Оценка токсичности кормов с использованием инфузорий Paramecium caudatum

Автор: Демиденко Г.А., Шуранов В.В.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 10, 2015 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрены вопросы токсичности кормов (зерновой смеси, комбикормов и травяной муки) методом биотестирования, применяя инфузории Paramecium caudatum как тест-организмы.

Токсичность, корма (зерновая смесь, комбикорм и травяная мука), биотестирование, тест-организм, инфузории paramecium caudatum

Короткий адрес: https://sciup.org/14084018

IDR: 14084018

Текст научной статьи Оценка токсичности кормов с использованием инфузорий Paramecium caudatum

Введение. Качество кормов является основой для жизнедеятельности сельскохозяйственных животных. В состав кормов вводятся различные добавки: консерванты, белковые и витаминные концентраты, аминокислоты и т.д. Кроме того, корма могут быть загрязнены различными ток- сическими веществами. Применение органических и минеральных удобрений, пестицидов, техногенное загрязнение тяжелыми металлами, поражение кормов микотоксинами и многими другими элементами при превышении предельно допустимых концентраций (ПДК) оказывают губительные действия на организмы и требуют постоянного контроля за их количественным содержанием. В связи с этим большое значение приобретает оценка их качества на токсичность [3, 5, 10].

Цель исследования. Оценка токсичности кормов (зерновой смеси, комбикормов и травяной муки) методом биотестирования с применением инфузорий Paramecium caudatum как тест-организмов.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются виды кормов: зерновая смесь, комбикорма и травяная мука.

Травяная мука . Измельченная зеленая трава, высушенная на высокотемпературных сушильных агрегатах. В 1 кг готового корма содержится 0,6–0,7 кормовых единиц, 100–120 г перева-римого протеина (по этому признаку травяная мука, особенно из бобовых, может быть отнесена к белковому концентрату) и 230–280 мг каротина.

Зерновая смесь . Зерна злаковых и бобовых растений, производимых для кормовых и пищевых целей. Высококонцентрированные продукты с высоким содержанием легкопереваримых питательных веществ, как безазотистых (злаковые), так и азотистых (бобовые), или тех и других (масличные).

Комбикорм . Кормовые смеси промышленного приготовления, состоящие из многих компонентов, подобранных на основе рационального питания.

Пробы кормов отбирались в соответствии с требованиями ГОСТ-13586.83 с поступлением новой партии. Отобрано 15 проб концентрированных кормов. Определение каждой пробы проводилось в пяти повторностях (пять микроаквариумов).

Основной метод исследования – экологический мониторинг, составной частью которого являются биологические методы, например биотестирование. Этот метод позволяет определять суммарное присутствие всех токсикантов и выявлять не отдельные вредные вещества, а общебиологический эффект их действия. При этом биотесты отличаются относительной простотой, экспресс-ностью, экономностью и большой численностью индикаторной популяции [1, 4, 7, 8].

Для определения качества кормов использовался метод биотестирования, с применением общепринятой методики «Зерно фуражное, продукты его переработки, комбиркорма. Методы определения токсичности. ГОСТ 13496.7-92». Метод основан на извлечении из исследуемых продуктов различных фракций токсических веществ ацетоном и последующем воздействии водных растворов этих фракций на инфузории.

Тест-система (ТС) – пространственно ограниченная совокупность биологических элементов – тест-объектов (ТО), способных реагировать на внешнее воздействие среды, в которой они находятся. Тест-организм – это систематическое наименование ТО, вплоть до вида, штамма, клона. В результате целевого воздействия вся тест-система претерпевает деформацию, что проявляется в появлении ряда реакций на различные условия ее функционирования. Эти реакции различаются по чувствительности, скорости проявления, легкости проявления и другим параметрам. Одну или несколько из этих реакций выбирают в качестве тест-реакции (ТР). Тест-реакция – одна из закономерно возникающих ответных реакций тест-системы на воздействие комплекса внешних факторов, выбранной для анализа состояния тест-системы. По степени проявления тест-реакции судят о свойствах исследуемого образца. Определение степени проявления ТР производится по некоторому критерию – тест-критерию (ТК). ТК – это показатель, на основании которого проводят оценку изменения состояния ТС, находящегося под воздействием комплекса внешних факторов. Одной ТР могут соответствовать несколько различных ТК [2].

В качестве тест-объекта используются различные организмы, как растительного, так и животного происхождения, начиная с микроорганизмов и заканчивая высшими организмами [5, 9]. Среди микроорганизмов широкое применение для определения токсичности нашли светящиеся бактерии, цианобактерии, микроскопические грибы (пенициллиум), водоросли (хлорелла и др.), простейшие (инфузории и др.). Из более организованных представителей растительного мира ис- пользуются водоросли (элодея), злаковые (овес, горох, ячмень и др.). Среди представителей животного мира – дафнии, черви, рыбы, грызуны (крысы, мыши, кролики) и т.д.

Норма реакции у различных групп животных на внешнее воздействие зависит от уровня организации организма. Биотестирование с использованием культур инфузорий имеет ряд преимуществ и успешно применяется [2, 3, 5–7, 10]. У парамеции реакции организма на внешнее воздействие осуществляются на на клеточном уровне. Поскольку парамеции, например Paramecium cau-datum , не имеют хитиновой оболочки, норма реакции на внешние воздействия довольно высока [9]. Кроме того, она удобна для проведения визуального метода, не требует больших экономических затрат при культивировании и обладает высокой чувствительностью [3]. Дж.Кэрнс выделил следующие причины для использования инфузорий в экотоксикологическом тестировании: всесветное распространение облегчает сравнение результатов тестирования в различных географических регионах; воспроизводимость лучше, чем в случае тестов, использующих более крупные организмы; увеличивает количество тест-видов, обнаруживая вариабельность, которая еще и намного естественнее; проведение лабораторных тестов с использованием инфузорий в выделенных в природных условиях местах облегчается и удешевляется [11].

Результаты исследования . Степень токсичности в экстрактах зерновой смеси, комбикорма и травяной муки определяли по выживаемости инфузорий через 1 час экспозиции в вытяжке исследуемого продукта.

Степень токсичности исследуемого продукта определяли по таблице 1.

Степень токсичности исследуемого продукта [9]

Таблица 1

Степень токсичности исследуемого продукта	Выживаемость инфузорий, %
Нетоксичный	90–100
Слаботоксичный	50–89
Токсичный	00–49

Результаты исследования выживаемости инфузорий исследуемых кормов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты исследования выживаемости инфузорий исследуемых кормов

Номер пробы	Номер повторности	Количество инфузорий в начале опыта, шт.	Количество инфузорий через 1 час, шт.	Выживаемость, %	Средняя выживаемость, %
1	2	3	4	5	6
В экстракте зерновой смеси
1	1	5	5	100	92
	2	5	4	80
	3	5	4	80
	4	5	5	100
	5	5	5	100

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5	6
2	1	5	4	80	84
	2	5	5	100
	3	5	4	80
	4	5	4	80
	5	5	4	80
3	1	5	4	80	76
	2	5	3	60
	3	5	5	100
	4	5	4	80
	5	5	3	60
4	1	5	5	100	88
	2	5	4	80
	3	5	4	80
	4	5	4	80
	5	5	5	100
5	1	5	4	80	80
	2	5	4	80
	3	5	5	100
	4	5	3	60
	5	5	4	80
В экстракте комбикорма
1	1	5	4	80	88
	2	5	5	100
	3	5	5	100
	4	5	4	80
	5	5	4	80
2	1	5	4	80	84
	2	5	4	80
	3	5	5	100
	4	5	4	80
	5	5	4	80
3	1	5	5	100	88
	2	5	5	100
	3	5	4	80
	4	5	4	80
	5	5	4	80
4	1	5	5	100	84
	2	5	3	60
	3	5	5	100
	4	5	4	80
	5	5	4	80
5	1	5	3	60	72
	2	5	3	60
	3	5	4	80
	4	5	4	80
	5	5	4	80

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5	6
В экстракте травяной муки
1	1	5	4	80	88
	2	5	4	80
	3	5	4	80
	4	5	5	100
	5	5	5	180
2	1	5	4	80	84
	2	5	5	100
	3	5	4	80
	4	5	4	80
	5	5	4	80
3	1	5	3	60	76
	2	5	3	60
	3	5	4	80
	4	5	4	80
	5	5	5	100
4	1	5	5	100	92
	2	5	5	100
	3	5	5	100
	4	5	4	80
	5	5	4	80
5	1	5	4	80	84
	2	5	4	80
	3	5	4	80
	4	5	5	100
	5	5	4	80

По полученным результатам высчитали токсичность исследованных проб кормов (табл. 3).

Таблица 3

Корм	Номер пробы	Токсичность,%
1	2	3
Зерновая смесь	1	8
	2	16
	3	24
	4	12
	5	20
Средняя токсичность		16,0
Комбикорм	1	12
	2	16
	3	12
	4	16
	5	28
Средняя токсичность		16,8

Окончание табл. 3

1	2	3
Травяная мука	1	12
	2	16
	3	24
	4	8
	5	16
Средняя токсичность		15,2

Данные таблицы 3 показывают, что при исследовании токсичности зерновой смеси 1-, 2-, 4-, 5-е пробы являются нетоксичными. Проба 3 имеет токсичность 24 % (табл.3) при выживаемости инфузорий 76 % (табл. 2), что относит ее к слаботоксичной (табл.1). Для снижения токсичности корма этой пробы следует смешивать с кормом, токсичность которого не должна превышать 15 %.

При исследовании токсичности комбикорма 1–4-е пробы нетоксичны. Проба 5 имеет токсичность 28 % (см. табл.3) при выживаемости инфузорий 72 % (см. табл. 2), что относит ее также к слаботоксичной (см. табл.1). Для снижения токсичности корма этой пробы следует смешивать с кормом, токсичность которого не должна превышать 11 %.

При исследовании токсичности травяной муки 1-, 2-, 4-, 5-е пробы нетоксичны. Проба 3 имеет токсичность 24 % (см. табл. 3) при выживаемости инфузорий 76 % (см. табл. 2), что относит ее также к слаботоксичной (см. табл.1). Для снижения токсичности корма этой пробы следует смешивать с кормом, токсичность которого не должна превышать 15 %.

Средняя токсичность всех видов кормов за период исследования не превышает 16,8 % (табл. 3), то есть эти корма хорошего качества и пригодны для кормления.

Заключение. Для определения качества кормов эффективно использовать как тест-объект инфузории, которые обладают высокой чувствительностью к различным токсикантам. Тест-объект является экспресс-методом определения суммарной токсичности исследуемых объектов в течение одного часа. При определении слабой токсичности отдельных проб можно использовать как способ снижения ее, например, смешивание таких кормов с нетоксичным кормом.

Список литературы Оценка токсичности кормов с использованием инфузорий Paramecium caudatum

Бойкова Д.Е. Применение простейших в токсикологических исследованиях//Экспериментальная водная токсикология. -1991. -Вып. 15. -С. 155-164.
Виноходов Д.О. Токсикологические исследования кормов с использованием инфузорий. -СПб., 1995. -80 с.
Головня Е.А., Большаков Е.Н. Сравнительный анализ токсичности комбикормов на инфузориях родов Colpoda, Stilonychia, Paramecium//Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. -СПб., 1998. -С. 263.
Демиденко Г.А., Фомина Н.В. Мониторинг окружающей среды. -Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2013. -154 с.
Ильющенко В.П. Быстрое тестирование токсичности, основанное на определении респираторной активности инфузорий//Экология. -1995. -№ 1. -С. 63-67.
Довгаль И.В. Проблемы стандартизации биотеста с использованием культур инфузорий//Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. -СПб., 1998. -С. 28.
Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. -СПб.: Архив ветеринарных наук, 1998. -304 с.
Пожаров А.В. Биотестирование как метод научного исследования//Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. -СПб., 1998. -С. 44.
Сазонова В.Е. Биологические аспекты использования парамеций в качестве тест-объекта//Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. -СПб., 1998. -С. 24.
Шадрин И.А., Аветисян А.Т. Инфузории в оценке токсичности семенного материала кормовых культур//Вестник КрасГАУ. -2015. -№ 4. -С. 80-82.
Cairns John. Myths impeding the utilization of infusoria in ecotoxicological toxicity testing//Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. -СПб., 1998. -С. 10.

Еще

Статья научная