Почему молочные коровы не могут жить без рибофлавина?
Часть I: Открытие рибофлавина
Рибофлавин, широко известный как витамин B2, является важным микроэлементом, который молочные коровы не могут синтезировать самостоятельно, но от которого они критически зависят для здоровья, роста и производства молока. Хотя его важность в питании молочных коров в настоящее время хорошо известна, научное понимание рибофлавина развивалось постепенно на протяжении более полувека.
В 1879 году британский химик Александр Винтер Блайт впервые выделил из молочной сыворотки желто-зеленый флуоресцентный пигмент, назвав его лактохромом. В то время его химическая структура и биологическая функция оставались неизвестными.
В период с 1920-х по 1930-е годы достижения в области науки о питании, в частности гипотеза о том, что дефицит питательных веществ вызывает заболевания, побудили исследователей изучать необъяснимые нарушения здоровья у животных. У грызунов, получавших очищенные корма, развивались такие симптомы, как угловой стоматит, себорейный дерматит и задержка роста. Аналогичные симптомы одновременно наблюдались у молочных коров, включая сухость шерсти, трещины в уголках рта и снижение надоев молока.
Вскоре исследователи обнаружили, что добавление в рацион свежего молока, дрожжей или яичного желтка быстро устраняет эти симптомы. Позже выяснилось, что эти продукты богаты тем же флуоресцентным соединением, которое первоначально было описано как лактохром.
Химическая идентификация и промышленное производство
В 1933 году швейцарский химик Пауль Каррер успешно выделил 18 мг чистого соединения из 1000 кг молока. Примерно в то же время немецкий учёный Рихард Кун кристаллизовал то же вещество из яичных желтков. К 1935 году команда Куна расшифровала его молекулярную структуру и официально назвала его рибофлавином, что отражало наличие рибитоловой боковой цепи и жёлтый цвет.
Вскоре после этого рибофлавин был синтезирован искусственно, а позже стал производиться в больших масштабах путем микробной ферментации с использованием таких штаммов, как Ashbya gossypii. Эти прорывы сделали рибофлавин широко доступным для добавления в корма.
Почему рибофлавин стал критически важным в современном молочном животноводстве
По мере перехода молочного животноводства от экстенсивных систем выпаса к интенсивному высокопродуктивному производству значительно возросли потребности в питательных веществах. Рибофлавин в традиционных кормах оказался нестабильным, поскольку он очень чувствителен к свету и окислению, что приводит к значительным потерям при хранении и переработке.
Для решения этой проблемы рибофлавин стали включать в состав кормовых добавок в качестве функционального компонента, часто защищенного технологиями микрокапсулирования. Сегодня дозировка рибофлавина точно корректируется в зависимости от стадии лактации, удоя и метаболического стресса, что делает его краеугольным камнем современных программ питания молочного скота.
Биологическая роль рибофлавина в молочном животноводстве.
Сам по себе рибофлавин не обладает биологической активностью. В организме коровы он превращается в два незаменимых кофермента:
- Флавинмононуклеотид (ФМН)
- Флавин аденин динуклеотид (ФАД)
Эти производные играют незаменимую роль в энергетическом обмене, активации ферментов и — что наиболее важно — в белковом обмене, который напрямую влияет на синтез молочного белка и общую эффективность производства.
Во второй части мы рассмотрим, как именно ФМН и ФАД регулируют синтез белка в рубце и метиониновый цикл, и почему эта регуляция имеет решающее значение для высокопродуктивных молочных коров.
References
Historical Discovery and Early Research Literature (1879-1935)
1. Blyth, A. W. (1879). On the yellow pigment of milk whey (lactochrome). Journal of the Chemical Society, Transactions, 35, 532-535. https://doi.org/10.1039/CT8793500530
2. Chick, H., & Roscoe, M. H. (1928). The dual nature of water-soluble vitamin B. II. The effect upon young rats of vitamin B2 deficiency and a method for the biological assay of vitamin B2. Biochemical Journal, 22, 790-799. https://doi.org/10.1042/bj0220790
3. Kuhn, R., & Wendt, H. (1933). Über Lactoflavin, ein Vitamin B2-haltiges Pigment aus Milch. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 66, 1262-1267. https://doi.org/10.1002/cber.19330660823
4. Karrer, P., et al. (1933). Über die Isolierung von Lactoflavin in reiner Form aus Milch. Helvetica Chimica Acta, 16, 1059-1064. https://doi.org/10.1002/hlca.19330160327
5. Kuhn, R., et al. (1933). Über Ovoflavin, ein Vitamin B2-haltiges Pigment aus Eiern. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 66, 1301-1308. https://doi.org/10.1002/cber.19330660828
6. Kuhn, R., et al. (1935). Über die Struktur des Lactoflavins (Riboflavin). Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 68, 2067-2074. https://doi.org/10.1002/cber.19350681226
7. Kuhn, R., et al. (1935). Über die Synthese des Riboflavins (Vitamin B2). Angewandte Chemie, 48, 177-182. https://doi.org/10.1002/ange.19350480402
8. McCormick, D. B., & Greene, T. J. (2012). The discovery and characterization of riboflavin. Annals of Nutrition & Metabolism, 61, 224-230. https://doi.org/10.1159/000343111
