способ выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных

Формула изобретения

Способ выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных, включающий дачу животным с кормом дополнительного энтеросорбента - биополимера древесины, отличающийся тем, что животным скармливают биополимер древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина в дозе: коровам 10...30 г на голову в день, телятам 5...10 г на голову в день, поросятам 1...5 г на голову в день.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к животноводству, в частности к способам очистки организма животных от тяжелых металлов и радионуклидов.

Известен способ стимулирования эвакуации тяжелых металлов из организма животных через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) с помощью карбоната кальция химического синтеза через почву и объемистый вид корма - сено злаковое. Способ обеспечивает содержание в молоке 1311 мг/кг кальция и 0,99 мг/кг стронция стабильного при отношении первого ко второму порядка 1618, что соответствует норме (Г.Н.Вяйзенен, В.А.Савин, Г.А.Вяйзенен, И.Н.Таратухин и др. Тяжелый металлы в продуктах животноводства // Аграрная наука. - 1999. - №4. - С.11-12). Однако способ трудоемок и недостаточно технологичен.

Известно использование адсорбирующих свойств цеолита для очистки организма животных от стронция и кадмия (там же). Однако вопрос об использовании цеолитов для выведения из организма животных тяжелых металлов и радионуклидов далеко не изучен, так как они сами могут быть источником тяжелых металлов (ртути, мышьяка, свинца, кадмия и стронция (И.В.Петрухин. Корма и кормовые добавки. Справочник. - М.: Росагро-промиздат. - 1989. - 526 с.).

Известен способ очистки организма лактирующих коров от радиоактивного цезия путем скармливания животным в дополнение к основному рациону, состоящему из загрязненных радиоцезием кормов - сена, травы, гранул, - 3 г AFCF (аммоний-железо-гексоцианоферрат, NH ₄ Fe [Fe (СМ)₆] - то есть 1,5 г утром и 1,5 г вечером) в смешанном корме или в кормовых гранулах. При этом содержание радиоцезия в молоке уменьшалось на 89-90% по сравнению с животными, получавшими такой же рацион без AFCF. Мясо этих же опытных животных содержало на 78% меньше радиоцезия, чем у контрольных животных (Hoffmans P. (1987). Bayerishe Landesanstalt fur Tierzucht in Grub, near Munich, personal communication. Радиоэкологические аспекты животноводства (последствия и контрмеры после катастрофы на Чернобыльской АЭС) / Р.Г.Ильязов, P.M.Алексахин, Н.А.Корнсев, А.Н.Сироткин и др. Под общ. ред. Р.Г.Ильязова. - Гомель: Полеспечать. - 1996. - 179 с.).

Известен способ выведения из организма овец радиоцезия путем скармливания им в дополнение к загрязненному радионуклидом рациону 1 г AFCF на гол./день. Уменьшение содержания радиоцезия в мясе составляло 87% по сравнению с животными, не получавшими AFCF (W.Schlolaut (1987). Hessische Landesanstalt fur Tierzucht, New-Ulrichstein near Homberg (Ohm, personal communication). У телят и свиней уменьшение радиоцезия в мясе составило 90% при введении 2 г AFCF на животное в день в смеси с кормом (J.R.Lindner. Baycrische Landesanstalt fur Ticrzucht, Grub near Munich, personal commynication, 1987. Радиоэкологические аспекты животноводства (последствия и контрмеры после катастрофы на Чернобыльской АЭС) / Р.Г.Ильязов, P.M.Алексахин, Н.А.Корнеев, А.Н.Сироткин и др. Под общ. ред. Р.Г.Ильязова. - Гомель: Полеспечать. - 1996. - 179 с.).

Известен способ выведения из организма животных радионуклидов с помощью гсксацианоферрат аммония (АГЦФ). Молочные козы с удоем 1,5 -2,5 л/сутки получали два раза в день силос и концентраты, смоченные водным раствором ¹³⁴ CsC1 (1 кБк). У контрольных животных, не получавших АГЦФ, переход радионуклида в молоко составлял 10-12% от поступившей в организм радиоактивности, а добавление к рациону 30, 60 и 120 мг/кг АГЦФ позволило снизить переход радиоцезия в молоко до 6,4 и 1,5% соответственно (К.Hove, H.Staaland & О.Pedersen. 1988b. Effect of ammoniumhexacy - anoferrate an the accumulation of radiocesium in reindeer. Rangifer special issue. № 2, 32).

Известно применение препарата ферроцина в течение 49 дней в дозе 1, 3 и 6 г на голову в сутки откормочным бычкам при содержании их на рационе с уровнем загрязнения радиоцезием от 3,4 до 7,4 кБк/сутки позволило снизить концентрацию радионуклида в мышечной ткани в 4,5-6,3 раза по сравнению с контролем. Увеличение дозы препарата более 3 г/сутки на голову не повышало эффективность снижения концентрации радиоцезия в мышечной ткани откормочных бычков (Радиоэкологические аспекты животноводства (последствия и контрмеры после катастрофы на Чернобыльской АЭС) / Р.Г.Ильязов, P.M.Алексахин, Н.А.Корнеев, А.Н.Сироткин и др. Под общ. ред. Р.Г.Ильязова. - Гомель: Полеспечать. - 1996. - 179 с.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выведения из организма коров радиоцезия путем скармливания этим животным препарата БИФЕЖ - композиционного сорбента, включающего 90% измельченной древесины хвойных пород (фракция 0,5-5,0 мм) в дозе 60 г/голову и 10% ферроцина Fe ₄[Fe(CN)₆]₃ в дозе 3 г/голову в сутки. Применение препарата снизило выделение радиоцезия с молоком через 4 суток в 2-3 раза, 7 суток - 10-20 раз. Увеличение дозы до 60-120 г на голову в сутки позволило снизить поступление радиоцезия в молоко в 4-10 раз (А.В.Васильев, Е.Г.Краснова, Н.Н.Исламов и др. Оценка эффективности ферроцинсодержащих препаратов как средств снижения поступления радиоцезия в продукцию животноводства. Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в агропромышленном производстве - пять лет спустя: итоги, проблемы и перспективы». Обнинск, 1991. T.1, с.145-146). Сорбент БИФЕЖ предотвращает усвоение радиоцезия из корма, связывая его в желудочно-кишечном тракте, а также одновременно сорбируя эндогенно экскретируемый радионуклид. Однако препарат является многокомпонентным, что усложняет технологию его приготовления, а рекомендуемые дозы сравнительно велики.

При создании настоящего изобретения задача заключалась в упрощении способа выведения из организма животных тяжелых металлов и радионуклидов.

Техническим результатом изобретения является разработка сравнительно простого, технологически доступного способа выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма животных, разводимых в зонах, загрязненных этими компонентами, расширение сырьевой базы получения и использования энтеросорбентов.

Технический результат изобретения достигается скармливанием животным с кормом дополнительно биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина коровам 10...30 г на голову в день, телятам - в дозе 5...10 г на голову в день, поросятам - в дозе 1...5 г на голову в день.

Сырьем для производства дигидрокверцетина являются лиственница сибирская и даурская. По сравнению с традиционными источниками антиоксидантов - виноградом, эвкалиптом, японской сакурой, лепестками роз и т.д. - сырье лиственницы позволяет в несколько раз снизить стоимость энтеросорбента при том же качестве. Среди хвойных пород в России лиственница занимает первое место по площади и запасу древесины.

Из древесины лиственницы производят лекарственный препарат диквертин (R) , содержащий более 90% дигидрокверцетина, широко применяемый в медицине.

Согласно исследованиям и разработкам сначала получали дигидрокверцетин 96-97%-ной степени чистоты (В.А.Хуторянский, Б.Н.Баженов, М.Ю.Сайботалов, Н.А.Токавкина. Способ получения дигидрокверцетина / Патент РФ № 2091076. Опубл. в БИ 1997, № 27). Позднее, после введения стадии очистки методом полупрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии был получен дигидрокверцетин со степенью чистоты не ниже 99,5% (Н.А.Тюкавкина, В.А.Хуторянский, М.Ю.Сайботалов, Б.Н.Баженов. Средство для комплексной терапии заболеваний «Диквертин» и способ его получения. / Патент РФ № 2088256. Опубл. в БИ 1997, № 24).

Выделенный из древесины лиственницы сибирской высокочистый дигидрокверцетин представляет собой белый мелкокристаллический порошок с температурой плавления 220-222°С, хорошо растворимый в ацетоне, метаноле, этаноле, этилацетате, очень мало растворимый в воде. Доказана идентичность образцов дикверцатина, выделяемого из древесины лиственницы сибирской и древесины лиственницы даурской (М.Б.Плотников, Н.А.Тюкавкина, Т.М.Плотникова. Лекарственные препараты на основе диквертина. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2005. - 228 с.).

Настоящее изобретение разработано на основе изучения энтеросорбционных свойств биополимера древесины - мелкодисперсионного сыпучего порошка, полученного после спиртовой вытяжки, с содержанием примерно 1,5% дигидрокверцетина (БД-ДКВ) при скармливании его животным.

Пример 1. Испытания проведены на 4-х группах поросят крупной белой породы после отъема в возрасте 60 дней в течение 30 дней: с 14.01.2005 г. по 14.02.2005 г. на свиноферме ОНО ВИЖ «Кленово-Чегодаево» Московской области по схеме (табл. 1).

Таблица 1
Схема испытаний
Группы	n	Условия опыта
1 - контрольная	10	ОР*
2 - опытная	10	ОР + 1 г БД-ДКВ** на голову в день
3 - опытная	10	ОР + 5 г БД-ДКВ** на голову в день
4 - опытная	10	ОР + 10 г БД-ДКВ** на голову в день
Примечание. *) ОР - основной рацион, который состоял из комбикорма для поросят-отъемышей в количестве в среднем за опытный период 1,4 кг/гол./день;
**) БД-ДКВ - биополимер древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина.

Биополимер древесины с содержанием 1,5% ДКВ дополнительно измельчали на лабораторной мельнице до однородной сыпучей массы, которую вносили в корм, находящийся в кормушке, ежедневно в соответствии с дозами, указанными в схеме опыта.

За период опыта поросята во всех группах съедали полностью комбикорм.

Методом инверсионной вольтамперметрии была определена концентрация Cu, Zn, Pb и Cd в воде, комбикорме, биополимере и кале поросят (табл. 2).

Таблица 2
Поступление и элиминация с калом тяжелых металлов у поросят в опыте с БД-ДКВ
Тяжелые металлы (элементы)	Группы поросят
	1 - контрольная	2 - опытная	3 - опытная	4 - опытная	В среднем по 3-м опытным группам	% к контролю
	С ВОДОЙ
Кадмий, мг	нс обнаружено				-	-
Свинец, мг	0,00066				-	-
Цинк, мг	0,0176				-	-
Медь, мг	0,0011				-	-
	С комбикормом
Кадмий, мг	1,38				-	-
Свинец, мг	не обнаружено				-	-
Цинк, мг	1,17				-	-
Медь, мг	3,67				-	-
	С БД-ДКВ
Кадмий, мг	-	0,00008	0,0004	0,0004	0,0002	-
Свинец, мг	-	0,0006	0,003	0,003	0,004	-
Цинк, мг	-	0,0006	0,003	0,003	0,004	-
Медь, мг	-	не обнаружено			-	-
	Суммарно с рационом
Кадмий, мг	1,38	1,38008	1,38004	1,38004	1,3802	100,01
Свинец, мг	0,00066	0,00012	0,00366	0,00366	0,00248	375,75
Цинк, мг	1,1876	1,188	1,1906	1,1906	1,1897	100,17
Медь, мг	3,671	3,671	3,671	3,671	3,671	100,0
	Элиминация с калом
Кадмий, мг	не обнар.	0,045	0,11	0,013	0,042	>100
Свинец, мг	0,031	0,064	0,48	0,019	0,187	603,2
Цинк, мг	1,56	11,07	0,45	0,095	3,87	248,07
Медь, мг	0,11	2,87	0,42	не обнар.	1,09	990,9

Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что БД-ДКВ обладает сорбционными свойствами по отношению к изучаемым микроэлементам, два из которых являются токсичными и их концентрация в кормах и продуктах питания населения регламентируется ветеринарными и санитарно-гигиеническими нормативами.

Данные по изменению живой массы и среднесуточного прироста поросят приведены в таблице 3.

Таблица 3
Динамика живой массы и среднесуточного прироста поросят
Группы	Количество, гол., в том числе хрячков/свинок	Живая масса, кг		Прирост за период опыта, кг	Среднесуточный прирост
		в начале опыта,	в конце опыта,		в граммах,	%
1 контрольная	10(5/5)	16,4±0,92	29,7±1,02	13,3±0,20	443±10,28	100
2 опытная	10(5/5)	17,8±0,61	34,0±0,30	16,2*±0,30	540±10,28	121,8
3 опытная	10(5/5)	16,5±0,30	32,7±0,82	16,2*±0,30	540±10,28	121,8
4 опытная	10(5/5)	18,4±0,71	32,5±1,43	13,3±0,71	443±23,96	100
Р<0,001.

За период опыта случаев заболевания и расстройств пищеварительного тракта у поросят контрольной группы, 2-й и 3-й опытных групп не отмечалось. В 4-й группе при даче 10 г биополимера древесины на голову в день у поросят через 2 недели после начала опыта наблюдались случаи расстройства пищеварения (поносы), которые продолжались в течение 1 недели. После снижения дозы БД-ДКВ до 5 г на голову в день расстройства пищеварения прекратились. Однако два поросенка в этой группе продолжали болеть до конца опыта и были истощены. Дача БД-ДКВ в дозе 1...5 г на голову в день была оптимальной.

В обеих группах среднесуточный прирост составил 540±10,28 г, что было выше на 97 г или на 21,8% по сравнению с контрольной группой и было статистически достоверно при Р<0,001.

В 4-ой опытной группе в среднем по 10 головам, включая больных, среднесуточный прирост составлял 443 г - на уровне контрольной группы. В расчете на восемь голов (без двух больных) среднесуточный прирост составлял 470 г, что было выше на 6,1% по отношению к контрольной группе.

Таким образом, дача биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина поросятам-отъемышам в дозе 1-5 г на голову в день была эффективной и экономически целесообразной.

Пример 2. В 2005 г. На ферме Тульского НИИСХ (Тульской области) был проведен опыт на коровах-аналогах черно-пестрой породы по изучению влияния скармливания в составе рациона в течение двух месяцев биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из организма радионуклидов Cs¹³⁷. При этом контрольная группа коров (n=10 голов) находилась на обычном рационе, первая опытная (n=10 голов) в дополнение к основному рациону (сено+силос) получала 10 г/гол./день БД-ДКВ, вторая опытная (n=10 голов) в дополнение к основному рациону получала 30 г / гол. / день БД-ДКВ. Результаты опыта представлены в таблице 4.

Таблица 4
Влияние скармливания коровам биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из их организма радионуклида Cs137
	Содержание Cs137, Беккорелей / кг
Корма (сено+силос)	8,6
Выделилось с молоком:
- контрольная группа	2,8
- опытная I	<МДА*)
- опытная II	<МДА*)
Выделилось с калом:
- контрольная группа	0,9
- опытная I	1,7
- опытная II	2,3
*) - МДА - минимально детектируемая активность.

Лучшие результаты по сравнению с контролем получены при дополнении основного рациона коров БД-ДКВ в дозе 30 г/гол./день.

Пример 3. В опытах на телятах молочного периода выращивания, проведенном в экспериментальном хозяйстве Тульского НИИСХ (2005 г.), было изучено влияние скармливания телятам биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина на выведение из организма тяжелых металлов и радионуклидов. Использовали две дозировки: 5 г и 10 г на голову в день.

Результаты исследования показали, что при загрязнении среды (корма) свинцом оптимальной дозой БД-ДКВ телятам является 5 г на голову в день, а при загрязнении кадмием - 10 г на голову в день (табл. 5). При загрязнении среды радионуклидами оптимальной дозой БД-ДКВ телятам является 5 г на голову в день (табл. 6).

Данные о содержании в кормах и кале телят тяжелых металлов приведены в таблице 5, а о содержании радионуклидов - в таблице 6.

Таблица 5
Содержание тяжелых металлов в кормах и кале телят в опыте
Наименование образца	Содержание, мг/кг
	Cu	Zn	Pb	Cd
Сено костровое	3,61	11,06	0,20	0,02
Силос из однолетних трав (горох+овес)	1,70	5,28	0,26	0,012
Зерносмесь (пшеница, горох, овес, ячмень)	3,46	19,24	0,23	0,01
Молоко цельное (сборное)	0,083	7,41	0,039	0,05
Кал (контрольная группа)	1,13	8,51	0,19	0,008
Кал (опытная группа) 5 г БД-ДКВ	2,53	19,72	0,43	0,015
% к контрольной	223,8	231,7	226,3	187,5
Кал (опытная группа) 10 г БД-ДКВ	1,60	13,23	0,30	0,17
% к контрольной	141,6	155,5	157,9	2125,0

Таблица 6
Содержание радионуклидов в кормах и кале телят в опыте
Наименование образца	Содержание, Бк/кг
	Cs 137	Sr90
Сено костровое	<МДА	2
Силос из однолетних трав (горох+овес)	3,4	20,2
Зерносмесь (пшеница, горох, овес, ячмень)	<МДА	0,8
Молоко цельное (сборное)	<МДА	8,5
Кал (контрольная группа)	0,9	4,1
Кал (опытная группа)	4,7	8,7
5 г БД-ДКВ
% к контрольной	522,2	212,2
Кал (опытная группа) 10 г БД-ДКВ	1,70	8,40
% к контрольной	188,9	204,8

Включение в рацион телят по 5 г БД-ДКВ на голову в день увеличило выведение Cu, Zn, Pb и Cd более чем в 2 раза, при даче 10 г - в среднем по Cu, Zn и Pb в 1,5 раза, а по Cd - более чем в 20 раз.

При включении в рацион БД-ДКВ в количестве 5 - 10 г на голову в день экскреция Sr⁹⁰ с калом была более чем в 2 раза выше, чем в контроле. Экскреция Cs¹³⁷ с калом при даче с рационом 5 г БД-ДКВ превышала контрольных животных более чем в 5 раз, а при даче 10 г - почти в 2 раза.

Видимого преимущества в приростах телят в течение двух месяцев скармливания БД-ДКВ по отношению к контрольным телятам не наблюдали. Среднесуточный прирост в этот период был в среднем по месяцам опыта 503-550 г и 396-476 г соответственно при скармливании 5 и 10 г БД-ДКВ и 480-563 г в контроле. Однако в течение последующих трех месяцев наблюдения после прекращения дачи телятам БД-ДКВ среднесуточный прирост телят 1-й группы составлял 1200, 1016 и 1080 г, у 2-й группы - 1119, 993 и 1206 г, в то время как у контрольных телят они были несколько ниже и составляли соответственно 1132, 763 и 1167 г.

Применение биополимера древесины с содержанием 1,5% дигидрокверцетина в качестве кормовой добавки повышает жизнеспособность организма молодняка, что положительно сказывается на его продуктивности.

Анализ уровня техники показал, что известен способ выведения из организма животных радионуклидов и тяжелых металлов, включающий дачу животным с кормом дополнительного ингредиента, направленного на выведение из организма животных радионуклидов и тяжелых металлов (RU 2028790, А 23К 1/16, 20.02.1995). При этом достигается тот же технический результат, что и в заявленном изобретении.

Отличием является то, что в качестве ингредиента используют биополимер древесины - дигидрокверцетин, который скармливают животным в дозе: коровам 10...30 г на голову в день, телятам - 5...10 г на голову в день, поросятам - 1...5 г на голову в день.

Кроме того, противопоставленное изобретение (RU 2028790, 20.02.1995) предусматривает использование сложной смеси кормов (рационы) с добавлением химических веществ с последующей дополнительной технической обработкой данной смеси, что ограничивает возможность использования данной смеси на разных видах и половозрастных группах сельскохозяйственных животных.

В предложенном изобретении биополимер древесины дигидрокверцетин является отходом производства дигидрокверцетина, способ получения которого описан в заявке (RU 2003120469; 20.02.2005). БД-ДКВ можно вносить в рацион любого состава для всех видов сельскохозяйственных животных без предварительной подготовки. При этом заявленный способ расширяет арсенал средств, позволяющих выводить из организма животных тяжелые металлы и радионуклиды и одновременно обеспечивает экологичность производства дигидрокверцетина. Наличие в биополимере древесины 1,5% дигидрокверцетина позволяет нормализовать обменные процессы в организме животных и повысить его резистентность, что особенно важно при разведении животных в техногенных зонах страны.

Противопоставленное изобретение (RU 2003120469; 20.02.2005) представляет собой композицию из 1-3 об.% дигидрокверцетина и наполнителя 99-97% арабиноталактана с радиопротеторным действием, что связано с действием данного препарата в качестве антиоксиданта, препятствующего перекисному окислению липидов в организме.

В предложенном изобретении БД-ДКВ является отходом производства дигидрокверцетина и готовым продуктом для применения, в котором сорбентом тяжелых металлов и радионуклидов является биополимер древесины, а наличие дигидрокверцетина на уровне 1,5% придает данному средству антиоксидантную активность. Его применение позволяет в техногенных зонах обеспечивать получение нормативной продукции и повысить жизнеспособность животных.

Изложенное показывает, что между данными композициями имеются существенные различия как по составу, так и по специфике их действия.

Изобретение применимо в животноводстве, в частности, в экологизации технологии выращивания молодняка сельскохозяйственных животных и продуктивного использования коров в техногенных по тяжелым металлам и радионуклидам зонах страны.