Загрязнение кормов микотоксинами является постоянной проблемой качества и безопасности кормов, приводящей к значительным экономическим потерям при выращивании продуктивных животных во всем мире, а также к потенциальным рискам для здоровья человека.
Глобальное производство кормов для животных на сегодняшний день составляет более 1,1 млрд метрических тонн. Восемь стран мира — Китай, США, Бразилия, Россия, Индия, Мексика, Испания и Турция производят более 55% мирового объема промышленных кормов. Благодаря развитию животноводства и птицеводства комбикормовое производство развернуто как минимум в 144 странах мира. Контаминация кормов микотоксинами — одна из самых больших проблем агробизнеса, в том числе российского как одного из ключевых игроков рынка. По последним данным, в мире из-за высокого содержания микотоксинов сегодня утилизируется от 5 до 10% запасов зерна, которое могло бы использоваться в кормах для животных.
К сожалению, наша страна находится в зоне риска, связанного с неблагоприятными погодными условиями и недостаточно развитой культурой заготовки кормов. Неслучайно, что рынок нейтрализаторов микотоксинов в России показывает ежегодный рост, прибавляя как в натуральном, так и стоимостном выражении.
Исследования, посвященные изучению ядовитых веществ, появляющихся в результате жизнедеятельности плесневых грибков, ведутся, пожалуй, во всех крупных странах мира. Сегодня учеными выявлено более 400 соединений микотоксинов, однако токсические эффекты многих из них до сих пор до конца не изучены. В лабораторных условиях способом жидкостной хроматографии теперь возможно выявить до 39 их видов (в России ― 31 вид). Однако на практике обычно определяются 6–8 соединений, содержание которых в кормах строго контролируется местным законодательством. Наиболее часто в мировой практике регулируется содержание следующих токсических молекул: афлатоксина В1 (AFB1), дезоксиниваленола (DON), охратоксина А (ОТА), зеараленона (ZEN), фумонизина В1 (FB1) и трихотеценов А (Т-2 и НТ-2).
Микотоксины продуцируются в результате жизнедеятельности микроскопических грибов Aspergillus, Fusarium, а также Penicillium под влиянием неблагоприятных факторов внешней среды (температуры, влажности, повышения уровня углекислого газа и др.). Грибковыми спорами могут поражаться как растительные, так и животные корма. Для комбикормовой промышленности риск создает прорастание спор в таких ключевых компонентах рационов скота и птицы, как зерно кукурузы, пшеницы, соевые бобы и другие.
Под воздействием токсических метаболитов грибков у животных развиваются микотоксикозы. Степень заболевания зависит от множества факторов: породной и видовой принадлежности, уровня продуктивности, пола, возраста, состояния здоровья животного, а также уровня технологических стрессов, частоты и доз попадания в организм токсических метаболитов.
Часто один вид кормового сырья может быть поражен несколькими видами микотоксинов. Негативное действие одного из них может усиливаться в присутствии другого соединения. Например, отравляющее воздействие Т-2 усиливает его метаболит НТ-2 токсин. Синергетический эффект также варьирует, в частности, от видовой принадлежности. Например, у птицы токсический эффект корма возрастает при наличии одновременно AFB1, DON и Т-2, у свиней ― при сочетании DON, ZEN и FB1, а также AFB1, ОТА, Т-2 и т. д.
Опасность представляет способность микотоксинов кумулироваться в организме животных и передаваться через продукты питания человеку, вызывая снижение иммунитета, провоцируя канцерогенез.
Микотоксикозы можно разделить на три основные формы:
1. Острый первичный микотоксикоз, который развивается при поступлении токсинов в высоких дозах.
2. Хронический первичный микотоксикоз, когда микотоксины поступают в организм в средних и низких концентрациях незначительное время.
3. Вторичный микотоксикоз, который возникает при длительном поступлении небольших доз микотоксинов и серьезно подавляет иммунитет животных.
В идеальных условиях необходимо исследовать на микотоксины отдельные виды кормового сырья (прежде всего кукурузу, пшеницу, ячмень и другие), прежде чем они будут переработаны в комбикорм. При подозрении на микотоксикозы пробы отбираются с кормового сырья, скармливаемого в течение месяца. География распространения микотоксинов варьирует в зависимости не только от континента, страны, но и отдельных регионов и тесно связана с конкретными климатическими условиями, а также уровнем культуры заготовки кормов в каждом конкретном хозяйстве. Результаты исследований в нашей стране пока остаются неутешительными. По данным мониторинга комбикормов и кормового сырья ФГБНУ ФНЦ «ВНИТИП» РАН, проводимого в России в 2018–2019 годов, трихотеценовые микотоксины Т-2, НТ-2 обнаруживались в 80–90% образцов кукурузы, 80–100% ― ячменя, 40–85% ― пшеницы, а в комбикормах для свиней ― до 80–100%. В сырье, отобранном в средней полосе России, практически не обнаруживались афлатоксины, зато были отмечены высокие концентрации зеараленона: в кукурузе — от 60 до 90%, в комбикормах для свиней ― от 90 до 100%, в пшенице ― в 35–50%. В зерне кукурузы концентрация фумонизинов могла достигать 60–85%. Наиболее распространенными в ЦФО микотоксинами специалисты ФГБНУ ФНЦ «ВНИТИП» РАН признали Т-2, НТ-2, DON и ZEN. В южных регионах России нередко возникает опасность заражения сырья афлатоксинами А1 и G1.
На современном рынке компании, конкурируя в борьбе за покупателя, предлагают животноводам свои интересные, а иногда и уникальные решения, стремятся использовать инновационные технологии для решения проблемы микотоксикозов непосредственно у продуктивных животных.
Например, компания БАСФ делает основной упор на исследования in vivo, которые позволяют дать более точную картину по действию микотоксинов и работы адсорбента в ЖКТ в сравнении с in vitro. Исследования воздействия ядов плесневых грибков in vivo путем определения биомаркеров в организме животных проводит компания Impextraco.
Действие микотоксинов
Микотоксины образуются из достаточно небольшого числа промежуточных химически простых продуктов основного метаболизма микроскопических грибков ― малоната, мевалоната, ацетата и аминокислот в результате серии последовательных ферментных реакций. Механизм действия микотоксинов заключается в нарушении синтеза белка и нуклеиновых кислот, усилении перекисного окисления липидов, а также индукции апоптоза (запрограммированной гибели клеток).
Сегодня в мире проблема микотоксикозов принимает глобальный характер не только в сфере кормопроизводства, но и секторе продуктов питания для людей. Есть исследования, говорящие о том, что от 30 до 50% пищевого риса поражается афлатоксинами. Большое количество микотоксинов обнаруживают также в продукции из кукурузы, хлебе, макаронах, сухофруктах и молоке. Микотоксины проникают даже в грудное молоко, оказывая негативное влияние на рост и развитие младенцев. Рассмотрим эффекты некоторых соединений, содержание которых в кормах сегодня регламентируется.
Большинство видов млекопитающих и птиц, различные виды рыб, насекомых, микроорганизмов, а также высших растений чувствительны к токсическому действию афлатоксинов. Эти соединения обладают гепатотоксичностью, нефро- и кардиотоксичностью, канцерогенным, тератогенным и мутагенным действием.
Фумонизины разрушают клеточные мембраны, что в первую очередь вызывает поражение печени и почек. У птицы они приводят к развитию так называемого синдрома токсичного корма, проявляющегося в нарушении двигательной функции и замедлении роста. Отравление FB1 у свиней провоцирует скопление жидкости в плевральной полости и вызывает отек легких. По некоторым сведениям, фумонизины могут подавлять иммунитет и негативно воздействовать на эмбрионы.
По данным компании Impextraco, не менее важным для промышленного свиноводства, птицеводства и скотоводства является неблагоприятное воздействие микотоксинов гриба Fusarium (DON, Т-2 и ZEN) на желудочно-кишечный тракт. В том числе это иммуносупрессия, которая увеличивает восприимчивость к инфекционным и инвазионным болезням, например к кокцидиозу, сальмонеллезу, вирусным инфекциям, а также нарушение архитектоники слизистой оболочки кишечника, начиная от укорочения ворсин, заканчивая нарушением межклеточных соединений эпителия кишечника. Дезоксиниваленол способен вызвать нейрохимические нарушения в мозге, провоцирующие рвоту (так называемый синдром рвоты), снижает иммунитет животных.
Охратоксин A вызывает окислительный стресс, который, в свою очередь, задействует целый ряд механизмов, включая изменение в экспрессии важнейших генов и запрограммированную клеточную смерть. Оказывает нефротоксическое, тератогенное, иммунодепрессивное воздействие.Т-2 токсин вызывает некроз слизистых оболочек внутренних органов, поражения кожи, сердечно-сосудистой и нервной систем, оказывает иммуносупрессивное воздействие, в том числе ухудшает процесс выработки антител после активной иммунизации. Нарушает развитие плода и его жизнеспособность.
Зеараленон негативно влияет на функцию половых органов, в том числе вызывая гормональные сбои в сторону увеличения выработки эстрогена, вульвовагиниты, уродства плода и аборты. Он также становится причиной иммуносупрессии. К токсину наиболее чувствительны свиньи, особенно свинки и хрячки в возрасте 2–5 месяцев.
Высокие дозы эрготоксинов (алкалоиды спорыньи эрготамин, эртозин, эргокристин) приводят к иммуносупрессии, рвоте и отказу от корма, снижению способности адсобции питательных веществ из кишечника, нарушению гормонального баланса, заболеваниям репродуктивных органов. Патулин обладает мутагенным, эмбриотоксическим и нейротоксическим эффектом.
Для того чтобы обеспечить профилактику микотоксикозов у животных в хозяйстве, необходим комплексный подход. Прежде всего это соблюдение технологии заготовки кормов (в том числе применение кормовых подкислителей и современных заквасок для силоса), модернизация хранилищ, регулярный лабораторный контроль образцов сырья. Зараженное кормовое сырье возможно обрабатывать пероксидом натрия, бисульфитом натрия, аммиаком и другими соединениями. Часть микотоксинов можно нейтрализовать воздействием высоких температур: зеараленон разрушается при 165 °С, охратоксины — 169–221 °С, афлатоксины — 244–299 °С, Т-2 ― 250–300 °С, фумонизины ― при температуре свыше 175 °С. К сожалению, это не является решением в реальном времени; кроме того, в случае, когда большинство токсических соединений (такие как трихотеценовые) связаны с липидами корма, их практически невозможно уничтожить во внешней среде ни химическими, ни термическими способами.
Ключевой мерой профилактики микотоксикозов является введение в рацион скота и птицы кормовых добавок, адсорбирующих и биотрансформирующих микотоксины, на протяжении всего периода выращивания животных как в товарных, так и племенных хозяйствах. Адсорбирующие компоненты нейтрализаторов микотоксинов способны хорошо связывать афлатоксины, алкалоиды спорыньи, в меньшей степени — фумонизины, охратоксины, зеараленон. В то же время они не могут связать и вывести из организма такие опасные соединения как Т-2 и DON, которые можно эффективно обезвредить при помощи биотрансформации.
При выборе адсорбента важно обращать внимание на его состав. В настоящее время на рынке представлены как монокомпонентные, так и комплексные добавки. Входящие в состав сорбента вещества должны обладать синергидным действием, обеспечивая высокую эффективность адсорбции микотоксинов. Одна из самых распространенных комбинаций в составе нейтрализаторов микотоксинов — бентониты и клеточные стенки дрожжей. Вещества клеточных стенок дрожжей и водорослей частично способны связывать неполярные микотоксины (в том числе зеараленон, фумонизин, трихотецены). Также продукция может включать и другие элементы, расширяющие спектр действия, создающие оптимальные условия для адсорбции микотоксинов.
Дезактивация микотоксинов может производиться специальными ферментами. Однако при этом важно убедиться, что продукт реакции будет нетоксичным, поэтому этот путь неизбежно требует наличия у компании высокого научного потенциала (штата специалистов, лабораторных исследований, испытаний не только in vitro, но и in vivo, огромного числа научных работ и наконец, значительных денежных затрат).
Способностью к биотрансформации обладает ряд микроорганизмов. Например, Trichosporon mycotoxinivorans выделяют вещества для нейтрализации охратоксина и зеараленона в организме птицы. Некоторые бактерии могут продуцировать антибиотики полипептидной природы для подавления роста грибов и частичного расщепления их гифов и токсинов. Ферменты определенных штаммов Bacillus subtilis способны частично трансформировать трихоценовые токсины DON и Т-2 токсин до нетоксических форм, которые выводятся из организма через почки.
Разработки по поиску способов разрушения микотоксинов внутри организма животных без ущерба для их здоровья сегодня в состоянии вести далеко не каждый крупный игрок на рынке. Препараты с доказанными свойствами дезактивации микотоксинов выпускают компании Biomin и Impextraco. В организме диких и низкопродуктивных животных часть микотоксинов способна разрушаться в печени (метаболиты при этом выводятся с желчью) и кишечнике. Так могут деактивироваться молекулы трихотеценов. Высокопродуктивные и быстро растущие породы и кроссы не в состоянии справиться с «токсической бомбой».
Функцию печени способны усиливать гепатопротекторы. Особенно если в корме содержатся соединения, разрушающие клетки печени (афлатоксины и др.). Поэтому многие комплексные кормовые добавки для нейтрализации микотоксинов содержат детоксиканты в виде бетаина, экстрактов лекарственных растений и других соединений, поддерживающих функцию печени. Установлено, что янтарная, фумаровая и лимонная кислоты усиливают накопление АТФ клетками печени и опосредованно участвуют в трансформации токсинов ферментами. Коммерческие нейтрализаторы микотоксинов отличаются разнообразным составом. Среди них есть высокотехнологичная продукция. Подробнее об их классификации можно прочитать в № 7/2019 и № 8/2018 журнала «Ценовик».
Решение проблем, сопутствующих микотоксикозам
Так как многие микотоксины вызывают нарушения иммунитета, в рацион или в состав комплексных кормовых добавок вводятся иммуномодуляторы, в том числе ß-(1,3-1,6)-глюканы, которые усиливают активность макрофагов и их поглощающую способность, повышают активность животных лизоцимов, помогают в образовании Т- и В-клеток, увеличивают секрецию интерлейкинов, снижают вероятность прикрепления бактериальных клеток к слизистой кишечника.
Микотоксины также разрушают белковые молекулы, скрепляющие энтероциты кишечника, что способствует проникновению ряда патогенов в кровь и лимфу животных. В свою очередь, защищенные формы бутиратов способствуют сохранению целостности слизистых и стимулируют рост полезной микрофлоры, секрецию пищеварительных ферментов и рост ворсинок кишечника.
Подкисляющие кормовые ингредиенты на основе органических кислот подавляют развитие патогенной микрофлоры и способствуют защите целостности слизистой кишечника. Благоприятное действие на организм скота и птицы оказывают пробиотические микроорганизмы. Некоторые штаммы бактерий, в том числе Bacillus subtilis, способны ослаблять течение хронического микотоксикоза благодаря интенсивному росту и обильному образованию биомассы, а также ферментативной активности, что может способствовать биодеградации ряда метаболитов микромицетов в просвете кишечника.
Зарубежные средства профилактики микотоксикозов
По данным специалистов ВетАналитик/Фарм-Аналитик Про, в 2019 году рынок нейтрализаторов микотоксинов в натуральном выражении достиг 13,95 тысячи тонн на общую сумму свыше 28,76 млн USD. Более 65% рынка в стоимостном выражении при этом занимала продукция компаний Alltech и Biomin. В 2019 году предложение импортных товаров расширилось до 65 наименований, что на три кормовые добавки больше, чем в 2018 году. Производители зарубежных средств для нейтрализации микотоксинов: Alltech, Biomin, BASF, Biochem, Daavision, Dr. Eckel Animal Nutrition, Fra-melco, FF Chemicals, Global Nutrition International, Hameco Agro, Impextraco, Kemin, Lallemand, Liptosa, Novus Int., Patent, Olmix, Orffa Additives, Tanin Sevnica и другие.
Отечественные производители кормовых добавок для профилактики микотоксикозов
Ведущие производители РФ также основывают свое производство на базе научных исследований. Многие из отечественных препаратов проверены временем. Они хорошо зарекомендовали себя в борьбе с микотосикозами и вполне выдерживают конкуренцию с импортными аналогами в таком важном аспекте, как соотношение цена/качество. Производством отечественных нейтрализаторов микотоксинов занимаются компании «АгроСистема», «АгроБалт трейд», ГК «Апекс плюс», «Агроакадемия», BioTech, «БАМ-ЭКО», «БИОТРОФ», «БИОРОСТ», ПО «Сиббиофарм», «ТекноФид», «Полисорб», «РУС-БИО», НПЦ «Фокс и Ко», НПФ «Элест», «Экокремний», «НТЦ БИО» и другие.
В последнее время производство в России открывают ряд крупных зарубежных компаний, так как в условиях волатильности рубля многие потребители переходят на отечественную продукцию, не уступающую по качеству импортной. Так, в целях повышения качества обслуживания своих клиентов в Восточной Европе в начале 2017 года в России на территории ОЭЗ «Липецк» начал работу завод компании Kemin, на базе которого, в частности, производится нейтрализатор микотоксинов Токсфин.
В Воронежской области развернула производство дрожжей и дрожжевых экстрактов компания Phileo by Lesaffre ― предприятие группы Lesaffre (Франция), в ассортимент продукции которой входит и адсорбент микотоксинов. Российские производители ориентированы на выпуск комплексных кормовых добавок на основе органических, минеральных адсорбентов, дополнительно содержащих ферменты и их продуценты, иммуномодулирующие компоненты. Комбинации различных адсорбентов и биотрансформаторов обеспечивают широкий спектр нейтрализации токсинов, стимулируют защитные механизмы скота и птицы.
Учитывая огромные размеры российских территорий и вариабельность климатических условий, в 2020 году компания «АгроСистема» запустила программу «Персональный продукт», в рамках которой осуществляется изготовление персонального адсорбента, созданного индивидуально для предприятия, с учетом производственных особенностей и клинической картины проявлений микотоксикозов.
Автор: В. Лавренова, маркетолог издательства «Сельскохозяйственные технологии»
