Необходимые для организма минералы делятся на две группы: макроэлементы и микроэлементы. К макроэлементам относятся кальций, магний, фосфор, калий, хлор и сера. К микроэлементам - хром, кобальт, медь, йод, железо, марганец, молибден, никель, селен и цинк. Для некоторых видов животных важны также мышьяк, бор, свинец, кремний и ванадий
Макроэлементы
Кальций.Около 98% всего кальция в организме сосредоточено в костях и зубах. Только 2% обнаруживается в мягких тканях и внеклеточных жидкостях. Это делает кальций одним из самых важных элементов организма. Он обеспечивает жизненно важные функции: свертывание крови, проницаемость мембран, сокращение мускулатуры, передачу нервных импульсов, регуляцию сердечной деятельности, секрецию некоторых гормонов, активацию и стабилизацию ферментов. При недостатке кальция (если вы, например, не пьете молока) кости и зубы становятся мягкими и хрупкими, развиваются судорожные припадки и кровотечения, нарушается ритм сердечных сокращений, что может привести к смерти.
К сожалению, 20-33 % кальция в люцерне находится в форме оксалата кальция. Пищевую ценность продуктов определяет содержание кальция в растворимой форме. Известняк содержит 81% усваиваемого кальция, дикальций фосфат - 55%, люцерновая мука - 53%, красный клевер - 61% , оксалат кальция - 49%. Таким образом, даже если рацион содержит много кальция, он может находиться в неусваиваемой форме. Однако, даже если кальций находится в легкоусваиваемой форме, его активная и пассивная абсорбция в тонком кишечнике происходит только в присутствии достаточного количества витамина D.
Дефицит кальция в организме может быть вызван недостатком кальция, фосфора или витамина D. Если хотя бы один из этих компонентов поступает в организм в недостаточном количестве или в неусваиваемой форме, возникает дефицит кальция. Рахит, известное с давних времен бедствие, развивается из-за недостатка кальция. Рахит поражает молодняк млекопитающих, при этом наблюдаются отставание в развитии, замедленный рост, размягчение и уменьшение прочности костей, увеличенные и болезненные суставы, выгнутая спина, негнущиеся ноги, кальциевые узлы на ребрах.
Кости представляют собой белково-полисахаридную матрицу, покрытую кальцием и фосфором в соотношении 2:1. Остеомаляция - деминерализация костей у взрослых особей - поражает в основном беременных и кормящих самок. Их кости могут стать очень тонкими и хрупкими из-за потери кальция и фосфора. (То же самое может случиться с зубами.) В нормальных условиях метаболизм кальция регулируется по гомеостатичскому принципу (система с обратной связью). У большинства млекопитающих, за исключением кроликов, кальций абсорбируется пропорционально его концентрации в пище.
Фосфор.По традиции науки о питании фосфор следует за кальцием. Довольно долго считалось, что кальций и фосфор должны присутствовать в пище в пропорции 2:1. В настоящий момент известно, что производительность не ухудшается, достаточно чтобы фосфор потреблялся в необходимых для организма количествах. Как и кальций, фосфор содержится в основном в костях и зубах (80%) и в небольших количествах в мягких тканях. Он абсорбируется в тонком кишечнике. Фосфор является важным компонентом клеточного роста и деления. Он содержится в ДНК и РНК. Он входит также в АТФ, АДФ и АМФ - ключевые элементы цикла трикарбоновых кислот (Кребса), который является основным механизмом утилизации энергии в клетках.
Фосфор участвует еще в нескольких важных процессах в организме. Он участвует в синтезе фосфолипидов и регуляции кислотно-щелочного и осмотического равновесия в организме.Фосфор - один из тех элементов, недостаток которых влияет на весь организм. Недостаток фосфора вызывает замедление роста, снижение эффективности усвоения пищи, потерю аппетита, ухудшение репродуктивной способности, снижение выработки молока, разрушение костей и зубов. Дефицит фосфора сопровождается теми же симптомами, что и дефицит кальция.
Основная проблема обеспечения фосфором состоит в том, что большинство почв бедно фосфором, а значит растения, выращенные на таких почвах, тоже содержат фосфор в недостаточных количествах. Поэтому у животных, содержащихся на пастбищах или получающих травянистые корма, может развиться недостаток фосфора. Если у животных наблюдаются снижение репродуктивной способности и агалактия, следует провести анализ корма на содержание фосфора
Магний.Магний присутствует во всех тканях организма - от 65 до 70 % магния сосредоточено в костях,15% в мышцах,15 % в других тканях и 1% во внеклеточных жидкостях. Магний яляется необходимым компонентом более 300 ферментов. Он абсолютно необходим как компонент АТФ (аденозин-трифосфат)- магниевого комплекса, который участвует во всех видах биосинтеза в организме, включая гликолиз, активный мембранный транспорт, образование циклической АМФ (аденозин-монофосфат) и перенос ДНК. Магний также участвует в поддержании разности потенциалов на мембранах нервных и мышечных клеток и в передаче нервных импульсов.
Ранней весной находящимся на пастбище кормящим самкам жвачных грозят судороги, вызванные недостатком магния, поскольку молодая трава и сено из нее очень бедны магнием.
Высокая концентрация в пище азота, органических кислот (лимонной и транс-аконитата), длинноцепочечных жирных кислот, кальция и фосфора и низкая концентрация натрия ухудшают абсорбцию магния.
Первые признаки приближающихся судорог при магневой анемии - нервозность, пугливость, снижение аппетита, подергивание лицевых мышц и ушей. Движения становятся напряженными и неловкими. Последняя стадия может напугать кого угодно. Животное падает на бок с головой, запрокинутой к крупу. Конвульсии могут закончиться смертью животного (не удивительно!). Заболевание лечится внутривенной или подкожной инъекцией раствора солей магния, Калий.Недостаток калия может убить очень быстро! При назначении сердечных препаратов врачи всегда берт кровь на анализ, чтобы проверить уровень калия в крови. Они должны также проверять уровень кальция и фосфора. Работой сердца управляют кальциевые, натриевые и калиевые каналы в клеточных мембранах. Нарушение функции этих каналов приводит к нарушениям сердечного ритма. Если снижается концентрация одного или нескольких из этих элементов, сердце может остановиться. Как слишком большая, так и слишком маленькая концентрация калия может оказаться смертельной, поскольку это нарушает сердечную деятельность.Калий - один из трех самых распространенных элементов в организме. Он в больших количествах содержится во внеклеточных жидкостях. Он участвует в поддержании водного и кислотно-щелочного баланса (pH), осмотического давления, регулирует сокращение мышц, передачу нервных импульсов и некоторые ферментативные реакции. Дефицит калия имеет следующие симптомы: снижение аппетита, замедление набора веса, извращенный аппетит, грубая шерсть и мышечная слабость. К сожалению, такие симптомы могут быть вызваны и другими причинами
Натрий и хлор.Натрий и хлор участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (pH), и осмотического равновесия в организме. Внеклеточные жидкости в основном содержат ионы натрия (катионы) и хлора (анионы). Натрий также участвует в передаче нервных импульсов, мышечном сокращении и транспорте глюкозы и аминокислот. Натрий в основном содержится в плазме крови, а хлор - в эритроцитах. Хлор в форме соляной кислоты составляет основную часть желудочного сока и активирует амилазу, фермент, расщепляющий крахмал. Хлор также является существенным компонентом цитолитического комплекса белых кровяных телец. Признаки нехватки натрия в основном такие же, как и других минералов - неспецифичные вкусовые извращения, снижение аппетита, замедление роста и снижение выработки молока. Избыток хлорида натрия (столовой соли) может вызвать отравление.
Сера.Сера важна для качества волос, шерсти и меха. Она входит в состав трех аминокислот:- метионина, цистеина и лизина, и витаминов группы B - тиамина и биотина. Дефицит серы вызывает анорексию, потерю веса, слабость, вялость, истощение, слюнотечение и смерть. Хронический недостаток серы может отразиться на состоянии кишечной микрофлоры, что сопровождается ухудшением аппетита и усвоения пищи, подавлением синтеза протеинов микрофлорой. Интересным симптомом является слюнотечение. Интересно, сколько животных с диагнозом "аномалия зубной системы" на самом деле страдали от недостатка серы.
Кобальт.Витамин B12 содержит кобальт. А без витамина B12 не происходит метаболизм пропионовой кислоты и уменьшается количество АТФ (вспомним цикл Кребса). Уменьшение количества АТФ снижает передачу энергии клеткам, что в свою очередь приводит к общему ослаблению всего организма. Избыток пропионовой кислоты в крови снижает аппетит. Поскольку в мире много мест, где в почвах не хватает кобальта, дефицит кобальта - не такая уж большая редкость. Недостаток кобальта сопровождается снижением аппетита и замедлением роста. В дальнейшем развивается общая слабость, быстрая потеря веса, жировая дегенерация печени, ослабление цитолитической функции белых клеток крови (нейтрофилов), снижение сопротивляемости инфекциям, бледные слизистые оболочки. К сожалению, симптомы отравления кобальтом точно такие же! Чтобы отличить недостаток кобальта от его избытка необходимо измерить содержание кобальта в печени.
Кишечная микрофлора жвачных животных также нуждается в кобальте для синтеза витамина B12. Поэтому жвачным животным (козам и овцам) требуется больше кобальта, чем кроликам и лошадям. Последним нужно меньше кобальта, поскольку их микрофлора не синтезирует соединения кобальта, как это делают микроорганизмы кишечника жвачных. Жвачные животные также более зависимы от метаболизма жирных кислот, чем животные, у которых переваривание пищи осуществляется в цекуме (кролики, лошади, морские свинки). У кроликов абсорбция витамина B 12 осуществляется более эффективно, чем у людей, крыс или овец, поскольку они являются копрофагами и поедают свой помет. Кобальт можно давать животным в составе минеральных подкормок, или добавлять в пищу сульфат или карбонат кобальта. В корм для крупного рогатого скота кобальт добавляют с помощью стеклянных капсул, содержащих кобальт или смесь оксида кобальта и железа.
Медь.Медь входит в состав гемоглобина и участвует в химических реакциях в крови млекопитающих. Медь необходима для синтеза гемоглобина и созревания эритроцитов. Недостаток меди может вызвать дефицит железа в организме и анемию. Абсорбцией железа управляет металлопротеин церулоплазмин, а медь входит в состав металлопротеинов. Цитохром-оксидаза - важный элемент клеточного дыхания (транспорта кислорода через клеточную мембрану). А лизил-оксидаза важна для развития соединительной ткани и образования поперечных связей между волокнами коллагена. В условиях дефицита меди развиваются дефекты костной и хрящевой ткани. (Это может отразиться и на зубах!)
Еще одно следствие дефицита меди - поседение черных волос (и шерсти) - может оказаться большой проблемой для пушного звероводства. Медь входит в состав тирозиназы, фермента, преобразующего аминокислоту тирозин в меланин - черный пигмент волос (и шерсти). У норок, в пище которых медь присутствует в избытке, имеют более темный окрас, чем те, в рационе которых меди не хватает.
В организме медь играет довольно большую для микроэлемента роль. Поскольку содержание меди в организме невелико, ее не нужно добавлять в пищу в больших количествах. Дефициты меди широко распространены в Соединенных Штатах и Канаде. Симптомы нехватки меди - анемия (вызванная нехваткой меди или железа), замедленный рост (дефекты костей), депигментация и изменения качества и внешнего вида волос, меха и шерсти, сердечная недостаточность, хрупкие кости, диарея, снижение репродуктивной способности, выраженное в отсутствии или угнетении эструса (течки). Вот проблемы, которые могут повлиять на продуктивность животноводства. В организме присутствуют антагонисты меди - молибден и сера. Молибден и сера образуют тиомолибдат, который в организме жвачных животных соединяются с медью в нерастворимый комплекс. У кроликов такой реакции не наблюдается.
Железоицинкв высоких концентрациях также могут снизить усвоение меди. Поскольку в питьевой воде в небольших концентрациях (1:1 000 000 ) могут содержаться сульфиды железа, полезно провести анализ питьевой воды. Пищевые волокна люцерны способны связывать медь, что может привести к дефициту меди, если ее и так не хватает в рационе. Добавление к рациону препаратов меди улучшает рост у свиней и птицы. Проверка влияния меди на рост животных дает смешанные результаты. В контрольной группе 25% кроликов погибали от гастроэнтерита, тогда как в группе, получавшей препараты меди - только 4%.
В корм можно добавлять сульфат, карбонат и оксид меди. Сульфат меди (медный купорос, его применяют также как фунгицид) является оптимальным вариантом по соотношению цены и усваиваемости. Органические соединения меди (соединения с лизином, медный глицинат или комплекс медь-ЭДТА) усваиваются немного лучше, чем сульфат меди. Однако они стоят гораздо дороже. Возможно и отравление медью. Особенно чувствительны к меди овцы и некоторые породы собак, особенно из группы терьеров. Медь накапливается в печени. Это может вызвать гемолитический криз: при высвобождении меди из печени разрушаются эритроциты, развивается гемоглобиннемиея, метгемоглобинемиея, желтуха, массированный некроз тканей и наступает смерть. Порода шотландских овец с острова North Ronaldsay выработала способность питаться морскими водорослями, которые выбрасывает на берег прибой. Морские водоросли содержат мало меди, поэтому у этой породы овец выработался адаптационный механизм накапливания меди в организме. При переходе на нормальный овечий рацион у этих животных развиваются симптомы отравления медью.
Йод.Йод является незаменимым компонентом гормонов щитовидной железы тироксина и трийодотеранина, которые управляют энергетическим обменом. Нарушения деятельности щитовидной железы бывают как у кошек (в норме активность щитовидной железы повышена), так и у собак и лошадей (в норме активность щитовидной железы понижена). Йодная недостаточность и снижение активности щитовидной железы имеют неясные симптомы и могут стать серьезной медицинской и финансовой проблемой для животновода. Дефицит йода и недостаточность функции щитовидной железы снижают плодовитость животных. Детеныши рождаются безволосыми, ослабленными или мертвыми. У самцов снижается половая активность и ухудшается качество семени. У самок нарушается цикл, снижается количество зачатий и замедляется выход плаценты. Интересно, что при проверке здоровья семейных пар, жалующихся на отсутствие детей, проводятся анализы активности всех гормонов щитовидной железы и всех связанных с ними гормонов.
Некоторые растения подавляют деятельность щитовидной железы. В белом клевере содержится триоцианат, в капусте, кабачках, турнепсе, горчице и пищевом рапсовом масле - глюкозинолат. Соевое и хлопковое масла также содержат вещества, подавляющие активность щитовидной железы. Растениеводы стараются снизить содержание этих веществ в кормовых и пищевых растениях. Люди, у которых активность щитовидной железы снижена, должны с большой осторожностью использовать в пищу овощи. Тарелка сочного салата может иметь неприятные побочные эффекты. Классический симптом недостаточности щитовидной железы - увеличение ее размеров. Однако проблемы со здоровьем (усвоением пищи, ростом и плодовитостью) начинаются гораздо раньше, чем "зоб" становится заметен. Увеличение размеров сопровождает как гипер- так и гипофункцию щитовидной железы.
Доводить животных до дефицита йода - непростительная небрежность, поскольку все, что нужно для предотвращения этого - обеспечение свободного доступа животных к йодированной соли или добавление ее к рациону. Конечно, в некоторых районах почвы содержат мало йода, однако йодирование соли - очень простой и дешевый способ обеспечить рацион необходимым количеством йода. Заболевания щитовидной железы и вызванные ими гипер- и гипофункция являются медицинскими или ветеринарными проблемами и их следует лечить соответствующим образом. Обычная минеральная подкормка, содержащая йод - морская соль. Она содержит йод, йодинат кальция или органическое соединение йода - этилен-диамин-дигидрохлорид.
У некоторых людей бывает аллергия на соединения йода. Им не следует употреблять в пищу йодированную соль, морепродукты, использовать морские соли а также им не следует вводить некоторые рентгенологические контрастные препараты. Поскольку на пачке соли написано просто "соль" бывает очень трудно найти соль без примеси йода.
Железо.Конечно, железо очень важный элемент. Без железа кровь теряет способность переносить кислород. Железо является главной частью дыхательных пигментов - гемоглобина, миоглобина, и цитохромов, а также ферментов - каталазы и пероксидазы. Гемоглобин - красный пигмент крови, который переносит кислород. Миоглобин - пигмент мышц, который также захватывает кислород. Миоглобин - основная причина убытков в мясной промышленности. Темное, обесцвеченное мясо животных, испытавших сильнейший стресс при забое, приходится уценять, поскольку оно плохого качества. Мясо обесцвечивается из-за повышенного содержания миоглобина в мышцах. Цитохром участвует в реакциях окисления, синтеза АТФ, воды и водорода в клетках. Каталаза - окисляющий фермент, который присутствует как в животных, так и в растительных клетках. Она расщепляет образующуюся в клетках перекись водорода. Каталазу используют в пищевой промышленности как консервант (она удаляет кислород из герметичной упаковки), а также для удаления остатков перекиси водорода при обесцвечивании и химической завивке волос. Пероксидаза - фермент, присутствующий во всех растительных и некоторых животных клетках. Она окисляет фенолы, ароматические амины и другие вещества с помощью перекиси водорода.
Первый симптом нехватки железа - анемия. Анемию вызывает уменьшение синтеза гемоглобина. Железо встраивается в молекулу гемоглобина в процессе созревания эритроцитов в костном мозге. Как уже говорилось, недостаток меди также может вызвать недостаток железа. Дефицит железа развивается при выкармливании телят одним молоком. (Красивое белое мясо означает, что животное страдало анемией.) Поросятам принято делать инъекции препаратов железа, начиная с рождения, для предотвращения анемии. Недостаток железа сопровождается также вялостью, потерей аппетита, замедленным набором веса, бледностью слизистых оболочек и атрофией языковых сосочков. Отравление железом сопровождается диареей, метаболическим ацидозом, гипотермией, снижением аппетита и замедленным набором веса. Недостаток железа легко предотвратить, если животные имеют свободный доступ к минеральной подкормке (обычно это минеральный камень или соль-лизунец) или грязи (да-да!) . Анемии у людей легко избежать, если пару раз в неделю готовить пищу в чугунной посуде. Большинство коммерческих препаратов содержат избыточное количество железа.
Марганец.Недостаток этого элемента вызывает разнообразные симптомы и, в зависимости от вида животных, оказывает влияние на воспроизводство. Марганец входит в состав ферментов пируват- карбоксилазы, аргиназы и супероксид дисмутазы. Он абсолютно необходим для фермента галактотрансмутазы. Марганец также активирует ряд других ферментов - гидролазы, киназы, трансферазы и декарбоксилазы. У всех видов животных недостаток марганца вызывает аномалии скелета: потерю гибкости, искривление ребер, увеличение суставов и хрупкость костией. У крупного рогатого скота также снижается плодовитость. У коров, содержащихся на безмарганцевой диете, наблюдаются нарушения цикла, уменшение частоты зачатий, выкидыши, рождение мертвых и недоношенных детенышей. У кроликов таких последствий не обнаружено.
Марганец можно добавлять в пищу в форме сульфата марганца (лучший вариант), оксида марганца (худший вариант) или органических соединений, например, комплексов марганца и-метионина, протеината марганца, марганцево-полисахаридного комплекса или аминокислотного марганцевого хелата. Органические соединения лучше всего усваиваются, но они самые дорогие.
Молибден.В обычных условиях промышленного животноводства недостаток молибдена в пище маловероятен. Однако он может иметь место при повышенных концентрациях меди и серы. Медь и сера - антагонисты молибдена, поэтому симптомы недостатка и избытка молибдена являются следствием избытка или недостатка меди и серы. Некоторые ферменты содержат молибден - ксантин оксидаза, сульфит оксидаза и альдегид оксидаза. Ксантины хорошо известны любителям кофе, чая, какао и шоколада. Теофилин и теобромин - это диметилксантины, а кофеин - триметилксантин.
Селен.Селен, возможно, самый малоизученный элемент в науке о питании. Много лет он считался весьма опасным, поскольку различие между недостаточной и избыточной дозой селена очень мало! Селен заменяли витамином E. В настоящий момент неясно, как мы вообще можем без него жить. До 1957 года внимание было сосредоточено на токсичности селена. Селен вызывает болезнь вертячку у скота. В 1957 году было обнаружено, что селен является жизненно-важным компонентом. Без селена у крыс развивается дегенерация печени; у телят и ягнят (и детенышей других видов) - мышечная дистрофия. У людей снижается стойкость к вирусным инфекциям и раку.
В 1973 году был обнаружен первый селен-содержащий фермент. Глютатион пероксидаза расщепляет перекись водорода и жирные перекиси, что предотвращает окислительное разрушение тканей тела. В 1990 году был найден второй фермент -йодотиронин 5-деиодиназа. Этот фермент управляет преобразованием в тканях тироксина в более метаболически активный трийодотиронин. Это значит, что селен необходим для поддержания нормальной активности гормонов щитовидной железы! Функции витамина E и селена взаимосвязаны. Это подтверждают все исследования, но связь эта различна у разных видов животных. В отсутствии витамина Е у крыс и свиней развивается некроз печени, а у цыплят - экссудативный диатез. У кроликов развивается мышечная дистрофия, которая не может быть устранена селеном. А крысы и свиньи реагируют как на витамин E, так и на селен.
Белые мышцы, окостенение и мышечная дистрофия - классические симптомы дефицита селена и витамина Е. В скелетных мышцах и сердце развивается некроз и дегенерация тканей. У больных животных наблюдаются скованность движений, хромота и сердечная недостаточность. Другие симптомы - вялость, потеря веса и диарея - могут быть связаны с гормонами щитовидной железы. А недостаток глютатион-пероксидазы вызвать снижение уровня иммунного ответа, анемию и некроз печени. Стоит чуть-чуть превысить дозу селена и наступает отравление. Отравления селеном хорошо изучены. Хроническое отравление селеном сопровождается хромотой, анорексией, истощением, пониженной жизнеспособностью, болезненностью конечностей, вздутием живота, циррозом печени, нефритом и выпадением волос из хвоста и гривы. Симптомы острого отравления - затрудненное дыхание, диарея, атаксия, неестественное положение тела и внезапная смерть от остановки дыхания.