Пропионовая кислота: от консерванта к метаболическому субстрату

Авторы:

Андреева Е.В.

Ведущий технолог по кормозаготовке

Шухта В.В.

Ветеринарный врач‑консультант с фокусом на молодняке КРС

В современном животноводстве качество кормов является определяющим фактором продуктивности животных. Особое значение имеет заготовка сочных кормов – силоса и сенажа, которые составляют основу рациона крупного рогатого скота. Эффективным решением для сохранения питательной ценности кормов является использование химических консервантов на основе органических кислот. Продукция ГК «Апекс плюс», в частности консерванты «Сальмоцил ПК Плюс» и «Сальмоцил FK-PRO», содержат в своем составе пропионовую кислоту – компонент, который не только обеспечивает сохранность корма, но и играет ключевую роль в энергетическом обмене жвачных животных.

Статья раскрывает механизм двойного действия пропионовой кислоты: как консерванта в процессе заготовки кормов и как важнейшего субстрата глюконеогенеза – процесса синтеза глюкозы, критически значимого для высокопродуктивных животных.

Консерванты «Сальмоцил ПК Плюс» и «Сальмоцил FK-PRO», производимые ГК «Апекс плюс», представляют собой комплексы органических кислот и их солей. «Сальмоцил ПК Плюс» содержит муравьиную кислоту, пропионовую кислоту и бензоат натрия, что обеспечивает быстрое подкисление и длительное фунгицидное действие. «Сальмоцил FK-PRO» дополнительно включает формиат натрия, усиливающий антимикробный эффект за счет синергизма органических кислот. Механизм действия препаратов основан на снижении pH консервируемой массы до уровня 4,2–4,5, что создает неблагоприятные условия для развития патогенной и условно-патогенной микрофлоры, включая энтеробактерии, дрожжи и плесневые грибы. Дополнительным преимуществом является способность пропионовой кислоты подавлять образование микотоксинов на всех этапах хранения корма.

Особая роль в этом процессе принадлежит пропионовой кислоте. В отличие от муравьиной кислоты, которая обеспечивает быстрое подкисление, пропионовая кислота обладает пролонгированным фунгицидным действием, подавляя развитие дрожжей и плесневых грибов на протяжении всего периода хранения корма. Это критически важно для предотвращения образования микотоксинов и сохранения энергетической ценности корма.

При внесении консерванта в силосуемую массу пропионовая кислота вступает в сложные биохимические взаимодействия. Исследования показывают, что часть кислоты (до 40%) может распадаться в процессе хранения, однако значительное количество сохраняется в связанном виде в корме. Соответственно, при скармливании такого силоса животным пропионовая кислота высвобождается в рубце и становится доступной для микробной ферментации.

Важно отметить, что пропионовая кислота, содержащаяся в корме после консервации, не является инертным компонентом. Она служит питательным субстратом для пропионовокислых бактерий рубца, которые трансформируют ее в пропионат – одну из основных летучих жирных кислот, образующихся в рубце жвачных.

Глюконеогенез – это процесс синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников, имеющий критическое значение для жвачных животных. Особенность метаболизма крупного рогатого скота заключается в том, что основная часть глюкозы, поступающей в кровь, синтезируется в печени, а не всасывается из желудочно-кишечного тракта.

Согласно современным представлениям, пропионат занимает до 80% в структуре всех прекурсоров глюкозы крови у жвачных животных. Это делает пропионовую кислоту (в форме пропионата) ключевым субстратом для поддержания энергетического гомеостаза организма.

Биохимический путь превращения пропионата в глюкозу включает следующие этапы. В рубце пропионовая кислота (из корма) под действием пропионовокислых бактерий преобразуется в пропионат. Пропионат всасывается через стенку рубца и направляется в печень по воротной вене. В гепатоцитах пропионат активируется до пропионил-КоА, затем карбоксилируется с образованием метилмалонил-КоА и далее изомеризуется в сукцинил-КоА – промежуточный метаболит цикла Кребса. Сукцинил-КоА через оксалоацетат и фосфоенолпируват вовлекается в глюконеогенез, завершаясь образованием глюкозы.

Современные исследования убедительно подтверждают ключевую роль пропионата в регуляции глюконеогенеза у жвачных.

В исследовании, опубликованном в журнале Animal Nutrition (2023), было показано, что пропионат способствует экспрессии ключевых генов глюконеогенеза, включая фруктозо-1,6-бисфосфатазу, фосфоенолпируваткарбоксикиназу и глюкозо-6-фосфатазу. Авторы работы также установили, что этот эффект реализуется через регуляцию mTOR-пути, что указывает на сложную гормонально-метаболическую регуляцию процесса. Кроме того, в исследовании подчеркивается, что пропионат не только выступает в роли субстрата, но и действует как сигнальная молекула, модулирующая метаболический ответ гепатоцитов на энергетический статус организма. Полученные данные подтверждают, что дополнительное поступление пропионата с кормами, заготовленными с использованием пропионовой кислоты, способствует поддержанию глюконеогенеза в периоды повышенной энергетической нагрузки, в частности в транзитный период и на пике лактации.

Другое исследование, посвященное изучению взаимодействия пропионата и аминокислотного обмена в изолированных гепатоцитах овец, продемонстрировало, что гепатоциты сытых животных обладают высокой способностью к утилизации пропионата и его конверсии в глюкозу. При этом авторы отметили, что глюкогенность таких субстратов, как лактат или аминокислоты, в гепатоцитах сытых животных значительно ниже, что подчеркивает уникальную роль пропионата как прекурсора глюкозы.

Важное открытие было сделано в работе, изучающей роль рецептора GPR41 в регуляции продукции глюкозы пропионатом. Оказалось, что пропионат усиливает экспрессию генов фосфоенолпируваткарбоксикиназы 2 и пируваткарбоксилазы, что приводит к повышению продукции глюкозы в гепатоцитах КРС. При этом сверхэкспрессия рецептора GPR41 ослабляет продукцию глюкозы, что указывает на наличие тонкого механизма обратной связи в регуляции этого процесса. Авторы работы предполагают, что GPR41-опосредованная сигнализация может служить своеобразным «сенсором» уровня пропионата, предотвращая избыточный глюконеогенез при высоком поступлении субстрата. Эти данные подтверждают, что пропионат, поступающий из заготовленных кормов, оказывает не только субстратную, но и регуляторную поддержку энергетического метаболизма, что особенно важно для высокопродуктивных животных в условиях напряженного обмена веществ.

Также нужно вспомнить, что в практике молочного скотоводства остро стоит проблема энергетического дефицита в транзитный период. В это время коровы имеют все признаки инсулинрезистентности, что свидетельствует о недостатке энергии.

Проблема усугубляется тем, что в условиях концентратного кормления избыток глюкозы в рубце создает «глюкозный эффект», тормозящий деятельность пропионовокислых бактерий. В результате пропионат образуется в концентрации, недостаточной для поддержания глюконеогенеза.

В этой связи использование кормов, законсервированных с пропионовой кислотой, приобретает особое значение. Корма, законсервированные с продукцией ГК «Апекс плюс», не только сохраняют свою питательную ценность, но и служат дополнительным источником пропионата – основного субстрата для синтеза глюкозы у жвачных животных. Пропионат, образующийся из пропионовой кислоты консервированного корма, занимает центральное место в глюконеогенезе, обеспечивая до 80% синтеза глюкозы.

Снижение риска энергетического дефицита: включение в рацион кормов, обработанных пропионатсодержащими консервантами, способствует поддержанию стабильного уровня глюкозы у высокопродуктивных животных, особенно в критические периоды.

Системный подход: применение консервантов линейки Сальмоцил следует рассматривать не только как технологический прием заготовки кормов, но и как элемент системы метаболической поддержки животных.

Современные научные данные убедительно демонстрируют, что пропионовая кислота, входящая в состав консервантов ГК «Апекс плюс», выполняет две взаимосвязанные функции: обеспечивает сохранность корма в процессе хранения и служит важнейшим субстратом для глюконеогенеза — процесса синтеза глюкозы, критически значимого для энергетического обмена крупного рогатого скота. Это позволяет рассматривать применение данных консервантов как стратегический элемент системы кормопроизводства, направленный не только на сохранение питательных веществ корма, но и на поддержание энергетического гомеостаза высокопродуктивных животных.