СПОСОБ ВЫВЕДЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАДИОНУКЛИДОВ ИЗ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ Российский патент 2008 года по МПК A23K1/00 A23K1/12 A23K1/14 

Изобретение относится к животноводству, в частности к способам очистки организма животных от тяжелых металлов и радионуклидов.

Известен способ стимулирования эвакуации тяжелых металлов из организма животных через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) с помощью карбоната кальция химического синтеза через почву и объемистый вид корма - сено злаковое. Способ обеспечивает содержание в молоке 1311 мг/кг кальция и 0,99 мг/кг стронция стабильного при отношении первого ко второму порядка 1618, что соответствует норме (Г.Н.Вяйзенен, В.А.Савин, Г.А.Вяйзенен, И.Н.Таратухин и др. Тяжелый металлы в продуктах животноводства // Аграрная наука. - 1999. - №4. - С.11-12). Однако способ трудоемок и недостаточно технологичен.

Известно использование адсорбирующих свойств цеолита для очистки организма животных от стронция и кадмия (там же). Однако вопрос об использовании цеолитов для выведения из организма животных тяжелых металлов и радионуклидов далеко не изучен, так как они сами могут быть источником тяжелых металлов (ртути, мышьяка, свинца, кадмия и стронция (И.В.Петрухин. Корма и кормовые добавки. Справочник. - М.: Росагро-промиздат. - 1989. - 526 с.).

Известен способ очистки организма лактирующих коров от радиоактивного цезия путем скармливания животным в дополнение к основному рациону, состоящему из загрязненных радиоцезием кормов - сена, травы, гранул, - 3 г AFCF (аммоний-железо-гексоцианоферрат, NH₄ Fe [Fe (СМ)₆] - то есть 1,5 г утром и 1,5 г вечером) в смешанном корме или в кормовых гранулах. При этом содержание радиоцезия в молоке уменьшалось на 89-90% по сравнению с животными, получавшими такой же рацион без AFCF. Мясо этих же опытных животных содержало на 78% меньше радиоцезия, чем у контрольных животных (Hoffmans P. (1987). Bayerishe Landesanstalt fur Tierzucht in Grub, near Munich, personal communication. Радиоэкологические аспекты животноводства (последствия и контрмеры после катастрофы на Чернобыльской АЭС) / Р.Г.Ильязов, P.M.Алексахин, Н.А.Корнсев, А.Н.Сироткин и др. Под общ. ред. Р.Г.Ильязова. - Гомель: Полеспечать. - 1996. - 179 с.).

Известен способ выведения из организма овец радиоцезия путем скармливания им в дополнение к загрязненному радионуклидом рациону 1 г AFCF на гол./день. Уменьшение содержания радиоцезия в мясе составляло 87% по сравнению с животными, не получавшими AFCF (W.Schlolaut (1987). Hessische Landesanstalt fur Tierzucht, New-Ulrichstein near Homberg (Ohm, personal communication). У телят и свиней уменьшение радиоцезия в мясе составило 90% при введении 2 г AFCF на животное в день в смеси с кормом (J.R.Lindner. Baycrische Landesanstalt fur Ticrzucht, Grub near Munich, personal commynication, 1987. Радиоэкологические аспекты животноводства (последствия и контрмеры после катастрофы на Чернобыльской АЭС) / Р.Г.Ильязов, P.M.Алексахин, Н.А.Корнеев, А.Н.Сироткин и др. Под общ. ред. Р.Г.Ильязова. - Гомель: Полеспечать. - 1996. - 179 с.).

Известен способ выведения из организма животных радионуклидов с помощью гсксацианоферрат аммония (АГЦФ). Молочные козы с удоем 1,5 -2,5 л/сутки получали два раза в день силос и концентраты, смоченные водным раствором ¹³⁴CsC1 (1 кБк). У контрольных животных, не получавших АГЦФ, переход радионуклида в молоко составлял 10-12% от поступившей в организм радиоактивности, а добавление к рациону 30, 60 и 120 мг/кг АГЦФ позволило снизить переход радиоцезия в молоко до 6,4 и 1,5% соответственно (К.Hove, H.Staaland & О.Pedersen. 1988b. Effect of ammoniumhexacy - anoferrate an the accumulation of radiocesium in reindeer. Rangifer special issue. № 2, 32).

Известно применение препарата ферроцина в течение 49 дней в дозе 1, 3 и 6 г на голову в сутки откормочным бычкам при содержании их на рационе с уровнем загрязнения радиоцезием от 3,4 до 7,4 кБк/сутки позволило снизить концентрацию радионуклида в мышечной ткани в 4,5-6,3 раза по сравнению с контролем. Увеличение дозы препарата более 3 г/сутки на голову не повышало эффективность снижения концентрации радиоцезия в мышечной ткани откормочных бычков (Радиоэкологические аспекты животноводства (последствия и контрмеры после катастрофы на Чернобыльской АЭС) / Р.Г.Ильязов, P.M.Алексахин, Н.А.Корнеев, А.Н.Сироткин и др. Под общ. ред. Р.Г.Ильязова. - Гомель: Полеспечать. - 1996. - 179 с.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выведения из организма коров радиоцезия путем скармливания этим животным препарата БИФЕЖ - композиционного сорбента, включающего 90% измельченной древесины хвойных пород (фракция 0,5-5,0 мм) в дозе 60 г/голову и 10% ферроцина Fe₄[Fe(CN)₆]₃ в дозе 3 г/голову в сутки. Применение препарата снизило выделение радиоцезия с молоком через 4 суток в 2-3 раза, 7 суток - 10-20 раз. Увеличение дозы до 60-120 г на голову в сутки позволило снизить поступление радиоцезия в молоко в 4-10 раз (А.В.Васильев, Е.Г.Краснова, Н.Н.Исламов и др. Оценка эффективности ферроцинсодержащих препаратов как средств снижения поступления радиоцезия в продукцию животноводства. Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в агропромышленном производстве - пять лет спустя: итоги, проблемы и перспективы». Обнинск, 1991. T.1, с.145-146). Сорбент БИФЕЖ предотвращает усвоение радиоцезия из корма, связывая его в желудочно-кишечном тракте, а также одновременно сорбируя эндогенно экскретируемый радионуклид. Однако препарат является многокомпонентным, что усложняет технологию его приготовления, а рекомендуемые дозы сравнительно велики.

При создании настоящего изобретения задача заключалась в упрощении способа выведения из организма животных тяжелых металлов и радионуклидов.

Техническим результатом изобретения является разработка сравнительно простого, технологически доступного способа выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных, разводимых в зонах, загрязненных этими компонентами, расширение сырьевой базы получения и использования энтеросорбентов.

Технический результат изобретения достигается скармливанием животным с кормом дополнительно биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина коровам 10...30 г на голову в день, телятам - в дозе 5...10 г на голову в день, поросятам - в дозе 1...5 г на голову в день.

Сырьем для производства дигидрокверцетина являются лиственница сибирская и даурская. По сравнению с традиционными источниками антиоксидантов - виноградом, эвкалиптом, японской сакурой, лепестками роз и т.д. - сырье лиственницы позволяет в несколько раз снизить стоимость энтеросорбента при том же качестве. Среди хвойных пород в России лиственница занимает первое место по площади и запасу древесины.

Из древесины лиственницы производят лекарственный препарат диквертин (R)™, содержащий более 90% дигидрокверцетина, широко применяемый в медицине.

Согласно исследованиям и разработкам сначала получали дигидрокверцетин 96-97%-ной степени чистоты (В.А.Хуторянский, Б.Н.Баженов, М.Ю.Сайботалов, Н.А.Токавкина. Способ получения дигидрокверцетина / Патент РФ № 2091076. Опубл. в БИ 1997, № 27). Позднее, после введения стадии очистки методом полупрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии был получен дигидрокверцетин со степенью чистоты не ниже 99,5% (Н.А.Тюкавкина, В.А.Хуторянский, М.Ю.Сайботалов, Б.Н.Баженов. Средство для комплексной терапии заболеваний «Диквертин» и способ его получения. / Патент РФ № 2088256. Опубл. в БИ 1997, № 24).

Выделенный из древесины лиственницы сибирской высокочистый дигидрокверцетин представляет собой белый мелкокристаллический порошок с температурой плавления 220-222°С, хорошо растворимый в ацетоне, метаноле, этаноле, этилацетате, очень мало растворимый в воде. Доказана идентичность образцов дикверцатина, выделяемого из древесины лиственницы сибирской и древесины лиственницы даурской (М.Б.Плотников, Н.А.Тюкавкина, Т.М.Плотникова. Лекарственные препараты на основе диквертина. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2005. - 228 с.).

Настоящее изобретение разработано на основе изучения энтеросорбционных свойств биополимера древесины - мелкодисперсионного сыпучего порошка, полученного после спиртовой вытяжки, с содержанием примерно 1,5% дигидрокверцетина (БД-ДКВ) при скармливании его животным.

Пример 1. Испытания проведены на 4-х группах поросят крупной белой породы после отъема в возрасте 60 дней в течение 30 дней: с 14.01.2005 г. по 14.02.2005 г. на свиноферме ОНО ВИЖ «Кленово-Чегодаево» Московской области по схеме (табл. 1).

Таблица 1Схема испытанийГруппыnУсловия опыта1 - контрольная10ОР*2 - опытная10ОР + 1 г БД-ДКВ** на голову в день3 - опытная10ОР + 5 г БД-ДКВ** на голову в день4 - опытная10ОР + 10 г БД-ДКВ** на голову в деньПримечание.
*) ОР - основной рацион, который состоял из комбикорма для поросят-отъемышей в количестве в среднем за опытный период 1,4 кг/гол./день;**) БД-ДКВ - биополимер древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина.

Биополимер древесины с содержанием 1,5% ДКВ дополнительно измельчали на лабораторной мельнице до однородной сыпучей массы, которую вносили в корм, находящийся в кормушке, ежедневно в соответствии с дозами, указанными в схеме опыта.

За период опыта поросята во всех группах съедали полностью комбикорм.

Методом инверсионной вольтамперметрии была определена концентрация Cu, Zn, Pb и Cd в воде, комбикорме, биополимере и кале поросят (табл. 2).

Таблица 2Поступление и элиминация с калом тяжелых металлов у поросят в опыте с БД-ДКВТяжелые металлы (элементы)Группы поросят1 - контрольная2 - опытная3 - опытная4 - опытнаяВ среднем по 3-м опытным группам% к контролю С ВОДОЙКадмий, мгнс обнаружено--Свинец, мг0,00066--Цинк, мг0,0176--Медь, мг0,0011-- С комбикормомКадмий, мг1,38--Свинец, мгне обнаружено--Цинк, мг1,17--Медь, мг3,67-- С БД-ДКВКадмий, мг-0,000080,00040,00040,0002-Свинец, мг-0,00060,0030,0030,004-Цинк, мг-0,00060,0030,0030,004-Медь, мг-не обнаружено-- Суммарно с рациономКадмий, мг1,381,380081,380041,380041,3802100,01Свинец, мг0,000660,000120,003660,003660,00248375,75Цинк, мг1,18761,1881,19061,19061,1897100,17Медь, мг3,6713,6713,6713,6713,671100,0 Элиминация с каломКадмий, мгне обнар.0,0450,110,0130,042>100Свинец, мг0,0310,0640,480,0190,187603,2Цинк, мг1,5611,070,450,0953,87248,07Медь, мг0,112,870,42не обнар.1,09990,9

Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что БД-ДКВ обладает сорбционными свойствами по отношению к изучаемым микроэлементам, два из которых являются токсичными и их концентрация в кормах и продуктах питания населения регламентируется ветеринарными и санитарно-гигиеническими нормативами.

Данные по изменению живой массы и среднесуточного прироста поросят приведены в таблице 3.

Таблица 3Динамика живой массы и среднесуточного прироста поросятГруппыКоличество, гол., в том числе хрячков/свинокЖивая масса, кгПрирост за период опыта, кгСреднесуточный прироств начале опыта, в конце опыта, в граммах, %   1 контрольная10(5/5)16,4±0,9229,7±1,0213,3±0,20443±10,281002 опытная10(5/5)17,8±0,6134,0±0,3016,2*±0,30540±10,28121,83 опытная10(5/5)16,5±0,3032,7±0,8216,2*±0,30540±10,28121,84 опытная10(5/5)18,4±0,7132,5±1,4313,3±0,71443±23,96100Р<0,001.

За период опыта случаев заболевания и расстройств пищеварительного тракта у поросят контрольной группы, 2-й и 3-й опытных групп не отмечалось. В 4-й группе при даче 10 г биополимера древесины на голову в день у поросят через 2 недели после начала опыта наблюдались случаи расстройства пищеварения (поносы), которые продолжались в течение 1 недели. После снижения дозы БД-ДКВ до 5 г на голову в день расстройства пищеварения прекратились. Однако два поросенка в этой группе продолжали болеть до конца опыта и были истощены. Дача БД-ДКВ в дозе 1...5 г на голову в день была оптимальной.

В обеих группах среднесуточный прирост составил 540±10,28 г, что было выше на 97 г или на 21,8% по сравнению с контрольной группой и было статистически достоверно при Р<0,001.

В 4-ой опытной группе в среднем по 10 головам, включая больных, среднесуточный прирост составлял 443 г - на уровне контрольной группы. В расчете на восемь голов (без двух больных) среднесуточный прирост составлял 470 г, что было выше на 6,1% по отношению к контрольной группе.

Таким образом, дача биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина поросятам-отъемышам в дозе 1-5 г на голову в день была эффективной и экономически целесообразной.

Пример 2. В 2005 г. На ферме Тульского НИИСХ (Тульской области) был проведен опыт на коровах-аналогах черно-пестрой породы по изучению влияния скармливания в составе рациона в течение двух месяцев биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из организма радионуклидов Cs¹³⁷. При этом контрольная группа коров (n=10 голов) находилась на обычном рационе, первая опытная (n=10 голов) в дополнение к основному рациону (сено+силос) получала 10 г/гол./день БД-ДКВ, вторая опытная (n=10 голов) в дополнение к основному рациону получала 30 г / гол. / день БД-ДКВ. Результаты опыта представлены в таблице 4.

Таблица 4Влияние скармливания коровам биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из их организма радионуклида Cs¹³⁷ Содержание Cs¹³⁷, Беккорелей / кгКорма (сено+силос)8,6Выделилось с молоком:- контрольная группа2,8- опытная I<МДА^*)- опытная II<МДА^*)Выделилось с калом:- контрольная группа0,9- опытная I1,7- опытная II2,3*) - МДА - минимально детектируемая активность.

Лучшие результаты по сравнению с контролем получены при дополнении основного рациона коров БД-ДКВ в дозе 30 г/гол./день.

Пример 3. В опытах на телятах молочного периода выращивания, проведенном в экспериментальном хозяйстве Тульского НИИСХ (2005 г.), было изучено влияние скармливания телятам биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из организма тяжелых металлов и радионуклидов. Использовали две дозировки: 5 г и 10 г на голову в день.

Результаты исследования показали, что при загрязнении среды (корма) свинцом оптимальной дозой БД-ДКВ телятам является 5 г на голову в день, а при загрязнении кадмием - 10 г на голову в день (табл. 5). При загрязнении среды радионуклидами оптимальной дозой БД-ДКВ телятам является 5 г на голову в день (табл. 6).

Данные о содержании в кормах и кале телят тяжелых металлов приведены в таблице 5, а о содержании радионуклидов - в таблице 6.

Таблица 5Содержание тяжелых металлов в кормах и кале телят в опытеНаименование образцаСодержание, мг/кгCuZnPbCdСено костровое3,6111,060,200,02Силос из однолетних трав (горох+овес)1,705,280,260,012Зерносмесь (пшеница, горох, овес, ячмень)3,4619,240,230,01Молоко цельное (сборное)0,0837,410,0390,05Кал (контрольная группа)1,138,510,190,008Кал (опытная группа) 5 г БД-ДКВ2,5319,720,430,015% к контрольной223,8231,7226,3187,5Кал (опытная группа) 10 г БД-ДКВ1,6013,230,300,17% к контрольной141,6155,5157,92125,0

Таблица 6Содержание радионуклидов в кормах и кале телят в опытеНаименование образцаСодержание, Бк/кгCs¹³⁷Sr⁹⁰Сено костровое<МДА2Силос из однолетних трав (горох+овес)3,420,2Зерносмесь (пшеница, горох, овес, ячмень)<МДА0,8Молоко цельное (сборное)<МДА8,5Кал (контрольная группа)0,94,1Кал (опытная группа)4,78,75 г БД-ДКВ  % к контрольной522,2212,2Кал (опытная группа) 10 г БД-ДКВ1,708,40% к контрольной188,9204,8

Включение в рацион телят по 5 г БД-ДКВ на голову в день увеличило выведение Cu, Zn, Pb и Cd более чем в 2 раза, при даче 10 г - в среднем по Cu, Zn и Pb в 1,5 раза, а по Cd - более чем в 20 раз.

При включении в рацион БД-ДКВ в количестве 5 - 10 г на голову в день экскреция Sr⁹⁰ с калом была более чем в 2 раза выше, чем в контроле. Экскреция Cs¹³⁷ с калом при даче с рационом 5 г БД-ДКВ превышала контрольных животных более чем в 5 раз, а при даче 10 г - почти в 2 раза.

Видимого преимущества в приростах телят в течение двух месяцев скармливания БД-ДКВ по отношению к контрольным телятам не наблюдали. Среднесуточный прирост в этот период был в среднем по месяцам опыта 503-550 г и 396-476 г соответственно при скармливании 5 и 10 г БД-ДКВ и 480-563 г в контроле. Однако в течение последующих трех месяцев наблюдения после прекращения дачи телятам БД-ДКВ среднесуточный прирост телят 1-й группы составлял 1200, 1016 и 1080 г, у 2-й группы - 1119, 993 и 1206 г, в то время как у контрольных телят они были несколько ниже и составляли соответственно 1132, 763 и 1167 г.

Применение биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина в качестве кормовой добавки повышает жизнеспособность организма молодняка, что положительно сказывается на его продуктивности.

Анализ уровня техники показал, что известен способ выведения из организма животных радионуклидов и тяжелых металлов, включающий дачу животным с кормом дополнительного ингредиента, направленного на выведение из организма животных радионуклидов и тяжелых металлов (RU 2028790, А 23К 1/16, 20.02.1995). При этом достигается тот же технический результат, что и в заявленном изобретении.

Отличием является то, что в качестве ингредиента используют биополимер древесины - дигидрокверцетин, который скармливают животным в дозе: коровам 10...30 г на голову в день, телятам - 5...10 г на голову в день, поросятам - 1...5 г на голову в день.

Кроме того, противопоставленное изобретение (RU 2028790, 20.02.1995) предусматривает использование сложной смеси кормов (рационы) с добавлением химических веществ с последующей дополнительной технической обработкой данной смеси, что ограничивает возможность использования данной смеси на разных видах и половозрастных группах сельскохозяйственных животных.

В предложенном изобретении биополимер древесины дигидрокверцетин является отходом производства дигидрокверцетина, способ получения которого описан в заявке (RU 2003120469; 20.02.2005). БД-ДКВ можно вносить в рацион любого состава для всех видов сельскохозяйственных животных без предварительной подготовки. При этом заявленный способ расширяет арсенал средств, позволяющих выводить из организма животных тяжелые металлы и радионуклиды и одновременно обеспечивает экологичность производства дигидрокверцетина. Наличие в биополимере древесины 1,5% дигидрокверцетина позволяет нормализовать обменные процессы в организме животных и повысить его резистентность, что особенно важно при разведении животных в техногенных зонах страны.

Противопоставленное изобретение (RU 2003120469; 20.02.2005) представляет собой композицию из 1-3 об.% дигидрокверцетина и наполнителя 99-97% арабиноталактана с радиопротеторным действием, что связано с действием данного препарата в качестве антиоксиданта, препятствующего перекисному окислению липидов в организме.

В предложенном изобретении БД-ДКВ является отходом производства дигидрокверцетина и готовым продуктом для применения, в котором сорбентом тяжелых металлов и радионуклидов является биополимер древесины, а наличие дигидрокверцетина на уровне 1,5% придает данному средству антиоксидантную активность. Его применение позволяет в техногенных зонах обеспечивать получение нормативной продукции и повысить жизнеспособность животных.

Изложенное показывает, что между данными композициями имеются существенные различия как по составу, так и по специфике их действия.

Изобретение применимо в животноводстве, в частности, в экологизации технологии выращивания молодняка сельскохозяйственных животных и продуктивного использования коров в техногенных по тяжелым металлам и радионуклидам зонах страны.

Изобретение относится к кормопроизводству, в частности к способам очистки организма животных от тяжелых металлов и радионуклидов. Способ включает дачу животным с кормом дополнительного энтеросорбента - биополимера древесины, а именно: животным скармливают биополимер древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина в дозе: коровам 10...30 г на голову в день, телятам - 5...10 г на голову в день, поросятам - 1...5 г на голову в день. Изобретение позволяет разработать сравнительно простой, технологически доступный способ выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных. 6 табл.

Способ выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных, включающий дачу животным с кормом дополнительного энтеросорбента - биополимера древесины, отличающийся тем, что животным скармливают биополимер древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина в дозе: коровам 10...30 г на голову в день, телятам 5...10 г на голову в день, поросятам 1...5 г на голову в день.