CC BY
99
й01: 10.24411/0235-2451-2019-10416
УДК 636.085.5
Электрофизический способ снижения количества микотоксинов в концентрированных кормах
О. М. СОБОЛЕВА12, кандидат биологических наук, доцент (e-mail: meer@yandex.ru) М. М. КОЛОСОВА1, кандидат химических наук, доцент
Л. А. ФИЛИПОВИЧ1, кандидат педагогических наук, доцент
1Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт, ул. Марковцева, 5, Кемерово, 650056, Российская Федерация 2Кемеровский государственный медицинский университет, ул. Ворошилова, 22 а, Кемерово, 650056, Российская Федерация
Резюме. Санитарное качество кормовдля продуктивныхживотных и птицы зависит отсодержания в них таких вторичных метаболитов микромицетов, как микотоксины. Цель работы - определение эффективности электрофизического метода обработки кормов для обезвреживания их от микотоксинов. Исследование качества кормов на содержание наиболее типичных для юго-востока Западной Сибири микотоксинов до и после обработки сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным излучением проводили в 2018 г. на технологической линии «Волна 100» (ЭкоМашСервис, Россия). Режим СВЧ-обработки: мощность - 60 кВт, частота магнетрона - 915 МГц, экспозиция - 90 с. Объектами исследования служили комбикорм для кур-несушекКК-1 и зерно пшеницы мягкой яровой 5 класса. Повторность опыта трехкратная. Содержание охратоксина А в необработанном комбикорме составляло 0,043 мг/кг, в зерне пшеницы - ниже предела обнаружения (0,002 мг/ кг); Т-2 токсина - 0,049и 0,034 мг/кг соответственно. Значительно большее количество Т-2 токсина, о сравнению с охратоксином А, в зерне свидетельствует о том, что оно подвергалось фитопато-генной нагрузке при развитии в поле. Условия дальнейшего хранения были удовлетворительными и не способствовали развитию «складскихплесеней». Примерно равные количества изучаемых в работе микотоксинов в комбикорме указывают на значительное поражение полевыми грибами (в частности, рода Fusarium), и неудовлетворительные условия хранения сырья и (или) готового продукта. После обработки содержание охратоксина А в комбикорме достоверно снижалось на 23,26 % относительно контроля (до 0,033мг/кг); Т-2 токсина в комбикорме - на38,77% (до 0,030мг/кг), в зерне пшеницы - на 23,53 % (до 0,026 мг/кг), что соответствует требованиям нормативной документации. Ключевые слова: комбикорм, микотоксины, санитарное качество, электромагнитное поле сверхвысокой частоты, электрофизический способ обеззараживания.
Для цитирования: Соболева О. М., Колосова М. М., Филипович Л. А. Электрофизический способ снижения количества микотоксинов в концентрированных кормах//Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 4. С. 64-66. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10416.
Один из важнейших показателей качества и безопасности кормов - содержание в них таких вторичных метаболитов микромицетов, как микотоксины. Влияние этих веществ на разные виды сельскохозяйственных животных неодинаково - резистентность или чувствительность к тому или иному соединению определяет как вид животного, так и его возраст, пол, особенности содержания и кормления, физиологический статус, а также химический состав и дозировка самого микотоксина [1]. В результате потребления корма, содержащего эти контаминанты, снижается продуктивность и устойчивость животных к возбудителям инфекционных заболеваний и гельминтозов, ухудшается качество сырья и продукции животного происхождения, хозяйства терпят существенные убытки [2, 3]. При употреблении продуктов питания, содержащих микотоксины, происходят глубокие изменения в здоровье человека [4].
Микромицеты могут поражать все виды кормов - грубые, сочные, концентрированные [5, 6]. Однако для последних этот фактор приобретает особое значение в связи с относительно низким содержанием влаги на единицу корма.
Наиболее релевантные группы микотоксинов, обнаруженные в кормах для животных, продуцируют три рода грибов: Aspergillus (афлатоксины и охратоксин А), Pénicillium (охратоксин А) и Fusarium (трихотецены, фумонизины и зеа-раленон) [7, 8]. В России широко представлены Т-2 токсин, дезоксиниваленол и зеараленон [9].
Есть сведения, что значительная часть кормов загрязнена микотоксинами и, более того, содержит одновременно несколько их видов [10, 11]. Это может увеличивать опасность, поскольку для отдельных веществ отмечается эффект взаимного усиления токсичности - синергизм [12]. К примеру, фузаровая кислота не опасна для животных даже в очень больших концентрациях, однако высокотоксична в комбинации с дезоксиниваленолом [13]; усиление тератогенного и эмбриотоксического действий на организм животных отмечено при одновременном воздействии Т-2 токсина и афлатоксина [14].
Для детоксикации и обеззараживания кормов от ми-котоксинов можно использовать различные методы и их сочетания: механические (энтеросорбент на основе алюмосиликатов, активированного угля и др.), биологические (комплексные препараты - фунгистат К, экофильтрум, пробиотики и др.), физические и электрофизические (тепловая обработка, облучение), химические (муравьиная, уксусная, пропионовая, бензойная, сорбиновая кислоты и их соли) [15]. При этом предпочтение должно быть отдано максимально безопасным для животных и продукции, эффективным и экономически выгодным методам [16].
Необходимо учитывать, что многие из указанных методов имеют свои недостатки или ограничения. Так, использование сорбентов не всегда эффективно в отношении отдельных микотоксинов, поэтому выбор препаратов для конкретной ситуации - достаточно сложная задача[17]. Есть указания, что неорганические сорбенты, изготовленные на основе алюмосиликатов и бентонитов или цеолитов, не способны связывать наиболее часто обнаруживаемые в кормах средней полосы России микотоксины трихотеце-новой группы (Т-2 токсин, дезоксиниваленол) [18].
Органические кислоты действуют лишь фунгистати-чески и способны снизить интенсивность синтеза вновь образуемых микотоксинов [19], но не обезвредить уже имеющиеся.
Физические, электрофизические и физико-химические методы воздействия на микотоксины в кормах более эффективны. Так, учеными показан большой потенциал сверхвысокочастотной (СВЧ) обработки для разрушения афлатоксинов в арахисе [20]. Разработан и апробирован метод обезвреживания корма, содержащего афлатоксин и патогенную микрофлору, с помощью обработки озоном [21]. Использование СВЧ-обработки представляется наиболее предпочтительным методом воздействия на корм, поскольку одновременно удается решить комплекс задач - инактивировать нежелательную микрофлору [22], обезвредить микотоксины, повысить кормовую ценность обработанного сырья и готовой продукции [23].
Таблица 1. Требования к комбикормам для сельскохозяйственных животных и птицы согласно проекту ТР ЕАЭС «О безопасности кормов и кормовых добавок», мг/кг (не более)
Для сельско-
Микотоксин хозяйствен- Для свиней Для КРС
ной птицы
Афлатоксин В1 0,02 (0,011) 0,05 (0,012) 0,02
Охратоксин А 0,05 (0,011) 0,05 (0,012) 0,10 (0,053)
Стеригматоцистин 0,10 (0,051) 0,10 (0,052) 0,10 (0,053)
Т-2 токсин 0,10 (0,051) 0,10 (0,052) 0,10
Дезоксиниваленол (вомитоксин) 2,00 (1,001) 2,00 (1,002) 2,00 (1,003)
Зеараленон 2,00 1,00 (0,022) 2,00
Фумонизин В1 5,00 5,00 Не нормируется
' - цыплята до 90 дней, бройлеры до 30 дней, утята до 55 дней, гусята до 65 дней, индюшата до 60 дней и куры-несушки;
2 - поросята до 4 мес., супоросные и подсосные свиноматки;
3 - дойные коровы, телята до 4 мес.
Цель работы - определить эффективность электрофизического метода обработки кормов для обезвреживания их от микотоксинов.
Условия, материалы и методы. Исследование проводили в Кемеровском государственном сельскохозяйственном институте в 2018 г. Технологическая линия «Волна 100», разработанная ООО «ЭкоМашСервис» (Россия), позволяет за 90 с проводить эффективную обработку различных, в том числе фуражных, материалов. Производительность установки может доходить до 100 т/сут., при потребляемой мощности электроэнергии порядка 50 кВт/т материала. При универсально подобранном режиме диэлектрического нагрева в электромагнитных полях бегущей СВЧ-волны и непрерывном движении материала во вращающейся диэлектрической трубе-реторте, установленной в волноводах сушильной камеры СВЧ-тракта, происходит одновременное
микотоксинов в комбикормах отличается для различных видов сельскохозяйственных животных и птицы (табл. 1). Однако следует учитывать тот факт, что симптомы хронических микотоксикозов у сельскохозяйственных животных проявляются даже при скармливании кормов, загрязненных токсинами ниже рекомендуемых уровней [4].
Количество охратоксина А в необработанном комбикорме составляло 0,043 мг/ кг и превышало величину этого показателя для зерна пшеницы, которая была ниже предела обнаружения (0,002 мг/кг). Разница в содержании Т-2 токсина в комбикорме и зерне пшеницы была менее значительна и составляла 1,44 раза (табл. 2).
Таким образом, наши результаты подтверждают данные других исследователей, свидетельствующие о том, что в готовом комбикорме развитие плесневых грибов может происходить интенсивнее, чем в натив-ном зерне [9], и приводить к более высоким уровням накопления микотоксинов. Это объясняется большей гигроскопичностью корма, площадью поверхности частиц и доступностью питательного субстрата микробным ферментам. Витаминные премиксы и синтетические аминокислоты, вводимые в комбикорм для обогащения, также могут служить ростостимулирующими добавками для микромицетов-продуцентов микотоксинов.
подсушивание и обеззараживание. В работе использовали следующий режим СВЧ-обработки: мощность - 60 кВт, частота магнетрона - 915 МГц, экспозиция - 90 с.
Объектами исследования служили следующие образцы концентрированных кормов:
комбикорм для кур-несушек КК-1 (ГОСТ Р 51581-2001). По информации производителя в его состав входят отруби пшеничные, кормовой зернопродукт II категории, пшеница, мел, жмых подсолнечный, соль, премикс П1-2;
зерно пшеницы мягкой яровой 5 класса (ГОСТ 9353-2016).
Отбор проб проводили согласно ГОСТ 13496.02016. Объединенную пробу из подготовленных образцов делили на две равные части - контрольную (не обрабатываемую) и опытную (обработанную в поле СВЧ при заданном режиме). Масса контрольной и опытной проб составляла по 2 кг для каждого вида корма.
Определение микотоксинов в образцах комбикорма и зерна пшеницы до и после обработки СВЧ-излучением проводили в ФГБУ «Кемеровская межобластная ветеринарная лаборатория». Повторность опыта трехкратная аналитическая. Результаты измерений представлены в виде средних арифметических с ошибкой среднего; достоверность отличий, по сравнению с контролем, находили по F-критерию при уровне значимости 0,05.
Результаты и обсуждение. В зерне пшеницы, поставляемом на кормовые цели, содержание афлатоксина В1 не должно превышать 0,02 мг/кг, охратоксина А - 0,05, Т-2 токсина - 0,10, дезоксиниваленола - 1,00 мг/кг (ТР ТС 015/2011). Максимально допустимый уровень содержания
Таблица 2. Содержание микотоксинов после СВЧ-обработки, мг/кг
Токсин Комбикорм Зерно
исходный | после СВЧ исходный | после СВЧ
Охратоксин А 0,043±0,003 0,033*±0,001 не обнаружен** не обнаружен** Т-2 токсин 0,049±0,005 0,030±0,009 0,034±0,003 0,026*±0,004
* - значения достоверно различались при p < 0,05, по сравнению с необработанным кормом; ** - при пределе обнаружения 0,002.
Концентрация Т-2 токсина в комбикорме была выше, чем охратоксина А, на 12,24 %, в зерне пшеницы - более чем в 17 раз. Это свидетельствует о том, что изученный образец фуражного зерна подвергался значительной фито-патогенной нагрузке в полевых условиях. При этом условия дальнейшего хранения были удовлетворительными и не способствовали развитию «складских плесеней».
Комбикорм содержал примерно равные количества изучаемых в работе микотоксинов, что указывает как на существенное поражение полевыми плесенями (в частности, грибами рода Fusarium), так и на неудовлетворительные условия хранения сырья и (или) готового продукта.
Концентрация охратоксина А в необработанном комбикорме соответствовала минимальным уровням для взрослых сельскохозяйственных животных, однако курам-несушкам, для которых предназначался этот вид корма, давать его нельзя. Содержание Т-2 токсина находилось на нижней границе разрешенного уровня и тоже не могло быть признано удовлетворительным. СВЧ-обработка комбикорма привела к существенномууменьшению концентрации исследованных микотоксинов. Так, содержание в комбикорме Т-2 токсина снизилось на 38,77 % от первоначального уровня до удовлетворительных значений; охратоксина А - на 23,26 %.
Концентрация Т-2 токсина в зерне пшеницы после СВЧ-обработки уменьшилась относительно первоначального уровня на 23,53 % и составила 0,026 мг/кг. При этом содержание охратоксина А и Т-2 токсина в зерне пшеницы
обоих образцов (контрольного и опытного) соответствовало требованиям ТР ЕАЭС.
Выводы. В необработанном комбикорме для кур-несушек содержание охратоксина А превышало нормативные значения в 4,3 раза (0,043 мг/кг), Т-2 токсина - находилось на нижней границе предельно допустимого уровня (0,049 мг/кг). Необработанное зерно пшеницы также не соответствовало требованиям ТР ТС 015/2011 «О безопас-
ности зерна» в части содержания Т-2 токсина, концентрация которого превышала допустимый для фуражного зерна уровень в 3,4 раза и составляла 0,034 мг/кг.
Электрофизическая СВЧ-обработка при мощности 60 кВт, частоте магнетрона 915 МГц и экспозиции 90 с снижала содержание охратоксина А в комбикорме на 23,26 % относительно первоначального уровня; Т-2 токсина в комбикорме - на 38,77 %, в зерне пшеницы - на 23,53 %.
Литература.
1. Снижение микотоксинов в кормах способствует повышению качества мяса птицы / С. И. Кононенко, А. Г. Ваниев, Л. А. Витюк и др.// Мясная индустрия. 2013. № 3. С. 20-22.
2. Матросова Ю. В. Влияние сорбентов на мясную продуктивность бройлеров // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2013. № 2. С. 59-64.
3. Абрамян А. Г., Аргунов М. Н., Жуков И. В. Влияние микотоксикозов на продуктивное здоровье свиней // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2013. № 1 (36). С. 180-181.
4. Wielogorska E., MacDonald S., Elliot C. T. A review of the efficacy of mycotoxin detoxifying agents used in feed in light of changing global environment and legislation.// World Mycotoxin. 2016. Vol. 9. Pp. 419-433. DOI: 10.3920/WMJ2015.1919.
5. Кононенко Г. П., Буркин А. А. О контаминации микотоксинами партий сена в животноводческих хозяйствах // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 4. С. 120-126.
6. Микотоксины в силосе / Г. Ю. Лаптев, Н. И. Новикова, К. В. Нагорнова и др.// Сельскохозяйственные вести. 2014. № 1. С. 44.
7. Mycotoxins: occurrence, toxicology, and exposure assessment / S. Marin, A.J. Ramos, C. Cano-Sancho, etc. // Food Chem. Toxicol. 2013. Vol. 60. Pp. 218-237. DOI: 10.1016/j.fct.2013.07.047.
8. Employing Peanut Seed Coat Cell Wall Mediated Resistance Against Aspergillus flavus Infection and Aflatoxin Contamination / C. J. Cobos, T. K. Tengey, V. K. Balasubramanian etc. Texas: Texas Tech University, 2018. 26р. D0I:10.20944/preprints201808.0292.v1
9. Лавренова В. Микотоксины и способы борьбы с ними // Ценовик. 2017. № 8. С. 45-56.
10. Occurrence of multiple mycotoxins in European feedingstuffs, assessment of dietary intake by farm animals / M. Zachariasova, Z. Dzuman, Z. Veprikova, etc. //Anim. FeedSci. Technol. 2014. Vol. 193. Pp. 124-140. DOI: 10.1016/j.anifeedsci.2014.02.007.
11. Биологические токсиканты алиментарного происхождения / С. В. Шабунин, В. И. Беляев, Л. И. Ефанова и др. // Ветеринария. 2016. № 1. С. 47-50.
12. Изучение распространения микотоксинов в силосе и разработка стратегии борьбы с ними/Йылдырым Е. А., Ильина Л. А., Филиппова В. А. и др.// Кормопроизводство. 2016. № 3. С. 41-45.
13. Ахмадышин Р. А., Канарский А. В., Канарская З. А. Микотоксины - контаминанты кормов //Вестник Казанского технологического университета. 2007. № 2. С. 88-103.
14. Матвеева Е. Л., Степанов В. И. Органотропная оценка сочетанного воздействия Т-2 и афлатоксина В1 //Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2010. № 1. С. 201.
15. A review of the mycotoxin adsorbing agents, with an emphasis on their multi-binding capacity, for animal feed decontamination / P. Vila-Donat, S. Marin, V. Sanchis, etc. // Food and chemical toxicology. 2018. Apr. Vol. 114. Pp. 246-259. DOI: 10.1016/j.fct.2018.02.044.
16. Developments in mycotoxin analysis: an update for 2015-2016 / F. Berthiller, C. Brera, M.H. Iha et al. // World Mycotoxin Journal. 2017. Vol. 10. Pp. 5-29. DOI.org/10.3920/WMJ2016.2138.
17. Крюков В. С. Эволюция адсорбентов микотоксинов //РацВетИнформ. 2014. № 5. С. 32-36.
18. Пробиотики против микотоксикозов / И. А. Шкуратова, И. А. Лебедева, М. В. Ряпосова и др. //Животноводство России. Специальный выпуск Свиноводство. 2013. С. 56-57.
19. Anti-aflatoxigenic effect of organic acids produced by Lactobacillus plantarum / А. Guimaraes, А. Santiago, J. Teixeira, eta// International journal of food microbiology. 2018. Т. 264. С. 31-38. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2017.10.025
20. Rustom I. Y. S. Aflatoxin in food and feed: occurrence, legislation and inactivation by physical methods // Food chemistry. 1997. Vol. 59. №. 1. Pp. 57-67.
21. Use of gaseous ozone to reduce aflatoxin B1 and microorganisms in poultry feed/E. Torlak, I. Akata, F. Erci, eta // Journal of Stored Products Research. 2016. Vol. 68. Pp. 44-49. DOI:10.1016/j.jspr.2016.04.003
22. Соболева О. М., Колосова М. М., Филипович Л. А. Микробиологическая контаминация кормов и электрофизический метод ее снижения //Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 12. С. 50-52. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11214.
23. Пахомов В. И. Повышение кормовой ценности зерна высокоинтенсивной тепловой СВЧ обработкой//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. №4. С. 4-5.
Electrophysical Method of Reducing the Amount of Mycotoxins
in Concentrated Feed
O. M. Soboleva12, M. M. Kolosova1, L. A. Filipovich1
'Kemerovo State Agricultural Institute, ul. Markovtseva, 5, Kemerovo, 650056, Russian Federation 2State Medical University of Kemerovo, ul. Voroshilova, 22а, Kemerovo, 650056, Russian Federation
Abstract. Sanitary quality of feed for productive animals and poultry depends on the content of such secondary micromycete metabolites as mycotoxins. The purpose of the research was to determine the efficiency of the electrophysical method of feed processing for its detoxification from mycotoxins. The content of the most typical for the south-east of Western Siberia mycotoxins in the feed before and after the treatment with microwave electromagnetic radiation was measured using Volna 100 technological line (EkoMashServis, Russia) in 2018. Microwave processing mode had the following characteristics: power - 60 kW, magnetron frequency - 915 MHz, exposure time - 90 s. The objects of research were the feed for KK-1 laying hens and grain of common spring wheat of the 5th grade. The experiment was repeated three times. The content of ochratoxin A in the raw feed was 0.043 mg/kg. In the wheat grain it was below the detection limit (0.002 mg/kg). The content of T-2 toxin was 0.049 mg/kg and 0.034 mg/kg, respectively. A significantly higher content of T-2 toxin, compared with ochratoxin A, in the grain indicates that the grain was subjected to a pathogenic load during development in the field. Further storage conditions were satisfactory and did not contribute to the development of "warehouse molds". Approximately equal quantities of mycotoxins under study in compound feed indicate a strong attack by field fungi (in particular, by the Fusarium fungi), and poor storage conditions for raw materials and (or) the finished product. After treatment, the content of ochratoxin A in the mixed feed was significantly reduced - by 23.26% - relative to the control (up to 0.033 mg/kg). The content of T-2 toxin in the compound feed was reduced by 38.77% (0.030 mg/kg), in wheat grain - by 23.53% (to 0.026 mg/kg) that corresponds to a regulatory requirements. Keywords: feed; mycotoxins; sanitary quality; ultrahigh-frequency electromagnetic field; electrophysical method of disinfection. Author Details: O. M. Soboleva, Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof. (e-mail: meer@yandex.ru); M. M. Kolosova, Cand. Sc. (Chem.), assoc. prof.; L. A. Filipovich, Cand. Sc. (Ped.), assoc. prof.
For citation: Soboleva O. M., Kolosova M. M., Filipovich L. A. Electrophysical Method of Reducing the Amount of Mycotoxins in Concentrated Feed. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 4. Pp. 64-66 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10416.
