CC BY
103УДК 57.023
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ РОЛЬ В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНОГО
Гагарина О.Ю., студентка 3 курса направления подготовки «Зоотехния» Научные руководители: Ермакова Л.А., к.п.н., доцент кафедры химии ФГБОУ ВПО ОрелГАУ; Воронкова М.В., к.с.-х.н., доцент кафедры химии ФГБОУ ВПО ОрелГАУ
АННОТАЦИЯ
Целью статьи является анализ содержания биогенных элементов в составе кормов для крупного рогатого скота. Особое внимание в работе уделено изучению содержания железа в отрубях, которые используются для кормления скота в ОАО «Маслово» отделения Бакланово.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Биогенные элементы, корова, корма, анализ, железо. ABSTRACT
The aim of the article is to analyze the content of biogenic elements in the feed for cattle . Particular attention is paid to the study of the iron content in the bran, which are used to feed livestock in OJSC " Maslovo " of the Baklanovo department .
KEY WORDS
Nutrients, cow, feeds, analysis, iron.
Биогенные элементы - химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые для их жизнедеятельности. Важнейшими биогенными элементами являются: кислород, углерод, водород, азот, а также кальций, калий, кремний, магний, фосфор, сера, натрий, хлор, железо. Их среднее содержание - более 0,01 % биомассы. Эти биогенные элементы составляют группу макроэлементов. Цинк, медь, мышьяк, марганец, бор, фтор, ванадий, бром, молибден, железо, радий относятся к микроэлементам. Они присутствуют в организме в низких концентрациях: от 10* (для большинства элементов) до Ю1" % (для радия).
Кислород. Основной (фактически единственной) функцией кислорода является его участие как окислителя в окислительно-восстановительных реакциях в организме. Благодаря наличию кислорода, организмы всех животных способны утилизировать (фактически «сжигать») различные вещества (углеводы, жиры, белки) с извлечением определенной энергии «сгорания» для собственных нужд.
Углерод. Как и другие элементы-органогены, углерод в виде отдельного элемента не обладает биологическим значением, биологической ролью обладают его соединения. Из различных соединений углерода состоят все ткани организма; является структурным компонентом всех органических соединений; его соединения участвуют во всех биохимических процессах; при окислении соединений углерода образуется необходимая для организма энергия; оксид углерода (IV) CO2, образующаяся в результате окисления соединений углерода, стимулирует дыхательный центр, регулирует значение рН крови [2].
Водород. Водород как отдельный элемент не обладает биологической ценностью. Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно вода, белки, жиры, углеводы, витамины, биологически активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом - вода, которая фактически является средой существования всех клеток организма. Другой группой важных соединений водорода являются кислоты - их способность высвобождать ион водорода делает возможным
формирование рН среды. Немаловажной функцией водорода также является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК [4].
Азот. Чистый (элементарный) азот сам по себе не обладает какой-либо биологической ролью. Биологическая роль азота обусловлена его соединениями. Так в составе аминокислот он образует пептиды и белки (наиболее важный компонент всех живых организмов); в составе нуклеотидов образует ДНК и РНК (посредством которых передается вся информация внутри клетки и по наследству); в составе гемоглобина участвует в транспорте кислорода от легких по органам и тканей.
Некоторые гормоны также представляют собой производные аминокислот, а, следовательно, также содержат азот (инсулин, глюкагон, тироксин, адреналин и пр.). Некоторые медиаторы, при помощи которых «общаются» нервные клетки также имеют в своем составе атом азота (ацетилхолин). Такое соединения как оксид азота (II) и его источники (например, нитроглицерин - лекарственное средство для снижения давления) воздействуют на гладкую мускулатуру кровеносных сосудов, обеспечивая ее расслабление и расширение сосудов в целом (приводит к снижению давления).
Кальций. Прежде всего, кальций является важнейшим структурным компонентом костей и зубов. Также кальций регулирует проницаемость клеточных мембран, а также инициирует ответы клеток на различные внешние стимулы. Присутствие кальция в клетки или во внеклеточной среде обуславливает дифференцировку клетки, а также сокращение мышц, секрецию и перистальтику. Кальций регулирует активность многих ферментов (включая ферменты систем свертывания крови). Кальций регулирует работу некоторых эндокринных желез, обладает десенсибилизирующим и противовоспалительным эффектом.
Калий. Калий вместе с другими важнейшими электролитами обеспечивает необходимое осмотическое давление в биологических жидкостях организма и в клетках, является компонентом буферных систем, поддерживает электрический потенциал на мембранах клеток всех тканей. Главная биологическая функция калия -формирование совместно с другими электролитами (натрий, хлор) разницы потенциалов на мембранах клеток и передача ее изменения по клеточной мембране, за счет обмена с ионами натрия, что особенно важно для нервных и мышечных клеток. Это обуславливает постоянное присутствие в клетках натрия, хлора и калия. В организме эти элементы содержатся в определенном соотношении, обеспечивая гомеостаз (постоянство внутренней среды). Нарушение равновесия между калием и натрием ведет к патологии водного обмена, обезвоживанию, мышечной слабости.
Рассмотрим также роль некоторых микроэлементов:
Медь. Является компонентом многих ферментов, обладающих окислительно-восстановительной активностью, участвует в метаболизме железа, повышает усвоение белков и углеводов, принимает участие в обеспечении тканей кислородом, участвует в формировании соединительной ткани, росте костей, поддерживает структуру костей, хрящей, сухожилий, поддерживает эластичность стенок кровеносных сосудов, альвеол, кожи, обладает выраженным противовоспалительным свойством, в т.ч. при аутоиммунных заболеваниях (например, ревматоидного артрита), участвует в образовании гемоглобина и созревании эритроцитов [3,4].
Железо. Обеспечивает транспорт кислорода (входит в состав гемоглобина), обеспечивает транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях организма (входит в состав цитохромов и железосеропротеидов), участвует в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов
Бром. Бром избирательно усиливает ряд тормозных процессов в центральной нервной системе (ранее препараты брома назначали как успокаивающее средство).
Молибден. Молибден - кофактор многих ферментов, которые обеспечивают метаболизм аминокислот (содержащих в своей структуре атом серы), а также ферментов, обеспечивающих метаболизм пуринов и пиримидинов, повышает эффективность применения антиоксидантов (например, витамина С), является
важным компонентом тканевого дыхания, улучшает накопление азота в организме, увеличивает синтез аминокислот в организме [4].
Краткая характеристика хозяйства, корма которого участвовали в опыте.
Хозяйством, корма которого мы изучали, является ОАО «Маслово» отделение «Бакланово», главный зоотехник которого - Зарубин Андрей Николаевич. Порода крупного рогатого скота - черная пёстрая. Осеменение - искусственное.
Удой - 14 кг в сутки на фуражную корову. Средний вес животного - 500 кг.
Определение железа в корме.
Для анализа используется корм - отруби.
В подготовленный для анализа тигель отвешиваем 5 г корма и озоляем в муфельной печи при температуре 500-550°С до светло-серого цвета золы. После озоления тигель с золой для охлаждения помещаем в эксикатор. Растворяем золу в 15 мл водного раствора (1:1) соляной кислоты и нагреваем почти до кипения в течении 15 минут.
Раствор фильтруем в химический стаканчик, тигель несколько раз ополаскиваем небольшими порциями воды, выливая ее туда же. В полученный раствор добавляем 2-3 капли фенолфталеина и 40-% раствор едкого натра до щелочной реакции, которую определяем по розовой окраске раствора.
После этого стакан накрываем стеклом, ставим на горелку и медленно кипятим в течение 1 часа. Затем содержимое стакана подкисляем концентрированной соляной кислотой до исчезновения розовой окраски, переносим в мерную колбу и доводим объем водой до 50мл.
В другую колбу вносим 10 мл стандартного раствора железа, добавляем 5мл концентрированной серной кислоты и, так же как в первой колбе, доводим объем до 50мл. Оба раствора из колбочек переносим в делительные воронки. В каждую из них добавляем по 10мл амилового спирта и по 5мл 20% раствора роданистого калия или аммония. Делительные воронки встряхиваем в течение 5 минут и после расслоения жидкостей сливаем окрашенный железом слой амилового спирта в колориметрические стаканчики и колориметрируют. Если оставшийся водный раствор сохраняет окраску, то в него наливаем новую порцию амиловго спирта и еще раз эстрагируют железо. Обе порции спирта сливаем и колиметрируем [1].
При колориметрировании испытуемого и стандартного растворов сравниваем интенсивность окраски обоих растворов и на этом основании рассчитываем содержимое железа в 1 кг воздушно-сухого корма по формуле:
х=Д*Н^*1000/Н2*С,
где А- содержание железа в 1 мл стандартного раствора (в мг);
Н1 - высота слоя жидкости стандартного раствора по шкале колориметра (в мм);
V- объем испытуемого раствора (в мл);
Н2 - высота слоя жидкости испытуемого раствора по шкале колориметра ( в мм);
С- навеска воздушно-сухого корма, взятая для анализа;
1000- коэффициент для перерасчета на 1 кг воздушно-сухого вещества корма.
Содержание миллиграммов железа в 1 кг корма при его натуральной влажности определяют по формуле:
х1=(1000-пв)*х/1000;
При анализе были получены следующие результаты : содержание железа в 1 мл стандартного раствора 0,1 мг; высота слоя жидкости стандартного раствора по шкале колориметра 30мм; навеска воздушно-сухого корма 5,9874г; высота слоя жидкости испытуемого раствора 31,7 мм; объем испытуемого раствора 10 мл. Для экстракции было взято 10 мл амилового спирта. Подставляя значения в формулу, определяем количество железа в 1 кг натурального корма:
х=0,1*30*10*1000/31,7*5,9874=182,8мг; Затем определяем содержание железа в воздушно-сухом веществе:
х1=(1000-120,7)*182,8/1000=166,3 мг.
Таблица 1 - Концентрация железа (мг/кг сухого вещества) в отдельных кормах
Вид корма Содержание Fe
Зеленый корм и силос 50—300
Солома злаков 200—450
Мякина злаков 150—300
Картофель сырой 40
Свекла 25—75
Зерно злаков и бобовых 40—80
Экстракционные шроты 200—800
Отруби 150—200
Сухой жом 590
Вывод: Практическим путем было доказано, что отруби, которые используются для кормления крупного рогатого скота в ОАО «Маслово» отделения Бакланово полностью соответствуют нормам и не превышают допустимого значения содержания железа на килограмм сухого вещества.
Библиография
1.Астанин, П.П. Химия с зоотехническим анализом / П.П. Астанин, Е.А. Максимюк, А.В. Попов и др // М.: изд-во Колос, 2005.-с.504
2.Литвинова Т.Н. и др. Биогенные элементы. Комплексные соединения / учеб.-ме- тод. пособ. // под ред. проф. Т.Н. Литвиновой — Ростов н/Д : Феникс, 2009. — с.283 с.
3. Попков, В.А. Общая химия: Биофизическая химия. Химия биогенных элементов/ В.А. Попков, Ю.А Ершов, А.С Берлянд // изд-во Юрайт, 2012.-с.560
4.http://eat-info.ru/references/microelements/zhelezo/
