CC BY
49
УДК 549.67:639.371.5(470.57)
Богатова О.В.1, Курамшина Н.Г.2, Матвеева А.Ю.3, Виноградов Г.Д.3
1Оренбургский государственный университет 2Башкирский государственный аграрный университет 3Бирская государственная социально-педагогическая академия E-mail: ecologybgau@mail.ru
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЕ ПЕЧЕНИ КАРПА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ -БАЙМАКСКИХ ЦЕОЛИТОВ
Проведено исследование по рыболовству в районах северо-востока Республики Башкортостан и изучено влияние минеральной природной добавки - баймакских цеолитов. Установлено, что добавка снижает развитие гистологических нарушений печени карпа и способствует более полному усвоению питательных веществ.
Ключевые слова: рыба, гистология, печень, цеолиты, анализ, токсиканты.
Рыба - один из наиболее быстро воспроизводимых видов биоресурсов, в несколько раз эффективнее использующих энергию пищи по сравнению с другими видами сельскохозяйственных животных. Быстрое накопление биомассы, высокая плодовитость и эффективное преобразование энергии пищи в прирост обеспечивают максимальную отдачу при нагуле в естественных условиях и наращивание белковой продукции практически в неограниченных объемах [1].
Республика Башкортостан обладает богатыми водными ресурсами, имеющими рыбохозяйственное значение: имеется 1042 реки протяженностью 27,5 тысячи километров, 9 водохранилищ площадью 24,8 тысячи гектаров и 126 прудов зеркальной площадью 6,8 тысячи гектаров. Сегодня более 500 озер взяты в аренду с целью организации прудового хозяйства. Промышленное рыбоводство и рыболовство в последние годы развиваются устойчивыми темпами. В водоемы республики в 2010 году запущено около 40,0 млн. личинок и мальков различных видов рыб, что на 30,0% больше, чем в прошлые годы. Улов рыбы увеличился на 9%. П о объему производства товарной рыбы республика занимает 2-е место среди субъектов Приволжского федерального округа.
Цель исследования заключалась в изучении влияния минеральной добавки - баймакских цеолитов на гистологические показатели печени карпа. Опыты проведены на сеголетках карпа с массой 150-250 гр. в летний период в Бур-новском опытном прудовом хозяйстве (в 100 км от г. Уфа). На двух группах сеголетков: 1-ю группу кормили только комбикормом (контрольная
группа), 2-ю группу - с добавлением в комбикорм баймакских цеолитов (1,5% от массы комбикорма). Гистологические исследования включали фиксирование образцов печени в 10%-ном нейтральном формалине с последующим окрашиванием срезов по методу Ван-Гизона и гематоксилином, эозином [6]. Препараты изучали с помощью светового микроскопа марки «Биолам Р-11» и фотографировали, а также с помощью цифрового микроскопа марки Webbers Digital Microscope с программным обеспечением Deep View G50s, позволяющим анализировать препараты с разрешающей способностью от 10 до 600 раз. Морфологические показатели устанавливали при помощи окуляр-микрометра марки МОВ-1-15. Цифровые данные обрабатывали методами дескриптивной статистики.
На северо-востоке Башкортостана в последние годы сфера рыбоводства стала объектом повышенного внимания малого бизнеса. Многие озера и пруды обрели настоящих хозяев, улучшилась их экология, увеличилась рыбопродуктивность. Эффективно используются арендованные частными предпринимателями и крестьянскими (фермерскими) хозяйствами водоемы в муниципальных районах: Бирский, Благовещенский, Бураевский, Дюртюлинский, Кушнаренковский и Мишкинский.
В прудовых хозяйствах в основном разводят растительноядных рыб, которые обладают большой экологической пластичностью и высокими товарными качествами. В нашей стране и в РБ первое место в прудовом рыбоводстве занимает карп. По объемам современного выращивания карп занимает ведущее место и в мировой аквакультуре [3].
В качестве минеральных добавок в Башкортостане используются местные природные цеолиты, которые хорошо себя зарекомендовали для сельскохозяйственных животных и птицы, так как могут вступать в реакцию ионного обмена. Цеолиты являются водно-солевыми конденсаторами, и могут быть дополнительным источником многих минеральных элементов, а также сорбировать и выводить из организма токсиканты [2]. Цеолиты - это микропористые каркасные алюмосиликаты кристаллической структуры содержащие каналы и пустоты, занятые крупными ионами и молекулами воды. Последние имеют значительную свободу движения, что приводит к ионному обмену и обратимой дегидратации. Первичной строительной единицей цеолитового каркаса является тетраэдр, центр которого занят атомом кремния или алюминия, а в вершинах расположены четыре атома кислорода. Каждый атом кислорода является общим для двух тетраэдров. Их совокупность образует непрерывный каркас. Замена Б14+ на А13+ в тетраэдрах определяет отрицательный заряд каркаса, который компенсируется зарядами одно- или двухвалентных катионов (К, Ка, Са, М§ и другие), расположенных вместе с молекулами воды в каналах структуры. Катионы находящиеся в каналах легко замещаются, поэтому их называют обменными в отличие от алюминия и кремния, которые в обычных условиях не обмениваются и называются каркасными атомами [1]. Благодаря строго определенным размерам пор внутренних полостей природные цеолиты обладают молекулярно-ситовыми свойствами, являются хорошими адсорбентами для многих неорганических и органических веществ в первую очередь полярных молекул Б02, И28, КН3, СН4, СО2 и другие. В полости цеолитов могут проникать только те молекулы, величина которых не превышающих размера их пор - от 2 до 9 мм [2]. При нагревании до 400 °С из цеолитов можно удалить воду без разрушения их кристаллической структуры частично или полностью дегидратированные цеолиты могут вновь поглощать воду, газы, жидкие и твердые вещества. В этом заключается одно из важнейших свойств. Обезвоженные цеолиты способны поглощать до 20% влаги без изменения своего объема.
На территории России обнаружено более 60 месторождений и проявлений цеолитов с
прогнозными запасами свыше 50 млрд тонн; разведанные ресурсы цеолитов на территории Российской Федерации составляют 8-10 млрд. тонн. В европейской части Российской Федерации и на Урале обнаружены большие запасы цеолитов, но разведка их только начинается [3]. Известно около 40 видов природных цеолитов и наиболее распространенными являются кли-ноптилолит, морденит, гейландит. Все они имеют практическое значение. В состав цеолитов входит большой набор минеральных элементов ( свыше 40 ). Из микроэлементов, имеющих важное значение в кормлении животных, содержатся железо, медь, цинк, кобальт, марганец, селен. Цеолиты применяют при производстве россыпных, гранулированных и брикетированных кормов, их включают в качестве наполнителей в премиксы, минерально - аммонийные препараты, вводят в амидоконцент-рированные добавки. Выгодно использовать цеолиты при экструзии зерновых [2]. Природные цеолиты используют при производстве мясокостной и жирокостной муки, белково-жировой массы из сточных вод мясокомбинатов сыпучего кормового жира и сыпучей мелассы [4]. Выгодно применять цеолиты и для стабилизации йодидов в качестве наполнителя микрокомпонентов премикса [5]. Настоящая работа посвящена изучению экобезопасности цеолитов Баймакского месторождений Республики Башкортостан в сравнении с цеолитами других месторождений. Известно, что цеолиты различных месторождений имеют неоднородную химическую структуру и состав. В первую очередь они различаются по типу минерала (таблица 1). Так, например, Пегасское месторождение (РФ) представлено минералом гей-ландат, в то время, как другие месторождения: Холинское (РФ), Шивыртуйское (РФ), а также Сибайское (РБ), Баймакское (РБ) - минералом клиноптилолит [6-7]. Во всех типах цеолитов содержатся следующие соединения: SiO2, Al2O3, TiO2, Si:Al, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O, SO3, MnO, H2O. При этом в процентном соотношении самый большой объем приходится на SiO2, в цеолитах Шивыртуйского месторождения наибольший показатель - 68,5%, несколько уступают им цеолиты Сибайского и Баймакского месторождений - 66,7 и 68,0% соответственно. Остальной объем приходится на другие соединения, но и их количественное соотношение незначительно отличается друг от
друга. Если сравнивать цеолиты только территории Башкортостана, то Баймакское месторождение находится на более выгодном положении, превосходит Сибайское месторождение по показателям: SiO2, TiO2, Fe2O3, FeO, CaO, K2O.
Наибольшая ионообменная емкость отмечена в Пегасском место-рождении (1,99%), у цеолитов Сибайского и Баймакского месторождений она составляет соответственно 1,85 и 1,80%. Максимальная объемная масса регистрировалась на уровне 2,45 и 2,50 г/см3 в цеолитах Сибайского и Баймакского месторожде-
ний. Наивысшая плотность отмечалась в цеолитах Пегасского и Холинского месторождений (1,94 г/см3), в Сибайском и Баймакском месторождениях этот показатель составил 1,50 и 1,48 г/см3) [3, 7].
Цеолиты отличаются также и по составу неорганических веществ. Например, цеолиты Холинского и Шивыртуйского месторождений содержат самое большое количество свинца, фторида, ртути, мышьяк, в то же время Холин-ское месторождение не обнаруживает в своем составе кадмий, Пегасское - мышьяк (таблица 2).
Таблица 1 Сравнение цеолитов различных месторождений РФ
Наименование месторождения, тип минерала
Показатель Пегасское, РФ, Холинское, РФ, Шивыртуйское, Сибайское, РБ*, Баймакское, РБ*,
Гейландат Клиноптилолит РФ, Клиноптилолит Клиноптилолит Клиноптилолит
Содержание цеолита, % 57 58 68 68 68
Содержание в цеолите, %
SiO2 62,7 65,7 68,5 66,7 68,0
AI2O3 12,1 11,5 13,9 12,32 13,0
TiO2 0,28 0,07 0,23 0,20 0,58
Si : Al 4,41 4,85 4,87 5,41 5,41
Fe2O3 3,09 0,73 1,78 2,56 3,0
FeO 0,24 0,44 0,17 0,56 0,60
CaO 4,61 1,89 3,29 4,05 4,15
MgO 1,24 0,56 0,14 1,09 1,0
Na2O 0,41 2,97 1,28 2,31 2,50
K2O 1,16 3,19 2,69 0,52 0,42
SO3 0,01 0,07 следы <0,10 <0,10
MnO 0,01 0,18 0,15 <0,05 <0,05
H2O 14,1 12,9 13,4 1,4 1,4
Ионообменная емкость, 1,99 1,54 1,77 1,85 1,80
мг-Акв/г
Объемная масса, г/см3 2,42 2,38 2,39 2,45 2,50
Плотность, г/см3 1,94 1,94 1,56 1,50 1,48
*РБ - Республика Башкортостан
Таблица 2 Сравнительный анализ цеолитов месторождений РФ
№ пп Показатель (химический ингредиент), мг/кг Месторождение
Пегасское, РФ Холинское, РФ Шивыртуйское, РФ Сибайское, РБ* Баймакское, РБ*
1 Свинец 25,0 40,0 37,0 3,4 5,5
2 Кадмий 25,0 не обнаружен 1,3 0,5 <0,1
3 Мышьяк не обнаружен 10,0 100,0 <2,0 <2,0
1 2 3 4 5 6 7
4 Ртуть 0,70 0,01 0,05 <0,05 <0,05
5 Фторид 500,0 900,0 900,0 8,5 10,0
6 Марганец нет данных нет данных нет данных 700,5 600,3
7 Медь - - - 308,0 33,7
8 Цинк - - - 234,6 61,7
9 Кобальт - - - 12,9 12,3
10 Никель - - - 6,9 64,1
11 Кальций - - - 6253,0 3977,0
12 Фосфор - - - 400,0 374,2
13 Железо - - - 36400,0 33050,2
14 Хром - - - 24,0 19,8
*РБ - Республика Башкортостан
Богатова О.В. др.
Содержание этих веществ в цеолитах Башкирских месторождений значительно меньше.
Цеолиты Сибайского и Баймакского месторождений исследовались и по другим микроэлементам (марганец, медь, цинк, кобальт, кальций, фосфор, железо, хром). При этом, цеолиты Сибайского месторождения по этим показателям превосходят Баймакское.
В связи с тем, что природные цеолиты содержат в своем составе, помимо органических веществ, большое количество тяжелых металлов проведен сравнительный анализ цеолитов Си-байского и Баймакского месторождений по следующим элементам тяжелых металлов: медь, свинец, кадмий, цинк, марганец, кобальт, никель.
В связи с тем, что природные цеолиты содержат в своем составе, помимо органических веществ, большое количество тяжелых металлов проведен сравнительный анализ цеолитов Сибайского и Баймакского месторождений по следующим элементам тяжелых металлов: медь, свинец, кадмий, цинк, марганец, кобальт, никель. В связи с проведенными исследованиями цеолитов Башкортостана, можно считать более экобезопасными цеолиты Баймакского месторождения. При этом цеолиты обоих месторождений РБ имеют более экологически безопасные уровни по токсичным металлам в сравнении с цеолитами других месторождений РФ.
Поступающие в водоемы токсиканты обычно включаются в круговорот веществ и претерпевают различные физико-химические превращения. В зависимости от этих свойств и степени сродства с биологическими субстратами токсические вещества имеют в организме определенную локализацию. В организме рыб они подвергаются различным химическим превращениям (окислению, восстановлению, гидролизу и синтезу) с образованием безвредных конечных продуктов, а иногда метаболитов более токсичных, чем исходные вещества. Наиболее эффективно детоксикация проходит в ретику-лоэндотелиальной системе в печени [5], которая участвует в процессах пищеварения, обмена веществ, кровообращения и осуществляет специфические защитные и обезвреживающие, ферментативные и выделительные функции, направленные на поддержание постоянства внутренней среды организма.
В природных условиях оценка зависимости накопления токсикантов во внутренних орга-
нах рыб от количества их в водной среде связана с разными проблемами. Это объясняется, во-первых, динамичностью функционального состояния рыб, во-вторых, качественные и количественные изменения самих токсикантов в воде носят стохастический характер. Кумуляция токсикантов происходит в связи с тем, что скорость поступления их в организм превосходит скорость их выведения.
Результаты исследований показали, что при добавлении в корм природно-минеральной добавки - баймакских цеолитов в печени рыб наблюдалось снижение различных предпатоги-стологических нарушений.
Сущность изменений проявлялась в виде мелко вакуолизированных гепатоцитов, в других случаях эти явления представлены некоторой вакуольной дистрофией с небольшими пе-риваскулярными и перипортальными инфильтратами (рис. 1). Отмечена некоторая белковая дистрофия печени карпа, и в том числе жировая (рис. 2).
В результате применения минеральной добавки «Баймакские цеолиты» изменений в структуре не наблюдается. Гепатоциты печени расположены равномерно, ткань однородна, следовательно, функциональное состояние же-
Рисунок 1. Деструктивно-дегенеративные процессы печени карпа в Бурановском ОПХ, РБ. Окраса гематоксилин-эозином (без использования цеолитов)
Рисунок 2. Жировая дистрофия печени карпа в Бурновском ОПХ, РБ. Увел. 1200. Окраска гематоксилин-эозином (без использования цеолитов)
лезы хорошее. Предпатологические явления в гепатоцитах, сосудистые расстройства, снижение белоксинтезирующей функции печени со временем могут привести к морфологическим нарушениям и деструкции скелетной мышцы спины, а это резко снижает товарное качество рыбы. Изучение 2-й группы сеголеток карпа (с добавлением в корм баймакских цеолитов) выявило определенные улучшения в состоянии печени. Белковая дистрофия выражена более слабо, а жировая отсутствовала совсем. Триады печени были неизменные, и лимфоцитарная инфильтрация не отмечалась (рис. 3).
Таким образом, исследования показали, что баймакские цеолиты в опытах на сеголетках карпа зарекомендовали себя положительно, так как при добавлении в корм способствуют более полному усвоению питательных веществ и улучшению обменных процессов в организме. Результаты, полученные при испытании цеолитов, являются определенным ар--------------------------- 10.04.2011
Список литературы:
1. Киселев А.Ю. Развитие аквакультуры России на перспективу // Рыбное хозяйство. - №3, 2008. - С. 62-66.
2. Курамшина Н.Г., Маннапова Р.Г., Топурия Г.М., Маннапов А.Г. Южноуральские цеолиты - экобезопасности и влияние на организм птицы, с/х животных.Уфа, Оренбург, Москва, Изд БГАУ. 2007. - С. 247.
3. Бочерук А.К. Генезис и современное состояние пород карпа в России и сопредельных странах // Рыбное хозяйство. -№6, 2008. - С. 21-27.
4. Курамшина Н.Г., Ф.Х. Бикташева, Ф.А. Аминева. Современное состояние промышленного рыболовства в озерах Республики Башкортостан // Рыбное хозяйство. - № 5, 2008. - С.91-98.
5. Куценко С.А. Основы токсикологии. Санкт-Петербург, 2002.- С.81-85.
6. Журавлева Г.Ф., Земков Г.В.. Экология животных // Методы ихтиотоксикологических ис следований // Успехи современного естествознания, № 1, 2004. С. 36.
7. Цицишвилли Г.В., Андроникашвили Т.Г., Киров Г.Н. и др. Природные цеолиты. - М., 1997.- 360 с.
8. Ребезов М.Б. Использование природных цеолитов Южного Урала. М.: журнал Зоотехния.- №8. - 2002.- С. 16-17.
9. Макаренко Л.Я. Применение пегаского цеолита в кормлении скота. М.: журнал «Зоотехния».- 2000.- №6.- С. 17-19.
10. Биба А.Д., Гончарук В.В., Бурлыка В.А. Переработка цеолитовых и алунитовых руд Закарпатья на муку для животноводства, кормопроизводства, водоочистки и земледелия. Черкассы.- 1991.-С. 62-64.
11. Николаев В.Н. Медико-биологические и гигиенические проблемы использования природных цеолитов. Новосибирск.-1997.- С. 4-14.
12. Латыпова Г.Ф. Влияние цеолитов Сибайского и Баймакского месторождений на продуктивность кур мясного направления // Материалы НМК БГАУ.-Уфа.-2002.-С. 182-184.
13. Курамшина Н.Г., Фаритов Г.А., Назыров А.Д., Нафикова А.Х. Экологические аспекты использования цеолитов Башкирских месторождений в качестве кормовых добавок // Материалы междунар. НПК Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО.- Часть 2.- Уфа.-2003.-С. 276-284.
14. Мазгаров И.Р Сравнительная эффективность использования цеолита Сибайского и глауконита Каринского месторождений в рационах свиней на откорме. Автореферат. Троицк.- 2001.- 23 с.
Сведения об авторах:
Богатова О.В., заведующий кафедрой технологии переработки молока и мяса Оренбургского государственного университета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, к. 2129, (3532) 372466, e-mail: bov@mail.osu.ru Курамшина Н.Г., заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности и экологии Башкирского государственного аграрного университета, доктор биологических наук, профессор Матвеева А.Ю., старший преподаватель Бирской государственной социально-педагогической академии Виноградов Г.Д., старший преподаватель Бирской государственной социально-педагогической академии 450001, г. Уфа, ул. 50-лет Октября, 34, 238/2, тел. (347) 2280879, e-mail: ecologybgau@mail.ru
Рисунок 3. Печень карпа в Бурновском ОПХ, РБ. Увел. 400. Окраска гематоксилин-эозином (с добавлением цеолита в корм)
гументом для их апробации в условиях производства, что позволит увеличить выход рыбопродукции с единицы площади. Кроме того, испытуемые природные минеральные добавки являются недорогостоящими и получаемая продукция не представляет опасности для потребителей.
