CC BY
56УДК 636.087.8
Мурленков Н.В., аспирант Шендаков А.И., доктор сельскохозяйственных наук профессор Murlenkov N.V., Post-graduate student Shendakov A.I., Doctor of Agricultural Sciences, professor ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»,
Орел, Россия
Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia e-mail: [email protected]
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БИОПРЕПАРАТОВ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ И ПТИЦЕВОДСТВЕ
(Functional features of biological products in animal husbandry and poultry farming)
Систематическое применение антибиотиков в ветеринарной медицине и в кормлении животных привело к тому, что патогенные и условно патогенные бактерии стали резистентными к ним, а бактериальные болезни не поддаются лечению. Одним из эффективных выходов из сложившегося положения является широкое применение пробиотиков, пребиотиков и симбиоти-ков. Использование добавок, включающих пробиоти-ческие культуры микроорганизмов и пребиотический фактор, способствует нормализации физиологического и продуктивного статуса животных и птицы, а также позволяет получить экологически чистые продукты питания для народонаселения.
Ключевые слова: пробиотики, пребиотики, симбио-тикоки, антибиотики, продуктивность.
The systematic use of antibiotics in veterinary medicine and in feeding has led to the fact that pathogenic and conditionally pathogenic bacteria have become resistant to them, and bacterial diseases are not amenable to treatment. One of the effective ways out of this situation is the widespread use of probiotics, prebiotics and symbiotics. The use of additives, including probiotic cultures of microorganisms and a prebiotic factor, contributes to the normalization of the physiological and productive status of animals and poultry, and also allows obtaining environmentally friendly food for the population.
Key words: probiotics, prebiotics, symbiotics, antibiotics, productivity.
Открытие пенициллина Александром Флемингом (Alexander Fleming) в 1928 году стало поворотным моментом, который коренным образом революционизировал человеческую и ветеринарную медицину [13]. Пенициллинами называют антимикробные препараты, относящиеся к классу р-лактамных антибиотиков, применяемых с конца 1940-х годов. В настоящее время все препараты, относящиеся к классу антибиотиков, определяют как химиотерапевтиче-ские вещества, которые обладают бактериостатиче-скими и бактерицидными свойствами, являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов или изготавливаются из других природных источников и их производных [12]. В ветеринарной медицине антибиотики используются для предотвращения и контроля бактериальных инфекций, а также в качестве стимуляторов роста. Достигаются эти свойства путем терапевтического или профилактического воздействия.
Однако длительное использование кормовых антибиотиков в ветеринарной медицине вызвало ряд негативных последствий. Во-первых, это повлияло на деградацию окружающей среды, а во-вторых, отразилось на резистентной активности к различному роду заболеваний. Домашний скот, к примеру, является основным резервуаром патогенов. Устойчивые бактерии распространяются благодаря использованию навоза в качестве природного удобрения. Такие удобрения загрязняют воду и почву, имеют прямой контакт с выращенными растениями, употребляемые как
человеком,так и животными. По этой причине количество видов антибиотиков, разрешенных к применению в питании животных, постоянно ограничивается [11, 12].
Начиная с 1 января 2006 года, Евросоюз ввел полный запрет на использование антибиотиков-стимуляторов в кормах для животных. Запрет был введен одновременно во всех странах Евросоюза. С тех пор антибиотики разрешалось использовать в качестве лекарственных или профилактических средств. Постановление ЕС № 1831/2003 Европейского парламента и Совета от 22 августа 2003 года «О добавках, используемых в питании животных» включает, в частности, пробиотики и пребиотики в качестве кормовых добавок - как альтернативу стимуляторам роста [15].
Как отмечает Джоанна Бирнасяк (Joanna Biernasiak) [13], термин «пробиотик» впервые употребил Фердинанд Вергин (Ferdinand Vergin) в 1954 году. В том же году ученый сравнил пагубное воздействие, оказываемое на флору антибиотиками и другими антимикробными веществами, с положительным воздействием пробиотиков, индуцируемым полезными бактериями. Несколько лет спустя в 1965 году Лили и Стилвелл (Lilly., Stillwell) [18] описали пробиотики как микроорганизмы, стимулирующие рост других микроорганизмов. В 1974 году Паркер (Parker) [19] использовал этот термин для веществ, которые способствуют балансированию микрофлоры кишечника хозяина.
Используемое в настоящее время определение было предложено ФАО/ВОЗ в 2002 году. Продовольственная организации ООН определяет пробиотики как живые микроорганизмы, которые при введении в достаточном количестве обеспечивают преимущества для здоровья хозяина [13]. К микроорганизмам, используемых в кормлении животных, относятся, в основном, грамположительные бактерии, принадлежащих к роду бацилл, энтерококков, лактобактерий, стрептококков и дрожжей из рода cахаромицетов [14].
Самый ранний из пробиотиков, все еще широко используемый в питании животных, был основан на силосе, полезность которого была доказана многими годами использования [13]. Современные пробиоти-ческие препараты должны быть подвергнуты всестороннему тестированию в соответствии с директивой комиссии 94/40 / EC от 22 июля 1994 года, устанавливающей процедуры оценки добавок в питании животных.
В качестве пробиотиков существует множество микроорганизмов, которые можно классифицировать как бактериальные и небактериальные пробиотики, за исключением некоторых дрожжей и грибковых про-биотиков. Примерами бактериальных пробиотиков являются несколько видов Lactobacillus, Bifidobacte-rium, Bacillus и Enterococcus. Небактериальные (дрожжевые или грибковые) пробиотики включают Aspergillus oryzae, Candida pintolopesii. Выделяют также пробиотики с множественными видами бактерий (или поликомпонентные штаммы). Микробный состав таких пробиотических продуктов варьируется от одного штамма до многофазного или видового состава [17]. Пробиотики, включающие в свой состав один штамм бактерий, называют монокопонентыны-ми.
В концепции пробиотических препаратов за последнее десятилетие произошли существенные изменения, и была создана новая [8] рабочая классификация пробиотических препаратов. По данной классификации пробиотические препараты подразделяют на три основных поколения: препараты первого поколения, созданные на основе симбионтных (эндогенных) микробов; препараты второго поколения, созданные на основе сапрофитных (экзогенных) микробов, чаще всего непатогенных бацилл; препараты третьего поколения, полученные на основе генетически модифицированных штаммов сапрофитов и симбионтов.
В последние годы в нашей стране также возрос интерес к пробиотическим препаратам. Согласно результатам маркетинговых исследований, начиная с 2005 года, доля пробиотических препаратов среди общего количества иммунобиопрепаратов составила 3% и продолжается увеличиваться. Структура рынка биопрепаратов для животных в России находится в следующем соотношении: вакцины для птиц (57%); вакцины для КРС (15 %); вакцины для свиней (9%); вакцины для нескольких животных (5%); пробиотики (3%); сыворотки лечебные (3%); аллерген (3 %); вакцины прочих видов (2%) [10].
Концепция пребиотиков возникла значительно позже, чем пробиотиков, и впервые была предложена Гибсоном и Роберфороидом (Gibson, Roberfroid) в 1995 г. [16]. Согласно определению, пребиотиками называют селективно ферментированный ингредиент, который образуется при специфичных изменениях в составе и/или активности желудочно-кишечной мик-робиоты, и, таким образом, оказывает положительный эффект(ы) на состояние здоровья хозяина [13]. Ключевые аспекты пребиотиков заключаются в том, что они не перевариваются в ЖКТ хозяина и оказывают благоприятное воздействие на состояние организма посредством влияния на собственную микрофлору.
Пребиотики можно классифицировать по нескольким признакам: природе и структуре, происхождению и источникам сырья, способу производства, области применения. Основным критерием является химическое строение молекул пребиотиков, которое определяет их резистентность к перевариванию в пищеварительном тракте и способность к ферментации определенными группами бактерий кишечника.
Согласно примечанию к определению пребиоти-ков в ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» основными видами пребиотиков являются ди-и трисахариды, олиго- и полисахариды, многоатомные спирты, аминокислоты и пептиды, ферменты, органические низкомолекулярные и ненасыщенные высшие жирные кислоты, антиоксиданты, полезные для человека растительные и микробные экстракты и др. Приведенный перечень разнообразных веществ не совсем соответствует классическим представлениям о пребиотиках [16].
К пребиотикам предъявляются достаточно строгие требования: они не должны подвергаться гидролизу пищеварительными ферментами организма, не должны абсорбироваться в верхних отделах ЖКТ, должны селективно стимулировать определенную группу микроорганизмов. Скармливание пребиотиков рекомендуется в том случае, если нормальная микрофлора кишечника страдает незначительно и способна к самостоятельному восстановлению. Если выявлено резкое угнетение нормальной микрофлоры, необходимо использовать пробиотики [4].
Пребиотики влияют на бактерии ЖКТ путем увеличения количества полезных анаэробных бактерий и снижения популяции потенциально патогенных микроорганизмов. Пробиотики действуют на экосистему ЖКТ, влияя на иммунные механизмы в слизистой оболочке, взаимодействуя с симбиотическими или потенциально патогенными микробами, генерируя продукты метаболического обмена, такие как ко-роткоцепочечные жирные кислоты и коммунируют с клетками хозяина посредством химических сигналов (см таблицу 1). Эти механизмы могут приводить к улучшению среды ЖКТ, укреплению желудочно-кишечного барьера, обратной связи с иммунным ответом на антигенные вызовы [13].
Таблица 1 - Механизмы взаимодействия пробиотиков и пребиотиков с организмом хозяина.
Пробиотики
Иммунологические эффекты Активируют локальные макрофаги, увеличивают секрецию иммуноглобулина А (^А) как местно, так и системно
Модулируют цитокиновый профиль
Вызывают толерантность к пищевым антигенам
Неиммунологические эффекты Способствуют пищеварению и конкурируют за питательные вещества с патогенами
Изменяют рН для создания неблагоприятной местной окружающей среды для патогенов
вырабатывают бактериоцины для ингибирования патогенов
Уничтожают супероксидные радикалы
Стимулируют эпителиальную продукцию муцина
Усиливают кишечную барьерную функцию
Конкурируют с патогенами за адгезию
Модифицируют исходящие из патогенов токсины
Пребиотики
Метаболические эффекты: продукция короткоцепочечных жирных кислот, абсорбция ионов (^ Fe, Mg)
Повышение иммунитета хозяина (продукция ^А, модуляция цитокинов и т.д.)
По мнению многих исследователей [3, 6, 7, 9] именно пробиотики и пребиотики являются наиболее перспективными препаратами, которые не только поддерживают нормальный состав микрофлоры пищеварительного тракта, но способствуют повышению продуктивности.
В исследованиях, проведённых Подчалимовым М.И. и Грибановой Е.М. [5], было отмечено эффективное воздействие комплекса пробиотиков и пребио-тиков на здоровье и продуктивность цыплят-бройлеров. Так, количество микроорганизмов в толстом отделе кишечника цыплят-бройлеров при включении в рационы пробиотиков и пребиотиков (Ветом 4, Велес 6,59, Рекс Витал) достоверно менялось в пользу здоровой микрофлоры (лактобактерии и бифи-добактерии) и сокращалось количество представителей патогенной микрофлоры. В результате чего повышались метаболические процессы в организме цыплят, повышалось их здоровье и продуктивные качества. Кроме того, препараты оказали положительное влияние на формирование в организме цыплят-бройлеров здорового микробиоценоза, который способствовал повышению переваримости и усвояемости питательных и биологически активных веществ кормов. Все это свидетельствует о целесообразности широкого использования пробиотиков и пребиотиков в кормлении сельскохозяйственной птицы.
Использование микробиологических препаратов также зарекомендовало себя и в скотоводстве. Сбалансированное питание и действие пробиотика Лак-тоамиловарин КЖ и пребиотика Кормомикс-МОС в исследованиях Лариной Н.А., Немзоровов А.М. и др. [2] позволило активизировать не только заселённую микрофлору, но и собственную за счёт конкурентной борьбы за использование питательных веществ корма. Это способствовало увеличению среднесуточного прироста молодняка на 12,8%, снижению затрат корма на единицу прироста на 2,01%.
Кроме отдельных положительных эффектов от пробиотиков и пребиотиков, существует также меха-
низм их комплексного взаимодействия, в результате которого возникает метабиотический или симбиоти-ческий эффект. В результате такого эффекта образуются физиологически функциональные пищевые ин-гридиенты, содержащие комбинацию пробиотиков и пребиотиков или микробных метаболитов (т.е. про-биотические микроорганизмы вместе с субстратом для их размножения.) обеспечивающую взаимное усиление воздействия на физиологические функции и процессы обмена веществ в организме.
Кочуев М.М. и Федюк Е.И. [1] изучали действие синбиотиков на мясные качества свиней. В итоге, по результатам контрольного убоя, самые лучшие убойные показатели были у опытной группы, получавшей смесь пробиотик Ветом -1.1 + пребиотик Экоцелл + пребиотик Лактулоза. Туши, полученные от этих животных, превосходили показатели туш контрольной группы по массе на 4,8 кг (4,44 %), по длине туш на 2,1 см (2,18%), по массе задней трети полутуши на 0,7 кг (6,09 %) и по убойному выходу 1,1%. В тушах этих животных было больше, по процентному соотношению, мяса на 0,57% (1,07 %) при том, что шпика меньше на 0,54% (1,59%). Группа, получавшая только Ветом -1.1, опередила контрольную группу свиней по массе туши на 1,8 кг (2,30%), по длине туши на 0,7 см (0,74%) и по убойному выходу на 0,2 %. По содержанию мышечной ткани и шпика статистически значимых различий обнаружено не было.
Таким образом, можно отметить, что по вопросам разработки, апробации и широкого внедрения биопрепаратам про- и пребиотического назначения уделяется много внимания. С каждым годом их количество, рекомендуемое для использования в технологии выращивания свиней, молодняка крупного рогатого скота и цыплят-бройлеров, только увеличивается. В отличие от антибиотиков пробиотики и пребио-тики способны защищать и восстанавливать микрофлору кишечника, повышать качество и безопасность животноводческой продукции. Не менее важной их особенностью является способность снижать негатив-
ные последствия антибиотиков. В связи с этим, актуальной задачей ветеринарии является переход к новым препаратам для профилактики заболеваний и
разработка способов повышения их эффективности для получения экологически безопасных для здоровья человека продуктов питания.
Литература
1. Кочуев М.М., Федюк Е.И. Мясные качества сви-
ней при использовании синбиотиков // Ветеринарная патология. - 2013. - №2. - С.77-82.
2. Ларина Н.А., Немзоров А.М., Прокопьев В.Г.,
Евдокимов А.Н. Использование микробиологических препаратов в кормлении молодняка крупного рогатого скота типа «Приобский» // Международный научно -исследовательский журнал. - 2015. - № 10-3 (41). - С. 39-40.
3. Мурленков Н.В., Абрамкова Н.В. Эффектив-
ность выращивания телят при использовании пробиотиков // Современное состояние животноводства проблемы и пути их решения: материалы международной научно-практической конференции. Саратов: НИИСХ Юго-Восгока. 2018. - С. 139.-141.
4. Новиков В.Е. Фармакологическая регуляция
микробиоценоза кишечника // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2009. - Т. 7. № 2. - С. 51-57.
5. Подчалимов М.И., Грибанова Е.М. Эффектив-
ность использования разных пробиотиков и пребиотиков в кормлении цыплят-бройлеров // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - №4. - С.53-55.
6. Сверлова М.А., Сверлова Н.Б., Худякова В.В.
Применение БАД в рационах крупного рогатого скота // Актуальные вопросы аграрной науки. - 2016. - № 19. - С. 26-35.
7. Соколенко Г.Г., Лазарев Б.П., Миньченко С.В.
Пробиотики в рациональном кормлении животных // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2015. - № 1 (5). - С.72-78.
8. Федорова О.В., Юнусова З.С., Шурбина М.Ю.,
Валеева Р.Т. Пробиотические препараты: характеристика, критерии, требования к ним // Вестник Технологического университета. -2016. - Т. 19. № 7. - С. 142-145.
9. Химичева С.Н., Самусенко Л.Д. Влияние кормо-
вых добавок на продуктивные показатели ко-
ров в условиях крестьянско-фермерского хозяйства // Фермерское животноводство и птицеводство: материалы регионального семинара-конференции. - 2017. - С. 112-117.
10. Школьников Е.Э., Еремец Н.К., Павленко И.В.
Экобиотехнологические препараты для агропромышленного комплекса России // Вестник Казанского технологического университета. -2014. - Т. 17. № 13. - С. 255-263.
11. Bennett J.W., Klich M. Mycotoxins // Clinical Mi-
crobiology Reviews. - 2003. - Vol. 16 (No.3). - pp. 497-516.
12. Berghmann L.R., Abi-Ghanem D., Wagnela S.D.,
Ricke S.C. Antibodies: an alternative for antibiotics? // Poultry Science. - 2005. - Vol. 84 (No.4). -pp. 660-666.
13. Biernasiak J., Slizewska K., Libudzisz Z. Feeds
with Probiotics in Animals' Nutrition // Soybean and Nutrition. - 2011. - pp. 182-200.
14. Boris S., Barbes C. Role played by lactobacilli in
controlling the population of vaginal pathogens // Microbes and Infection. - 2005. - Vol. 2 (No.5) -pp. 543-546.
15. Casewell M., Friis C., Marco E. The European ban
on growth promoting antibiotics and emerging consequences for human and animal health // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. - 2005. - Vol. 52, (No.2). - pp. 159-161.
16. Gibson G.R., Roberfroid M.B. Dietary modulation
of the colonic microbiota: introducing the concept of probiotics // J. Nutr. - 1995. - рр. 1401-1412.
17. Khalighi A., Behdani R., Kouhestani S. Probiotics:
A Comprehensive Review of Their Classification, Mode of Action and Role in Human Nutrition. URL: http://dx.doi.org/10.5772/63646
18. Lilly DM., Stillwell RH. Probotics: growth-promoting
factors produced by microorgan isms // Science (New York, NY). 1965. рр. 747-8.
19. Parker R. Probiotics, the other half of the antibiotic
story // Animal Nutrition and Health. - 2014. - No 29. - pp. 4-8.
Поступила в редакцию: 10.10.2018 г.
Мурленков Никита Вячеславович, аспиранты кафедры частной зоотехнии и разведения сельскохозяйственных животных, Шендаков Андрей Игоревич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой частной зоотехнии и разведения сельскохозяйственных животных ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», Орел, Россия, e-mail: [email protected]
