Нанобиотехнологии в кормлении животных, производстве и переработке сельхозпродукции. Учебное пособие

Стандарты «organic» для животноводства предусматривают максимальное удовлетворение потребностей каждого животного, которых кормят только сертифицированным кормом, никогда не вводят гормоны, антибиотики и т. д. Полностью запрещены химическое рафинирование и дезодорирование, гидрогенизация, радиационное облучение, искусственные консерванты, улучшители вкуса, подсластители, ароматизаторы, ГМО.

Для присвоения продукту статуса «organic» контролирующие органы инспектируют каждый этап пути от поля до прилавка (производство, переработка, упаковка, хранение). Продукты «organic» являются основой здорового питания человека, их можно классифицировать как функциональные.

Многочисленными исследованиями доказано, что заболеваемостьлюдейзависитотструктурыпитания.Потреблениеэкологичнойпищиснижаетрисквозникновениясердеч- но-сосудистых и онкологических заболеваний, продлевает срок жизни человека. В условиях, сложившихся в наше время, вместе с продуктами питания человек постоянно употребляет в пищу различные микрокомпоненты, которые могутоказыватьнеблагоприятныйэффектнаорганизм,будучи накоплены или употреблены в относительно повышенных количествах. Рассмотрим некоторые из таких веществ.

Во-первых, в их число входят так называемые природные токсиканты. К ним относятся натуральные, присущие данному виду продукта, образующиеся в ходе самого роста биологически активные вещества, которые при условии возникновения определенных обстоятельств могут вызвать токсический эффект.

Ковторомутипуотносятся«загрязнители»,т. е.токсичные вещества,которыепоступаютвпищевыепродуктыизокружающей среды из-за различных нарушений технологии выращи-

111

вания, производства или хранения продуктов, а также других причин, к которым можно отнести загрязнение окружающей среды, экологические факторы и техногенные загрязнения.

Наиболее опасными токсикантами в пищевых продуктах являются тяжелые металлы, остатки пестицидов, микотоксины, нитраты, нитриты, нитрозоамины, контаминанты (антибиотики, гормональные и некоторые регуляторы роста растений), диоксины. Взрослый человек усваивает 10 % свинца, а дети – 40 %. Биологический период полувыведения свинца из мягких тканей и органов – 20 дней, а из костей – до 20 лет. По данным ФАО, ДСД (допустимая суточ- наядоза)свинца–0,007мг/кгмассытела,аПДКвпитьевой воде – 0,05 мг/кг.

Микотоксины – это яды, продуцируемые грибами, они выдерживают высокое давление, обладают очень мощным ферментативным аппаратом, который позволяет им адаптироваться в окружающей среде. Продуцированию микотоксинов способствует длительное неправильное применение химических средств защиты, монокультура и др.

Диоксины – это высокотоксичные вещества сложной химической структуры, суперъяды, ксенобиотики, имеющие техногенное происхождение, связанное главным образом с производством и использованием хлорорганических соединений и их утилизацией. Источниками диоксинов являются также нефтепереработка, металлургическая промышленность и т. д.

Вредныефакторыпищиможноразделитьнаследующие группы: биологические, химические и природные токсины.

Биологические токсины. Контаминация продуктов питания бактериями, вирусами определяется как биологическая интоксикация. По данным ВОЗ, пищевые токсикоинфекциив22 %случаевсвязанысмикробнойконтаминацией яиц и яичных продуктов (только при употреблении сырых

112

яиц). Также установлено, что самое большое число (40 %) пищевых заболеваний связаны с домашним приготовлением пищи, 22 % инфекций возникает в ресторанах и кафе, 9 % – в детских садах и школах, 3 % – в больницах.

Несмотря на систему эпидемиологического и бактериологическогоконтролянаразныхэтапахпищевогопроизводства,сохраняетсяпроблемавозникновениячастыхпищевых токсикоинфекций. В эпидемиологическом отношении лидерами остаются бактерии группы Salmonella, вызывающие пищевую инфекцию, и Clostridium botulinum, вызывающие интоксикацию.

Важной проблемой является микотоксикоз. Микотоксины обладают мутагенной, тератогенной и канцерогенной активностью, могут сохраняться при переработке пищевого сырья, устойчивы к внешнесредовым воздействиям. Афлатоксины – метаболиты грибов рода Aspergillus – в больших дозах способны вызывать острое поражение печени. Малые дозы афлатоксинов индуцируют рак печени, причем характерной особенностью их действия является отдаленность (через десятилетия) развития болезни.

Химические токсины. Подавляющее большинство пищевых продуктов в качестве неизбежных примесей содержат ксенобиотики и химические токсиканты, такие как пестициды и продукты их разложения, антибиотики, фунгициды, гормоны и их метаболиты, токсичные элементы, диоксины, в том числе радионуклиды (цезий-137, строн-

ций-90, йод-131).

Первичное загрязнение большинством веществ этой группы возникает как результат промышленных выбросов и неправильной организации сельскохозяйственного производства. Попадание в пищевые продукты происходит через почву и воду. Как в окружающей среде, так и в пищевых продуктах химические токсины сохраняются длительно, проходя по всем звеньям пищевой цепи.

113

Воздействиехимическихконтаминантов,которыемогут попасть в пищевые продукты в дозах, превышающих предельно допустимые, заключается как в общетоксическом действии, так и в появлении специфических и отдаленных эффектов (аллергенного, мутагенного, тератогенного или канцерогенного).

Весьма часто обнаруживается загрязнение мяса и мясных продуктов метаболитами гормонов, используемых для ускорения роста сельскохозяйственных животных. Попадая

ворганизм человека, они нарушают равновесие эндокринной системы, могут вызывать изменения в репродуктивной сфере. Токсические вещества по-разному накапливаются

впищевых продуктах, что зависит как от особенностей пищевых цепей и производства продуктов, так и от химической природы токсиканта.

Природные токсины. В данную группу включаются ве-

щества разнообразной химической структуры, присутствие которых в пищевом продукте обусловлено самой природой.

Так, в картофеле присутствует гликозид соланин, который может вызывать отравление. В ряде случаев эти вещества накапливаются впродуктах взначительных количествах при нарушении технологии хранения или переработки.

Кроме вышеописанных вредных пищевых факторов следует упомянуть и о неоднозначном влиянии на здоровье человека некоторых традиционных пищевых веществ. Классическим примером этого является холестерин, жизненно важное значение которого обусловлено участием в нескольких метаболических путях, а также его ролью как структурного элемента клеточных мембран. Однако при определенных условиях, в частности при развитии нарушений липидного метаболизма в печени, необходимо снижать пищевое поступление холестерина.

С учетом данных прогнозов ясно, что подверженность человека действию вредных пищевых факторов будет воз-

114

растать. Следовательно, актуальными становятся контроль, мониторинг и создание системы профилактики контаминации пищи. Принятые в Европе меры по обеспечению пищевой безопасности в настоящее время уже дают положительный эффект и в дальнейшем должны совершенствоваться.

3.1. Основные источники загрязнения токсикантами-наночастицами кормовой базы

Состояние здоровья животных, их продуктивность, иммунологический статус, качество и безопасность продукции во многом зависят от санитарного состояния кормов. Основными загрязнителями кормов растительного происхождения являются пестициды, минеральные удобрения, тяжелые металлы, радионуклиды, микотоксины.

Пестициды относятся к ингибиторам (отравителям) ферментов (биологических катализаторов). Под действием пестицидов часть биологических реакций прекращается, и это позволяет бороться с болезнями (антибиотики), дольше хранить пищу (консерванты), уничтожать насекомых (инсектициды), уничтожать сорняки (гербициды). Пестициды применяются главным образом в сельском хозяйстве, хотя их используют также для защиты запасов продовольствия, древесины и других природных продуктов. Во многих странах с помощью пестицидов ведётся химическая борьба с вредителями лесов, а также переносчиками заболеваний человека и домашних животных (например, с малярийными комарами).

ДДТ сейчас запрещен во всех развитых странах. Однако он сравнительно дёшев и до сих пор считается хорошим средством в определённых ситуациях, например, при борьбе с малярийными комарами. Решая вопрос о применении того или иного пестицида, часто приходится из двух зол выбирать меньшее.

115

Долговременные эффекты пестицидов, особенно в низких дозах, возможный синергизм их с другими загрязнителями среды и переносчиками болезней изучены слабо в связи с относительной новизной большинства ядохимикатов. Растут опасения, что «безвредные» следы их метаболитов, сохраняющиеся в пище, хотя и не оказывают токсического, а тем более летального действия, могут тем не менее снижать сопротивляемость к болезням и постепенно накапливаться в организме до опасного уровня.

В настоящее время вместо химических веществ разрабатывают аналогичные препараты растительного или органического происхождения (бактериальные, вирусные и др.), которые по своей эффективности не уступают химическим, но воздействуют, как правило, только на определенную группу вредителей и безопасны для остальных видов насекомых и теплокровных животных, включая человека.

К загрязнителям химической природы относятся и тяжёлыеметаллы(ТМ).Помимоотрицательноговоздействия накачествопродукциирастениеводстваи животноводства, они наносят значительный ущерб здоровью человека. Особенно опасны металлы, не входящие в состав биомолекул, т. е. ксенобиотики: ртуть, кадмий и свинец. По механизму токсического действия ТМ являются метаболическими ядами, участвующими в различных энзимных процессах путем взаимодействия с SH-группами белков. В ходе эволюции были выработаны механизмы предотвращения токсического эффекта ТМ, но при современных уровнях поступления этих элементов такие механизмы уже не могут достаточно надежно защищать живые организмы. Воздействие на человека повышенных концентраций ТМ сопровождается накоплением их в организме, причем это происходит и при содержании металлов в природных средах гораздо ниже ПДК. Защита окружающей среды и пи-

116

щевой цепи от загрязнения тяжелыми металлами является актуальной экологической проблемой. Важность ее для производства и переработки сельскохозяйственной продукции заключается в том, что накопление тяжелых металлов в возделываемых культурах может стать причиной их наличия в продуктах питания.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что в кормах, поступающих на птицефабрики, содержание ТМ превышает ПДК. В основном это касается свинца (комбикорма, рыбная и мясокостная мука) и кадмия.

Длительное скармливание таких кормов может привести к снижению продуктивности, ослаблению иммунитета, а также вызвать накопление ТМ в продукции. Наиболее токсичны тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец и т. д.), а также металлоиды – мышьяк, фтор, сурьма, селен. Большинство из них концентрируется в печени, почках, костях, в меньшей степени в мышечной ткани. Накапливаясь в печени и почках, они отрицательно влияют на функцию этих органов, их способность обеззараживать и выводить различные вредные вещества, поступающие из пищеварительного тракта. На все эти элементы установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в кормах (табл. 6).

Таблица 6

117

При выборе зерна, жмыхов, шротов, животных кормов для приготовления комбикормов их необходимо проверять на токсичность. При выявлении токсичности проводят анализ кормов на наличие в них микотоксинов. В России официально утверждены предельно допустимые концентрации четырех микотоксинов, контроль которых в кормах и кормовом сырье обязателен.

Определены также толерантные уровни содержания микотоксинов в кормах, иначе называемые минимальной действующей дозой. При содержании микотоксинов выше этой дозы отмечают заметное угнетение роста молодняка и снижение продуктивности несушек. Микотоксины обладают также иммунодепрессивным действием, поэтому их присутствие в кормах приводит к снижению естественной резистентности организма и создаются условия для возникновения вторичных заболеваний. При содержании в кормах микотоксинов в количествах, превышающих ПДК, корма прекращают давать птице либо в рацион добавляют корм, в котором токсины отсутствуют. В пригодных к скармливанию животных и растительных жирах I сорта кислотное числоневыше10,IIсорта–20,врыбьемжире–6мгКОН/г; перекисное число не более 0,03; 0,1 и 0,02 % йода соответственно.

Комбикорма, представляя собой многокомпонентную смесь продуктов растительного, животного и минерального происхождения, являются высокопитательным субстратом для развития различных микробов и бактерий.

Таким образом, комбикорм одновременно может содержать микотоксины, бактериальные токсины, токсины жизнедеятельности амбарных вредителей, продукты окисления жиров, тяжелые металлы и другие загрязнители.

Действие токсинов не ограничивается поражениями пищеварительного тракта животных. Их главная особен-

118

ность – это способность ослаблять иммунную систему. Различные микотоксины повышают чувствительность к сальмонеллезу, кокцидиозу, псевдочуме и другим болезням, ослабляют действие вакцин. Для снижения вредного действия пораженного токсинами корма необходимо систематическоеопределениееготоксичности.ВРоссииофициально утверждены предельно допустимые концентрации для четырех микотоксинов, контроль которых в кормах и кормовом сырье обязателен (табл. 7).

Контроль микотоксинов в кормовом сырье легче осуществлять с учетом их распространения в различных зерновых культурах. Афлатоксины чаще присутствуют

вкукурузе, соевом шроте, значительно реже – в пшенице и ячмене. Дезоксиниваленол обычно обнаруживается

впшенице, реже в кукурузе и ячмене. Охратоксин распространен в ячмене и кукурузе, в других зерновых он обнаруживается значительно реже. Т-2- токсин встречается

взерновых, но чаще непосредственно в комбикормах, что связано с пониженной устойчивостью к действию плесневых грибов при хранении.

Всвязи с развитием промышленности, увеличением масштабов рудных разработок в последние годы токсичные химические элементы (ртуть, свинец, мышьяк, кадмий и др.) нередко в значительных количествах загрязня-

119

ют корма, служат причиной хронических интоксикаций сельскохозяйственных животных, птицы, снижения воспроизводительных качеств, иммунологического статуса. Попадая с кормом в организм, они могут ухудшать санитарное качество продуктов, концентрируясь в печени, почках и костях и в меньшей степени в мышечной ткани. Существуют предельно допустимые концентрации токсичных химических элементов в кормах и их продуктах

(табл. 8).

3.2. Пути детоксикации кормов и продукции животноводства

3.2.1. Пробиотики

В развитых странах мира вопросы здорового образа жизни, включающего и здоровое питание, возведены в ранг государственной политики. Важнейшая национальная задача России – сохранение здоровья и продление жизни населения страны – связана с обеспечением функционального питания для всех возрастных групп граждан, которая отражена в «Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации» под общим названием «Пробиотики и функциональное питание» (Позняковский В. М. и др.,1996).

120