СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВИНЦА В ОРГАНАХ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
METHOD TO DETECT LEAD CONTENT IN ORGANS OF CATTLE

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
<img file="00000001.tif" he="6" wi="12" img-content="undefined" img-format="tif" />
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
<img file="00000002.tif" he="6" wi="12" img-content="undefined" img-format="tif" />
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+s<sub>r</sub>
у=a+bx
R<sup>2</sup>
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.