Антиоксиданты, полученные из природных компонентов быстро становятся популярными, особенно в премиум-сегменте кормов для домашних животных. С чем связана эта популярность, с маркетингом или она основана на научных убеждениях?
Химический, синтетический, натуральный/ природный: что на самом деле обозначают эти слова? К сожалению, все эти научные термины имеют совсем иное значение в сфере маркетинга и продаж.
Химический – означает, что продукт синтетически или «химически» произведен из других химических компонентов. Во многих случаях эти компоненты это углерод, сера, водород, кислород, азот или их соединения – все эти элементы присутствуют в природе и без них невозможно представить биологическую жизнь.
К сожалению, этот термин используется для продвижения «натуральных» продуктов как более цельных - потому что они не содержат химических компонентов, которые каким-то образом могут восприниматься, как токсичные.
Но, существует много натуральных токсических веществ. Кроме того, многие нутриенты, такие как селен, витамин Д3, и др. – токсичны, в зависимости от их количества в пище.
«Синтетический» - возможно менее интерпретированный, чем «химический». Это обозначает, что продукт синтезирован из других веществ. Многие витамины, антиоксиданты и лекарства и т.д. произведены синтетически.
«Натуральный/природный» - наиболее расплывчатый термин, который чаще употребляется неправильно. Он используется для того, чтобы ввести в заблуждение потребителя для того, чтобы обозначить, что продукт содержит только натуральные вещества и компоненты. Наилучший пример этого заблуждения – так называемый «натуральный Витамин Е».
Натуральный витамин Е производится на основе осадка из цистерн соевого масла. Дистиллированный осадок представляет собой дезодорированную смесь веществ под общим названием «витамин Е». Они содержат смесь альфа, бета, гамма и дельта-токоферола и токотриенола. Гамма и дельта-токоферолы разделяют с помощью ультра-вакуумной молекулярной дистиляции и метилируют (химический процесс).
На самом деле, нет настоящих натуральных компонентов в антиоксидантах не зависимо от их происхождения. Есть компоненты, которые получены из натуральных веществ, такие как токоферол, лимонная кислота, лецитин, и тд. Все они химически переработаны или произведены. (См. таблицу 1).
До 1990, на рынке антиоксидантов преобладающим действующим веществом в антиоксидантах являлся этоксиквин. Это наиболее эффективный антиоксидант (см. таблицу 2) из коммерчески используемых. Разработать синтетический или природный антиоксидант сопоставимый по эффективности с этоксиквином до сих пор не удалось (см. таблицу 3).
Попытка использования антиоксидантов без этоксиквина для стабилизации витамина А привела к значительному снижению стабильности и снижению активности ретинола. (см. таблицу 7).
Сходные с Витамином Е продукты – наиболее широко известны, как натуральные антиоксиданты. Эта известность исходит из роли альфа-токоферола по нейтрализации свободных радикалов в организме.
Он защищает ткани от окисления, препятствует снижению иммунитета, возникновению рака и тд.
Из всех изомеров Витамина Е, только альфа имеет значительное физиологическое значение. Антиоксидантная активность в корме у изомеров витамина Е противоположна их физиологической антиоксидантной активности, причем гамма и дельта (смешанные токоферолы) обладают более высокой антиоксидантной активностью в корме, чем альфа токоферол.
Существует несколько адъювантов, которые могут повысить антиоксидантную активность токоферолов, такие как аскорбиновая кислота, которая выступает донором водорода для регенерации окисленного витамина Е.
Эмульгаторы, такие как лецитин, моно- и ди-глицериды и пропилен гликоль играют важную роль в увеличении контакта между антиоксидантом и окисленным жиром.
Хелатирующие агенты, такие как ЭДТК и фосфорная кислота действуют путем предотвращения окисления жира от ионов металлов. Например, Cu2+ может связываться радикалом фосфорной кислоты (PO4-2).
Антиоксиданты на основе токоферола относительно нестабильны из-за особенностей молекулярной структуры. Свободная фенольная гидрокси-группа, которая ответственная за антиоксидантную активность, также отвечает и за молекулярную нестабильность. Стабильность различных антиоксидантов разобрана в таблице 5. В то время как этоксиквин удерживает около 85% активности, проходя экструзию и хранение, а токоферолы сохраняют только 20% активности при тех же вводных. Хорошо известно, что этоксиквин имеет отличную стабильность, в то время как натуральные антиоксиданты имеют очень низкую стабильность в процессе хранения и термообработки. Стабильность– это критический фактор, который должен быть принят во внимание при сравнении антиоксидантов.
На протяжении многих лет соствы натуральных антиоксидантов значительно улучшились. Но они все также отстают от активности некоторых синтетических антиоксидантов. Таблица 6 показывает антиоксидантную активность нескольких синтетических, натуральных и комбинированных веществ.
Этоксиквин стабилен в процессе произодства петфуда. Кроме того, токоферолы нестабильны. Разрушение токоферолов в процессе производства кормов для домашних животных также необходимо учитывать для расчета обработки антиоксидантами (см. таблицу 6, 3 колонка).
Если нет необходимой защиты от окисления во время процесса производства корма, то многие важные питательные вещества будут разлагаться. Отсутствие защиты также ведет к потерям обменной энергии, появлению прогорклости, вызванной окислительными процессами, отсутствию запахов и ароматов, полимеризации жирных кислот и разложению протеина. Плохая защита от окисления приводит к разложению нескольких витаминов (см. таблицу 7). «Физиологические» антиоксиданты, такие как Витамин Е, бета-каротин и аскорбиновая кислота являются критическими в поддержании здоровья и долголетия домашних животных. Эти антиоксиданты в клетках организма предотвращают вред от свободных радикалов. Они могут замедлить процесс или даже предотвратить развитие многих болезней или проблем, связанных с возрастом, таких как: снижение функциональности иммунной системы, рак, проблемы с сердцем, катаракта, артрит и проблемы с здоровьем полости рта.
Производители кормов для с/х животных используют этоксиквин в качестве антиоксиданта уже на протяжении 30 лет. Многие используют этоксиквин в чистом виде, некоторые содержащие этоксиквин смеси.
Производители петфуда используют этоксиквин как антиоксидант в течение 15 лет. Около 2/3 производителей петфуда добавляют этоксиквин и указывают это на этикетке – как требует закон. Другая часть – 1/6 производителей петфуда покупают компоненты, содержащие этоксиквин, но добавляют только натуральные антиоксиданты. Бывает, что на этикетках этоксиквин не указывается в составе, хотя этого требует законодательство ЕС. Другая 1/6 часть производителей петфуда предпочитает закупать ингредиенты без этоксиквина и добавлять только натуральные антиоксиданты напрямую в корм. Они открыто продвигают свои корма, содержащие только натуральные антиоксиданты. Более того, очень сложно приобрести стабильный животный жир, субпродукты птицы, мясную муку и рыбную муку без этоксиквина в их составе.
Этоксиквин – не идеальный компонент корма. Он имеет максимальный допустимый уровень содержания, как и BHA и BHT. С другой стороны, этоксиквин ингибирует канцерогенный потенциал нескольких соединений и ингибирует образование злокачественных опухолей. BHT стимулирует развитие нескольких видов рака. BHA и BHT в хронических исследованиях, при высоком уровне ввода в рацион в течение длительного периода времени, вызывают более пагубные последствия, чем этоксиквин. Однако, этоксиквин «заклеймен» как вызывающий рак, врожденные дефекты, кожные заболевания, судороги и т. д. Эти обвинения увековечены в журналах и информационных листовках XX века. Несмотря на тот факт, что этоксиквин одобрен и используется в кормах для животных, отчеты о негативном побочном действии установлены только у собак. Очень маловероятно, что этоксиквин вызывает все эти побочные реакции только у собак: физиология собак сильно похожа на физиологию многих других видов, которые так же потребляют корм, содержащий этоксиквин. Этоксиквин также порицается за то, что он может использоваться, как пестицид и гербицид, как и многие другие соединения, он должным образом одобрен и зарегистрирован для этих целей. Этоксиквин как антиоксидант регулируется Управлением по контролю за продуктами питания и медикаментами. Он регулируется, как пестицид, в нормативах Агентства по охране окружающей среды также как антиоксидант для сырья. Этоксиквин используется для предотвращения порчи кормовых культур, для сохранения красного цвета паприки, порошка чили перца и для увеличения срока хранения яблок и груш. Многие продукты регистрируются для применения в большом количестве отраслей. Поваренная соль, как нутриент, зарегистрирована для животных и человека в Агентстве по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами, как кормовая и пищевая добавка. Но она же, в качестве гербицида, регулируется агентством по охране окружающей среды. Тот факт, что этоксиквин регулируется агентством как пестицид, не делает его токсичным продуктом. Многие кормовые добавки безопасны при соблюдении дозировки и становятся токсичными при её превышении.
Wilson et l., 1959 проводил испытание на крысах в дозировке 620 мг/кг (4 кратное превышение дозировки) и 2,000 мг/кг (кратное превышение дозировки) этоксиквина в течение 715 дней. При вскрытии через 200 дней, крысы из группы 620 мг/кг этоксиквина, не имели метастаз. Самцы крыс, которым скармливали 2,000 мг/кг этоксиквина, демонстрировали снижение темпов роста по сравнению с контролем. При вскрытии на 715 день у самцов крыс не обнаружено метастаз в почках, печени и щитовидной железе.
В опыте на 44 собаках, которым скармливали рационы с этоксиквином в дозировке 300 мг/кг (2 кратное превышение дозировки) в течение 5 лет, не демонстрировали изменений в биохимических показателях крови, в составе мочи, общего анализа крови, живой массы, потреблении корма и внешнего вида.
Основываясь на этих данных, не обнаружено негативного влияния от применения кормового этоксиквина в максимально допустимой дозировке. При 13 кратном превышении максимальной дозировки могут возникнуть проблемы с почками, печенью и щитовидной железой.
LD50 (Средняя дозировка, которая убила 50% животных на испытании) этоксиквина составила:
3,150 мкг/кг (21 кратное превышение дозировки) для крыс
3,000 мкг/кг (20 кратное превышение дозировки) для мышей
8,000 мкг/кг (53 кратное превышение дозировки) для домашних кур
LD50 от 20 до 53 кратного превышения дозировки схожим с многими кормовыми добавками, регулярно используемыми в кормлении животных.
Isentstein, 1970, скармливал 600 мг/кг этоксиквина кроликам, за 10 дней до и 14 дней после рождения детенышей. Не было достоверных различий между детенышами, которым скармливали этоксиквин и детенышами, которым скармливали контрольный рацион.
Испытания на продуктивность также были проведены на кроликах, крысах, курах и собаках. Размер помета, сохранность и количество физических аномалий оценивали у потомства животных, получавших умеренные и большие дозировки этоксиквина по сравнению с таковыми в контрольной группе. Этоксиквин не оказывал воздействия на эмбриональное развитие плода, на размер помета и сохранность. Дозировки до 500 мг/кг живой массы/сутки, вводимые крысам в течение всего периода их беременности, не влияли на обычное развитие плода.
В 1962 г. Wiss et al., сделал вывод о усвояемости этоксиквина и Витамина Е в тканях крысы. Они обнаружили, что этоксиквин всасывается быстрее, чем Витамин Е. Но затем он экскрецируется с мочой, а витамин Е остается внутри клеток в течение нескольких дней. Большая часть витамина Е сохранялась в митохондриях и микросомах, тогда как этоксиквин был обнаружен в клеточном супернатанте.
Более чем 99% этоксиквина потребляемого организмом, выводится с мочой.
Было установлено, что рационы с высоким содержанием жира и низким содержанием витамина Е снижают продуктивность животных. В большинстве случаев, добавление Витамина Е или этоксиквина предотвращает снижение продуктивности. Krishanmurthy и Biere, 1962, сообщили, что этоксиквин полностью предотвращает эксудативный диатез у кур, в то время как такие синтетический антиоксидант БГТ (BHT, бутилгидрокситолуол) не оказывает подобного действия. Ames и Swanson продемонстрировали, что этоксиквин предотвращает энцефаломаляцию у цыплят, питающихся окисленными компонентами в рационах, тогда как БГТ был неэффективен. Kuttler и Marble, 1959, сообщили, что беломышечная болезнь у ягнят, которых кормили рыбьим жиром, была полностью предотвращена с применением 200 мг/ гол/сутки этоксиквина, тогда как БГТ или соединение БГТ и БГА (BHA, бутилгидроксианизол) также по 200 мг/ гол/сутки были неэффективны. Учитывая нынешние уровни добавления витамина Е, использование антиоксидантов с более низкой антиоксидантной активностью, вместо этоксиквина может привести к дефициту витамина Е. Кроме того, этоксиквин заменяет некоторыеантиоксидантные функции витамина Е, но не заменяет биологическую роль Витамина Е (см. таблицу 8). Функции Витамина Е и этоксиквина похожи: они являются донорами электронов, либо ионов водорода, для нейтрализации свободных радикалов. Функционально, молекулы Витамина Е и этоксиквина похожи, исключая то, что молекулы Витамина Е имеют фитильную боковую цепь, которая отсутствует в этоксиквине.
Окисление липидов инициируется свободными радикалами. Но несколько катализаторов могут его ускорить:
Фентонная химия (металлические ионы)
Гидролиз
Микробная деятельность
Гидролитическое, микробное и нарастающее окисление хорошо изучено. Но фентонные катализаторы, такие как медь и ионы железа недостаточно изучены и не учитываются при контроле сырья и готовой продукции.
В реакции Фентона медь, цинк и железо быстро окисляют жиры т.к. образуются гидроксильные радикалы, которые более реактивны, чем супероксиды или пероксиды. Для предотвращения окисления жиров, ионы металлов должны быть связаны в низкореактивных формах. В испытании на окисление бета-каротина до его полураспада. Ионы металлов оказались наиболее реактивными, а хелатные формы микроэлементов и гидроксиминералы не оказывали такого негативного действия (см. таблицу 9).
Уровень концентрации микроэлементов также оказывает влияние на скорость окисления. Чем выше уровень ионов, тем быстрее идет процесс окисления. В испытании на окисление кормов для мелких домашних животных, с применением 100 мкг/кг меди, 200 мкг/кг цинка и 100 мкг/кг железа эти дозировки значительно ускоряли окисление и снижали срок годности (см. таблицу 10).
Поэтому важно не только стабилизировать жир с помощью антиоксидантов, но и контролировать все другие потенциальные катализаторы окисления (см. таблица 11).
Основана ли популярность натурально-полученных антиоксидантов на науке или маркетинге? В отношении сохранения качества корма для животных ответ - маркетинг. Достоверные данные свидетельствуют о том, что этоксиквин обладает превосходной антиоксидантной активностью и вполне безопасен при рекомендуемых дозировках. Этоксиквин стабилен в процессе изготовления корма для домашних животных. Кроме того, смешанные токоферолы очень нестабильны. Составы натурально-полученных антиоксидантов значительно улучшились за последние годы. Тем не менее они значительно отстают от этоксиквина по эффективности. Адекватная антиоксидантная защита кормов для домашних животных имеет решающее значение. Без этого многие питательные вещества деградируют, и уменьшается срок хранения.
Petfood Industry, сентябрь-октябрь 1995.
Статья переведена и подготовлена продукт-менеджерами компании Мисма.
