Энергия – основа продуктивности животных
Резюмируя – жиры, казалось бы, являются идеальным источником энергии. Но к сожалению, использование жиров в рационах ограничено способностью животных в их переваривании, уровнем ввода в гранулятор и не в последнюю очередь стоимостью калорий из масел в современных рыночных условиях.
То есть возникает противоречивая ситуация: с одной стороны, жиры максимально предпочтительны, а с другой – дороги и имеют ограничения в использовании.
Физиологические ограничения их использования связаны с особенностями их переваривания:
- жиры не подвержены действию пищеварительных соков ротовой полости, зоба и желудка, они начинают перевариваться только в двенадцатиперстной кишке;
- усвоение жиров зависит не только от фермента-липазы, но и от эндогенных эмульгаторов – желчных кислот;
- без эмульгирования жиров действие липазы сильно затруднено
Как результат действия эмульгаторов - эмульгирование жировых компонентов (шариков) и жировые мицеллы наименьшего размера.
При всасывании переваренных жиров (свободные жирные кислоты и 2-моноглицериды ЖК) должно сохраняться низкое поверхностное натяжение воды, вызванное эмульгаторами, для легкого перемещения переваренных жиров в слизистую кишечника.
Схема усвоения липидов в кишечнике
Эволюция кормовых эмульгаторов
Как видно из списка выше, эмульгаторы играют ключевую роль в переваривании жиров. В организмах животных есть только один эмульгатор – желчные кислоты, которых часто не хватает в просвете кишечника у молодняка или при использовании большого количества жиров даже у взрослых животных. Если желчные кислоты конъюгируют с глицином или таурином, их называют конъюгированными желчными солями. Конъюгированные желчные соли имеют гидрофильную и липофильную часть и являются эффективной формой эмульгирования (неконъюгированная форма менее / неэффективна в качестве эмульгатора). Кишечные бактерии (например, Clostridium perfringens) способны гидролизировать амидную связь и удалять глицин и таурин.
Ухудшение здоровья кишечника/увеличение численности патогенных микроорганизмов может привести к уменьшению концентрации конъюгированных желчных солей, доступных для эффективного эмульгирования жира.
При дисфункции печени (гепатоз) синтез желчных кислот снижается в 2- 2,5 раза и вследствие этого переваримость жира снижается на 25-30%.
Эта особенность пищеварения и привела к началу разработки кормовых добавок на основе поверхностно-активных веществ.
Началось всё с соевого лецитина – распространенного в химической и пищевой отраслях природного эмульгатора, чаще всего получаемого из «чудо-растения» сои. Этот эмульгатор жиров долгое время помогал птицам и свиньям лучше усваивать жиры, но не был предельно эффективен. И тут стоит сделать отступление и дать краткий экскурс в базовые различия эмульгаторов, которые помогут понять, почему в составе кормовых добавок всё реже можно встретить лецитин и всё больше более сложных по своему составу эмульгаторов.
Основные свойства хорошего эмульгатора, независимо от его направленности, были описаны ещё в прошлом веке канадскими учеными Zajic & Panchal в 1976 году. И с тех пор ничего не поменялось:
- эмульгатор кормовых жиров должен обладать определенным строением молекулы: полярный конец которой притягивается к воде, а неполярный конец - к маслу;
- эн должен быть более растворимым в непрерывной фазе (химусе кишечника), чтобы быть доступным для адсорбции вокруг капель эмульсии;
- эмульгатор должен быстро адсорбироваться на поверхности жировых капель и препятствовать обратному слипанию жировых мицелл между собой (то есть препятствовать коагуляции обратно в жир, обеспечивая стабильность эмульсии);
- он должен обеспечивать образование эмульсии в низкой дозировке;
- эмульгатор должен иметь относительно низкую стоимость, быть нетоксичным и безопасным в обращении;
- он должен начинать эмульгировать жиры в ротовой полости и желудке до попадания в кишечник.
Помимо вышеописанных свойств, эмульгатор должен обладать сродством к той среде, в которой он будет действовать. Так как в кишечнике животных основная среда – водная, то и эмульгатор должен быть эффективным именно при создании эмульсии малого количества масла в воде, а не наоборот.
И понять, какой эмульгатор соответствует этому условию нам поможет показатель гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Он рассчитывается как отношение гидрофильной и липофильной частей молекулы по шкале от 0 до 20.
Тут и выясняется основной недостаток соевого лецитина – его ГЛБ находится на уровне 3-4 единиц, что подразумевает его высокую эффективность при эмульгировании малого количества воды в масле, а не масла в воде. То есть если бы в нашем кишечнике химус в основном состоял из жиров, а не воды, то лучшего решения, чем лецитин найти было бы сложно. Из-за этих особенностей, от лецитина постепенно уходят к продуктам с ГЛБ в районе 10 единиц и выше, так как именно такие эмульгаторы будут максимально эффективны в просвете кишечника.
Эмульгаторы с ГЛБ более 10 единиц – самые прогрессивные среди всех кормовых эмульгаторов. Ярким примером такого эмульгатора являются лизофосфолипиды, полученные с помощью ферментативной обработки лецитина. Такие эмульгаторы лишены большинства недостатков обычного лецитина, однако всё также имеют высокие дозировки и большую стоимость, что привело к дальнейшей эволюции.
Схема действия эмульгаторов
Новое поколение эмульгаторов
Последним поколением эмульгаторов в кормах можно считать переход к использованию достижений пищевой промышленности – пищевые добавки Е4ХХ. Исходя из названия группы, безопасность таких решений находится уже не на кормовом, а на пищевом уровне. За разработкой конкретных молекул стоят огромные команды ученых и технологов, а выбор комбинаций молекул действующих веществ позволяет добиваться непревзойденных до этого момента результатов.
Одной из первых кормовых добавок на основе пищевых эмульгаторов на рынке РФ стал эмульгатор Менолипид. В его состав входят эмульгаторы только пищевого класса: глицеролмоностеарат, полисорбат 80 (Е433); полисорбат 20 (Е493); эфиры сахарозы и жирных кислот (Е473), комбинация которых подобрана для достижения ГЛБ = 12.3 единицы. Помимо оптимального ГЛБ, Менолипид имеет преимущества перед другими эмульгаторами: он имеет низкую дозировку для начала эмульгирования в кишечнике – 150-300 г/т корма, оптимальную стоимость, и способность заменять до 12 кг масла в тонне корма.
Надеемся, что эта статья была вам полезна и мы смогли вкратце рассказать о качественных характеристиках и истории развития эмульгаторов с момента их появления на рынке в виде лецитина и до наших дней, с переходом к использованию гораздо более специализированных молекул пищевых эмульгаторов.
Статья подготовлена Техническим отделом Мисма, 2021