Ponieważ w Europie stosowanie farmakologicznego tlenku cynku ograniczono, poszukuje się produktów alternatywnych. Kluczowe jest uwzględnienie właściwości fizykochemicznych. Dzieje się tak, ponieważ wpływają one na kinetykę, biodostępność i, co jest równie ważne, mikrobiotę. Potencjonowany tlenek cynku ma wiele zalet.
W 2017 r., po kilku latach sporów i kompromisów między państwami członkowskimi w sprawie stosowania farmakologicznego tlenku cynku (ZnO), Komitet Unii Europejskiej ds. Weterynaryjnych Produktów Leczniczych, będący częścią Europejskiej Agencji Leków, stwierdził, że ogólny stosunek ryzyka i korzyści dla weterynaryjnych produktów leczniczych zawierających ZnO jest ujemny. Oznacza to, że stosowanie tych produktów w zapobieganiu biegunce u świń nie przewyższało ryzyka środowiskowego, jakie stwarzały. W rezultacie, po pięcioletnim okresie pozwolenie na dopuszczenie tych produktów do obrotu zostało wycofane, a zakaz wszedł w życie w czerwcu 2022 r. Od tego czasu wielu interesariuszy z branży trzody chlewnej pomija ZnO, co może być błędem.
OBECNIE PRODUCENCI PASZ UTKNĘLI POMIĘDZY OCZEKIWANIAMI ROLNIKÓW A OCZEKIWANIAMI SPOŁECZNYMI KONSUMENTÓW
Zakaz stosowania leczniczego tlenku cynku stanowi początek wzrostu oczekiwań społecznych. Od czasu jego wdrożenia presja ze strony hodowców zwierząt na producentów pasz i premiksów znacząco wzrosła. Ponieważ poziomy cynku w Europie są ograniczone do 150 ppm, co zaspokaja jedynie potrzeby żywieniowe zwierząt, niekoniecznie zapewniając zwalczanie drobnoustrojów, rolnicy poszukują źródła cynku, które jest biodostępne i skuteczne dla mikrobioty, zgodnie z nowymi normami europejskimi. W obliczu tego wyzwania wielu graczy odeszło od stosowania tlenku cynku, wybierając siarczany lub chelaty w celu zapewnienia biodostępności (Rysunek 1).
Rys. 1. Branża pasz i premiksów pod presją
Na rynku pojawiło się wiele alternatyw do zwalczania drobnoustrojów zapewniających różną skuteczność. Ponieważ ZnO oddziałuje skutecznie na mikrobiotę w wysokich dawkach, jego włączenie do diety na niskich poziomach ma jedynie cel odżywczy. Prowadzi to do tego, że tlenek cynku stał się mniej znaczący na poziomie europejskim, a nie którzy gracze przeoczyli różne właściwości źródeł cynku o różnej wydajności.
Tymczasem producenci trzody chlewnej w Europie borykają się z różnymi obawami społecznymi. W przeszłości producenci koncentrowali się głównie na niskich cenach dla konsumenta, zajmując się w ten sposób tylko jedną kwestią. Podejście to zaowocowało jednak intensywnym i wielkoskalowym systemem produkcji, zwiększając obawy o bezpieczeństwo wieprzowiny, dobrostan zwierząt, zanieczyszczenie środowiska i wiele innych aspektów.
Dlatego też producenci pasz i premiksów stoją obecnie przed nowymi wyzwaniami, związanymi zarówno z oczekiwaniami rolników, jak i wymaganiami społecznymi (Rysunek 1). Oczekiwania te są związane nie tylko z produktem o wysokiej biodostępności i wydajności w zakresie mikrobioty, ale także ze standardami wysokiej jakości i niską emisją dwutlenku węgla (Rysunek 1).
NIE WSZYSTKIE RODZAJE TLENKU CYNKU SĄ TAK SAMO STRAWNE
Ostatnie publikacje podkreśliły znaczenie uwzględnienia właściwości fizykochemicznych źródeł tlenku cynku w celu przewidywania ich biodostępności. W ramach 3-letnich badań do pracy doktorskiej zebrano z całego świata i przeanalizowano ponad 30 dokładnie zdefiniowanych próbek ZnO klasy paszowej. Wyniki wykazały, że ich właściwości fizyczne silnie wpływają na kinetykę rozpuszczania, a w konsekwencji na końcową biodostępność. Poszczególne analizowane źródła można podzielić na trzy główne kategorie:
■ „Duże gęste cząstki” (Large Dense Particles, LDP). To źródło można zapamiętać jako lizaki. LDP występują w gruboziarnistych proszkach ZnO. Są to duże, nieporowate cząstki, które rozpuszczają się zbyt wolno, aby mogły stać się bioprzyswajalne dla transporterów cynku w jelicie i dlatego mają słabą biodostępność.
■ „Małe cząstki kruszywa” (Small Aggregate Particles, SAP). To źródło można zapamiętać jako cukier puder. SAP to proszki o mniejszej wielkości cząstek, dużej powierzchni właściwej (Specific Surface Area, SSA) i mniejszej gęstości niż LDP. Proszki te rozpuszczają się zbyt szybko, szybko wiążą się z antagonistami i mają ograniczoną końcową biodostępność.
■ „Małe cząstki podlegające agregacji i aglomeracji” (Small Aggregated and Agglomerated Particles, SAAP). To źródło można zapamiętać jako watę cukrową.
Rys. 2. Względna pozorna całkowita strawność pokarmowa (ATTD) cynku pochodzącego z różnych źródeł, określona w 14 dniu po odsadzeniu
Potencjonowany cynk (Hi zox®) jest jedyny w tej kategorii. Jest źródłem produkowanym przy użyciu opatentowanej technologii produkcji o większym rozmiarze cząstek niż SAP, ale o wysokiej powierzchni właściwej (10 do 15 razy większej niż konwencjonalne źródła tlenku cynku). Rozpuszcza się w optymalnym, stałym tempie, zapewniając ciągłą dyfuzję jonowego cynku.
W niedawnym badaniu przeprowadzonym w Danii (Nielsen et al. 2022) obliczono pozorną całkowitą strawność pokarmową (ATTD) Zn w przypadku różnych źródeł cynku, uzupełnianych w ciągu pierwszych 14 dni po odsadzeniu na poziomie 100 ppm Zn (Rysunek 2). Potencjonowany tlenek cynku (HiZox®) charakteryzował się liczbowo lepszą strawnością w porównaniu do innych nieorganicznych źródeł, a nawet w porównaniu do jednego źródła chelatowanego. Może to wynikać z jego unikalnych właściwości fizykochemicznych, które sprawiają, że jego rozpuszczanie jest optymalne, stałe, aby zapewnić ciągłą dyfuzję jonowego cynku bez wiązania się z antagonistami.
Rys. 3. Liczba bakterii z grupy coli w jelicie (płytki z podłożem selektywnym; log10 CFU/g) po 14 dniach (35-dniowe prosięta)
Właściwości fizykochemiczne tlenku cynku nie tylko wpływają na kinetykę rozpuszczania i biodostępność, ale także na jego działanie przeciw bakteryjne. W badaniu przeprowadzonym na Uniwersytecie w Gandawie (Rysunek 3) z udziałem prosiąt odsadzonych po 21 dniach przeanalizowano wpływ standardowego tlenku cynku klasy paszowej i HiZox® (Wang et al., 2018). Większa powierzchnia HiZox® drastycznie zwiększa powierzchnię kontaktu z bakteriami jelitowymi, a wysoka porowatość wzmacnia działanie przeciwbakteryjne tego potencjonowanego tlenku cynku, czyniąc go bardzo interesującym nawet w stężeniach dozwolonych w Europie (150 ppm Zn). Właściwości antybakteryjne HiZox® przy niskim stężeniu (150 do 300 ppm) wydają się równoważne farmakologicznemu ZnO (3000 ppm), jak widać na Rysunku 3.
Dzięki tym danym możemy łatwo zauważyć, że tlenki cynku nie są takie same. Niektóre źródła tlenku cynku mogą oferować rolnikom wyższą wydajność, nawet poniżej stężeń europejskich. HiZox® to jedyny tlenek cynku na rynku pasz, który oferuje wysoką biodostępność i wysoką zdolność do modulowania mikrobioty.
WYBÓR ŹRÓDŁA TLENKU CYNKU WPŁYWA NA WYDAJNOŚĆ PROSIĄT
W celu lepszego zrozumienia sposobu działania ZnO kilka lat temu powstał program Zinc0Supp obejmujący kilka uniwersytetów i dotyczący obniżenia farmakologicznych poziomów ZnO.
W badaniu przeprowadzonym w 2021 r. w zakładzie komercyjnym nadzorowanym przez Wolny Uniwersytet w Berlinie, w Niemczech, porównano wpływ suplementacji standardowego ZnO klasy paszowej lub potencjonowanego cynku HiZox® w dawkach 150, 300, 600, 900 i 1500 ppm Zn na prosięta (Riedmüller et al. 2022). Wyniki (patrz rysunek 4) wykazały brak wpływu na średni dzienny przyrost (average daily gain, ADG) i spożycie paszy zawierającej do 600 ppm standardowego ZnO; dopiero od 900 ppm zaobserwowano znaczącą reakcję na dawkę suplementacji ZnO. Potencjonowany cynk wykazał jednak poprawę w porównaniu do standardowego ZnO już przy 150 ppm, zwiększając ADG o 10% i spożycie paszy o 9% u prosiąt. Reakcja na dawkę potencjonowanego cynku poprawiała się przy każdej dawce, osiągając plateau przy 300 ppm suplementacji. Eksperyment potwierdził, że źródła cynku nie są takie same, a wybór odpowiedniego źródła pozwala zmniejszyć ilość cynku przy zachowaniu skuteczności. Choć postrzegany jako towar, tlenek cynku może mieć różną jakość. Niektóre źródła tlenku cynku, takie jak HiZox®, mogą być postrzegane korzystniej w świetle nowych przepisów europejskich ze względu na ich specyficzne właściwości, ale czy HiZox® jest zgodny z wymaganiami społecznymi?
Rys. 3. Liczba bakterii z grupy coli w jelicie (płytki z podłożem selektywnym; log10 CFU/g) po 14 dniach (35-dniowe prosięta)
TLENEK CYNKU KLASY PASZOWEJ I STANDARDY JAKOŚCI
Tlenek cynku jest często uważany za interesujący dodatek paszowy do diety prosiąt. Niektóre źródła ZnO mogą jednak zawierać w swoim składzie pewne zanieczyszczenia. Niektóre z zanieczyszczeń, które można znaleźć w produktach wieprzowych, pochodzą z żywienia trzody chlewnej. Metale ciężkie (głównie kadm, ołów, arsen) w paszach dla zwierząt mogą pochodzić z zanieczyszczonych pasz lub z uzupełniających źródeł dodatków, zwłaszcza niezbędnych minerałów śladowych, takich jak cynk, miedź, żelazo lub mangan. Gdy świnie spożywają zanieczyszczoną paszę, metale ciężkie gromadzą się głównie w narządach docelowych, a ich stężenie w mięśniach pozostaje niskie. Kadm, na przykład, gromadzi się szybciej w nerkach niż w wątrobie. Niedawne badania analityczne wykazały, że u jednej czwartej nerek świń w jednym z krajów azjatyckich przekroczone zostały dopuszczalne limity spożycia przez ludzi z powodu nadmiaru Cd. Odsetka niebezpiecznych produktów nie można było wyjaśnić jedynie obszarami potencjalnie zanieczyszczonymi przez Cd. W związku z tym postawiono hipotezę, że Cd w paszach dla świń może pochodzić z zanieczyszczonych źródeł minerałów śladowych w diecie. Niedawna analiza partii produktów zawierających tlenek cynku stosowanych w żywieniu zwierząt wykazała podwyższony poziom zanieczyszczeń. Wdrożenie bardziej rygorystycznego systemu kontroli jakości w łańcuchu produkcji trzody chlewnej, wraz ze środkami regulacyjnymi, mogłoby znacznie zwiększyć bezpieczeństwo żywności.
Obecność metali ciężkich w ZnO pochodzi z dwóch głównych źródeł: (1) pochodzenie surowca i (2) proces produkcyjny. Niezależnie od pochodzenia wszystkie ZnO stosowane w Europie muszą być zgodne z normami europejskimi.
Jednak ze względu na wysoką jakość i świadomość potencjalnych zagrożeń dla konsumentów, w preparacie HiZox® stosuje się jeszcze bardziej rygorystyczne standardy jakości. Wynika to z faktu, że obecność metali ciężkich w składnikach paszowych stanowi zagrożenie nie tylko dla zwierząt, ale także dla ludzi, ponieważ ich akumulacja w narządach wykorzystywanych do spożycia przez ludzi może prowadzić do problemów ze zdrowiem publicznym (Tabela 1).
Tab. 1. Normy jakości dla ZnO i HiZox® w jakości paszy (mg/kg)
ANALIZA CYKLU ŻYCIA HIZOX® DOWODZI MNIEJSZEGO WPŁYWU NA ŚRODOWISKO
Rośnie zapotrzebowanie społeczne na produkty o niskim wpływie na środowisko. Wśród istniejących metodologii obliczania wpływu na środowisko ocena cyklu życia (Life Cycle Assessment, LCA) jest coraz częściej stosowana w przemyśle paszowym. W związku z powyższym opracowano analizę LCA dla źródła cynku HiZox® (Animine, Francja). Nawet jeśli minerały śladowe stanowią mniej niż 1% wszystkich składników paszowych w Europie, mają one największy udział w ekotoksyczności słodkowodnej i morskiej ze względu na ich wysoką toksyczność po uwolnieniu do gleb i wód oraz w zubażaniu zasobów metali ze względu na fakt, że są one nieodnawialne.
Ten wysoki udział pokazuje znaczenie wyboru odpowiedniego źródła i dawki minerałów śladowych. Staje się to jeszcze ważniejsze w krajach, w których wysokie poziomy cynku są stosowane w paszach dla prosiąt, natomiast poziomy miedzi przekraczające wartości odżywcze są stosowane aż do uboju.
Ostatnie badanie LCA przeprowadzone przez firmę Animine dla źródeł minerałów śladowych wykazało, że ślad węglowy (np. CO2-eq/100 ppm minerału dostarczanego w diecie) preparatu HiZox® jest niższy niż w przypadku standardowych źródeł siarczanów powszechnie stosowanych na całym świecie (Rysunek 5). Tendencję tę zaobserwowano również w przypadku kategorii wpływu na jakość wody, takich jak ekotoksyczność wód słodkich, eutrofizacja wód słodkich i eutrofizacja wód morskich. Mniejszy wpływ HiZox® na środowisko można przypisać wysokiemu stężeniu metali w połączeniu z niskim poziomem zanieczyszczeń, w tym metali ciężkich. Wyniki te wskazują, że produkty firmy Animine mają mniejszy wpływ na środowisko niż siarczany, zapewniając jednocześnie takie same ilości metali (Monteiro et al., 2020). Producenci pasz mogą uwzględnić te wyniki w obliczeniach własnego śladu środowiskowego produktu (Product Environmental Footprint, PEF), umożliwiając im wykazanie wpływu ich kompletnych pasz lub premiksów na środowisko w odpowiedzi na wymagania społeczne.
Rys. 5. Względny ślad węglowy (na kg Zn w paszy) HiZox® w porównaniu do siarczanu cynku
PEŁNA INFORMACJA O RYNKU TRZODY CHLEWNEJ W POLSCE
Katalog Branżowy Trzoda Chlewna
WNIOSKI
Stosowanie tlenku cynku w europejskiej branży trzody chlewnej może wydawać się przestarzałe po wprowadzeniu przepisów w czerwcu 2022 r. Niski poziom cynku w paszy całkowicie zmniejszył zużycie tlenku cynku. Niewiele osób zdaje sobie jednak sprawę z tego, że tlenek cynku ma różne właściwości fizykochemiczne. Nawet po wprowadzeniu regulacji, preparat HiZox®, potencjonowany tlenek cynku, nadal zaspokaja potrzeby rolników i konsumentów, podczas gdy standardowy tlenek cynku klasy paszowej, siarczany lub nowsze źródła cynku, takie jak chelaty, nie zapewniają takich parametrów jakie zapewnia HiZox®.
