CC BY
090
Sciences of Europe # 103, (2022)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОТРОПНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ В МОЛОЗИВЕ КОРОВ
Косулина Н.Г.
д.т.н., проф.
Государственный биотехнологический университет,
Харьков Косулин С.В. Доктор философии, ассистент, Харьковская Медицинская Академия Последипломного образования,
Харьков
DETERMINATION OF BIOTROPIC PARAMETERS OF A PULSED ELECTRIC FIELD FOR INCREASING I MMUNOGLOBULINS IN COW COLOSTER
Kosulina N.
d.t.s., prof.
State Biotechnological University, Kharkov Kosulin S.
PhD, assistant prof. Kharkiv Medical Academy of Postgraduate Education,
Kharkov
DOI: 10.5281/zenodo.7247737
АННОТАЦИЯ
В работе приведен расчет определения биотропных параметров импульсного электрического поля (ЭП) для повышения иммуноглобулинов в молозиве стельных коров и экспериментальное подтверждение практической реализации системы импульсной электромагнитной технологии для повышения иммуноглобулинов в молозиве коров. ABSTRACT
The paper presents a calculation for determining the biotropic parameters of a pulsed electric field to increase immunoglobulins in the colostrum of pregnant cows and experimental confirmation of the practical implementation of a system of pulsed electromagnetic technology to increase immunoglobulins in the colostrum of cows.
Ключевые слова: биотропные параметры импульсного электрического поля, иммуноглобулин, импульсная электромагнитная технология.
Keywords: biotropic parameters of pulsed electric field, immunoglobulin, pulsed electromagnetic technol-
°gy.
Постановка проблемы. Профилактика заболеваний новорожденных животных КРС, со снижением иммунного статуса, привела к необходимости теоретического и экспериментального подтверждения практической реализации системы импульсной электромагнитной технологии (ЭМИ) для повышения иммуноглобулинов в молозиве коров.
Анализ последних исследований и публикаций. В процессе теоретического анализа было установлено, что для повышения иммуноглобулинов в молозиве коров их молочную железу следует обрабатывать импульсным ЭП с параметрами: амплитуда импульсов Um = 1...2 кВ; длительность импульсов 10-7 с; скважность видеоимпульсов Q ~
110; время экспозиции 20 с [1].
Цель статьи. Определить оптимальные значения биотропных параметров импульсного электрического поля для повышения иммуноглобулинов в
молозиве коров и экспериментально подтвердить практическую реализацию системы импульсной ЭМИ для повышения иммуноглобулинов в молозиве коров
Изложение основного материала. Для проведения исследований было подобрано 16 здоровых коров аналогов, находящихся на последних днях беременности, восемь из которых были опытными, а остальные контрольными.
Динамику уровня иммуноглобулинов определяли в секрете молочной железы у коров опытной и контрольной группах через 2 часа после облучения молочной железы импульсным ЭП. Для получения зависимости, связывающей количество иммуноглобулинов параметрами импульсного ЭП при наличии аддитивной помехи случайного характера, было применено полнофакторное планирование второго порядка значение факторов и их интервалы варьирования приведены в табл. 1
Таблица 1
Значение факторов в эксперименте_
Интервал варьирования и уровень фак- Амплитуда импуль- Экспозиция, Скважность импуль-
торов сов, кВ с сов, ед
Х1 Х2 хз
Нулевой уровень - х^ = 0 1 20 110
Интервал варьирования - ^ 0,1 5 10
Верхний уровень - х^ = +1 1,1 25 120
Нижний уровень - х^ = -1 0,9 15 100
Для построения плана второго порядка использовались данные приведенные в табл. 2
Таблица 2
__Данные для построения плана второго порядка__
Число факторов, К Число точек ядра Число звездных точек, Ыа Число нулевых точек, N Звездные точки, а Число опытов, N
з 8 6 6 1,682 20
При использовании стандартной методики построения плана второго порядка составлены матрицы: планирование эксперимента; расчета коэффициентов регрессии; определения дисперсии адекватности и результатов обработки данных, которые приведены в приложении А. После проведения измерений и расчетов получены уравнения регрессии, связанное с количеством иммуноглобулинов класса:
У = 34 + 6Х + 5Х2 + 3Х3 + 4Х,Х2 + 2ХХ + 2X2 + 0,5Х2 + (1)
где У - выходной параметр (уровень иммуноглобулинов, мг/мл); Х1 - амплитуда импульсов; Х2 - экспозиция; Хз -скважность импульсов.
Проверка значимости коэффициентов регрессии проводилась при уровне значимости а = 0,05 по критерию Стьюдента. С учетом значимости коэффициентов, уравнение регрессии для повышения иммуноглобулинов в секрете молочной железы у коров принимает вид (1). На основании проверки данного уравнения на адекватность по критерию Фишера сделан вывод, что уравнение адекватно описывает реальный процесс, и следовательно, позволяет оценить характер влияния каждого из трех факторов на функцию отклика. Кроме того, стало возможным практическое использование полученной модели для прогнозирования значения выходного сигнала в области варьирования параметров Хи Для нахождения оптимальных параметров процесса решена система уравнений, полученных приравниванием к нулю значений градиентов компонентов, вычисленных по выражению [2]:
аУ п
—=Ь + 2ЬпХ 1 + 1,(2) ал 1 ]=1
где Х1, X] - кодированные значения факторов, по которым берется производная и взаимодействующая с ними, соответственно: Ьг, Ьп, а^ - коэффициенты уравнения регрессии.
Для выражения (2) получена следующая система уравнений:
дУ дХ1 дУ дХ2 дУ дХ
= 0,6 + 0,4 Х2 + 0,2 Х3 + 0,4 X = 0; = 0,5 + 0,4 X, + 0,1Х, + 0,1Х = 0;
= 0,3 + 0,2 X + 0,1Х2 + 0,1Х3 = 0.
.(3)
3
Решения системы уравнений (3) дает следующие факторы в экстремальной точке: Х1С = - 1,0; Х2с = 0; Хзс = - 1,0.
Для определения оптимальных условий протекания исследуемого процесса полученное уравнение второй степени было исследовано на экстремум. Для этого уравнение (3) было приведено к каноническому виду:
у - Ус=ел2+02 л2+аз z¡ (4)
где 01 = 3,82; 02 = -0,6; ( = -0,022 - корни характерического уравнения:
( + с((2 +№ + / = 0; (5)
Ус = 29,5 - значение Ус в экстремальной точке.
Здесь а = -3, в = - 3, у = 0,5 - коэффициенты определяемые из параметров уравнения регрессии (5). В результате преобразований старых координат в новые были получены факторы в оптимальной точке: Х:ои = 1,1; Х2ОИ = 1,41; Хзои = - 0,01, что соответствует таким значениям натуральных параметров: 1,1 ±0,1 кВ; экспозиция 27±3,0 с; скважность импульсов 110 ±10.
Для эксперимента были использованы в опыте и контроле 4 группы по 2 коровы в каждой, находящихся на последних днях беременности (таб. 1).
92
8с1епсев of Бигоре # 103, (2022)
Каждую корову в опытной группе обрабатывали один раз ежедневно в течение 30 с импульсным ЭП с параметрами: амплитуда импульсов Um = 1 кВ;
- 7
длительность импульсов Т ^ = 10 с; период
- 5
следования импульсов T =1 0 с. Обработку коров импульсным излучением проводили в 8 часов утра в течение 4 дней до отёла и 10 дней после отёла. В контрольной группе коровы импульсному облучению не подвергались.
Таблица 3
Уровень иммуноглобулинов класса IgG и IgM в секрете вымени коров импульсного облучения молочной
железы
Количество опытных и контрольных животных
К/О I II III IV
1 2 3 4 5 6 7 8
K № 38,6 38,7 38,0 39 39 39,5 39 39
ш 3,5 3,5 3,8 4,0 4,0 3,8 4,0 3,7
О 56,5 57,0 56,6 57,0 56,8 57 56,5 56
ш 6,8 7,0 6,5 7,2 6,8 7,0 6,5 7,0
Исследования по определению иммуноглобулинов класса IgG и IgM в секрете молочной железы коров проводили специалисты Каменец-Подольского управления ветеринарной медицины на базе предприятий этого района. Определение иммуноглобулинов в молозиве и молоке коров проводили методом радиальной иммунодифузии в геле по Манчини. Как следует из результатов исследований уровень иммуноглобулинов класса IgG и IgM
мг/мл ▲
в секрете молочной железы опытных коров превышает уровень в контрольных в 1,4 раза для IgG и в 1,7 раза для IgM на высоком статистически достоверном уровне. Изменение уровня иммуноглобулинов класса G и М в секрете молочной железы было изучено в сыворотке молозива и молока новотельных коров (рис. 1, 2).
60
50 -+40 30 20 — 10
10
12
Часы
Рис. 1. Измерение уровня иммуноглобулинов класса LgG в секрете молочной железы коров: облучения видеоимпульсми; х—х - в контроле (без облучения).
Как видно из рис. 1 и 2 у коров, обработанных импульсным излучением, содержание иммуноглобулинов класса G в первый час после обработки имеет достоверное различие по сравнению с контрольной группой на 75%, а различие по классу М на 61,7%. Также было установлено (рис. 4.7, 4.8), что через 12 часов, после обработки импульсным
излучением молочной железы коров, разность количества иммуноглобулинов между опытной и контрольной группой в сыворотке молозива по классу G и М составила 70%. В дальнейшем были проведены исследования по изучению жизнеспособности новорожденных телят, которым выпаивали молозиво и молоко от матерей, молочную железу которых обрабатывали импульсным излучением.
2
4
6
8
мг/мл к
1 —
10
12
Часы
Рис. 2. Изменение уровня иммуноглобулинов класса ^М в секрете молочной железы коров: облучения видеоимпульсами; х—х - в контроле (без облучения).
Телята контрольной группы получали молоко от матерей, молочная железа которых не подвергалась обработки импульсным излучением.
Данные исследований представлены в табл. 4.
Таблица 4
Влияния импульсной терапии на заболеваемость и сохранность новорожденных телят
Группы Морфо-функциональ-ное развитие теленка Кол-во телят Из них Сохране-но %
Заболело Пало
Голов % Голов %
Контрольная Гипотрофики 18 16 98,8 8 44,4 35,6
Нормотрофики 29 15 51,7 6 20,7 79,3
Макросомы 3 2 40,0 1 20 80
В среднем 52 33 63,46 15 28,8 71,2
Опытная Гипотрофики 70 19 27,14 2 2,8 97,2
Нормотрофики 86 9 10,4 - - 100,00
Макросомы 19 3 15,7 1 5,2 94,7
В среднем 175 31 17,7 3 1,7 98,3
2
4
6
8
- после
Из материалов представленных в табл. 4 видно, что в контрольной группе из 52 телят в нео-натальном периоде заболело 63,46% пало 28,8%, а в опытной группе из 175 телят заболело17,7% и пало 1,7%. Разница по заболеваемости между контролем и опытом составила 45,6%, а отход телят 71,2%. Средняя сохранность телят в контроле составила 27,9%, а в опыте 97,2%, что на 69,3% больше. В результате проведенных исследований можно полагать, что сохранность новорожденных телят зависит не только от повышения уровня иммуноглобулинов в молозиве и молоке, за счёт снижения патогенной микрофлоры под влиянием импульсной обработки молочной железы коров.
Выводы. 1. Увеличение иммуноглобулинов в молозиве и молоке новотельных коров их молочную железу следует обрабатывать импулсным излучением с параметрами: амплитуда напряжения импульсов ит = 1+0,1 кВ; длительность импульсов Т =10-7+10-9 с; сквжность импульсов Q =110+10; экспозиция 27 +3 с. 2. Применение импульсного
излучения для обработки молочной железы у коров в течение 4 дней до отёла и 10 дней после отёла позволить повысить сохранность новорожденных телят до 98%.
Литература
1. Торчук М. В. Производственные результаты повышения иммуноглобулинов в молозиве новотельных коров импульсным излучением / М. В. Торчук // Вюник Харшвського нацюнального техшчного ушверситету сшьського господарства iм. Петра Василенка. Проблеми енергозабезпе-чення та енергозбереження в АПК Украши. - 2014. - Вип. 153. - С. 91 - 92.
2 Косулша Н. Г. Определение оптимальных биотропных параметров электромагнитного поля с помощью компьютерной обработки / Н. Г. Косулша, О. Д. Черенков, В. Г. // Вюник Харшвського нацюнального техшчного ушверситету альського господарства iм. Петра Василенка. Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК Украши. - 2013. - Вип. 141. - С. 102 - 104.
