Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Содержание химических элементов в органах и тканях свиней скороспелой мясной породы СМ-1

ВАК РФ 06.02.07, Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных

Автореферат диссертации по теме "Содержание химических элементов в органах и тканях свиней скороспелой мясной породы СМ-1"

На правах рукописи

ЗАЙКО ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ СВИНЕЙ СКОРОСПЕЛОЙ МЯСНОЙ ПОРОДЫ СМ-1

06.02.07 — Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных 03.01.04 - Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Новосибирск 2013

3 ОКТ 2013

005534195

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор

Короткевич Ольга Сергеевна

доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Петухов Валерий Лаврентьевич

Официальные оппоненты: Гончаренко Галина Моисеевна,

доктор биологических наук, ГНУ «Сибирский научно-

исследовательский институт

животноводства» Россельхозакадемии, заведующая лабораторией

биотехнологии

Афанасьева Антонина Ивановна,

доктор биологических наук, ФГБОУ «Алтайский государственный аграрный университет», заведующая кафедрой общей биологии, физиологии и морфологии животных

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Красноярский

государственный аграрный

университет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» и на сайте http://www.nsau.edu.ru

Защита диссертации состоится «¿?<6» 2013 г. в 13 часов на

заседании диссертационного совета Д220.048.03, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160. Тел./факс: 8(383)264-29-34, е-таП:по^е@1^з.ги

Автореферат разослан « 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Маренков В.Г.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение производства мяса и повышение его качества во многом зависят от развития свиноводства (Бекенёв, 1997; Кабанов, 1998; Михайлов, Бараников, 2007; Рудишин, 2010; Шейко, Епишко, 2006). В мире на долю свинины приходится 37,7%, а в России - 33,2% от всего произведённого мяса, при этом её доля в обеспеченности населения белком животного происхождения составляет соответственно 20,8 и 12,0% (Мысик, 2010).

Дисбаланс многих химических элементов является причиной нарушения биохимических процессов в организме и серьезных отдаленных последствий (Вельтищев, 1996; Кудрин и др., 2003; Шахов и др., 2003; Андрианова, 2005). При этом известно мало данных о функционировании физиологических систем организма в зависимости от качества и количества действующих факторов окружающей среды в малых дозах, наиболее часто встречающихся в реальных условиях.

В условиях техносферы взаимосвязь между макро- и микроэлементами на уровне поступления в организм и биохимических циклов нуждается в исследованиях на макроорганизменном уровне (Тютиков и др., 1996, 1997; Самохин, 2005).

Оценка безопасности окружающей среды для человека с помощью предельно допустимой концентрации не отражает объективного влияния на организм. Система нуждается в биологических методах контроля (Юрин, 2001). Продолжается апробация производных кожи в качестве универсальных биомаркеров - ранних показателей эффектов воздействия химических факторов среды (Скальный, 1996, 1999, 2004).

В этой связи изучение интерьера по содержанию химических элементов в организме свиней в условиях соседства с крупным городом, поиск связей между ними и основными гематологическими и биохимическими маркерами здоровья животных, возможность применения производных кожи в качестве биоиндикаторов накопления тяжелых металлов в органах и тканях, выявление связи между уровнем некоторых экополлютантов с показателями роста, изучение влияния генофонда структурных единиц породы на содержание химических элементов в органах и тканях свиней является актуальной проблемой, имеющей большое значение.

Работа выполнялась в рамках госбюджетной тематики «Изучение генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных в Сибири» (РК 01201362239).

Цель исследований. Изучить содержание некоторых макро- и микроэлементов в органах, тканях и производных кожи свиней как параметров их интерьера, связь с гематологическими и биохимическими показателями крови, живой массой и среднесуточным приростом молодняка, влияние генофонда семейств и линий на аккумуляцию химических элементов.

Задачи исследований:

1. Определить содержание макроэлементов: К, Ж, Mg, микроэлементов: Бе, Си, Мп, Ъп и основных экотоксикантов: РЬ, Сё в скелетной мускулатуре,

сердце, печени, почках, легких, селезенке, копытном роге, щетине свиней как один из интерьерных показателей свиней.

2. Изучить интерьерные гематологические и биохимические показатели крови животных.

3. Определить фенотипические корреляции между уровнями аккумуляции макро-, микроэлементов и основных экотоксикантов в органах, тканях и производных кожи свиней.

4. Выявить связь уровня содержания макро- и микроэлементов в органах, тканях, копытном роге, щетине с гематологическими и биохимическими параметрами.

5. Изучить влияние содержания кадмия и свинца в скелетной мускулатуре на рост свиней в раннем онтогенезе.

6. Установить влияние генофонда семейств и линий на накопление свинца и железа в отдельных органах и тканях свиней.

Научная новизна. Установлены средние популяционные уровни макроэлементов: К, Иа, Mg; эссенциальных .микроэлементов: Бе, Си, поллютантов: РЬ, Сс1 в органах и тканях свиней скороспелой мясной породы свиней СМ-1 новосибирской селекции как интерьерные параметры животных. Выявлен ряд отклонений в содержании некоторых химических элементов, регламентируемых нормами СанПиН 2.3.2.560-96 для мяса, мясопродуктов и продуктов их переработки.

Выявлены различные по величине и направлению фенотипические корреляции между концентрацией химических элементов в щетине, копытном роге свиней и других органах и тканях.

Разработан способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней по накоплению отдельных химических элементов в копытном роге (патент РФ № 2342659 от 27.12. 2008 г.).

Установлены интегрированные коэффициенты аккумуляции химических элементов в органах, тканях и производных кожи. Выявлены связи содержания химических элементов в органах, тканях и производных кожи с рядом гематологических и биохимических показателей крови. Эти корреляции рассмотрены с позиции биохимических механизмов, протекающих в макроорганизме.

Показано негативное влияние высоких уровней кадмия и свинца в скелетной мускулатуре на рост свиней в раннем онтогенезе. Генофонд семейств и линий влияет на накопление свинца и железа в скелетной мускулатуре, миокарде, легких и почках свиней, что свидетельствует о роли наследственности в аккумуляции этих металлов в организме животных.

Практическая значимость работы. Установлено среднее содержание макроэлементов: К, Ма, микроэлементов: Ре, Си, Мп, 7л\\ основных экополлютантов: РЬ и Сс1 в скелетной мускулатуре, миокарде, печени, почках, селезенке, легких, щетине и копытном роге свиней скороспелой мясной породы (СМ-1), что может быть использовано при оценке интерьера, состояния здоровья животных и при экологическом мониторинге популяций.

Некоторые выявленные корреляции между концентрацией ряда химических элементов в щетине и копытном роге свиней с уровнем химических элементов

в органах и тканях позволяют рекомендовать использование производных кожи в качестве возможного индикатора минерального статуса организма.

Целесообразно более широко использовать в селекционной работе животных из семейств и линий, устойчивых к накоплению свинца в скелетной мускулатуре, миокарде и легких, с целью получения экологически безопасной продукции свиноводства.

Результаты научных исследований используются в учебном процессе аграрных вузов Сибири при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий по курсам: «Разведение сельскохозяйственных животных», «Биологическая и физколлоидная химия» и «Генетика».

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на V Международной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа «Современные тенденции развития АПК в России» (Красноярск, 2007), Х1Л; Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2007), VI Международной научно-практической конференции «Наука и инновации агропромышленного комплекса» (Кемерово, 2007), Международном семинаре «Качество и точность сельскохозяйственных процессов» (Новосибирск, 2007), Международной научной конференции «Биология, экономика и образование» (Новосибирск, 2007), II Международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2007), I Международном экологическом конгрессе (III Международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» — ЕЬРГГ (Тольятти, 2007), Международной научно-практической конференции «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии» (Иркутск, 2008), IX Сибирской ветеринарной конференции «Актуальные вопросы ветеринарной медицины» (Новосибирск, 2009), VII Межрегиональной конференции молодых ученых и специалистов аграрных вузов Сибирского федерального округа «Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса Сибири» (Новосибирск, 2009).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки России: в журналах «Доклады РАСХН», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Главный зоотехник», «Мир науки, культуры, образования»; монография «Генофонд скороспелой мясной породы свиней» и патент РФ № 2342659 «Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней» от 27.12.2008 г.

Структура н объем работы. Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста, включает 44 таблицы, 1 рисунок и 11 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения, выводов, предложений, библиографического списка и приложений. Библиографический список включает 368 наименований, из них — 196 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Средние популяционные значения уровней макро- и микроэлементов в органах и тканях свиней могут быть использованы в качестве характеристики интерьера по химическому статусу свиней скороспелой мясной породы СМ-1 новосибирской селекции.

2. Между содержанием химических элементов в органах и тканях и гематологическими и биохимическими параметрами крови существуют разные по направлению и силе корреляции.

3. Уровень некоторых химических элементов в щетине и копытном роге может служить для прогнозирования содержания таких экотоксикантов, как кадмий и свинец, в органах и тканях свиней.

4. Высокий уровень кадмия и свинца в скелетной мускулатуре негативно влияет на рост свиней в раннем онтогенезе.

5. Между семействами и линиями существуют различия по степени накопления свинца и железа в скелетной мускулатуре, миокарде, легких и печени свиней.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в 2005-2010 гг. на свиньях скороспелой мясной породы (СМ-1) новосибирской селекции в возрасте 6 месяцев из хозяйства № 3.

Предметом исследования были кровь, паренхиматозные органы (печень, почки, селезенка, легкие), полый орган - сердце, скелетная мускулатура, производные кожи (щетина, копытный рог) (рисунок). Всего было проведено около 2 тыс. исследований.

Химический состав и питательность кормов для молодняка свиней на момент проведения опыта определяли в лаборатории качества кормов и продуктов животноводства Новосибирского государственного аграрного университета (свидетельство НЦСМС № 304/2000 от 26 декабря 2000 г.). Исследовали комбикорм, приготовленный из кормов собственного производства, зерно ячменя, овса, зерносмесь и рыбную муку. Поголовье свиней на момент проведения эксперимента на 100% было обеспечено кормами собственного производства.

Концентрации химических элементов в органах, тканях и производных кожи определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на немецком атомно-абсорбционном спектрофотометре AAS-3.

Пробы крови у животных отбирали после голодной диеты в течение 12-18 часов острым методом, стабилизировали 5%-м цитратом натрия. Концентрацию гемоглобина измеряли фотометрически, количество эритроцитов и лейкоцитов — по общепринятым методикам. В сыворотке крови рефрактометрическим методом определяли количество общего белка, фотометрическим методом, используя наборы реактивов ЗАО «ВЕКТОР-БЕСТ», измеряли активность аланинаминотрансферазы (AJTT), аспартатаминотрансферазы (ACT), общей кислой фосфатазы (КФ), щелочной фосфатазы (ЩФ), концентрацию мочевины, общего холестерина, общего билирубина, хлоридов, ионов кальция, неорганического фосфора. Вычисляли коэффициент де Ритиса как отношение

б

ACT к AJIT. Количественное содержание аминокислот в сыворотке крови определяли методом ионообменной хроматографии.

Схема исследований

Живую массу в 21 сутки и 2 месяца, среднесуточный прирост за период между этими возрастами проанализировали по данным первичного зоотехнического учета у свиней разных линий и семейств.

Результаты исследований обработаны методами вариационной статистики (Васильева, 1999, 2007; Лакин, 1990) и методами непараметрической статистики на персональном компьютере с использованием программы STATISTICA 6, StatSoft Inc. (USA). Достоверность разности между средними значениями определяли с помощью критерия Стьюдента. Проведены корреляционный, регрессионный и дисперсионный анализы. Нормальность распределения оценивали с помощью критерия Шапиро-Уилка (W). Отношения между признаками с распределением, отличным от нормального, оценивали посредством рангового метода Спирмена (rs). Вычисляли интегрированный коэффициент аккумуляции химических элементов (R,).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Содержание химических элементов в органах, скелетной мускулатуре и производных кожи свиней

Макроэлементный анализ (табл. 1) показал, что среди паренхиматозных органов максимальное количество калия находится в селезенке, минимальное — в печени, где оно в 1,2 раза ниже (Р < 0,05); натрия в печени было в 2,0 раза меньше, чем в почках (Р < 0,001). В миокарде содержание натрия в 1,8 раза больше, чем в скелетных мышцах (Р < 0,001). В производных кожи количество калия и натрия значительно меньше, при этом в копытном роге калия в 17,8 раза больше, чем в щетине (Р < 0,001).

Количество магния везде находится примерно на одинаковом уровне, за исключением копытного рога. В нем этого макроэлемента в 2,7 раза меньше, чем в селезенке (Р < 0,001), в которой уровень магния является максимальным.

Для всех органов, скелетной мускулатуры и копытного рога ранжированный ряд имеет следующий вид: К > Na > Mg. Исключением является щетина, в которой макроэлементы располагаются в обратном порядке.

Таблица 1. Содержание макроэлементов в органах, тканях и производных кожи _свиней, г/кг_

Орган, ткань К Na Mg

Скелетная мускулатура 6,93±0,40 1,74 ±0,11 0,41±0,03

Миокард 7,49±0,53 3,07±0,22 0,50±0,04

Печень 7,94±0,25 2,61±0,12 0,56±0,03

Почки 9,14±0,42 5,19±0,19 0,56±0,03

Селезенка 9,65±0,54 3,01±0,19 0,60±0,03

Легкие 9,07±0,48 4,96±0,27 0,53±0,03

Щетина 0,06±0,01 0,20±0,02 0,49±0,03

Копытный рог 1,07±0,04 0,55±0,03 0,22±0,02

Максимальное количество железа в паренхиматозных органах содержится в печени, а минимальное — в 2,8 раза меньше (Р < 0,001) — в почках (табл. 2). В щетине в 24,4 раза меньше железа, чем в печени (Р < 0,001), и в 1,4 раза меньше, чем в копытном роге (Р < 0,01). При этом в щетине установлено максимальное содержание цинка. Из паренхиматозных органов наибольшее

количество цинка установлено в печени, что в 1,6 раза превышает его содержание в легких (Р < 0,001). Максимальное количество марганца зафиксировано в печени, или в 4,3 раза больше, чем в легких (Р < 0,001). Количество данного микроэлемента в миокарде в 1,4 раза выше, чем в скелетной мускулатуре (Р < 0,01). Содержание меди в миокарде, печени и легких оценивалось непараметрическими методами. Уровень меди в щетине превосходит в 3,6 раза таковой в копытном роге (Р < 0,001).

Таблица 2. Содержание эссенциальных микроэлементов в органах, тканях и __производных кожи свиней, мг/кг__

Орган, ткань Бе Хп Си Мп

Скелетная 84,12±6,33 76,00 ± 2,54 1,08±0,12 1,53±0,15

мускулатура

Миокард 150,28±11,22 63,54± 3,58 4,35 (Ме) 2,12±0,11

Печень 626,47±46,00 112,57±5,52 17,50 (Ме) 8,65±0,61

Почки 221,11±11,53 83,54±2,33 8,81±0,93 6,35±0,47

Селезенка 595,59±39,77 80,51±3,12 2,61 ±0,26 2,14±0ДЗ

Легкие 291,39±25,89 72,22±2,44 1,70 (Ме) 2,00±0,20

Щетина 25,72±2,30 138,70±4,51 8,72±0,24 1,50±0,09

Копытный рог 35,96±2,23 74,46±3,72 2,40±0,22 1,50±0,08

Примечание. Ме —медиана.

В миокарде, печени и легких ранжированные ряды совпадали и имели вид: марганец < цинк < железо. Но медиана уровня меди в миокарде и печени была выше среднего содержания марганца в них, а в легких, наоборот, ниже. В скелетной мускулатуре ранжированный ряд имел вид: медь < марганец < цинк

< железо; в селезёнке: марганец < медь < цинк < железо, а в производных кожи существовала особенность в отношении накопления железа и цинка: марганец

< медь < железо < цинк.

Среди паренхиматозных органов максимальное количество свинца и кадмия было в почках, что соответственно в 2,0 и 2,1 раза больше (Р < 0,001), чем в печени (табл. 3). Из производных кожи уровень свинца и кадмия соответственно в 1,4 и 5,6 раза выше в копытном роге, чем в щетине (Р < 0,01).

Таблица 3. Содержание свинца и кадмия в органах, тканях и производных кожи _свиней, мг/кг_

Орган, ткань РЬ са

Скелетная мускулатура 0,71±0,05 0,19±0,01

Миокард 0,69±0,05 0,21±0,02

Печень 0,33±0,03 0,18±0,02

Почки 0,65±0,04 0,37±0,01

Селезенка 0,51±0,05 0,22±0,02

Легкие 0,72±0,05 0,21 ±0,01

Щетина 0,218±0,020 0,049±0,004

Копытный рог 0,308±0,016 0,272±0,026

Содержание Ъъ, Си, РЬ и Сс1 в мясе и субпродуктах регламентируется СанПиН 2.3.2.560-96. В скелетных мышцах концентрация цинка превышала допустимую норму в 1,1 раза. Средние уровни аккумуляции свинца и кадмия в мышечной ткани выше допустимого порога соответственно в 1,42 и 3,80 раза. В миокарде уровень свинца в 1,15 раза превосходит установленный норматив. В пробах ткани легких содержание свинца превышало допустимые СанПиН 2.3.2.560-96 нормы для субпродуктов в 1,2 раза. В печени, селезенке и почках отклонений от нормативов нет.

Как показывают интегрированные коэффициенты аккумуляции, наибольшее количество макроэлементов находится в почках, селезенке и легких; эссенциальных микроэлементов, не включая медь, — в печени, почках и селезенке. Убывающий ряд интегрального накопления свинца и кадмия следующий: почки = легкие > скелетная мускулатура = миокард = селезенка > копытный рог > печень > щетина.

3.2. Гематологический и биохимический статус свиней

Изучены гематологические и биохимические особенности свиней. Средние показатели по количеству лейкоцитов, концентрации гемоглобина и величине цветного показателя укладываются в стандартные интервалы. Среднее количество эритроцитов находилось практически на верхней границе нормы.

Содержание общего белка и мочевины было в границах стандартных интервалов. Установлено превышение верхней границы нормы по холестерину в 1,8 раза. Это, возможно, связано с перестройкой метаболизма в разные периоды постнатального онтогенеза и разной продуктивностью. Была выявлена тенденция к превышению верхней границы нормы по общему билирубину, но данной концентрации недостаточно, чтобы вызвать истеричность слизистых оболочек и кожных покровов, которая наступает при концентрации 100 мкмоль/л и выше (Мейер, Харви, 2007).

Концентрация кальция несколько превышает верхнюю границу нормы. Зафиксировано и незначительное гиперфосфатемическое состояние с превышением верхней границы нормы. Присутствует нарушение соотношения кальция и фосфора в сыворотке крови, что может указывать на наличие скрытых форм деминерализации костей. Концентрация хлоридов в сыворотке находится на нижней границе нормы, что может быть свидетельством метаболического ацидоза на фоне токсикоза разного генеза.

Активность аминотрансфераз существенно ниже стандартных интервалов. Более показательными могут быть только значения в динамике. Коэффициент де Ритиса является нормальным для свиней и равен 1,02±0,17. Активность щелочной фосфатазы, уровень которой в норме для здоровых свиней характеризуется значительным размахом, находится на верхней границе видовой нормы. Ее активность возрастает в период интенсивного роста, при наличии патологических процессов костной ткани и печени (С1апшш е1 а1., 2005). Активность кислой фосфатазы у свиней скороспелой мясной породы СМ-1 составила 7,04 Е/л. Четких норм для этого фермента у сельскохозяйственных животных не существует.

ю

Сумма незаменимых аминокислот составила 1,242±0,108 %/мл, заменимых-2,116±0,137 %/мл. Индекс Фишера равен 1,99, что может указывать на относительный недостаток незаменимых аминокислот с разветвленной цепью.

Комплекс химических, гематологических и биохимических параметров наряду с другими показателями может быть использован для более полной оценки фенофонда скороспелой мясной породы СМ-1 в условиях Западной Сибири.

3.3. Корреляции между содержанием химических элементов в органах, тканях, щетине н гематологическими и биохимическими показателями

крови свиней

Изучение связей между содержанием макро- и микроэлементов в органах и тканях свиней и основными гематологическими и биохимическими показателями крови дает возможность более полно оценить комплексное влияние химических элементов на макроорганизм и говорить о возможности неинвазивного тестирования его биохимического статуса. В современной литературе данного рода информации недостаточно. Поэтому был проведен корреляционный и регрессионный анализ.

Найдено большое количество отрицательных связей (г = -0,788 ... -0,478) между содержанием всех изученных макроэлементов в паренхиматозных органах, миокарде, мышечной ткани и гематологическими показателями (эритроциты, лейкоциты, гемоглобин), которые, возможно, объясняются наличием натрий-калий-АТФазного насоса, нарушение в работе которого приведет к гемолизу, разрушению лейкоцитов, гемоглобинемии и в конечном итоге к снижению уровня гемоглобина.

В почках и миокарде выявлена отрицательная связь средней величины между содержанием марганца и количеством сывороточного кальция, что подтверждает их природный антагонизм (табл. 4). Подобное наблюдается между содержанием железа в почках и легких и количеством неорганического фосфора в крови исследуемых животных.

Позитивная связь между содержанием меди в селезенке и количеством общего белка косвенно указывает на участие металла в формировании иммунологического статуса. Также содержание цинка в селезенке коррелирует со щелочной фосфатазой сыворотки крови. И хотя этот микроэлемент входит в состав активного центра указанного металлофермента, связь негативная. Количество железа в мышечной ткани отрицательно коррелирует с общим билирубином, так как последний является продуктом распада гемоглобина, миоглобина и других железосодержащих белков.

Выявлены только негативные связи между содержанием калия, железа, цинка и некоторыми аминокислотами, и исключительно положительные — между исследованными экополлютантами и отдельными заменимыми и незаменимыми аминокислотами. Посредством влияния на аминокислотное звено химические элементы, находясь в составе металлсодержащих и металлактивируемых гормонов и ферментов, оказывают влияние на обмен белков в организме.

п

Выявлено большое количество достоверных, положительных, высоких и средних ранговых корреляций между количеством меди в печени и некоторыми заменимыми, незаменимыми и суммой незаменимых аминокислот в сыворотке крови свиней. Печень является аккумулирующим органом для меди и местом синтеза церулоплазмина. Микроэлемент находится в составе значительного числа гормонов и ферментов, посредством их регулирует окислительно-восстановительные процессы, влияет на рост и развитие. Для всех этих процессов средним звеном является обмен аминокислот.

Таблица 4. Некоторые корреляции между уровнями химических элементов в органах, тканях, щетине (у) и биохимическими показателями крови свиней (х)

Коррелирующие признаки, у-х г Р Кх/у Яу/х

Ремыш хк- билирубин (общий) -0,765 0,001 -0,1047 -5,594

РелеГкие - фосфор -0,781 0,022 -0,0023 -264,2

РеПОТки - фосфор -0,789 0,020 -0,0043 -145,6

МпМИОК1рд - кальций -0,613 0,020 -2,072 -0,1813

Мппочки - кальций -0,601 0,018 -0,4046 -0,8941

СЧсетезеню - общИЙ беЛОК 0,554 0,032 3,7815 0,0811

2пселсз£:нка — щелочная фосфатаза -0,611 0,012 -1,820 -0,2050

2пселезенка — пролин -0,717 0,009 -0,008 -64,13

Кселезенха ~ Сумма З.а.К. -0,637 0,035 -0,1391 -2,917

КСелезенка СуММа а.К. -0,638 0,047 -0,2249 -1,808

Кпече„ь- сумма з.а.к. -0,686 0,014 -0,3276 -1,435

Кочень - сумма а.к. -0,685 0,020 -0,5435 -0,8629

Ссии, - пролин 0,582 0,037 1,6900 0,2000

Ре_ - аргинин -0,683 0,021 -0,0039 -118,9

Рещетвна - изолейцин -0,607 0,048 -0,0025 -149,7

Рещетина - тирозин -0,632 0,037 -0,003 -120,8

РЬщ(т„„а- аргинин 0,706 0,034 0,4887 1,0189

РЬщети„а - аспарагин 0,668 0,049 0,9279 0,4814

РЬщетина- треонин 0,706 0,033 0,5648 0,8832

РЬщетина - изолейцин 0,688 0,040 0,3417 1,3860

РЬщетИна - тирозин 0,676 0.045 0,4339 1,0545

Выявлены положительные фенотнпические корреляции между содержанием кадмия в мышечной ткани, миокарде, почках и сывороточным кальцием, так как данный тяжелый металл оказывает токсическое действие в отношении мышечной ткани разных видов и одновременно способствует развитию остеопороза, что и может быть причиной повышения концентрации кальция в крови животных (табл. 5). Установлена положительная связь между аккумуляцией свинца в печени и количеством неорганического фосфора в сыворотке крови, что также может указывать на процесс разрушения костной ткани, при котором увеличение фосфора может дополнительно способствовать выведению кальция из организма.

Свинец и кадмий оказывают негативное воздействие на гемопоэз, так как содержание свинца в миокарде отрицательно коррелирует с количеством эритроцитов. Такие же связи между количеством кадмия в печени и содержанием гемоглобина в крови свиней показывают, что металл способствует снижению уровня гемоглобина, тем самым повышая количество общего билирубина в сыворотке крови свиней. Кадмий вызывает изменения в активности ферментов, в частности щелочной и кислой фосфатаз.

Таблица 5. Связь уровней основных экополлютантов в _мускулатуре (у) с биохимическими показателями

органах и скелетной крови свиней(х)_

Коррелирующие признаки, _У ~х_

R.

-х/у

Ry/i

Мышечная ткань

Cd — кальций Cd — кислая фосфатаза

0,777 -0,727

0,001 0,027

23,220 ^6,86

0,0260 -0,0113

Миокард

РЬ — эритроциты Cd — кальций

-0,512 0,607

0,043 0,010

-5,648 13,261

-0,0464 0,0278

Печень

Cd - гемоглобин РЬ — фосфор неорганический Cd — кислая фосфатаза

-0,497 0,754 -0,769

0,042 0,031 0,016

-222,3 2,0044 -32,39

-0,0011 0,2838 -0,0182

Почки

Cd — кальций Cd — билирубин (общий) Cd — щелочная фосфатаза

0,554 0,788 0,523

0,021 0,020 0,031

19,902 116,40 615,20

0,0154 0,0053 0,44

3.4. Корреляции между содержанием химических элементов в производных кожи и других органах и тканях свиней

Выявлено большое количество средних и высоких фенотипических корреляций между содержанием химических элементов в щетине и уровнем их в органах и тканях. Между количеством меди в щетине, с одной стороны, и свинцом в мышечной ткани, почках, медью в почках — с другой, существуют связи средней силы (г = -0,594; -0,555 и 0,644 соответственно) и высокая связь с кадмием в селезенке (г = -0,705). Количество цинка в щетине негативно коррелирует с содержанием меди в селезенке (г = -0,642). Уровень натрия в щетине отрицательно связан с количеством кадмия в миокарде (г = -0,666), а величина магния — со свинцом в печени (г = —0,559).

Наличие негативных связей между содержанием марганца в копытном роге и уровнем кадмия в скелетной мускулатуре, миокарде, печени, почках и легких (табл. 6) дает возможность предположить, что Cd конкурирует за всасывание с рядом микроэлементов. Известно, что к дефициту марганца приводит поступление в организм различных токсикантов, возможно, к их числу можно отнести и кадмий.

Также установлены отрицательные связи между содержанием калия в копытном роге и уровнем кадмия в лёгких и селезенке, свинца — в почках и

13

легких. Возможно, это объясняется тем, что, наравне с другими электролитами, калий обеспечивает постоянство внутренней среды, косвенно участвуя во многих процессах детоксикации. При этом между количеством свинца в миокарде и легких и уровнем магния в копытном роге установлены положительные корреляции средней силы.

Таблица 6. Корреляции между содержанием химических элементов в копытном _роге (у) и свинцом, кадмием в других органах и тканях свиней (х)_

Коррелирующие признаки, у-х —,_„., —-------- Г ± sr 4 raw vpi UIIUA KJ Ry/x Уравнение регрессии x = ai + bjy

Mn Cd„UUI.T,. -0,556±0,168 -3,0921 x = 0,3388-0,1001y

С<1миокард -0,434±0,197 -1,7618 x = 0,3661 -0,1071y

Vfn — Cd vl 11 ^"печень —0,444±0,195 -1,7011 x = 0,3449-0,1158y

Mn - Cdn04K„ -0,501±0,182 -3,6235 x = 0,4718-0,069 ly

Mn - Cd^no« -0,396±0,205 -2,0466 x = 0,3195 — 0,0766y

Lf pj ^ ! LTKHt' -0,508±0,180 -1,7528 x = 0,3653 -0,1474y

К Cdcene3eHKa —0,483±0,186 -1,3273 x = 0,3999-0,1755y

K" Ph 1 "ПОЧКИ —0,697±0,192 -0,7761 x= 1,3056-0,6255y

К Ph л ^"легкие -0,553±0,224 -0,490 x= 1,3902 -0,6246y

Mg РЬмиокард 0,606±0,212 0,2432 x = 0,3507 + l,5091y

^lg РЬлегкие 0,533±0,226 0,2073 x = 0,4160 + l,3677y

Рассчитанные уравнения регрессии позволяют по уровню некоторых химических элементов в щетине и копытном роге прогнозировать накопление кадмия и свинца в органах и тканях животных (патент РФ № 2342659 от 27.12.2008 г.). Исследованные производные кожи претендуют на роль показателей накопления тяжелых металлов в некоторых органах и тканях, являющихся продовольственным сырьем, получаемым при убое животных. Проведенные исследования показали на возможность использования прижизненных неинвазивных и малоинвазивных методов для изучения интерьера свиней породы СМ-1 по химическому статусу органов и тканей.

3.5. Влияние уровня химических элементов на показатели продуктивности поросят скороспелой мясной породы

Корреляционный анализ между показателями роста поросят до 2-месячного возраста и содержанием кадмия, свинца, марганца в скелетной мускулатуре, печени и копытном роге свидетельствует о наличии, как правило, корреляции средней величины между этими показателями (табл. 7).

Увеличение содержания в скелетной мускулатуре свинца и кадмия угнетающе действует на рост молодняка свиней. Наоборот, между концентрацией марганца в копытном роге и показателями роста выявлены положительные коэффициенты корреляции величиной от 0,581 до 0,606 (Р<0,05-0,01).

Таблица 7. Корреляция между живой массой, среднесуточным приростом

молодняка свиней и содержанием некоторых химических элементов в __отдельных органах и тканях__

Орган, ткань Химический элемент Живая масса Среднесуточный прирост

21 сутки 2 мес

Скелетная мускулатура С<1 -0,501 ±0,223 -0,41810,235 -0,24710,250

РЬ 0,194±0,253 -0,41510,235 -0,68310,186

Печень С<1 —0,206±0,253 -0,43010,233 -0,44810,231

Копытный рог Мп 0,581±0,210 0,60610,205 0,58110,210

3.7. Влияние структурных единиц скороспелой мясной породы на содержание свинца в отдельных органах н тканях свиней

Характеристика животных трех семейств скороспелой мясной породы свиней по накоплению свинца в скелетной мускулатуре, легких и щетине свидетельствует об определенных различиях между ними (табл. 8). Так, у свиней, полученных от маток семейства Северянки, в скелетной мускулатуре содержание свинца было на 0,21 мг/кг, или на 28,8% меньше, чем у животных из семейства Снегурки (Р<0,05).

Таблица 8. Влияние генофонда семейств на содержание свинца в некоторых _ органах и тканях свиней, мг/кг_

Орган, ткань Родоначальница семейства

Северянка Снегурка Синица

Скелетная мускулатура Легкие Щетина 0,5210,04 0,9710,06 0,2610,07 0,7310,07 0,71+0,05 0,1710,02 0,6910,12 0,5710,16 0,1710,02

Наибольшее содержание данного металла в легких было у животных семейства Северянки и составило 0,97 мг/кг, что на 0,26 мг/кг больше по сравнению с семейством Снегурки (Р<0,01) и на 0,40 мг/кг больше, чем у семейства Синицы (Р<0,05). Сила влияния семейства на изменчивость содержания свинца в легких свиней составила 42,1% (Р<0,05).

Необходимо отметить, что содержание свинца в скелетной мускулатуре у животных семейства Северянки и в легких — у свиней семейства Синицы соответствовало верхним границам ПДК (соответственно 0,5 и 0,6 мг/кг). В то же время содержание этого металла в скелетной мускулатуре у животных семейств Синицы и Снегурки превышало ПДК на 38,0-46,0%. В легких превышение ПДК по свинцу у свиней семейств Снегурки и Северянки составило 18,3-61,7%.

Выявлены различия по накоплению свинца в миокарде и легких и между линиями скороспелой мясной породы свиней (табл. 9). Так, наибольшая концентрация металла в миокарде была у животных линии Сома и составила 0,84 мг/кг, что на 40% выше по сравнению с линией Совета (Р<0,05).

Таблица 9. Влияние генофонда линий на содержание свинца в миокарде, _легких и щетине, мг/кг_

Орган, ткань Родоначальник линии

Совет Светлый Сом

Миокард Легкие Щетина 0,60±0,05 0,89±0,04 0,19+0,04 0,76±0,10 0,67±0,05 0,23±0,03 0,84±0,09 0,68±0,14 0,18±0,04

Наоборот, в легких животных линии Совета содержание свинца было максимальным и составило 0,89 мг/кг, что на 32,8% больше по сравнению с линией Светлого (Р<0,01). Сила влияния линии, так же, как и семейства, на изменчивость содержания свинца в легких свиней скороспелой мясной породы достоверна и составила 41,1% (Р<0,05). Содержание данного экополлютанта в миокарде и легких у свиней всех линий превосходило ПДК, за исключением аккумуляции свинца в миокарде у животных линии Совета. При этом превышение в миокарде у свиней линии Светлого составило 26,7, Сома — 40,0%. Превышение ПДК по свинцу в легких в зависимости от линии животного изменялось от 11,7 (линия Светлого) до 48,3% (лигам Совета).

ВЫВОДЫ

1. Установлена избирательность в аккумуляции химических элементов в паренхиматозных органах, миокарде, скелетной мускулатуре и производных кожи свиней скороспелой мясной породы СМ-1 новосибирской селекции из хозяйства, расположенного рядом с мегаполисом. Для миокарда, скелетной мускулатуры, всех паренхиматозных органов и копытного рога ранжированный ряд по содержанию макроэлементов имел следующий вид: K>Na>Mg. В миокарде натрия было в 1,8 раза больше, чем в скелетных мышцах (Р<0,001). Среди паренхиматозных органов максимальное количество калия находится в селезенке, минимальное — в 1,2 раза ниже — в печени (Р<0,05), а натрия — соответственно в почках и печени — в 2,0 раза меньше (Р<0,001).

2. Выявлены одинаковые закономерности в накоплении эссенциальных микроэлементов в миокарде, скелетной мускулатуре, печени и легких. Ранжированный ряд по этим элементам имел вид: марганец < цинк < железо. В щетине и копытном роге больше всего аккумулируется цинка в сравнении с другими микроэлементами (Р<0,001).

В скелетных мышцах концентрация цинка превышала допустимую норму в 1,1 раза, содержание меди было в 4,6 раза ниже допустимого значения. Средние уровни аккумуляции свинца и кадмия в мышечной ткани выше допустимого

порога соответственно в 1,42 и 3,80 раза. В миокарде содержание свинца превышает допустимые СанПиН 2.3.2.560-96 нормы в 1,15 раза, в легких —в 1,2 раза.

3. Наибольшее количество макроэлементов находится в почках, селезенке и легких; эссенциальных микроэлементов, не включая медь, — в печени, почках и селезенке. Значительное количество свинца и кадмия аккумулируется в почках, легких, миокарде и скелетной мускулатуре (R; = 0,50-0,69). Убывающий ряд интегрального накопления этих химических элементов следующий: почки = легкие >скелетная мускулатура = миокард = селезенка >копытный рог > печень > щетина.

4. Содержание макро- и микроэлементов в органах и тканях свиней скороспелой мясной породы характеризуется различным уровнем фенотипической изменчивости. Наиболее низкая величина вариации (Cv = 11,823,9%) была характерна для цинка, более высокая (в основном Cv = 25,5-39,3%) — для кадмия, свинца, железа и марганца.

5. Установлены различные по силе и направлению фенотипические корреляции между уровнем химических элементов в производных кожи и аккумуляцией тяжелых металлов в отдельных органах и мышечной ткани. Между количеством меди в щетине, с одной стороны, и свинцом в мышечной ткани, почках, а также медью в почках — с другой, существует связь средней величины. Уровень натрия в щетине отрицательно коррелирует с количеством кадмия в миокарде (г = —0,67), а концентрация магния в щетине — с количеством свинца в печени (г = —0,56). Содержание марганца в копытном роге связано с уровнем кадмия в скелетной мускулатуре, миокарде, печени, почках и легких.

Таким образом, содержание макро- и микроэлементов в щетине и копытном роге дает возможность прижизненной оценки интерьера по химическому статусу организма.

6. Существуют высокие и средние положительные и отрицательные связи некоторых биохимических и гематологических параметров с аккумуляцией тяжелых металлов в различных органах и тканях. Так, уровень кислой фосфатазы и кальция в сыворотке крови ассоциирован с накоплением кадмия в мышечной ткани (соответственно г = -0,727 и г = 0,777). Поэтому комплекс некоторых биохимических и гематологических показателей может быть использован в качестве оценки интерьера свиней породы СМ-1 по накоплению тяжелых металлов в органах и тканях.

7. Уровень кадмия в скелетной мускулатуре отрицательно коррелирует (г = — 0,501) с живой массой поросят в возрасте 21 суток, а концентрация свинца в этом органе — со среднесуточным приростом от 21 суток до 2-месячного возраста (г = —0,683). У животных с низким содержанием кадмия в скелетной мускулатуре живая масса в возрасте 2 месяцев была на 2,5 кг выше, чем у сверстников с высокой концентрацией этого элемента (Р<0,05). Поросята с низким содержанием свинца в мышечной ткани имели более высокий среднесуточный прирост (Р<0,05).

8. Установлены различия между семействами по аккумуляции свинца в скелетной мускулатуре и легких. У свиней семейства Северянки содержание этого металла в мышечной ткани было ниже, чем у сверстников семейства

Снегурки, на 28,8% (Р<0,05). Наибольшее накопление свинца в легких установлено в первом семействе, разность со вторым семейством составила 0,26 мг/кг (Р<0,01) и семейством Синицы - 0,40 мг/кг (Р<0,05).

9. Выявлены различия между линиями по аккумуляции свинца и железа в миокарде, легких и почках. В миокарде свиней линии Совета содержание свинца было на 0,24 мг/кг ниже, а железа - на 69,4 мг/кг выше, чем у линии Сома (Р<0,05). У животных линии Светлого в легких установлено наименьшее накопление свинца, а в почках выявлена наибольшая концентрация железа. Разность по первому показателю с линией Совета составила 0,22 мг/кг (Р<0,01), по второму - с линией Сома - 54,2 мг/кг (Р<0,05).

Таким образом, межсемейные и межлинейные различия по содержанию отдельных химических элементов свидетельствуют об определенной роли наследственности в устойчивости и восприимчивости свиней к накоплению тяжелых металлов.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Полученные средние популяционные показатели содержания отдельных макро- и микроэлементов у свиней скороспелой мясной породы СМ-1 в хозяйстве, граничащем с мегаполисом, могут быть использованы в качестве нормы при характеристике интерьера, влияния экологических факторов и оценке состояния здоровья.

2. Прижизненную оценку накопления кадмия в органах и мышечной ткани, использующихся в качестве продуктов питания, можно проводить неинвазивным методом, описанным в патенте «Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней» (патент № 2342659 от 27.12.2008 г.).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в журналах из списка ВАК РФ

1.Желтикова O.A. Аккумуляция некоторых макро- и микроэлементов в органах свиней / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич // Сиб. вестн. с.-х. науки. — 2007.-№8.-С. 48-51.

2.Короткевич О.С. Биохимические, гематологические параметры и аккумуляция тяжелых металлов в органах и тканях свиней скороспелой мясной породы / О.С. Короткевич, O.A. Желтикова, В.Л. Петухов // Докл. Рос. акад. с.-х. наук. -2009. -№ 4. - С. 41-43.

З.Зайко O.A. Биохимический статус скороспелой мясной породы / O.A. Зайко // Мир науки, культуры, образования..- 2013. -№ 1 (38). - С. 354-356.

4.Зайко O.A. Особенности аккумуляции макро- и микроэлементов в миокарде свиней скороспелой мясной породы / O.A. Зайко, О.С. Короткевич,

B.Л. Петухов // Главный зоотехник. — 2013. — № 6. — С. 35-39.

5.Зайко O.A. Влияние генофонда семейств скороспелой мясной породы на аккумуляцию свинца в некоторых органах и тканях свиней / O.A. Зайко, Т.В. Коновалова // Мир науки, культуры, образования. — 2013. — № 4 (41). —

C. 432-433.

Монография

6.Петухов B.JI. Генофонд скороспелой мясной породы свиней / B.JI. Петухов, В.Н. Тихонов, ... O.A. Желтикова. - Новосибирск: ИПЦ «Юпитер», 2005.-631 с.

Патент

7. Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней: патент на изобретение № 2342659 от 27.12.2008 г. / B.JI. Петухов, O.A. Желтикова, О.С. Короткевич и др. - М., 2008. - Бюл. № 36. - 6 с.

Работы, опубликованные в других изданиях

8.Желтикова O.A. Аккумуляция макро- и микроэлементов в печени свиней скороспелой мясной породы (СМ-1) / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич, B.JI. Петухов // Вестник НГАУ. - 2007. - № 6. - С. 50-56.

9.Желтикова O.A. Содержание некоторых химических элементов в почке свиней / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич // Современные тенденции развития АПК в России: материалы V Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых Сиб. федер. округа. - Красноярск, 2007. - С. 293-296.

10.Желтикова O.A. Концентрация макро- и микроэлементов в селезенке свиней / O.A. Желтикова // Студент и научно-технический прогресс: сб. материалов XLV Междунар. науч. студ. конф. Биология. - Новосибирск, 2007. -С. 114-115.

11.Желтикова O.A. Региональные особенности элементного состава щетины свиней скороспелой мясной породы (СМ-1), разводимой в Новосибирской области / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич // Наука и инновации агропромышленного комплекса: сб. материалов Междунар. VI науч.-практ. конф. — Кемерово, 2007. - С. 146-147.

12.Желтикова O.A. Аккумуляция макро- и микроэлементов в легких свиней скороспелой мясной породы (СМ-1) / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич, B.JI. Петухов // Прогрессивные технологии производства продуктов животноводства в Сибири: сб. науч. тр. / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИПТИЖ. - Новосибирск, 2007. — С.101-106.

13.Желтикова O.A. Уровень некоторых макро- и микроэлементов в селезенке свиней / O.A. Желтикова // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. материалов II Междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: АГАУ, 2007. - Кн. 2. -С. 333-335.

14. Желтикова O.A. Аккумуляция некоторых тяжелых металлов в мышечной ткани свиней / O.A. Желтикова // Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов: сб. материалов I Междунар. экол. конгр. (III Междунар. науч.-техн. конф.). - Тольятти: Тольяттинский ГУ, 2007. - Т. 1. - С. 195-198.

15.Zheltikova O.A. Heavy metals in pig muscles / O.A. Zheltikova // Biology, economics and education. - Novosibirsk, 2008. - P. 257-260.

16. Zheltikova O.A. Macro- and trace elements accumulation in pig organs / O.A. Zheltikova, Yu.A. Dukhanin, O.S. Korotkevich, V.L. Petukhov // Biology, economics and education. - Novosibirsk, 2008. - P. 261-266.

17. Желтикова O.A. Аккумуляция химических элементов в органах и тканях свиней / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич // Качество и точность

/

сельскохозяйственных процессов: материалы Междунар. семинара по прецизионным методам ведения сел. хоз-ва. 23-28 сент. 2007 г. — Новосибирск, 2008.-С. 39.

18.Желтикова O.A. Экологические аспекты аккумуляции некоторых тяжелых металлов в печени свиней / O.A. Желтикова, О.С. Короткевич // Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии: сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. — Иркутск, 2008. - С. 143-146.

19. Зайко O.A. Содержание тяжелых металлов в органах свиней скороспелой мясной породы и биохимические, гематологические параметры организма / O.A. Зайко, О.С. Короткевич // Актуальные вопросы ветеринарной медицины: сб. материалов IX Сиб. вет. конф. - Новосибирск, 2009. - С. 60-61.

20. Зайко O.A. Связь интерьерных показателей свиней породы СМ-1 с аккумуляцией химических элементов в органах и щетине / O.A. Зайко // Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса Сибири: сб. материалов VII межрегион, конф. молодых ученых и специалистов аграр. вузов Сиб. федер. округа. - Новосибирск, 2009. — С. 168170.

Подписано в печать 20.09.2013 г. Формат 60x84 1 / )6 Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №180 Отпечатано в ООО «Печатное издательство Агро-Сибирь» г. Новосибирск, ул. Никитина 155, тел. (383) 267-19-90, e-mail: agroprint@mail.ru