Mykotoksyny w paszach dla drobiu: jak je wyeliminować?

Mykotoksyny, czyli substancje wytwarzane w czasie procesów metabolicznych grzybów lub pleśni. Mogą niekorzystnie wpływać na zdrowotność zwierząt, a tym samym na ich wyniki produkcyjne. Jak należy postępować?

Pierwsze doniesienia na temat zatrucia mykotoksynami pochodzą z lat 60. poprzedniego wieku. Wtedy to zwierzęta zatruły się aflatoksynami występującymi w skażonej mikrobiologicznie śrucie arachidowej. Od tego czasu w badaniach analitycznych mykotoksyn poczyniono duże postępy. Dziś w wielu firmach paszowych znajdują się urządzenia służące do oznaczenia zawartości tych substancji. W naszych warunkach klimatycznych taka analiza najczęściej jest stosowana w odniesieniu do ziarna kukurydzy, na którym mogą rozwijać się grzyby pleśniowe. Zwłaszcza gdy ziarno to jest niewłaściwie dosuszane lub przechowywane. Problem mykotoksyn może też dotyczyć małych gospodarstw, gdzie skarmiane na własny użytek ziarno bądź też gotowe pasze są przechowywane w nieodpowiednich warunkach (głównie przy zbyt wysokiej wilgotności) umożliwiających rozwój grzybów i pleśni.

Problem mykotoksyn może też dotyczyć małych gospodarstw, gdzie skarmiane na własny użytek ziarno bywa przechowywane w nieodpowiednich warunkach.

Mykotoksyny produkowane przez grzyby mogą powstawać na polach. Według danych FAO już w latach 80. poprzedniego wieku [Jelinek i wsp., 1989] skażenie upraw sięgało ok. 25%. Ostatnie lata pokazują, że substancje te nadal stanowią ważny problem w produkcji zwierzęcej i przemyśle spożywczym.

Czym są mykotoksyny?

Substancje te są wtórnymi metabolitami wytwarzanymi przez pleśnie lub grzyby, najczęściej z rodzaju Aspergillus, Penicillum lub Fusarium. W przemyśle paszowym są one traktowane jako zanieczyszczenia pochodzenia mikrobiologicznego, które negatywnie wpływają na zdrowotność zwierząt, a także ludzi, ponieważ mogą zostać wprowadzone do naszego łańcucha pokarmowego wraz z produktami pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Natomiast z punktu widzenia weterynarii i medycyny ludzkiej, substancje te mogą powodować schorzenia zwane mikotoksykozami.

Czym dokładnie są mykotoksyny?

Szczególnie narażone na działanie grzybów i pleśni są niewłaściwie przechowywane poekstrakcyjna śruta sojowa, ziarno kukurydzy, śruty zbożowe będące podstawą mieszanek dla drobiu oraz kiszonka z kukurydzy znajdująca czasem zastosowanie w zimowym żywieniu gęsi.

Ważny jest również dobór odpowiedniej jakości materiału paszowego w żywieniu stad hodowlanych drobiu. Efekt działania mykotoksyn może przenosić się bowiem na kolejne pokolenia w wyniku działania genotoksycznego lub embriotoksycznego.

Na rynku dostępne są preparaty, które mogą w pewnym stopniu obniżać działanie mykotoksyn. Opierają się one na różnych mechanizmach.

Próby walki z mykotoksynami

Do najważniejszych mykotoksyn z punktu widzenia ekonomicznego należą ochratoksyna A, trichoteceny i aflatoksyny.

Na rynku dostępne są preparaty, które mogą w pewnym stopniu obniżać działanie mykotoksyn. Opierają się one na różnych mechanizmach. Niektóre z nich mają możliwości wiązania aktywnych substancji toksycznych i wydalenia ich z organizmu. Choć są też takie, które nie dopuszczają do aktywacji nieaktywnych jeszcze substancji w organizmie. Warto również w tym miejscu nadmienić, że Unia Europejska określa dopuszczalne poziomy niektórych mykotoksyn w komponentach paszowych, paszach i produktach spożywczych, które mogą być stosowane w handlu (dokumenty: 2006/1881/WE; 2007/1126/WE). Spośród wszystkich substancji produkowanych przez grzyby i pleśnie w żywieniu drobiu największe znaczenie mają aflatoksyna B1, deoksynivalenol, zearalenon i ochraoksyna A.

W naszych warunkach klimatycznych analiza mająca wykryć obecność mykotoksyn najczęściej jest stosowana w odniesieniu do ziarna kukurydzy.

Aflatoksyny: głównie aflatoksyna B1

Aflatoksyny produkowane są przez grzyby z rodzaju Aspergillus. Najczęściej występują w ziarnach zbóż, orzeszkach ziemnych oraz nasionach bawełny. Aflatoksyny dzieli się na 2 grupy w zależności od barwy przyjmowanej przez nie po podświetleniu ich światłem ultrafioletowym: B i G (odpowiednio od angielskich nazw blue – niebieski i green – zielony). Największe znaczenie spośród tej grupy substancji ma aflatoksyna B1. Staje się ona toksyczna w wyższym stężeniu, gdyż w organizmie zwierząt ulega przemianie do M – aflatoksyny.

Wrażliwość drobiu na te związki jest zależna od:

• gatunku,
• wieku zwierząt (młode osobniki są bardziej podatne na działanie aflatoksyn),
• składu mieszanki.

Przykładowo w badaniach Strucka [1984] wykazano, że zwierzęta były bardziej podatne na działanie aflatoksyn, gdy otrzymywały dietę uboższą w białko. Natomiast niedobór energii w mieszance nie korelował z podatnością zwierząt na ten rodzaj mykotoksyn. W Polsce dawka śmiertelna określona w odniesieniu np. do kaczek wynosi 0,335 mg/kg masy ciała. Jednak w większości wypadków obecność aflatoksyn w diecie drobiu objawia się obniżeniem parametrów produkcyjnych i odporności zwierząt.

Mykotoksyny w paszach dla drobiu.

Trichoteceny: toksyny fuzaryjne

Drugą ważną grupą mikroorganizmów odpowiedzialną za powstawanie mykotoksyn są grzyby z rodzaju Fusarium. Najczęściej spotykane są w ziarnach zbóż i na trawach. Organizmy te są typowymi saprofitami, charakteryzują się także zdolnością przetrwania w niekorzystnych warunkach (mogą przezimować w resztkach pożniwnych). Grzyby z rodzaju Fusarium porażają kłosy zbóż i kolby kukurydzy. Rozwijają się w ziarnach jeszcze przed żniwami. Stąd też łatwo odróżnić porażone ziarniaki podczas zbioru. Są one słabiej wykształcone i wykazują barwę od białej od różowej. Charakterystyczny jest fakt, że porażone ziarniaki kukurydzy zawierają średnio 10 razy więcej mykotoksyn niż ziarniaki pszenicy. Ponadto, grzyby z rodzaju Fusarium mogą rozwijać się także w trakcie dłuższego przechowania ziarna w warunkach podwyższonej wilgotności (powyżej 22%). Grzyby z rodzaju Fusarium mogą też przenosić się w materiale siewnym. Stąd ważny jest odpowiedni dobór ziarna oraz zastosowanie odpowiednich fungicydów podczas oprysku.

W przypadku drobiu podczas zatrucia mykotoksynami najczęściej dochodzi do obniżenia parametrów produkcyjnych, obniżenia zdrowotności oraz spadku liczby zniesionych jaj.

Odporność zwierząt

Dzięki obecności natywnej mikroflory przeżuwacze wykazują dużą odporność na skażenie materiału paszowego. Bardziej podatne na działanie tych substancji są zwierzęta monogastryczne. Jednak w ich obrębie to drób jest bardziej odporny na mykotoksyny w porównaniu z trzodą chlewną, gdzie już 3 mg/kg deoksyniwalenolu (DON) mogą powodować znaczny spadek pobrania paszy (nawet do 50%). Natomiast wyższa ilość tej mykotoksyny może przyczynić się do uszkodzenia narządów miąższowych. W przypadku drobiu podczas zatrucia mykotoksynami najczęściej dochodzi do obniżenia parametrów produkcyjnych, obniżenia zdrowotności poprzez zmniejszenie odporności zwierząt oraz, w przypadku niosek, spadku liczby zniesionych jaj.

Mykotoksyny tej grupy mikroorganizmów wykazują silne właściwości toksyczne, poprzez obecność w cząsteczce pierścienia epoksydowego. Najważniejszą grupą toksyn produkowanych przez Fusarium sp. są trichoteceny. W żywieniu drobiu są to DON (deoksyniwalenol) obecny w niewłaściwie dosuszonym lub zakiszonym ziarnie kukurydzy, niwalenol (NIV) oraz zearalenon (ZEA). DON i NIV w wysokich stężeniach uszkadzają narządy wewnętrzne, ponieważ bardzo łatwo wnikają do komórek organizmu przez układ pokarmowy, oddechowy lub skórę. W badaniach przeprowadzonych przez Vincelliego i Parkera [1995] stwierdzono, że zearalenon w ilości 300 ppm nie miał istotnego wpływu na zdrowotność drobiu (stąd mykotoksyna ta nie ma aż tak dużego znaczenia w przypadku ptaków). Dodatkowo za produkcję DON i ZEA odpowiedzialne są Fusarium culmorum i F. graminearum, dlatego te 2 mykotoksyny najczęściej występują razem.

Spośród gatunków zbóż ochratoksyna A najczęściej stwierdzana jest w magazynowanym ziarnie żyta lub pszenicy, rzadziej w przypadku jęczmienia i kukurydzy.

Ochratoksyna A

Z chemicznego punktu widzenia ochratoksyna A jest peptydem aminokwasu L- fenyloalaniny połączonym z kwasem izokumarynowym. Mykotoksyna ta powstaje w czasie przechowania ziarna i jest spowodowana przez grzyby z rodzaju Aspergillus. Warunkiem do ich rozwoju jest podwyższona wilgotność w miejscu przechowania ziarna lub mieszanek pasz treściwych. Praktycznie nie stwierdza się jej obecności w zbożach przed zbiorem, w krajach klimatu umiarkowanego. Krótki czas wystawienia ziarna na działanie grzybów nie powoduje powstania dużych ilości ochratoksyny A. Problem z tą mykotoksyną pojawia się wówczas, gdy ziarno jest przechowywane co najmniej 2 miesiące w warunkach podwyższonej wilgotności.

Gdzie ją spotkamy?

Spośród gatunków zbóż ochratoksyna A najczęściej stwierdzana jest w magazynowanym ziarnie żyta lub pszenicy, rzadziej w przypadku jęczmienia i kukurydzy. Najczęściej oznaczane stężenia ochratoksyny A w przedziale 1–2 mg przekładały się na obniżenie wyników produkcyjnych u drobiu, jak również trzody chlewnej. W przypadku zwierząt monogastrycznych ochratoksyna ma działanie silniejsze niż aflatoksyna B1. Drób jest znacznie bardziej odporny na jej działanie niż np. trzoda chlewna czy psy. Oprócz wpływu na parametry produkcyjne może dochodzić również do uszkodzenia nerek i wątroby u zwierząt.

Obecność ochratoksyny A w diecie niosek powoduje obniżenie liczby zniesionych jaj, natomiast w wyższych stężeniach może spowodować nawet całkowity zanik nieśności. Jeśli mykotoksyna ta występuje w mieszankach treściwych w udziale 2–4 mg/kg, notowana jest wysoka śmiertelność ptaków sięgająca nawet do 60% stada, co zostało opisane przez Hamiltona i wsp. [1982]. Dużej śmiertelności towarzyszyło powiększenie i uszkodzenie nerek. W badaniach tych stwierdzono również, że podanie ptakom mieszanki wolnej od mykotoksyn powodowało znaczny spadek stężenia ochratoksyny A oznaczonej w tkankach zwierząt.

Przeciwdziałanie powstawaniu mykotoksyn na polu

Podstawową metodą pozwalającą na obniżenie ryzyka występowania grzybów i pleśni jest unikanie uprawy monokultur zbóż i stosowanie płodozmianu. W ostatnich latach ze względu na spadek ilości produkowanych buraków cukrowych stosuje się krótkie cykle rotacji upraw, opierając się głównie na rzepaku i pszenicy wplatając je pomiędzy np. kukurydzę. To stwarza dogodne warunki do przenoszenia się grzybów z rodzaju Fusarium pomiędzy poszczególnymi zbożami. Niedopuszczalna jest natomiast uprawa kukurydzy 2 lata po sobie, gdyż ryzyko zarażenia roślin grzybami tego rodzaju znacząco wzrasta. Drugim zabiegiem jest właściwy dobór odmian zbóż (część z nich jest mniej podatna na porażenie kłosów przez grzyby).

Ważną rolę odgrywa też metoda uprawy gleby. Coraz bardziej popularna uproszczona uprawa powierzchniowa i zastosowanie siewu bezpośredniego znacznie zwiększają możliwość przenoszenia się grzybów na kolejne lata, ponieważ mogą one przetrwać w resztkach pożniwnych nawet do 2 lat i zarazić kolejne zboża niekonieczne siane rok po roku. Oczywiście z fuzariozami można walczyć poprzez zastosowanie fungicydów, przy czym należy pamiętać, że ich zastosowanie w końcowej fazie wegetatywnej jest ograniczone, a przy wyższej wilgotności przed okresem zbioru dochodzi najczęściej do rozwoju grzybów i pleśni. Dlatego najważniejszym zabiegiem będzie oprysk fungicydami w okresie po wykształceniu kłosów przez rośliny.

Niedopuszczalna jest uprawa kukurydzy 2 lata po sobie, gdyż ryzyko zarażenia roślin grzybami znacząco wzrasta.

Przeciwdziałanie powstawania mykotoksyn w magazynach

Aby zapobiec powstawaniu i rozwojowi grzybów i pleśni w komponentach paszowych, ważny jest zbiór w odpowiedniej wilgotności (ziarno ok. 11–13%, przy wyższej wilgotności niezbędne jest jego dosuszenie). Ważne jest również odpowiednie ustawienie kombajnu ograniczające kruszenie się ziarna oraz cykliczne przewietrzanie ziarna w pierwszych kilku dniach po zbiorze, gdy zachodzą jeszcze w nim zmiany fizjologiczne, tzw. dojrzewanie pożniwne. Przy długoterminowym przechowaniu, magazynowaniu największe znaczenie mają temperatura i wilgotność. Najprościej jest regulować te parametry za pomocą suszenia i chłodzenia ziarna. Zabiegi te przeciwdziałają pojawieniu się szkodników w ziarnie, które dodatkowo zwiększają podatność ziarna na skażenie grzybami lub pleśnią.

Spośród substancji wiążących najlepsze właściwości ograniczające działanie aflatoksyn wykazują glinokrzemiany.

Dodatki paszowe ograniczające działanie mykotoksyn u drobiu

Wcześniej opisane mechanizmy dezaktywacji mykotoksyn przyczyniły się do rozwoju badań nad preparatami będącymi absorbentami mykotoksyn opartymi na: począwszy od glinokrzemianów (glinki, bentonit, zeolit itp.), poprzez węgiel aktywny, kompleksy niestrawnych węglowodanów (głównie β-glukanu zawartego w ścianie komórkowej drożdży, glukomannanów i peptydoglikanów obecnych w ścianie komórkowej bakterii oraz celulozy), a na polimerach syntetycznych skończywszy. Aby uzyskać lepsze efekty, omawiane preparaty zawierają zazwyczaj kilka substancji absorbujących mykotoksyny. Mogą one w pewnym stopniu ograniczać działanie tych substancji w organizmie. Jednak należy pamiętać, że nie są one w stanie zahamować działania mykotoksyn, gdy materiał paszowy jest w znacznym stopniu nimi zanieczyszczony.

Glinokrzemiany

Spośród substancji wiążących najlepsze właściwości ograniczające działanie aflatoksyn wykazują glinokrzemiany. Jednakże nie są efektywne w wiązaniu toksyn fuzaryjnych. Zostało to potwierdzone m.in. badaniami Wattsa i wsp. [2003]. Natomiast Erdington i wsp. [1996, 1997] prowadzili badania nad wykorzystaniem węgla aktywnego w absorpcji mykotoksyn u drobiu, głównie kurcząt brojlerów i indyków. W badaniach tych stwierdzono, że węgiel aktywny bardzo słabo wiąże aflatoksyny, istotnie lepsze wyniki uzyskano w grupie ptaków otrzymujących glinokrzemiany. Należy podkreślić, że substancja ta jest skuteczna w wiązaniu zearalenonu i deoksyniwalenolu. To potwierdzono również w badaniach Dante i wsp. [2005] oraz Dolla i wsp. [2006].

Raju i Devegowda [2000] odnotowali, że estryfikowane polimery wyizolowane ze ściany komórkowej drożdży, oprócz wiązania aflatoksyn, mają również zdolność wiązania ochratoksyn.

Drożdże

Wśród polimerów organicznych, zdolność wiązania ZEA wykazuje niestrawne włókno pokarmowe. Zearalenon nie odgrywa tak istotnej roli w żywieniu drobiu, gdyż ptaki są odporne na jego duże ilości w diecie. Korzystny wpływ stwierdzono natomiast przy zastosowaniu włókna z lucerny u świń i szczurów.

Żywe kultury drożdży również mają zdolność do obniżenia negatywnego działania aflatoksyn w diecie kurcząt brojlerów, podobne właściwości wykazują liofilizowane drożdże (głównie dzięki obecności β-glukanu w ścianie komórkowej). Zdolność do obniżenia ilości mykotoksyn ma również dodatek glukomannanów występujących w ścianie komórkowej bakterii oraz polimery glukanu wyizolowane ze ścian komórkowych drożdży. W badaniach Basmacioglu i wsp. [2005] dodatek od 0,5–1,0 g/kg glukomannanów do mieszanki zawierającej 2 mg aflatoksyn wpłynął na poprawę wyników produkcyjnych. Natomiast Raju i Devegowda [2000] odnotowali, że estryfikowane polimery wyizolowane ze ściany komórkowej drożdży, oprócz wiązania aflatoksyn, mają również zdolność wiązania ochratoksyn.

W celu obniżenia stężenia mykotoksyn i liczby grzybów i pleśni w przewodzie pokarmowym zwierząt można również stosować bakterie fermentacji mlekowej. Stwierdzono zdolność do wiązania przez nie aflatoksyn i niektórych toksyn fuzaryjnych.

Jakie warunki musi spełnić komponent lub preparat wiążący mykotoksyny?

Właściwości, o których trzeba pamiętać

Aby dany komponent lub preparat wiążący mykotoksyny mógł być zastosowany, musi wykazywać charakterystyczne właściwości:

• mieć zdolność wiązania jednej lub kilku mykotoksyn obecnych w paszy,
• substancja wiążąca powinna w sposób istotny obniżać ilość mykotoksyn,
• nie powinien negatywnie oddziaływać na zwierzęta,
• zastosowany w praktyce powinien przynosić wymierne korzyści (nie ma sensu jego stosowania, gdy zainwestowane pieniądze nie będą przynosić zysków w produkcji zwierzęcej),
• nie powinien niekorzystnie wpływać na produkty pochodzenia zwierzęcego stosowane w żywieniu ludzi,
• musi być łatwy do zastosowania w przemyśle paszowym.

Duża wilgotność w okresie żniw, nieodpowiednie dosuszenie ziarna, niewłaściwie dobrane zabiegi agrotechniczne oraz niewłaściwe przechowanie komponentów paszowych i paszy może wpływać na zanieczyszczenie materiału paszowego mykotoksynami. A te negatywnie oddziałują na wyniki produkcyjne drobiu. Zastosowanie preparatów lub substancji wiążących mykotoksyny pomaga poradzić sobie z niewielką ilością tych substancji w paszy. Nie jest w stanie jednak pomóc, gdy materiał paszowy został w dużym stopniu porażony przez grzyby i pleśnie. W przypadku drobiu mykotoksyny są skażeniem mikrobiologicznym, które nie ma tak dużych konsekwencji, jak w przypadku trzody chlewnej. Jednak odpowiednie postępowanie z ziarnem na polu i podczas magazynowania oraz zastosowanie dobrze dobranych preparatów działających na wybrane spektrum mykotoksyn, jeśli już występują w materiale paszowym, pozwala na uniknięcie strat ekonomicznych w odchowie stada.