Способ определения уровня цинка в почках свиней
Владельцы патента RU 2761031:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к животноводству, ветеринарии и экологии. Проводят микроэлементный анализ копытного рога свиней, определяют в копытном роге концентрацию Со и/или Mg, рассчитывают уравнения регрессии по концентрации Со и/или Mg в копытном роге и определяют содержание Zn в почках по оригинальным формулам. Способ точен, неинвазивен и нетравматичен, прост и удобен в исследовании. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к животноводству, ветеринарии и экологии и предназначено для использования в качестве критерия прижизненной оценки степени аккумуляции Zn в почках, используя в качестве маркеров содержание Со и Mg в копытном роге свиней.
В настоящее время антропогенная нагрузка на окружающую среду неустанно возрастает и наблюдается ее прогрессирующее загрязнение геохимическими элементами, в том числе и тяжелыми металлами. Благодаря выбросам промышленных предприятий, бытовым и сельскохозяйственных отходам различного рода загрязняющие вещества накапливаются в атмосфере, почве и гидросфере, при этом они обладают токсическим действием на живые организмы. Все это приводит к тому, что огромные площади, в том числе и занятые посевами сельскохозяйственных культур, подвергаются воздействию химических веществ, входящих в состав выбросов (O.I. Sebezhko et al. Comparative assessment of radioactive strontium and cesium contents in the feedstuffs and dairy products of Western Siberia. Indian Journal of Ecology. - 2017. - T. 44. - №3. - P. 662.).
Вследствие прогрессирующих процессов техногенеза, в результате которых химические элементы переходят в доступные для живых организмов формы возрастает объем ядовитых отходов, наносящих вред здоровью человека и животных (Н.Ф. Реймерс. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). - М: Журнал "Россия Молодая". - 1994. - С. 15).
Цинк относится к веществам второго класса опасности. Основным источником цинкового загрязнения территорий является выброс в атмосферу этого металлатяжелой промышленностью при высокотемпературных технологических процессах (Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. - М.: Мир, 2004. - С. 272).
Цинк в разной концентрации присутствует во всех органах, тканях, жидкостях и секретах организма. Более 95% всего цинка содержат в себе клетки. Цинк участвует практически во всех стадиях их роста. Данный элемент в умеренных количествах необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК, рибосом, играет важную роль в процессе трансляции и незаменим на многих ключевых этапах экспрессии гена и иммунных процессах, а также обладает детоксицирующим действием. При недостаточном содержании цинка в пищевом рационе отмечаются карликовость, задержка полового развития, поражение кожи, снижение обоняния. При хроническом дефиците цинка возникает ряд кожных заболеваний. Избыток цинка в растениях вызывает хлороз молодых листьев (Espinoza A. Iron, copper, and zinc transport: inhibition of divalent metal transporter 1 (DMT1) and human copper transporter 1 (hCTR1) by shRNA. Biol. Trace Elem. Res., 2012. - Vol. 146 (2). - pp. 281-286).
В тканях птицы содержание цинка в два раза больше, чем в тканях млекопитающих (М. Das. Need of education and awareness towards zinc supplementation: A review. International Journal of Nutrition and Metabolism. - 2012. - №4. - pp. 45-50).
У свиней и крупного рогатого скота разработаны методы прижизненного определения тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu) в органах и тканях с использованием биомаркеров (волоса) (патенты РФ №2548774, 2421726, 2426119, 2591825, 2602915, 2629605). Ранее было установлено, что по концентрации Mn в копытном роге свиней можно прижизненно определить содержание Cd в почках, мышечной ткани, печени (патент РФ №2342659).
Показано, что по содержанию Pb и Cd в щетине можно определить уровень Pb в печени (патент РФ №2285990).
Из всех видов сельскохозяйственных животных свиньи являются наиболее удобным модельным объектом при изучении различных болезней человека, так как многие физиологические и биохимические процессы у них сходны.
В настоящее время известен способ определения содержания Zn в пищевом сырье (мышечная ткань, внутренние органы и другие ткани), который можно использовать только после убоя животных (ГОСТ 33824-2016 Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионно-вольтамперометрический метод определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка). - М.: Госстандарт России, 2017. - 46 с).
Недостатком этого способа является невозможность прижизненной оценки степени загрязнения Zn органов и тканей. Поэтому в качестве оценки и коррекции экологической чистоты потенциального продовольственного сырья следует использовать копытный рог.
Предлагается способ определения содержания цинка в органах свиней, включающий анализ биосубстрата животного, отличающийся тем, что проводят микроэлементный анализ копытного рога свиньи методом атомно-эмиссионной спектрометрии, при этом для определения содержания цинка в почках устанавливают в копытном роге концентрацию одного или нескольких элементов, выбираемых из Zn, Со, Mg и рассчитывают уравнения регрессии:
y=0,0014-0,0881х, где х - концентрация Со (мг/кг) в копытном роге,
y - содержание Zn (мг/кг) в почках;
y=0,0024-0,024х, где х - концентрация Mg (мг/кг) в копытном роге,
y - содержание Zn (мг/кг) в почках.
Заявляемым способом решается задача оценки накопления цинка в почках свиней. Поставленная задача достигается путем установления концентрации в копытном роге Со и Mg с последующим расчетом уровня цинка в почках по уравнениям регрессии.
От существующих способов, при которых определение содержания тяжелого металла цинка в почках свиней возможно только после их убоя, заявляемый способ отличается тем, что устанавливается в копытном роге содержание Со и/или Mg и по нему прижизненно оценивается накопление цинка в почках.
Определение уровня загрязнения почек свиней тяжелым металлом цинком по заявляемому способу обеспечивает точность метода, безболезненность, отсутствие стрессирования и инфицирования животных, относительную простоту и удобство при проведении исследований. Таким образом, возможно создание банка проб копытного рога, потому как данный биосубстрат не нуждается в специальном оборудовании для хранения вследствие того, что он не портится и сохраняется неограниченное время. Интегральным показателем минерального обмена в организме животного является содержание макро- и микроэлементов в копытном роге. Навеску проб копытного рога, массой около 1 г отмывали детергентами и обезжиривали петролейным эфиром. Затем она промывалась дистиллированной водой и сушилась при температуре 70°C в течение 24 часов. Озоление проб проводили при постоянном, плавно нарастающем увеличении температуры от 200 до 450°C. Впоследствии озоленный остаток кипятили в концентрированной азотной кислоте при температуре 130…140°C до полного ее испарения. Далее проводили отжиг оставшейся органики при температуре 450°C до получения золы светлых тонов без темных включений (при наличии темных частиц снова повторяли два предыдущихэтапа). На завершающей стадии добавляли концентрированную соляную кислоту, затем минерализат выпаривали до мокрых солей и разбавляли бидистиллятом.
Концентрации изучаемых химических элементов в копытном роге определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии (АЭС) на базе Аналитического центра Института геологии и минералогии им. B.C. Соболева СО РАН (АЦКП ИГМ СО РАН). Для проведения анализа были использованы двухструйный дуговой плазмотрон «Факел» и многоканальный атомно-эмиссионный спектрометр «Гранд» производства ООО «ВМК-оптоэлектроника» (Россия).
Следует отметить, что содержание цинка в субпродуктах свиней не регламентируется СанПиН и не существует каких-либо ГОСТов, ПДК по допустимому содержанию этого химического элемента.
Из табл. 1 видно, что наибольшее содержание цинка, кобальта и марганца выявлено в почках. Таким образом, почки по накоплению цинка в 1,12 раза превосходит копытный рог (Р<0,05).
По содержанию в почках химические элементы образуют следующий ранжированный ряд - Mg>Zn>Co, в копытном роге - Mg>Zn>Co. Наименьшая изменчивость концентрации химических элементов в почках характерна для цинка, наибольшая - для кобальта и магния. В копытном роге изменчивость концентрации цинка была в 2,3 раза ниже, чем кобальта.
В таблице 2 показано, что высокая корреляция была отмечена между уровнем магния в копытном роге и цинком в почках (-0,767). Средняя по величине связь была между концентрацией Со в копытном роге и Zn в почках (0,575).
С целью неинвазивного определения накопления цинка в почках свиней на основании коэффициентов корреляции были рассчитаны коэффициенты и уравнения регрессии. Из табл.2 видно, что содержание цинка в почках можно определить по концентрации кобальта и марганца в копытном роге.
Таким образом, по уровню кобальта и магния в копытном роге, используя уравнения регрессии, можно прижизненно неинвазивным способом тестировать у свиней почки на содержание цинка. Это дает возможность оценить и скорректировать экологическую безопасность продовольственного сырья, получаемого при убое животных.
Способ определения уровня цинка в почках свиней, включающий анализ биосубстрата и отличающийся тем, что проводят микроэлементный анализ копытного рога свиней, определяют в копытном роге концентрацию Со и/или Mg и рассчитывают уравнения регрессии:
y=0,0014-0,0881х,
где х - концентрация Со (мг/кг) в копытном роге,
y - содержание Zn (мг/кг) в почках;
y=0,0024-0,024х,
где х - концентрация Mg (мг/кг) в копытном роге,
y - содержание Zn (мг/кг) в почках.
