Микроэлементы в кормлении животных
Микроэлементы играют важную роль в организме животных, участвуя практически во всех проходящих в нем биохимических процессах, входят в состав ферментов, витаминов и гормонов, участвуют в жизнедеятельности клеток. Микроэлементы содержатся в организме в малых количествах (от десятой доли грамма до нескольких грамм), однако их значение в обеспечении жизни животных трудно переоценить.
Микроэлементы в жизни животных
Жизнедеятельность животных обеспечивается за счет как минимум 14 микроэлементов. Среди них железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний, а также селен. По некоторым классификациям селен, кобальт и хром относятся к ультраэлементам, так как их содержание в организме млекопитающих и птиц крайне мало.
Избыток или недостаток микроэлементов в рационе приводит к различным заболеваниям, отставанию в росте, нарушению репродукции, снижению иммунитета и другим негативным последствиям.
Установлено, что на гормональный статус животного влияют такие микроэлементы, как йод и цинк. Рост и развитие невозможны без поступления необходимого количества йода, меди, цинка и кобальта. Качество семенного материала и яйцеклеток, формирование эмбрионов напрямую зависит от наличия определенного количества селена, цинка и меди в рационе. Выработка молозива невозможна без присутствия кобальта, цинка, селена и йода.
Микроэлементы и ультраэлементы в организме животных проявляют антагонизм и синергизм. Примером синергизма является совместное участие меди и бора в адаптивном иммунитете, а также цинка, селена и магния — во врожденном и адаптивном иммунитете. Антагонизм микроэлементов возникает при их конкуренции за ион органического или неорганического происхождения с одинаковым зарядом. Поэтому для ряда нутриентов важно учитывать не только содержание, но и соотношение в корме. В качестве примера можно привести конкуренцию цинка с железом, магнием и медью. Антагонистом в отношении железа является кальций.
Поступление микроэлементов
Потребность в микроэлементах зависит от вида животного, а также уровня продуктивности. У высокопродуктивных и интенсивно растущих пород и кроссов животных, а также у молодняка она значительно выше.
Рацион свиней нормируют железо, медь, цинк, кобальт, марганец и йод. Для хряков-производителей регулируют в кормах соотношение кальция к цинку (100–120 : 1), железа к меди (8 : 1). Для кормления сельскохозяйственной птицы важны такие элементы, как железо, медь, цинк, кобальт, марганец, йод и селен. Крупному рогатому скоту в рационе нормируют железо, медь, цинк, кобальт, марганец и йод.
Микроэлементы попадают в организм животных с кормом и водой. Содержание тех или иных микроэлементов в растительных кормах зависит от геохимической провинции.
Почвы России характеризуются низким уровнем содержания ряда микроэлементов. Свыше 60% плодородных почв бедны медью, свыше 85% — кобальтом, более 50% — марганцем и около 90% — цинком. Кормовые культуры, произрастающие на них, не будут удовлетворять потребности высокопродуктивных пород и кроссов животных по микроэлементам.
Обогащение кормов может осуществляться двумя способами: внесением в пахотные земли удобрений на основе микроэлементов и вводом в рацион кормовых добавок на основе микроэлементов, в том числе в высокоусвояемой органической форме.
При выращивании животных микроэлементы вносятся непосредственно не только в корма и премиксы, но и в кормовые соли (лизунцы). Они необходимы высокопродуктивным коровам, овцам и козам, а также молодняку. Лизунцы для животных производят такие компании, как «Капитал-Прок», «Руссоль», «Аскор», «Добрый Селянин», «Экосоль» и др.
Болюсы на основе органических и неорганических соединений минералов для крупного рогатого скота представлены продукцией ТД «Рост– АгроВет», «Технофид», Neolait (компания Cargill). Попадая в организм, они постепенно высвобождают активные компоненты (микроэлементы, макроэлементы, витамины и другие биологически активные вещества). В зависимости от вида и предназначения кормовой добавки болюсы растворяются в период от нескольких дней до нескольких месяцев (болюсы против пареза коров ― около 2 часов). Преимуществом болюсов является индивидуальное дозирование. В кормлении продуктивных животных применяются органические и неорганические формы микроэлементов.
Неорганические соединения микроэлементов и макроэлементов
Кормовые добавки на основе неорганических соединений микроэлементов производятся на основе различных руд либо путем химического синтеза. Кормовые добавки минералов неорганического происхождения включают как микро-, ультра-, так и макроэлементы, чья биологическая роль чрезвычайно важна для продуктивности животных. Поэтому кроме микроэлементов рассмотрим в статье несколько минералов-макроэлементов.
Содержание микроэлементов из горных руд сильно варьирует в зависимости от географического происхождения сырья. Помимо ценных микро- и макроэлементов, они могут включать следы мышьяка, свинца, кадмия, бериллия и других элементов, уровень содержания которых необходимо контролировать в кормовых добавках.
Ряд неорганических форм способен диссоциировать в кишечнике и желудке животных, при этом взаимодействовать с другими активными веществами. В результате значительное количество микроэлементов неизбежно попадает в окружающую среду, загрязняя воду и почвы. Кормовые добавки на основе неорганических соединений микроэлементов характеризует доступная цена.
В России есть несколько месторождений солей с уникальными свойствами. Среди них илецкая соль, которая является единственной, содержащей селен. Породы верхнекамского месторождения богаты солями макроэлементов калия и магния. Помимо кормовых добавок, созданных на основе руд российских месторождений, в нашу страну поставляется кормовая соль из Ирана, Казахстана, Турции и некоторых других стран.Природный кормовой мел (карбонат кальция) веками применяется в кормлении животных. Кроме азота, кальция, фосфора, он содержит до 7% магния. При составлении рациона необходимо учитывать, что соотношение кальция и фосфора в карбонате кальция составляет 1 : 1.
При производстве комбикормов и премиксов используются сернокислые, углекислые, фосфорнокислые, гидроокисные, окисные, закисные соли железа. Также в корм могут вноситься сернокислый, хлористый, углекислый марганец либо его оксид.К неорганическим соединениям микроэлементов, применяемым в животноводстве и птицеводстве, также относятся селенит натрия, сернокислый цинк, окись цинка, сернокислая медь, углекислый кобальт, йодистый калий, калий йодноватистокислый и некоторые другие соли.Магний является макроэлементом, но о нем следует упомянуть благодаря его участию в процессах передачи нервных импульсов и способности снижать негативные воздействия технологических стрессов.
Для составления рациона часто используются оксид и сульфат магния. Первой кормовой добавкой магния, созданной специально для комбикормовой промышленности, стала Магникорм (оксид цинк) производства российской компании ПК «Мико».Многие микроэлементы обладают противобактериальным и противовирусным действием.
Известно, что соединения цинка в высоких дозах снижают риск диареи у молодняка. Оксид цинка в медикаментозной концентрации может частично заменить антибиотики для решения проблемы падежа поросят после отъема и для улучшения показателей продуктивности животных. Защищенный оксид цинка в форме микрокапсул производит Orffa Additives. На основе данного неорганического соединения цинка французской компанией Animine выпускается кормовая добавка ХайЗокс.
Сернокислые соли микроэлементов содержат макроэлемент серу. Помимо строительной функции в организме, она обладает слабым противогельминтным действием, входит в состав серосодержащих незаменимых аминокислот, а также муцина, защищающего клетки кишечника. Источником серы для моно- и полигастричных животных, не содержащим хлорид, является Адисодиум от компании Adisseo. При содержании натрия 32%, что выше, чем в некоторых других источниках натрия без хлорида, кормовая добавка АдиСодиум обладает меньшим расходом.
Сернокислое железо и сернокислый марганец перед внесением в премикс необходимо стабилизировать добавками, предотвращающими слеживаемость, так как эти соединения отличаются высокой гигроскопичностью.
Ряд неорганических форм микроэлементов отличается достаточно высокой усвояемостью.
Биологическая доступность неорганических соединений микроэлементов зависит от растворимости. Лучше всего организмом животных усваиваются сульфаты и хлориды железа, йодаты кальция и калия. Хорошими показателями обладают такие неорганические соединения, как сульфаты, хлориды и карбонаты кобальта.
Микрогрануляция минералов позволяет защищать макро- и микроэлементы от микрофлоры рубца жвачных. Для профилактики пареза и ацидоза у коров производится добавка инкапсулированного хлорида кальция НутриКАБ (Kemin).
В конце ХХ века был открыт новый класс неорганических соединений микроэлементов под названием гидроксиминералы. Эти соединения сходны по своей эффективности с органическими формами микроэлементов и отличаются высоким уровнем биодоступности, низкой гигроскопичностью и высокой концентрацией микроэлементов, не взаимодействуют с другими компонентами премиксов и комбикормов. К гидроксиминералам относится продукция Эксеншиал Смарт, реализуемая на российском рынке компанией Misma. Среди них соединения меди хлорид тригидроксид, цинк хлорид гидроксид моногидрат, марганец гидроксихлорид. У жвачных животных биодоступность гидроксиминералов выше, чем органических форм, так как данные соединения не угнетают микрофлору рубца.
Органические формы микроэлементов
Изучение органических соединений микроэлементов началось в 60-х годах ХХ века. К ним относятся вещества химического синтеза различной природы, обладающие «сродством» к белковым молекулам животных и обеспечивающие эффективный транспорт иона (или ионов) микроэлемента непосредственно к клеткам организма.
Интерес к органическим соединениям микроэлементов в промышленном животноводстве и птицеводстве с каждым годом растет. Согласно отчету маркетинговой компании Technavio, ожидается, что с 2021 по 2026 год объем рынка органических микроэлементов для производства кормов для животных увеличится на 355,79 млн USD. В течение прогнозируемого периода 25% роста рынка будет приходиться на Европу (ключевой страной в данном секторе останется Великобритания). Рост рынка в этом регионе будет быстрее, чем рост рынка в Северной Америке, которая является еще одним потенциальным рынком сбыта органических микроэлементов для кормов для животных. Значительный рост потребления мяса в США и Канаде и высокий спрос на микроэлементы со стороны животноводов и птицеводов будут способствовать росту рынка органических микроэлементов для кормов для животных в Северной Америке. К известным в мире производителям органических форм микроэлементов относятся компании Alltech, Archier Daniels Midland, Balchem, BASF, Biochem, Cargill, Davidson Brothers Shotts, Global Animals Products, Kemin Industries, Koninklijke DSM, Norel, Novus International, Nutreco, Phibro Animal Health, Phytobiotics, Priya Chemicals, QualiTech, Suboneyo Chemicals Pharmaceuticals, Tanke BioSciences Corp., Zinpro и др.
Вектором развития рынка органических форм микроэлементов являются законодательные меры ряда государств по сокращению выброса в почвы и воду неусвоенных животными микроэлементов. Кроме того, органические формы отличаются высокой биологической доступностью, что экономически выгодно.
Органические соединения более устойчивые, чем неорганические, и «доставляют» микроэлемент непосредственно к органам и тканям. При этом «связанные» микроэлементы и макроэлементы не конкурируют друг с другом, а также с витаминами, что также сокращает их норму ввода.
По химической структуре органические формы микроэлементов делятся на следующие группы:
соли органических кислот (пропионовой, молочной и т.д.);
органические формы микроэлементов (по классификации AAFCO, США):
а) металло-аминокислотные комплексы (производные глицина (глицинаты), цистеина, аспарагина, метионинаты и др.);
б) соединения на основе комплексов пептидов и аминокислот (металлопротеины);
в) металло-полисахаридные комплексы;
г) специфические металло-аминокислотные комплексы;
д) микроэлементы в соединении с метионин гидроксианалогом, зарегистрированные в США и Евросоюзе согласно новейшим требованиям к кормовым добавкам, которые имеют доказанные хелатные связи (EC 1831/2003) и классифицированы как истинные хелаты;
1) комбинированные препараты микроэлементов на основе как органических, так и неорганических действующих веществ;
2) комплексные витаминно-минеральные композиции (органические соединения в составе премиксов).
Включение в рацион органических форм микроэлементов позволяет снижать заболеваемость животных за счет нормализации процессов их иммунной защиты. При инфекционных заболеваниях медь индуцирует факторы транскрипции, необходимые для экспрессии генов и иммунного ответа, а также активирует фермент киназу, определяющую активность и дифференцировку Т-лимфоцитов. Таким образом, включение добавок меди в рацион повышает резистентность стад. На иммунную систему также благотворно влияет ультраэлемент бор.
При помощи добавок ультраэлементов можно устранить ряд негативных факторов в промышленном выращивании животных. Среди них важную роль в последние годы отводят хрому.Компания Zinpro—мировой лидер по производству органических микроэлементов — предложила новую стратегию борьбы с репродуктивно-респираторным синдромом свиней (РРСС). Полученные результаты исследований ученых показывают, что цинк позволяет замедлить репликацию вирусов, в том числе вируса РРСС. Это осуществляется за счет конкуренции цинка с магнием, который входит в фермент РНК-полимеразу вирусной ДНК и позволяет вирусу размножаться. В качестве решения задачи компания предлагает обогащать корм свиней цинком из аминокислотных комплексов Zinpro Performance Minerals.
Хром активизирует ферменты, участвующие в углеводном и липидном обмене, синтезе холестерина, а также ряда белков. Данный элемент также повышает устойчивость животных к высоким температурам, так как снижает в крови уровень кортизола. Это наблюдение очень важно для борьбы с тепловым стрессом у птицы. Включение органических форм хрома в рацион бройлеров и несушек нивелирует влияние технологических стрессов (в том числе теплового) и стимулирует их рост и продуктивность.
Нарушение углеводного обмена регистрируется у высокопродуктивных пород и кроссов животных. Так как хром принимает активное участие в утилизации глюкозы, его включение в рацион для повышения чувствительности к инсулину тоже играет важную роль.
В организме млекопитающих и птиц хром обнаруживается в виде металлоорганических молекул, состоящих из трехвалентного хрома, никотиновой кислоты, глутаминовой кислоты, метионина, глицина и цистеина, усиливающих действие инсулина и обеспечивающих нормальный углеводный обмен. Без трехвалентного хрома фактор толерантности к глюкозе неактивен. Три иона хрома содержит соединение хром пиколинат (кормовая добавка Биопромис Хром пиколинат производства Sichuan Sinyiml Biotechnology), который борется с инсулин-резистентностью и нормализует углеводный обмен у животных.
Кормовые добавки на основе органических форм микроэлементов в основном представлены товарами зарубежного производства. В то же время активно развивается российский сектор, в том числе за счет оригинальных разработок.
Пропионат хрома теперь производится и в России. По запатентованной технологии компания «АгроСистема» выпускает кормовую добавку ХроМакс.
Помимо хрома, на окислительный стресс влияет недостаток в рационе таких микроэлементов, как марганец и медь, уровень которых также необходимо учитывать при составлении рационов. В условиях промышленного животноводства и птицеводства рацион домашних животных в бедных минералами геохимических провинциях необходимо балансировать сразу по ряду ключевых микроэлементов. Кормовые добавки Хелавит содержат железо, марганец, цинк, медь, кобальт, селен и йод в биодоступной хелатированной форме. Комплексную добавку Экофит на основе хелатов микроэлементов с эффектом подкислителя выпускает ГК «Апекс плюс». В ее составе ортофосфат кальция, дигидрокарбонат кальция, трикальций цитрат, цинка хелат, марганца хелат, меди хелат.
Российская компания «БиоСистема» по уникальной технологии производит кормовые добавки из зелени хвойных растений, получая органически связанные ионы биогенных металлов (Fe, Ca, Na, K, Mg и др.). В результате были созданы Биоферрон (комплекс с содержанием органического железа в форме хелатов и карбоксилатов, а также селенита натрия) и Биоцинк на основе органической форм цинка в форме аскорбата и хелатов, селенита натрия и других биологически активных веществ.
Селен в организме взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами, участвует в регуляции обмена веществ (жиров, белков и углеводов), а также в окислительно- восстановительных процессах. Внесение в корм элемента в больших дозах приводит к возникновению токсикоза у животных, поэтому использование органических соединений селена в данном случае предпочтительно. Селен в двухвалентной форме (Se+2), как в аминокислотах и белках животных, содержит российская кормовая добавка ДАФС- 25к, благодаря чему достигается ее высокая биодоступность и низкая токсичность. Обогащение селеном продуктов питания — очень важная задача для жителей России, которые испытывают дефицит данного микроэлемента в рационе.
Коллоидная форма селена и йода — инновационная разработка российской компании «Альбит». Кормовая добавка Альбит-БИО защищена патентами и производится на основе биомассы почвенного гриба Cephaliophora tropica D3.
Цинк входит в более чем 10% белков млекопитающих. Благодаря включению в рацион органических форм микроэлементов можно снижать терапевтическую дозу цинка и одновременно увеличить питательность рациона у интенсивно растущих пород и кроссов животных. Применение оксида цинка в кормлении животных в ближайшие годы будет ограничено в ряде стран, так как это соединение оказывает негативное воздействие на окружающую среду и антибиотикорезистентность. В данном случае альтернативой является включение в рацион органических соединений микроэлементов в сочетании с подкислителями, фитобиотиками, антибактериальными солями органических кислот (в том числе бутиратами, среднецепочечными жирными кислотами).
Железо в организме животных находится в основном в связанной форме с органическими соединениями. Вместе с кобальтом и медью железо участвует в кроветворении. Около 60% железа в организме входит в состав гемоглобина, другая часть включается в состав ряда ферментов. Почва и вода во многих регионах содержит достаточное (и даже избыточное) количество железа, однако с кормом животному может попасть недостаточное количество данного микроэлемента. Усвоению железа препятствуют микотоксины и фитаты корма. Высокая потребность в железе характерна для интенсивно растущих животных, которые остро нуждаются в его поступлении уже в первые дни жизни.
Однако уровень железа в рационе необходимо контролировать, так как его избыточное количество уменьшает усвоение цинка. Таким образом, в регионах, где в воде и почвах много железа, без добавок цинка в рацион трудно обойтись.
Сектор кормовых добавок на основе микроэлементов будет расти с увеличением поголовья животных и его продуктивности. В связи с новыми экономическими реалиями для продовольственной безопасности России важно наладить приоритетный импорт ряда добавок, не имеющих аналогов на рынке и отличающихся высокой биодоступностью. Одновременно необходимо поддерживать отечественного производителя грантами и доступными кредитами, а также содействием в поиске поставщиков необходимых ингредиентов и упаковки. Сохранение рыночных механизмов позволит провести «естественный отбор», в результате которого производители кормов и премиксов в индивидуальном порядке смогут выбрать нужную добавку микроэлементов.Спросом пользуется продукция отечественных предприятий «АгроСистема», «Альбит», ГК «Апекс плюс», «Биоамид», «БиоСистема», «ВитОМЭК», «Сульфат», «Белфармаком», «Фабрика Агроктима», «Юпитер» и других компаний. Интенсификация животноводства и птицеводства России вынуждает внедрять новейшие разработки в области кормовых соединений микроэлементов. В России уже известна продукция таких авторитетных производителей микроэлементов, как Alltech, Adisseo, Biochem, DSM, Interchemie Werken, Kaesler, Novus Int., Orffa Additives, Pancosma, Phytobiotics, Phileo by Lesaffre, Premex, Zinpro, Sichuan Sinyiml Biotechnology, Xingjia Bio-Engineering, Jiangsu Forhation и др.
! Альбит-БИО® — ключевые микроэлементы селен и йод в биологически доступной форме. Поднимет и сохранит на высоком уровне продуктивность крупного и малого рогатого скота, поросят, птицы. Обеспечивает нормальную работу кишечника и печени, высокий уровень сопротивляемости инфекциям. Применяется для получения экологически чистой продукции. Доказана высокая эффективность кормовой добавки для восстановления рыб и креветок после заболеваний и лечения антибиотиками.! Селенорганическая кормовая добавка ДАФС-25к, производимая ООО «Сульфат», применяется для всех видов животных и птицы. За счет низкой токсичности имеет широкий диапазон дозировок — от профилактических до терапевтических, благодаря чему ДАФС-25к можно применять не только для восполнения недостаточности селена в кормах, но и для борьбы с оксидативными стрессами, вызванными такими факторами, как неблагоприятный температурный режим содержания, наличие токсических веществ в кормах (в том числе и микотоксины) и т.д.