Малков М.А., Богомолов В.В., Данькова Т.В., Краснов К.А.
ЗАО «НПФ «ЭЛЕСТ», ФГУ Облветлаборатория, (Санкт-Петербург)
Нет необходимости описания огромного вреда в мировом масштабе приносимого токсинами - продуцентами, которых являются грибы. Стало очевидным, что последнее звено в последовательности отрицательного воздействия микотоксинов – человек, который через продукты получает опасные дозы этих соединений. В этой статье мы ставим задачу объективной оценки эффективности имеющихся инструментов воздействия, направленных на снижение концентрации токсинов на всех этапах – от поля до конечного потребителя зерна. Необходимо, наконец, понять, как «работают» нейтрализаторы токсинов в зависимости от природы, содержащихся в них сорбентов и других составляющих. Какова роль субстратов корма в системе корм-сорбент? Как быть с печенью – основной мишенью для токсинов? В этой связи, поскольку мы впервые предложили «Фунгистат-ГПК», который помимо сорбентов содержит гепатопротекторный блок, эффективно повышающий детоксицирующую активность печени, нас интересовало место, которое занимает этот многопрофильный нейтрализатор токсинов. Тем более что мы усилили его эффективность сорбции введением еще одного сорбента.
Материалы и методы.
Сорбционную способность исследуемых препаратов мы определяли следующим образом.
Изучаемые препараты предварительно смешивали с модельным кормом (размолотое зерно пшеницы) в оптимальной концентрации, рекомендуемой производителем, а затем еще и с каждым из шести микотоксинов поочередно.
Таким образом, мы предполагали:
1) оценить ПКПД каждого препарата в его рекомендуемой рабочей концентрации;
2) изучить взаимодействие в сложной биохимической системе - «корм-сорбент-микотоксин» в процессе пищеварения; выявить истинный вклад сорбента в связывании микотоксина;
3) определить влияние изменения условий в процессе пищеварения на способность изучаемых препаратов к детоксикации корма от микотоксинов.
На первом этапе исследований мы использовали 6 стандартов микотоксинов, а именно: Афлатоксин, Охратоксин, Т-2 токсин, Дезоксиниваленол (ДОН), Зеараленон и Фумонизин. Они были поочередно смешаны в концентрации 200 мкг/кг с каждым из отобранных препаратов. В коллекцию исследуемых препаратов были включены: “Фунгистат ГПК” и 5 широко известных препаратов-сорбентов микотоксинов. Ниже приведено описание их состава:
№1 Фунгистат – алюмосиликаты+ бентониты+ органические кислоты+ гепатостимуляторы+ протеолитический комплекс+ фунгистатики+ нуклеозиды;
№2 - неорганический сорбент (специальным образом обработанные цеолиты) + биотрансформирующий фермент;
№3 - смесь из адсорбентов + дрожжи+ соли пропионовой кислоты;
№4 - сорбент органической природы (полисахариды);
№5 – бентониты+ дрожжи+ полисахариды растительного происхождения;
№6 - глинистые субстанции+ продукты переработки дрожжей+ органические кислоты+ антиоксиданты+ растительные экстракты.
Для оценки сорбционной способности препарата был введен специальный критерий оценки – Практический коэффициент полезного действия (ПКПД).
Стандартная методика определения сорбционной способности сорбента
Метод In vitro)
Практический коэффициент полезного действия сорбента определяется в процентах по разности между адсорбцией (связыванием) и десорбцией (высвобождением). Чем выше этот коэффициент (Net Efficiency), тем эффективнее адсорбция – тем большее количество связанного и, тем самым, дезактивированного микотоксина. Сорбция микотоксинов определяется количественно при различных рН, имитирующих смену кислотности среды в пищеварительном тракте животных. Величину адсорбции и десорбции (в мкг/кг) измеряют по утвержденной методике при постановке теста “in vitro”.
Адсорбция - общее количество токсинов, связанных с сорбентом за время нахождения корма в желудке, равная разнице между количеством токсина в исходной пробе корма и количеством токсина в надосадочной жидкости, отделенной после инкубации пробы корма в кислом растворе.
Десорбция - количество токсина, освобожденного от сорбента за время нахождения корма в кишечнике, равная количеству токсина в надосадочной жидкости после инкубации в щелочной среде.
Устанавливают
практический коэффициент полезного действия (ПКПД в %) - сорбционная способность (практическая адсорбция), равная разнице между величиной адсорбции и десорбции, то есть количество токсина, которое осталось связанным с сорбентом и отнесенное к количеству присутствующего в смеси токсина.
Результаты и их обсуждение.
На рис.1 представлены результаты исследования эффективности сорбции-десорбции 5 нейтрализаторов токсинов, различающихся по составу используемых сорбентов и других компонентов, в отношении 6 наиболее опасных токсинов. В качестве модельного корма использовалась измельченная пшеница. Мы сочли целесообразным провести сравнение нейтрализаторов токсинов с различным соотношением в них известных сорбентов и «Фунгистата-ГПК» при норме их ввода 0,2 % как наиболее принятой и экономически целесообразной.
Данные, полученные нами по эффективности сорбции токсинов нейтрализаторами с различным компонентным составом, показывают величину адсорбции в предела 50-100 % в зависимости от природы токсинов в системе «корм-сорбент». ПКПД (рис.1) показал близкие результаты по Афлатоксину и ДОНу. Различия получены по Охратоксину, Зеараленону и Фумонизину и существенно более высокие показатели для «Фунгистата-ГПК» в отношении последних двух токсинов. Наиболее низкие показатели сорбции и ПКПД оказались для Т-2 токсина, как в условиях «корм-сорбент», так и в условиях отсутствия конкуренции. Мы обнаружили, что только 2 нейтрализатора, в том числе «Фунгистат-ГПК» в последнем случае способны к незначительной сорбции данного токсина.
Как показывают расчеты, значительная часть токсинов в условиях «корм-сорбент» (Т-2 токсин, Афлатоксин, ДОН, Охратоксин) не сорбируются смесью «корм-сорбент», то есть в условиях эксперимента остаются в водной фазе. Это обстоятельство объясняется тем, что упомянутые микотоксины достаточно гидрофильны и в исследуемых концентрациях заметно сольватируются водной фазой. Связывание перечисленных 4 микотоксинов с компонентами корма, как и сорбентами, осуществляется за счет Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий, энергия которых ненамного превышает энергию сольватации водородными связями. При возрастании концентрации сорбента в смеси соотношение будет сдвинуто в сторону сорбента, и остаточная концентрация токсинов будет снижаться.
Нами были проведены специальные исследования по сорбционно-десорбционным свойствам модельного корма (табл.1). Как оказалось, корм (в данном случае пшеница) сорбирует на себя значительную долю токсинов, в том числе некоторые токсины (ДОН, Зеараленон, Фумонизин) необратимо, что и является причиной снижения сорбции (и ПКПД) в системе «корм-сорбент» по сравнению с «чистыми» сорбентами. Указанное обстоятельство объясняется и тем, что пшенично-крахмальная смесь содержит подвижные низкомолекулярные соединения (моно-и дисахариды, жирные кислоты, триглицериды, неорганические соли и др.), которые переходят на вводимый сорбент и дезактивируют его, конкурируя с токсинами.
Таблица 1.
Сорбционная и десорбционная эффективность модельного корма
(пшеница, 0,2 %) в отношении различных токсинов.
|
Наименование сорбента |
Токсины | |||||
|
Афлатоксин мкг/кг |
Охратоксин мкг/кг |
Т-2 токсин мкг/кг |
ДОН мкг/кг |
Зеараленон мкг/кг |
Фумонизин мкг/кг | |
|
Модельный корм (пшеница, 0,2 %) |
|
|
|
|
|
|
|
Сорбция, мкг/кг |
131 |
143 |
50 |
40 |
120 |
108 |
|
Десорбция, мкг/кг |
40 |
89 |
24 |
0 |
0 |
0 |
|
ПКПД, % |
46 |
27 |
13 |
20 |
60 |
54 |
С учетом всех полученных результатов можно сделать вывод, что при использовании нормы ввода 0,2 % сорбция токсинов будет ненамного выше, чем в случае обычного корма. Именно такая ситуация, когда роль сорбента нивелирована, моделировалась в экспериментах «in vitro». Можно было бы с какой-то степенью вероятности прогнозировать ситуацию “in vivo ”, то есть в кишечнике у животных и птицы, когда по мере утилизации пищевых компонентов концентрация сорбентов будет нарастать и на выходе сорбция токсинов будет значительно выше, чем в случае обычного корма. Возможно, что наблюдаемые эффекты по снижению токсикозов у птицы и свиней при норме ввода 0,2 % объясняется именно этим обстоятельством. В этой связи мы проверили предположение о возможности усиления эффективности сорбции при увеличении концентрации сорбента в смеси «корм-сорбент».
Таблица 2.
Сорбционная способность «Фунгистата-ГПК», в сравнении с импортными аналогами в отношении Т-2 токсина.
|
Нейтрализаторы токсинов |
Концентрация сорбента 1% |
Концентрация сорбента 5% | ||||
|
Адсорбция мкг/кг |
Десорбция мкг/кг |
ПКПД % |
Адсорбция мкг/кг |
Десорбция мкг/кг |
ПКПД % | |
|
«Фунгистат» |
84 |
0 |
42 |
157 |
0 |
79 |
|
3 |
80 |
0 |
40 |
151 |
0 |
76 |
|
5 |
77 |
0 |
39 |
146 |
0 |
73 |
|
6 |
74 |
0 |
37 |
144 |
0 |
72 |
Как видно из таблицы 2, импортные аналоги «Фунгистата-ГПК» и «Фунгистат-ГПК», имеющие различный компонентный состав, при увеличении нормы ввода в 5 раз, увеличивают емкость сорбции вдвое (также и ПКПД).
Таким образом, при традиционных нормах ввода (до 0,2 %) в условиях «корм-сорбент» мы не должны испытывать иллюзию эффективности сорбции на сорбенты в составе нейтрализаторов токсинов. Правильным решением, на наш взгляд, в соответствии с полученными данными является постоянный контроль за концентрацией токсинов в корме, и, в случае превышения их МДУ, увеличение нормы ввода нейтрализаторов. В этом случае становится определяющим фактором стоимость сорбента, а также наличие в составе нейтрализатора комплекса субстанций, усиливающих детоксицирующую функцию печени. Эффективность такого комплекса в «Фунгистате-ГПК» была установлена ранее [1,2,3,4].
Литература.
1. Соколова Ю.Н., Богомолов В.В., Головня Е.Я. «Контроль безопасности кормов. Теория и практика». ФГУ «Ленинградская межобластная ветеринарная лаборатория»
2. Соколова Ю.Н., Богомолов В.В., Головня Е.Я. «Комплексное микотоксикологическое обследование кормов». ФГУ «Ленинградская межобластная ветеринарная лаборатория». РацВетИнформ, № 3, 2007
3. Головня Е.Я.«Результаты комплексного микотоксикологического обследования кормов». ФГУ «Ленинградская межобластная ветеринарная лаборатория». БИОинфо, № 3, 2007
4. Богомолов В.В., Головня Е.Я. «Оценка эффективности нового комплексного препарата с фунгистатической и сорбционной активностью методами биотестирования». ФГУ «Ленинградская межобластная ветеринарная лаборатория». Каталог международного специализированного конгресса-выставки «Ветеринария, Зоотехния, Биокорма», август 2006.
