Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
Чурилов Геннадий Иванович
Эколого-биологические эффекты
нанокристаллических металлов
03.02.08 - экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Балашиха, 2010
Работа выполнена в ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет.
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор,
заслуженный деятель науки и техники РФ
Еськов Евгений Константинович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Зубкова Валентина Михайловна
доктор биологических наук, профессор
Фомичев Юрий Павлович
доктор биологических наук, профессор
Мажайский Юрий Анатольевич
Ведущая организация: ФГОУ ВПО Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева
Защита диссертации состоится л___ _____________ 2011 г. в л___ часов на заседании диссертационного совета Д 220.056.01 при ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет по адресу: 143900, Московская область, город Балашиха, ул. Юлиуса Фучика, № 1, сайт http//www.rgazu.ru; e-mail: ekeskov@yandex.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет.
Автореферат размещен на сайте ВАК referat_vak@obrnadzor.gov.ru
ЕЕЕЕ.. 2010 г.
Автореферат разослан л____________________ 2011 г.
Учёный секретарь
диссертационного совета, доц., к.б.н. О.Л. Сойнова
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Современный этап развития сельскохозяйственного производства характеризуется прогрессирующими технологиями возделывания сельскохозяйственных культур, причем ведущее место отводится освоению и рациональному использованию экологически безопасных и экономически рентабельных материальных и энергетических ресурсов, активно воздействующих на рост и развитие растений. Интенсификация животноводства, перевод его на промышленную основу и увеличение производства продуктов животноводства требует все большее внимание уделять полноценному, сбалансированному кормлению животных и повышению коэффициента полезного действия кормов.
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что сохранение здоровья животных и получение высокой продуктивности невозможно без тщательного сбалансирования рационов по микроэлементам. Являясь необходимой составной частью многих биологически активных соединений - белков, ферментов, гормонов, витаминов, пигментов, микроэлементы участвуют в разнообразных процессах жизнедеятельности и обмена веществ в организме животных. При этом весьма актуальным является получение высококачественной продукции растениеводства. Особое место при определении качества лекарственных и кормовых культур отводится содержанию биологически активных соединений (БАС).
Увеличение содержания БАС в растениях можно добиться различными способами, одним из которых является применение удобрений или обработка растений растворами микроэлементов. Существенным в механизмах действия всех микроэлементов является их способность давать комплексные соединения с различными органическими веществами, в том числе с белками и в подавляющем большинстве активизировать определенные ферментативные системы. Это осуществляется различными путями - непосредственным участием в составе молекул ферментов или их активацией. Но использование солей металлов и их хелатных (внутрикомплексных) соединений ограничено, с одной стороны, существованием предельно-допустимой дозы для растений, а с другой - опасностью загрязнения окружающей среды ионами металлов. В связи с этим возникает необходимость не только замены солей металлов (удобрений) такой формой состояния, которая будет оказывать меньшее загрязняющее влияние на окружающую среду и обеспечит минимальные требования к концентрации, используемой для обработки растений и семян, но и даст программирование динамики развития биомассы растения. К таким формам относятся продукты. нанотехнологий - ультрадисперсные порошки металлов (УДПМ).
Нанокристаллические металлы, обладая уникальными свойствами, могут использоваться как биопрепараты нового поколения, к тому же они экономически выгодны и влияют на повышение продуктивности сельскохозяйственных растений и животных. Отличительной особенностью УДПМ является их малая токсичность по сравнению с солями металлов и способность при очень малых дозах активизировать физиологические и биохимические процессы. Модель влияния нанопорошков металлов, построенная на принципах самоорганизации структур и адаптации с учётом обратной связи, положена в основу создания информационной нанотехнологии управления производством сельскохозяйственной продукции. Частицы металла (УДП) в восстановленной форме обладают пролонгированным действием, что выражается в продолжительном их влиянии на регуляцию минерального питания, углеводного обмена, синтез аминокислот, реакции фотосинтеза и дыхание клеток. Высокая эффективность УДПМ в качестве стимуляторов роста показана на развитии сельскохозяйственных растений. Однако остается открытым влияние УДПМ на накопление биологически активных соединений в растениях и изменение структур этих соединений. Особого внимания заслуживает изучение экологических последствий, физиологических механизмов, пролонгированных эффектов УДПМ в процессе миграции в системе почва-растения-животные.
Проведенные в последние годы исследования Л.В. Коваленко, Г.В. Павлова, Г.Э. Фолманиса, Н.Н. Глущенко, А.П. Райковой (1998-2007 гг.) показали эффективность применения УДПМ в растениеводстве, кормопроизводстве и животноводстве. Их использование позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 25%, а в результате усиления естественной резистентности животных снизить потери молодняка на 25-35%.
Положительные результаты были получены в Подмосковье, Калужской, Белгородской, Челябинской, Курганской областях, Ставропольском и Краснодарском краях, в Армении, Белоруссии, Украине, Латвии, Киргизии и Ферганской долине Узбекистана. В Рязанском государственном агротехнологическом университете имени П.А. Костычева исследования по этой тематике проводятся с 1997 года при участии сотрудников Московского института стали и сплавов и института металлургии имени А.А. Байкова РАН (г. Москва), которые являются производителями УДПМ.
Совокупность научных данных об ультрадисперсных порошках указывает на то, что они относятся к новому классу продукции, и характеристика их потенциальной опасности для здоровья человека и состояния среды обитания во всех случаях является обязательной. В связи с этим актуально изучение безопасности нанопорошков металлов, создание методологии по оценке их биосовместимости, биодеградируемости и токсичности.
Цель и задачи исследований. Цель исследования заключалась в изучении экологических последствий применения в экосистеме почва - растения - животные ультрадисперсных порошков железа, кобальта и меди, влиянии нано доз этих элементов на накопление, строение, свойства биологически активных соединений растений, а также их действие на физиологическое состояние животных.
Для реализации поставленной цели предстояло:
1) определить оптимальные дозы нанокристаллических металлов, как микроудобрений и биодобавок, с учетом экологической безопасности их применения в системе почва - растения - животные;
2) изучить оптимальные условия выделения водорастворимых полисахаридов; определить их структуру и моносахаридный состав, а также доказать строение гомогенных фракций полисахаридов;
3) изучить влияние УДП кобальта, железа и меди на изменение моносахаридного состава и строение гомогенных фракций полисахаридов растений горца птичьего и лапчатки гусиной;
4) определить условия выделения белка, лектиновой фракции и полисахаридов из семян кормовой культуры вики, изучить влияние ультрадисперсных порошков меди на накопление и свойства выделенных биополимеров;
5) определить влияние УДПМ на аккумуляцию химических элементов в процессе онтогенеза, рост, развитие, урожайность и биохимический состав семян и растений кукурузы;
6) изучить эколого-биологическую безопасность УДПМ на накопление биологически активных соединений в растениях;
7) изучить изменения морфологических и биохимических показателей крови кроликов при введении в их рацион растений, выращенных с использованием УДПМ;
8) провести оценку эффективности, безопасности и адекватности применения УДПМ в качестве биодобавок кроликам;
9) изучить влияние УДПМ на биохимическое и физиологическое состояние кроликов (живую массу, плодовитость и сохранность потомства) кроветворную и иммунную системы, содержание минеральных веществ в сыворотке крови ;
10) показать эколого - биологическую безопасность полисахаридов растений обработанных УДПМ;
11) провести анализ экологической безопасности мяса при использовании УДПМ;
12) показать отдаленные последствия влияние УДПМ на развитие растений.
Решение данных задач позволит сделать вывод о целесообразности использования УДПМ для накопления биологически активных веществ в растениях и определить их опосредованное действие на животных.
Научная новизна. Впервые прослежены экологические эффекты нано доз железа, кобальта и меди в системе почва-растение-животное. Показано, что предпосевная обработка семян УДПМ в концентрации 0,01 - 0,08 г на гектарную норму высева семян не способствует накоплению данных металлов в почве, но влияет на рост, развитие и накопление в зеленой массе растений каротина, витамина С, белка, водорастворимых полисахаридов. Установлено влияние предпосевной обработки семян УДПМ на динамику минеральных веществ в онтогенезе растений. При этом предпосевная обработка семян растений микродозами УДП железа, кобальта и меди не влияет на строение выделенных полисахаридов из растений семейств Гречишных и Розоцветных. Выделенные полисахариды гетерогенны для всех изучаемых растений и состоят из гомогенных фракций А, В, С, Д, которые различаются физико-химическими характеристиками.
На кроликах установлено, что растения, семена которых обработаны оптимальными концентрациями УДПМ (0,03 г на гектарную норму высева семян), безопасны для их здоровья и стимулируют прирост живой массы, сохранность животных, улучшение морфо-биохимических показателей крови, повышение ферментативной и иммунобиологической активности. Водорастворимые полисахариды различных видов растений, подвергавшихся воздействию УДПМ, не оказывают отрицательного влияния на физиологическое состояние здоровых животных. Полисахариды лапчатки гусиной и горца птичьего, семена которых перед посадкой были обработаны УДПМ, не оказывали статистически значимого влияния на содержание билирубина и его фракций, а также общего белка и холестерина в сыворотке крови, что позволяет исключить возможность токсического действия на клетки печени. Определена максимальная доза УДПМ (1г/кг массы тела животного в сутки перорально), не вызывающая изменений общего состояния животных и состава периферической крови.
Практическая значимость работы. Определены оптимальные концентрации УДП железа, кобальта, меди, которые рекомендуется использовать в качестве микроудобрений, способствующих увеличению на 25-45% накопления биологически активных соединений, что способствует повышению кормовой ценности растений. Предпосевная обработка семян растений УДПМ возможна вместе с их протравливанием, что при невысокой стоимости 30-50 мг нанокристаллических металлов на гектар посевов полностью окупается полученной прибавкой урожая. Разработаны условия введения растений после обработки УДПМ в рацион животным. Даны рекомендации по использованию растений, обработанных УДП железа, кобальта и меди, как кормовых культур, которые не требуют предварительной обработки перед скармливанием животным и при этом не вызывают нарушения их эколого-физиологического состояния. Разработана методика введения УДПМ непосредственно в корма животных.
Использование кормов, выращенных с УДПМ, или обработанных их растворами, увеличивает массу животных на 20-25%, отражается на снижении у них заболеваний, что достигается за счет стимуляции иммунной защиты УДПМ, которые увеличивают содержание полисахаридов в растении и усиливают их биологическую активность.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях Рязанского государственного медицинского университета (1979-2005); научных конференциях Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П.А. Костычева (2000-2006); II Всесоюзном съезде фармацевтов (Кишинев, 1980), IV Всероссийском съезде фармацевтов (Воронеж, 1981); VII Всесоюзной конференции по химии и биохимии углеводов (Москва, 1982); научно-практической конференции (Ярославль, 1997); V Всероссийской конференции Физико-химия ультрадисперсных систем (Екатеринбург, 2000); Международной конференции Химическое образование и развитие общества (Москва, 2000); VII Международном съезде фитофармацевтов (Санкт-Петербург, 2000); на Международной научно-практической конференции Современные технологии и системы производства и переработки сельскохозяйственной продукции (Рязань, РГМУ, 2002-2004), научно-практической конференции Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных России (Москва, 2008), 1-й Международной, 4-й Всероссийской конференции Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных Евразии (Москва, 2009), Международной научно-практической конференции Молодость, талант, знания - ветеринарной медицине и животноводству (Троицк, 2010).
Научные положения, выносимые на защиту:
- проведена оценка влияния различных доз ультрадисперсных порошков металлов (УДПМ) на рост и урожайность растений в полевых условиях;
- определено влияние УДПМ на динамику аккумуляции поллютантов и эссенциальных элементов в почве и растениях;
- определены оптимальные концентрации УДПМ железа, кобальта и меди для максимального накопления биополимеров в растениях;
- изучено влияние УДПМ на условия выделения водорастворимых полисахаридов из растений, их структуру, состав, свойства выделенных мономеров;
- изучено влияние вики, выращенной с использованием УДП меди, на физиологическое состояние кроликов, прирост живой массы, сохранность и воспроизводство, морфологические и биохимические показатели крови;
- изучено действие лапчатки гусиной и горца птичьего, выращенных с использованием УДП железа, кобальта и меди, на морфо-биохимические показатели крови и продуктивность кроликов;
- определено влияние растений, выращенных с использование УДПМ, на органолептические показатели мяса кроликов;
- изучено влияние УДПМ железа, кобальта и меди при введении их в рацион на физиологические и морфо-биохимические показатели кроликов, содержание минеральных веществ в сыворотке крови;
- определено влияние УДПМ на биологическую активность водорастворимых полисахаридов горца птичьего и лапчатки гусиной;
- изучено действие выделенных полисахаридов на физиологическое состояние животных и некоторые показатели крови;
- определено токсичное действие исследованных полисахаридов растительного происхождения;
- определены отдаленные последствия влияния УДПМ на развитие растений
Публикации. Содержание диссертации изложено в 44 печатных работах, включающих 2 патента РФ, 3 монографии и 9 статей в журналах из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 316 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и предложений производству, приложения, содержит 17 рисунков, 119 таблиц. Список литературы включает 376 источников, в том числе 92 на иностранных языках.
Личный вклад и участие автора. Автору принадлежит разработка, постановка и выполнение научной работы. Отдельные элементы научных исследований выполнены совместно с соавторами, что нашло отражение в опубликованном в автореферате списке работ.
- СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, научная новизна и её практическая значимость.
- Состояние проблемы и задачи исследований
Приводятся сведения о получении и физико-химических свойствах УДПМ. Анализируются сведения о биологических и экологических эффектах УДПМ, влияющих на изменение физиологических процессов у животных и растений.
Попадая в организм, данные соединения стимулируют многие физиологические и биохимические процессы. Однако имеющиеся сведения фрагментарны и часто противоречивы. Отсутствуют убедительное научное обоснование эколого-биологических эффектов УДПМ. При отсутствии сведений о поведении наночастиц в различном экологическом окружении, о путях введения, чувствительности видов к наноматериалам невозможно дать четких рекомендаций в отношении пригодности нанопорошков металлов воздействовать на биологические объекты. Этим обосновывается цель и задачи настоящего исследования.
2. Материал и методы исследований
Исследование выполнено на растениях: горец птичий сем. Гречишные, лапчатка гусиная сем. Розоцветные, вика - сем. Бобовые и кукуруза, сем. Злаковые. Семена растений перед посадкой обрабатывали ультрадисперсными порошками железа (Fe), кобальта (Co) и меди (Cu), которые были произведены в институте металлургии и металловедения имени А.А. Байкова РАН и в Московском институте стали и сплавов. Препараты имели произвольную форму частиц, высокую удельную поверхность (до 25 м2/г) и малые размеры (20-50 нм). Экспериментально установлена их высокая реакционная способность и каталитическая активность в клетках и тканях растений и животных.
Схема опытов представлена на рисунке 1. Экспериментальная работа по влиянию УДПМ проводилась с 1999 по 2010 год и включала полевые и лабораторные исследования.
Полевые исследования на растениях горец птичий, лапчатка гусиная и вика проводили на серых лесных почвах в учебно-опытном хозяйстве Стенькино в 1999-2009 гг., а кукурузы - на опытном демонстрационном полигоне в ООО Агротехнология Пронского района, в ООО Авангард Рязанского района Рязанской области на раннеспелом трехлинейном гибриде кукурузы первого поколения Катерина СВ в 2009 - 2010 гг.
Опыты были заложены с целью выявления оптимальных концентраций УДП железа, кобальта и меди для предпосевной обработки семян растений и выполнены в 3-х кратной повторности. В 2004-2009 гг. изучалось действие УДПМ на некоторые функции растений в последующих поколениях.
Семена перед высевом опрыскивали водной суспензией УДПМ размером частиц 20 - 30 нм. Суспензию готовили согласно ТУ 931800-4270760-96 в ультразвуковой ванне (модель ПСБ-5735-5). При этом расход препаратов УДПМ составлял 0,01 г, 0,03 г, 0,048 г и 0,08 г на гектарную норму высева. Указанные дозы были рассчитаны, исходя из ранее полученных экспериментальных данных. Полевые опыты закладывались согласно Методике полевого опыта Б.А. Доспехова. Обеспеченность в учебно-опытном хозяйстве Стенькино элементами питания подвижным фосфором и-1,1-1,5мг на кг почвы; меди - 17,3 мг; кобальта - 1,2 г на кг почвы. Посевная площадь делянки 75 м2, учетная - 50 м2, повторность четырехкратная. Почва опытного поля ООО Авангард - чернозем выщелоченный тяжело-суглинистого механического состава, плотностью 1,1-1,2 г/см при мощности пахотного слоя от 30 до 35 см. Содержание гумуса в пахотном слое 5,9%, реакция почвенного раствора средне- и слабокислая (рН 4,9 - 5,4), обеспеченность подвижным фосфором - 1,22 мг/кг, калием - 1,43 мг/кг. Загрязненность почвы свинцом, кадмием и железом находилась на уровне 14,10,22, 0,120,01 и 42,30,38 мг/кг соответственно.
Подвижные формы фосфора и калия в почве определяли по Кирсанову, рН солевой вытяжки потенциометрическим методом; сумму обменных оснований по Каппену - Гильковицу; гидролитическую кислотность по Каппену; гумус - по Тюрину; поглощенных оснований - трилонометрией. Содержание химических элементов на разных фазах развития растений определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии (спектрометр КВАНТЦZ. ЭТА). В анализатор микропипеткой вводилась проба анализируемого вещества объемом 5 мкл. Значение массовой концентрации элемента в пробе вычислялось по градуировочной зависимости кривой, получаемой в процессе измерения нескольких калибровочных точек с ошибкой, не превышающей 8%. Управление прибором и обработка результатов анализа производилось персональным компьютером с программным обеспечением QUANT ZEEMAN 1.6. Процесс подготовки анализируемых проб заключался в их высушивании до постоянной массы и минерализации. Полную минерализацию проб проводили в герметически закрытых реактивных камерах аналитического автоклава (МКП-04) смесью азотной кислоты и пероксида водорода в соответствии с МУК 4.1.985-00 и МИ 2221-92. Минерализаты переводили на требуемый объем деионизированной водой.
Общий азот растений определяли титриметрическим методом по Кьельдалю (ГОСТ Р 50466-93) и пересчитывали на Усырой белокФ, используя коэффициент 6,25, фосфор - фотометрическим (ГОСТ 26657-97), калий - пламенно-фотометрическим (ГОСТ 30504-97), кальций - комплексонометрически. Клетчатку определяли по Штоману: смесью концентрированных азотной и уксусной кислот (1:20). Аскорбиновую кислоту титрованием вытяжки раствором 2,6-дихлорфенолин-дифенола до розового окрашивания. Определение каротина проводили в зеленых листьях и стеблях - колориметрическим методом с адсорбентом Al2O3.
При выделении и установлении структуры водорастворимых полисахаридов использовались: метод Севага (удаление белков), метод Цейзеля (определение метоксильных групп), хроматографические методы и электрофорез (установление гомогенности и моносахаридного состава полисахаридов), методы метилирования Пурди, Хакомора и Куна, полноту метилирования контролировали ИК-спектроскопией, выход полисахаридов контролировали спектрофотометрически. Газовую хроматографию выполняли на хроматографах ЛХМ. Выделение белков проводили по стандартной методике. Выделение лектинов проводилось методом дробного этапольного фракционирования по Ригасу и Осгуду и методом афинной хроматографии на сефадекс G-150 (в качестве матриц). Гемагглютинирущая активность лектинов определялась по стандартному методу Теса, количество лектинов в семенах - по методу Барнштейна, показатели специфической и общей активности лектинов - по формулам Новак и Барендеса и угнетения активности лектинов - по методу Ландштейна.
В эксперименте кролики содержались в стандартных условиях, рекомендуемых для содержания и их разведения, на двухразовом питании. В качестве добавки использовались сухие травы, выращенные из семян, обработанных перед посевом УДП железа, кобальта и меди в дозе 0,03 г/га. Рацион кормления соответствовал физиологическим нормам и потребностям животных. Кровь брали до утреннего кормления из краевой ушной вены четырехкратно с интервалом в 10 дней. Биохимические показатели крови проводились на спектрофотометре Spectrum фирмы Abbot. Общий белок определялся биуретовым методом, альбумин - по реакции с бромкрезоловым зеленым; глобулины унифицированным методом электрофоретического разделения на пленках из ацетата целлюлозы.
Количество ферментов аланинтрансаминазы и аспартаттрансаминазы определялось колориметрическим методом Райтмана-Френкеля; лактатдегидрогеназы - по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином (метод Севела, Товарек); щелочной фосфатазы - по реакции с субстратом п-нитрофенилфосфатом (метод Бессея, Лоури, Брока); мочевой кислоты - по реакции с фосфорновольфрамовым реактивом; холинэстеразы колориметрическим методом по гидролизу ацетилхолинхлорида.
Токсичность полисахаридных препаратов определялась на крысах в острых и хронических опытах с регистрацией общепринятых показателей состояния организма животных. Полисахариды вводились в максимально возможной дозе: 1г/кг массы тела животного в сутки внутрь. При этом контролировалось общее состояние животных, состав периферической крови, общего белка, холестерина, состояние внутренних органов.
Рис. 1. Схема опытов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3. Действие УДПМ на экологическое состояние почвы, урожайность, качество зеленой массы и накопление биологически активных соединений в растениях.
3.1 Влияние УДПМ на содержание микроэлементов в почве и вегетативных органах растений.
3.1.1 Почва. Не обнаружено влияния предпосевной обработки УДПМ семян кукурузы, лапчатки гусиной и горца птичьего на изменение содержания в почве железа, меди и кобальта и других химических элементов. Очевидно, микродозы УДПМ, вносимые в почву с семенами, не оказывают существенного влияния, по крайней мере, на динамику этих химических элементов в почве за время вегетации растений. На это указывают результаты химического анализа почв, выполненные на опытных и контрольных полях в течение 1999-2009 гг. перед посевом семян и после уборки урожая (табл. 1).
Таблица 1 - Содержание микроэлементов в почве, мг/кг
Группы | 2000 г | 2001 г | 2002 г | 2003 г | |
УДП Fe | до посева | 17,33* | 17,10 | 17,40 | 16,90 |
после уборки | 17,29 | 17,19 | 17,43 | 17,10 | |
УДП Сu | до посева | 17,11** | 16,90 | 17,20 | 17,10 |
после уборки | 17,20 | 17,00 | 17,13 | 17,12 | |
УДП Со | до посева | 1,33*** | 1,39 | 1,30 | 1,32 |
после уборки | 1,23 | 1,33 | 1,30 | 1,29 | |
*НСР0,05 0,23, ** НСР0,05 0,21, ** НСР0,05 0,11 .
Для серых лесных почв ОДКСи - 66,0 ОДКСо - 5,0
В опытах с предпосевной обработкой семян кукурузы нанопорошком железа не обнаружено достоверного изменения как железа, так и ряда других химических элементов. Исследование было проведено в ООО Агротехнология и в ООО Авангард, площадь опытного поля составляла 110 га. С семенами в почву было внесено по 0,08 мг/га нанопорошка железа.
Таблица 2 - Макро- и микроэлементный состав почвы при обработке семян кукурузы гектарной нормой (0,08 мг) нанопорошка железа
Показатели | Контроль | Опыт |
До высева семян кукурузы | ||
рН | 5,50,050* | 5,60,050 |
Р (фосфор), мг/100 г почвы | 12,20,040 | 12,00,040 |
К (калий), мг/100 г почвы | 14,10,033 | 14,30,040 |
Гумус, % | 3,21,000 | 3,10,800 |
Fe (железо), % | 5,00,500 | 4,80,440 |
Cu (медь), мг/кг почвы | 17,00,040 | 16,70,040 |
Со (кобальт), мг/кг почвы | 1,20,044 | 1,30,050 |
Zn (цинк), мг/кг почвы | 0,930.003 | 0,920,004 |
Pb (свинец), мг/кг почвы | 14,10,060 | 14,00,055 |
Cd (кадмий), мг/кг почвы | 2,10,040 | 2,00,050* |
После уборки кукурузы | ||
рН | 5,60,050 | 5,70,050 |
Р (фосфор), мг/100 г почвы | 12,20,044* | 12,30,040 |
К (калий), мг/100 г почвы | 14,00,038 | 14,40,038 |
Гумус, % | 3,30,500 | 3,10,500 |
Fe (железо), % | 4,80,080 | 4,70,055 |
Cu (медь), мг/кг почвы | 16,80,040 | 16,90,060 |
Со (кобальт), мг/кг почвы | 1,30,045 | 1,40,040 |
Zn (цинк), мг/кг почвы | 0,910.005 | 0,930.003 |
Pb (свинец), мг/кг почвы | 13,90,080 | 13,50,090 |
Cd (кадмий), мг/кг почвы | 2,00,055* | 2,00,056 |
Примечание: *-Р 0,05
3.1.2 Вегетативные органы растений. Предпосевная обработка семян ультрадисперсными порошками металлов железа, кобальта и меди в дозах 0,012-0,048 г на гектарную норму высева горца птичьего и лапчатки гусиной не оказала достоверного влияния на изменение в их стеблях и листьях микроэлементов. В частности, содержание железа варьировало в диапазоне 51,5 - 55,3 мг/кг сухого вещества против в 53,2 мг/кг в контроле. Содержание меди в опыте и контроле не выходило за пределы 7,4 - 8,9 мг/кг, кобальта - 0,12 - 0,19 мг/кг сухого вещества.
Растения кукурузы после обработки семян перед посадкой УДП железа в дозе 0,08 г на гектарную норму высева различались по аккумуляции химических элементов в процессе онтогенеза. На разных фазах развития растений в их корнях, стеблях и листьях происходило уменьшение концентрации одних элементов при увеличении других (табл. 3). Независимо от предпосевной обработки семян, концентрация железа, свинца и кадмия уменьшалась. По содержанию меди надземная часть растений в фазе 8 - 9 листьев в опыте было больше, чем в контроле в 1,5 раза, а в корнях - примерно во столько же меньше. На этой фазе корни растений, семена которых подвергали предпосевной обработке, превосходили по содержанию марганца примерно вдвое. Преимущество по содержанию этого элемента сохранялось в стеблях и листьях растений, произрастающих на опытном участке, до начала цветения.
В течение развития растений разной направленностью отличались изменения концентраций поллютантов - кадмия и свинца. Содержание свинца к началу цветения в стеблях растений, семена которых подвергали предпосевной обработке, было выше, чем в контроле в 1,8 раз, а кадмия - в 4,3 раза меньше. В листьях контрольной группы свинца было меньше, чем в опытной в 1,5 раза, а кадмия - 1,2 раза больше. На этой фазе развития растения существенно отличались по содержанию железа: стебли растений опытной группы превосходили контрольную в 2,8 раза (табл. 3).
Таблица 3 - Динамика химических элементов в онтогенезе кукурузы, контрольной (А) и опытной (Б) групп.
Растения | Химические элементы | |||||
Органы | Фазы развития | Fe, мг/кг | Pb,мг/кг | Cd, мкг/кг | Cu, мг/кг | Mn, мг/кг |
Проростки: А Б | 8 - 9 ист. | 189,92.22* 182,91.70 | 3,130,19 2340,14 | 209,511,0 365,724,1 | 20,581,19* 30,791,18 | 1,2410,027 1,1810,044 |
Корни: А Б | 110,80,99 199,51,19 | 3,540,05 5,610,15 | 219,22,90 175,28,81 | 9,880,23 6,290,09 | 1,0100,015 2,0730,035 | |
Стебли: А Б | Начало цвете- ния | 12,60,33 35,11,95 | 0,470,08 0,870,08 | 116,31,90 26,83,22 | 2,460,39 3,710,22 | 0,1590,005 0,2320,016 |
истья: А Б | 54,80,44 43,90,40 | 3,460,14 2,260,11 | 87,13,41 102,55,23 | 24,051,04 17,450,79 | 0,6770,010 1,2140,025 | |
Семена: А Б | воск. спел. | 35,410,66 13,640,31* | 0,510,04 0,360,07 | 14,01,52 8,821,10 | 1,270,21 0,990,18 | 0,1710,017 0,0760,004 |
Примечание: *-Р 0,05
К завершению развития растений, по достижении кукурузой восковой спелости, концентрация всех анализируемых элементов значительно уменьшилась. Наиболее интенсивно уменьшалось содержание химических элементов от вегетативных органов к семенам у растений, семена которых подвергали обработке. Содержание железа в семенах этих растений было меньше, чем в контроле в 2,6 раза, марганца - в 2,3, меди - в 1,3, свинца - в 1,4 и кадмия - в 1,6 раза (табл. 3).
УДП железа влияет на динамику аккумуляции поллютантов и эссенциальных элементов в процессе роста и развития растений. Направленность и диапазон этих изменений существенно варьирует в онтогенезе кукурузы. Но к завершению развития растений под влиянием УДП железа происходит уменьшение железа, меди, марганца, кадмия и свинца в зерне созревающей кукурузы.
3.2 Влияние УДПМ на рост, развитие, урожайность и качество зеленой массы растений
3.2.1 апчатка гусиная. Обработка семян лапчатки гусиной УДП железа и УДП меди в дозах 0,012, 0,030 и 0,048 г на гектарную норму высева способствовала достоверному повышению всхожести до 10% по сравнению с контролем, изменению размеров первичных проростков и корешков и росту продуктивности фотосинтеза на 20,6Ц22,5%. Под действием УДПМ на экспериментальных участках были сформированы более высокие побеги с повышенным числом листьев и более крупными листовыми пластинками, чем на контрольном участке. На 7 дней раньше наступило цветение. Видимо, на ранних этапах прорастания семян УДПМ в силу высокой диффузионной способности проникают во внутриклеточные структуры корней и ростков, воздействуя на окислительно-восстановительные процессы, активируя металлсодержащие ферменты (пероксидазы, полифенолоксидазы, цитохромы).
Под действием УДПМ изменяется накопление биологически активных соединений. По результатам двухлетних исследований установлено, что под действием УДПМ в надземной части лапчатки гусиной содержание аскорбиновой кислоты превышало ее содержание в контроле на 8,8Ц31,4%. Максимальное накопление наблюдали при обработке семян УДП меди (0,03 г на гектарную норму высева). Увеличивалось также количество каротина. В фазу цветения в вариантах с УДП кобальта уровень каротина повышался по отношению к контролю на 41-50%, в вариантах с УДП меди - на 26-33% и с УДП железа - на 24-33%.
3.2.2 Кукуруза. В исследованиях на гибриде кукурузы Катерина СВ установлена высокая эффективность наночастиц железа, которыми в дозе 0,08 г на гектарную норму высева проводили предпосевную обработку семян этой культуры. Оказалось, что полевая всхожесть кукурузы, семена которой были обработаны перед посевом УДП железа, варьировала от 79 до 87%, а контрольной - от 75 до 86%, что в среднем составляло 83% и 78% соответственно.
В фазе образования 5 - 7 листьев высота растений на контрольном участке составляла в среднем 19,30,6 см, на опытном - 23,40,7 см. Цветение растений, семена которых были обработаны УДП, началось через 60,5 дня после посева, опережая контрольные на 2 - 3 дня. В начале фазы цветения площадь листовой поверхности у растений на опытном участке составляла 0,31810,004 м2, на контрольном - 0,27480,003 м2, что соответствовало ассимилирующим поверхностям площадью 25448 и 21984 м2/га. Превышение по площади листвой поверхности под влиянием УДП железа в среднем на 15,8% имело высокую статистическую достоверность (Р0,96).
Обработка семян УДПМ повлияла на урожайность кукурузы. У растений опытного участка доля початков в структуре урожая составляла 24,5%, что превышало этот показатель на контрольном поле в среднем на 3%. Масса зерна в початках, собранных с растений опытного участка, превосходила таковые в контроле в среднем на 15,4%, урожайность листостебельной массы на - 9,5%, початков - на 34,8% (табл. 4).
Таблица 4 - Влияние УДП железа на урожайность кукурузы
Показатели | Контроль | Опыт (УДП железа) |
Урожайность зеленой массы с початками, ц/га | 4335* | 5283 |
Урожайность початков, ц/га | 1122 | 1232 |
Урожайность зерна (при кондиц. влажности), ц/га | 5,50,4 | 6,30,4* |
Примечание: *-Р 0,05
Обнаружено изменение биохимических показателей зерна, собранного на опытном участке. В частности, по отношению к контролю содержание жира в зерне возросло на 10,9%, белка - на 4%, клетчатки - 0,5% и золы - 17,4%. Однако содержание сухого вещества уменьшилось на 0,2% (табл. 5).
Таблица 5 - Изменение биохимического состава зерна кукурузы под влиянием предпосевной обработки семян этой культуры УДПжелеза
Биохимические показатели, % | Контроль | Опыт |
Сырой жир, % | 3.020.04* | 3.350.02 |
Сырой белок, % | 7.40.04 | 7.70.04 |
Сырая клетчатка, % | 2.060.03 | 2.050.01* |
Сырая зола, % | 1.340.01 | 1.470.02 |
Крахмал, % | 64.650.30 | 64.910.22 |
Сухое вещество, % | 91.360.21 | 91.150.29 |
Примечание: *-Р 0,05
3.2.3 Вика. Сходное влияние оказало УДПМ на семена вики (сорт Льговская-28). Энергия прорастания семян повысилась на 6-9%. Наибольшая всхожесть семян вики (на 20% больше по сравнению с контролем) обеспечивала УДП меди (0,03 г на гектарную норму высева семян).
Следовательно, микроэлементы в форме УДПМ стимулируют начальные процессы, активизируя метаболические процессы на этапе набухания семян и влияя на их гетеротрофное питание. С этим показателем тесно коррелирует масса и объем органов растения. Предпосевная обработка семян УДПМ, увеличивая нарастание листового аппарата у вики, оказывала положительное влияние и на продуктивность фотосинтеза, повышая его на 15-21% в зависимости от металла и его количества. Поэтому на 6-9 дней раньше наступило цветение и созревание. На протяжении всех лет исследования (2000Ц2002 гг.) урожайность зеленой массы вики превышала контроль на 50-60 ц/га при оптимальной дозе 0,03 г УДПМ на гектарную норму высева семян, что было рекомендовано для дальнейших исследований.
По результатам химического анализа зеленой массы вики (табл. 6) следует, что предпосевная обработка семян УДПМ повышает содержание белка до 40% в зависимости от металла. Максимальное содержание белка наблюдалось при обработке семян УДП кобальта (0,03-0,06 г на гектарную норму высева семян), который активно влияет на азотный и белковый обмен, способствуя синтезу протеинов. При этом повышению содержания протеина в растениях сопутствует тенденция к снижению в зеленой массе сырой клетчатки, так как в онтогенезе наиболее интенсивно протекают ростовые процессы. Вероятно, это связано с новообразованием тканей, в которых содержание клетчатки меньше, чем в более старых тканях. Наблюдается некоторое повышение зольности и количества фосфора и кальция.
Таблица 6 - Действие УДПМ на химический состав зеленой массы вики, %
Варианты | Средние значения по результатам исследований, выполненных в 2000-2002 гг. | |||||
Сырой протеин | Сырая клетчатка | Зола | Кальций | Фосфор | БЭВ | |
Контроль | 16,9 ±0,002* | 34,0± 0,004 | 9,1± 0,001 | 1,48 ± 0,004 | 0,17 ± 0,003* | 28,5 ± 0,400 |
УДП-Fe 0,03 г | 23,9 ±0,001 | 31,9 ± 0,002* | 9,9 ± 0,002 | 1,56 ±0,002* | 0,20 ± 0,004 | 26,2 ± 0,200 |
УДП-Co 0,03 г | 22,75±0,004 | 30,5 ± 0,004* | 9,7 ± 0,001 | 1,63 ± 0,002* | 0,22 ± 0,003 | 26,9 ± 0,300 |
УДП-Co 0,06 г | 23,05±0,004 | 29,0 ± 0,004* | 9,6 ± 0,001 | 1,60 ± 0,002* | 0,22 ± 0,003 | 26,8 ± 0,300 |
УДП-Cu 0,03 г | 26,4±0,003* | 28,5 ± 0,001* | 9,7 ± 0,004 | 1,55 ± 0,003 | 0,20 ± 0,001 | 28,0 ± 0,100 |
Примечание: *-Р 0,05
При обработке семян вики УДПМ содержание аскорбиновой кислоты по сравнению с контролем увеличилось в среднем в 3 раза (УДП меди). Самое высокое содержание каротина было после обработки УДП меди, что превышало контроль в 4 раза в зависимости от фаз развития растения.
Улучшению внешнего вида семян вики под влиянием добавки УДП меди сопутствовало увеличение содержания белка по отношению к его содержанию в контроле. При обработке УДП меди и УДП кобальта возросло содержание полисахаридов в семенах вики по сравнению с контролем на 29% и 32% соответственно, при этом количество лектина в общем белке уменьшилось для УДП меди на 17%, а для УДП кобальта на 24%, что повысило кормовую ценность семян вики. Повышение концентрации кобальта до 0,06 г не повлияло на данные показатели. Содержание полисахаридов повысилось это, вероятно, связано с уменьшением количества лектина, который связывает углеводы. Выделенные из семян вики водорастворимые полисахариды, имели величину удельного вращения +1200Е.+1290 и количество уроновых кислот до 40% , что позволяет отнести их к гликуроногликанам. В состав выделенных полисахаридов входят Д-галактуроновая кислота, галактоза, глюкоза, манноза, арабиноза и рамноза, ксилоза и их количество зависит от обработки УДПМ. Если при обработке вики УДП кобальта увеличилось содержания галактозы на 71%, а рамнозы и арабинозы уменьшилось соответственно на 43% и 28%, то для УДП меди содержание рамнозы снизилось на 8%, арабинозы - на 6%, ксилозы - на 4%, при повышении содержания маннозы, глюкозы и галактозы (рис. 2).
Таким образом, предпосевная обработка УДПМ повысила урожайность вики на 25-30%, увеличила накопление биологически активных соединений, что улучшило её кормовые качества. Возрастание количества полисахаридов не повлияла на качественный состав выделенных полисахаридов, но изменила их количественные соотношения.
Рис. 2. Процентное содержание моносахаридов в полисахаридах семян вики
4. Влияние нанокристаллических металлов на состав и свойства полисахаридов растений
4.1 Полисахаридный состав горца птичьего. Оптимальные условия выделения водорастворимых полисахаридов отрабатывались на растении горец птичий. Наибольший выход водорастворимых полисахаридов достигался при обработке сырья на кипящей водяной бане 90 минут при двукратной повторности.
Для исследования полисахаридного состава и выделения гомогенных фракций полисахариды, выделенные из надземных частей горца птичьего в период их максимального накопления, подвергали фракционированию по схеме:
Исходный полисахарид
КУ-2(Н+) АВ-17(ОН-)
Деминерализованный полисахарид
Раствор Фелинга;
гидроксид натрия (0,13%)
Соляная кислота Этанол
Фракция 1 Фракция 2
Хлористый Цетавлон Этанол Ацетат меди
Кальций
Неизменный Неизменный Неизменный Неизменный
полисахарид полисахарид полисахарид полисахарид
Уксуснокислый Цетавлон
натрий
Полисахарид Полисахарид Полисахарид Полисахарид
А В С Д
ДЭАЭ(Ц) ДЭАЭ(Ц) ДЭАЭ(Ц) ДЭАЭ(Ц)
Неизменный Неизменный Неизменный Неизменный
полисахарид полисахарид полисахарид полисахарид
В результате получили гомогенные фракции А, В, С, Д, которые отличались по моносахаридному составу и физико-химическим свойствам.
Горец птичий, семена которого обработали УДП кобальта, имел более развитую по сравнению с необработанным растением надземную часть. Независимо от обработки УДП кобальта в выделенных полисахаридах преобладали более кислые фракции А и В, содержащие 87-92% галактуроновой кислоты, что позволяет их отнести к рамногалактуронанам. В полисахариде В, помимо рамнозы, содержалась галактоза, присутствие которой сокращает количество Д-галактуроновой кислоты, что уменьшает удельное вращение. Полисахариды С и Д характеризуются малым содержанием уроновых кислот и, как следствие, проявляют низкие оптические активности (табл. 7).
Сопоставление результатов хроматографии, ИК-спектроскопии, ферментативного гидролиза с данными метилирования и периодатного окисления позволило определить элементы структуры гомогенных фракций А, В, С, Д полисахаридов, выделенных из растений горца птичьего без и после обработки УДП кобальта. Полисахариды А обоих растений близки по своему строению и составу. Они состоят из блоков Д-галактуроновой кислоты, связанных -Д-1,4-гликозидной связью. Блоки соединены между собой рамнозой, которая входит в цепь 1,2-гликозидной связью. Количество галактуроновой кислоты после обработки УДП кобальта возросло в цепи. Соотношение остатков галактуроновой кислоты и рамнозы в полимерной цепи 9:1 горца птичьего и 8:1 под действием УДП кобальта. Молекулярные массы 15000 и 16000 а.е.м. соответственно.
Таблица 7 - Физико-химические характеристики выделенных полисахаридов
Растение горец птичий | Выделение полисаха-ридов | []20D | Содержание уроновых кислот% | Содержание моносахаридов, моль | |||||
Галак-тоза | Глю-коза | Манноза | Ксилоза | Араби-ноза | Рамноза | ||||
контроль | исходный | +116 | 46 | 14 | 1 | + | + | 28 | 4 |
с УДП- Со | исходный | +126 | 42 | 29 | 3 | 2 | 1 | 2 | 22 |
контроль | А | +269 | 92 | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч | + |
с УДП- Со | А | +272 | 91 | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч | + |
контроль | В | +226 | 65 | 1 | Ч | Ч | Ч | Ч | 4 |
с УДП- Со | В | +236 | 72 | 3 | Ч | Ч | Ч | Ч | 1 |
контроль | С | +73 | + | 2 | Ч | Ч | Ч | 1 | 9 |
с УДП- Со | С | +36 | + | 6 | 6 | 2 | Ч | 1 | 1 |
контроль | Д | +28 | + | 10 | 1 | Ч | Ч | 3 | |
с УДП- Со | Д | +21 | + | 9 | 10 | 1 | Ч | 3 | 9 |
УДП кобальта повлиял на изменение строение полисахарида у горца птичьего. Но стал более разветвленным и приобрел большую степень полимеризации и как следствие более высокую молекулярную массу - 19300 а.е.м. УДП кобальта не повлиял на элементы структуры. Основная цепь полисахаридов В состояла из Д-галактуроновой кислоты и рамнозы. Рамноза была соединена с галактуроновой кислотой связями 1,2 в основной цепи. При этом она сама является точкой ветвления, присоединяя Д-галактуроновую кислоту в положении 3. Д-галактуроновая кислота также служит точкой ветвления, присоединяя в положении 3 галактозу.
Полисахариды С и Д, являющиеся незначительной частью полисахаридного комплекса растений, представляют собой сильно разветвленные полимеры, различаются степенью ветвления и молекулярными массами. Предположительными точками ветвления полисахаридов С и Д могут быть манноза, галактоза и рамноза.
Определен моносахаридный состав полисахаридов выделенных по мере вегетации растений, включающий галактозу, глюкозу, ксилозу, арабинозу, рамнозу, маннозу и фукозу (рис. 3). Количество рамнозы уменьшается с 31,5 до 22,9%, галактозы - с 32,0 до 24,2% на всех стадиях вегетации. Содержание арабинозы резко возрастает с 9,7% в начальный период вегетации растения и до 36,2% в период окончания его развития. Количество глюкозы вначале увеличивается с 8,1%, а затем уменьшается до 5,4% (рис. 3).
Рис. 3. Процентное содержание моносахаридов в полисахаридах горца птичьего в стадии развития
Количество уроновых кислот, метоксильных групп, зольность, значения удельного вращение полисахаридов представлены в таблице 8.
Таблица 8 - Характеристики полисахаридов, выделенных из надземных частей горца птичьего (средние данные 2000-2004 гг.)
Дата | Группа | Вы-ход, % | Золь-ность, % | []20D, град. | Содержание в % массы абсолютно сухого полисахарида | |
уроновых кислот | метокси-групп | |||||
8-12.07 | Контроль | 6,2 | 18,4 | +108 | 46,2 | 3,82 |
УДП Со | 6,9 | 22,3 | +111 | 37,2 | 3,80 | |
15-22.07 | Контроль | 7,4 | 19,9 | +112 | 45,3 | 3,80 |
УДП Со | 12,2 | 24,2 | +123 | 40,7 | 4,20 | |
22-25.08 | Контроль | 12,8 | 18,2 | +118 | 47,8 | 4,35 |
УДП Со | 14,2 | 21,1 | +122 | 42,2 | 4,60 | |
25.08- 05.09 | Контроль | 5,8 | 18,3 | +120 | 47,3 | 4,14 |
УДП Со | 11,6 | 22,7 | +128 | 43,8 | 4,70 | |
Под действием УДП кобальта, содержание рамнозы и галактозы уменьшалось по мере развития растения с 37,5% до 18,0% и с 50,1 до 21,3% соответственно. Содержания глюкозы претерпевает более сложные изменения от 12,5 до 7,8% за 17 дней (начало цветения), затем наблюдалось увеличение количества данного моносахарида до 12,5% за 15 дней (массовое цветения) и, наконец, плавное уменьшение до 6,5% за 45 дней (конец цветения). Напротив, количество арабинозы возрастает до 39%. Результаты анализа водной вытяжки свидетельствуют об увеличении содержания калия на 11,9%, кальция на 10,5%, фосфора на 13% по сравнению с контролем, что должно подействовать на свойства выделенных полисахаридов, увеличивая их растворимость в воде.
Моносахариды выполняют разную роль в развитии растений, и то, что под действием УДПМ в течение вегетации изменялся моносахаридный состав, позволяет предположить разную направленность отдельных физиологических и синтетических процессов, которые были необходимы растению в данный момент. Возможно, УДПМ изменяют активность ферментов, белков, витаминов и других биологически активных веществ, включающих микроэлементы или чувствительных к изменению их концентраций в окружающей среде.
4.2 Полисахаридный состав и свойства лапчатки гусиной. Опыты по влиянию нанокристаллических металлов железа и меди на лапчатку гусиную проводили в 2000-2004 гг. Семена перед посадкой обрабатывали водной суспензией ультрадисперсных порошков металлов, содержащей 0,03 г металла на гектарную норму высева. Так как растения лапчаток содержат большое количество дубильных веществ, то для их удаления, перед экстракцией растительное сырье обрабатывали хлороформом.
Накопление полисахаридов в растениях лапчатки гусиной максимально в фазу цветения. При этом на ранних этапах роста и развития, когда происходит интенсивный линейный рост, формирование листового аппарата, уровень содержания водорастворимых полисахаридов в опытных вариантах не существенно отличался от контроля и колебался в диапазоне 4,1 - 6,6 г/ на 100 г массы. К фазе цветения содержание полисахаридов в растениях, выращенных из семян, обработанных УДПМ, превышало контроль на 4,3 - 30,0% в зависимости от металла. Вероятно, это объясняется тем, что к фазе цветения резко затормаживаются процессы новообразования клеток, тканей и новых органов, но при этом фотосинтез активно протекает. В результате чего в растениях идет накопление полисахаридов. Наиболее высокий их уровень был в вариантах с УДП железа. Содержание водорастворимых полисахаридов превышало контроль на 27,3Ц50,0%. Это свидетельствует о более высоком уровне активации метаболических процессов под влиянием УДП железа. Количество моносахаридов рассчитывали по площадям пиков хроматограмм полученных, после гидролиза, выделенных полисахаридов (табл. 9).
Таблица 9 - Относительное и процентное содержание моносахаридов
в лапчатке гусиной
Моносахариды | Время гидролиза, час | |||||||
2 | 4 | 6 | 8 | |||||
г | % | г | % | г | % | г | % | |
Рамноза | 9,7 | 8,3 | 4,1 | 34,9 | 17,5 | 45,3 | 59,0 | 62,1 |
Фруктоза | 3,1 | 2,7 | сл. | 5,6 | 13,5 | 35,0 | 17,5 | 18,4 |
Арабиноза | 44,3 | 36,9 | 1,4 | 12,1 | сл. | 0,5 | сл. | 0,5 |
Ксилоза | 1,0 | 0,9 | 1,0 | 8,4 | 1,0 | 2,6 | 1,0 | 1,1 |
Манноза | 1,7 | 1,4 | сл. | 3,6 | 2,2 | 5,7 | 2,5 | 2,6 |
Глюкоза | 24,4 | 20,9 | 1,3 | 11,2 | 1,8 | 5,2 | 6,0 | 6,3 |
Галактоза | 36,7 | 27,9 | 2,9 | 24,3 | 2,3 | 5,6 | 8,5 | 8,9 |
Судя по полученным результатам (табл. 9) количество арабинозы в растворе уменьшается с увеличением времени гидролиза с 36,9% (2 часа гидролиза) до 12,1% (4 часа гидролиза). При более длительном гидролизе содержание ее в растворе менее 0,5%. На основании этого можно предположить, что арабиноза обладает концевым характером. Галактоза и рамноза, очевидно, находятся в середине полимерной цепи, что, естественно, затрудняет их отщепление и накопление в растворе. Причем, галактозы в основной полимерной цепи видимо меньше, так как ее количество в растворе после четырех часов гидролиза начинает значительно уменьшаться, а содержание рамнозы в растворе возрастает на протяжении всего времени гидролиза с 8,3% (2 часа гидролиза) до 62,1 (8 часов гидролиза) (табл. 9).
Моносахаридный состав лапчатки гусиной, семена которой были обработаны УЛП железа, изменяется следующим образом: рамноза и фруктоза отцепляются в первую очередь, что свидетельствует об их концевом характере. Галактоза и глюкоза отцепляются в последнюю очередь, их содержание в растворе с увеличением времени гидролиза возрастает (табл. 10), что свидетельствует о нахождении данных моносахаридов в середине полимерной цепи, причем, наблюдается частичное преобладание галактозы.
Совсем иное распределение моносахаридного состава наблюдается в лапчатке гусиной, семена которой были обработаны УДП меди: рамноза присутствует в гидролизате от 12 до 28 часов гидролиза, причем ее количество уменьшается с 14,4% до 9,4%. Из этого следует, что рамноза расположена в середине полимерной цепи. Ксилоза появляется после 16 часов гидролиза и присутствует до окончания гидролиза. Ее количество при этом постоянно увеличивается от 3,8% до 20,6%. Манноза обнаруживается уже после 8 часового гидролиза. Количество ее в гидролизате значительно, от 7% увеличивается до 26,8% (24 часа), а затем уменьшается до 16% (40 часов).
Таблица 10 - Результаты гидролиза полисахарида лапчатки гусиной, семена которой были обработаны УДП железа
Моносахариды | Время гидролиза | |||||||
2 часа | 4 часа | 6 часов | 8 часов | |||||
а | б | а | б | а | б | а | б | |
Рамноза | 1,0 | 3,1 | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч |
Фруктоза | 2,0 | 6,3 | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч |
Арабиноза | 4,8 | 14,8 | 1,0 | 7,7 | Сл. | Ч | Ч | Ч |
Ксилоза | 2,96 | 10,1 | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч | Ч |
Манноза | 3,0 | 9,2 | 2,0 | 1,54 | Ч | Ч | Ч | Ч |
Глюкоза | 5,4 | 16,6 | 2,0 | 15,4 | 1,0 | 25,2 | 1,0 | 33,3 |
Галактоза | 13,0 | 39,9 | 8,0 | 61,6 | 3,0 | 75,0 | 2,0 | 66,7 |
а) относительное содержание моносахаридов к величине наименьшего пика на хроматограмме.
б) процентное содержание моносахарида от фракции моносахаридов.
Таким образом, под влиянием УДПМ прослеживается тенденция в изменении соотношения моносахаридов при общем увеличении их выхода. Это позволяет предположить, что УДПМ действуют на активность металлосодержащих ферментов, ответственных за окислительно-восстановительные процессы, активность фотосинтеза при этом изменяет направленность многих сторон жизнедеятельности растительного организма, в том числе белкового и углеводного обмена, что приводит к накоплению БАС и должно улучшить кормовые и лекарственные свойства растений.
5. Эколого-биологические эффекты УДПМ в трофической цепи растение-животное
5.1 Подкормка лапчаткой. У кроликов, получавших в качестве добавки траву лапчаток, наблюдалось достоверное увеличение содержания гемоглобина (на 27,5-27,7% от контроля), и общего количества лейкоцитов (на 21,6-21,7% от контроля) при СОЭ в норме. Сдвиг ядра лейкоцитарной формулы происходил, очевидно, за счет увеличения числа моноцитов (на 4%) и лимфоцитов (на 6-7%), что свидетельствует о повышении иммунобиологической реакции, чем и объясняется повышение сохраности потомства у крольчих, получавших траву лапчатки. Количество общего белка в сыворотке крови увеличилось на 6,6% под действием лапчатки гусиной, на 8,8% - под действием УДП меди, и на 11,6% под УДП железа за счет -глобулиновой фракции, которая увеличилась в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с контролем, что также подтверждает усиление иммунной защиты организма.
5.2 Подкормка горцем птичьим. Введение в рацион травы горца птичьего без и после обработки УДП кобальта не вызвало отрицательных последствий: животные были активны, охотно поедали и норму и добавку корма, планомерно увеличивая массу тела. Сохранность приплода составила 99 %. Прирост живой массы кроликов за 90 дней эксперимента составил от 8,8 (горец птичий) до 13,6% (горец птичий после УДП кобальта) по отношению к контрольной группе кроликов, которая не получала добавку травы. Две опытные группы кроликов продолжали кормить до 5-ти месячного возраста, чтобы определить морфологические показатели крови в более зрелом возрасте. Под влиянием потребления растений, подвергавшихся обработке УДП кобальта, у животных наблюдалось повышение содержания эритроцитов в периферической крови и гемоглобина на 16,6% и 9,8% соответственно. В лейкоцитарной формуле происходило снижение количества лимфоцитов и увеличение нейтрофильного компонента. То есть под влиянием длительного приема добавки наблюдалось преобладание нейтрофильного иммунитета над лимфоцитарным. К этому времени прирост массы в этой группе составил 18-20%, относительно 10% в группе, где животные получали горец птичий без обработки УДП кобальта.
Следовательно, введение в рацион кроликов растений, семена которых перед посадкой были обработаны УДПМ, повышает сохранность потомства, улучшает физиологическое состояние, сохраняет длительную устойчивость к заболеваниям, и повышает их продуктивность.
5.3 Подкормка викой. Для опыта были отобраны пары кроликов породы Шиншилла в возрасте 1,5 месяцев и от них получено потомство крольчат, из которых были сформированы 3 группы по 10 особей, которым в качестве добавки вводили в рацион высушенную фитомассу вики в количестве 50 г на 1 кг живого веса. Добавка травы вики, выращенной с использованием УДПМ, обеспечила прирост живой массы крольчих и крольчат (УДП кобальта максимально на 20,9%, а УДП меди на 9,3%). Это можно объяснить более высоким содержанием в подкормке БАС и, частности, водорастворимых полисахаридов, которые являются энергетическим материалом и способствуют интенсивному росту животных. Биологический эффект УДПМ, вероятно, связан также со значительным сокращением количества лектинов при возрастании общего белка, что способствует повышению усвояемости кормов.
Добавка вики, выращенной с использованием УДП меди, на 10 сутки влияла на увеличение у кроликов количества эритроцитов и гемоглобина максимально на 8,7% и на 21,8% соответственно по отношению к контролю. Но на 30-е сутки наблюдалось некоторое снижение гемоглобина на 2,5% по сравнению с контролем. В эти же сроки происходило уменьшение количества лейкоцитов и увеличение эозинофилов по сравнению с контролем в 2 раза, что подтверждает усиление активности биохимических процессов (табл. 11). Повышалось содержание лимфоцитов, что связано с увеличением иммунологической реактивности организма, так как лимфоциты участвуют в образовании антител и -глобулинов.
Таблица 11 - Морфологические показатели крови кроликов
Показатели крови | До эксперимента | 10 сутки | 20 сутки | 30 сутки | ||||
Кон-троль | УДП Сu | Кон-троль | УДП Сu | Кон-троль | УДП Сu | Кон-троль | УДП Сu | |
Эритроциты, 1012/л | 4,6± 0,20 | 4,6± 0,14 | 4,6± 0,50* | 5,0± 0,15 | 5,1± 0,12 | 5,1± 0,25* | 4,7± 0,18 | 4,4± 0,17 |
Гемоглобин, г/л | 122±3 | 125±3 | 110±2* | 136±3* | 125±4* | 133±3 | 121±2* | 124±3 |
Цв.показатель | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,9 | 1,0 |
ейкоциты, 109/л | 6,5± 0,30* | 5,8± 0,41* | 6,0± 0,51* | 6,1± 0,56* | 6,1± 0,35 | 4,1± 0,50 | 6,5± 0,48 | 4,2± 0,35 |
ейкоцитарная формула, % | ||||||||
Базофилы | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Эозинофилы | 2± 0,35 | 3± 0,40 | 2± 0,32* | 2± 0,33 | 3± 0,24 | 1± 0,41* | 2± 1,20 | 4± 0,50 |
Палочкоядерные нейтрофилы | 5± 0,25* | 1± 0,15 | 5± 0,10* | 1± 0,20 | 4± 0,30 | 2± 0,10 | 6± 0,47 | 1± 0,25 |
Сегментноядер-ные нейтрофилы | 37± 1,35 | 21± 1,20 | 34± 2,15 | 34± 2,40* | 36± 1,57 | 21± 1,35* | 34± 1,38 | 25± 1,50 |
имфоциты | 54± 2,55 | 75± 2,30* | 56± 1,68 | 61± 1,80 | 54± 2,60* | 75± 2,33 | 56± 2,54 | 70± 1,50* |
Моноциты | 2 | 0 | 3 | 2 | 2 | 1 | 2 | 0 |
РОЭ, мм/ч | 2 | 1-2 | 2 | 1-2 | 2 | 1-2 | 2 | 2 |
Примечание: * - Р ≤ 0,05
Биохимические исследования крови приводились для крольчих и крольчат раздельно, в таблице 12 отражены показатели самок.
Показатели крови контрольных животных на протяжении опыта находились в пределах физиологической нормы, но изменения зависели от добавки вики. На 30-е сутки под влиянием УДП меди, наблюдалось увеличение общего белка в основном за счет β-глобулинов, значение которых превышали контроль в среднем в 2 раза. Также повысилось содержание α2-глобулинов. Как известно β-глобулины являются липопротеидами и активно взаимодействуют с липидами крови, а α2-гликопротеидами и взаимодействуют с углеводами. Если учесть, что количество полисахаридов после обработки семян вики УДП меди увеличилось на 45%, а белка на 26% относительно контроля, то биохимические показатели крови опытных животных подтверждают усиление углеводного и липидного обмена.
Таблица 12 - Биохимические показатели крови кроликов (самки)
Показатели крови | До эксперимента | 10 сутки | 20 сутки | 30 сутки | ||||||
Кон-троль | УДП Сu | Кон-троль | УДП Сu | Кон-троль | УДП Сu | Кон-троль | УДП Сu | |||
Общий белок, г/л | 51,0± 0,6 | 52,5± 0,7 | 50,8± 1,0* | 50,5± 1,1* | 54,0± 1,3* | 61,0± 1,2 | 54,5± 1,6 | 61,0± 1,4* | ||
Белковые фракции: | ||||||||||
α1-глобулины, % | 2,5± 0,04 | 4,5± 0,05 | 3,5± 0,07* | 6,5± 0,06* | 3,0± 0,07 | 3,0± 0,02* | 4,4± 0,05* | 4,0± 0,03 | ||
α2-глобулины, % | 10,2± 0,5* | 11,2± 0,3* | 11,3± 0,4 | 11,0± 0,5 | 10,0± 0,4* | 15,0± 0,3 | 11,2± 0,4 | 14,2± 0,3* | ||
β-глобулины, % | 6,5± 0,04 | 6,7± 0,06 | 7,5± 0,05* | 16,5± 0,03* | 7,7± 0,04 | 16,5± 0,03* | 7,0± 0,01* | 17,0± 0,03 | ||
γ-глобулины, % | 11,8± 0,2* | 10,7± 0,5 | 12,5± 0,3 | 20,5± 0,4* | 12,8± 0,5* | 15,5± 0,3 | 13,0± 0,4 | 21,0± 0,2* | ||
Альбумины, % | 69,0± 0,5 | 66,9± 0,4 | 65,2± 0,3* | 45,5± 0,3* | 64,5± 0,5 | 72.0± 0,2 | 64,4± 0,5** | 64,0± 0,2 | ||
Ферменты сыворотки крови: | ||||||||||
Щелочная фосфатаза, u/л | 140± 1,3* | 120± 1,9 | 148± 1,2* | 128± 1,4* | 159± 1,5 | 119± 1,6 | 172± 1,4* | 183± 1,7* | ||
актатдегидро-геназа, u/л | 240± 1,8 | 260± 1,5 | 255± 2,1 | 275± 2,3 | 302± 2,2* | 432± 2,5* | 650± 2,3 | 722± 2,8* | ||
Холинэстераза, килоu/л | 2,6± 0,02 | 2,9± 0,04* | 3,4± 0,02* | 2,84± 0,05 | 4,1± 0,03 | 2,41± 0,06* | 3,3± 0,05 | 3,1± 0,04 | ||
Аланин- трансаминаза, ммоль/л | 0,59± 0,004* | 0,60± 0,003 | 0,60± 0,013 | 0,77± 0,012* | 0,61± 0,015* | 0,80± 0,014 | 0,61± 0,005 | 0,80± 0,008* | ||
Аспартат- трансаминаза, ммоль/л | 0,52± 0,003 | 0,50± 0,002* | 0,51± 0,005* | 0,64± 0,010 | 0,52± 0,011 | 0,70± 0,004* | 0,59± 0,006* | 0,92± 0,003 | ||
Мочевая к-та, ммоль/л | 0,08± 0,005 | 0,10± 0,006 | 0,02± 0,003* | 0,01± 0,005* | 0,05± 0,004 | 0,05± 0,002 | 0,11± 0,010 | 0,03± 0,006* | ||
-амилаза, мг/сек*л | 2,5 0,2 | 2,6 0,1 | 2,5 0,1 | 2,8 0,1 | 2,5 0,3 | 3,0 0,3* | 2,8 0,15 | 3,5 0,1 | ||
Примечание: *- Р ≤ 0,05
Увеличение γ-глобулинов в 1,7 раза на 30-е сутки свидетельствует о повышении иммунобиологической реактивности. В это же время содержание лактатдегидрогеназы было максимальным, что соответствует интенсивному распаду углеводов и усилению процессов их обмена. Содержание аланинтрансаминазы (АЛТ) превысило контрольное значение в 1,5 раза, также изменилось отношение АЛТ к АСТ (аспартаттрансаминазе), в контроле оно составляет 1,03, а в группе, получавшей вику, обработанную УДП меди - 2,2, что говорит об усилении белкового обмена и способствует накоплению живой массы. Возрастает ферментативная и иммунобиологическая активность, что обусловлено интенсивным накоплением биологически активных соединений.
Крольчихи и крольчата после эксперимента были подвергнуты вскрытию, в результате которого не обнаружено патологических изменений внутренних органов. Таким образом, добавка в рацион кроликов вики, выращенной с использованием УДП меди, способствует росту живой массы и улучшению морфо-биохимических показателей крови.
5.4 Результаты органолептической оценки крольчатины. На заключительном этапе исследований проводилась дегустационная оценка качества мяса кроликов по 9-балльной системе (по ГОСТ 9959-91). Работа дегустационной комиссии осуществлялась согласно Положению, разработанному на основе действующих нормативных документов по органолептической оценке пищевых продуктов и продовольственного сырья. Из заключения следует, что использование добавки травы вики, выращенной с применением УДП меди, не изменяло вкусовые, диетические и органолептические свойства мяса.
6. Влияние УДПМ на физиологические и морфо-биохимические
показатели кроликов
6.1 Физиологические показатели. Введение УДПМ непосредственно в рацион кроликов влияло на изменение их физиологического состояния. Основной корм обрабатывали растворами УДП металлов в концентрации 3 г на тонну комбикорма. В контрольной группе комбикорм не обрабатывали УДПМ. Введение в рацион УДП железа отражалось на повышении живой массы кроликов (табл. 13) к концу опыта на 11,7±0,5%, УДП кобальта - на 7,8±0,4%, УДП меди - на 6,3±0,7% относительно контроля.
Таблица 13 - Рост живой массы кроликов, г
Возраст животных | Контроль | УДП железа | УДП кобальта | УДП меди |
До опыта 30 дней | 85010 | 84020 | 83025 | 84015* |
40 дней | 103030* | 113040 | 112535* | 109050 |
50 дней | 115050 | 125050* | 121060 | 118550 |
60 дней | 125050 | 136050 | 132040 | 129050* |
70 дней | 155050 | 170050* | 165050 | 161050 |
80 дней | 185050 | 201025* | 197035* | 193050* |
90 дней | 2050100 | 229080 | 221050 | 218050 |
Примечание: *- Р ≤ 0,05
Это эффект влияния самих порошков, так как при введении в рацион вики, семена которой были обработаны УДПМ, рост живой массы кроликов увеличился на 20-21%. Повышение опосредованного эффекта нанопорошков можно объяснить тем, что в вике под действием порошков наблюдалось значительное увеличение БАС.
6.2 Морфо-биохимические показатели. У кроликов, получавших нанопорошок железа, наблюдалось достоверное увеличение содержания гемоглобина и эритроцитов на 9,1% и 5,5%, соответственно по сравнению с контролем (табл. 14), также увеличилось содержание лейкоцитов к концу опыта на 24,4%, а в лейкоцитарной формуле увеличилось количество лимфоцитов на 6%.
Таблица 14 - Морфо-биохимические показатели крови кроликов, получавших добавку нанокристаллических металлов.
Показатели крови | Контроль | УДП железа | УДП кобальта | УДП меди |
Эритроциты, *1012/л | 5,4±0,3 | 5,7±0,3 | 5,9±0,4 | 5,8±0,3* |
Гемоглобин, г/л | 110±2* | 120±3* | 121±4 | 118±2 |
Тромбоциты, тыс | 205±6 | 200±7 | 206±6* | 210±5 |
ейкоциты, *109/л | 4,1±0,4* | 5,3±0,5 | 4,5±0,5 | 5,1±0,6* |
ейкоцитарная формула, % | ||||
имфоциты | 44±0,3 | 51±0,4* | 53±0,5 | 50±0,4* |
Моноциты | 2±0,02* | 6±0,03 | 6±0,05* | 6±0,05 |
Гранулоциты | 55±0,5 | 43±0,04* | 41±0,03 | 44±0,04* |
Общий белок сыворотки, г/л | 52,5±1,6* | 58,0±1,7 | 61,0±1,9 | 56,5±1,5* |
Белковые фракции, % | ||||
α1-глобулины | 3,4±0,05* | 4,0±0,05* | 4,0±0,03 | 4,2±0,06 |
α2-глобулины | 11,2±0,3 | 6,5±0,4 | 4,0±0,5* | 9,5±0,2* |
β-глобулины | 8,0±0,04 | 10,6±0,05 | 15,0±0,09* | 13,0±0,1 |
γ-глобулины | 10,0±0,3* | 12,5±0,4* | 13,0±0,1 | 12,0±0,2* |
Альбумины | 67,4±0,8 | 66,4±0,7 | 64,0±0,5 | 61,3±0,8 |
Ферменты сыворотки крови, моль/л | ||||
АЛТ | 0,98±0,05* | 1,10±0,04 | 1,15±0,05* | 1,02±0,03* |
АСТ | 1,21±0,07 | 1,28±0,09* | 1,32±0,09 | 0,98±0,11 |
Примечание: *- Р ≤ 0,05
Повысилось содержание общего белка в сыворотке крови (на 10,5%) и содержание γ-глобулинов (на 25%). Остальные показатели незначительно отличались от контроля.
Нанопорошок кобальта увеличивал содержание эритроцитов (на 9,3%), гемоглобина (на 10%), лейкоцитов (на 9,8%), лимфоцитов (на 9%) и общего белка (на 16,2%). Нанопорошок меди повысил уровень эритроцитов и гемоглобина (на 7,4% и 7,3%), лейкоцитов и лимфоцитов (на 24,4% и 6%). Наблюдалось увеличение содержания общего белка за счет глобулиновой фракции, и, в частности, α1- и β-глобулинов. Увеличение содержания лимфоцитов свидетельствует об усилении иммунного статуса животных, а гемоглобина и эритроцитов - об активации кроветворной функции. При этом АСТ увеличивается и возрастает коэффициент де Ритиса (отношение АСТ к АЛТ), что может быть связано с возрастанием количества митохондрий в клетках, ответственных за кроветворную функцию. Под действием УДПМ происходит интенсивнее рост и обновление клеток крови.
6.3 Содержание минеральных веществ в сыворотке крови. Изменения минерального состава крови (табл. 15 - 17) подтверждают, что под влиянием УДПМ повышается усвоение многих питательных веществ, содержащих микро- и макроэлементы в рационе. Это положительно влияет на физиологическое состояние кроликов. Следует отметить, что часто проявления недостаточности вызваны не дефицитом поступающих элементов, а снижением их усвояемости. Металлы, обладая кумулятивным действием, способствуют повышению содержания многих биогенных элементов организма, что отражается на активации метаболических процессов.
Таблица 15 - Содержание минеральных веществ в сыворотке крови опытных животных, получавших нанопорошок железа
Показатели крови | До начала опыта | Через 1 мес. | Через 3 мес. | Через 5 мес. | Через 7 мес. | Через 8 мес. |
К (калий), ммоль/л | 5,10,06* | 5,00,05 | 4,70,08 | 4,70,06* | 4,90,07 | 4,80,06 |
Na (натрий), ммоль/л | 145,01,5 | 143,01,4 | 145,31,6* | 144,51,3 | 143,01,2* | 144,21,4 |
Са (кальций), ммоль/л | 2,200,04* | 2,350,03* | 2,310,06 | 2,400,05* | 2,430,04 | 2,500,06 |
Р (фосфор), ммоль/л | 2,20,02 | 2,10,04 | 2,20,03* | 2,30,03 | 2,40,05 | 2,40,05* |
Сl (хлор), ммоль/л | 97,30,9* | 99,10,8 | 100,21,0 | 101,51,0* | 104,21,1* | 106,81,0 |
Fe (железо), мкмоль/л | 15,10,1 | 15,90,2* | 16,80,1* | 19,30,3 | 21,50,2 | 20,90,3* |
Cu (медь), мкмоль/л | 14,70,4 | 16,20,5 | 18,90,6 | 21,60,5 | 25,70,8* | 28,10,5 |
Примечание: *- Р ≤ 0,05
В сыворотке крови животных, получавших нанокристаллические металлы в дозах для нанопорошка железа - 0,1 мг/кг живой массы в сутки, для нанопорошка кобальта - 0,01 мг/кг, для нанопорошка меди - 0,05 мг/кг, увеличилось содержание калия (до 12%), натрия (до 4%). Это улучшает физиологическое состояние животных, так как калий участвует в регуляции сокращений сердечной и других мышц, в передаче нервных импульсов, поддерживает осмотическое давление внутри клетки, является составной частью натрий - калиевого насоса. Натрий и калий входят в состав буферных систем крови и тканей, натрий создает необходимую реакцию среды для процессов пищеварения. Также повысилось содержание кальция (до 20%) и фосфора (до 5%) выше контроля, что способствует повышению процессов образования костной ткани, жизненно необходимых для роста и развития в первый год жизни животных.
Морфо-биохимические и минеральные показатели крови указывают на то, что нанокристаллическая медь активирует α2-глобулины, обладающие антиоксидантными и противовоспалительными свойствами.
Нанокристаллическое железо способствует активации пищеварительных процессов, улучшающих переваривание и усвоение питательных веществ рациона. Также активизируются амитрансферазы (АЛТ, АСТ), участвующие в обмене аминокислот, и, соответственно, в белковом обмене.
Нанокристаллический кобальт способствует стабилизации обмена веществ и нормализует деятельность ферментных систем, что подтверждается изменениями в содержании гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов, щелочной фосфатазы, -глутамилтранспептидазы, а также повышением уровня ионов фосфора, калия, натрия и кальция (табл. 16).
Таблица 16 - Содержание минеральных веществ в сыворотке крови опытных животных, получавших нанопорошок кобальта
Показатели крови | До начала опыта | Через 1 мес. | Через 3 мес. | Через 5 мес. | Через 7 мес. | Через 8 мес. |
К (калий), ммоль/л | 4,80,04 | 4,750,03* | 4,920,05 | 4,900,04 | 5,000,03* | 5,070,03 |
Na (натрий), ммоль/л | 143,01,3 | 141,01,2 | 141,51,4* | 142,31,3* | 141,91,5 | 142,01,7* |
Са(кальций), ммоль/л | 2,150,05 | 2,190,06 | 2,230,06 | 2,290,07 | 2,330,05 | 2,320,06 |
Р (фосфор), ммоль/л | 1,90,03* | 1,90,04* | 2,10,05* | 2,30,04 | 2,50,03* | 2,60,05* |
Сl (хлор), ммоль/л | 98,31,0 | 99,11,3 | 100,51,4 | 101,21,2 | 102,61,0 | 102,81,4 |
Fe (железо), мкмоль/л | 12,30,3* | 14,80,1 | 15,50,2* | 17,10,4 | 18,90,3* | 16,10,1* |
Cu (медь), мкмоль/л | 15,00,5 | 16,30,4 | 18,20,7 | 20,60,8* | 22,00,7 | 21,50,9 |
Примечание: *- Р ≤ 0,05
Таблица 17 - Содержание минеральных веществ в сыворотке крови опытных животных, получавших нанопорошок меди
Показатели крови | До начала опыта | Через 1 мес. | Через 3 мес. | Через 5 мес. | Через 7 мес. | Через 8 мес. |
К (калий), ммоль/л | 4,90,05 | 4,80,04 | 4,70,05 | 4,60,05* | 4,70,06 | 4,70,04 |
Na (натрий), ммоль/л | 144,01,5* | 144,01,1 | 143,01,2* | 145,01,4 | 144,51,3* | 145,01,0* |
Са (кальций), ммоль/л | 2,210,04 | 2,180,06 | 2,190,02 | 2,230,03* | 2,290,04 | 2,350,04 |
Р (фосфор), ммоль/л | 2,20,05* | 2,10,03 | 2,10,04 | 2,20,03 | 2,10,02 | 2,20,04* |
Сl (хлор), ммоль/л | 98,40,8 | 99,20,9* | 100,11,1 | 100,80,9 | 101,00,8 | 101,20,9 |
Fe (железо), мкмоль/л | 16,10,2* | 17,30,3 | 17,90,5* | 18,40,4 | 18,60,6 | 19,30,5* |
Cu (медь), мкмоль/л | 15,70,5 | 17,00,7 | 18,20,6 | 20,50,8 | 23,10,4* | 26,80,7 |
Примечание: *- Р ≤ 0,05
Микроэлементы в ультрадисперсном состоянии активизируют иммунную, ферментные и гуморальные системы организма, способствуя повышению обмена веществ и лучшему перевариванию и усвоению питательных веществ рациона. В качестве индикатора, отражающего воздействие наноматериалов на организм, может служить иммунная система - структурно и функционально организованная совокупность лимфоидных клеток, кооперативно взаимодействующих друг с другом и вспомогательными клеточными элементами на отдельных этапах иммуногенеза.
Важным при этом является состояние системы антиоксидантной защиты организма, предотвращение процессов деградации клеток. Эти показатели могут быть использованы для оценки эффективности, безопасности и адекватности применения УДПМ.а
Наши исследования по влиянию УДПМ на живые организмы доказывают повышение иммунной защиты кроликов и, следовательно, их биологическую безопасность. Изучение продуктов убоя показало, что содержание в мясе опытных животных тяжелых металлов (свинец, кадмий, мышьяк, ртуть), радионуклидов, пестицидов не превышает допустимых значений, антибиотики в мясе не обнаружены, микробиологические показатели соответствуют всем нормам СанПиН 2.3.2.1078-01. Проведенная ветеринарно-санитарная экспертиза позволяет сделать вывод, что нанокристаллические металлы могут быть использованы как биологически активные добавки в рационах сельскохозяйственных животных. Продукты убоя животных, откормленных с использованием нанокристаллических металлов, соответствуют все нормам и экологически безопасны, могут быть использованы в питании человека.
7. Физиологические и биохимические эффекты УДП железа, кобальта и меди на активность водорастворимых полисахаридов лапчатки гусиной
Исследования в сфере использования наночастиц металлов для усиления биологической активности биополимеров (полисахаридов, белковых и липидных молекул, нуклеиновых кислот и их cинтетических аналогов) дают возможность создавать новые высокочувствительные системы, обеспечивающие их пролонгированное действие, аулучшение физиологической и биохимической активности, снижение эффективной дозы и системной токсичности. Большая удельная поверхность наноматериалов и её особые свойства обусловливают усиление процессов сорбции биомакромолекул и взаимодействие их с мембранами клетки. Вполне возможно, что вещества в наносостоянии изменяют физиологическую активность БАС. Поэтому эколого - биологическая безопасность полисахаридов растений важна при использовании растений, обработанных УДПМ.
В эксперименте на морских свинках полисахаридные комплексы не проявляли аллергизирующих свойств, не вызывая у сенсибилизированных животных лихорадочной реакции, эозинофилии и изменения лейкоцитарной формулы при повторном введении. При изучении острой токсичности полисахарида, выделенного из горца птичьего после обработки семян перед посадкой УДП Со, определить ЛД50 оказалось невозможным из-за чрезвычайно низкой токсичности полисахарида. Введение его в максимально возможной дозе [1000 мг/кг] в сутки внутрь и внутрибрюшинно не вызывало изменений общего состояния животных и состава периферической крови. Обработка семян горца птичьего УДП кобальта не повлияла на свойства выделенного полисахарида, следовательно УДПМ не вызывают побочных явлений со стороны макроорганизма.
Действие водорастворимых полисахаридов на животные организмы изучалось на беспородных белых крысах обоего пола, массой тела 170-240 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария. Для проведения исследования были сформированы 4 группы по принципу сбалансированных групп-аналогов (по 20 животных в каждой). Крысам 1 группы водились полисахариды, выделенные из лапчатки гусиной, семена которой перед посадкой были обработаны УДП железа, крысам 2 группы - полисахариды, выделенные из лапчатки гусиной, семена которой перед посадкой были обработаны УДП меди, 3 группы - полисахариды, выделенные из лапчатки гусиной, 4 группа - контрольная. Препараты водорастворимых полисахаридов вводились один раз в сутки перорально в дозе 0,5 г/кг массы тела. Контрольные животные получали физиологический раствор в эквиобъемной дозе.
Была проведена оценка динамики следующих показателей:
- изменение массы тела под действием препаратов водорастворимых полисахаридов;
- изменение физической работоспособности;
- контроль показателей крови: количество лейкоцитов, эритроцитов, гемоглобина, сахара.
масса, г
Рисунок 4. Изменение массы тела под действием полисахаридных препаратов
У животных, получавших водорастворимые полисахариды, увеличение массы тела происходило быстрее, чем у контрольной группы (рис. 4). При этом масса тела достигала максимума на 28-е сутки введения препаратов. Отмена препаратов сопровождалась уменьшением массы тела на 6-е сутки эксперимента, далее наблюдалось её увеличение параллельно контролю. Введение препаратов водорастворимых полисахаридов увеличивает массу тела по сравнению с контролем максимально на 17,51% (1 группа с лапчаткой гусиной с УДП железа), на 6,95% (2 группа с УДП меди), на 15,82% (3 группа с лапчаткой гусиной). При применении водорастворимых полисахаридов под воздействием УДПМ не было установлено существенной разницы показателей клеточного состава крови. Однако наблюдалась тенденция к увеличению количества эритроцитов и гемоглобина крови вплоть до 15-х суток эксперимента и достоверное увеличение количества лейкоцитов, а затем постепенное снижение этих показателей вплоть до 20-х суток и восстановление первоначальных показателей после отмены препаратов.
По всей вероятности, водорастворимые полисахариды оказывают стимулирующее влияние на состояние кроветворных органов, активизируя их, причем более выраженное стимулирующее действие оказывают полисахариды лапчатки гусиной, семена которой перед посадкой были обработаны УДП меди, что, видимо, связано с их моносахаридным составом, они отличаются большим содержанием галактуроновых кислот и галактозы.
Одновременно проводили исследование физической работоспособности крыс методом плавания по следующей схеме: животные взвешивались до плавания, затем к задней лапке прикрепляли груз массой 15 г и погружали в воду (Т=32Со). Физическая работоспособность максимально увеличилась на 12-е сутки эксперимента и составляла при введении водорастворимых полисахаридов лапчатки гусиной на 12,69%, с УДП железа - на 13,84%, с УДП меди - на 13,47% от контроля. После отмены введения полисахаридов работоспособность не изменялась. Наибольший эффект отмечается при введении полисахаридного препарата лапчатки гусиной с УДП железа: он максимально изменяет показатели работоспособности в начале и конце опыта.
Таким образом, обработка семян растений нанокристаллическими металлами железа, кобальта и меди увеличивает содержание водорастворимых полисахаридов, при этом физиологические и биохимические свойства выделенных полисахаридов усиливаются. Энергия нанокристалических металлов воздействует на процессы, которые в данный момент жизненно важны и определяют сохранность организма. Данные эксперимента доказывают эколого-биологическую безопасность полисахаридов растений, обработанных УДПМ, и возможность применения их без вреда для здоровья.
8. Отдаленные последствия действия УДПМ на растения
В целях определения биологической безопасности нанокристаллических металлов необходимо было изучить действие УДПМ на накопление и функции биологически активных соединений в последующих поколениях растений. После полевых испытаний влияния УДПМ на физиологическое состояние растений семена вики в сентябре 2004 были собраны с опытных делянок. Вегетационный период выращивания вики на сено составил 70 дней, на семена - 110. Семена хранились в помещении влажностью 15% и были использованы для высева в 2005 году в учхозе Стенькино с той же характеристикой почвы, что и в 2002-2004 гг.
На основе предыдущих исследований была выбрана концентрация УДПМ, составлявшая 0,03 г на гектарную норму высева семян. Семена растений урожая 2004 г использовали в данном эксперименте. Было заложено 7 опытных делянок, из них 3, где семена не обрабатывались УДПМ перед посадкой, но были собраны с участков, где семена перед посадкой обрабатывались в 2004 году УДП железа, кобальта и меди. На следующих 3-х делянках семена перед посадкой были обработаны УДПМ концентрацией 0,03 г на гектарную норму высева. Для контроля взяли семена растений урожая 2004 г, которые не обрабатывали УДПМ. Посев проводили рядовым способом: ширина междурядий 15-20 см, расстояние между семенами примерно 5 см. Вика не выносит семядоли на поверхность, поэтому семена заделывали на 5 см. Норма высева 120 кг/га. Как и предполагалось, семена вики, собранные с растений, обработанных УДПМ в 2004 году, отличались высокой всхожестью и энергией прорастания и в 2005 году. УДПМ оказывал действие на физиологические процессы растений не только при непосредственной обработке семян перед посадкой, но эти свойства сохранялись и в последующих поколениях. Количественные характеристики были аналогичны результатам, полученным при обработке семян УДПМ непосредственно перед посадкой (рис. 5).
Рисунок 5. Опосредованное влияние УДПМ на агрохимические показатели вики 2005 год.
Исходя из того, что в ходе вегетации у растений непрерывно происходит процесс новообразования клеток, тканей и органов, который зависит как от экологических факторов, так и внутреннего состояния организма, то при равенстве первых можно предположить глубокое действие УДПМ на физиологические процессы растений, которое сохраняется и в последующих поколениях. Контрольные растения вики были ветвистыми, с низкой завязываемостью бобов и семян. Более трети семян были недоразвитыми и щуплыми, 34% - покрыты плесенью, УДПМ увеличивал не только вегетативную мощность растений, но и завязываемость бобов и семян, снижал долю заплесневелых семян, повышал семенную продуктивность. Образование оксидов в УДПМ создавало неблагоприятные условия для патогенных микроорганизмов. При опосредованном влиянии УДПМ содержание сухого протеина в 1 кг сухого вещества составляло 20-25%, сырой клетчатки 23,0-26,9%, в контроле 16,8% и 34,7% соответственно. Сумма аминокислот, г/кг сухого вещества 138,6, в контроле 115,2. УДПМ не только способствовали сохранению, но и повышению биологической ценности сена.
Из зеленой массы вики были выделены полисахариды, результаты представлены на рисунке 6.
Рисунок 6. Опосредованное влияние УДПМ на содержание полисахаридов в зеленой массе вики по стадиям вегетации, 2005 год.
Накопление полисахаридов в растениях вики достигает максимума в фазу цветения (конец августа) и превышает контроль на 19-24%. Но на всех этапах, включая период уборки вики на зеленую массу, содержание водорастворимых полисахаридов превышало контроль на 6-12%, что свидетельствует о более высоком уровне активации метаболических процессов под влиянием УДПМ. Растения, обработанные УДПМ в предыдущем году, дали более качественные семена, которые показали не только хорошую всхожесть, но и сохранили кормовую ценность, повысив содержание углеводов в зеленой массе вики. УДПМ оказали влияние не только на изменение количества водорастворимых полисахаридов, но, и на их строение, сохранив качественный состав и изменив количественные соотношения, увеличив выход углеводов.
Такая же закономерность наблюдалась и при непосредственной обработке семян перед посадкой УДПМ. Это позволяет предположить, что в ходе онтогенеза нанокристаллические металлы изменяют направленность отдельных физиологических процессов, и эти закономерности сохраняются в следующем поколении, следовательно, полисахариды будут обладать более высокой биологической активностью, а растения большей питательной ценностью. Исследования влияния наноматериалов на растения, деградацию наночастиц при взаимодействии с биологическим материалом, их влиянии на метаболические процессы в живых организмах, и разработка методов, позволяющих получать эту информацию, дают возможность в условиях обострения экологических проблем применять нанокристалические металлы в качестве высокоэффективных нетоксичных микроудобрений и биодобавок широкого действия.
Заключение
Ультрадисперсные порошки с размером частиц 20-30 нм, использованные в наших исследованиях, соизмеримы с размерами клеток и клеточных структур, которые укладываются в пределах от 1 нм до 100 нм. Поэтому при взаимодействии УДПМ с клеточными структурами возможно перераспределение энергии, чем можно объяснить био-экологические эффекты нанометаллов. Но УДПМ активны только в коллоидном состоянии при образовании, в результате которого происходит наноструктурирование, формируется определенное соотношение свободных и заряженных частиц. На поверхности биоструктур, вероятно, образуются нанослои, обладающие определенным запасом энергии и готовые обмениваться этой энергией и своей реакционной способностью с контактируемыми объектами.
Приняв, что организм рассматривается как система элементов вещества, то
и действие наночастиц проявляется на уровне их взаимодействий с веществом: ионами, атомами, молекулами, белковыми субъединицами и т. д.
Если же учитывать квантово-механические свойства наночастиц, то необходимо рассматривать электромагнитные взаимодействия, протекающие в системе, на уровне вещества, и это объясняет повышение энергии системы и ускорение необходимых метаболических процессов.
Сами порошки своим энергетическим воздействием стимулируют процессы адаптации и самоорганизации биологических систем к внешним условиям. Наночастицы, в какой-то мере, снижают отрицательное влияние неблагоприятных факторов окружающей среды. Так в условиях жаркого, засушливого 2000 года, когда абсолютная величина урожайности зеленой массы всех изучаемых растений была низкой, использование УДПМ для предпосевной обработки семян было самым эффективным. В частности, урожайность повышалась на 20-30%. В условиях избыточной влажности (2002 г.) стимуляция вегетативного роста, как правило, замедляет развитие и созревание растений и усиливает вредное влияние погоды. Однако стимулирующий эффект УДПМ совместил повышение мощности растений с увеличением семенной продуктивности и качества семян вики.
Особенности химического взаимодействия ультрадисперсных частиц с жидкой средой является одним из определяющих факторов в стимулировании развития растений, что дает возможность применения УДПМ в качестве микроудобрений и стимуляторов роста. Механизм биологического воздействия УДП на развитие растений из обработанных семян, связан, вероятно, с проникновением микрочастиц порошка в микропоры семенных оболочек, с последующим взаимодействием частиц с жидкой средой и переходом металла в ионную форму. В дальнейшем, постепенное растворение частиц, удерживаемых в порах, обеспечивает распределенное по времени поступление необходимых для жизнедеятельности и метаболизма элементов питания (энергии) для формирующегося растения. В основе биологического использования УДПМ лежит способ микроэлементного воздействия на растительные клетки в виде катионов металлов, являющихся продуктами распада солей металлов. В отличие от этого, коллоидные частицы УДПМ содержат металл, как в восстановленной форме, так и в различных степенях окисления, поэтому обладают пролонгированным действием.
Нанокристаллические металлы обладают большими возможностями в минеральном питании и энергетическом воздействии. За счёт нескомпенсированных связей, они легко образуют комплексные соединения с органическими веществами. В результате чего синтезируются и активируются различные ферменты, влияющие на углеводный и азотный обмены, синтез аминокислот, реакции фотосинтеза и дыхания клеток, о чем свидетельствуют результаты наших исследований.
Изучение физико-химических, биологических и токсикологических свойств УДПМ позволило получить научно обоснованные и объективные результаты экологических последствий их использования. Выработать условия и дозы применения, что необходимо для оценки воздействия их на здоровье человека и окружающую среду и сделать вывод, что наноструктурированные металлы с размерами 20-30 нм, в дозах 0,01 - 0,08 г на гектарную норму высева семян и 3г на тонну комбикорма экологически безопасны.
Выводы
1. Ультрадисперсные металлы, не аккумулируясь в почве, влияют на транспорт веществ и энергии в системе почва-растения-животные. Микродозы нанометаллов, используемые для предпосевной обработки семян растений, действуют на их рост и развитие, а при потреблении животными способствуют повышению жизнеспособности и биологической продуктивности.
2. Ультрадисперсные порошки металлов железа, кобальта и меди стимулируют рост и развитие растений. При использовании низких концентраций (0,01-0,08 г на гектарную норму высева семян) активизируются начальные ростовые процессы, а урожайность повышается на 25-32%. Обладая высокой адсорбционной способностью и малыми размерами (20-30 нм), нанометаллы проникают в поры семян, не загрязняя почву.
3. Полисахариды, выделенные из надземных частей горца птичьего, семена которого обработаны УДП кобальта, относятся к классу гликуроногликанов. Обработка семян горца птичьего УДП кобальта не изменяет структуру фрагментов полисахаридов, но увеличивает число точек ответвлений углеводной цепи и как следствие возрастает молекулярная масса отдельных фракций, и ведет к увеличению выхода полисахаридов в среднем до 25%.
4. Предпосевная обработка семян лапчатки гусиной УДП железа и меди в дозе 0,03 г/га влияет на кормовые свойства растений, что выражается в увеличении накопления водорастворимых полисахаридов в зеленой массе на 27-50%, представленных кислой (глюкуроновой и галактуроновой кислотами) и нейтральной (рамнозы, ксилозы, глюкозы и галактозы) фракциями.
5. Под влиянием предпосевной обработки семян вики УДП меди (0,03 г/га) и кобальта( в дозе 0,03-0,06 г/га) содержание белка у растений увеличилось на 30-40%. При этом происходит изменение соотношения белка и лектина. Количество лектина в семенах вики под влиянием УПД кобальта уменьшается по отношению к контролю на 24%, УПД меди - на 7,0%, а содержание водорастворимых полисахаридов повышается соответственно на 32 и 29%, что улучшает кормовые качества вики.
6. Предпосевная обработка семян кукурузы нанопорошком железа способствует увеличению площади листовой поверхности на 15,8%, что обеспечивает растениям преимущество в фотосинтетической активности. отражается на увеличении урожайности зерна на 15,4%, листостебельной массы - на 9,5%. При этом изменяется химический состав зерна кукурузы в сторону накопления жира на 10,9%, белка - на 4%. Но семена растения при прочих равных условиях аккумулируют меньше свинца и кадмия.
7. Добавка вики, выращенной с использованием УДП меди, в рацион кроликов отражается на повышении у них функции кроветворения, что выражается в увеличении эритроцитов, гемоглобина и лимфоцитов. Происходит также достоверное увеличение общего белка в сыворотке крови животных за счет глобулиновой фракции, возрастает динамика прироста живой массы, что обуславливается увеличением содержания биологически активных соединений в растениях. Сходной эффективностью обладает включение в рацион кроликов лапчатки гусиной, выращенной из семян, обработанных УДПМ.
8. Ведение в рацион питания кроликов горца птичьего, семена которого перед посевом были обработаны УДП кобальта, способствует повышению жизнеспособности и продуктивности животных, активизации их развития и роста. При длительном кормлении увеличивается содержание эритроцитов и гемоглобина, но происходит снижение количества лимфоцитов при увеличении нейтрофильного комплекса (преобладании нейтрофильного иммунитета над лимфоцитарным).
9. При потреблении животными растений, семена которых подвергались предпосевной обработке УДПМ, а также при их непосредственном введении в рацион не обнаружено количественных и качественных особенностей их вредного действия. Напротив, взаимодействуя с биологическими объектами, наночастицы усиливают антиоксидантную защиту и иммунную систему.
10. Продукты убоя животных, выращенных с использованием нанокристаллических металлов, соответствуют всем нормам, экологически безопасны и могут быть использованы в питании человека. При этом улучшаются вкусовые качества вареного и жареного мяса, а также органолептические показатели бульона.
11. Полисахаридные комплексы лапчатки гусиной и горца птичьего, семена которых перед посадкой были обработаны УДПМ, не вызывают статистически достоверных изменений содержания билирубина и его фракций, а также общего белка и холестерина в сыворотке крови животных, что позволяет исключить возможность токсического действия на клетки печени.
12. УДПМ, обладая пролонгированным эффектом, продолжают оказывать влияние на биологический потенциал семенного материала в поколениях, следующих после исходной предпосевной обработки семян. У растений вики второго поколения после исходной обработки УДП железа, кобальта и меди в дозе 0,03 г на гектарную норму высева существенно возрастала масса стручков и соцветий, увеличилось содержание водорастворимых полисахаридов и сырого протеина, а также доля незаменимых аминокислот, что повышало кормовую ценность растений.
Практические предложения
- Предпосевную обработку семян УДПМ железа, кобальта и меди в дозах 0,03-0,08 г на гектарную норму высева можно рекомендовать как экономически эффективный агрономический прием, обеспечивающий стабильное повышение урожайности. При этом уровень рентабельности в опытных вариантах составил 66,8-74,5%, тогда как в контроле этот показатель был равен 39,0%.
- Нанокристаллические металлы железа, кобальта и меди можно рекомендовать в кормлении сельскохозяйственных животных в качестве биостимуляторов обменных процессов, повышающих продуктивность животных и улучшающих их общее физиологическое состояние.
- Для повышения эффективности использования кормов и улучшения продуктивных качеств кроликов рекомендуется дополнительно вводить в основной рацион зеленую массу растений, семена которых перед посадкой были обработаны УДПМ, в дозе 30 мг на гектарную норму высева семян, что дает возможность увеличить живую массу на 20%, среднесуточный прирост на 9,1-12,1%, повысить их сохранность в продуктивный период на 2,8% (Р<0,05).
- Для повышения мясной продуктивности кроликов, их сохранности и экономии кормов при выращивании целесообразно обогащать рацион суспензией нанопорошка, содержащей железа 0,08-0,1 мг, меди - 0,04-0,05 мг, кобальта - 0,01-0,02 мг/кг живой массы в сутки, что позволяет увеличить живую массу до 21%, повысить сохранность поголовья до 9%.
Список научных работ, опубликованных по теме диссертации
Монографии:
1. Чурилов Г.И. Полисахариды растений рода горец и лапчатка: выделение, строение, биологическое действие и влияние на их свойства нанокристаллических металлов. Монография. Рязань, 2007. 156 с.
2. Чурилов Г.И., Назарова А.А. Научное и практическое обоснование применения нанопорошков металлов в кормлении сельскохозяйственных животных. Монография. Рязань, 2010. 143 с.
3. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е. Биологическое действие наноразмерных металлов на различные группы растений. Монография. Рязань, 2010. 156 с.
Публикации в рецензируемых научных журналах,
рекомендованных ВАК:
4. Чурилов Г.И., Чекулаева Г.Ю. Выделение и химико-биологическое исследование полисахарида из лекарственного сырья. // Российский медико-биологический вестник, № 3,4, 2002. С. 95-100.
5. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е., Полищук С.Д. Влияние кобальта на физиологическое состояние и морфо-биологические показатели крови животных. // Рос. Медико-биологический вестник, №4, 2007. С. 34-41.
6. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е., Полищук С.Д. Воздействие травы вики, обработанной ультрадисперсным порошком железа на морфо-биологические показатели крови. // Рос. Медико-биологический вестник. №1, 2008. С.70-74.
7. Чурилов Г.И., Иванычева Ю.Н., Фолманис Г.Э. Действие на кроликов железа и меди в ультрадисперсной форме при их введении в организм животных с кормом. // Кролиководство и звероводство, № 6, 2008. С. 8-10.
8. Чурилов Г.И., Иванычева Ю.Н., Полищук С.Д. Влияние ультрадисперсного порошка кобальта на биологическую активность полисахаридов Poligonum aviculare (горца птичьего). // Рос. Медико-биологический вестник, №1, 2009. С. 26-32.
9. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е., Полищук С.Д. Введение в рацион кроликов вики, выращенной с использованием ультрадисперсных порошков кобальта. // Кролиководство и звероводство, № 1, 2009. С. 16-17.
10. Чурилов Г.И. Влияние нанопорошков железа, меди, кобальта в системе почва - растение. // Вестник Оренбургского Госуниверситета. №12 (106), 2009. С.148-151.
11. Чурилов Г.И. Экологические аспекты действия нанокристаллической меди на систему почва-растения-животные. // Вестник СамГУ-Естественнонаучная серия, №6(72), 2009. С. 206-212.
12. Чурилов Г.И. Действие нанокристалических металлов на эколого-биологическое состояние почвы и накопление биологически активных соединений в растениях. // Вестник Рос. Университета дружбы народов. Серия - экология и безопасность жизнедеятельности. № 1, 2010. С. 18-23.
Патенты
13. Патент №2378288 РФ. Способ получения водорастворимых полисахаридов из растений. / Полищук С.Д., Чурилов Г.И., Коваленко Л.В., Фолманис Г.Э. Назарова А.А. // Опубл. 10.01.2010 Бюл. № 1.
14. Патент № 2163722 РФ. Способ определения моносахаридов в сыворотке крови. / Е.А. Строев, В.А. Бухов, В.Г. Окороков, Г.И. Чурилов. // Опубл. 27.02.2001.
Статьи в других изданиях
15. Чурилов Г.И., Полищук С.Д. Хроматографический анализ накопления моносахаридов в кормовых растениях. // Труды межвуз. конф. по кормовым растениям. Н. Новгород, 1992. С. 33-35.
16. Чурилов Г.И., Полищук C.Д., Селиванов В.Н. Применение ультра дисперсных порошков железа, меди и кобальта в растениеводстве. // Мат. V Всерос. конф. Екатеринбург. 2000. С. 343-344.
17. Чурилов Г.И., Сушилина М.М. Изучение условий гидролиза полисахарида рапса. // Сб. науч. трудов РГСХА. Рязань, 2000. С. 25-28.
18. Чурилов Г.И., Саликова М.В. Биологическая активность водорастворимых полисахаридов лапчаток: гусиной, серебристой и прямостоячей. // Сборник научных трудов технологического ф-та РГСХА. Рязань, 2002. С. 39-42.
19. Чурилов Г.И., Семина С.В., Полищук С.Д. Биологическая активность водорастворимых полисахаридов некоторых кормовых растений. // Социально-эконономический мониторинг гражданского населения: Сб. докл. Рязань, 2002. С.
20. Чурилов Г.И., Чекулаева Г.Ю. Химико-биологическое исследование полисахарида, выделенного из травы Горца птичьего. // Тезисы докладов VII международного съезда Фитофрам. С-Петербург, 2003. С. 98-101.
21. Чурилов Г.И., Полищук С.Д. Ферментативное метилирование полисахаридов. // Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. Рязань: РГСХА, 2003. С. 181-182.
22. Чурилов Г.И., Давыдова М.С. Выделение и изучение состава полисахаридов вегетативной части топинамбура. // Санитарно-гигиенический мониторинг гражданского населения: сб. науч. Материалов. Рязань: РГМУ, 2004. С. 410-412.
23. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е. Действие ультрадисперсных порошков железа и кобальта на белковые и лектиновые фракции семян вики. // Научное обеспечение конкурентоспособности племенного, спортивного и продуктивного коневодства в России и странах СНГ: сб. науч. тр. Дивово: ВНИИК, 2007. Часть 2. С. 191-195.
24. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е. Влияние микроэлементов на изменение химического состава зелёной массы вики. // Научное обеспечение конкурентоспособности племенного, спортивного и продуктивного коневодства в России и странах СНГ: сб. науч. тр. Дивово: ВНИИК, 2007. Часть 2. С. 199-204.
25. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е. Увеличение урожайности вики при обработке семян нанопорошками. // Научное обеспечение конкурентоспособности племенного, спортивного и продуктивного коневодства в России и странах СНГ: сб. науч. тр. Дивово: ВНИИК, 2007. Часть 2. С. 196-199.
26. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е., Иванычева Ю.Н. Действие ультрадисперсных железа и кобальта на накопление белка в бобовых культурах. // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб.науч.тр. вып. 3. Рязань, 2008. С. 306-309.
27. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е., Кузин А.В. Влияние нанокристаллических металлов на химический состав зеленой массы вики. // Матер. научно-практич. конф. РГАТУ им. П.А. Костычева. Рязань, 2008. С. 11-16.
28. Чурилов Г.И., Жеглова Т.В., Воронцова С.В. Биологическая активность травы горца птичьего и горца птичьего, семена которого перед посадкой были обработаны УДП кобальта. // Матер. научно-практич. конф. РГАТУ им. П.А. Костычева. Рязань, 2008. С. 94-97.
29. Чурилов Г.И., Жеглова Т.В., Иванычева Ю.Н. Действие ультрадисперсного порошка кобальта на физиологические и биологические свойства водорастворимых полисахаридов горца птичьего. // Матер. научно-практич. конф. РГАТУ им. П.А. Костычева. Рязань, 2008. С. 97-102.
30. Чурилов Г.И., Сушилина М.М. Нанокристалические металлы как экологически чистые микроудобрения. // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб.науч.тр. вып. 3. Рязань, 2008. С. 84-86.
31. Чурилов Г.И. Действие нанокристаллического кобальта в системе растение - животное. // Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных России. Сб. материалов науч.-прак. конф. Москва, 2008. С. 293-298.
32. Чурилов Г.И., Иванычева Ю.Н., Еськов Е.К. Экологическая безопасность горца птичьего при обработке семян растения нанопорошками меди. // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2009. Вып. 64. С. 809-810.
33. Чурилов Г.И., Назарова А.А., Полищук С.Д. Действие ультрадисперсных порошков металлов на накопление биологически активных соединений в лекарственных растениях. // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2009. Вып. 64. С. 87-88.
34. Чурилов Г.И., Воронцова С.В. Влияние ультрадисперсных порошков на биологическую активность природных полимеров. Матер. науч-практич. конф. РГАТУ им. П.А. Костычева. Рязань, 2009. С. 87-90.
35. Чурилов Г.И., Иванычева Ю.Н. Действие нанокристаллического железа на биологическую активность полисахаридов лапчатки гусиной. // Вестник РГАТУ. Рязань, 2009. №1. С. 42-44.
36. Чурилов Г.И., Амплеева Л.Е. Влияние ультрадисперсных порошков металлов (УДПМ) железа и кобальта на урожайность и химический состав зеленой массы вики (Льговская-28). Матер. научно-практич. конф. РГАТУ им. П.А. Костычева. Рязань, 2009. С. 15-18.
37. Чурилов Г.И., Жеглова Т.В. Влияние железа в ультрадисперсном состоянии на химический состав растений и семян кукурузы. // Сб. матер. III международной интернет-конференции. Орел: Из-во Орел ГАУ, 2010. 16-20 с.
38. Чурилов Г.И. Безопасное введение наночастиц металлов в растения и организм животных. Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных Евразии (мат 1-й Международной, 4-й Всероссийской конференции, Москва 17 - 18 февраля 2009 г). Москва. 2010. С. 284 - 288.
39. Чурилов Г.И., Иванычева Ю.Н. Усовершенствование методики выделения водорастворимых полисахаридов и использование их как экологически безопасных биодобавок в животноводстве. // Сб. матер. международной научно-практич. конф. Троицк: Из-во Уральской ГАВМ, 2010. 16-20 с.
Рекомендации
40. Чурилов Г.И., Полищук С.Д. Динамика накопления и характеристика полисахаридов в надземных частях горца птичьего. Информационный лист. Рязань: ЦНТИ, 1991. №170-91.
41. Чурилов Г.И., Полищук С.Д. Горец птичий как ценная кормовая культура. Информационный лист. Рязань: ЦНТИ, 1991. №241-91.
42. Чурилов Г.И., Полищук С.Д. Определение пектиновых веществ горца птичьего. Информационный лист. Рязань: ЦНТИ, 1995. №79-95.
43. Чурилов Г.И., Полищук С.Д. Рекомендации по использованию ультрадисперсных порошков металлов (УДПМ) в сельскохозяйственном производстве. // Рязань: Изд-во РГАТУ, 2009. 51 с.
44. Чурилов Г.И., Назарова А.А., Полищук С.Д. Рекомендации по применению нанопорошков металлов для эффективного ведения животноводства. // Рязань: Изд-во РГАТУ, 2010. 46 с.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии