TOXIC ELEMENTS CONTENT ANALYSIS OF BLOOD AND MILK OF COWS

  • Authors: Zaznobina T.V1, Ivanova O.V1
  • Affiliations:
    1. Krasnoyarsk Scientific-Research Institute of Animal Husbandry - Division of Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of theRussian Academy of Sciences”
  • Issue: No 2 (2019)
  • Pages: 92-97
  • Section: Articles
  • URL: https://www.transsyst.ru/2311-1402/article/view/49651
  • Cite item

Abstract


Currently, one of the main economic policies of the Russian Federation in the field of food security is production of safe food and consumer protection. The aim of the research was to study the content of such toxic elements as Zn, Cd and Pb in milk and blood of cows. Experimental studies were carried out at stud farms Plemzavod Tayozhny LLC in Suhobuzimsky District and OPH Solyanskoe LLC in Rybinsk District, Krasnoyarsk Krai, Russian Federation. The milksamples were studied by atomic absorption method; the blood serum samples, by mass spectrometry. Blood serum samples were obtained by sedimentation of whole blood and retraction of the blood clot followed by centrifugation. The obtained data were processed by the method of variation statistics with the calculation of statistical indicators. The lowest contents of Zn, Cd and Pb were found in blood serum of the cows of OPH Solyanskoe LLC; it was 0.038, 0.001, and 0.002 mg/l, respectively. The milk samplescollected at Plemzavod Tayozhny LLCcontained less heavy metals than those collected at OPH Solyanskoe LLC: Zn by 2.069 mg/l, Cd by 0.01 mg/l, and Pb by 0.061 mg/l (P>0.999). When calculating the correlation coefficients, weak positive and negative correlationswere established between Zn and Pb content in blood and milk. The detected amounts of toxic elements did not exceed the maximum permissible concentrations, except for Pb content in milk sampled at OPH Solyanskoe LLC, which was higher than the standard content by 0.026 mg/l.

Full Text

Введение Одним из основных направлений экономической политики Российской Федерации в сфере обеспечения продовольственной безопасности является производство экологически чистых продуктов питания и защита потребителя (Медведская и др. 2009). Безопасными считаются продукты питания, не представляющие опасности организму человека и не оказывающие вредного воздействия на здоровье настоящего и будущих поколений (Федеральный закон № 29-ФЗ). Однако существует ряд угроз безопасности пищевой продукции, одной из которых является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Данная проблема актуальна как в нашей стране (Конотопчик 2013; Батманов 2017), так и за рубежом (Rahman et al. 2014; Nazir et al. 2017). Попадание солей тяжелых металлов в природные экосистемы происходит, главным образом, из-за выхлопов автомобильного транспорта, выбросов сточных вод и отходов с промышленных предприятий, применения химических средств при сельскохозяйственных работах. В результате антропогенной деятельности появляются территории, загрязненные различными токсикоэлементами; при этом получение безопасной с экологической точки зрения продукции становится затруднительным (Маменко и др. 2010). Выброс тяжелых металлов в окружающую среду приводит к накоплению их через трофические цепи в организме животных. Негативным последствием воздействия токсичных металлов, таких как цинк, кадмий, свинец, на организм животного является нарушение обменных процессов, возникновение патологических заболеваний (Darwish et al. 2015). Основным индикатором, по которому можно судить о метаболизме живых организмов, является кровь (Mohajeri et al. 2014). Биохимические исследования крови животных позволяют выявить первые симптомы заболевания, не выраженные клинически, которые можно эффективно контролировать посредством проведения лечебных мероприятий (Мирошниченко и др. 2011). Из организма животного экотоксиканты мигрируют в продукцию животноводства, в том числе в молоко (Гуркина и др. 2011; Федорович и др. 2013). Находясь в молоке и молочных продуктах, токсичные вещества могут являться причиной пищевых отравлений, оказывать канцерогенный и мутагенный эффект на организм человека (Сульдина 2016; Лобков и др. 2017). Основными мерами предупреждения отравления тяжелыми металлами является проведение мониторинга их содержания в получаемой продукции животноводства и контроль их концентраций в организме животных. В связи с этим исследования по изучению содержания токсичных элементов в молоке и крови коров актуальны и имеют большое значение при получении экологически безопасной продукции. Целью исследований являлось изучение содержания токсичных элементов Zn, Cd и Pb в молоке и крови коров. Материал и методы исследований Экспериментальные исследования проводились в двух сельскохозяйственных предприятиях Красноярского края: ООО «Племзавод “Таежный” Сухобузимского района и ООО «ОПХ Солянское» Рыбинского района согласно схеме исследований (рис. 1). В каждом хозяйстве было выбрано по 6 голов коров черно-пестрой породы, у которых брали пробы молока и крови. Животных отбирали по методу сбалансированных групп с учетом возраста, живой массы, физиологического состояния. Пробы молока для исследований брали во время проведения контрольного доения, кровь - до утреннего кормления животных из подхвостовой вены с помощью системы вакуумного забора венозной крови PUTH Vacumine. Исследование проб молока коров проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Solaar серии S» согласно ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов» в аккредитованном испытательном центре КГКУ «Краевая ветеринарная лаборатория». Сыворотку крови получали методом отстаивания цельной крови и ретракции кровяного сгустка с последующим центрифугированием с помощью лабораторной центрифуги «ULABUC-1412D» при 2000 об/мин в течение 10-15 мин. Исследование полученной сыворотки крови на содержание тяжелых металлов Zn, Cd, Pb проводили методом масс-спектрометрии на квадрупольном масс-анализаторе «Agilent 7900 ICP-MS» с индуктивно связанной плазмой в Центре коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН. Полученные данные были обработаны методом вариационной статистики с расчетом статистических показателей и установлением достоверности разницы между сравниваемыми группами по таблице критических значений критерия достоверности Стьюдента. Биометрическая обработка данных проводилась с помощью компьютерной программы «Пакет анализа для биометрической обработки зоотехнических данных в животноводстве» (Ефимова 2015). Результаты исследований В результате проведенных исследований было установлено, что в сыворотке крови коров в ООО «ОПХ Солянское» содержание токсичных элементов ниже, чем у животных в ООО «Племзавод “Таежный”»: Zn - на 0,028 мг/л, или в 1,7 раз (P > 0,95), Cd - на 0,001 мг/л, или в 2 раза, Pb - на 0,013 мг/л, или в 7,5 раз (рис. 2). Изучение содержания токсичных элементов в крови и молоке коров ООО «Племзавод “Таежный”» ООО «ОПХ Солянское» Коровы черно-пестрой породы (n = 6) Пробы крови Изучаемые показатели: тяжелые металлы, мг/кг (Zn, Cd, Pb) Выводы по результатам исследований Пробы молока Рис. 1. Схема исследований Рис. 2. Содержание тяжелых металлов в сыворотке крови коров Анализ содержания токсичных элементов в молоке показал, что в молоке коров ООО «Племзавод “Таежный”» по сравнению с молоком, полученным от коров ООО «ОПХ Солянское», содержание Zn было меньше на 2,069 мг/л (в 1,8 раз), Cd - на 0,01мг/л (в 11 раз) и Pb - на 0,061 мг/л (в 1,9 раз), при этом разница между животными оказалась достоверной при P > 0,999 (рис. 3). Рис. 3. Содержание тяжелых металлов в молоке коров Концентрация тяжелых металлов в сыворотке крови и молоке коров не превышала предельно допустимых значений, установленных СанПиН 2.3.2.1078-01, за исключением содержания Pb в молоке коров ООО «ОПХ Солянское», по которому превышение гигиенической нормы составило 0,026 мг/л. Для установления взаимосвязей между содержанием токсичных элементов в крови и молоке были рассчитаны коэффициенты корреляции (см. табл.). Таблица Коэффициенты корреляции между содержанием токсичных элементов в крови и молоке коров Коррелируемые показатели Сельскохозяйственное предприятие ООО «Племзавод “Таежный”» ООО «ОПХ Солянское» Zn в крови и Zn в молоке 0,342 -0,344 Cd в крови и Cd в молоке -0,059 -0,083 Pb в крови и Pb в молоке -0,500 0,311 Между содержанием Zn в крови и молоке коров ООО «Племзавод “Таежный”» были выявлены слабые положительные (r = 0,342), а в ООО «ОПХ Солянское» - отрицательные корреляции (r = -0,344); между содержанием Pb в крови и молоке коров ООО «Племзавод “Таежный”» установлены средние отрицательные (r = -0,500), в ООО «ОПХ Солянское» - положительные взаимосвязи (r = 0,311). Полученные результаты вполне согласуются с мнением ученых К.П. Прокаш (1994) и В.В. Федорович (2013), которые утверждали, что существуют взаимосвязи высокой силы между содержанием в крови и молоке коров Cd и Pb и взаимосвязи высокой (Федорович и др. 2013) и средней (Прокаш 1994) силы между содержанием в крови и молоке Zn. Вероятно, что наличие взаимосвязей противоположного направления в крови и молоке коров между содержанием Zn и Pb связано с состоянием здоровья коров, химическим составом и качеством кормов, биодоступности, метаболизма этих элементов и уровня витаминов, макро- и микроэлементов в организме животных. Заключение Таким образом, проведена оценка содержания токсичных элементов в крови и молоке коров в двух сельскохозяйственных предприятиях Красноярского края. При сравнении полученных показателей обнаружена наименьшая концентрация Zn, Cd и Pb в сыворотке крови коров в ООО «ОПХ Солянское» (0,038; 0,001; 0,002 мг/л) и в молоке коров в ООО «Племзавод “Таежный”» (2,433; 0,001; 0,064 мг/л). При этом выявленные количества токсичных элементов не превышали предельно допустимые концентрации, за исключением Pb в молоке коров ООО «ОПХ Солянское», содержание которого было незначительно выше гигиенической нормы на 0,026 мг/л.

About the authors

T. V Zaznobina

Krasnoyarsk Scientific-Research Institute of Animal Husbandry - Division of Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of theRussian Academy of Sciences”


Postgraduate Student, Researcher at the Department of Farm Animal Breeding

O. V Ivanova

Krasnoyarsk Scientific-Research Institute of Animal Husbandry - Division of Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of theRussian Academy of Sciences”


Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, Director

References

  1. Батманов А. В. 2017. Аккумуляция тяжелых металлов интродуцированными сортами земляники садовой в условиях степной зоны Самарского Заволжья: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Усть-Кинельский.
  2. ГОСТ 30178-96. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов. Введ. 1998-01-01. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997.
  3. Гуркина Л. В., Лебедева М. Б. 2011. Анализ показателей безопасности молока коров Ивановской области // Вестник ветеринарии 4 (59), 110-111.
  4. Ефимова Л. В. 2015. Применение компьютерной программы «Пакет анализа для биометрической обработки зоотехнических данных» в животноводстве: методические указания / ФГБНУ Красноярский НИИЖ. Красноярск.
  5. Конотопчик Е. Е. 2013. Тяжелые металлы в пищевой продукции, реализуемой на территории Хабаровского края // Ученые заметки ТОГУ 4:2, 50-56.
  6. Лобков В. Ю., Ярлыков Н. Г., Еремеева А. Н. 2017. Оценка показателей безопасности молока коров в хозяйствах Ярославской области // Вестник АПК Верхневолжья 2(38), 27-32.
  7. Маменко А. М., Портянник С. В. 2010. Миграция тяжелых металлов в молоко коров в условиях загрязнения окружающей среды поллютантами и ксенобиотиками // Вестник УГСХА 2(12), 85-91.
  8. Мирошниченко О. Н., Глебова И. В. 2011. Анализ биохимических исследований и содержания тяжелых металлов в сыворотке крови и моче маток русской рысистой породы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии 4, 58-60.
  9. Медведская Т. В., Субботин А. М., Мацинович М. С. 2009. Экологическая безопасность при производстве животноводческой продукции: Учебно-методическое пособие. Витебск.
  10. Прокаш К. П. 1994. Влияние тяжелых металлов (Zn, Cu, Cd, Pb), содержащихся в кормах, на качество молока коров: Автореф. дис.. канд. с.-х. наук. М.
  11. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Введ. 2002-09-01. 32 с.
  12. Сульдина Т. И. 2016. Содержание тяжелых металлов в продуктах питания и их влияние на организм // Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы 1, 136-140.
  13. Федеральный закон № 29-ФЗ «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (с изменениями на 23 апреля 2018 г.). 2000. М.: Кодекс.
  14. Федорович В. В., Сирацкий И. З., Бойко Е. В., Стадницкая О. И. 2013. Микроэлементы в молоке и крови коров украинской черно-пестрой молочной породы // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства 16 (2), 54-60.
  15. Darwish W. S., Hussein M. A., El-Desoky K. I., Ikenaka Y., Nakayama S., Mizukawa H., Ishizuka M. 2015. Incidence and public health risk assessment of toxic metal residues (cadmium and lead) in Egyptian cattle and sheep meats // International Food Research Journal 22:4, 1719-1726.
  16. Mohajeri G., Norouzian M. A., Mohseni M., Afzalzadeh A. 2014. Changes in blood metals, hematology and hepatic enzyme activities in lactating cows reared in the vicinity of a lead-zinc smelter // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 92:6, 693-697.
  17. Nazir R., Khan M., Masab M., Rehman H. U., Rauf N.U., Shahab S., Ameer N., Sajed M., Ullah M., Rafeeq M., Shaheen Z. 2015. Accumulation of heavy metals (Ni, Cu, Cd, Cr, Pb, Zn, Fe) in the soil, water and plants and analysis of physico-chemical parameters of soil and water collected from Tanda Dam kohat // J. Pharm. Sci. & Res 7(3), 89-97.
  18. Rahman M. A., Rahman M. M., Reichman S. M., Lim R. P., Naidu R. 2014. Heavy metals in Australian grown an dimported rice and vegetables on sale in Australia: Health hazard // Ecotoxicology and Environmental Safety 100(1), 53-60.

Statistics

Views

Abstract - 0

PDF (Russian) - 0

Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies