинов на животных.

В качестве адсорбирующих агентов могут выступать минеральные или органические соединения.

Механизм их действия основан на межмолекулярных связях (токсин–адсорбент), которые зависят от электростатических/гидрофобных взаимодействий (водородное или ионное связывание и силы Ван­дер­Ваальса) и эффектов формы (планарная или непланарная геометрия), различных в зависимости от природы адсорбента, а также от типа микотоксина.

В корме могут присутствовать одновременно несколько видов микотоксинов с различными химическими и физическими свойствами в соответствии с гидрофобностью/полярностью и типами связей (количество и природа). Их молекулы могут иметь одинаковый размер независимо от принадлежности к определенному классу, но обладать очень разными трехмерными структурами и объемом. Например, афлатоксины являются плоскими, зеараленоны — гибкими,
а трихотецены представляют собой глобулярные и жесткие молекулы, хотя все они имеют сопоставимый размер.

Эффективность в отношении связывания с различными микотоксинами также определяется общим распределением зарядов и размером пор или доступной поверхностью адсорбирующих агентов. Учитывая обилие различных видов сырья, обладающего сорбирующим эффектом, необходимо применять методы скрининга для оценки их эффективности и выбора подходящих материалов. Испытания in vitro являются мощным инструментом для скрининга потенциальных агентов, детоксифицирующих микотоксины.

Если секвестрант не адсорбирует микотоксин
in vitro, у него есть мало шансов сделать это in vivo.

Эффективность адсорбирующих агентов in vitro может быть испытана как в статических, так и в динамических условиях. Наиболее широко применяемой статической моделью in vitro является метод с одной концентрацией, тогда как изотермы адсорбции используются для понимания поведения адсорбирующих агентов.

Тем не менее применение статической модели имеет свои ограничения и может привести
к переоценке связывающей способности.

Векиру и соавт. (2007) показали, что адсорбенты, как правило, менее эффективны при имитации желудочно­кишечных заболеваний в динамической модели.

Эффективность основных адсорбирующих агентов

Активированный углерод, называемый также активированным углем, является формой специально обработанного углерода, содержащего огромное количество мелких пор с небольшим объемом, что увеличивает площадь поверхности, доступной для адсорбции или химических реакций.

Эффективность активированного углерода
в отношении связывания различных типов микотоксинов была доказана в статических и динамических моделях, однако этот адсорбирующий агент не является селективным, то есть он также эффективно связывает небольшие молекулы, такие как витамины. По этой причине активированный углерод больше не используется в кормах, но остается эталонным материалом в нескольких исследованиях.

Самым востребованным видом адсорбентов микотоксинов на рынке являются силикатные минералы, которые представлены либо филлосиликатами (слоистые минералы, наиболее применяемый вид — смектиты), либо тектосиликатами (цеолитами), причем последние имеют ограниченную эффективность по сравнению с филлосиликатами и особенно смектитами.

Пространство между слоями у смектитов обеспечивает вход и прочное связывание плоских молекул, таких как афлатоксины, с переменной эффективностью в зависимости от качества минерала. В то же время смектиты имеют очень ограниченную или низкую результативность адсорбции микотоксинов, отличных от афлатоксинов.

Спектр адсорбции микотоксинов смектитами может быть расширен путем увеличения их межслоевого пространства (межплоскостного расстояния), как продемонстрировали ДеМил и соавт. (2015), в отличие от стратегий, направленных на увеличение катионообменной способности глин (модифицированных смектитов, обогащенных катионами) с ограниченной эффективностью.

Разработанный Olmix инновационный материал на основе смектита и экстракта водорослей обладает увеличенной до 5 нм емкостью межслоевого пространства минерала, что позволяет ему связывать большие молекулы, такие как дезоксиниваленол и фумонизин. Этот адсорбент продемонстрировал эффективность против большого разнообразия микотоксинов в динамической модели (TNO, Нидерланды), а также во многих моделях in vivo (например Самитек, Бразилия) без изменения доступности питательных веществ.

Органические адсорбирующие агенты, такие как клеточные стенки дрожжей, также популярны на рынке кормов благодаря их способности к образованию комплекса с некоторыми микотоксинами без снижения биодоступности питательных веществ. В основном они состоят из полисахаридов (бета­глюканы и маннанолигосахариды), участвующих в образовании как водородных связей, так и ван­дер­ваальсовых взаимодействий с микотоксинами.

Способность клеточных стенок дрожжей адсорбировать гибкие микотоксины, такие как зеараленон и охратоксин, была широко продемонстрирована на статических моделях in vitro.

Степень адсорбции сильно варьирует в зависимости от содержания бета­глюкана, маннанолигосахаридов и хитина в клеточной стенке дрожжей, хотя прямой зависимости между составом дрожжей и адсорбционной способностью обнаружено не было. Тем не менее клеточные стенки дрожжей проявляют очень ограниченную эффективность в отношении связывания дезоксиниваленола, фумонизинов и даже афлатоксинов.

Стратегии биотрансформации

Большое количество микроорганизмов обладает способностью к разложению или детоксификации некоторых микотоксинов, превращая их в нетоксичные метаболиты. Они составляют основу многих продуктов, доступных на рынке, хотя очень немногие из них демонстрируют эффективность.

Среди серьезных кандидатов — выделенная из сока рубца грамположительная анаэробная бактерия, которая может продуцировать эпоксидазу — фермент, ответственный за детоксификацию дезоксиниваленола. Данный микроорганизм доступен для использования в корме, но реакция происходит в строго анаэробных условиях и занимает 24 часа. Этим может объясняться, почему различные исследования не смогли продемонстрировать деэпоксидазную активность продукта. Кроме того, исследования in vivo показали, что этот продукт не способен снизить токсическое действие дезоксиниваленола у различных видов животных.

Для детоксификации фумонизинов предлагается другой фермент — карбоксилэстераза, который был идентифицирован у Sphingopyxis sp., выделенной из почвы, однако имеются очень ограниченные данные об эффективности этого агента. Если стратегии биотрансформации демонстрируют многообещающие результаты в конкретных условиях in vitro, эффективность их применения in vivo еще предстоит выяснить.

Резюме. Активированный углерод был единственным эффективным средством против нескольких микотоксинов, включая дезоксиниваленол и фумонизины, хотя и неадекватным из­за его негативного влияния на биодоступность питательных веществ. Смектитовые глины и клеточные стенки дрожжей доказали свою эффективность против афлатоксина и зеараленона соответственно.

Сегодня получил признание модифицированный смектит (благодаря водорослям), разработанный Olmix, поскольку он продемонстрировал эффективность против дезоксиниваленола и фумонизинов в динамической модели in vitro без влияния на биодоступность питательных веществ.

Summary. Activated carbon used to be the only efficient solution against several mycotoxins including deoxynivalenol and fumonisins, though inadequate due to its negative effects on nutrients bioavailability. Smectite clays and yeast cell walls proved their efficacy against aflatoxin and zeralenone respectively.

Today, modified smectite thanks to algae, developed by Olmix, has gained recognition as it showed efficacy against deoxynivalenol and fumonisins in a dynamic in vitro model, without affecting nutrient bioavailability.



Количество показов: 1282
Автор:  Дж. Лорен
Компания:  OLMIX

Возврат к списку


Материалы по теме:

Справочник
Комбикорм для КРС
Комбикорм для КРС