Способ выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных
Владельцы патента RU 2328132:
Всероссийский государственный научно-исследовательский институт животноводства (ВИЖ) (RU)
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.
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 1 | ||
| Схема испытаний | ||
| Группы | n | Условия опыта |
| 1 - контрольная | 10 | ОР* |
| 2 - опытная | 10 | ОР + 1 г БД-ДКВ** на голову в день |
| 3 - опытная | 10 | ОР + 5 г БД-ДКВ** на голову в день |
| 4 - опытная | 10 | ОР + 10 г БД-ДКВ** на голову в день |
| Примечание. *) 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 2 | ||||||
| Поступление и элиминация с калом тяжелых металлов у поросят в опыте с БД-ДКВ | ||||||
| Тяжелые металлы (элементы) | Группы поросят | |||||
| 1 - контрольная | 2 - опытная | 3 - опытная | 4 - опытная | В среднем по 3-м опытным группам | % к контролю | |
| С ВОДОЙ | ||||||
| Кадмий, мг | нс обнаружено | - | - | |||
| Свинец, мг | 0,00066 | - | - | |||
| Цинк, мг | 0,0176 | - | - | |||
| Медь, мг | 0,0011 | - | - | |||
| С комбикормом | ||||||
| Кадмий, мг | 1,38 | - | - | |||
| Свинец, мг | не обнаружено | - | - | |||
| Цинк, мг | 1,17 | - | - | |||
| Медь, мг | 3,67 | - | - | |||
| С БД-ДКВ | ||||||
| Кадмий, мг | - | 0,00008 | 0,0004 | 0,0004 | 0,0002 | - |
| Свинец, мг | - | 0,0006 | 0,003 | 0,003 | 0,004 | - |
| Цинк, мг | - | 0,0006 | 0,003 | 0,003 | 0,004 | - |
| Медь, мг | - | не обнаружено | - | - | ||
| Суммарно с рационом | ||||||
| Кадмий, мг | 1,38 | 1,38008 | 1,38004 | 1,38004 | 1,3802 | 100,01 |
| Свинец, мг | 0,00066 | 0,00012 | 0,00366 | 0,00366 | 0,00248 | 375,75 |
| Цинк, мг | 1,1876 | 1,188 | 1,1906 | 1,1906 | 1,1897 | 100,17 |
| Медь, мг | 3,671 | 3,671 | 3,671 | 3,671 | 3,671 | 100,0 |
| Элиминация с калом | ||||||
| Кадмий, мг | не обнар. | 0,045 | 0,11 | 0,013 | 0,042 | >100 |
| Свинец, мг | 0,031 | 0,064 | 0,48 | 0,019 | 0,187 | 603,2 |
| Цинк, мг | 1,56 | 11,07 | 0,45 | 0,095 | 3,87 | 248,07 |
| Медь, мг | 0,11 | 2,87 | 0,42 | не обнар. | 1,09 | 990,9 |
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 3 | ||||||
| Динамика живой массы и среднесуточного прироста поросят | ||||||
| Группы | Количество, гол., в том числе хрячков/свинок | Живая масса, кг | Прирост за период опыта, кг | Среднесуточный прирост | ||
| в начале опыта, | в конце опыта,  | в граммах, | % | |||
| 1 контрольная | 10(5/5) | 16,4±0,92 | 29,7±1,02 | 13,3±0,20 | 443±10,28 | 100 |
| 2 опытная | 10(5/5) | 17,8±0,61 | 34,0±0,30 | 16,2*±0,30 | 540±10,28 | 121,8 |
| 3 опытная | 10(5/5) | 16,5±0,30 | 32,7±0,82 | 16,2*±0,30 | 540±10,28 | 121,8 |
| 4 опытная | 10(5/5) | 18,4±0,71 | 32,5±1,43 | 13,3±0,71 | 443±23,96 | 100 |
| Р<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 4 | |
| Влияние скармливания коровам биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из их организма радионуклида Cs137 | |
| Содержание Cs137, Беккорелей / кг | |
| Корма (сено+силос) | 8,6 |
| Выделилось с молоком: | |
| - контрольная группа | 2,8 |
| - опытная I | <МДА*) |
| - опытная II | <МДА*) |
| Выделилось с калом: | |
| - контрольная группа | 0,9 |
| - опытная I | 1,7 |
| - опытная II | 2,3 |
| *) - 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 5 | ||||
| Содержание тяжелых металлов в кормах и кале телят в опыте | ||||
| Наименование образца | Содержание, мг/кг | |||
| Cu | Zn | Pb | Cd | |
| Сено костровое | 3,61 | 11,06 | 0,20 | 0,02 |
| Силос из однолетних трав (горох+овес) | 1,70 | 5,28 | 0,26 | 0,012 |
| Зерносмесь (пшеница, горох, овес, ячмень) | 3,46 | 19,24 | 0,23 | 0,01 |
| Молоко цельное (сборное) | 0,083 | 7,41 | 0,039 | 0,05 |
| Кал (контрольная группа) | 1,13 | 8,51 | 0,19 | 0,008 |
| Кал (опытная группа) 5 г БД-ДКВ | 2,53 | 19,72 | 0,43 | 0,015 |
| % к контрольной | 223,8 | 231,7 | 226,3 | 187,5 |
| Кал (опытная группа) 10 г БД-ДКВ | 1,60 | 13,23 | 0,30 | 0,17 |
| % к контрольной | 141,6 | 155,5 | 157,9 | 2125,0 |
| Таблица 6 | ||
| Содержание радионуклидов в кормах и кале телят в опыте | ||
| Наименование образца | Содержание, Бк/кг | |
| Cs137 | Sr90 | |
| Сено костровое | <МДА | 2 |
| Силос из однолетних трав (горох+овес) | 3,4 | 20,2 |
| Зерносмесь (пшеница, горох, овес, ячмень) | <МДА | 0,8 |
| Молоко цельное (сборное) | <МДА | 8,5 |
| Кал (контрольная группа) | 0,9 | 4,1 |
| Кал (опытная группа) | 4,7 | 8,7 |
| 5 г БД-ДКВ | ||
| % к контрольной | 522,2 | 212,2 |
| Кал (опытная группа) 10 г БД-ДКВ | 1,70 | 8,40 |
| % к контрольной | 188,9 | 204,8 |
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.
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.
