Способ определения содержания свинца в органах крупного рогатого скота

Изобретение относится к областям животноводства, ветеринарии и экологии. Способ заключается в том, что в волосе животного определяют содержание калия и меди методом атомно-эмиссионной спектрометрии. После чего рассчитывают уравнение регрессии, при этом по показателю концентрации калия определяют содержание свинца в печени и почках животных, а по концентрации меди определяют содержание свинца в селезенке. Способ вызывает минимальный уровень стресса у животных, обеспечивает неинвазивность отбора проб, удобство при их хранении и транспортировке. 3 табл.

 

Предполагаемое изобретение относится к животноводству, ветеринарии, экологии и предназначено для прижизненного определения степени аккумуляции свинца в паренхиматозных органах крупного рогатого скота.

Концентрация элементов в волосах меньше подвергается жесткому гомеостатическому контролю в отличие от жидких внутренних сред организма. Пробы волоса являются интегральным показателем минерального обмена организма. Содержание элементов в волосах воспроизводит минеральный статус организма, что позволяет использовать анализ элементов волоса для раннего обнаружения патологических процессов, происходящих в организме (Скальный А.В., Лакарова Е.В., Кузнецов В.В., Скальная М.Г. Аналитические методы в биоэлементологии. - СПб.: Наука, 2009. - С.22-28).

Свинец - один из наиболее токсичных для человека и животных элементов. Воздействие на животных повышенных концентраций свинца приводит к накоплению его в организме. Разница в токсичности соединений свинца объясняется их различной растворимостью в жидкостях организма, например, в желудочном соке. Известно, что при химическом анализе состава волос можно проследить воздействие и динамику накопления свинца у человека и животных (Д.Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. - СПб.: Наука, 2008. - С.473-479; Скальный А.В., Лакарова Е.В., Кузнецов В.В., Скальная М.Г. Аналитические методы в биоэлементологии. - СПб.: Наука, 2009. - С.22-28).

При отравлениях свинцом в организме в результате его взаимодействия с кальцием, магнием и натрием происходят патохимические сдвиги.

Известны способы определения концентрации свинца в пищевом сырье, включая мышцы и другие органы, которые можно использовать только после забоя животных (ГОСТ 30178-96. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов для сырья и пищевых продуктов. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2003. - С.1-6; ГОСТ 30538-97. Методика определения токсичных элементов атомно-эмиссионным методом в пищевых продуктах. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2001. - С.11-16).

Однако существующими способами невозможно оценить степени загрязнения свинцом органов и тканей при жизни и устранить токсическое действие свинца на организм животного. Употребление человеком субпродуктов крупного рогатого скота, загрязненных свинцом, может представлять определенную опасность для здоровья.

Техническая задача - определение свинца в органах прижизненным способом.

Данный способ определения содержания свинца в органах крупного рогатого скота включает анализ биосубстрата животного. Проводят определение элементного состава волоса атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой или методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии, устанавливают концентрацию калия для определения свинца в печени и почках, а для определения содержания свинца в селезенке определяют уровень меди в волосе и рассчитывают следующие уравнение прямолинейной регрессии:

у=-3,0644+0,5069х, где x - концентрация Cu (мг/кг) в волосе, у - содержание Pb (мг/кг) в печени;

у=-0,05 71+0,0122х, где x - концентрация Cu (мг/кг) в волосе, у - содержание Pb (мг/кг)в селезенке;

у=-1,3619+0,0276х, где x - концентрация K (мг/кг) в волосе, у - содержание Pb (мг/кг) в печени;

у=0,0195+0,0005х, где x - концентрация K (мг/кг) в волосе, у - Pb (мг/кг) в почках.

Вышеизложенным способом решается задача оценки накопления свинца в печени, почках и селезенке крупного рогатого скота.

По уровню калия в волосе рассчитывают концентрацию свинца в печени и почках, а по концентрации меди - также в печени и селезенке.

От существующих методов, при которых определение концентрации свинца в органах и тканях животного возможно только после забоя, заявленный способ отличается тем, что устанавливается содержание в волосе калия и меди и по нему оценивается накопление свинца в печени, почках и селезенке. Содержание свинца в печени и селезенке может быть определено по концентрации меди в волосе.

Определение свинца в паренхиматозных органах предлагаемым способом обеспечивает снижение стресса животных, удобство при хранении и транспортировке проб.

Пример выполнения

Концентрацию макроэлементов в пробах определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) в лаборатории аналитической геохимии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН. Исследования проб паренхиматозных органов и мышечной ткани выполняли на спектрометре серии IRIS Advantage производства Thermo Jarrell Ash.

Концентрацию свинца определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Исследования проб проводили на спектрофотометре Perkin-Elmer Zeeman/3030.

Пробы волоса брали в области лопатки, отмывали детергентами и обезжиривали ацетоном. Затем промывали дистиллированной водой и сушили при температуре 70°С в течение 24 часов. Озоление проб проводилось при постепенном увеличении температуры от 200 до 450°С.

Минерализацию считали законченной, когда зола становилась белого или слегка сероватого цвета. Обычно это происходило за 10-15 часов. Затем пробы охлаждали при комнатной температуре. В кварцевые чашки с пробами вносили 5 мл азотной кислоты, сверху накрывали фторопластовой крышечкой и оставляют на 12 часов. Затем пробы нагревали на электроплитке до получения сухого осадка. Далее в каждую пробу вносили 1 мл хлорной и 5 мл азотной кислоты, сверху накрывали фторопластовой крышечкой. Содержимое чашек упаривали на электроплитке. Когда раствор становился прозрачным, в каждую чашку вносили 5 мл соляной кислоты 1:1. Это повторяли до получения влажного осадка солей желтоватого цвета. Затем вносили 5 мл 5% соляной кислоты в каждую пробу. Нагревали на электроплитке до растворения осадка. Полученные пробы оставляли остывать при комнатной температуре. В каждую пробу добавляли 2 мл скандия, конечная концентрация скандия в растворе 2 мкг/мл. Аккуратно переливали полученный раствор в пробирки. После разбавляли его бидистиллированной водой до 10 мл.

Метод плазменной спектрометрии один из универсальных и прогрессивных методов элементного анализа вещества, его использование дает возможность одновременного определения большого набора химических элементов, в том числе и с низкими пределами обнаружения, из одной навески.

Анализируя данные таблицы 1, необходимо отметить, что наибольшая концентрация свинца у исследуемых животных была в сердце и печени. По уровню аккумуляции свинца органы располагались в следующем порядке: сердце > печень > легкие > почки > селезенка.

Таблица 1
Содержание свинца в органах крупного рогатого скота, мг/кг
Орган		σ	Lim
Печень	0,64±0,249	1,27±0,176	0,15-6,73
Почки	0,05±0,006	0,03±0,004	0,01-0,14
Селезенка	0,03±0,005	0,02±0,03	0,01-0,09
Сердце	0,82±0,115	0,58±0,08	0,01-1,99
Легкие	0,17±0,018	0,09±0,01	0,06-0,47

Изучено содержание некоторых элементов в волосе бычков черно-пестрой породы (табл.2). Уровень кальция, натрия, фосфора, калия, магния и меди по степени аккумуляции в волосе можно расположить в следующем порядке: Na>Ca>Mg>P>K>Cu. Индивидуальная фенотипическая изменчивость элементов была относительно низкой у кальция, меди, магния, натрия. Относительно высокое содержание кальция в волосах говорит не о его избытке в организме, а отражает усиленный кругооборот этого элемента в организме.

Таблица 2
Содержание некоторых химических элементов в волосе, мг/кг
Элемент		σ	Cv	Lim
Ca	4952,15±168,31	858,2±119,2	17,3±2,4	3636-6556
Mg	829,1±30,09	157,7±20,2	19,0±2,7	589,8-1264
Na	4986,69±211,76	1079,7±149,9	21,6±3	3591-8553
K	72,35±7,36	37,6±5,2	51,9±7,2	39,47-220
P	348,57±19,54	99,6±13,8	28,6±3,9	204-739
Cu	7,30±0,2	1,03±0,14	14,1±2,0	5,07-9,59

Показано, что между изученными показателями существуют средние и высокие положительные корреляции. С целью прогнозирования уровня свинца в паренхиматозных органах были рассчитаны уравнения регрессии. Накопление свинца в печени и селезенке можно определить по концентрации меди в волосе. По концентрации калия в волосе определяют уровень свинца в печени и почках.

Таблица 3
Связь уровня меди и калия с концентрацией свинца в органах и тканях животных
Пары элементов	r+sr	у=a+bx	R2
Cu волос - Pb печень	0,41±0,16*	у=-3,0644+0,5069х	0,301
Cu волос - Pb селезенка	0,52±0,14**	у=-0,0571+0,0122х	0,271
K волос - Pb печень	0,81±0,06***	у=-1,3619+0,0276х	0,667
K волос - Pb почки	0,54±0,14**	у=0,0195+0,0005х	0,301
*Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001.

В качестве наиболее информативного показателя выступает концентрация калия в волосе. С ее помощью можно установить уровень свинца в печени и почках.

Таким образом, использование уравнений регрессии позволяет прижизненно неинвазивным способом прогнозировать концентрацию свинца в паренхиматозных органах по уровню калия и меди в волосе.

Способ определения содержания свинца в органах крупного рогатого скота, включающий анализ биосубстрата животного, отличающийся тем, что в качестве биосубстрата используют волос животного, определяют содержание в нем калия и меди методом атомно-эмиссионной спектрометрии, после чего рассчитывают уравнение регрессии, при этом по показателю концентрации калия определяют содержание свинца в печени и почках животных, а по концентрации меди определяют содержание свинца в селезенке:
у=-3,0644+0,5069х, где х - концентрация Cu (мг/кг) в волосе,
у - содержание Pb (мг/кг) в печени;
у=-0,0571+0,0122х, где х - концентрация Cu (мг/кг) в волосе,
у - содержание Pb (мг/кг) в селезенке;
у=-1,3619+0,0276х, где х - концентрация K (мг/кг) в волосе,
у - содержание Pb (мг/кг) в печени;
у=0,0195+0,0005х, где х - концентрация K (мг/кг) в волосе,
у - Pb (мг/кг) в почках.