Оказывается, животные и птицы испытывают стресс и это отражается на их продуктивности. Снизить уровень стресса поможет добавление в корм пропионата хрома. Но этим польза данного химического элемента не ограничивается — о том, чем полезен хром, рассказывают и подкрепляют свои слова результатами различных опытов представители компании «Кемин Индастриз» — специалист технической поддержки по моногастричным животным в России и СНГ Сергей Волков и руководитель отдела технической поддержки по моногастричным животным Антон Клименко.
Данный материал подготовлен на основе выпуска «Использование органического хрома в кормлении животных», вышедшего в видеолекотории «Диалоги о технологиях» — цикла образовательных программ для специалистов АПК.
Антон, расскажите, что такое хром и в чем его биологическое значение?
Антон Клименко: Хром — это химический элемент, металл. В соединениях с другими веществами он чаще всего является либо 3-х, либо 6-ти валентным. Интересно отметить, что шестивалентный хром представляет собой тяжелый металл, он довольно токсичен. Трехвалентный хром, напротив, выступает в качестве питательного вещества. Он является микроэлементом, или даже правильнее сказать ультрамикроэлементом.
Хром способствует увеличению поступления глюкозы внутрь клетки, влияя на активность рецепторов инсулина на ее мембране. Он уже давно используется людьми как пищевая добавка, снижающая инсулинорезистетность. В США добавки с хромом уверенно занимают второе место по продажам уступая только добавкам с кальцием. В кормлении животных хром также сейчас довольно активно используется.
Как давно начали применять хром в кормах для животных?
Антон Клименко: Изучение хрома в качестве питательного вещества началось в 90-е годы ХХ века, но наибольшее распространение он получил уже в 2000-х годах.
В августе 2000 года в США хром был разрешен к использованию в кормлении свиней, в 2009 году — в кормлении крупного рогата скота (КРС), а в 2016-ом — также и в кормах для бройлеров.
Тут нужно сделать оговорку, что в США сейчас одобрено только использование в кормах пропионата хрома как наиболее эффективного и безопасного источника этого микроэлемента. В России на сегодняшний день разрешены и другие источники — трипиколинат, соединения с аминокислотами и тому подобные.
В чем заключается непосредственный механизм действия хрома в организме животных и птицы?
Сергей Волков: Хром принимает участие в регулировании углеводного обмена. В частности, он обеспечивает поступление глюкозы из крови в клетки. Это достаточно сложный физиологический процесс и прежде всего нужно вспомнить как вообще происходит поступление глюкозы в клетку. Перенос глюкозы из крови через клеточную мембрану осуществляют специальные белки переносчики, так называемые глюкозные транспортеры. Для их обозначения принята аббревиатура ГЛЮТ. На данный момент у млекопитающих их обнаружено более десяти, но наибольшее значение имеют четыре глюкозных транспортера.
- ГЛЮТ-1 обеспечивает поступление глюкозы в зародышевые клетки, в клетки крови.
- ГЛЮТ-2 находятся в печени, поджелудочной железе, тонком кишечнике.
- ГЛЮТ-3 обеспечивают поступление глюкозы в нейроны ЦНС, что имеет важнейшее значение, поскольку как известно головной мозг нуждается в очень большом количестве энергии.
- ГЛЮТ-4 локализуются в клетках жировой ткани и в скелетной мускулатуре
Но нас сейчас больше интересует глюкозные транспортеры 4-го типа.
Важно отметить, что ГЛЮТ-4 — это единственный инсулинзависимый глюкозный транспортер. При низком уровне инсулина в крови, ГЛЮТ-4 находится в цитоплазме клетки в неактивной форме в виде так называемых везикул и активируется только при достаточном уровне инсулина.
Как происходит этот процесс. В клеточной мембране имеются особые инсулиновые рецепторы, которые взаимодействуют на внешней стороне мембраны с инсулином. В результате на внутренней стороне мембраны рецептор формирует ответ, запускается цепь биохимических превращений, в результате которых глюкозный транспортер ГЛЮТ-4 перемещается из цитоплазмы к клеточной мембране, встраивается в нее и обеспечивает перенос глюкозы из крови в цитоплазму, где она уже окисляется с запасанием энергии в виде АТФ (то есть происходит процесс гликолиза), либо полимеризуется с образованием гликогена.
Таким образом, глюкоза может поступить к клетки мышечной и жировой ткани только при достаточном уровне инсулина в крови.
Остается вопрос: но каким образом хром влияет на этот процесс? Установлено, что хром увеличивает чувствительность инсулиновых рецепторов. В результате глюкозный транспортер активируется быстрее. Можно сказать, что хром ускоряет перенос глюкозы из крови в цитоплазму клеток в мышечной и жировой ткани. Тем самым, хром влияет на углеводный обмен.
Как хром снижает стресс у животных
Другая функция хрома состоит в том, что он подавляет выработку так называемых «гормонов стресса». У свиней это кортизол, а у птицы — кортикостерон. Данные гормоны синтезируются корой надпочечников и ответственны за различные функциональные нарушения многих систем организма, возникающие под воздействием стрессовых факторов. Собственно, наблюдаемое снижение продуктивности при различных стрессах (например, при тепловом стрессе) связаны именно с деятельностью этих гормонов.
Хром подавляет избыточную выработку кортизола и кортикостерона, тем самым он проявляет антистрессовое действие.
На слайде «Влияние хрома на уровень кортизола» представлены результаты одного из опытов по влиянию хрома на уровень кортизола у свиней. У животных специально вызывали иммунологический стресс путем введения эндотоксина E.coli. Опыт показал, что если в группе, не получавшей эндотоксин, уровень кортизола в течение всего опыта был на уровне 13–14 нг/мл, то в группе свиней, у которых индуцировали стресс, через два часа после начала опыта уровень кортизола возрос в 8 раз — до 104 нг/мл, затем он постепенно снижался.
В группе свиней, получавших с кормом хром, через два часа после индуцирования стресса, уровень кортизола возрос только в 6 раз, до 80 нг/мл, в контроле, напомню, было 130 нг/мл. То есть опыт показал, что у свиней, получавших хром, по сравнению с контрольной группой, уровень кортизола был достоверно ниже.
Также есть данные, что повышенная выработка кортизола при стрессе приводит к угнетению иммунной системы. В этой связи, хром, подавляя избыточную выработку кортизола, предотвращает иммуносупрессию во время стрессов.
Для проверки этого тезиса был проведен опыт на поросятах-отъемышах, у которых также вызывали иммунологический стресс путем введения эндотоксина E.coli. Было установлено, что у поросят, получавших с кормом пропионат хрома, по сравнению с контрольной группой, был выше уровень иммуноглобулинов Джи. А также у них был выше уровень нейтрофилов. То есть в условиях стресса пропионат хрома улучшает как гуморальный, так и клеточный иммунитет.
Антон Клименко: Я бы хотел дополнить, что помимо антистрессового действия, хром положительно влияет на качество мяса.
Хром в кормах для животных
Каким образом можно включать хром в корма? Он уже содержится в кормовом сырье или это незаменимый микроэлемент?
Антон Клименко: Строго говоря, основные корма имеют достаточно высокое содержание хрома, в пределах 1000-3000 мкг/кг. При этом установлено, что положительный эффект от хрома будет получен уже при его содержании всего 200 мкг/кг корма, то есть 10–15% от общего уровня в рационе.
Для сравнения, среднее содержание цинка, другого важнейшего микроэлемента, в кормах для свиней составляет 25 мг/кг, а для обеспечения высокого уровня продуктивности необходимо 50–100 мг — то есть 200–400% от его естественного количества в рационе.
Но, возвращаясь к хрому, нужно отметить, что несмотря на достаточно высокую концентрацию в корме, его биодоступность очень мала и составляет не более 2%.
Это и обуславливает необходимость дополнительно включениях хрома в виде кормовых добавок.
И еще важный момент, следует учитывать, что на биодоступность хрома могут влиять многие факторы, в частности другие компоненты кормов. Например, было установлено, что снижение доступности хрома происходит при увеличении уровня железа. Вероятно, это связано с конкуренцией между этими двумя микроэлементами за усвоение в кишечнике.
Какие все-таки источники хрома используются в кормах?
Сергей Волков: Наиболее популярные формы органического хрома — пропионат, пиколинат, соединения хрома с аминокислотами (в частности, с метионином), а также хром дрожжевого происхождения. Главное отличие между всеми ними — это биодоступность. Ряд исследований показывает, что наибольшая биодоступность именно у пропионата хрома.
В частности, в 2014 году было проведено исследование на откормочном поголовье свиней с различными источниками органического хрома.
Результаты опыта о влиянии источника хрома на параметры продуктивности свиней
- Опытные группы превышали контрольную по всем показателям продуктивности (среднесуточный прирост, конверсия корма), за исключением группы с хром-метионином.
- Между опытными группами статистически-значимой разницы в продуктивности за весь период опыта не выявилось (прирост более 900 г/сут, конверсия – 2,94 и менее), за исключением группы с хром-метионином, где продуктивность была на уровне контроля (ССП 863 и 860 г/сут соответственно; конверсия корма 2,94 и 3,18 соответственно).
- Показатель конверсии корма в группе с пропионатом хрома несколько опережал аналогичный показатель групп с другими источниками хрома (2,80 против 2,85 и более)
- Средняя живая масса при убое опытных групп (116 кг в среднем) превышала контрольную (112 кг). Исключением являлась опытная группа с хром-метионином, животные которой имели средний убойный вес на уровне контроля (112 кг).
- Показатели качества мяса были одинаковыми во всех группах.
- Использование глюкозы крови в группе с пропионатом хрома превышало аналогичный показатель других групп.
Если проанализировать данные по продуктивности, то видно, что опытные группы превышали контрольную по всем продуктивным показателям (среднесуточный прирост, конверсия корма), за исключением группы с хром-метионином. Между опытными группами статистически-значимой разницы в продуктивности за весь период опыта не выявилось (прирост более 900 г/сут, конверсия — 2,94 и менее), за исключением группы с хром-метионином, где продуктивность была на уровне контроля (ССП 863 и 860 г/сут соответственно; конверсия корма 2,94 и 3,18 соответственно).
Показатель конверсии корма в группе с пропионатом хрома несколько опережал аналогичный показатель групп с другими источниками хрома (2,80 против 2,85 и более)
Есть ли у компании «Кемин» решения для восполнения дефицита хрома в кормах?
Антон Клименко: Мы производим два продукта на основе пропионата хрома, которые отличаются количеством действующего вещества.
Первая кормовая добавка — Кемтрейс Пропионат хрома 0,4%. Она имеет норму ввода 50 г/т корма, что соответствует 200 мг элементарного хрома. Ввиду своей низкой дозировки этот продукт удобен для использования премиксерами, либо теми конечными производителями, у который ккз позволяет обеспечить необходимую гомогенность смешивания.
Вторая кормовая добавка — Кемтрейс Пропионат хрома 0,04%. По сути, это разбавленная форма. Она имеет норму ввода уже 500 г/т, поэтому ее удобно использовать даже производителям с небольшим кормоцехом.
Опыты с пропионатом хрома
Не могли бы вы поделиться результатами опытов по использованию пропионата хрома Кемтрейс?
Антон Клименко: Да, конечно, у нас накоплен достаточный опыт по использованию пропионата хрома как в Северной Америке и на Ближнем Востоке, так и в России. Я могу привести результаты несколько опытов на свиноматках. Первый опыт был проведен в Канаде. Применение пропионата хрома в рационах супоросных и лактирующих свиноматок привело к увеличению количества отъемышей на свиноматку в год с 24,0 до 24,7 в первом репродуктивном цикле, и до 24,5 во втором репродуктивном цикле. За счет увеличения количества отнятых поросят коэффициент возврата инвестиций (ROI) составил 15:1 — то есть на $1 затрат было получено $15 прибыли.
Еще один опыт был проведен крупнейшем агрохолдинге в США. Опыт проводился в течение двух лет на 6 5000 свиноматок. Поквартально контролировалось число непродуктивных дней на свиноматку — в первый год без использования хрома в кормах, а во второй год с добавлением пропионата хрома. Было установлено, что при использовании пропионата хрома:
- на 5,17 снизилось количество непродуктивных дней
- на 0, 2 увеличился индекс опороса
- на 0, 1 больше живорожденных поросят в среднем на гнездо
- на 0, 25 больше живорожденных поросят на свиноматку в год
Сейчас мы говорили о свиноматках, но хром обладает высокой эффективностью и на товарном стаде. На данном слайде показаны сводные результаты 12 опытов, проведенных на откормочном поголовье свиней.
Довольно впечатляющие данные по использованию хрома в свиноводстве. А что насчет птицеводства? Есть ли данные об эффективности хрома при выращивании птицы?
Сергей Волков: Хром имеет аналогичные механизмы действия на птицу, в частности улучшение метаболизма глюкозы и антистрессовое воздействие за счет подавления избыточного синтеза кортикостерона. И да, пропионат хрома весьма эффективен при выращивании птицы. Мы проверили это в ряде опытов.
В частности, на данном слайде представлена схема трех опытов.
Живая масса
Конверсия корма
Жирность тушки
Антон Клименко: Добавлю, что использование хрома в кормлении свиней и птицы еще только набирает обороты в нашей стране. Но уже многие производители убедились в эффективности этого подхода и в положительном воздействии хрома на продуктивность, особенно в случае наличия стресс-факторов (например, теплового стресса).
Дозировка хрома в кормах небольшая, всего 200 мг на тонну корма. Но он является важным элементом, который позволяет значительно повысить экономическую эффективность производства.
