Применение новых ферроцинсодержащих комплексных кормовых добавок для снижения содержания 137Cs в молоке коров

Применение новых ферроцинсодержащих комплексных кормовых добавок для снижения содержания 137Cs в молоке коров

Губарева О.С., Исамов Н.Н., Цыгвинцев П.Н.

ФГБНУ ВНИИ радиологии и агроэкологии, Обнинск

Решение проблемы производства продукции животноводства, соответствующей санитарно-гигиеническим нормам, на радиоактивно загрязнённых территориях остаётся актуально и практически значимо. Одним из путей её реализации является применение сорбентов из класса ферроцианидов. В работе исследовали эффективность новых рецептур кормовых добавок на основе гексацианоферрата (II) калия-железа (III) (лазурь железная милори) в сравнении с сорбентом «Бифеж» по показателю снижения перехода 137Cs в молоко и мясо. Испытания были выполнены в производственных условиях на базе СПК «Рабочий» Гордеев-ского района Брянской области. Применение ферроцинсодержащих препаратов (лазурь железная милори) в составе новых рецептур комплексных кормовых добавок позволило снизить концентрацию 137Cs в молоке коров в 2-4 раза на 15 сутки и до 5 раз на 30 сутки по сравнению с контролем. Все другие показатели качества молока, за исключением жирности, остались без изменений. Увеличение жирности молока во всех группах животных, в том числе и контрольной, к концу эксперимента обусловлено физиологическим состоянием животных (снижение молочной продуктивности к концу лактации).

Ключевые слова: 137Cs, радиоактивно загрязнённые территории, продукция животноводства, молоко, мясо, кормовая добавка, ферроцин, сорбент, бифеж, премикс, жмых.

Введение

В результате аварии на Чернобыльской АЭС значительные территории РФ оказались загрязнёнными долгоживущим изотопом 137^, что потребовало применения реабилитационных мероприятий в различных отраслях аграрно-промышленного комплекса (АПК). Проблема производства продукции животноводства, соответствующей санитарно-гигиеническим нормам, на радиоактивно загрязнённых территориях актуальна и практически значима. Опыт ведения кормопроизводства в условиях радиоактивного загрязнения территорий показал, что в настоящее время комплексное применение агротехнических и агромелиоративных мероприятий не позво-

137

ляет существенно снизить переход Cs из кормов, произрастающих и заготавливаемых на загрязнённых территориях, в продукцию животноводства. В то же время применение сорбентов из класса ферроцианидов способствует получению мяса и молока, соответствующих принятым гигиеническим нормам.

В настоящее время разрешено применение фармакопейного сорбента - ферроцина и его ветеринарного аналога - ферроцин-2. Класс опасности и токсичности препарата соответственно 4 и 5.

Оценка эффективности сорбентов этого класса в зависимости от формы соединения и дисперсности позволила отобрать ферроцианид железа с диаметром частиц 0,02-0,03 мм, поскольку при большей дисперсности (более 0,1 мм) препарат мало эффективен [1]. Следует отметить, что эффективность сорбции радионуклида 137^ сорбентом более мелкой дисперсности (менее 0,02 мм) и его влияние на качество продукции животноводства изучено недостаточно полно.

Применение ферроцинсодержащих препаратов является известным и надёжным способом снижения поступления 137^ в организм сельскохозяйственных животных. Ферроцианиды

Губарева О.С.* - ст. научн. сотр., к.б.н.; Исамов Н.Н. - зав. лаб., к.б.н.; Цыгвинцев П.Н. - зав. лаб., к.б.н. ФГБНУ ВНИИРАЭ.

*Контакты: 249032, Калужская обл., Обнинск, Киевское шоссе, 109-й км. Тел.: 8 (484) 399-69-47; e-mail: gosolga56@mail.ru.

образуют с радиоактивным цезием комплексное нерастворимое соединение. Механизм повышенной способности ферроцианидов сорбировать радионуклиды обусловлен особым строением их кристаллической решетки [2]. Также было установлено, что ферроцианиды устойчивы к действию кислот и щелочей в диапазоне pH=1,0-11,0, что положительно сказывается на их сохранности при прохождении желудочно-кишечного тракта животных.

Ферроцин малотоксичен, не всасывается и не изменяется в желудочно-кишечном тракте жвачных животных. Длительное нахождение корма (22-24 ч) в желудке животных и пережевывание его обеспечивают длительный контакт введенного ферроцина со всей массой съеденного корма в течение суток. Таким образом, связанный цезий, не всасываясь, проходит транзитом через желудочно-кишечный тракт и выводится с калом.

Применение новых рецептур кормовых добавок, содержащих сорбент и премикс (предварительно смешанные сухие компоненты, дозируемые в микроколичествах) в рационе животных, может снизить как эффективность сорбции радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных, так и эффективность самого премикса за счёт неспецифической сорбции ферроци-ном микроэлементов, в нём содержащихся. В состав премикса включены все те вещества, которые необходимы животным, но которые они не получают в достаточном объёме из обычных кормов. Все вещества находятся в оптимальных количествах и соотношениях [3].

Целью исследований являлась оценка новых рецептур кормовых добавок на основе гек-сацианоферрата (II) калия-железа (III) (лазурь железная милори) на продуктивность, качественные показатели молока и сорбцию 137Cs в желудочно-кишечном тракте дойных коров.

Материалы и методы

С целью снижения накопления радиоцезия в организме животных и продукции животноводства на базе СПК «Рабочий» Гордеевского района Брянской области были проведены производственные испытания новых рецептур кормовых добавок, разработанных в ФГБНУ ВНИИРАЭ (ТУ для крупного рогатого скота (КРС), на основе гексацианоферрата (II) калия-железа (III) (лазурь железная милори, ферроцин).

Территория хозяйства СПК «Рабочий» Гордеевского района Брянской области подверглась радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. Основным дозообра-

137

зующим радионуклидом является Cs. Сельскохозяйственные угодья хозяйства характеризуются относительно высокими плотностями загрязнения по 137 Сs и большой вариабельностью.

Результаты радиологического обследования сельскохозяйственных угодий СПК «Рабочий» показали, что 70,1% площади сенокосов и 81,4% площади пастбищ имеют плотность за-

137 2 2

грязнения Сs 185-555 кБк/м , а 13,1 и 11,9% соответственно - свыше 555 кБк/м .

В связи с высоким уровнем загрязнённости пастбищ средняя удельная активность 137Cs в молоке без применения контрмер достигала в летний период 2014 г. 200 Бк/л и более половины отобранных проб молока не соответствовали нормативу СанПиН по данному радионуклиду [4]. Полученные данные свидетельствуют о том, что в СПК «Рабочий» существует потребность в проведении комплекса реабилитационных мероприятий.

Схема проведения испытаний.

130 голов крупного рогатого скота были сформированы в четыре группы по принципу аналогов (по 28-36 голов в каждой): 1 группа - контроль, 2, 3, 4 - подопытные группы животных.

1 группа ежедневно с основным рационом (ОР) дополнительно получала 0,5 кг комбикорма;

2 группа - ОР + 0,5 кг комбикорма + 0,2 кг кормовой добавки по 1 рецептуре (1,5% содержание лазури железной милори в премиксе ПКК 60-1);

3 группа - ОР + 0,5 кг комбикорма + 0,06 кг препарата «Бифеж»;

4 группа - ОР + 0,5 кг комбикорма + 0,3 кг кормовой добавки по 2 рецептуре (1,0% содержание лазури железной милори в подсолнечном жмыхе).

Применение ферроцинсодержащих препаратов осуществлялось в соответствии с Наставлением по их применению (1994), доза ферроцина (лазурь железная милори) для всех подопытных групп составляла 3 грамма на голову в сутки.

Продолжительность эксперимента составила 50 суток.

В течение первых 30 суток проведения испытаний животные контрольной и подопытных групп находились на пастбищном содержании, затем были переведены на стойловое содержание с изменением рациона кормления.

Отбор проб компонентов рациона кормления и молока сельскохозяйственных животных осуществлялся в соответствии с «Ветеринарными правилами ВП 13.5.13/03-00» [5]. Сроки отбора проб кормов и молока на гамма-спектрометрию 137Cs: 0, 15, 30, 50-е сутки.

Прижизненный радиационный контроль мышечной ткани животных проводился с помощью радиометра СРП-88М на 0 и 50-е сутки.

Анализ проб проводили на аттестованном оборудовании, по аттестованным методикам.

137

Содержание Cs в молоке определяли методом полупроводниковой гамма-спектрометрии на спектрометре ГАММА-1П с Ge-детектором, ошибка счёта составляла +10-25%.

Качественные показатели молока коров определяли на ультразвуковом анализаторе молока «Клевер-2» (процентное содержание массовой доли жира, белка, сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) и плотности). Молочная продуктивность оценивалась до начала эксперимента и на 50-е сутки.

Данные обрабатывали с применением пакета прикладных программ Microsoft Excel 2003.

Результаты исследований

Рацион животных включал сено разнотравное, сенаж, зернофураж, кормовую соль. Полноценность кормления обусловливается наличием в рационах определённого количества энергии и питательных веществ в соответствии с потребностями животных. При этом в полноценных рационах должно быть оптимальное соотношение между грубыми, сочными и концентрированными кормами [6]. Рацион кормления коров живой массой 500 кг на зимне-стойловый период по СПК «Рабочий» Гордеевского района Брянской области при планируемом среднем удое 10 кг представлен в табл. 1.

Таблица 1

Рацион кормления коров в СПК «Рабочий» Гордеевского района

Наименование кормов Физ. вес, кг Питательность, к.ед. Всего, к. ед. Переваримый протеин, г Ca, г P, г Каротин, г

Сено разнотравное 4,0 0,45 1,8 148 21,6 4,4 56

Сенаж разнотравный 15,0 0,3 4,5 345 73,5 19,5 375

Зернофураж (рожь+овёс) 1,5 1,0 1,5 195 3,75 8,5 3,25

Примечание: солома в загонах вволю.

Содержание 1370б в рационе коров СПК «Рабочий» Гордеевского района Брянской области приведено в табл. 2.

Таблица 2

Содержание 137Св в кормах и рационе животных

Сроки эксперимента, сутки Компонент Содержание 1370б Масса корма в Содержание 1370б в

рациона в корме, Бк/кг рационе, кг суточном рационе, Бк

До начала эксперимента пастбищный травостой комбикорм 82+11 24+2 50 1,5 4136

пастбищный 37+7 50

0-30 травостой 1886

комбикорм 24+2 1,5

сенаж 44+12 15

30-45 сено солома 111+19 62+13 4 1 1202

комбикорм 24+2 1,5

Эксперимент проводился в период смены пастбищного содержания на стойловое, при этом коровы выпасались в течение первых 30 суток на двух разных пастбищах, что обусловило

137

изменение структуры рациона животных и содержания в нём Об.

137

Изменение структуры и компонентов рациона кормления отразилось на содержании Об в молоке коров 1-й контрольной группы (рис. 1).

сутки

137

Рис. 1. Содержание Об в молоке коров.

137

Анализ представленных данных показал, что снижение содержания Об в молоке коров в ходе проведения испытаний обусловлено как снижением содержания 1370б в рационе, так и применением ферроцина. Общую динамику содержания 1370б в молоке коров можно описать функцией:

С=С50+(С0 - С50) х (а X ехр(-0,693 х */2)+(1 - а) - ехр(-0,693 х 1/16)),

137 137

где С - содержание Об в молоке; С50 - содержание Об в молоке на 50 сутки; С0 - содержание 1370б в молоке до эксперимента; а - доля в снижении содержания 137Об в молоке, обусловленная применением ферроцина; f - время эксперимента, сутки; 2 и 16 - периоды полуснижения содержания 1370б в молоке, обусловленные применением ферроцина и снижением содер-

137

жания Об в рационе.

137

Оценка динамики содержания Cs в молоке коров разных групп методом наименьших квадратов показала, что общее снижение 137^ в молоке обусловлено применением ферроцина на 80% для 2 группы, 95% для 3 группы и на 100% для 4 группы.

Применение ферроцинсодержащих препаратов (лазурь железная милори) в составе новых рецептур комплексных кормовых добавок позволило снизить концентрацию 1370б в молоке коров в 2-4 раза на 15 сутки и в 4-5 раз на 30 сутки по сравнению с контролем. К 50-м суткам эксперимента эффективность ферроцинсодержащих препаратов уменьшилась в связи с низким

137 137

уровнем загрязнения Об рациона животных. Показатели удельной активности Об в мышечной ткани животных также определялись в основном за счёт уменьшения удельной активности рациона (табл. 3).

Таблица 3

Содержание 137Св в мышечной ткани коров по данным прижизненной диагностики, Бк/кг

Сроки эксперимента, сутки 1 группа 2 группа 3 группа 4 группа

0 45 243+22 109+22 187+28 98+22 171+14 110+18 209+30 112+14

Снижение молочной продуктивности коров в ходе испытаний обусловлено тем, что эксперимент был начат в конце лактационного периода (рис. 2). Следует отметить, что в 4-й группе, где применялся ферроцин (лазурь железная милори) в смеси с подсолнечным жмыхом, этот показатель остался практически на исходном уровне.

Суточный удой, л  1 группа (контроль)  2 группа  3 группа  4 группа

0 50

Сутки эксперимента

Рис 2. Молочная продуктивность коров.

Жир, % Белок, %  Плотность  СОМО

Применение ферроцинсодежащих препаратов (лазурь железная милори) не повлияло на качественные показатели молока коров, кроме достоверного увеличения жирности молока во всех группах животных к концу эксперимента (рис. 3), что обусловлено физиологическим состоянием животных (снижение молочной продуктивности к концу лактации).

% от начала эксперимента

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 -1 группа (контроль) 2 группа 3 группа 4 группа

Группа

Рис 3. Качественные показатели молока коров в конце испытаний.

В ранее проведённых исследованиях влияния на продуктивные качества КРС ферроцина и премикса [7] были получены аналогичные результаты. На фоне снижения содержания 137^ в рационе (5,0-1,9 кБк/сут) различных половозрастных групп животных эффективность ферроцина в среднем составила 30-40% снижения для мяса телят, 20-30% для мяса коров и 50% для молока коров. Также было установлено, что применение минерального премикса на фоне недостаточности рациона по микроэлементам способствует повышению мясной продуктивности телят и молочной продуктивности коров не менее чем на 15%. Добавление минерального премикса и ферроцина одновременно в рацион КРС не влияет на эффективность сорбента в отно-

137

шении Об.

Заключение

Применение сорбентов из класса ферроцианидов является эффективным приёмом снижения содержания 1370б в молоке и мясе, что способствует получению нормативно «чистых» продуктов в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями СанПин 2.3.2.1078-01.

Применение ферроцинсодержащих препаратов (лазурь железная милори) в составе новых рецептур кормовых добавок позволило снизить концентрацию 1370б в молоке коров в 2-4 раза на 15 сутки и в 4-5 раз на 30 сутки по сравнению с контролем. Наибольшая эффективность среди кормовых добавок отмечена для рецептуры 2 (смеси ферроцина (лазурь железная мило-

137

ри) и подсолнечного жмыха), как по снижению содержания Об в молоке, так и по продуктивности коров.

137

На территории радиоактивного загрязнения Cs рекомендуется комплексное применение ферроцина с добавлением минеральных премиксов в рацион животных.

Литература

1. Борисов В.П., Попов Б.А., Селецкая Л.И., Белинская Ф.А., Калюжный В.А., Калинин Н.Ф. Влияние физико-химической формы и сроков хранения феррицианидов на сорбцию цезия-137 в пищеварительном тракте //Санитария и гигиена. 1989. № 4. С. 19-20.

2. Gieze W. Ammonium-Ferric-Cyano-Ferrate(II) (AFCF) as an effective antidote against radiocaesium burdens in domestic animals and derived foods //Br. Vet. J. 1988. V. 144. Р. 363-369.

3. Кузнецов С.Г., Калашник В.И. Эффективность использования премиксов в кормлении дойных коров //Зоотехния. 2002. № 2. С. 14-18.

4. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПин 2.3.2.1078-01. М.: Минздрав России, 2002. 180 с.

5. Ветеринарные правила ВП 13.5.13/03-00. М.: Минсельхозпрод России, 2000.

6. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: Справочное пособие. 3-е изд., перераб. и доп. /Под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. М., 2003. 456 с.

7. Губарева О.С., Исамов Н.Н., Цыгвинцев П.Н. Эффективность применения ферроцина и премикса на переход радионуклидов в молоко крупного рогатого скота на техногенно загрязнённых сельскохозяйственных угодьях //Научные основы повышения эффективности систем земледелия и животноводства: труды научно-практической конференции. Калуга: НИИСХ РАСХН, 2011. С. 199-203.

New ferrocene-based forage additives for reducing 137Cs content in cow milk Gubareva O.S., Isamov N.N., Tsygvintsev P.N.

Russian Institute of Radiology and Agroecology, Obninsk

The purpose of the study was to test efficacy of new formulations of forage additives containing hexacyanoferrate (II), potassium, iron (III) (Milori blue) to reduce transfer of 137Cs to milk and meat as compared with the sorbent "Bifezh". Impact of the additives on productivity of dairy cows and milk quality was studied as well. The tests were carried out in the agricultural complex Rabochiy located in Gordeevskiy rayon of the Bryansk oblast. New formulations of forage additives containing Milori blue reduced 37Cs content in cow milk by 2-4 times on the 15th day and up to 5 times on the 30th day as compared with control. Other indicators of milk quality except for fat content did not change. Increase in fat content of milk both in a group under study and a control group was caused by reduction of milk cow productivity at the end of lactation period.

Key words: 137Cs, radionuclides contaminated territories, animal production, milk, meat, forage additive, ferrocene, sorbent, Bifezh, premix, cake.

References

1. Borisov V.P., Popov B.A., Seletskaya L.I., Belinskaya F.A., Kalyuzhnyy V.A., Kalinin N.F. Vliyanie fiziko-khimicheskoy formy i srokov khraneniya ferritsianidov na sorbtsiyu tseziya-137 v pishchevaritel'nom trakte [Influence of physical and chemical form and shelf ferricyanides on the sorption of cesium-137 in the digestive tract]. Sanitarija i gigiena - Sanitation and Hygiene, 1989, no. 4, pp. 19-20.

2. Gieze W. Ammonium-Ferric-Cyano-Ferrate(II) (AFCF) as an effective antidote against radiocaesium burdens in domestic animals and derived foods. Br. Vet. J., 1988, vol. 144, pp. 363-369.

Gubareva O.S.* - Senior Researcher, C. Sc., Biol.; Isamov N.N. - Head of Lab., C. Sc., Biol.; Tsygvintsev P.N. - Head of Lab., C. Sc., Biol.

RIRAE.

•Contacts: Kievskoe Sh., 109 km, Obninsk, Kaluga region, Russia, 249032. Tel.: 8 (484) 399-69-47; e-mail: gosolga56@mail.ru.

3. Kuznetsov S.G., Kalashnik V.I. Effektivnost' ispol'zovaniya premiksov v kormlenii doynykh korov [Efficiency of premixes in feeding dairy cows]. Zootekhniya - Zootechny, 2002, no. 2, pp. 14-18.

4. Gigienicheskie trebovaniya bezopasnosti i pishchevoy tsennosti pishchevykh produktov: Sanitarno-epidemiologicheskie pravila i normativy SanPin 2.3.2.1078-01 [Hygienic requirements to food safety and nutritional value: Sanitary rules and regulations SanPiN 2.3.2.1078-01]. Moscow, Russian Ministry of Health, 2002. 180 p.

5. Veterinarnye pravila VP 13.5.13/03-00 [Veterinary Regulations VR 13.5.13/03-00]. Moscow, Russian Ministry of Agriculture, 2000.

6. Normy i ratsiony kormleniya sel'skokhozyaystvennykh zhivotnykh: Spravochnoe posobie. 3-e izd., pererab. i dop., pod red. A.P. Kalashnikova, V.I. Fisinina, V.V. Shcheglova, N.I. Kleymenova [Standards and ration of farm animals. A Reference Guide. 3rd ed., Rev. and add.]. Ed.: Kalashnikov A.P., Fisinin V.I., Shcheglova V.V., Kleimenova N.I. Moscow, 2003. 456 p.

7. Gubareva O.S., Isamov N.N., Tsygvintsev P.N. Effektivnost' primeneniya ferrotsina i premiksa na perekhod radionuklidov v moloko krupnogo rogatogo skota na tekhnogenno zagryaznennykh sel'skokhozyaystvennykh ugod'yakh [Effectiveness of the premix and ferrocene on the transfer of radionuclides to cow milk in technogenic contaminated farmlands]. Nauchnye osnovy povysheniya effektivnosti sistem zemledeliya i zhivotnovodstva: trudy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Proceedings of scientific-practical conference «Scientific basis for improving efficiency of crop and livestock farming»]. Kaluga, Agricultural Research Institute of Agricultural Sciences, 2011, pp. 199-203.