Фитобиотики VS Пробиотики

Комплексное изучение этих добавок позволяет оценить их потенциал для повышения продуктивности и укрепления здоровья сельскохозяйственных животных при одновременном снижении рисков, связанных с применением традиционных антимикробных препаратов. В статье рассмотрим пробиотические и фитогенные кормовые добавки в животноводстве: механизмы их действия, влияние на здоровье и продуктивность сельскохозяйственных животных, а также перспективы применения взамен антибиотиков. Особое внимание уделим биохимическим и физиологическим эффектам пробиотиков и фитобиотиков, подтверждённым исследованиями in vitro и in vivo.

Пробиотики

Действие пробиотиков комплексное и оно проявляется в улучшении пищеварения, обмена веществ и, как следствие, увеличении получаемой продукции животноводства, повышении экономической эффективности производства. Действие добавок этого типа профилактическое и помогает в решении проблем со здоровьем животного, повышает эффективность пищеварения, стимулирует развитие и рост организма. Пробиотические препараты оказывают противоинфекционное, имунномодулирующее воздействие на организм животного, выделяют бактериоцины и стимулируют моторику кишечника за счет создания конкурентного воздействия на патогенную и условно-патогенную микробиоту внутри желудочно-кишечного тракта и организма в целом.

В научной литературе достаточно подробно описаны механизмы лечебно-профилактического действия пробиотических препаратов. В ветеринарной практике и животноводстве фармакологические и кормовые пробиотические препараты применяют при необходимости общего повышения неспецифического иммунитета, за счет физиологической активации факторов клеточного – фагоцитарного и гуморального иммунитета вследствие выработки и действия бактериального интерферона, лизоцима, повышения бактериальной активности сыворотки крови и Т- и В-лимфоцитов. Действием пробиотических микроорганимов ингибируется рост и развитие патогенной и условно-патогенной микрофлоры и путем антагонистического воздействия – уменьшение уровня их контаминации слизистых оболочек макроорганизма. Коррекционное воздействие на жизнедеятельность нормофлоры восстанавливает жизнедеятельность и развитие естественной микробиоты в различных областях организма животного и человека.

Пробиотические микроорганизмы оказывают антагонистическое воздействие по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам за счет конкуренции за среду обитания и выработки антибиотиков, лизоцима и бактериоцинов. Пробиотики участвуют в пищеварении, продуцируя органические кислоты (муравьиная, молочная, янтарная, уксусная), ферменты, витамины и аминокислоты, используемые организмом-хозяином. Своим воздействием на патогенную миикрофлору пробиотики позволяют нормальной микрофолоре желудочно-кишечного тракта выполнять свою функцию в процессах пищеварения и жизнедеятельности, обеспечивая колонизационную резистентность слизистых оболочек.

Одним из важнейших свойств пробиотических бактерий является способность к адгезии на слизистом слое эпителия кишечника и других слизистых оболочек и препятствие тем самым адгезии и развитию патогенных микроорганизмов. Этим свойством пробиотики усиливают барьерные свойства клеток слизистой оболочки органа и собственной пленки микробиоты кишечника, которая препятствует проникновению и закреплению патогенных микроорганизмов.

Фитогеники (фитобиотики)

Большое количество ароматических растений, специй и эфирных масел известны как активирующие пищеварение средства. Это связано со стимуляцией выделения пищеварительного секрета, например, слюны, желчи, слизи, а также повышения активности ферментов, являющихся основным способом для усвоения питательных веществ. Следовательно, продукты, произведенные или выделенные из растительного сырья, могут избавить животных от необходимости усиливать иммунную защиту в критических ситуациях, увеличивая внутреннюю доступность необходимых питательных веществ для усвоения и, таким образом, помогая животному расти и реализовывать генетический потенциал.

Растения производят широкий спектр вторичных метаболитов, которые выполняют функции защиты от животных, микроорганизмов, а также являются сигнальными веществами. Растительные продукты (экстракты, дистилляты или эфирные масла) содержат десятки или даже сотни веществ из нескольких структурных групп. Действие растительного экстракта может быть обусловлено синергическими взаимодействиями нескольких соединений.

Для производства фитогенных кормовых добавок используют как целые растения, так и определенные их части (корни, цветки), а также, активные вещества растений производят путем химического синтеза. Выделяют первичные - (протеин, жиры) и вторичные (масла, красители, фенольные смеси) составляющие. Вторичные - вызывают наибольший интерес, поскольку эфирные масла стимулируют пищеварительную систему и улучшают пищеварение кормов. К тому же, эфирные масла противодействуют окислительным процессам, роста бактерий и грибков как в желудочно-кишечном тракте, так и в кормах. Растительные субстанции обладают широким спектром биоактивности. Они могут оказывать влияние на различные элементы клетки, такие как клеточные мембраны или белки, нуклеиновые кислоты. Активные субстанции могут взаимодействовать с различными компонентами клеточной мембраны – такими как мембранные белки (рецепторы, транспортеры, ионные каналы), липидный слой, холестерин.

Фенольные соединения - флавоноиды, фенилопропаноиды, катехины, танины, полиэтилы, влияют на структуры мембранных белков. Основные липофильные и ароматические фенилпропаноиды присутствуют в эфирных маслах. Например, эвгенол (эфирное масло растения рода Евгения, лат. Eugenia) обладает антисептическим и обезболивающим действием, ресвератрол (присутствует в красном вине), обладает антиоксидантной, антибактериальной и противогрибковой активностью. Танины содержат большое количество фенольных гидроксильных групп, образующие стабильные комплексы белок-танин, и таким образом взаимодействующие с многими белками в клетках животных и микроорганизмов.

Исследования in vitro и in vivo подтвердили широкий спектр действия фитобиотиков в кормлении птицы, например, стимуляцию потребления корма, антибактериальное, кокцидиостатическое и противопаразитарное действие. Продукты из растительного сырья с высоким содержанием ароматических соединений в настоящее время активно используются кормовой промышленностью в основном в качестве добавок, включаемых в рационы животных. Ароматические соединения и эфирные масла действуют на протяжении всего пищеварительного тракта животных, улучшают аппетит и модулируют состав микробиоты. Кроме того, некоторые исследования показали их антиоксидантный эффект, их влияние на пищеварительную физиологию и пищеварение в период отъема, а также на микробиом кишечника.

Установлено, что эфирное масло орегано, тимол или карвакрол в концентрациях 0,025% и 0,05% полностью остановили рост всех грибов, показав большую эффективность по сравнению с сорбиновой кислотой в аналогичных концентрациях.

Основной способ действия кормовых добавок, стимулирующих рост, возникает из-за улучшения гигиены кормов и воздействия на экосистему желудочно-кишечного тракта путем вытеснения патогенных микроорганизмов. Это особенно относится к тем критическим фазам развития животных, где может присутствовать более высокая восприимчивость к расстройствам пищеварения, например, фаза отъема поросят, или перевод поросят на откорм. Улучшение здоровья кишечника, возникающее от действия кормовых фитобиотиков, означает, что животные менее подвержены воздействию микробных токсинов или других нежелательных метаболитов, например, аммиака и биогенных аминов.

Смесь карвакрола, циннамальдегида и капсаицина также стимулировала кишечную секрецию слизи: Jamroz et al. указали, что повышенное выделение большого количества слизи и образование толстого слоя слизи на железистой стенке желудка и тощей кишки, которым скармливали вышеуказанную смесь, может быть причиной снижения адгезии патогенов (E.coli, Clostridium perfringens и др.) в эпителий кишечника. Это подтверждает - как уже известно из физиологии питания человека и фитофармакологии - что действие специй и эфирных масел на функцию кишечника возникает, по крайней мере, частично из-за раздражения эпителиальные ткани, приводящие к более высокой секреции слизи и ферментов. Сообщалось, что некоторые эфирные масла ингибируют активность ферментов, например, тимол является сильным ингибитором деаминазы.

Антимикробная активность. Антимикробная активность эфирных масел и соединений эфирных масел, будь то бактериостатическое или бактерицидное, или против других пищевых патогенов, таких как грибы и простейшие хорошо документированы. Наиболее активными в этом отношении являются фенольные соединения карвакрол, тимол и эвгенол, а также другие вещества, такие как фенилпропан, лимонен, гераниол или цитронеллаль. Одним из способов действия соединений эфирных масел в качестве противомикробных препаратов является быстрое истощение внутриклеточной АТФ за счет снижения синтеза АТФ и одновременного усиления гидролиза. Снижение трансмембранного электрического потенциала, являющегося движущей силой синтеза АТФ, повышает протонную проницаемость мембраны. Утечка ионов, например, калий и фосфора, находящихся вне клетки, указывают на повреждение мембраны, что приводит к нарушениям осмотического давления клеток.

Кроме того, изменения в составе жирных кислот мембран бактериальных клеток наблюдались при сублетальных дозах нескольких соединения эфирного масла. Другие эффекты проявляются такими веществами, как карвакрол, который препятствует синтезу агеллина, вызывая старение бактерий. Такие клетки значительно меньше способны прилипать к эпителиальным клеткам, что делает потенциально патогенные штаммы бактерий неинфекционными, механизм, сходный с механизмом, известным из галактуроновых кислот в рационе.

Активность ряда эфирных масел и отдельных соединений была измерена, в основном против энтеропатогенных штаммов Escherichia coli, Salmonella spp. или Clostridium perfringens. Используя метод микродилюции бульона или тест на диффузию в агаре, эфирные масла с более высоким процентным содержанием фенольных соединений показали самую сильную ингибирующую способность с точки зрения минимальной ингибирующей концентрации (MIC). Различия в активности наблюдаются, однако, между видами растений и частями растений, с одной стороны, и чувствительностью видов и штаммов микроорганизмов, с другой.

Это связано с изменяющимся химическим составом растительных материалов (хемотип, морфо- и онтогенетическая изменчивость), которым часто пренебрегают в микробиологических исследованиях или исследованиях на животных. Активные уровни в исследованиях in vitro в целом превышали принятые для кормления животных дозировки, что приводит к тому, что на сегодняшний день имеется мало исследований, демонстрирующих эффективность использования эфирных масел (соединений) против специфических патогенных микроорганизмов in vivo.

Минимальная концентрация некоторых эфирных масел и экстрактов растений для ингибирования микроорганизмов (ммоль/мл)

С другой стороны, уничтожение кишечной микробиоты, как это происходит с антибиотиками широкого спектра действия, нежелательно, но стабилизация микроэкологии в кишечнике и равновесие кишечной флоры могут быть достигнуты с помощью фитобиотиков. Некоторые авторы утверждают, что эфирные масла увеличивают секрецию слизи в кишечнике, которая защищает поверхность ворсинок. От добавления эфирных масел к корму для животных может последовать еще два преимущества: снижение микробной нагрузки корма и улучшение микробной гигиены туши. Однако число сообщений в этой области слишком ограничен, чтобы делать выводы.

Заключение

Из-за многих хорошо известных характеристик функции и эффекты эфирных масел и экстрактов растений, их ценность при использовании в животноводстве можно обобщить в трех разделах следующим образом:

1. Улучшение кормовых характеристик. В зависимости от химического состава, существует антимикробный и доказанный антиоксидантный эффект на корм, особенно эфирные масла, содержащие фенольные соединения, улучшающие срок годности. Чтобы избежать потерь и реакций с воздухом, а также в отношении дальнейшей деятельности в организме животного, эфирные масла и ароматические соединения должны быть микрокапсулированы.

2. Улучшение пищеварения и производительности. Хорошо зарекомендовала себя общая стимуляция зоотехнических характеристик, особенно в том, что касается конверсии корма. Это может быть связано задержка опорожнения желудка и стабилизация кишечной микробиоты и/или более высокая ферментативная активность, и, следовательно, лучшее усвоение усваиваемых питательных веществ. Антимикробная активность эфирных масел хорошо продемонстрирована in vitro, но только в нескольких случаях подтверждена in vivo. Была проверена полезная модификация руминальной флоры, а также кокцидиостатический эффект и против клостридий у домашней птицы. Другой способ действия описывается как небольшое раздражение тканей кишечника, сопровождаемое выраженной продукцией слизи, предотвращающей адгезию энтеропатогенных организмов. Общая выгода от этого может быть суммирована как благоприятное воздействие на кишечную микробиоту с меньшей микробной активностью в тонкой кишке и, следовательно, меньшим воздействием микробных токсинов, снижением врожденной иммунной защиты и, следовательно, лучшим пищеварением.

3. Улучшенные характеристики продуктов животного происхождения.  Особое значение имеет улучшение окислительной стабильности мяса и жира, вызванной антиоксидантными соединениями в эфирных маслах. Многие эфирные масла растений и эфирные масла известны своими антиоксидантными свойствами, основанными главным образом на фенольных соединениях в масле или в других фитохимических фракциях. Некоторые нефенольные вещества могут также проявлять значительный антиоксидантный потенциал. Такие вещества способствуют защите липидов корма от окислительного повреждения, частично заменяя использование α-токоферилацетата и родственных соединений в качестве кормовых добавок или консервантов. Эфирные масла могут также влиять на липидный метаболизм у животного: диетическое снабжение маслом тимьяна или тимола для стареющих крыс оказало благотворное влияние на антиоксидантные ферменты супероксиддисмутазу и глутатионпероксидазу, а также на состав полиненасыщенных жирных кислот в различных тканях. Животные, получавшие фитогенные добавки, имели более высокие уровни ферментов и более высокие концентрации полиненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах мозга, чем контрольные. Тем самым можно сделать вывод о более широком спектре действия фитобитиков на организм животного, затрагивающий также и положительное воздействие на кормовое сырье.

Вывод

Пробиотические и фитогенные кормовые добавки демонстрируют значительный потенциал в современном животноводстве как безопасная и эффективная альтернатива антибиотикам.

Практические преимущества применения обеих групп добавок:

• повышение конверсии корма и продуктивности (прироста массы, яйценоскости, качества мяса и жира);
• улучшение здоровья животных и снижение заболеваемости без риска формирования антибиотикорезистентности;
• продление срока годности кормов за счёт антимикробных и антиоксидантных свойств;
• экологическая и пищевая безопасность конечной продукции.

Перспективы дальнейших исследований в области пробиотических и фитогенных кормовых добавок связаны с четырьмя ключевыми направлениями:
1. уточнение оптимальных дозировок и комбинаций пробиотиков и фитобиотиков для разных видов и возрастных групп животных;
2. изучение синергических эффектов при совместном применении этих добавок;
3. разработка микрокапсулированных форм эфирных масел для повышения стабильности и биодоступности;
4. расширение доказательной базы эффективности in vivo, особенно в отношении воздействия на специфические патогены.

Таким образом, внедрение пробиотических и фитогенных кормовых добавок отвечает глобальным трендам устойчивого животноводства, позволяя повысить экономическую эффективность производства при соблюдении принципов ветеринарной и пищевой безопасности.

Статья подготовлена техническим отделом МИСМА, апрель 2026г.
Список литературы предоставляется по запросу.
Перепечатка и частичное использование материала только с письменного разрешения компании МИСМА.