Подкислители: роль в здоровье кишечника поросят

На здоровье кишечника значительно влияет рацион, особенно важны содержание и состав волокнистой фракции, уровень протеина и его источники, минеральные вещества, ввод пробиотиков, пребиотиков, ферментов и других добавок. Ограничения на использование антибиотиков и оксида цинка в качестве стимуляторов роста привели к необходимости исследования условий нормального роста и развития молодняка, особенно в такой критический период, как отъем. Необходимы рационы, обеспечивающие достаточный уровень энергии и питательных веществ и способствующие профилактике наиболее распространенных расстройств пищеварения. Для этого проводят ряд мер – от контроля качества кормов до ввода различных добавок или их комбинаций. В последние годы стали популярны подкислители (органические и неорганические кислоты) благодаря их положительному влиянию на здоровье поросят, а следовательно, на их будущую продуктивность. Проведен ряд опытов, результаты довольно сильно варьируют (см. метаанализ Tung and Pettigrew, 2006). Предполагается, что различия зависят от:

Снижение рН желудка и кишечника способствует повышению антимикробной устойчивости и изменению микробиома ЖКТ, а также улучшению переваримости кормов, особенно их белковой фракции за счет повышения активности пепсина. Не стоит и пренебрегать метаболическим действием кислот из-за их энергетического вклада, а действием их легко усваиваемых солей.

pH желудка отъемыша выше (менее кислый), чем у взрослой свиньи, поэтому в теории любое действие, по его снижению влияет на микробиоту ЖКТ. рН желудка поросят-отъемышей обычно ≥ 5 из-за:

недостаточного синтеза соляной кислоты (HСl);

нехватки молочной кислоты из-за ферментации лактозы;

изменения питания – от потребления небольшого количества молока через небольшие промежутки времени к потреблению значительного объема твердой пищи (Suiryanrayna and Ramana, 2015).

Подкисление рационов может снижать рН в желудке с 3,73 до 3,66 (Таблица 1), но данные не свидетельствуют о постоянном устойчивом снижении рН содержимого желудочно-кишечного тракта или желудка (Tung and Petigrew, 2006). Фактически, авторы отмечают, что ощутимое снижение pH желудка происходит в 55% случаев, некоторое повышение — в 36%, а в 9% оно остается прежним, поэтому они делают вывод, что подкисление рациона слабо действует на pH желудка.

Похоже, что, вопреки распространенному мнению, кислоты увеличивают количество колиформных бактерий и кишечной палочки в желудке, в то время как в других частях кишечного тракта результаты весьма вариабельны. Количество Lactobacillus и Bifidobacteria снижено в тонкой кишке (недостоверно) и в слепой кишке. В толстой кишке уровни Lactobacillus и E. coli ниже при введении в рацион муравьиной кислоты или ее кальциевой соли. Неясно, означает ли это, что кислоты уменьшают общее количество бактерий в толстой кишке, причем результаты более вариабельны при использовании других кислот или их натриевых солей.

Рационы с высокой буферной емкостью могут снизить секрецию кислоты в желудке поросят, поэтому потребуется добавление подкислителей. Такие рационы богаты протеином и минеральными веществами, особенно кальцием, в них используются высокобелковые растительные корма, часто — и рыбная мука.

Одна из основных проблем при измерении рН содержимого желудка заключается в том, что его содержимое неоднородно, в разных отделах желудка значения могут быть различаться. Это затрудняет сравнение данных исследований.

Время, прошедшее между последним приемом корма и моментом измерения pH желудка, сильно влияет на регистрируемые значения. Интересно, что при скармливании 1,8% муравьиной кислоты поросятам-отъемышам несколько раз после приема корма рН желудка оценивали ниже 3. Однако при рассмотрении среднего значения (время взятия проб – от 0,5 до 8,5 часов после приема внутрь) муравьиная кислота не влияла на значение рН желудка (Canibe et al., 2005). Этот результат показывает, что высокие дозы муравьиной кислоты могут помочь противодействовать буферной способности рациона, но в то же время предполагает, что время отбора проб может объяснить различающиеся результаты в разных исследованиях.

Считается, что низкий рН содержимого желудка свиней убивает проглоченных бактерий или подавляет их рост. Антимикробная способность подкислителей особенно сильно проявляется у недиссоциированных форм карбоновых кислот, которые лучше диффундируют через клеточные мембраны микроорганизмов, где они диссоциируют в цитоплазме клетки, изменяя осмотический и рН-баланс микроорганизма и блокируя системы транспорта ферментов и питательных веществ, что вызывает гибель клеток без лизиса бактериальной мембраны, хотя и с возможным высвобождением эндотоксинов (Gonzalez Mateos, 2007). Это связано с липофильной природой кислот и тем фактом, что относительно высокий рН внутри бактерии позволяет им диссоциировать и нарушать клеточный баланс. Механизм более эффективен против определенных видов бактерий (Partanen, 2001), зависит от типа кислоты, ее дозы и рациона.

Влияние кислот и подкислителей на микробиоту желудочно-кишечного тракта широко варьирует. Эти непостоянные эффекты, вероятно, связаны с отсутствием достаточного количества недиссоциированных кислот в кишечнике, что в конечном итоге сказывается на антимикробном действии органических кислот. Действительно, во многих случаях в опытных группах животных органические кислоты, поступившие с кормовыми добавками, восстанавливались до более высоких концентраций в желудке и проксимальном отделе тонкой кишки, впоследствии исчезая в содержимом дистального отдела тонкой и толстой кишок (Zentek et al., 2013).

Что касается жирных кислот со средней длиной цепи (MCFA, СЦЖК), то каприловая кислота и, в меньшей степени, 0,3% каприновая кислота позволяют снизить количество E. coli в тощей и слепой кишках поросят-отъемышей (Hanczakowska et al., 2016).

Смеси органических кислот и СЦЖК показали разные результаты, либо уменьшая уровень E. coli и увеличивая микробное разнообразие в толстой кишке, либо вообще не влияя на микробиоту навоза или толстой кишки (Li et al., 2018). В целом, кислоты обычно уменьшают популяцию Lactobacillus в кишечнике и E. coli в толстой кишке.

Органические кислоты обладают способностью изменять характер ферментации и выработку аммиака в кишечнике. Исследования in vitro продемонстрировали эту способность, однако результаты in vivo более изменчивы. По данным Gabert и Sauer (1994), муравьиная кислота в дозе 0,3-3% не изменяет производство аммиака и летучих жирных кислот во всем желудочно-кишечном тракте. Однако в других исследованиях было показано, что муравьиная кислота или ее соли повышают уровень уксусной кислоты, снижают концентрацию молочной кислоты в содержимом подвздошной, слепой и толстой кишок (Canibe et al., 2005). Эти результаты могут указывать на изменение состава микробиоты кишечника и модулирование микробной ферментации с увеличением количества питательных веществ (глюкоза, не ферментированная в молочную кислоту) или метаболитов (ацетат), доступных для поросят (Tugnoli et al., 2020).

Основным метаболическим эффектом кислот у поросят является вклад энергии.

Кислоты и их соли также обеспечивают рацион другими легко усваиваемыми питательными веществами, например, формиатом кальция, который также способствует снижению содержания карбоната кальция и обладает буферной способностью. Некоторые кислоты, например, масляная, являются источником энергии для энтероцитов кишечника. Кислоты могут выступать источником хлора для активации пепсиногена, что способствует повышению усвояемости белков.

В последние годы методы “покрытия” или микрокапсулирования кислот улучшили их действие на животных и упростили методы работы. Микроинкапсуляция улучшает вкусовые качества, что дает возможность увеличить дозировку подкислителя, позволяя большему количеству его достичь кишечника, дают возможность снизить дозу добавки, необходимую для достижения антибактериального эффекта (Piva et al., 2007). Слишком высокие уровни кислот в чистых формах, которые являются более летучими, чем соли, могут вызвать проблемы со вкусовыми качествами рациона. Соли же не будут влиять на pH корма, но после приема внутрь они диссоциируют и будут в определенной степени действовать на pH желудочно-кишечного тракта (Gonzalez Mateos, 2007). Включение подкислителей в рационы поросят и свиней в целом стабильно повышает продуктивность в практических условиях выращивания. Однако существуют заметные различия в отношении снижения pH содержимого ЖКТ, повышения усвояемости протеина и модуляции микробиоты. Кроме того, кислоты играют роль в метаболизме животного, причем масляная кислота и все жирные кислоты со средней длиной цепи особенно значимы.