Кормовий трикальційфосфат — це аморфний порошок, колір якого може змінюватися від сірого до сіро-коричневого, кремового, світло-жовтого або навіть білого з легким сірим відтінком. Таке різноманіття відтінків пояснюється хімічними особливостями вихідної сировини — апатитів з різних родовищ.

Готовий продукт містить приблизно 93% чистого трикальційфосфату. Він є природним компонентом мінералів, таких як фосфорит, апатит та гідроксіапатит.

Серед синонімів цієї речовини можна знайти такі назви: ТКФ, монокальційфосфат, дикальційфосфат, преципітат, кормовий фосфат кальцію, ортофосфат кальцію, трьохосновний фосфат кальцію, ортофосфорнокислий кальцій, а також кальцієва сіль ортофосфорної кислоти і фосфорнокислий кальцій.

Виробництво трикальційфосфату

Трикальційфосфат виготовляють шляхом гідротермічного випалу апатитових або фосфоритових концентратів із додаванням полугідратної ортофосфорної кислоти (H₃PO₄), яка містить від 6 до 8% п’ятиокису фосфору (P₂O₅). Процес проходить за температури від 1450 до 1600 °C.

Продукт, отриманий із апатитів, має не менше 34% кальцію та 18% фосфору. При використанні фосфоритів у складі — не менше 30% кальцію та 12% фосфору. Допустимі рівні домішок: фтор — не більше 0,21%, миш’як — до 0,0002%, свинець — до 0,002%.

Загальний хімічний склад: кальцій (Ca) — 30–34%, п’ятиокис фосфору (P₂O₅) — 29–41%.

Застосування трикальційфосфату

Природний трикальційфосфат, а також отриманий із кісткового вугілля чи золи, разом із преципітатом та синтетичним аналогом із суперфосфату широко використовується як кормова домішка для сільськогосподарських тварин і птахів.

Це одна з найпоширеніших кальцій-фосфорних домішок у тваринництві. Її головна функція — мінеральне підживлення, що забезпечує збалансоване харчування шляхом поповнення кальцію та фосфору. Трикальційфосфат застосовують у виробництві комбікормів, а також як фосфорне добриво для овочевих, ягідних, плодових і декоративних культур. Тривалий час він був чи не єдиним доступним фосфатом для підгодовування.

Інші галузі використання трикальційфосфату:

  • У цукровій промисловості — для очищення сиропів при виробництві рафінованого цукру.
  • У виробництві скла та кераміки.
  • У складі зубних паст і порошків — як полірувальний компонент.
  • У складі абразивів для шліфування та полірування металів.
  • Для видалення фтору з води.
  • У харчовій промисловості — для запобігання злипанню кухонної солі.
  • У медицині — завдяки біосумісності та хімічній інертності використовується в трансплантології, стоматології, протезуванні та щелепно-лицьовій хірургії.

Мінеральний трикальційфосфат не викликає алергій, не агресивний і не відчужується організмом, що робить його безпечним для медичних потреб. Має легку полірувальну та очищувальну дію. Його добра сумісність із діамонійфосфатом дозволяє використовувати його у формулах паст із амонієвими сполуками.

Застосування трикальційфосфату в тваринництві

Трикальційфосфат (Ca₃(PO₄)₂) має ідеальне співвідношення кальцію до фосфору — 2:1, що відповідає їхньому природному балансу в кістковій тканині тварин.

Переваги для мінерального балансу:

  • запобігає нестачі або надлишку мінералів;
  • дозволяє зменшити витрати на інші мінеральні домішки;
  • підтримує репродуктивну функцію;
  • знижує екологічне навантаження від гною.

Трикальційфосфат засвоюється на 92% незалежно від віку чи раціону. У гранульованій формі та при розчиненні у слабокислому середовищі (наприклад, у 2% розчині лимонної кислоти) його ефективність наближається до органічного фосфору, але за нижчої собівартості. Також він стимулює обмін речовин і покращує роботу травної системи, особливо навесні, коли корм збіднений.

Позитивний вплив:

  • збільшення надоїв молока на 8–12%;
  • приріст маси у телят — на 7–12%, у свиней — на 8–12%;
  • підвищення несучості курей на 10–15%;
  • зростання настригу вовни у вівць на 5–9%;
  • зменшення витрат корму на 1 кг приросту до 4%;
  • зростання вмісту протеїну в м’язах (до 22,9% за первинною вологістю).

Трикальційфосфат — екологічно безпечний вибір:

  • не викликає побічної дії навіть при 1,5-кратному передозуванні;
  • не шкодить ШКТ, на відміну від крейди та кальцієвих карбонатів;
  • має низьку буферну лужність і не нейтралізує шлункову кислоту;
  • визнаний екологічно чистим і безпечним продуктом;
  • відповідає міжнародним стандартам та вимогам ДСТУ.

Рекомендації щодо застосування:

  • вводиться до складу комбікормів, мішанок, силосів, кормових дріжджів, буряків та жому;
  • дозування слід підвищувати поступово — протягом 5 днів;
  • найкраще працює навесні й у перехідні періоди;
  • норма залежить від виду, віку, ваги та продуктивності:

◦ корови — 80–100 г/добу у перехідний період;

◦ телята, свині, птахи — за індивідуальною схемою.

Трикальційфосфат — чудова альтернатива кальцієвим карбонатам. На відміну від крейди, вапна чи доломітового борошна, він не порушує ферментну активність і не викликає розладів травлення в молодняку. Засвоюється краще, не навантажуючи організм.

Економічна вигода від використання:

  • скорочення періоду відгодівлі;
  • зростання приросту живої маси;
  • зменшення витрат на кормові й вітамінні домішки;
  • підвищення загальної рентабельності господарства.

Мінеральне підживлення в тваринництві

Мінерали — ключ до здоров’я і продуктивності тварин. Особливо важливі кальцій і фосфор. Якщо кальцій тварини можуть отримати з об’ємних кормів, то з фосфором — складніше. У сіні його в 5–9 разів менше, ніж кальцію, а з концентрованих кормів засвоюється лише 12–15%.

Більшість фосфору в кормах міститься у формі фітатів — сполук, які тварини, крім дорослих жуйних, не здатні засвоїти. Саме тому в сучасному тваринництві, особливо у свинарстві й птахівництві, фосфорні домішки є обов’язковими. Найефективнішими і найдоступнішими вважаються моно-, ді- та трикальційфосфати.

Трикальційфосфат забезпечує високу біодоступність кальцію і фосфору при мінімальному вмісті важких металів та шкідливих домішок. До 93% фосфору в ньому перебуває в лимоннорозчинній формі (2% розчин лимонної кислоти), тоді як у дефторфосфаті цей показник рідко перевищує 78%.

Хоча монокальцій- та дикальційфосфати мають вищий відсоток засвоюваного фосфору, їхня вартість значно вища, а практична різниця в ефективності — незначна. Крім того, трикальційфосфат добре розчиняється в шлунково-кишковому середовищі, навіть при зниженій кислотності, що робить його придатним для годівлі молодняка та тварин із вадами травлення.

Порівняно з фосфором із зернових кормів, засвоєння якого становить не більше 17–23%, фосфор із трикальційфосфату може переходити в кров на понад 90%. Завдяки цьому він підходить для всіх видів сільськогосподарських тварин і більшості вікових груп.

Застосування трикальційфосфату в тваринництві та птахівництві

У дійних корів домішка до 100 г трикальційфосфату на добу особливо ефективна при годівлі на основі силосно-концентратних раціонів, які часто містять надлишок кальцію. Така домішка допомагає відновити мінеральний баланс, особливо при включенні в раціон жому. У весняний перехідний період (1,5–2 місяці) додавання трикальційфосфату дозволяє зберегти живу масу тварин і підвищити надої на 10–14% за лактацію.

У свинарстві використання трикальційфосфату дозволяє збалансувати кальцій-фосфорне співвідношення в раціоні дорослих особин. Оптимальна дозування — 20–40 г на голову на добу — сприяє збільшенню приросту молодняка в середньому на 8,6%.

Птахівництво також успішно застосовує трикальційфосфат, особливо у відгодівлі бройлерів, де високий рівень доступного фосфору сприяє швидкому росту за рахунок активного синтезу АТФ — молекули, що містить три залишки фосфорної кислоти.

У несучок застосування трикальційфосфату може збільшити яйценосність до 20% порівняно з групами без домішки. Точна норма введення залежить від потреби птахів у засвоюваному фосфорі і розраховується лише відповідно до раціону.

Кальцієві фосфати в комбікормах для курчат-бройлерів

Для забезпечення високої продуктивності сучасних кросів птахів вкрай важливо використовувати повнораціонні комбікорми, збалансовані за вмістом енергії, білка та мінеральних речовин. Нестача мінералів у раціоні знижує продуктивність і провокує розвиток захворювань — у молодняка це рахіт, а у дорослих курей — остеопороз. Усе це негативно впливає на економічну ефективність виробництва.

Серед макроелементів, яких птахи особливо потребують, ключовими є фосфор і кальцій. Потреба у фосфорі становить близько 0,7%, і вона не може бути повністю покрита за рахунок зольних речовин, що містяться в основних компонентах раціону.

Прийнято вважати, що 60–65% фосфору в раціоні бройлерів має бути представлено так званим «доступним фосфором» — це фосфор не рослинного походження, а також близько 30% фосфору з рослинних джерел (для молодняка і курей-несучок).

Джерело добре засвоюваного фосфору — корми тваринного походження: рибне, м'ясо-кісткове та кісткове борошно. Однак для повного покриття фосфорної потреби раціон має включати не менше 8% таких інгредієнтів. В умовах зниження виробництва кормів тваринного походження і переходу на рослинні білкові компоненти в кормах виникає дефіцит доступного фосфору, тоді як частка погано засвоюваного фітинового фосфору збільшується.

Для компенсації дефіциту кормова промисловість виробляє фосфорні домішки — натрієві, амонійні та кальцієві фосфати. Однак у птахівництві практичне значення мають переважно дефторовані кальцієві фосфати, які одночасно є джерелом кальцію та фосфору.

Комбікорми для птахів зазвичай балансуються за фосфором із використанням моно-, ди- та трикальційфосфатів, а також дефторованих фосфатів, отриманих із фосфоритів або апатитового концентрату. У таких домішок висока біодоступність — 90–95% загального фосфору, а 100% фосфору, розчинного в 2% лимонній кислоті.

Застосування трикальційфосфату (ТКФ) у складі повнораціонних комбікормів для курчат-бройлерів кросу Кобб-500 з першого по 38-й день життя демонструє високу зоотехнічну ефективність порівняно з традиційним дефторфосфатом (ДФФ).

Збереженість птахів при використанні ТКФ становила 94,7–100%, що на 5,3% вище, ніж у контрольній групі, яка отримувала ДФФ. Найвищий рівень збереженості зафіксовано у 2-й і 4-й дослідних групах, де застосовувався трикальційфосфат вищого ґатунку.

На 38-й день середня жива маса бройлерів у дослідних групах становила 2281,6–2320,0 г — на 3,8–5,5% більше, ніж у контрольній групі. Середньодобовий приріст — 59–60 г, що на 3,9–5,6% перевищує аналогічний показник контрольної групи.

Інтенсивність росту відповідала стандартам кросу «Кобб» і свідчила про активніше засвоєння фосфору, особливо при використанні ТКФ вищого сорту, що вказує на його високу біодоступність для молодняку.

Хімічний склад і біодоступність

Трикальційфосфат першого ґатунку містить 12,5% загального фосфору, з яких 11,9% розчиняються в лимонній кислоті. У ТКФ вищого ґатунку загальний фосфор становить 18,2%, з них 16,8% — у формі, що розчиняється в лимонній кислоті. Для порівняння: у дефторфосфаті міститься 19,0% загального фосфору, з яких лише 16,2% — лимоннорозчинні.

Таким чином, попри трохи нижчий вміст фосфору загалом, ТКФ вищого ґатунку має вищу біодоступність, що робить його цінним джерелом мінерального живлення. У ТКФ від 92,3 до 95,2% фосфору перебуває в легкозасвоюваній лимоннокислій формі.

Мінералізація скелета у молодняка на 38-й день життя відповідала фізіологічній нормі для віку.

Різні сорти ТКФ не впливали на хімічний склад грудного м’яза.

Птахи добре поїдали комбікорми з ТКФ, особливо в гранульованій формі, що також позитивно впливало на продуктивність.

Оптимальна доза введення ТКФ до комбікорму — 2–2,5% від маси корму, бажано у вигляді гранул — для кращого поїдання та засвоєння.

Дефторфосфат: комплексна дія і фізіологічна цінність

Дефторфосфат — це безпечна для довкілля кормова домішка, яку отримують шляхом реакції апатитового концентрату з фосфатною кислотою та додаванням гідроксиду натрію:

  • кальцій — не менше 30%
  • фосфор — не менше 18%
  • натрій — не менше 5%

Хоча продукт практично не розчиняється у воді, він містить фосфор у лимоннорозчинній формі, яка добре засвоюється навіть за умов низької кислотності шлунку. Кальцій, що входить до складу дефторфосфату, необхідний для формування кісткової тканини, нормального функціонування нервової та м’язової систем, кровотворення та ферментативної активності.

Вплив дефторфосфату на продуктивність сільськогосподарських тварин та птахів підтверджено рядом спостережень:

  • приріст м’язової маси у продуктивних тварин збільшується;
  • вихід м’яса зростає на 7–8,6%, молока — на 10–14%;
  • у птахів підвищується яйценосність до 20%, покращуються дієтичні якості яєць.

Ефективність домішки безпосередньо залежить від збалансованого надходження фосфору, кальцію та вітаміну D, що забезпечує їх максимальне засвоєння.

Фосфор, своєю чергою, бере участь у регуляції кислотно-лужного балансу і входить до складу ключових макроергічних сполук (АТФ, креатинфосфат), нуклеїнових кислот і фосфоліпідів.

Висновки та рекомендації

Обидва види фосфатних домішок — трикальційфосфат і дефторфосфат — є ефективними джерелами кальцію та фосфору в годівлі птахів. Проте:

  • Трикальційфосфати, особливо вищого ґатунку, вирізняються високою біодоступністю, зручні у використанні, добре поїдаються і покращують приріст маси у бройлерів.
  • Дефторфосфат вигідний завдяки високому вмісту кальцію, наявності натрію та універсальності застосування при будь-якій кислотності шлункового середовища.

Рекомендована доза трикальційфосфату — до 2–2,5% від маси комбікорму, бажано у вигляді крупи. Вибір між цими домішками має ґрунтуватися на цілях господарства: для інтенсивного росту краще обрати трикальційфосфат, для мінералізації та підвищення репродуктивної здатності — дефторфосфат.

Трикальційфосфат у ветеринарії та медицині

Трикальційфосфат (ТКФ) — це важливий мінеральний компонент, що використовується як у ветеринарії, так і в медицині. В обох випадках він відіграє ключову роль у забезпеченні організму необхідними елементами для підтримки здоров’я.

У кормовій промисловості ТКФ застосовують для збагачення кормів кальцієм і фосфором. Ці мінерали необхідні тваринам для правильного формування кісток і нормального обміну речовин. Трикальційфосфат сприяє зміцненню кісткової тканини, покращує ріст і продуктивність, а також допомагає запобігати хворобам, як остеопороз чи еклампсія у корів.

Ця речовина має високу біосумісність із організмом тварин і випускається у вигляді порошку або дрібнозернистого матеріалу, майже нерозчинного у воді. У складі міститься: кальцій (не менше 30%), фосфор (не менше 18%) і натрій (не менше 5%), що робить ТКФ цінним джерелом мінералів. Важливо, що його введення до раціону покращує середньодобовий приріст і якість молока й яєць.

Використання ТКФ сприяє кращій мінералізації кісток та загальному підвищенню продуктивності. Також це допомагає знизити витрати на годівлю, оскільки тварини краще засвоюють поживні речовини.

У медицині й стоматології трикальційфосфат застосовують для лікування кісткових дефектів і відновлення тканин. Це синтетичний матеріал, який виступає каркасом для росту нової кісткової тканини та поступово заміщується нею під час регенерації. Матеріали з ТКФ належать до групи біоактивних, здатних взаємодіяти з живими тканинами й стимулювати їх відновлення.

У стоматології його використовують для заповнення дефектів зубних і щелепних тканин, що сприяє швидшому загоєнню після травм або операцій. ТКФ має хорошу остеокондуктивність — тобто слугує «містком» для росту нової кістки. Його також застосовують у трансплантології для заміщення кісткових дефектів.

Матеріали на основі ТКФ мають склад, близький до природної кісткової тканини, що забезпечує високу біосумісність і знижує ризик відторгнення. Його пориста структура сприяє швидкому відновленню тканин і забезпечує необхідну механічну підтримку.

Водночас ТКФ іноді не повністю розсмоктується і може бути інкапсульований сполучною тканиною, що знижує його ефективність. Але навіть із цим недоліком, у поєднанні з іншими матеріалами, наприклад гідроксиапатитом, ТКФ забезпечує відмінні результати у відновленні кісткової тканини.

Отже, трикальційфосфат — цінний матеріал із широким застосуванням у ветеринарії та медицині. В обох галузях він сприяє росту та регенерації тканин, забезпечуючи організм необхідними мінералами. У ветеринарії ТКФ — це ефективна кормова домішка, у медицині — компонент для відновлення кісток. Незважаючи на деякі обмеження, як-от інкапсуляція або недостатня механічна міцність, цей матеріал залишається одним із найперспективніших для використання в різних напрямках.

β-трикальційфосфат у стоматології

β-трикальційфосфат — це синтетичний неорганічний остеопластичний матеріал, який активно використовується в стоматології для заповнення дефектів кісткової тканини та відновлення її структури. Цей матеріал має широкий спектр показань до застосування при різних типах кісткових дефектів, зокрема:

  • пародонтальні дефекти з високим або середнім остеогенним потенціалом;
  • горизонтальні та комбіновані резорбції альвеолярного відростка;
  • дефекти альвеолярного відростка при плануванні імплантаційної реконструкції;
  • відкритий і закритий синус-ліфтинг;
  • дефекти після забору аутогенної кістки;
  • дефекти після апікектомій, кістектомій і гранульомектомій;
  • заповнення дефектів після ампутації кореня (гемісекція) або видалення зуба;
  • передімплантаційні дефекти.

Властивості β-трикальційфосфату:

  • гранули з макропористою структурою, що забезпечують гарну адгезію та швидкий ріст судин;
  • висока остеокондуктивна здатність, яка сприяє формуванню нової кісткової тканини;
  • продукти біодеградації залучаються до іонного обміну, прискорюючи інтеграцію в організм;
  • повне розсмоктування матеріалу в організмі із середнім терміном резорбції.

Рекомендовані галузі застосування:

β-трикальційфосфат активно застосовується у стоматології, ортопедії, травматології та нейрохірургії завдяки відмінній біосумісності та остеокондуктивності.

Застосування кальцієвих ортофосфатів у зубних пастах

Кісткова тканина зуба складається з неорганічної частини, яка включає кальцієві ортофосфати (КОФ), такі як гідроксиапатит кальцію (ГАП; Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) та β-трикальційфосфат (ТКФ; Ca₃(PO₄)₂). Ці речовини є основними мінеральними компонентами кісткової тканини, завдяки чому мають високу біосумісність із кальцинованими тканинами організму.

Попри широке використання кальцієвих ортофосфатів у медицині, досліджень їх властивостей, особливо в контексті стоматології, не так багато.

Однією з ключових характеристик ортофосфатів кальцію є їх розчинність у воді, що безпосередньо впливає на їх поведінку в організмі. Наприклад, гідроксиапатит кальцію розчиняється повільніше, ніж мінеральна частина кістки, що забезпечує його поступову деградацію.

Існують різні типи кальцієвих ортофосфатів, які відрізняються швидкістю розчинення МКФМ (монокальційфосфат) > ТЕКФ (тетракарбонілфосфат) = β-ТКФ (β-трикальційфосфат) > ДКФД (дикальційфосфат дигідрат) > ОГАП (осаджений гідроксиапатит) > ГАП (гідроксиапатит кальцію).

Найперспективнішими вважаються осаджений гідроксиапатит кальцію та β-трикальційфосфат, які можуть слугувати біодеградованими замінниками кісткової тканини та носіями лікарських речовин. Ці матеріали також мають антиоксидантні властивості та дозволені до застосування як харчові домішки.

У стоматології гідроксиапатит і β-трикальційфосфат застосовуються для:

  • відновлення зубної тканини;
  • ремінералізації дентину;
  • стимуляції відновлення пульпи зуба — особливо важливо при лікуванні глибокого карієсу та пульпіту.

Ці речовини сприяють нормалізації функціонального стану пульпи та формуванню повноцінних тканинних структур, що допомагає зупинити подальший розвиток карієсу й ускладнень.

Крім того, гідроксиапатит кальцію та β-трикальційфосфат активно використовуються в лікувально-профілактичних зубних пастах, які призначені для запобігання та лікування карієсу, захворювань пародонта та слизової оболонки ротової порожнини. Такі пасти також допомагають зменшити підвищену чутливість емалі.

Зубні пасти та роль кальцієвих ортофосфатів

Зубні пасти — це багатокомпонентні системи, що включають абразивні, пінні, антибактеріальні та інші активні речовини. Кальцієві ортофосфати в їх складі виконують функцію абразивів, ефективність яких залежить від їхніх фізико-хімічних властивостей.

Пасти, що містять гідроксиапатит кальцію та β-трикальційфосфат, є високооочищеними, біосумісними порошками з різною кристалічною структурою та ступенем дисперсності. Вони добре розсмоктуються при нейтральному рН, що робить їх ефективними в стоматологічній практиці.

Для підвищення ефективності та пролонгації дії, останнім часом розробляються нові біосумісні матеріали на основі кальцієвих ортофосфатів із використанням технології мікрокапсулювання. Такий підхід дозволяє створювати матеріали з контрольованим вивільненням активних речовин, які можуть застосовуватися в косметичних, фармацевтичних і харчових продуктах. Мікрогранули, що містять кристали гідроксиапатиту кальцію та β-трикальційфосфату в біополімерній матриці, можуть бути використані для виготовлення нових видів зубних паст і гелів із покращеними функціональними властивостями.

Знезафторювання води за допомогою трикальційфосфату

Один із ефективних способів видалення фтору з води — сорбція свіжоосадженим трикальційфосфатом. У межах досліджень, проведених ВНДІ ВОДГЕО, вивчалася можливість очищення води від фтору за допомогою трикальційфосфату.

Процес полягає у введенні 1%-го розчину ортофосфатної кислоти у вапняну воду при безперервному перемішуванні, що призводить до утворення трикальційфосфату. Зв’язування фтору з трикальційфосфатом відбувається за певною хімічною реакцією. Під час пропускання води через шар завислого осаду трикальційфосфату вміст фтору знижується з 5 до 1 мг/л при витраті трикальційфосфату 30 мг на 1 мг видаленого фтору.

Важливо дотримуватись швидкості висхідного потоку води в зоні завислого осаду — не більше 0,6–0,7 мм/с, аби уникнути виносу осаду.

Технологія очищення води включає кілька етапів:

  • У вертикальний змішувач подаються вапняний розчин і розчин ортофосфатної кислоти в певному співвідношенні для утворення трикальційфосфату.
  • Далі вода надходить в освітлювач, де проходить через шар завислого осаду, під час чого й відбувається зв’язування фтору у вигляді малорозчинного фториду, який осідає в ущільнювачі осаду.
  • Для затримки дрібних пластівців, винесених з освітлювачів, у систему включені фільтри.
  • Після знезараження очищена вода подається в споживчу мережу.

Проте важливим недоліком цього процесу є складність регенерації осаду трикальційфосфату. Це призводить до великої витрати ортофосфатної кислоти на приготування нової суспензії: для очищення 1000 м³ води з концентрацією фтору 5 мг/л потрібно близько 0,15 т фосфатної кислоти.