Сергей КУЗНЕЦОВ,
доктор биологических наук,генеральный директор ЗАО "Витасоль"
Алексей КУЗНЕЦОВ,
биотехнолог, аспирант МГУПП
Cреди веществ, играющих важную роль в питании животных, значительное место занимают микроэлементы, необходимые для роста и размножения. Они влияют на функции кроветворения, эндокринных желез, защитные реакции организма, микрофлору пищеварительного тракта, регулируют обмен веществ, участвуют в биосинтезе белка, проницаемости клеточных мембран и т.д.
Основной источник микроэлементов для животных - корма. Однако минеральный состав последних зависит от типа почв, климатических условий, вида растений, фазы вегетации, агрохимических мероприятий, технологии уборки, хранения и подготовки к скармливанию, других факторов. В связи с этим нередко наблюдается недостаток одних и избыток других элементов, что приводит к возникновению заболеваний, снижению продуктивности, плодовитости, ухудшению качества продукции и эффективности использования корма. Чтобы не допустить этого, используют различные соединения, однако их биологическая доступность неодинакова. Кроме того, технологические свойства солей микроэлементов существенно влияют на качество премиксов и комбикормов.
Точные механизмы извлечения железа из кормов и его абсорбции неизвестны. У животных комплексные соединения этого элемента под влиянием соляной кислоты и пепсина желудочного сока расщепляются, и трехвалентное железо, восстанавливаясь, переходит в двухвалентное. Образующиеся соли хорошо ионизируются и абсорбируются. Всасывание происходит в основном в двенадцатиперстной кишке и зависит от насыщения железом ферритина слизистой кишечника и трансферрина крови. Абсорбции железа способствуют редуцирующие вещества корма, или антиоксиданты: аскорбиновая кислота, токоферол, цистеин, глютатион. Всасывание ингибируют органические кислоты, которые образуют нерастворимые соли железа (оксалат, цитрат, фитат), а также избыток в рационе фосфатов, госсипола, таннина, цинка, марганца, меди, кадмия. На усвоение железа сильно влияет рН содержимого желудка.
У взрослых особей недостаток железа встречается редко в связи с высоким содержанием его в растительных кормах, удовлетворительной усвояемостью и реутилизацией элемента в организме, хотя иногда железодефицитное состояние регистрируют и у высокопродуктивного скота. Анемия чаще проявляется у молодняка.
Установлено, что у моногастричных животных железо довольно хорошо всасывается из сульфатов, хлорида, тартрата, фумарата, глюконата, цитрата, хелатных комплексов, плохо - из карбонатов, пирофосфатов, ортофосфатов, восстановленного железа и практически недоступно из оксидов. Введение в комбикорма хелатных соединений железа с молочной кислотой, глицином или метионином способствует лучшему воздействию элемента по сравнению с сульфатом, тогда как добавки ЭДТА-железа ухудшают этот показатель. Эффективность использования железа на образование гемоглобина у цыплят из комплекса с ЭДТА была примерно такой же, как из сернокислой соли, а из восстановленного железа - в три раза ниже.
Биологическая доступность (БД) металлического железа во многом зависит от способа его восстановления и размера частиц. Например, выявлено, что введение в рацион цыплят-бройлеров высокодисперсных порошков железа, меди и цинка (размер частиц 50-100 мкм) в дозе, вдвое меньшей по сравнению с сульфатами, полностью обеспечивает потребность птицы в микроэлементах и оказывает ростостимулирующее действие. Еще более эффективны в кормлении ультрадисперсные порошки металлов. При уменьшении размера частиц восстановленного железа с 250-315 до 160-200 мкм БД элемента возрастала на 24%. Доказано, что при анемии животные способны поглощать железо даже из трудноусвояемых источников. Некоторые исследователи считают возможным использование в кормлении железных карбонатных руд (сидеритов), концентратов гидроксидных руд и оксидов. БД железа для цыплят из различных о-фосфатов была небольшой, однако обработка их температурой и давлением значительно повышала усвоение железа, особенно из пирофосфатов. Отмечено удовлетворительное использование железа из обесфторенных фосфатов. Растворимость источников железа имеет большее значение для его всасывания, чем валентность: по степени растворимости соединений железа в 0,1 М НСl можно судить об их БД для животных.
Основное место всасывания меди у животных - тонкий отдел кишечника и желудок. Это происходит не только в результате простой диффузии, но и путем активного продвижения микроэлемента через кишечную стенку и резко возрастает при его дефиците. В комплексе с аминокислотами, ди- и полипептидами медь усваивается лучше, чем в виде сульфата, причем с увеличением молекулярной массы комплексов абсорбция снижается. С D-аминокислотами результаты хуже, чем с L-аминокислотами. Медиатор всасывания меди (а также цинка и кадмия) - низкомолекулярный белок стенки кишечника металлотионеин, который способствует абсорбции пассивным путем, связывая элемент с SН-группами и подготовляя для дальнейшего передвижения. Еще он может блокировать всасывание, защищая организм от токсичных уровней металла.
На усвоение меди влияют многие кормовые факторы, и прежде всего белок: повышение его уровня в рационе снижает отложение ее в печени. Пищевые белки защищают организм от медной интоксикации. Растительные, в состав которых входит фитиновая кислота, сильнее ингибируют всасывание, чем белки животного происхождения. Крахмал и комплекс углеводов повышают абсорбцию, а отдельные сахарa и особенно фруктоза - снижают. Лимонная кислота, глюконат, ЭДТА, оксалат, фосфаты способствуют поступлению меди, а фитат, клетчатка, аскорбиновая кислота ингибируют его. Некоторые тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть, серебро, цинк, мышьяк) конкурируют с медью при всасывании, обусловливая ее недостаточность. Высокое содержание железа в рационе (150-400 мг/кг) тормозит поглощение меди и предохраняет организм от избыточного накопления ее у птицы. Добавки молибдена (50 мг/кг), сульфатов, сульфидов, гипосульфитов могут снижать содержание этого элемента, особенно у жвачных.
Величина переработанной меди также зависит от химической формы ее соединений в рационе. Аспартат меди оказывает большее влияние на рост молодняка птицы, чем метионинат и сульфат, причем органические соединения имеют и экологическое преимущество перед сернокислой солью (снижение дозировки). Комплексы меди с полисахаридами или ЭДТА по влиянию на рост животных не отличались от сульфата. Хелатные соединения элемента с глицином, метионином или гистидином более действенны в кормлении свиней и птицы, чем сернокислая соль.
Установлено, что эффективность использования меди из органических комплексов (казеинат, тартрат, метионинат, ацетат) у молодняка свиней на 17-69% выше, чем из сульфата, а истинное усвоение ее - 37-65%. Оксиды, малеинат, цитрат, хлориды - также неплохие источники меди, тогда как БД элемента из основного карбоната была низкой.
Всасывание цинка происходит в основном в верхнем отделе тонкого кишечника. Высокий уровень протеина, добавки ЭДТА, лактозы, лизина, цистеина, глицина, гистидина, аскорбиновой и лимонной кислот повышают усвоение, а низкий уровень протеина и энергии, большое количество в корме клетчатки, фитата, кальция, фосфора, меди, железа, свинца ингибируют абсорбцию цинка. Кальций, магний и цинк при кислой среде тонкой кишки образуют прочный нерастворимый комплекс с фитиновой кислотой, из которого катионы не всасываются.
Хелатные комплексы цинка с глицином, метионином или лизином обладают более высокой БД для молодняка свиней и птицы по сравнению с сульфатом. Ацетат, оксид, карбонат, хлорид, сульфат и металлический цинк - доступные источники элемента для животных, тогда как из некоторых руд он не усваивается.
Большой биологической доступностью характеризуются хелатные соединения цинка с метионином и триптофаном, а также комплексы его с каприловой и уксусной кислотами. В то же время хелаты цинка с ЭДТА и фитиновой кислотой используются в организме животных менее эффективно, чем 7-водный сульфат, что зависит главным образом от стабильности комплекса. Истинное усвоение цинка из фитата почти в три раза ниже, чем из сульфата. Неорганические соли (хлорид, нитрат, сульфат, карбонат) всасываются хуже, чем органические. Удаление кристаллизованной воды из молекулы сернокислого цинка приводит к снижению БД элемента. Оксид и металлический цинк могут использоваться в кормлении животных, однако следует учитывать содержание в них свинца и кадмия.
Марганец всасывается главным образом в двенадцатиперстной кишке. В растительных кормах он связан хелатирующими агентами, и процесс идет довольно слабо. Считают, что элемент усваивается в двухвалентной форме и конкурирует с железом и кобальтом за места абсорбции. Механизм всасывания еще не изучен. Избыток в рационе кальция, фосфора, железа, фитата снижает использование этого элемента, а добавки гистидина, ЭДТА, лимонной и аскорбиновой кислот повышают абсорбцию. Экскреция марганца с желчью и соком поджелудочной железы - более важный фактор в поддержании гомеостаза, чем интенсивность всасывания.
БД марганца для животных из сульфатов, хлоридов, оксидов, карбоната, перманганата калия довольно высокая, тогда как из руд и концентратов - низкая и зависит от вида минерала и степени его чистоты. Хелатные соединения марганца с метионином и молочной кислотой обладают значительной БД. Оксалаты и фосфаты его неплохо усваиваются у молодняка, тогда как его БД из хлорида, карбоната и перманганата калия существенно ниже сернокислой соли.
Кобальт поступает в организм животных с кормами и добавками, частично в виде витамина В12. Усвояемость элемента у них невелика (3-7%), поскольку потребность в нем небольшая и возрастает лишь при недостатке витамина В12 и отсутствии животных кормов в рационе. Кобальт всасывается в тонком отделе кишечника. Его БД из сульфатов, хлоридов, карбонатов хорошая, а из оксидов довольно слабая.
Йод животные получают с водой, воздухом, кормами и минеральными добавками. Йодистые соединения гормонального характера всасываются без расщепления. Остальные формы органического йода восстанавливаются до йодидов и поглощаются в таком виде. Абсорбция происходит в желудке, но главным образом в тонком кишечнике. Для растворимых неорганических соединений элемента характерно быстрое и полное всасывание при поступлении их через рот или путем ингаляции. Йодиды это делают более интенсивно, чем йод, связанный с аминокислотами. Особенно хорошо йод переходит из йодидов калия и натрия, йодатов кальция и калия, дийоддитиррола, пентакальцийортоперйодата и других соединений.
Зоны йодной недостаточности на территории нашей страны встречаются довольно часто. Наряду с первичной недостаточностью может быть и вторичная, обусловленная наличием в растениях и рационах более 300 гойтрогенных веществ, препятствующих использованию йода в щитовидной железе. Также следует учитывать, что в процессе хранения кормов потери элемента могут достигать 50%. Вместе с тем избыток его в рационе приводит к нарушению функциональной активности щитовидной железы.
Йодид калия - весьма нестойкая добавка. Его стабилизация цеолитами довольно эффективна. Йодаты калия и кальция обладают хорошей стабильностью, меньше разрушают витамины А и Е по сравнению с йодидами и другими йодатами. Для молодняка БД йода из йодидов и йодатов одинакова. Наиболее эффективный препарат - йодвидон. При использовании его в качестве добавки уровень йода в рационе можно уменьшить в два раза. Йод из стакода и цеойода хорошо доступен, а из черноморской водоросли фукуса усваивается значительно хуже.
Селен, поступающий из окружающей среды, всасывается в желудочно-кишечный тракт с кормами или добавками, а кроме того, через дыхательные пути и кожу. Усвоение селената подавляют близкие к нему по физико-химическим свойствам неорганические (сульфат, тиосульфат, молибдат, хромат) и органические (оксалат, оксалоацетат) анионы. Абсорбцию селена из селенита (но не из селената) стимулируют цистеин и глютатион, а ингибируют метионин и его аналоги. Селеносодержащие аминокислоты и их серные аналоги (цистин, метионин) имеют общие механизмы всасывания. Селенат всасывается быстрее селенита, но в целом БД первого для птицы ниже. В проведенных исследованиях эффективность использования селена для профилактики экссудативного диатеза у цыплят была следующей (в % к Na2SеО3): из селената - 58-90, селен-D-цистина - 68-78, селен-DL-метионина - 18-61, селен- DL-этионина - 44, селенида натрия - 42, элементарного селена - 8, люцерновой муки - 210, пивных дрожжей - 89, кукурузы, муки семян хлопчатника - по 86, пивной дробины - 80, пшеницы - 71, дистиллята высушенных зерен - 65, соевой муки - 60, молока - более 100, муки из сельди - 25, тунца - 22, отходов птицеводства - 18, рыбного экстракта - 9. У индюшат результаты были примерно те же.
В опытах на животных БД селена из органических соединений (селенометионин, дрожжевые продукты, высокоселеновая пшеница, селплекс, селенопиран, ДАФС-25 и др.) была выше, чем из селенита натрия.
При кислотном гидролизе или лиофильной сушке рыбной муки БД селена повышалась в несколько раз. Низкую БД элемента из кормов животного происхождения (кроме молока) исследователи связывают с образованием комплексных соединений его с пуриновыми основаниями, ртутью и другими веществами.
Доказано, что соли микроэлементов, особенно сернокислые и солянокислые, при смешивании с витаминами ускоряют разрушение последних, поэтому микроэлементы вводят в премиксы либо в виде окисей металлов, либо в виде карбонатов и гидроокисей. Наиболее пригодны с точки зрения биодоступности, экономики, физико-химических и технологических свойств оксиды (кроме оксидов железа и кобальта, которые плохо усваиваются). Весьма перспективны хелатные соединения. Если нет хелатов, оксидов, карбонатов, целесообразно отдельно готовить витаминный и минеральный премиксы и вносить в комбикорма, последовательно смешивая ингредиенты.
Физико-химические и технологические свойства соединений минеральных элементов приведены в таблице. По степени воздействия на человека вредные вещества подразделяются на 4 класса: 1-й - чрезвычайно опасные, 2-й - высокоопасные, 3-й - умеренно опасные, 4-й - малоопасные (в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76). В качестве источников микроэлементов могут использоваться природные минералы, отходы производства, плохо очищенные химические соединения, поэтому в них нужно контролировать содержание токсичных (ртуть, кадмий, мышьяк, свинец, фтор) и металломагнитной примесей.