twitter

image1 image1 image1 image1

Toksykologiczne aspekty występowania substancji antyżywieniowych w paszach

Andrzej Posyniak

Słynna sentencja Paracelsusa: „Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną – decyduje jedynie dawka” w dużej mierze również może odnosić do substancji antyżywieniowych występujących w paszach. Znaczna część tych substancji dostarczanych przez rośliny wchodzące w skład pasz przyjmowana w umiarkowanych ilościach, co najwyżej może przyczynić się do zmniejszenia spożycia pasz przez zwierzęta, ale dostarczona w dużych ilościach może spowodować wywołanie spektakularnych objawów zatrucia. Do substancji antyżywieniowych zaliczane są między innymi inhibitory enzymów proteolitycznych i amylolitycznych, hemaglutyniny, glikozydy, saponiny, alkaloidy oraz fityniany. Ponadto pasze dla zwierząt mogą być skażone mikotoksynami, wtórnymi metabolitami pleśni należących do rodzaju Aspegillus, Penicillium i Fusarium. W strefie klimatu umiarkowanego, w której żyjemy, zagrożenia ze strony substancji antyżywieniowych na ogół są mniejsze niż w klimacie tropikalnym, gdzie występuje znacznie większa różnorodność roślin, które produkują substancje, jakie po zastosowaniu w paszach mogą oddziaływać antyżywieniowo lub wręcz toksycznie na organizm zwierzęcy. Jednak w dobie globalizacji handlu wszelkimi dobrami należy również mieć na uwadze, że komponenty pasz importowane z tych regionów świata mogą stanowić potencjalne zagrożenie, nie tylko za sprawą ich celowego skażenia syntetycznymi substancjami toksycznymi (melamina), ale także mogą w swoim składzie zawierać naturalne substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego szkodliwie oddziaływujących na organizm zwierzęcy. Działanie substancji antyżywieniowych może charakteryzować się następującymi efektami:

•  pogorszenie smakowitości paszy poprzez nadawanie cierpkiego, gorzkiego, smaku (taniny, alkaloidy, saponiny); w konsekwencji następuje zmniejszenie spożycia paszy, wolniejszy wzrost zwierząt i pogorszenie wykorzystania paszy

• obniżenie produkcyjności zwierząt poprzez zakłócanie procesów fizjologicznych (taniny, inhibityry proteaz, alkilorezorcynole, a-galaktozydy, pentozany), co w konsekwencji również prowadzi do spowolnienia przyrostu zwierząt i niewłaściwego wykorzystania pasz

• szkodliwe lub toksyczne działanie na organizm zwierzęcy (alkaloidy, lektyny, kwas erukowy, glukozylany) objawiające się biegunką, objawami ze strony układu nerwowego, uszkodzeniem nerek, wątroby, trzustki, tarczycy, działaniem kancerogennym, zakłóceniem funkcji hormonalnych czy też poronieniami. 

 

Rośliny będące komponentami pasz w swoim składzie zawierają substancje biorące bezpośredni udział w procesach życiowych, zapasowych oraz obronnych. Funkcje podporowe spełniają związki o strukturze włóknistej i kleistej, które nadają roślinom formę i kształt, czyniąc je odpornymi na warunki otoczenia. Natomiast, liczna grupa substancji pełni funkcje ochronne przed zwierzętami, grzybami, bakteriami i wirusami. Według innej klasyfikacji substancje te dzielone są na pierwotne, są to przede wszystkim substancje podporowe oraz na wtórne, w większości są to substancje obronne. Substancje pierwotne to węglowodany, białka i tłuszcze roślinne. Zdecydowanie dominujące, jeśli chodzi o występowanie w paszach, są polisacharydy niestrawne: celuloza, pektyny i lignina. Wtórne związki antyżywieniowe są związkami o charakterze białkowym, zaliczane są do tej grupy produkty przemian biochemicznych: polifenole, glukozynolany, glikozydy, związki fitynowe, alkaloidy i inne.

Działanie antyżywieniowe niestrawnych polisacharydów polega na ograniczaniu wchłaniania składników pokarmowych pasz. Największe znaczenie ma celuloza, lignina i b-glukan. Nadmiar celulozy powoduje pogorszenie wykorzystania pasz i w konsekwencji obniżenie produkcyjności zwierząt. Trzeba jednak pamiętać, że pewna zawartość celulozy w przewodzie pokarmowym będzie działać korzystnie poprzez zdolność wiązania wody wpływa na perystaltykę jelit oraz spulchnianie treści jelit.

Substancje białkowe, jakimi są inhibitory trypsyny, hamują aktywność enzymów wydzielanych przez trzustkę poprzez tworzenie nieaktywnych kompleksów. Niekorzystne działanie inhibitorów trypsyny polega przede wszystkim na zahamowaniu wzrostu zwierząt. Największe znaczenie mają czynniki antytrypsynowe występujące w nasionach strączkowych (soja, bób), występują również w ziarnie zbóż, częściach zielonych roślin motylkowych i zbożowych. W tym miejscu warto wspomnieć, że w soi obok inhibitorów trypsyny występują również lektyny, polisacharydy, oligosacharydy i białka antygenowe, które pogarszają wykorzystanie paszy. Białka antygenowe występujące w soi, to glicynina i -konglicynina, które powodują reakcje alergiczne w przewodzie pokarmowym i uszkadzają kosmki jelitowe. W efekcie zmniejsza się wchłanianie składników pokarmowych oraz zwiększa się podatność na zaburzenia pokarmowe.

W nasionach rzepaku i innych roślin krzyżowych występuje kwas erukowy, mający negatywne działanie na organizmy zwierząt i ludzi. Antyżywieniowe działanie tego kwasu polega na hamowaniu wzrostu oraz zmianach czynnościowych i histopatologicznych mięśnia sercowego.

Do wtórnych substancji antyżywieniowych zaliczane są czynne biologicznie fitoestrogeny, taniny i saponiny, ich cierpki smak jest obroną roślin przed zwierzętami. Związki o działaniu estrogenów (tzw. fitoestrogeny) są wytwarzane przez rośliny, jako produkt metabolizmu lub w odpowiedzi na agresywne działanie czynników środowiskowych, grzybów czy bakterii. Fitoestrogeny wytwarzane są przez ponad 300 gatunków roślin, między innymi występują w zielonych częściach koniczyny, lucerny i soi. Najbardziej znaną chorobą spowodowaną nadmiernym spożyciem fitoestrogenów jest tzw. choroba koniczynowa. Głównym skutkiem jest masowa niepłodność stada, a objawami  keratynizacja nabłonka narządów płciowych prowadząca u samic do powstawania cyst na jajnikach, a u samców do przewężenia lub niedrożności moczowodów. Obecnie istotne znaczenie gospodarcze mają mniej ostre postacie tej choroby, polegające na obniżonej użytkowości rozpłodowej stada przy skarmianiu lub wypasaniu zbyt dużych ilości zielonek motylkowych.

Taniny posiadają zdolność do łączenia się z białkami oraz w mniejszym stopniu również z węglowodanami. W naturze spełniają funkcje ochronne, gdyż stanowią naturalną ochronę roślin przed owadami i patogennymi grzybami. Taniny skondensowane (nierozpuszczalne w wodzie) w przewodzie pokarmowym zwierząt tworzą trudno strawne, nierozpuszczalne kompleksy z białkami pasz i enzymów trawiennych. Przy zbyt dużym spożyciu oraz złym zbilansowaniu dawki powodują obniżenie dostępności białka i energii, a przy tym nadają cierpki smak paszom. W Polsce, w większych ilościach występują w pędach młodych dębów, w nasionach sorga, rzepaku i bobu oraz jęczmienia.

Glukozydy cyjanogenne są substancjami obronnymi, które mogą być również przydatne w przemianach azotowych. Własności antyżywieniowe wynikają z gorzkiego smaku, wydzielania się cyjanowodoru z uszkodzonych roślin oraz trującego działania w przewodzie pokarmowym zwierząt. U przeżuwaczy, w wyniku działania enzymów endogennych i enzymów mikroflory przewodu pokarmowego, z roślinnych cyjanoglukozydów uwalniany jest cyjanowodór blokujący procesy oddychania. W przedżołądkach procesy te zachodzą bardzo gwałtownie, w związku z tym, przeżuwacze są bardziej podatne na zatrucia cyjanoglukozydami niż zwierzęta monogastryczne. Z roślin pastewnych uprawianych w naszej strefie klimatycznej znaczną zawartością cyjanoglukozydów odznaczają się zielonki z trawy i koniczyny oraz fasola. Realne zagrożenie wystąpienia zatruć cyjanowodorem istnieje przy wypasaniu ich w miejscach porośniętych komosą, chwastem pospolitym w naszym kraju, zawierającym szczególnie duże ilości cyjanoglikozydów.

Glukozynolany występując głównie w roślinach krzyżowych nie są toksyczne, natomiast produkty ich rozpadu zachodzącego pod wpływem enzymów roślinnych lub mikroflory przewodu pokarmowego działają toksycznie. Do tej grupy zaliczane są nitryle i izotiocyjaniany działające szkodliwie na wątrobę i nerki (głównie zmiany hipertroficzne) oraz gospodarkę jodem (blokowanie wychwytywania przez tarczycę). Zwierzęta przeżuwające są znacznie mniej zagrożone toksycznym działaniem glukozynolanów, gdyż w żwaczu zachodzi neutralizacja toksycznych produktów rozpadu. Glukozynolany występują w nasionach rzepaku oraz w produktach ubocznych uzyskiwanych po ich odtłuszczeniu: śrucie poekstrakcyjnej oraz makuchach.

Alkaloidy są organicznymi zasadami powstającymi głównie w wyniku przemian metabolicznych aminokwasów. Gorzki smak alkaloidów ma funkcje odstraszające u roślin, natomiast ich szkodliwość dla zwierząt polega na działaniu trującym,  przede wszystkim poprzez wywoływanie zaburzeń w prawidłowym funkcjonowaniu systemu nerwowego (drgawki, wstrzymanie akcji serca) oraz nabłonka jelit (biegunki). W krajowych komponentach paszowych alkaloidy mogą występować w ziemniakach (solanina), pomidorach (tomatyna) oraz łubinie gorzkim (grupa substancji, pochodnych chinolizydyny). Solanina znajduje się zarówno w zielu ziemniaków (zielone łęciny), w bulwach i obierzynach. Trujące są pozieleniałe bulwy, a szczególnie niebezpieczne jest skarmianie pozieleniałych obierzyn. Porównywalnie niebezpieczne dla zwierząt ilości tomatyny zawierają ziele pomidorów oraz niedojrzałe (zielone) pomidory.

Ziarna zbóż zawierają pewne ilości substancji antyżywieniowych, jednak w zasadzie nie stwarzają one poważniejszego zagrożenia. Znacznie bardziej niebezpieczne są zanieczyszczenia aflatoksynami wytwarzanymi przez grzyby pleśniowe rozwijające się na zbożach w okresie wegetacji lub już podczas magazynowania samego ziarna. Generalnie za sprawą mikotoksyn występujących w komponentach paszowych niewłaściwej jakości może dochodzić do znacznych strat gospodarczych, wynikających ze skarmiania zapleśniałych pasz i związanej z tym obniżonej produkcyjności zwierząt, czy też zatruć pokarmowych. Jedną ze szczególnie niebezpiecznych dla zdrowia zwierząt mikotoksyn jest ochratoksyna A, produkowana przez grzyby z rodzaju Penicillium i Aspergillus. Mikotoksyna ta, działa silnie toksycznie przede wszystkim na wątrobę wielu gatunków zwierząt gospodarskich, wywołując przy tym zaburzenia metabolizmu węglowodanów oraz wykazując działanie teratogenne, immunopresyjne i kancerogenne. Działanie toksyczne ochra toksyny jest szczególnie groźne dla trzody i drobiu, natomiast u przeżuwaczy większa część tej mikotoksyny jest rozkładana przez enzymy trawienne przedżołądków (np. karboksypeptydazę) na substancje nietoksyczne.

W podsumowaniu należy stwierdzić, że w zależności od wielkości spożycia substancji antyżywieniowych mogą one niekorzystnie wpływać na stan zdrowotny i produkcyjność zwierząt.

Pełne bezpieczeństwo żywieniowe wymaga uwzględniania wystąpienia ewentualnych efektów niepożądanych, wynikających ze stosowania pasz zawierających rośliny wytwarzające substancje antyżywieniowe nawet, jeśli deklarowane jest obniżenie ich zawartości w wyniku zabiegów hodowlanych lub  obróbki termicznej przed zastosowaniem u zwierząt.