Животноводство - важнейшая отрасль сельского хозяйства. Оно занимает ведущее место в народнохозяйственном комплексе России. От уровня его развития во многом зависит способность удовлетворения первоочередных материальных потребностей общества и продуктовая безопасность, так как главная задача животноводства - производство необходимого количества продуктов питания для населения и сырья для промышленности [7-10, 18, 19, 27,36]. Актуальность экомониторинга заключается в том, что поступление значительной части токсикантов в организм человека в основном происходит по системе: почва - растение (корм, рацион) - животное - продукт животноводства - человек [30, 31, 41]. А значит, основным путём поступления тяжелых металлов в организм человека служат пищевые продукты [35, 37, 39, 40]. Существуют межпородные и межвидовые различия в аккумуляции тяжелых металлов в различных органах и тканях животных [2-7, 26].
Тяжелыми металлами по классификации Н.Ф. Реймерса считаются металлы с плотностью более 8 г/см3. К ним относят более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Комиссия ВОЗ (1980) по пищевому кодексу включила восемь из них (Hg, Cd, Pb, Cu, As, Sr, Zn, Fe) в список компонентов, концентрация которых должна контролироваться при международной торговле продуктами питания [20]. Поэтому важно прижизненное определение тяжелых металлов в органах и тканях разных видов животных [11-13, 21-25].
Цель работы - определить закономерности накопления, изменчивость и сопряженность между тяжелыми металлами в печени крупного рогатого скота герефордской породы и установить их среднее популяционное значение.
Объекты и методы исследования
Исследование проведено на базе биохимической лаборатории СибНИПТИЖ. Для анализа были отобрано 30 образцов печени от быков герефордской породы в возрасте 17-18 месяцев, выращенных на территории Западной Сибири. Все животные на момент убоя были клинически здоровы. Содержание химических элементов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрометрах Shimadzu AA-7000 (Япония) и Perkin Elmer 360 (США) по ГОСТам. Полученные данные были обработаны с помощью методов описательной статистики с использованием программы STATISTICA 6.0 (StatSoft Inc., США) на персональном компьютере. Нормальность распределения оценивали с помощью критерия Шапиро-Уилка (W). Сопряжённость между признаками оценивали с помощью коэффициента корреляции Пирсона и коэффициента ранговой корреляции Тау Кендела для непараметрических признаков.
Результаты исследования
Данные по содержанию и изменчивости тяжелых металлов в печени быков герефордской породы представлены в таблице 1. Полученные результаты были протестированы на нормальность распределения, для этого был использован критерий Шапиро-Уилка. Распределение представленных элементов соответствовало нормальному (p>0,95). В печени бычков больше всех элементов аккумулируется - цинк, а менее всего - кадмий. Содержания кадмия и свинца в печени значительно ниже ПДК (СанПиН 2.3.2.1078-01) для Cd и Pb в печени (0,3 и 0,6 мг/кг). Соотношение тяжелых металлов можно представить в виде сравнения Zn>Cu и Pb>Cd в соотношении 1,5:1 и 3,4:1 соответственно. Высокая фенотипическая изменчивость отмечается у свинца и меди. Индивидуальная изменчивость уровня кадмия и цинка была относительно низкой.
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов в печени, мг/кг
|
Химический элемент |
n |
Х±Sx |
95% ДИ для среднего |
σ |
Сv |
Lim |
|
Cd |
28 |
0,038±0,002 |
0,034-0,041 |
0,008 |
22,3 |
0,024-0,062 |
|
Pb |
30 |
0,130±0,012 |
0,105-0,155 |
0,07 |
51,2 |
0,043-0,318 |
|
Cu |
30 |
27,3±2,4 |
22,3-32,2 |
13,2 |
48,4 |
4,4-53,7 |
|
Zn |
27 |
41,5±1,2 |
39,1-43,9 |
6,2 |
14,8 |
31,1- 51,9 |
В печени между концентрацией Cd, Pb, Cu и Zn не установлено достоверных корреляций. Однако были выявлены положительные ранговые корреляции Кендалла уровня кадмия с концентрацией натрия, железа и отрицательная с марганцем, а также установлена прямая связь между содержанием цинка и натрия (табл. 2).
Таблица 2
Корреляция между химическими элементами в печени
|
Коррелирующие признаки |
τ |
Коррелирующие признаки |
τ |
|
Cd - Na |
-0,48** |
Cd - Mn |
0,49** |
|
Cd - Fe |
-0,41** |
Zn - Na |
0,30* |
*Р<0,05; **Р<0,01;
Отрицательная корреляция между кадмием и железом подтверждает данные литературы о наличии отрицательной связи между ними [28]. Установлено что происходит увеличение всасывания кадмия в тонком отделе кишечнике от 5% до 20% при снижении концентрации железа в организме [42]. Благодаря защитной функции железа, абсорбция кадмия в кишечники может уменьшаться до 80% [32].
Обсуждение результатов
Определение содержания тяжелых металлов в органах и тканях животных имеет большое значение для оценки потенциального воздействия загрязняющих веществ человека [14-17].
Результаты нашего исследования по содержанию кадмия в печени были ниже (Р<0,001), чем концентрация Cd в печени крупного рогатого скота в Тюменской области (0,02 - 0,05 мг/кг) [1]. Выявленные уровни кадмия в печени скота в Словакии были еще более высокими 0,07-0,39 мг/кг [34]. Zasadowski и др. также определили содержание кадмия в печени у крупного рогатого скота в разном возрасте из регионов Вармии и Мазур в Польше [43]. В результате у животных в возрасте до двух лет в печени содержалось 0,159 мг/кг, а у животных старше двух лет - 0,267 мг/кг, что значительно выше наших показателей (Р<0,001). Результаты эксперимента говорят о значительном (в 1,5 раза) увеличении концентрации кадмия в печени (Р<0,001) в зависимости от возраста животных.
Содержание свинца в нашем опыте была ниже, чем у других авторов. Так, в Уральском федеральном округе у коров в печени концентрация свинца составила 0,30 мг/кг [1]. У крупного рогатого скота в Нигерии содержание свинца в печени 0,08±0,24 мг/кг [33], а в другом эксперименте в этой стране были исследован скот в различные периоды онтогенеза. У животных в возрасте до двух лет содержание свинца в печени было 0,614±0,896 мг/кг, в возрасте от 3 до 5 лет - 0,312±0,325 мг/кг, в возрасте 6-8 лет - 0,291±0,161 мг/кг и у животных старше 9 лет - 0,268±0,210 мг/кг [29]. По данным Korenekova и др. содержание свинца печени у крупного рогатого скота, выращенного в окрестностях металлургического завода в восточной Словакии, находилось в пределах 0,5-1,1 мг/кг [34].
Значение уровня меди и цинка в печени герефордского скота, полученные нами, бы близки с данными других авторов. Так концентрация меди в печени скота в Испании была 36,5 и 40,2 мг/кг в сельскохозяйственном районе и 26,6 и 36,8 мг/кг в индустриальном [38]. Уровень меди и цинка в печени крупного рогатого скота в Словакии находился в более широких пределах: у меди от 31,1 до 84,1 мг/кг, а у цинка - от 23,7 до 66,5 мг/кг в зависимости от места обитания животных [34].
Выводы
1. Установлены ориентировочные среднепопуляционные значения содержания и их доверительные интервалы для Cd, Pb, Cu и Zn в печени герефордского скота. Полученные данные по содержанию тяжелых металлов в печени можно использовать в качестве ориентировочной нормы для крупного рогатого скота герефордской породы в возрасте 17-18 месяцев в условиях Западной Сибири. Выявлены разнонаправленные корреляции уровня Cd с концентрацией Na, Fe и Mn и Zn c Na в печени.
2. На уровень накопления тяжелых металлов в печени крупного рогатого скота влияли - порода, возраст и экологические условия региона.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №15-16-30003)
Рецензенты:
Клименок И.И., д.с-х.н, профессор, зам. директора Сибирского Научно-исследовательского и проектно-технологического института животноводства, п. Краснобск;
Чемерис М.С., д.б.н., профессор кафедры химии ФГБОУ ВО Новосибирский ГАУ, г. Новосибирск.