Więcej niż adsorbenty

Setki zidentyfikowanych do tej pory przez badaczy mikotoksyn różnią się budową chemiczną i fizyczną oraz właściwościami biochemicznymi. Właściwości biochemiczne determinują toksyczność mikotoksyn, a metody ich detoksykacji uzależnione są od ich właściwości chemicznych i fizycznych. Przy tak dużej różnorodności nie ma jednej skutecznej strategii, która pozwoliłaby zmniejszyć ryzyko powodowane przez wszystkie mikotoksyny, czy chociażby najważniejsze z punktu widzenia rolnictwa.

Rosnące z roku na rok występowanie mikotoksyn 

Wyniki najnowszego raportu Biomin Mycotoxin Survey pokazują, że w różnych regionach świata przeważają różne mikotoksyny i - co ważne - często występują w tym samym czasie (co znane jest jako współzanieczyszczenie). Od 2004 r. Biomin gromadził i analizował próbki materiałów paszowych z całego świata, aby pomóc swoim klientom uzyskać bardziej wiarygodny obraz występowania mikotoksyn. Ogółem od stycznia do września 2019 r. przeanalizowano 15 349 próbek. Spośród sześciu głównych dobrze poznanych mikotoksyn – aflatoksyny (Afla), zearalenonu (ZEN), ochratoksyny A, toksyny T-2, fumonizyny (FUM) i deoksyniwalenolu (DON) dwie ostatnie pozostają najbardziej rozpowszechnionymi na świecie (odpowiednio 72 i 70%). Ocena ta jest zgodna z obserwacjami z poprzednich lat.

Europa i Afryka

W Europie (3 591 próbek) ryzyko zagrożenia powodowanego obecnością mikotoksyn jest poważne. Wysokie zanieczyszczenie DON wykazują szczególnie pszenica i kiszonka z kukurydzy (72 %  i średnio 453 ppb). Jęczmień i pszenica są szczególnie wysoce zanieczyszczone mikotoksynami DON i T-2.   W Europie Południowej rozpowszechnienie Afla wzrosło w porównaniu do ubiegłego roku. W Afryce Subsaharyjskiej (n = 827) wykazano wysokie zanieczyszczenie mikotoksynami FUM (76%, średnio 484 ppb, mediana 123 ppb),  DON (69%), i ZEN (50%). 

Obie Ameryki

FUM i DON są bardzo rozpowszechnione w Ameryce Północnej i Środkowej, oba regiony są ocenione jako skrajnie obciążone zagrożeniem dla zwierząt gospodarskich powodowanym przez występowanie mikotoksyn. W Ameryce Północnej (1379 próbek) DON wykazuje wysoką średnią i medianę stężenia (1461 i 613 ppb). Oprócz DON i FUM problemem jest także ZEN (60%, średnio 419 ppb, mediana 156 ppb). W Ameryce Środkowej (n = 607) najczęściej występuje FUM - 82% (średnio 2804 ppb, mediana 915 ppb), a następnie DON. Często występuje także ZEN z wysokim średnim stężeniem (368 ppb; mediana 109 ppb). W Ameryce Południowej (6094 próbki) wykazano wysoką obecność FUM (74%, średnio 2640 ppb, mediana 1470 ppb) i DON (67%, średnio 773 ppb, mediana 520 ppb).

Azja i kraje Pacyfiku

Ogromne ryzyko można zaobserwować w większości krajów Azji. W Azji Południowej (n = 143) głównym zagrożeniem jest Afla (89% obecności, średnio 20 ppb, mediana 7 ppb), następnie FUM (87%). Azji Południowo-Wschodniej (n = 321) zagrażają Afla (56%, średnio 28 ppb, mediana 5 ppb) i FUM (89%, średnio 874 ppb, mediana 306 ppb). Co ciekawe, w Chinach / na Tajwanie (n = 1959) ryzyko wynika raczej z FUM (94% rozpowszechnienia, średnio 1715 ppb, mediana 641 ppb), DON (92%) i ZEN (83%), ale także Afla (31%). Azja Wschodnia (n=177) wykazała wysokie zanieczyszczenie FUM (82%) i DON (77%).  Umiarkowane ryzyko dotyczy Oceanii.

Co może być wiązane

Najbardziej znaną strategią dezaktywacji mikotoksyn jest adsorpcja lub, mówiąc potocznie, wiązanie. Środki wiążące toksyny są obojętnymi żywieniowo związkami, które po dodaniu do paszy dla zwierząt adsorbują toksyny, takie jak mikotoksyny w przewodzie pokarmowym, zmniejszając w ten sposób ilość toksyn, które mogą być wchłonięte przez zwierzę.

Skuteczność adsorpcji

Skuteczność adsorpcji powszechnie stosowanych środków wiążących (m.in. glinki mineralne) jest ograniczona do kilku mikotoksyn, takich jak aflatoksyny, alkaloidy sporyszu i endotoksyny. Wykazano jednak, że środki wiążące mają ograniczoną skuteczność w zapobieganiu toksycznemu wpływowi mikotoksyn fuzaryjnych, takich jak trichoteceny (np. toksyna T-2 lub DON), ZEN lub fumonizyny. Ustalenia te pokrywają się z wynikami badań przeprowadzonych zgodnie ze standardowym protokołem dla adsorpcji mikotoksyn przy użyciu produktów wiążących, sprzedawanych na różnych rynkach na całym świecie.

Rycina 1. Skuteczność adsorpcji DON przez różne substancje. Deoksyniwalenol nie jest skutecznie adsorbowany przez żadną z badanych substancji (warunki: 0,2% adsorbentu, 1000 ppb DON).
Rycina 1. Skuteczność adsorpcji DON przez różne substancje. Deoksyniwalenol nie jest skutecznie adsorbowany przez żadną z badanych substancji (warunki: 0,2% adsorbentu, 1000 ppb DON).

Większość minerałów ilastych przy dodatku na poziomie wynoszącym 0,2% (co odpowiada 2 kg adsorbentu na 1 tonę paszy) wiąże ponad 85% z 200 ppb Afla przy pH 3,0, a także przy pH 6,5 w metodzie standardowej. Tylko kilka z badanych minerałów ilastych wiąże ponad 90% z 4000 ppb AfB1 przy dodatku na poziomie 0,02% (200 g adsorbentu na 1 tonę) przy pH 5 (oficjalna metoda EURL - Laboratorium Referencyjne UE do testowania skuteczności wiązania przez bentonit). Jednak skutkowało to współczynnikiem adsorpcji poniżej 25% dla 1000 ppb DON (ryc. 1). Materiały organiczne, takie jak produkty drożdżowe, wiążą mniej niż 20% Afla i DON. Dlatego konieczne jest alternatywne podejście do skutecznej detoksykacji mikotoksyn.

Innowacje w detoksykacji

Biotransformacja, strategia, która zyskuje obecnie coraz szerszą akceptację, wykorzystuje mikroorganizmy lub oczyszczone enzymy do rozkładu mikotoksyn, lub przekształcenia ich czy podziału na nietoksyczne związki. Co ciekawe, zastosowanie do przeciwdziałania mikotoksynom mikroorganizmów wyselekcjonowanych z mikrobiomów glebowych lub zwierzęcych zostało udokumentowane przez Cieglera i in. w 1966 roku, przed odkryciem adsorbentów mineralnych.

Biostransformacja

Biomin jest pierwszą i jedyną na rynku firmą oferującą dodatki paszowe, które z powodzeniem biotransformują mikotoksyny przy pomocy dwóch składników zawartych w linii produktów Mycofix: FUMzyme® biotransformuje fumonizyny, a Biomin BBSH 797® detoksykuje trichoteceny. Opatentowane, specyficzne enzymy i składniki biologiczne przekształcają mikotoksyny w przewodzie pokarmowym zwierząt w nietoksyczne, bezpieczne dla środowiska metabolity. Trzy zalety biotransformacji w porównaniu do konwencjonalnych adsorbentów to:

  • Biotransformacja jest nieodwracalna, niezależnie od zmieniającej się wartości pH.
  • Enzymy wykorzystywane do biotransformacji są specyficzne dla substratu.
  • Są to specyficzne rozwiązania zaprojektowane w celu selektywnego przeciwdziałania często występującym fumonizynom i trichotecenom.

Włączenie strategii biotransformacji

Przepisy Unii Europejskiej (UE) 1115/2014, 2017/913, 2018/1568 oraz (UE) 1016/2013 i 2017/930 są zgodne z szeregiem wymogów proceduralnych potwierdzających bezpieczeństwo i skuteczność FUMzyme® i Biomin BBSH 797® jako substancji zmniejszających skażenie pasz mikotoksynami (odpowiednio fumonizyny i trichoteceny) dla świń i wszystkich gatunków drobiu. Skuteczność składników wykazano zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo (ryc. 2).

Rycina 2. Zmniejszenie poziomu DON w surowicy świń poprzez dodanie Biomin BBSH 797 in vivo
Rycina 2. Zmniejszenie poziomu DON w surowicy świń poprzez dodanie Biomin BBSH 797 in vivo

Wobec szczególnej presji fumonizyn i trichotecenów oraz zagrożenia związanego z współzanieczyszczeniem, producenci powinni sięgnąć po coś więcej niż środki wiążące, włączając strategię biotransformacji do swojego programu zarządzania
ryzykiem związanym z występowaniem mikotoksyn. W połączeniu z regularnymi badaniami w kierunku obecności mikotoksyn pomoże to zapewnić wyższą jakość paszy, lepszą wydajność i realny zwrot z inwestycji.

Autorki: Renata Olejniczak, Mycotoxin Risk Management Product Manager i Anneliese Mueller, Product Management Associate, Biomin