Понимание источников возникновения микотоксинов, механизмов их распространения и воздействие на птицу становится все более необходимым. Как показало исследование последних десятилетий, микотоксины присутствуют в большинстве кормовых ингредиентов. Устранить микотоксины, которые не могут быть нейтрализованы связывающими веществами, помогают новейшие технологии ферментативной дезактивации
Глобальное исследование микотоксинов, проведенное в 2013 году, показало, что из 3000 отобранных проб зерновых и кормов в 81% случаев присутствует по крайней мере один микотоксин. Эта цифра выше, чем средний показатель предыдущего десятилетия (2004-2013 гг.), по данным опубликованного в 2015 году исследования ученых из Университета Миссури-Колумбии, лаборатории метаболизма микотоксинов Кристиана Допплера, Венского Университета природных ресурсов и прикладных наук, Зоологического факультета Университета Пердью и компании Biomin. Тогда токсины были найдены в 76% из 26000 образцов.
Исследователи, впрочем, отмечают, что увеличение числа положительных проб в 2013 году произошло за счет улучшений в методике обнаружения и повышения чувствительности оборудования.
Микотоксины могут влиять на животных индивидуально или кумулятивно. Если в корме присутствует более одного микотоксина, они влияют на организм комплексно и могут поражать различные органы желудочно-кишечного тракта, печень и иммунную систему, существенно влияют на производительность птиц и в экстремальных случаях приводят к смерти. Это при том, что птицы, считают ученые, менее чувствительны к микотоксинам по сравнению с другими видами сельскохозяйственных животных, такими как свиньи.
До последнего времени использование связывающих микотоксины агентов было самой распространенной стратегией борьбы с ними. Однако молекулы микотоксинов различаются по структуре, что означает огромную разницу в их химических, физических и биохимических свойствах. Учитывая большое разнообразие структур микотоксинов, исследователи говорят, что сегодня нет единого метода, который можно применить для «отключения» микотоксинов в кормах. Таким образом, необходимо объединить разные стратегии, чтобы создать универсальную субстанцию, которая позволит бороться с отдельными микотоксинами и не повлияет на качество корма.
Тем не менее, нужно признать, что производители почти ничего не знают о распространенности микотоксинов, об их влиянии на животных, доступности современных методов анализа и последствиях микотоксикозов, поэтому они не занимаются устранением ядов из корма.
Обзор распространения микотоксинов и их влияния на здоровье и производительность птицы, последние разработки стратегий противодействия микотоксинам были недавно представлены на симпозиуме «Новые стратегии противодействия последствиям микотоксинов в птицеводстве». Специалисты рассматривали прогресс, который в последнее время был достигнут в борьбе с микотоксинами в кормах для птицы.
Термин «микотоксин» означает яд, производимый грибами. Сегодня известно более, чем 200 видов грибов, вырабатывающих микотоксины.
Анализ проб зерна и кормов во всем мире показал, что в зернах может быть чрезвычайно высокая концентрация микотоксинов, хотя в целом корм покажет небольшую загрязненность. Если в зерне присутствует микотоксин, то как правило, не один, а целая группа.
Микотоксины вызывают различные заболевания, микотоксикозы, непосредственно или в сочетании с другими первичными стрессами, такими как патогены. Эти заболевания проявляются в симптомах, которые могут быть похожи на признаки множества болезней. При клинической диагностике у пораженной птицы чаще всего выявляется наличие микотоксинов.
Острые случаи, вызванные поеданием микотоксинов в больших концентрациях, могут привести к заметному снижению продуктивности птицы и к ее гибели.
Тем не менее, исследование говорит, что в большинстве случаев микотоксикозы — хронические и вызваны низким уровнем приема грибковых метаболитов, в результате чего и происходит падение производительности бройлеров и возникновение у них неспецифических реакций, в том числе подкожного кровоизлияния и иммуносупрессии.
Наиболее известный подход к нейтрализации микотоксинов является использование связывающих агентов. Этот метод предполагает использовать питательно инертные адсорбенты, способные связывать и иммобилизировать микотоксины в желудочно-кишечном тракте животных, уменьшая их биологическую доступность. Такой подход устраняет некоторые микотоксины, но далеко не все.
Изменение молекулярной структуры микотоксинов при помощи биотрансформации влияет на неадсорбируемые агентами микотоксины. Подавление микотоксикозов требует комплексного подхода от обнаружения до детоксикации.
Афлатоксины (AF), зеараленон (ZEN), охратоксин (ОТА), фумонизины (FUM), трихотецены, такие как дезоксиниваленол (DON) и Т-2 токсин — вот те яды, которые существенно влияют на здоровье и продуктивность птицы. Обычно загрязненные корма содержат более одного микотоксина. Поэтому определение микотоксинов и их метаболитов — важный шаг в любой стратегии вмешательства, смягчения симптомов или реабилитации птицы, чтобы справиться с пагубными последствиями отравляющих веществ в кормах. Методы определения микотоксинов могут быть разделены на хроматографические, иммунохимические и «прочие» методы.
Условия, при которых грибы и микотоксины вырабатываются в сельхозпродукции, во многом зависят от таких факторов окружающей среды, как наличие воды, температура или незначительное повышение концентрации СО2. Экстремальные погодные условия, сильный дождь и засуха приводят к стрессу растений и делает их более восприимчивыми к грибковым инфекциям.
Чтобы избегать риска заражения микотоксинами, важно рассматривать причины попадания микотоксинов в корма. Животноводы и производители кормов должны оценивать риск использования определенных кормовых ингредиентов из различных регионов. В 2004 году была запущена ежегодная программа всемирного опроса, призванная выявить содержание микотоксинов в кормах и их ингредиентах, производимых на всей планете.
В течение десяти лет 76% образцов содержали по меньшей мере один микотоксин, но исследовательская группа утверждает, что долгие годы существуют различия в отношении распространенности микотоксинов во всем мире.
В 2013 результаты ежегодного опроса по микотоксинов показали наличие дезоксиниваленола и фумонизинов более чем в половине проб готовых кормов и кормовых ингредиентов.
К ядовитому воздействию микотоксинов и их метаболитов, которые ингибируют синтез белка, особенно чувствительны ткани с высоким уровнем обмена и синтеза белка — те, что выстилают желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). ЖКТ постоянно подвергается воздействию микотоксинов в более высоких концентрациях, чем другие системы органов. В разных отделах кишечника можно проводить метаболическую активацию или инактивацию конкретных микотоксинов.
Эффект микотоксинов может препятствовать иммунному ответу у животного, делает его более восприимчивым к инфекции и заставляет слабее реагировать на патогенные микроорганизмы. Недавние исследования показали, что малые дозы микотоксинов, не вызывая напрямую клинических микотоксикозов, модулируют иммунные функции и снижают устойчивость животных к инфекционным заболеванием.
Последние эпидемиологические данные указывают на высокую корреляцию между вспышками болезни Ньюкасла и загрязнением корма афлатоксинами. У уток и бройлеров, которым давали дезоксиниваленол в концентрации 3-12 мг на кг рациона, также сократилось содержание антител к общим вакцинам (болезни Ньюкасла, инфекционного бронхита) и снизилась масса фабрициевой сумки. Для афлатоксинов и дезоксиниваленола эффекты, наблюдаемые в фабрициевой сумке и последующее воздействие на антитела могут быть прямым следствием ингибирования биосинтеза белка.
Исследование говорит, что необходимо более внимательно отнестись к эффекту малых доз. В отличие от воздействия патогенных микроорганизмов, малые дозы микотоксинов не дают видимых клинических признаков, поскольку большую часть времени метаболиты грибов, как правило, имеют низкую концентрацию. Тем не менее, микотоксины могут повредить эпителиальные ткани, увеличить кишечную проницаемость, и следовательно привести к ослаблению иммунной системы. Как следствие, животное не реагирует на патогены, попадающие в организм, что в конечном итоге приводит к более сильным клиническим симптомам.
Наиболее известным методом инактивации микотоксинов является «связывание» специальными агентами — адсорбентами и энтеросорбентами. Они могут быть органическими (микробными) или неорганическими (в основном глинистыми минералами). Другой метод — «биозащита», которая использует различные водоросли, растительные ингредиенты и другие подобные компоненты, защищающие уязвимые органы (например, печень) и укрепляющие иммунную систему животных. В ферментативной или микробной детоксикации, которую также называют «биотрансформация» или «биодетоксикация», применяют микроорганизмы или экстрагированные из них ферменты, чтобы катаболизировать микотоксины или расщепить/трансформировать их до безопасных соединений.
Использование материалов на основе глины для связывания токсинов не ново. На протяжении веков люди и животные поедали глинистые минералы. Потребление пищевых глин для различных целей людьми и животными в развивающихся странах (и в США) — общая тенденция, и в большинстве случаев это считается полезным для здоровья. Включение некалорийных глинистых минералов в рацион животных широко принято для уменьшения биодоступности токсинов в загрязненных кормах. В какой-то момент широкое распространение этих продуктов на животноводческих фермах привело к появлению на рынке множества разнородных материалов и/или сложных смесей для связывания афлатоксинов. Их называют связывающими веществами, секвестрантами, перехватчиками молекул, адсорбентами, сорбентами токсинов, и так далее.
Эти материалы или их смеси, как сообщается, содержат смектитовые глины, цеолиты, каолинит, слюду, кремнезем, древесный уголь и различные биологические компоненты, включающие хлорофиллины, дрожжи, молочно-кислые бактерии, растительные экстракты и водоросли. Обширные исследования подобных веществ на животных и человеке, как сообщается, показывают значительное снижение воздействия афлатоксинов.
Потенциальные энтеросорбенты афлатоксинов должны быть строго оценены в лабораторных и естественных условиях. Они должны соответствовать следующим критериям:
- Иметь благоприятные термодинамические характеристики сорбции
- Не превышать концентрацию металлов, диоксинов/фуранов и других вредных веществ
- Быть безопасными и эффективными для нескольких видов животных
- Показать безопасность и эффективность в долгосрочных исследованиях на грызунах
- Незначительно реагировать с витаминами, железом, цинком и др.
Тем не менее, эффективность адсорбции связывающих агентов или энтеросорбентов ограничена лишь несколькими микотоксинами, такими как как AF, алкалоиды спорыньи и некоторыми другими грибными токсинами. Таким образом, необходимо найти альтернативные подходы для эффективной нейтрализации микотоксинов.
Метод, когда микроорганизмы и их ферменты используют для детоксикации конкретных микотоксинов, работает не только для неадсорбируемых микотоксинов, но и для прочих токсинов, для которых можно выделить из естественной среды соответствующие микробы. Этот подход тоже известен уже долгое время.
Один из микроорганизмов, которые получили дальнейшее развитие в практическом применении, — это Trichosporon mycotoxinivorans, относящийся к дрожжам. Он способен нейтрализовать охратоксин и зеараленон. Применение этих дрожжей в рационах птицы эффективно подавляет охратоксин.
Множество связывающих агентов и глинистых минералов, дрожжей и их производных, связывающие и нейтрализующие микотоксины применяют в кормах для животных повсеместно. Тем не менее, правила применения связывающих агентов и дезактиваторов еще недавно не были по различным причинам реализованы во многих частях мира. Чтобы изменить эту ситуацию, Европейская комиссия недавно создала новую группу по технологическим кормовым добавкам для снижения микотоксинов в кормах.
В 2010 году EFSA опубликовала рекомендации с жесткими требованиями, например, к связывающей способности. Продукты разложения микотоксинов должны быть безопасными для целевых животных и потребителей; должно быть не менее трех исследований в естественных условиях со значительной эффективностью при самой низкой дозе применения; рекомендованные биомаркеры, соответствующие каждому микотоксину, должны быть использованы для демонстрации эффективности продукта и оценки степени нейтрализации продуктов микотоксинов.
В каждом отдельном случае необходимо проведение подробного анализа, чтобы определить вид и количество микотоксинов, чтобы использовать последние ферментативные технологии для устранения микотоксинов, которые не могут быть нейтрализованы с помощью связывающих препаратов.
