Полиненасыщенные жирные кислоты омега-3 и омега-6 в кормлении дойных коров
В Беларуси на рынке кормов, в том числе для молочного стада, появляется все больше продуктов, посыл к применению которых основан на известных биохимических свойствах полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), принадлежащих к семействам омега-3 и омега-6. Когда производители предлагают эту продукцию, они обычно говорят о возможности улучшения воспроизводительной функции, повышении удоев, укреплении иммунитета, положительных сдвигах в качестве и составе молока. Проблема в том, что далеко не всегда приехавший в хозяйство консультант может четко ответить на вопросы животноводов, не имевших ранее опыта использования ПНЖК в кормлении коров. А вопросов о применении подобных добавок для решения конкретных задач на различных этапах производственного цикла, как правило, возникает много. Восполним же этот пробел. Цель данной статьи — кратко ознакомить читателей «Белорусского сельского хозяйства» с природой ПНЖК и ролью, которую они играют в организме животных. Поговорим о биологических функциях, влиянии на воспроизводство стада, продуктивности и качестве молочной продукции в контексте ее «пользы» для здоровья человека.
Александр Макарчиков, доктор биологических наук, научный консультант,
Дмитрий Воронов, кандидат ветеринарных наук, начальник научного отдела,
Сергей Сутько, генеральный директор, холдинговая компания «Алникор»
Что такое ПНЖК и откуда они берутся
По химической природе полиненасыщенные жирные кислоты — это карбоновые кислоты, в структуре молекул которых есть две и более двойных связей. Это обычные компоненты триацилглицеринов, а проще говоря, нейтральных жиров. Такие жиры содержатся в жировой ткани животных и семенах растений (растительные жиры еще называют маслами). Кроме того, ПНЖК входят в состав фосфолипидов, формирующих клеточные мембраны. Растения умеют синтезировать все нужные им ПНЖК. Животные могут синтезировать все ПНЖК, кроме двух незаменимых, но очень важных для нормальной работы организма: линолевой (ЛК) и α-линоленовой (АЛК). Вместе с арахидоновой кислотой (АК) эти две незаменимые кислоты раньше считались «витамином F».
Обе кислоты построены из 18 атомов углерода и различаются тем, что линолевая содержит две двойные связи, α-линоленовая —три. По международной номенклатуре ЛК обозначают С18:2Δ9,12, а АЛК — С18:2Δ9,12,15. Здесь числами после буквы Δ указано положение двойных связей, начиная от атома углерода карбоксильной группы, который считается первым. В свое время в системе названий карбоновых кислот второй, идущий за карбоксильной группой атом углерода обозначали буквой α (альфа), а последний, расположенный в «хвосте» молекулы, — буквой ω (омега). Собственно, поэтому данные кислоты и называются омега-3 и омега-6.
Термин омега-3 подразумевает любую жирную кислоту (ЖК), в молекуле которой ближайшая по счету от ω-углерода двойная связь локализована на третьем углеродном атоме. К омега-6 относится любая ЖК с первой по счету двойной связью на атоме С-6. Таким образом, ЛК принадлежит к группе омега-6, в то время как АЛК входит в группу омега-3. В терминологии природных ненасыщенных ЖК для указания позиции двойной связи, ближайшей к концевой метильной группе молекулы, также широко используется система «n минус». По этой системе все омега-3 ПНЖК обозначаются n–3, а все омега-6 кислоты — n–6 (Ratnayake W. M., Galli C., 2009).
Линолевой кислоты много в орехах, семенах подсолнечника, конопли, сафлора, тыквы, кунжута, льна и сои. Основные источники α-линоленовой кислоты — семена льна, конопли, рапса, орехи и зеленый фураж. Например, в силосе из райграса доля АЛК может достигать 60 % от общего количества ЖК. Высоким содержанием кислот омега-3 так же отличаются такие виды рыб, как лосось, форель, скумбрия и сардина.
Зачем нужны незаменимые кислоты?
В клетках животных биосинтез ЖК катализируется сложным белковым комплексом (синтазой жирных кислот). При этом в результате реакции образуется насыщенная пальмитиновая кислота. Она может потом под действием десатураз, вводящих в структуру молекулы двойные связи, и элонгаз, удлиняющих ее углеводородный скелет, претерпевать ряд ферментативных превращений. Десатуразы животных легко внедряют двойные связи в положениях Δ9, Δ6 и Δ5, давая начало семействам ПНЖК n–7 и n–9. Однако они не способны это сделать на участке молекулы ЖК между углеродом С-10 и конечной метильной группой. Поэтому ЛК и АЛК, выступающие в роли предшественников всех ПНЖК семейств n–3 и n–6, не могут синтезироваться животными. Как и в случае с другими потребляемыми с пищей длинноцепочечными ЖК, основная масса ЛК и АЛК включается в нейтральные жиры. Их организм использует на энергетические нужды, т. е. эти кислоты служат обычным «клеточным топливом». По некоторым оценкам, в процессе β-окисления утилизируется от 98 до 99,8 % пищевых ПНЖК (Gibellini F. et al., 2010). ЛК и АЛК также выполняют структурные функции. Они являются «строительными блоками» фосфолипидов клеточных мембран.
Но самая важная функция ЛК и АЛК в том, что они служат исходным материалом для биосинтеза ПНЖК с более длинной углеводородной цепью.
Из ЛК получается арахидоновая кислота (С18:3Δ5,8,11,14), а из АЛК — эйкозапентаеновая (С20:5Δ5,8,11,14,17) и докозагексаеновая (С22:6Δ4,7,10,13,16,19). Эти кислоты сначала включаются в состав мембранных фосфолипидов, придавая мембранам нервных окончаний, сетчатки, кардиомиоцитов и миоцитов специфические свойства. Затем они могут использоваться для синтеза двух классов регуляторных молекул — эйкозаноидов (простагландины, простациклины, тромбоксаны, липоксины, резолвины) и докозаноидов. Эйкозаноиды и докозаноиды важны для регуляции широкого спектра физиологических функций: давления крови, агрегации тромбоцитов, свертываемости крови, иммунных реакций и реакции воспаления в ответ на различные инфекции.
Незаменимые кислоты и молочная продуктивность
Влияние рационов с повышенным содержанием полиненасыщенных жирных кислот на воспроизводительные качества и молочную продуктивность дойных коров — очень интересный вопрос. В научной литературе есть ряд публикаций, где говорится о благотворном действии омега-3 ЖК на воспроизводительные качества молочных коров. Данные экспериментов нескольких исследовательских групп обобщены в недавнем обзо ре Soydan et al. (2017). Считается, что рационы с повышенным содержанием АЛК и других омега-3 ЖК улучшают репродуктивную функцию. Это происходит главным образом за счет ингибирования синтеза в матке простагландина F2α, который образуется из арахидоновой кислоты (омега-6). Под влиянием простагландина F2α лизис желтого тела ускоряется. Поэтому, если уменьшить его количество, мы получим более высокую сохранность эмбрионов. То есть, если во время наступления беременности рацион коровы обогащен омега-3 ЖК, вероятность того, что с эмбрионом будет все в порядке, выше. В то же время омега-3 кислоты, применяемые в сухостойный период, могут повышать частоту задержки последа.
По омега-6 кислотам интересные результаты были получены Marei et al. (2018) на голштинских коровах. Оказалось, что скармливание защищенного жира с высоким содержанием омега-6 ЖК в количестве 5 % от сухого вещества рациона за 14–21 день перед отелом и до зачатия приводит к заметному увеличению (в 2 раза) доли бычков в потомстве. Хотя эти данные, по утверждению самих авторов, требуют более масштабной проверки, применение омега-6 кислот в перспективе может оказаться эффективным инструментом регуляции гендерного соотношения потомства в процессе воспроизводства стада.
Но важно понимать, что эффекты ПНЖК сильно зависят от обстоятельств и не всегда воспроизводятся. Так, в опытах Gonzalez et al. (2015) скармливание экструдированного льняного семени и сои в качестве источников ПНЖК увеличивало надои коров, но не влияло на молочную продуктивность первотелок. Напротив, первотелки, получавшие подкормку, лучше оплодотворялись, в то время как воспроизводите льнаяфункция коров под влиянием этих добавок не менялась.
Используя в кормлении КРС источники, богатые ПНЖК, следует придерживаться крайне взвешенного подхода. Например, в обзорной статье (Doreau M., Ferlay A., 2015), посвященной льняному семени, отмечается, что введение в рацион этой добавки, богатой омега-3 АЛК, — эффективное средство снижения метаногенеза, если ее объем не выше 3 % от дополнительно введенного жира. Избыток же липидов из семян льна может негативно сказаться на эффективности пищеварения, содержании молочного жира и белка, подверженности говядины окислению, а также ухудшить жирнокислотный состав молока и мяса из-за на копления трансжиров, образующихся при гидрогенизации ПНЖК в рубце. В качестве заключения в статье делается вывод, что рационы с добавкой льняного семени в различных формах (экструдированная, раздробленная или микронизированная) заметно не влияют на оплодотворяемость и молочную продуктивность коров. Заметного положительного эффекта на удои не наблюдалось и при скармливании дойным коровам масел из семени льна и сои в количестве 2,3 % от сухого вещества. Более то о, в молоке животных, получавших добавки ПНЖК, снижалось содержание белка и жира (Castro T. et al., 2019).
Линолевая кислота (Омега-6)
ПНЖК и здоровье человека
Одна из основных причин использования омега-3 ЖК в рационах КРС — стремление повысить содержание этих кислот в конечной продукции. Хотя достичь большого прироста концентраций, как правило, не удается из-за интенсивной дегидрогенизации ПНЖК микрофлорой рубца, профиль жирнокислотного состава молока и мяса все же может заметно смещаться в желаемом направлении (Lanier J. S., Corl B. A., 2015; Toral P. G. et al., 2009). Интерес к ПНЖК в связи с проблемой здоровых продуктов питания, которые могли бы способствовать профилактике болезней и улучшению качества жизни человека, появился еще в середине 1970-х. Тогда эпидемиологические исследования показали, что эскимосы Гренландии, в рацион которых входит много жирной рыбы, в 7 раз реже умирают от болезней сердца, чем средний американец. Оказалось, что липидный профиль плазмы крови эскимосов имеет специфические особенности.
Согласно рекомендациям Группы по диетическим продуктам, питанию и аллергии Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA) уровень ежедневного потребления ПНЖК с пищей взрослыми людьми, исходя из оценки здоровья сердечно-сосудистой системы, должен составлять: омега-6 ЛК — 10 г, омега-3 АЛК — 2 г, эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот — в сумме 250 мг. Примерно такая же суточная норма ПНЖК рекомендована в США: ЛК — 14–17 г для мужчин, 11–12 г для женщин; омега-3 кислоты — 1,6 г для мужчин, 1,1 г для женщин. В последние десятилетия в сознании и врачей, и пациентов прочно укоренилась мысль о полезности продуктов и пищевых добавок, содержащих повышенные количества омега-3 ПНЖК, в целях профилактики кардиоваскулярных патологий. Но данные опубликованного в 2018 году метаанализа по результатам 10 исследований, проведенных с участием в общей сложности 77 917 пациентов, показали, что такой взгляд ошибочен (Aung T. et al., 2018). По заключению авторов уровень потребления омега-3 ЖК не имеет существенной связи с ишемической болезнью сердца или другими сосудистыми заболеваниями. Аналогичный вывод содержится в обзоре (Abdelhamid et al., 2018), опубликованном в «Кокрановской библиотеке».
Получается, что, по последним данным, научно обоснованной причины для включения в рацион «улучшенных» по жирнокислотному составу продуктов нет. Вполне достаточно лишь придерживаться тех рекомендаций, которые диетологи дают относительно принципов сбалансированного питания.
Заключение
Анализ научной литературы говорит о том, что эффективность применения источников ПНЖК в кормлении дойных коров определяется конкретными факторами, действующими на животных в условиях производства. Одна и та же добавка может по-разному влиять на репродуктивные показатели, удои и качество молока в зависимости от полноценности и состава рациона, физиологического статуса и возраста животных. То есть каждую конкретную добавку нужно тестировать на каждом конкретном предприятии и, уже основываясь на полученных результатах, принимать решение о ее массовой закупке и применении. Решение об использовании в кормлении скота добавок, содержащих дополнительное количество ПНЖК, должно приниматься исходя из знаний, учитывающих все факторы, которые мы сегодня упомянули.