Нетрасформативные способы борьбы с неполярными микотоксинами в животноводстве и птицеводстве

Автор: Подобед Л.И.

Доктор с/х наук, профессор

К началу 2026 года мир идентифицировал более 300 видов кормовых микоткосинов. Все они в той или иной степени являются антинутриентами для организма животных и продуктивных животных, в частности. Однако, только первые два десятка изучены капитально. Установлен характер и размер их патологического воздействия на организм, найдены способы и метод их нейтрализации. Если и дальше заниматься изучением негативного влияния конкретных групп и видов микротоксинов очень скоро наука окажется в непроходимом тупике, ибо проанализировать патологию от каждого из этих более трехсот патогенов и тем более защититься от них конкретно по каждому станет невозможным.

Вполне справедлив и оправдан подход, когда микотоксины группируются между собой по их свойствам и в частности по полярности их молекул. Тогда все изученные и не только известные микотоксины разделяются всего на три группы: 

• полярные, 

• условно неполярные,

• неполярные виды.

Найдя надежное средство борьбы с каждой из этих групп можно будет утверждать, что этим удастся охватить всю совокупность рассматриваемых антинутриентов и надёжно защититься от них.

Самой простой и максимально эффективной защитой от полярных микотоксинов (группа афлатоксинов, фумонизиов и др. представителей) оказалось применение минеральных сорбентов, большая часть из которых представляет ископаемые, инертные в химическом плане минералы, с большой сорбционной ёмкостью (монтмориллониты, клиноптилолиты, цеолиты, опоки, трепела и др.). Это самые дешевые сорбенты, а их применение - самый доступный способ устранения их влияния на организм.

Со временем получены и с успехом испытаны некоторые органические формы сорбентов, также справляющиеся с сорбцией полярников на 98-99%. Принцип действия этих сорбентов основан на ионном притяжении положительного заряда сорбента и отрицательного заряда молекулы сорбтива и наоборот.

С условно неполярными и неполярными микотоксинами (у которых молекула не имеет выраженного заряда на своем конце) дело оказалось на много сложнее. Они не способны связываться в электрические взаимодействия с активными точками указанных двух группы сорбентов, а значит их нейтрализация таким способом в принципе невозможна. К сожалению, в эту группы входят самые коварные и опасные для здоровья животных микотоксины в частности Т-2 токсин, ДОН, зеараленон, охратоксины, цитрин и др.

Долгое время единственным методом нейтрализации этой многочисленной и самой небезопасной группы микотоксинов считалась их биотрансформация при помощи специальных ферментов.

Биохимическое изучение свойств каждого из известных наиболее опасных неполярных микотоксинов позволило найти конкретные ферменты, способные разрушить активный центр их молекул и тем самым ограничить до минимума их патогенное влияние на организм. Такие ферменты найдены для Т-2 токсина, ДОНА, зеараленона и некоторых других. В связи с этим на рынке появились препараты- с функцией биотрансформации микотоксинов. Однако оказалось, что и эти продукты не лишены недостатков. Для подлинного эффекта ферментов биотрансформаторов требуется соблюдать типичные условия, позволяющие им эффективно работать в составе корма (температура, гидрофильная среда, конкретная концентрация в расчете на единицу массы микотоксина). Учесть температурные оптимумы в организме практически невозможно т.к. у разных животных они не одинаковые. Тем более нельзя подобрать точено сколько биотрансформатора потребуется для каждого конкретного случая при разном присутствии микотоксинов в корме. Именно поэтому, если эти условия при рекомендованной дозе биотрнсформатора совпали с оптимумом действия ферментной добавки – эффект применения максимален. В любом другом случае эффект будет недостаточен или отсутствовать вообще. Более того обширная по ассортименту группа неполярников требует присутствия в добавке специфического фермента на каждый вид микотоксина. К сожалению известные виды биотрансформаторов содержат ферменты, способные нейтрализовать только Т-2 токсин, ДОН и зеараленон, тогда как группа неполярников уже сейчас насчитывает более 35 их видов. Следовательно, и для них надо находить конкретный фермент, а после его нахождения включать в состав препаратов. Это однозначно тупиковый ход. 

Однако наука не стоит на месте. В теории сорбции разработан и испытан ее еще один ее вид под названием молекулярная сорбция. Этот вид сорбции предусматривает захват сорбентом сорбтива не в ходе электрического взаимодействия между молекулами, а посредством попадания молекул микотоксинов в специфическую пористую структуру сорбента с их защемлением стенками пор при совпадении размера молекулы с размером поры. Кроме того, молекулярная сорбция связана с активными водородными связями между молекулами электронейтральных контрагентов- сорбента и сорбтива.

На этом свойстве основано действие активированного угля, улавливающего широкий круг токсинов, в том числе и мико с последующей прочной их фиксацией. Так получило серённое направление микотоксикологии связанной с применением продуктов, обладающих свойствами молекулярной сорбции. В отличие от ионной сорбции такая сорбция способна нейтрализовать действие как полярников, так и неполярников в самом широком диапазоне их свойств и наименований и в первую очередь неполярников.

Первым известным продуктом, действие которого основано на молекулярной сорбции является активированный уголь. Он практически столетие используется как эффективный энтеросорбент и детоксикант в медицине и ветеринарной практике, при отравлениях любой этиологии. Уголь обладает большой поверхностной активностью и высокой сорбционной способностью.

Первые попытки приспособить активированный уголь в качестве сорбента микотоксинов показали его эффективность при острой этиологии патологического процесса. Он быстро снимает симптомы отравления и устраняет диарейный эффект. Однако, применять активированный уголь постоянно и в качестве профилактического средства в борьбе с микотоксинами практически невозможно.

Это связано с тем, что, не смотря на существенный разброс размера (диаметра) пор их структура у активированного угля на выходе конечна (Рис.1.)

Рис.1. Структура пор активированного угля

Это означает, что капиллярная система активированного угля способна «загонять» в «непроходимые пещеры» мелкие молекулы витаминов, ферментов, аминокислот, микроэлементов. Эти вещества, обязательно присутствующие в корме отдельно или в составе премикса навсегда блокируются углем и становятся недоступны для организма.

Поскольку активированный уголь имеет низкую биосовместимость с организмом животных и птицы, он не подвергается деструкции и проходят через кишечник, всасывая в себя все подряд из его просвета, включая и незаменимые микро- и макроэлементы, витамины, аминокислоты. Это означает, что решая проблемы микотоксинов порождаются острые проблемы биологической полноценности питания животных. Кроме того, длительное использование активированного угля приводит к нарушению целостности всасывающей поверхности кишечника, его атипичному воспалению и вторичной диарее. Вот поэтому постоянно применять активированный уголь в качестве очень дешевого сорбента микотоксинов категорически нельзя. Это применение неминуемо вызовет падение продуктивности, резкое ухудшение показателей конверсии и заканчивается выраженными авитаминозами и микроэлементозами.

Оказалось, что кроме активированного угля, обладающего свойствами молекулярной сорбции, такие свойства проявляют и некоторые другие органические материалы, но они имеют иную структуру относительно биосовместимости в организме, а главное, проходимости их пор. В частности, гидролизный лигнин, некоторые виды водорослей в сухом виде (ламинария, фукус), очищенные пищевые волокна пшеницы, хитозан морских обитателей и другие продукты заслужили справедливое внимание с точки зрения создания на их основе препаратов защиты от неполярных микотоксинов.

Среди этого достаточно широкого разнообразия особый интерес проявляется к гидролизному лигнину. И хотя его сорбционная способность ниже чем у активированного угля примерно в два раза, другие его свойства наделяют этот продукт неоспоримыми преимуществами перед активированным углем и указанными выше органическими материалами.

Лигнин –это органический гетероцепочный, аморфный полимер углеводного ряда, представляющий собой отход дрожжевого производства, скапливающийся в отвалах дрожжевых заводов в больших количествах. Его остаточная стоимость минимальна.

Главное в строении лигнина то, что он, как и активированный уголь обладает огромной разветвлённой пористой поверхностью с разными по размеру и объёму пор. Однако в отличие от угля поры лигнина не глухие, а проходные (Рис.2).

 Рис.2. Схема работы лигнина по задержанию и фиксации микотоксинов.

В химическом отношении лигнин — сложный ароматический трехмерный биополимер. В основе его молекулы лежит фенилпропановая единица с сетчатой структурой, состоящая из макро-, мезо- и микропор (рис.2.).

Размер пор лигнина установлен, описан механизм конденсации и тип сорбции (Табл1.)

Таблица 1

Классификация пор лигнина и характерные для них типы сорбции (По данным А. Гончар, А.Корзинец, ,2024).

Тип пор	Размер А	Механизм конденсации	Тип сорбции
Микропоры	<20	Трехмерный	Неспецифическое взаимодействие
Мезопоры	20-500	Капиллярный	Специфические взаимодействия
Макропоры	>500	-	-

 По сути лигнин- это природная сетчатая ловушка, обладающая высокой сорбционной емкостью за счет активных функциональных групп, выводит из организма различные токсины (в том числе и микотоксины), патогенные бактерии и продукты их распада.

Это означает, что вещества, проходящие через поры лигнина, могут сепарироваться на те, которые не вмещаются в начальный размер макропор (Рис.2.), и вследствие этого никак не взаимодействуют с лигнином и те, которые втягиваются в структуру лигнина. Большие по размеру молекулы остаются в среде кишечного химуса и подвергаются нормальному перевариванию (белки, аминокислоты, пептиды, жирные кислоты, полимеры углеводов). И, наоборот, мелкие молекулы питательных и биологически активных веществ (свободные аминокислоты, витамины, микроминералы и др.) беспрепятственно проходят структуру лигнина и обратно попадают в среду кишечного химуса и далее всасываются. 

В пористой структуре лигнина остаются и фиксируются только те молекулы, которые по размеру соответствуют мезопорам продукта. Вот они, попадая в капиллярную сеть лигнина фиксируются в мезопорах как бы за счет защемления. Процесс защемления молекул сопровождается активностью межмолекулярных взаимодействий в виде водородных связей, гидрофобных взаимодействий, стекинг взаимодействий.

К настоящему времени изучен точный механизм связывания отдельных микотоксинов в структуре лигнина (табл.2).

Таблица 2.

Химически активные группы микотоксинов участвующие в процессе фиксации их в структуре лигнина и типы специфических взаимодействий с лигниновыми полимерами (По данным А.Гончар, А.Корзинец, ,2024).

Микотоксин	Функциональные группы микотокисна, участвующие в специфических взаимодействиях	Типы специфических взаимодействий с лигниновыми биополимерами
Афлатоксин В1		Гидрофобные взаимодействия Стекинг взаимодействия
Т-2 токсин		Водородные связи по гидроксильной группе Гидрофобное взаимодействие
ДОН (дезоксиваленон)		Водородные связи по трем гидроксильным группам

Такая прочная фиксация микотоксинов в структуре лигнина не подлежит десорбции даже при изменении кислотности среды, вследствие чего исключается их освобождение и вредоносность в кишечнике. Вместе с каловыми массами лигнин, зафиксировавший в своих структурах микотоксины удаляется из организма.

Несомненно, что и другие, а также малоизученные неполярные микотоксины будут подходить по размеру молекул под фиксацию в мезопорах лигнина.

Вследствие этого лигнин можно считать универсальным с точки зрения молекулярной сорбции микотоксинов как полярного, так и неполярного ряда, без подробного изучения их свойств каждого в отдельности.

По такому же принципу работают и другие продукты, проявляющие способность к молекулярной сорбции – диатомиты, сухие морские водоросли, хитозаны и др. 

Работая с лигнином как молекулярно сорбитным материалом установлено, что в неподготовленном нативном виде этот продукт проявляет свои полезные свойства очень слабо. Простое добавление неподготовленного лигнина без предварительной его активации в корм проблему микотоксинов не решает. В таком виде сила его межмолекулярных взаимодействий мало эффективна, т.к. обнаруженные межмолекулярные связи в нативном лигнине оказываются занятыми остаточными количествами посторонних веществ и кроме того, даже свободные связи нуждаются в существенной активации.

Наиболее подходящим способом активации является кислотная, когда к лигнину подбирается комплекс кислот способных освободить занятные межмолекулярные связи и повысить сорбционную активность продукта в десятки раз (Кочерова Л.С. и др., 2022, Надаринская М, Голушко О, Козинец А, 2023).

Кроме того, активированный лигнин эффективно сочетать с другими источниками ионной и молекулярной сорбции с получением синергического эффекта- диатомитами, бентонитами, цеолитами, МОСами.

 Учитывая это нами разработана серия сорбентов сорбентов смешанного ионно- молекулярного типа под торговой маркой Пробитокс.

Состав продуктов приведен на рисунке 3.

а) состав продукта Пробитокс

б) состав продукта Пробитокс супер

В этих продуктах скрупулёзно подобрано сочетание гидролизного лигнина, диатомита, бентонита и вермикулита, а гидролизный лигнин активирован лимонной, янтарной и фумаровой кислотами. Кроме того, в препарат Пробитокс супер включены фитобиотические составляющие- эфирные масла тимьяна и хвои, мука семян расторопши. 

Указанные продукты прошли все стадии лабораторных и производственных испытаний они широко применяются в практике свиноводства, птицеводства и при кормлении крупного рогатого скота.

Доказано, что они способны защитить животных от микотического воздействия по основным видам микотоксинов на 70-98%. Обладая идеальной универсальностью при профилактическом применении не требуется идентификация видов и активностей микотоксинов. Достаточно включать указанные добавки в рацион весь период эксплуатации животных и птицы в дозе 0.5-1 кг на тонну комбикорма (или сухого вещества рациона).

При проявлении признаков микоткосикозов у животных дозу препаратов следует увеличить до 2-3 кг на тонну до окончания купирования заболеваний. После чего осуществляется переход на профилактический вариант использования продукта.

Литература

1. Надаринская М, Голушко О, Козинец А.- Адсорбент на основе активированного гидролизного лигнина в кормлении высокопродуктивных коров// РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по животноводству», 2023.-12с.
2. Кочева Л.С., Карманов А.П., Канарский А.В. и др.-Диатомиты и лигнины как адсорбенты микотоксинов//Химия растительного сырья,2022.-№2.-С.73-84.
3. Малков М., Данькова Т,Малков Н. Подход к решению проблемы микотоксинов// Комбикотрма, 2016.-№5.-С.83-86.
4. Гончар А, Козинец А. Как выбрать эффективный адсорбент для защиты от микотоксинов разной полярности// Ценовик, 2024.-№1.-С 14-16.
5. M. Eskola, G. Kos, C.T. Elliott, J. Hajslova, S. Mayar, R. Krska. Critical Reviews in food Science and Nutrition, 60 (16), 2773 (2020). DOI: 10.1080/10408398.2019.1658570.
6. S. Ndiaye, M. Zhang, M. Fall, N.M. Ayessou, Z. Qi, P. Li. Toxins, 14, 729 (2022). DOI: 10.3390/toxins14110729
7. C. Song, J. Qin. Intern. J. Food Sci. Technol., 57, 5781 (2022). DOI: 10.1111/ijfs.15953