Микотоксины – высокотоксичные и канцерогенные для животных и человека вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов. Большинство изученных микотоксинов образуются в результате деятельности плесневых грибов трех родов: Aspergillus, Penicillium и Fusarium. Основные виды микотоксинов, вызывающие токсикозы у животных, включают афлатоксины, Т-2 токсин, фумонизины, зеараленон, охратоксины и дизоксиниваленон.
В настоящее время проблема присутствия микотоксинов в кормах и продуктах питания находится в центре внимания таких авторитетных международных организаций, как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО), Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), Международное агентство по исследованию рака (МАИР) и др.
По данным фитосанитарного мониторинга, в России комплексом токсигенных (продуцирующих микотоксины) грибов заражено более 60% исследованных товарных партий злаковых культур, поступающих на реализацию или заложенных на хранение. Значительная часть партий зерна загрязнена микотоксинами.
Микотоксины в отечественном силосе
Основу (в среднем 50%) рациона животных составляет силос, в наибольшей степени подверженный поражению плесневыми грибами в связи с высокой влажностью и, как следствие, являющийся основным источником микотоксинов.
В России проводится контроль качества микотоксинов в зерне и комбикормах, однако в связи с высокой стоимостью анализов отсутствует мониторинг распространения микотоксинов в объемистых кормах собственной заготовки. Лишь в единичных животноводческих хозяйствах проводится анализ скармливаемого силоса на содержание в нем микотоксинов. Именно поэтому у специалистов и руководителей хозяйств создается видимость отсутствия данной проблемы.
Специалисты ООО «БИОТРОФ» провели обширный мониторинг содержания микотоксинов в силосах из животноводческих хозяйств европейской территории РФ. Было исследовано 215 проб из 20 животноводческих хозяйств.
Выяснилось, что проблема загрязнения силоса микотоксинами стоит намного острее, чем проблема контаминации зерна и комбикормов. Практически во всем исследованном отечественном силосе были превышены уровни предельно допустимых количеств микотоксинов. Эти уровни ПДК отражены в ветеринарно-санитарных требованиях Таможенного союза, утвержденных решением КТС от 18.06.2010 № 317. К сожалению, данный нормативный документ регламентирует содержание микотоксинов в таких кормах, как пшеница, ячмень, овес, кукуруза, горох, соя, тапиока, арахисовый и подсолнечниковый шрот и др., обходя вниманием силос.
На рисунке 1 приведена карта распространения микотоксинов в силосах из животноводческих хозяйств различных регионов Российской Федерации, которая представляет собой обобщенные данные исследований компании «БИОТРОФ». Известно, что микотоксины, находясь в кормах в синергизме, дополняют и усиливают токсическое действие друг друга. При этом степень ощутимого токсического воздействия на организм животных различна для каждого микотоксина. Поскольку в исследованных силосах токсичные метаболиты микромицетов присутствовали в сочетании, то для сравнения содержания микотоксинов в силосах из различных регионов была определена суммарная токсичность силоса, которая проиллюстрирована на карте. Эта величина приравнивается к сумме превышений уровней ПДК по афлатоксинам, охратоксину А, Т-2 токсину, зеараленону и ДОН в процессе хранения силоса.
Анализируя значения суммарной токсичности силоса по исследованным федеральным округам и республикам РФ, можно сделать вывод, что проблема распространения микотоксинов в Российской Федерации является повсеместной и не имеет географических границ. Наиболее подверженными поражению микотоксинами были силоса из Центрально-Черноземного региона, наименее загрязненными – силоса из Республики Якутия.
Результаты наших исследований согласуются с данными отечественных ученых Г.П.Кононенко и А.А.Буркина, выявлявших в 2014 г. в образцах сенажа и силоса из траншей животноводческих хозяйств Брянской, Липецкой и других областей РФ значительные концентрации (до 31,6 мг/кг) различных микотоксинов, присутствовавших в кормах в сочетании.
Дальнейшее изучение проблемы сотрудниками ООО «БИОТРОФ» показало, что сложные комбинации микотоксинов формируются уже в поле на вегетирующих растениях.
На рисунке 2 приведена карта распространения микотоксинов в кормовом травостое с полей животноводческих хозяйств различных районов Ленинградской области. Результаты иллюстрируют данные по 68 образцам кормового травостоя из 11 животноводческих хозяйств.
Наиболее контаминированным микотоксинами оказался кормовой травостой с полей животноводческих хозяйств Приозерского района.
При этом традиционное разделение микромицетов на «полевые» грибы и «грибы хранения» уже не актуально, поскольку в вегетирующих растениях были обнаружили токсины «амбарных» микромицетов.
Таким образом, микотоксины всегда присутствуют в силосе! Избежать контаминации микотоксинами корма практически невозможно!
Коровы не менее чувствительны к микотоксинам, чем свиньи и птицы
Ранее в практике животноводства ошибочно считалось, что проблема микотоксикозов и зараженности кормов микотоксинами для крупного рогатого скота менее актуальна, чем для свиней и птицы. Такое мнение возникло вследствие выдвинутого рядом исследователей предположения об устойчивости жвачных животных к негативному воздействию микотоксинов благодаря метаболической деятельности рубцовой микрофлоры. Однако это утверждение было справедливо для коров с уровнем удоя не более 5 тыс. кг в год, что считалось крайне высоким показателем в годы существования СССР. В настоящее время показано, что у высокопродуктивных коров состав микрофлоры рубца существенно отличается от микрофлоры рубца коров с низкими показателями продуктивности. Микрофлора рубца «современной» коровы, особенно с продуктивностью от 5 тыс. кг/год и выше, теряет способность к естественной детоксикации микотоксинов.
Кроме того, продукты распада микотоксинов, даже на фоне благоприятного состава микрофлоры, часто оказываются не менее или даже более токсичными, чем первоначальные вещества. Так, основным продуктом распада афлатоксина В1 в рубце является афлатоксикол, который по своей токсичности не уступает первоначальному веществу.
Последствиями поступления микотоксинов в организм КРС являются серьезные поражения различных органов и систем, расстройства пищеварения, снижение иммунитета, репродуктивных способностей животных, удоя и продуктивного долголетия, что ведет к значительным экономическим убыткам.
Даже в тех случаях, когда количество микотоксинов не превышает установленных уровней ПДК, наличие нескольких микотоксинов усиливает и пролонгирует их токсическое действие на животное, вызывая постепенную задержку роста и снижение продуктивности.
Микотоксины угнетают полезную микрофлору рубца
Широко известно, что рубец КРС – это место обитания многочисленной (до 1011 клеток/мл) и разнообразной микрофлоры. Эта активная микробиоэкосистема дополняет функции организма животного-хозяина, играя основную роль в процессе переваривания кормов, является единственным источником биосинтеза некоторых метаболитов, в том числе целлюлазы, благодаря наличию которой происходит расщепление клетчатки растительных кормов, выполняет функцию защиты от патогенов, продуцируя антимикробные вещества, участвует в синтезе витаминов и аминокислот. Состав и жизнедеятельность микроорганизмов-симбионтов рубца оказывает влияние на функционирование всех органов и систем макроорганизма.
В связи с этим в научной лаборатории ООО «БИОТРОФ» с помощью современного молекулярно-генетического метода RT-PCR было проведено исследование, позволяющее сравнить состав рубцовой микрофлоры КРС при скармливании силоса, пораженного высокими концентрациями афлатоксинов и практически свободного от них (табл. 1).
Оказалось, что поступление высоких доз афлатоксинов приводило к резкому снижению численности полезных микроорганизмов, в том числе целлюлозолитиков, расщепляющих клетчатку кормов, и кислот-утилизирующих бактерий, метаболизирующих лактат. При этом происходило увеличение содержания условно-патогенных энтеробактерий и патогенов до 2381 раза. Это позволяет утверждать, что у жвачных животных практически отсутствует эффективная защита от микотоксинов!
Дисбиотические изменения в микробиоценозе рубца оказывают негативное влияние не только на процессы пищеварения и усвояемость питательных веществ, но и на функционирование всех систем и органов макроорганизма.
Современный подход к получению безопасного силоса
Четкого алгоритма предотвращения поражения кормового травостоя микотоксинами в настоящее время не существует. Контроль содержания микотоксинов должен начинаться с выбора районированных сортов культур, обладающих комплексной устойчивостью к фитопатогенам, обеззараживанию семенного материала, строгого соблюдения агротехнологии, прежде всего, системы чередования культур. Однако же, как показывает практика, соблюдать данные агроприемы очень трудно и экономически невыгодно. Агропредприятия чаще всего обременены кредитами, что вынуждает их в первую очередь задумываться о получении дохода от возделывания сельхозкультур.
Эффективными мерами, позволяющими предотвратить дальнейшее накопление микотоксинов в силосных траншеях является строгое соблюдение требований технологии уборки и хранения: высоты скашивания, длины резки растений, влажности травостоя, тщательной трамбовки растительной массы. Необходимо использование биологических заквасок для силосования, а также укрытие заготовленного корма пленкой и гнетом.
К сожалению, на практике избежать попадания микотоксинов на кормовой стол практически невозможно.
Снизить отрицательные последствия от проникновения микотоксинов в организм КРС возможно путем нейтрализации их при помощи сорбентов.
Одним из наиболее перспективных сорбентов, используемых для профилактики микотоксикозов КРС, является комплексный препарат Заслон на основе уникального природного минерала органического происхождения, полезных бактерий Bacillus subtilis и композиции эфирных масел (рис. 3).
Особенностью и преимуществом сорбента микотоксинов Заслон является крайне высокая удельная поверхность – до 40 га/кг, что в 20 раз выше, чем удельная поверхность клеточных стенок дрожжей – одного из самых распространенных действующих веществ других подобных сорбентов, а также отсутствие в составе Заслона токсических веществ. Штамм полезных бактерий, входящий в состав препарата Заслон, обладает способностью к биотрансформации Т-2-токсина и дезоксиниваленола до безопасных соединений. Эфирные масла снимают иммуносупрессию у коров, вызванную воздействием микотоксинов.
В животноводческих хозяйствах Ленинградской и Липецкой областей были проведены широкие научно-производственные испытания эффективности сорбента Заслон на коровах дойного стада.
Так, на базе одного из животноводческих хозяйств Ленинградской области прошли испытания сорбента Заслон на 20 коровах черно-пестрой породы. Продолжительность эксперимента составляла 124 дня.
Анализ ингредиентов, составляющих ежедневный рацион КРС, выявил присутствие микотоксинов в концентрациях, превышающих ПДК до 7,2 раз.
Из таблицы 2 следует, что введение сорбента Заслон в корма приводило к увеличению среднесуточного удоя на 1,4 л по сравнению с контролем. При этом возрастало содержание жира и белка в молоке. Этот факт объясняется способностью минерального компонента, входящего в состав препарата Заслон, к активному связыванию микотоксина ДОН, поступление которого в организм КРС вызывает падение жира и белка в молоке.
Расчет экономической эффективности применения сорбента Заслон показал, что прибыль на 1 голову за период эксперимента (124 дня) в опытной группе составила 4525,4 рубля.
При этом содержание афлатоксина М1 в молоке коров, которым скармливали Заслон, было в среднем на 37,2% меньше, чем в молоке коров контрольной группы.
Из таблицы 3 следует, что содержание белка, мочевины, глюкозы, кальция, а также резервная щёлочность в крови в группе с применением Заслона были в норме. При этом, количество глюкозы и кальция в контрольной группе были выше нормы, что, вероятно, объясняется негативным влиянием микотоксинов на организм КРС. Содержание фосфора в обеих группах было несколько выше нормы, однако в варианте с применением Заслона содержание фосфора было ближе к норме.
На базе ООО «БИОТРОФ» с использованием современного молекулярно-генетического метода T-RFLP было изучено влияние сорбента Заслон на состав рубцовой микрофлоры КРС (табл. 4).
Применение сорбента Заслон оказало положительное влияние на численность представителей полезной микрофлоры рубца КРС: бацилл и бифидобактерий, обладающих антимикробными свойствами в отношении патогенов. Это способствовало снижению содержания патогенных клостридий – возбудителей гастроэнтерита и фузобактерий – опаснейшего патогена КРС, ответственного за возникновение лактатного ацидоза, эндометрита, ламинита и др.
Таким образом, высокопродуктивные коровы крайне чувствительны к воздействию микотоксинов. При этом загрязнение силоса – основного компонента рациона КРС, микотоксинами является неизбежным риском, однако соблюдение вышеперечисленных профилактических мероприятий позволит минимизировать уровень их содержания. Использование сорбентов позволит существенно снизить негативный эффект микотоксинов в случае превышения их концентраций в объемистых кормах.
ООО «БИОТРОФ»
Санкт-Петербург, г. Пушкин,
ул. Малиновская, д. 8, лит. А, пом. 7-Н
+7 (812) 322-85-50, 322-65-17, 452-42-20
biotrof@biotrof.ru
Таблица 1. Состав микрофлоры в рубце при скармливании
силоса с различной контаминацией афлатоксинами,
тысяч клеток/мл (103 клеток/мл)
|
Микроорганизмы в рубце |
Содержание афлатоксинов в силосе |
|
|
Н.п.д.о.* |
15,4 мкг/кг |
|
|
Полезные целлюлозолитики |
100 000 |
Н.п.д.о. |
|
Полезные кислот-утилизирующие бактерии |
32 000 |
160 (↓ в 200 раз) |
|
Условно-патогенные энтеробактерии |
25 000 |
32 000 (↑ в 1,3 раза) |
|
Патогены |
63 |
150 000 (↑ в 2381 раз) |
Таблица 2. Результаты изучения эффективности применения сорбента Заслон на КРС
|
Показатель |
Контроль |
Заслон |
|
Содержание афлатоксина М1 в молоке КРС, нг/кг |
205,2 |
128,8 |
|
Валовый удой (за 124 дня) натурального молока, кг/гол. |
3574,5 |
3745,4 |
|
Среднесуточный удой, л |
28,8 |
30,2 |
|
Содержание белка в молоке, % |
3,12 |
3,2 |
|
Содержание жира в молоке, % |
3,67 |
3,78 |
|
Выход молочного жира, кг |
131,2 |
141,6 |
|
Выход молочного белка, кг |
111,5 |
119,8 |
|
Среднесуточный удой в переводе на 4% жирность, кг/гол. |
26,69 |
28,47 |
|
Валовый удой (за 124 дня) в переводе на 4% жирность, кг/гол. |
3310,4 |
3529,9 |
|
Экономическая эффективность |
||
|
Затраты кормов в рублях на 1 кг молока, руб. |
7,62 |
7,0 |
|
Затраты труда (человеко/час на 1 центнер молока) |
1,67 |
1,75 |
|
Прибыль за 124 дня, руб./гол. |
- |
4525,4 |
Таблица 3. Биохимические показатели крови в конце эксперимента
|
Показатель |
Контроль |
Заслон |
Норма |
|
Белок, г/л |
82,0 |
82,0 |
72-86 |
|
Резервная щелочность, об%/СО2 |
54,15 |
59,45 |
46-66 |
|
Мочевина, мили моль/л |
5,58 |
5,51 |
3,3-6,7 |
|
Глюкоза, моль/л |
3,47 |
3,29 |
2,2-3,3 |
|
Кальций, мили моль/л |
2,44 |
2,58 |
2,5-3,13 |
|
Фосфор, мили моль/л |
2,25 |
2,21 |
1,45-1,9 |
|
Кетоновые тела |
- |
- |
Отрицат. р-ция |
Таблица 4. Состав микрофлоры в рубце, %
|
Микроорганизмы в рубце |
Контроль |
Заслон |
|
Полезная микрофлора |
||
|
Бациллы |
9,1 |
10,6 (+ 14,2%) |
|
Бифидобактерии |
0,48 |
0,65 (+ 26,2%) |
|
Патогены |
||
|
Клостридии |
9,7 |
6,5 (- 33%) |
|
Фузобактерии |
2,9 |
1,9 (- 34,5%) |
