СПОСОБ ОЦЕНКИ КАДМИЯ В ПЕЧЕНИ И ЛЕГКИХ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА Российский патент 2015 года по МПК G01N33/48 

Предлагаемое изобретение относится к животноводству, ветеринарии, экологии и предназначено для использования в качестве теста на степень аккумуляции кадмия в легких крупного рогатого скота.

Кадмий является одним из самых опасных распространенных экологических загрязнителей, который способен вызывать серьезные изменения в организме (Незавитин А.Г. Проблемы сельскохозяйственной экологии / А.Г. Незавитин, В.Л. Петухов, А.Н. Власенко. - Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. - 255 с.). Поэтому Российским СанПиНом (Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: СанПиН 2.1.4.1074-01. - Введ. 2002-01-01. - М.: Минздрав России, 2002, - стр. 6) он отнесен ко 2-му классу опасности -«высоко опасным веществам». Кадмий токсичен, даже при не больших дозах. Основные пути поступления кадмия в организм - алиментарный и респираторный (Бокова Т.И. Экологические основы инновационного совершенствования пищевых продуктов: монография / Т.И. Бокова. - Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2011. - с. 25).

Исследования, проведенные на молодняке жвачных, показывают, что кадмий оказывает негативное влияние на темпы роста животных (Masaoka, Т. Effects of sulphur, molybdenum and Cd on the growth rate and trace element status in the ruminants and pigs / T. Masaoka, M. Anke, B. Groppel, F. Akahori // 6th Int. Trace Element Symp., 1989. - Vol. 2. - P. 510-525). Поэтому мониторинг уровня кадмия у животных необходимо проводить с целью его дальнейшей коррекции и снижения аккуляции в конечных продуктах животноводства. Это в свою очередь будет способствовать получению экологически безопасной продукции. Содержание многих химических элементов зависит от вида животных, направления и уровня продуктивности, возраста, экологических условий среды, сезона года и состояния здоровья (Желтиков А.И. Черно-пестрый скот Сибири / А.И. Желтиков, В.Л. Петухов, О.С.Короткевич - Новосибирск: НГАУ, 2010. 500 с.).

Существуют способы определения кадмия в пищевом сырье, которое получено уже после убоя животных (Продукты пищевые. Методика определения токсических элементов атомно-эмиссионным методом. - М.: Госстандарт России, 1997. - С. 10-21). Кроме того, известен способ определения кадмия в мышечной ткани крупного рогатого скота (Патент РФ №2426119) и свиней (Патент РФ №2342659). Недостаток первого метода заключается в том, что кровь не лучший показатель элементного состава организма, так как не отличается постоянством химического состава. Оба метода трудоемки для взятия образцов и подвергают животных значительному стрессу. От рассмотренных выше методов предлагаемый нами способ отличается тем, что проводят определение химического состава волоса, взятого от живых животных, методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Устанавливают концентрацию Fe и Ti в волосе для определения кадмия в легких. И рассчитывают уравнение регрессии:

у=-0,3152х+0,0476, где х - содержание Fe (мг/кг) в волосе,

у - содержание Cd (мг/кг) в легких.

у=-18,672х+0,047, где х - содержание Ti (мг/кг) в волосе,

у - содержание Cd (мг/кг) в легких.

Заявленным способом решается задача оценки накопления кадмия в легких крупного рогатого скота герефордской породы. Поставленная задача достигается с помощью определения концентрации Ti и Fe в волосе с последующим расчетом уровня кадмия в легких с использованием уравнения регрессии. По содержанию Fe и/или Ti в волосе устанавливают содержание кадмия в легких.

Пример выполнения

Пробы волос были взяты у бычков герефордской породы в возрасте 18 месяцев в области холки. Волос для анализа был тщательно промыт.Чтобы очистить волос от загрязнения, навеску волос помещали в колбу с дистиллированной водой и потом пробу перемешивали в течение одной минуты миксером со скоростью вращения 1000 об/мин. Затем воду меняли до 10 раз, повторяя эту процедуру. Потом волос промывался в ацетоне марки ОСЧ 49-5 в течение двух минут, после чего промывался 3 раза дионизированной водой. И высушивался при комнатной температуре.

Для анализа взвешивали навеску массой 100 мг и помещали в кварцевую чашку. Чашку с навеской пробы ставили в холодную кварцевую печь. Температуру печи поднимали до 250°C. Пробу выдерживали при данной температуре 15 минут. Затем температуру поднимали до 450°C и выдерживали 15 минут. Затем пробу оставляли в печи остывать до комнатной температуры. После обугливания проба перетиралась в кварцевых чашках до состояния порошка черного цвета. Затем из подготовленной пробы отбирали навеску массой 10 мг и смешивали с 50 мг графитового порошка и 40 мг спектроскопического буфера (15% NaCl и графитовый порошок). Непосредственно для анализа отбиралось 20 мг из полученной смеси.

Химические элементы в волосе определялись с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа на базе аналитической лаборатории Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН. Для проведения анализа были использованы двухструйный дуговой плазмотрон «Факел» и многоканальный атомно-эмиссионный спектрометр «Гранд» производства ООО «ВМК-оптоэлектроника» (Россия).

Исследование проб легких проводили на базе биохимической лаборатории Сибирского научно-исследовательского проектно-технического института животноводства. Для анализа использовали атомно-абсорбционный спектрофотометр Shimadzu Perkin Elmer 360 (США).

Пробоподготовка для атомно-абсорбционного анализа происходила в следующей последовательности: посуду после мойки в мыльном растворе промывали водопроводной водой и ополаскивали бидистиллированной водой, потом сушили. Пробы (весом 100 г) измельчались до однородной массы, затем высушивались в печи при температуре 60-70°C около 12 часов до постоянной массы. Из полученного сухого остатка отвешивали 3 г, которые озоляли в муфельной печи при температуре 500-550°C. Через 10-15 часов минерализация заканчивалась, зола приобретала серый или белый цвет. После этого пробы остывали при комнатной температуре. Далее полученный зольный остаток массой 3 г растворяли в 3-х мл 50% соляной кислоты, затем пробы нагревались на электроплите для получения сухого осадка, затем этот остаток переносился в колбу путем разведение его в 25 мл дистиллированной воды. Полученный готовый раствор исследовался на элементный состав.

Исходя из результатов, представленных в таблице 1, можно отметить, что в легких бычков герефордской породы более других элементов аккумулируются Zn, а менее всего - Cd. По уровню концентрации химических элементов в легких можно расположить в виде возрастающего ряда: Cd<Pb<Cu<Zn. В то же время наибольшая фенотипическая изменчивость характерна для Cd, а наименьшая - для Zn.

В таблице 2 содержатся данные по содержанию некоторых химических элементов в волосе. По уровню аккумуляции химические элементы можно представить в виде возрастающего ранжированного ряда: Fe>Mn>Cu>Ti. Следовательно, железо в набольшей степени имеет накопление в волосе, а титан - в наименьшей. Высокая фенотипическая вариация наблюдается по Mn, а низкая - по Си. Это отражается в широком отношении крайних вариантов Mn, а узкое - Cu.

В таблице 3 показано, что между изученными показателями имеются достаточно высокие отрицательные корреляции. С целью прогнозирования уровня кадмия в легких были рассчитаны уравнения регрессии. По уровню железа и/или титана в волосе можно вычислить концентрацию кадмия в легких.

Таким образом, предложенные уравнения регрессии позволяют провести прижизненную малоинвазивную оценку содержания кадмия в легких, используя при этом только пробы волоса.

(57) Изобретение относится к областям животноводства, ветеринарии и экологии и предназначено для определения кадмия в легких крупного рогатого скота. Способ включает анализ биосубстрата. Проводят микроэлементный анализ волоса крупного рогатого скота. Определяют в волосе концентрацию Fe и/или Ti и рассчитывают уравнение регрессии:

у=-0,3152х+0,0476, где х - содержание Fe (мг/кг) в волосе,

у - содержание Cd (мг/кг) в легких.

у=-18,672х+0,047, где х - содержание Ti (мг/кг) в волосе,

у - содержание Cd (мг/кг) в легких.

Способ точен, атравматичен и неинвазивен, прост и удобен в использовании. 3 табл., 1 пр.

Способ определения кадмия в легких крупного рогатого скота, включающий анализ биосубстрата, отличающийся тем, что проводят микроэлементный анализ волоса крупного рогатого скота, определяют в волосе концентрацию Fe и/или Ti и рассчитывают уравнение регрессии:
у=-0,3152х+0,0476, где х - содержание Fe (мг/кг) в волосе,
у - содержание Cd (мг/кг) в легких;
у=-18,672х+0,047, где х - содержание Ti (мг/кг) в волосе,
у - содержание Cd (мг/кг) в легких.