ANALYSIS OF RABBIT MILK QUALITY AFTER AN NICKEL AND ZINC ADMINISTRATION
Kalafová, A.1, Kirchnerová, K.2, Chrastinová, Ľ.2, Chrenek, P.2, Kováčik, J.1, Capcarová, M1., Schneidgenová, M1., Foltýs, V.2
1
Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra, 2Slovenské centrum poľnohospodárskeho výskumu, Nitra
Abstract
In this study the effect of nickel alone as well as in combination with zinc on selected parameters of rabbit milk was studied. Animal were divided into 5 groups – group P1 receiving 17.5 g, group P2 35 g NiCl2 per 100 kg of feed mixture; group P3 receiving 17.5 g NiCl2 + 30 g
ZnCl2, group P4 35 g NiCl2 + 30 g ZnCl2 and group K received feed mixture without
experimental additives. Evaluation of the number of somatic cells detected higher value (1.10.106 ml) in control group in comparison with all experimental groups. The level of milk fat was very similar in all studied groups and the highest value was detected in group with nickel + zinc administration. The concentration of proteins was in the range of 7.76 – 10.47 g.100 g-1 and in the refference range. The level of lactose was 1.72 – 2.68 g.100g-1 milk. Our preliminary results suggest only a very weak, non-significant difference in all experimental groups in comparison with control. Analysis of mineral components in rabbit milk samples are under investigation.
Úvod
Z hľadiska zabezpečovania zdravia ľudskej populácie sa za dôležitú považuje ochrana potravového reťazca pred kontamináciou ťažkými kovmi, ktorá je z 20 ℅ spôsobená vlastnou poľnohospodárskou činnosťou a z 80 ℅ ide o znečistenie z cudzích zdrojov, predovšetkým priemyselnou činnosťou. Tento fakt si vynútil zvýšený záujem o kontrolu zdravotnej nezávadnosti vyrábaných potravín z hľadiska obsahu toxických látok, ale aj rizikových kovov. K prvej skupine patria toxické prvky ako ortuť, kadmium, olovo, arzén, cín, hliník, nikel atď. a zo skupiny rizikových prvkov je to najmä železo, zinok, selén, meď, ktoré sú esenciálne, ale v nadlimitnom množstve spôsobujú oxidačné zmeny v potravine alebo môžu poškodzovať zdravie konzumenta (Kováčik et al. 2000).
Nikel je esenciálny ťažký prvok. V súčasnosti máme množstvo výsledkov v, ktorých sa charakterizuje fyziologická úloha niklu na stavovce. V ľudskom tele je asi 18% množstva niklu uloženého v koži. Zvlášť vysoká koncentrácia niklu je aj v kostnej dreni, v uzlinách, pečeni a v pote. Prostredníctvom potu prebieha vylučovanie tohto prvku. Úloha niklu v tele ešte nie je celkom objasnená. Pripisuje sa mu účasť v transporte kyslíku ku tkanivám, v syntéze enzymatických bielkovín, v premene uhľovodíkov, tukov a bielkovín, v tvorbe hormónov. Napriek negatívnym vlastnostiam niklu, zohráva významnú úlohu aj v biologických systémoch, hlavne v aktivite enzýmov, hormonálnej regulácii ako aj funkčnosti RNA, DNA, a proteínov. Najtoxickejší je nikel vo forme uhličitanu, ktorý sa ľahko vstrebáva kožou a z pľúcnych alveol (Ankel a Thauer, 1988).
V posledných rokoch sa poznatky o toxicite a karcinogenite niklu výrazne zvýšili. Nadbytok niklu v organizme môže byť spôsobený vdychovaním dymu a atmosférickým znečistením. V našej dobe predstavuje ohrozenie zvierat a ľudí, pretože kov v tejto forme ľahko podlieha kumulácii v organizme (Coogan et al. 1989, WHO 1991).
Nikel v príliš veľkej koncentrácii poškodzuje sliznice, spôsobuje alergické reakcie, chromozomálne zmeny, zmeny v kostnej dreni, môže sa zúčastňovať na rozvoji nádorových buniek. Nadbytok niklu má nepriaznivý účinok na množstvo iných prvkov. Znižuje hladinu horčíku a zinku v parenchymatických orgánoch. Bohatým zdrojom niklu je čokoláda, celozrné obilie, ryby, strukoviny, šupy semien, zelené časti rastlín. Nikel sa môže do organizmu dostať per orálne, dermálnou cestou a aj inhalačne.
Toxicita niklu vyvoláva veľký záujem kvôli rozšírenému výskytu niklu v prostredí. Možným vysvetlením ako nikel spôsobuje poškodenie a smrť buniek, je peroxidácia lipidov a tvorba reaktívnych foriem kyslíka. V experimentoch sa už po 1. hodine od aplikácie niklu ľudským lymfocytom zistila zvýšená tvorba hydroxylových radikálov, čo hrá úlohu pri oxidatívnom poškodení ľudských lymfocytov akútnym účinkom niklu (Chang-Yo et al., 2003).
Zinok je známy esenciálny kov potrebný pre funkciu rôznych enzýmov (Elinder, 1986). Nedostatok tohto prvku v potrave vyvoláva komplexnú atrofiu semenníkov, ktorá je ireverzibilná (Guun a Gould, 1970). Cigánková et al. (1993) pozorovali pri hypozinkémii
čiastočnú alebo úplnú depléciu semenotvorného epitelu bez poškodenia ostatných bunkových a
intersticiálnych súčasti semenníka.
Zinok má vzťah k metabolizmu bielkovín, k utilizácii glukózy, je nevyhnutne potrebný pre syntézu molekuly inzulínu, ktorá obsahuje dva atómy zinku.
Zlúčeniny zinku zrážajú bielkoviny. Tento denaturačný účinok na bielkoviny sa uplatňuje pri otravách najmä v tráviacom aparáte. Vznik anémií intoxikovaných zvierat sa vysvetľuje účinkom zinku na metabolizmus medi a železa. Takéto anémie nevznikli, ak sa preventívne aplikovali zlúčeniny medi (Beseda a Kováčik, 2000).
Cieľom predkladanej práce bol popísať účinok niklu samostatne a následne v kombinácii so zinkom na vybrané parametre mlieka králika po experimentálnom podaní.
Materiál a metodika
V experimente bolo použitých 25 samíc brojlerových línií Kalifornského králika (SCPV, Nitra) o hmotnosti 3,5 – 4,0 kg vo veku 4 mesiace, ktoré boli rozdelené do piatich skupín (P1, P2, P3, P4, K). V prvej skupine (P1) zvieratá (n=5) dostávali nikel (NiCl2, Reachem) v dávke 17,5 g
NiCl2.100 kg-1 kŕmnej zmesi po dobu 100 dní. V druhej skupine (P2) zvieratá (n=5) dostávali
dvojnásobnú dávku niklu v rovnakom časovom období. V ďalšej skupine (P3) sme podávali piatim samiciam nikel v dávke 17,5 g NiCl2.100 kg-1v kombinácii so zinkom v koncentrácii 30
g ZnCl2 (ZnCl2, Reachem) po dobu 100 dní. V poslednej pokusnej skupine (p4) zvieratá (n=5)
samice prijímali krmivo s prímesou niklu (35 g NiCl2.100 kg-1 KZ) a zinku (30 g ZnCl2.100
kg-1 KZ) po dobu 100 dní. Na porovnanie výsledkov sme zostavili skupinu piatich samíc (K – kontrolná skupina), ktorá prijímala rovnakú kŕmnu zmes (KKV1) ale bez pridania niklu a zinku. Všetky zvieratá boli umiestnené v klimatizovaných halách, v jednopodlažných individuálnych kovových klietkach typizovaných rozmerov. Voda bola k dispozícii z automatických napájačiek.
Vzorky mlieka sme získali po aplikácii oxytocínu a vodnej vývevy na 21. deň laktácie. Obsah tuku, bielkovín a laktózy bol vyhodnotený použitím prístroja Instrument Milko-Scan FT 120 (Foss Electric, Denmark). Počet somatických buniek sme vyhodnotili fluorescenčnou metódou použím Fossomatic 90 (Foss Electric, Denmark).
Dosiahnuté výsledky sme vyhodnotili štatisticky použitím PC programu SAS. Preukaznosť rozdielov bola stanovená F-testom.
Výsledky a diskusia
Pri hodnotení počtu somatických buniek v mlieku sme najvyššie hodnoty zistili v kontrolnej skupine (1,10 x106 ml), v pokusných skupinách boli tieto hodnoty podstatne nižšie.
Pri sledovaní množstva tuku bol tento ukazovateľ vyrovnaný vo všetkých skupinách, najvyššia hodnota bola nameraná v skupine P2, ktorej bol podávaný nikel 35 g v kombinácii so zinkom 30 g na 100 kg krmiva.
Koncentrácia bielkovín sa pohybovala v skupinách v rozmedzí od 7,76 do 10,47 g.100 g-1 mlieka v rámci referenčnej normy.
Koncentrácia laktózy kolísala v rozpätí od 1,72 do 2,68g.100g-1 mlieka (Tabuľka 1). Dostal et al. ( 1989) zaznamenali po podaní NiCl2 potkanom signifikantné zmeny v zložení mlieka,
hladina tuku sa zvýšila a hodnota mliečnych bielkovín, laktózy sa preukazne znížila. Uvádzajú, že po podaní NiCl2 dochádza k jeho vylučovaniu do mlieka a k zmenám v kvalite mlieka a jeho
produkcii.
Naše predbežné výsledky poukazujú na mierne zmeny vo vzťahu k samotnému niklu ako aj ku kombinácii niklu so zinkom, avšak žiaden preukazný rozdiel medzi kontrolnou skupinou a pokusnými skupinami nebol zaznamenaný (Graf 1).
Tabuľka 1 – Vybrané parametre mlieka v sledovaných skupinách
K P1 P2 P3 P4 x s v x s v x s V x s v X s v PSB 1,10 1,79 163,02 0.065 0,058 89,60 0,188 0,183 97,65 0,077 - - 0,081 0,06 74,15 TUK 15,84 5,08 32,04 12,01 0,66 5,53 19,43 2,27 11,69 18,23 - - 15,72 3,37 21,45 BIEL 9,18 1,29 14,04 9,12 0,21 2,25 10,07 1,42 14,08 10,47 - - 8,76 0,51 5,77 LAK 2,19 0,27 12,16 2,68 0,52 19,22 2,40 0,27 11,40 1,72 - - 2,27 0,33 14,59
PSB – počet somatických buniek (106 ml), TUK – tuk (g.100 g-1), BIEL – bielkoviny (g. 100 g-1), laktóza (g.100g-1)
Graf 1 – Tendencie hladín sledovaných parametrov mlieka
0 5 10 15 20 K P1 P2 P3 P4
tuk bielkoviny laktóza
Použitie vyšších dávok niklu vyvoláva poškodenie zdravia. Sú to alergické stavy (kontaktná alergia pri použití šperkov z niklu), rakovina, poškodenie respiračného aparátu ako aj iatrogénne otravy. Pôsobením niklu môže dôjsť k hypersenzitivite, čo sa prejaví astmou, konjuktivitídou a zápalovými reakciami. Akútne prejavy intoxikáciou niklom sú charakterizované disfunkciou nadobličiek, hyperglykémiou, otravou pečene a renálnym zlyhaním. Nikel prechádza cez bariéry placenty, poškodzuje embryo ale aj plody experimentálnych zvierat (Sunderman et al., 1978). Nikel v príliš veľkej koncentrácii tiež poškodzuje sliznice, spôsobuje alergické reakcie, chromozomálne zmeny, zmeny v kostnej dreni, môže sa zúčastňovať na rozvoji nádorových buniek. Nadbytok niklu má nepriaznivý účinok na množstvo iných prvkov. Znižuje hladinu horčíku a zinku v parenchymatických orgánoch. Gunn a Gould (1970) uvádzajú, že ak sa zinok podal vo veľkých dávkach, spôsobil
len všeobecnú toxicitu, ale nie zistiteľný škodlivý účinok na reprodukčný systém samcov. Zistilo sa formovanie nádorov v intersticiálnom tkanive pri intratestikulárnych injekciách. 0,1
µg zinku v ml roztoku spôsobilo úplnú imobilizáciu spermii býka in vitro po 360 minútach. U
kontrolného býka sa zistila motilita 10% v tomto čase (Šimoník et al., 1990).
Práca bola financovaná v rámci projektu VEGA 1/2417/05.
Literatúra
1. ANKEL-FUSCH, D. – THAUER, R. K. 1988. „Nickel in biology: Nickel as an
essential trace element.“ In: The Bioorganic Chemistry of Nickel. VHC Publishers, Inc., New York, 1988, s.93-110.
2. BESEDA, I. - KOVÁČIK, J. 2000. Ťažké kovy a ich vzťah k produkčným ochoreniam.
In: Kováčik, J. et al. Rizikové faktory potravového reťazca človeka, SPU Nitra, 2000, 143 s.
3. CIGÁNKOVÁ, V. - MESÁROŠ, P. - BÍREŠ, J. 1993. Vplyv zinku na mikroskopickú a
submikroskopickú štruktúru semenníkov býkov. In.: XXXV. zjazd Českej a Slovenskej anatomickej spoločnosti a Sekcie bunkovej biológie Čs. biologickej spoločnosti. Nitra, VŠP 1993, s. 34.
4. COOGAN, T. P. – LATTA, D M. – SNOW, E. T. – COSTA, M. 1989. Toxicity and
Carcinogenicity of Nickel Compounds. In: CRC Critical Reviews in Toxicology, roč. 19, 1989, s. 341-384
5. DOSTAL, L. A,- HOPFER, S. M.,- LIN, S. M.,- SUNDERMAN F. W. JR. 1989.Effects
of nickel chloride on lactating rats and their suckling pups, and the transfer of nickel trough rat milk. In Toxicol APPL Pharmacol, vol. 101, 1989, NOV., s. 220-31. 6. ELINDER, C.G. 1986. Other toxic effects. In.: FRIBERG, L. - ELINDER, C.G. -
KJELLSTROM, T. (ed.): Cadmium and health: a toxicological and epidemiological appraisal. Vol.2. Boca Raton, CRC Press 1986, s. 159-204.
7. GUNN, S.A. - GOULD,T.C. 1970. Cadmium and other mineral elements. In:
JOHNSON, A.D. - GOMES, W.R. - VANDEMARK, N.L.(ed.): The testis, Vol.3. New York. - London, Academic Press 1970, s. 377-481.
8. CHANG, Y. CH. - YI-FEN, W. - YU-HWAN, L. - SHU-FANG Y. 2003.
Nickel-induced oxidative stress and effect of antioxidants in human lymphocytes. In: Arch. Toxicol., roč. 77, 2003, č. 3, s. 123-130.
9. KOVÁČIK et al. Rizikové faktory potravového reťazca človeka. 1. vyd. SPU NITRA,
2000. s.5. ISBN 80 7137-796-1 .
10.SUNDERMAN JR., F. W. – SHEN, S. K – MITCHELL, J. M. – ALLIPASS, P. R. –
DAMJANOV, I. 1978. Embryotoxicity and Fetal Toxicity of Nickel in Rats. In: Toxicol. Appl. Pharmacol, roč. 43, 1978, č. 5, s. 381-390.
11.ŠIMONÍK, I. - PAVELKA, J. - KUDLÁČ, E. 1990. The spermiotoxicity of selected chemical elements (Cr, Cu, Zn) in vitro. In: Reprod. Dom. Anim., roč. 25, 1990, s. 242-246.
12.WHO WORKING GROUP 1991. Environmental Health Criteria 108 – Nickel WHO,