Жирнокислотний склад і вміст важких металів у бджолиному обніжжі та тканинах бджіл залежно від екологічних умов довкілля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут біології тварин НААН

УДК 638.1:577.115.118:591.5

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Жирнокислотний склад і вміст важких металів у бджолиному обніжжі та тканинах бджіл залежно від екологічних умов довкілля

03.00.04 - біохімія

Саранчук Іван Іванович

Львів - 2011

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті біології тварин НААН.

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Рівіс Йосип Федорович, Інститут біології тварин НААН, головний науковий співробітник лабораторії екологічної фізіології та якості продукції біохімічний екологічний бджолиний

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Стапай Петро Васильович, Інститут біології тварин НААН, завідувач лабораторії живлення овець і вовноутворення;

кандидат біологічних наук, професор, член-кореспондент НААН Боднарчук Леонід Іванович, Національний науковий центр “Інститут бджільництва імені П. І. Прокоповича НААН”, директор.

Захист відбудеться “24” травня 2011 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 в Інституті біології тварин НААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. В. Стуса, 38.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту біології тварин НААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. В. Стуса, 38.

Автореферат розісланий “22” квітня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Віщур О.І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Джерела емісії важких металів і шляхи їх надходження в навколишнє середовище відрізняються різноманітністю, але загалом вони мають техногенне походження як наслідок урбанізації та індустріалізації. Розвиток промисловості, сільського господарства, енергетики та транспорту, інтенсивне видобування корисних копалин -- все це призвело до надходження у повітря, воду, ґрунт, рослини високотоксичних мінеральних елементів -- свинцю, кадмію та миш'яку (Conti M. E. et al., 2001; Пашаян С. А., 2006; Боднарчук Л. І., 2008; Карпов О. В., 2010).

Міграція мінеральних елементів в об'єктах зовнішнього середовища спричинила нагромадження їх у ґрунтах, рослинах, тканинах медоносних бджіл і продуктах бджільництва (Bogdanov S., 2006; Буцяк Г. А., 2009; Perugini M. et al., 2010). Як наслідок, одні види рослин поступилися місцем іншим і змінилися строки їх цвітіння, а отже, погіршилися умови медозбору (Постоєнко В. О., 2007; Мазурак О. Т. зі співавт., 2007).

Як відомо, важкі метали причетні до процесів синтезу, десатурації, окиснення жирних кислот (Богданов Г. О., 2005; Параняк Р. П. зі співавт., 2007). У результаті цього змінюється забезпеченість організму бджіл енергетичним, структурним і біологічно активним матеріалом (Богданов Г. О., 2005; Manning R., 2006; Разанов С. Ф., 2008). Все це відбивається на життєдіяльності медоносних бджіл і продуктивності бджолиних сімей. Тому актуальним є питання виробництва екологічно безпечних продуктів бджільництва. З огляду на це науково-практичний інтерес становить дослідження вмісту жирних кислот і важких металів у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл, бджолиних стільниках, а також важких металів у медах залежно від екологічних умов довкілля.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є частиною наукової тематики лабораторії екологічної фізіології та якості продукції Інституту біології тварин НААН, що входить до науково-технічної програми 35 “Бджільництво. Наукове забезпечення розвитку бджільництва”, на рівні завдання 35.02.05 № ДР 0106U003032 “Вивчити жирнокислотний і мінеральний склад пилку, тканин бджіл та їх продукції за різних екологічних умов довкілля”. Автор вивчав вміст важких металів і різних форм жирних кислот у бджолиному обніжжі, тканинах бджіл і бджолиних стільниках, а також важких металів у медах.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи було з'ясування біохімічних механізмів впливу екологічних умов довкілля на вміст жирних кислот і важких металів у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл, бджолиних стільниках, а також важких металів у медах. Завдання дисертаційної роботи полягало у дослідженні:

-- вмісту важких металів, неетерифікованої та аніонної форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної залежно від екологічних умов довкілля;

-- впливу екологічних умов довкілля на концентрацію важких металів, неетерифікованої та аніонної форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл;

-- рівня важких металів, неетерифікованої та аніонної форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у свіжопобудованих бджолиних стільниках (язиках) залежно від екологічних умов довкілля;

-- впливу екологічних умов довкілля на вміст важких металів у поліфлорних і гречаних медах.

Об'єкт дослідження -- біохімічні особливості нагромадження важких металів і різних форм жирних кислот у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках (язиках), а також важких металів у натуральних квіткових медах.

Предмет дослідження -- мінеральний та жирнокислотний склад бджолиного обніжжя, тканин медоносних бджіл і бджолиних стільників (язиків), а також мінеральний склад натуральних квіткових медів залежно від екологічних умов довкілля.

Методи дослідження -- біохімічні (спектрографічні, хроматографічні), статистичні (середнє, похибка середнього, вірогідність).

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше вивчено вміст важких металів, неетерифікованої та аніонної форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках (язиках), отриманих із вуликів, розміщених на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу. За таких умов досліджено концентрацію важких металів у поліфлорних і гречаних медах. Зафіксовано вірогідне зростання вмісту заліза, цинку, міді, нікелю, кадмію та свинцю в бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках, отриманих із вуликів, розміщених на забруднених територіях. За цих умов у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках (язиках) знижується рівень неетерифікованих форм жирних кислот, але підвищується -- аніонних, що призводить до зміни вмісту жирних кислот загальних ліпідів.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених експериментальних досліджень розроблено спосіб прогнозування вмісту важких металів у натуральних квіткових медах (патент України № 51618). Результати експериментальних досліджень впроваджено в навчальний процес кафедри технології виробництва продукції дрібних тварин Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького з курсу “Бджільництво” та кафедри біохімії, фармакології та радіобіології Подільського державного аграрно-технічного університету.

Особистий внесок здобувача. Здобувач самостійно проаналізував наукову літературу, виконав експериментальну частину роботи, статистично опрацював результати досліджень, підготував статті до опублікування та написав дисертаційну роботу. Разом з науковим керівником проаналізував результати експериментальних досліджень, сформулював висновки та пропозиції виробництву.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на міжнародних науково-практичних конференціях: “Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і практики” (Львів, 2009); “Інноваційність розвитку сучасного аграрного виробництва” (Львів, 2009); “Биоэкология и ресурсосбережение” (Витебск - Беларусь, 2009); “Зоотехнічна наука Поділля: історія, проблеми, перспективи” (Кам'янець-Подільський, 2010); на ХVІІ Міжнародному конгресі Федерації європейських бджолярських організацій “Апіславії” -- “Стан та перспективи розвитку бджільництва в країнах Центральної та Східної Європи” (Київ, 2008); на науково-практичних конференціях молодих науковців і спеціалістів: “Актуальні проблеми біології, тваринництва та ветеринарної медицини” (Львів, 2008, 2009).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи й отримані результати досліджень висвітлені у 15 наукових працях, з них 11 статей (2 у науково-теоретичному журналі, 1 у науково-практичному журналі, 2 у науково-виробничому журналі, 3 у науково-технічних бюлетенях, 2 у наукових вісниках, 1 у збірнику наукових праць, що входять до переліку фахових видань ВАК України), 3 тези у збірниках матеріалів наукових конференцій та 1 патент України на корисну модель.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів і методів досліджень, результатів власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів, висновків, пропозицій виробництву, списку використаних джерел, який містить 255 джерел, в тому числі 86 латиною, додатків (6). Загальний обсяг дисертації 151 сторінка (основна частина -- 117 сторінок), у тому числі 26 таблиць на 20 сторінках.

Основний зміст роботи

Огляд літератури. У трьох підрозділах проаналізовані наявні в літературі дані про біологічні особливості медоносних бджіл, важкі метали в ланцюгу ґрунт--рослина--бджолине обніжжя--тканини медоносних бджіл--продукція бджільництва та жирні кислоти в бджолиному обніжжі, тканинах комах і бджолиних стільниках.

Загальна методика та основні методи досліджень. Робота виконана упродовж 2008-2010 рр. в Інституті біології тварин НААН. Бджолине обніжжя (з кульбаби лікарської та гречки посівної), карпатські медоносні бджоли, свіжопобудовані бджолині стільники (язики), поліфлорний та гречаний меди для досліджень відбирали на умовно чистій та забруднених важкими металами територіях Львівщини, зокрема, у приватних пасічних господарствах с. Перегноїв Золочівського району, с. Розвадів Миколаївського району та м. Червоноград Сокальського району.

Приватні пасічні господарства с. Перегноїв розташовані на території з помірним рухом автотранспорту та відсутністю промислових підприємств. Приватні пасічні господарства с. Розвадів розташовані на віддалі 1,0-1,5 км від Миколаївського гірничо-видобувного комбінату та цементного заводу, а м. Червонограда -- 3-5 км від шахт “Візейська”, “Зарічна”, “Лісова”, “Межирічанська”, “Червоноградська”, “2-га Великомостівська”, “5-та Великомостівська” та збагачувального комбінату.

На кожній із перелічених вище територій у червні-липні в трьох повторностях відбирали зразки бджолиного обніжжя (пилку з кульбаби лікарської -- Taraxacum officinale Wigg. та гречки посівної -- Fagopyrum sagittatum Gilib.), медоносних бджіл, бджолиних стільників (язиків) і медів (поліфлорних і гречаних).

Відбір бджолиного обніжжя, медоносних бджіл, бджолиних стільників (язиків) і медів для лабораторних досліджень проводили загальноприйнятими методами (Поліщук В. П., 2002; ДСТУ 3127-95; ДСТУ 4497:2005). Видову приналежність відібраного обніжжя уточнювали ідентифікаційними дослідженнями за допомогою комп'ютерних програм «LUCIA» (Laboratory Colour Image Analysis) i «Pollen Data Bank».

У відібраних зразках бджолиного обніжжя, тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл і бджолиних стільниках (язиках) визначали вміст важких металів, неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів, а у зразках медів -- концентрацію важких металів.

Вміст важких металів (заліза, цинку, міді, хрому, нікелю, свинцю, миш'яку та кадмію) у досліджуваному біологічному матеріалі (бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл, бджолиних стільниках і медах) визначали на атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115 ПК (Хавезов И. и соавт., 1983). Для знаходження концентрації неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у досліджуваному біологічному матеріалі (бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках) використовували методи газорідинної хроматографії (Рівіс Й. Ф., Федорук Р. С., 2010).

Розділення метилових ефірів жирних кислот проводили на хроматографі «Chrom-5» («Laboratorni pristroje», Praha). Ідентифікацію піків на хроматограмі проводили методом розрахунку «вуглецевих чисел» (Ackman R. G., 1969), а також застосовуючи хімічно чисті, стандартні розчини метилових ефірів жирних кислот. Вміст окремих жирних кислот, за результатами газохроматографічного аналізу -- хроматограмами -- обчислювали за формулою, яка включає поправкові коефіцієнти для кожної з них (Рівіс Й. Ф., Федорук Р. С., 2010).

Отриманий цифровий матеріал опрацьовували методом варіаційної статистики з використанням критерію Стьюдента. Обчислювали середні арифметичні величини та похибки середніх арифметичних. Зміни вважалися вірогідними при р0,05. Для розрахунків використовували комп'ютерну програму Origin 6.0, Excel (Microsoft, USA).

Результати досліджень та їх аналіз

Концентрація важких металів і жирних кислот у бджолиному обніжжі залежно від екологічних умов довкілля. З'ясовано, що в пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на території біля вугільних шахт та збагачувальних комбінатів і біля гірничо-видобувного комбінату та цементного заводу, зафіксовано вищий вміст заліза, цинку, хрому, нікелю, свинцю та кадмію (р<0,05-0,001). Вміст міді в пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на наведених вище екологічно забруднених територіях, значно коливається (табл. 1).

Таблиця 1 Вміст важких металів у досліджуваному бджолиному обніжжі, мг/кг повітряно-сухої маси (М±m, n=3)

Примітка. Тут і далі * -- ступінь вірогідності різниць по відношенню до умовно чистої зони; * -- p 0,05; ** -- p 0,01; *** -- p 0,001.

Констатовано, що в пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, взятих із екологічно забруднених територій, змінюється вміст неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів (рис. 1). Це впливає на енергетичну, атрактивну, антимікробну, функціонально-метаболічну та біологічну цінність пилку з наведених вище видів рослин (Богданов Г. О. зі співавт., 2003, 2005; Wening C. J., 2003; Strauss K., 2008).

Зокрема, в пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6, зменшується загальна кількість неетерифікованих форм жирних кислот (р<0,05-0,01). Ці форми жирних кислот метаболічно дуже активні.

Неетерифіковані форми жирних кислот, г-3/кг

Аніонні форми жирних кислот, г-3/кг

Жирні кислоти загальних ліпідів, г/кг

Рис. 1. Вміст жирних кислот у пилку з кульбаби лікарської

Натомість у пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на екологічно забруднених територіях, за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 зростає загальний вміст аніонних форм жирних кислот (р<0,05-0,001). Останні в метаболічному відношенні є малоактивними.

Концентрація жирних кислот загальних ліпідів у пилку з кульбаби лікарської, яка росте на території біля вугільних шахт та збагачувальних комбінатів і гірничо-видобувного комбінату та цементного заводу, менша, а в пилку з гречки посівної -- більша. Зміни кількості жирних кислот загальних ліпідів у пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на екологічно забруднених територіях, відбуваються за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 (р<0,05-0,01).

Різниця у вмісті важких металів, неетерифікованих жирних кислот і жирних кислот загальних ліпідів у пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на екологічно забруднених територіях, очевидно, зумовлена видовими особливостями рослин.

Найбільше змінюється концентрація важких металів, неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів.

Концентрація важких металів і жирних кислот у тканинах медоносних бджіл залежно від екологічних умов довкілля. З'ясувалося, що в тканинах черевця бджіл, яких утримують на території діяльності вугільних шахт і збагачувальних комбінатів, підвищується рівень заліза, міді, нікелю, свинцю та кадмію, а біля гірничо-видобувного комбінату та цементного заводу -- цинку, міді, нікелю, свинцю та кадмію (р<0,05-0,001). У тканинах грудей медоносних бджіл, яких утримують на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів, збільшується концентрація заліза, міді, нікелю, свинцю та кадмію, а біля гірничо-видобувного комбінату та цементного заводу -- заліза, цинку, нікелю, свинцю та кадмію. У тканинах голови бджіл, яких утримують на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів, підвищується рівень заліза, міді, нікелю та свинцю, а біля гірничо-видобувного комбінату та цементного заводу -- заліза, цинку, міді, хрому, нікелю та свинцю (р< 0,05-0,01). При цьому в тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл, яких утримують на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів, знижується рівень хрому (р< 0,05-0,01). Зменшення концентрації цього металу в тканинах бджіл, яких утримують на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів, імовірно, пов'язане з надходженням у їх організм великої кількості інших важких металів, що є його антагоністами.

У тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл, яких утримують на забруднених територіях, змінюється концентрація неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів (рис. 2). Це впливає на енергетичну, функціонально-метаболічну та біологічну цінність жирних кислот для організму бджіл (Wening C. J., 2003; Богданов Г. О. зі співавт., 2005; Ковальська Л. М., 2006).

Зокрема, за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 у тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл, яких утримують на забруднених територіях, загальний вміст метаболічно активних неетерифікованих форм жирних кислот менший (р<0,05-0,01). Водночас інтенсивність перетворень неетерифікованих форм лінолевої та ліноленової кислот на їх більш довголанцюгові та більш ненасичені похідні у тканинах черевця бджіл, яких утримують на забруднених територіях, зменшується (р<0,05), а грудей та голови -- не змінюється (р<0,5).

Натомість у тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл, яких вирощують на забруднених територіях, за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 більша загальна концентрація метаболічно малоактивних аніонних форм жирних кислот (р<0,05-0,01).

Неетерифіковані форми жирних кислот, г-3/кг

Аніонні форми жирних кислот, г-3/кг

Жирні кислоти загальних ліпідів, г/кг

Рис. 2. Концентрація жирних кислот у тканинах черевця бджіл

Екологічні умови довкілля, впливаючи на рівень неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, позначаються на вмісті жирних кислот загальних ліпідів у тканинах медоносних бджіл. Вміст жирних кислот загальних ліпідів у тканинах черевця, грудей та голови бджіл, яких утримують на забруднених територіях, менший (р<0,05-0,01) за рахунок мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6.

У тканинах черевця медоносних бджіл, яких утримують на забруднених територіях, знижується інтенсивність перетворення ліноленової кислоти загальних ліпідів на її більш довголанцюгові та більш ненасичені похідні (р<0,05). При цьому жирні кислоти в черевці бджіл, зокрема в жировому тілі, відкладаються у вигляді триацилгліцеролів і при потребі використовуються як енергетичний і структурний матеріал (Немкова С. Н., 2003; Мизюрев В. А., 2004; Ковальська Л. М., 2009). Крім цього, жирні кислоти депонуються в черевцевих воскових залозах (Breed M. D. et al., 1998; Поліщук В. П., 2001; Кононський О. І., 2006).

Найбільше змінюється вміст важких металів, неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів, у тканинах черевця, грудей та голови медоносних бджіл, яких утримують на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів.

Вміст важких металів і жирних кислот у свіжопобудованих бджолиних стільниках (язиках) залежно від екологічних умов довкілля. У бджолиних стільниках (язиках), які отримано з вуликів, розташованих на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, міститься більша кількість заліза, цинку, міді, нікелю, свинцю та кадмію (р<0,05-0,001). Крім цього, у бджолиних стільниках (язиках), які отримано з вуликів, розміщених на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів, вищий рівень хрому. Таким чином, вміст перелічених вище важких металів у бджолиних стільниках (язиках) характеризує рівень забрудненості ними досліджуваних територій.

Одночасно в бджолиних стільниках (язиках), які отримано з вуликів, розміщених на забруднених територіях, змінюється вміст неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів, що впливає на їх фізичні властивості, антибактеріальну та антигрибкову активність (Breed M. D. et al., 1998; Bogdanov S., 2003, 2004).

З'ясовано, що екологічні умови довкілля впливають на загальний вміст неетерифікованих форм жирних кислот у бджолиних стільниках. Так, загальний вміст метаболічно активних неетерифікованих форм жирних кислот у бджолиних стільниках, отриманих із вуликів, розміщених на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, менший (р<0,05-0,01).

Менша кількість неетерифікованих жирних кислот у бджолиних стільниках, отриманих із вуликів, розміщених на екологічно забруднених територіях, зумовлена меншим вмістом у їх складі насичених жирних кислот з парним і непарним числом атомів вуглецю в ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 (р<0,05-0,01). Відношення неетерифікованих форм поліненасичених жирних кислот родини n-3 до неетерифікованих форм поліненасичених жирних кислот родини n-6 при цьому істотно зростає (р<0,001). Очевидно, описані вище процеси відбуваються у воскових залозах медоносних бджіл.

У воскових залозах медоносних бджіл неетерифіковані форми жирних кислот зв'язуються з катіонами, зокрема з важкими металами. При цьому утворюються метаболічно малоактивні аніонні форми жирних кислот. Констатовано, що екологічні умови довкілля впливають на загальний вміст аніонних форм жирних кислот у бджолиних стільниках. Так, загальний вміст аніонних форм жирних кислот у бджолиних стільниках, отриманих із вуликів, розміщених на забруднених територіях, більший (р<0,05-0,01) за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом атомів вуглецю в ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6.

Процес зв'язування неетерифікованих форм жирних кислот з важкими металами у воскових залозах медоносних бджіл і утворення аніонних форм позначається на вмісті жирних кислот загальних ліпідів у бджолиних стільниках (язиках). Останні представлені головним чином жирними кислотами, які перебувають у ефірному зв'язку з довголанцюговими спиртами (Кононський О. І., 2006). Нами з'ясовано, що екологічні умови довкілля впливають на вміст жирних кислот загальних ліпідів у бджолиних стільниках. Так, вміст жирних кислот загальних ліпідів у бджолиних стільниках, отриманих із вуликів, розміщених на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, менший (р<0,05-0,01) за рахунок мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6. Відношення поліненасичених жирних кислот родини n-3 до поліненасичених жирних кислот родини n-6 при цьому зростає (р<0,001).

Одночасно у бджолиних стільниках (язиках), отриманих із вуликів, розміщених на наведених вище територіях, підвищується рівень насичених жирних кислот загальних ліпідів з парним числом вуглецевих атомів у ланцюгу (р<0,05-0,01), унаслідок чого змінюється відношення насичених жирних кислот до ненасичених. Вище відношення насичених жирних кислот до ненасичених жирних кислот у загальних ліпідах може свідчити про підвищення крихкості стінок бджолиних стільників із вуликів, розміщених на забруднених територіях (Поліщук В. П., 2001).

У бджолиних стільниках (язиках), отриманих із вуликів, розміщених на забруднених територіях, вміст каприлової, капринової, лауринової, олеїнової, лінолевої та ліноленової кислот загальних ліпідів, які володіють антибактеріальною активністю, зменшується (р<0,05-0,01). Це може свідчити про зменшення антибактеріального та антигрибкового захисту вулика та організму медоносних бджіл (Breed M.D. et al., 1998; Богданов Г. О. зі співавт., 2003, 2005).

Найбільше змінюється вміст важких металів, неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у бджолиних стільниках (язиках), отриманих із вуликів, розміщених на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів.

Концентрація важких металів у натуральних квіткових медах залежно від екологічних умов довкілля. Констатовано, що в натуральних поліфлорних і гречаних медах, отриманих на екологічно забруднених територіях, є більша кількість заліза, цинку, міді, хрому, свинцю та, особливо, нікелю (р<0,001). Однак ця кількість не перевищує допустимі норми чинного стандарту (ДСТУ 4497:2005). Причому найбільша кількість заліза, цинку, міді, хрому, нікелю та свинцю є в натуральних поліфлорних (табл. 2) і гречаних медах, отриманих на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів.

Таблиця 2 Вміст важких металів у поліфлорних медах, мг/кг натуральної маси (М±m, n=3)

Висновки

У дисертації теоретично узагальнено та розв'язано наукову задачу щодо впливу екологічних умов довкілля на вміст важких металів і різних форм жирних кислот у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках (язиках), а також важких металів у натуральних квіткових медах. На основі експериментальних досліджень та отриманих результатів сформульовано такі висновки:

1. У пилку з кульбаби лікарської та гречки посівної, які ростуть на забруднених територіях, збільшується концентрація заліза, цинку, хрому, нікелю, свинцю та кадмію (р<0,05-0,001). При цьому в бджолиному обніжжі знижується рівень неетерифікованих форм насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6, але підвищується -- аніонних (р<0,05-0,01).

2. У пилку з кульбаби лікарської, яка росте на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 зменшується вміст жирних кислот загальних ліпідів (р<0,05-0,01). За цих умов зростає вміст наведених вище жирних кислот у пилку з гречки посівної.

3. У тканинах черевця, грудей і голови медоносних бджіл, яких утримують на забруднених територіях, зростає вміст заліза, цинку, міді, хрому, нікелю, свинцю та кадмію (р<0,05-0,001). Водночас у цих тканинах, головним чином, за рахунок мононенасичених жирних кислот родини n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 зменшується вміст неетерифікованих форм жирних кислот і жирних кислот загальних ліпідів, але збільшується -- аніонних (р<0,05-0,01).

4. У тканинах черевця медоносних бджіл, яких утримують на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, зменшується інтенсивність перетворення ліноленової кислоти загальних ліпідів на більш довголанцюгові та більш ненасичені похідні (р<0,05).

5. У свіжопобудованих бджолиних стільниках (язиках), які отримано з вуликів, розміщених на забруднених територіях, збільшується кількість заліза, цинку, міді та кадмію (р<0,05-0,001). Водночас у бджолиних стільниках (язиках), які отримано із вуликів, розміщених на цих територіях, за рахунок насичених жирних кислот з парним і непарним числом вуглецевих атомів у ланцюгу, мононенасичених жирних кислот родин n-7 і n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 зменшується вміст неетерифікованих форм жирних кислот і жирних кислот загальних ліпідів і збільшується -- аніонних (р<0,05-0,001).

6. У натуральних поліфлорних і гречаних медах, отриманих із вуликів, розміщених на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, зафіксовано більшу кількість заліза, цинку, міді, хрому, свинцю та, особливо, нікелю (р<0,001). Однак ця кількість не перевищує допустимі норми чинного стандарту.

7. Найбільше змінюється концентрація важких металів, неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів. Крім цього, на цій території найбільше змінюється вміст важких металів у натуральних квіткових медах.

Пропозиції виробництву

З метою прогнозування вмісту токсичних мінеральних елементів у натуральному квітковому меді потрібно визначати концентрацію свинцю, кадмію та миш'яку в бджолиному обніжжі з кульбаби лікарської, яке відбирають у районі можливого медозбору. Вміст свинцю, кадмію та миш'яку у натуральному квітковому меді буде в допустимих межах (ДСТУ 4497:2005), якщо їх масова концентрація в пилку з кульбаби лікарської не перевищуватиме відповідно 0,3·10-4, 0,2·10-5 і 0,1·10-4 %.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1. Саранчук І. І. Вплив екологічних умов довкілля на вміст різних форм жирних кислот у бджолиних стільниках (язиках) / І. І. Саранчук // Науковий вісник ЛНУВМ та БТ ім. С. З. Ґжицького. -- 2009. -- Т. 11, № 2 (41), Ч. 4. -- С. 261?271.

2. Саранчук І. І. Вміст важких металів у натуральному квітковому меді з різних екологічних зон / І. І. Саранчук // Український пасічник. -- 2009. -- № 11. -- С. 6-8.

3. Саранчук І. Кислотний вміст у бджолиних стільниках / І. Саранчук // Тваринництво України. -- 2010. -- № 1. -- С. 39-42.

4. Саранчук І. І. Вміст деяких важких металів в окремих частинах тіла медоносних бджіл із різних екологічних зон / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Наук.-техн. бюл. Інституту біології тварин і Державного науково-дослідного контрольного інституту ветпрепаратів та кормових добавок. -- 2008. -- Вип. 9, № 1, 2. -- C. 211?216. (Дисертант провів лабораторні дослідження, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

5. Саранчук І. І. Жирнокислотний склад бджолиного обніжжя залежно від екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Біологія тварин. -- 2008. -- Т. 10, № 1-2. -- С. 236?244. (Дисертант визначив жирнокислотний склад обніжжя, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

6. Саранчук І. І. Вміст різних форм вищих жирних кислот у бджолиному обніжжі (у пилку із кульбаби лікарської), залежно від екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Наук.-техн. бюл. Інституту біології тварин і Державного науково-дослідного контрольного інституту ветпрепаратів та кормових добавок. -- 2008. -- Вип. 9, № 4. -- C. 34?43. (Дисертант визначив вміст різних форм жирних кислот у бджолиному обніжжі, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

7. Саранчук І. І. Вміст різних форм жирних кислот у бджолиному обніжжі залежно від екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Наук.-техн. бюл. Інституту біології тварин і Державного науково-дослідного контрольного інституту ветпрепаратів та кормових добавок. -- 2009. -- Вип. 10, № 1-2. -- C. 325?333. (Дисертант визначив вміст різних форм жирних кислот, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

8. Саранчук І. І. Вплив екологічних умов довкілля на вміст різних форм жирних кислот у тканинах черевця медоносних бджіл / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Технологія виробництва і переробки продукції тваринництва : Зб. наук. праць. -- Біла Церква, 2009. -- Вип. 1 (67). -- С. 62-67. (Дисертант визначив вміст різних форм жирних кислот у тканинах черевця медоносних бджіл, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

9. Саранчук І. І. Вміст різних форм жирних кислот у тканинах грудей медоносних бджіл за впливу екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Науковий вісник ЛНУВМ та БТ ім. С. З. Ґжицького. -- 2009. -- Т. 11, № 3 (42), Ч. 3. -- С. 120?127. (Дисертант визначив вміст різних форм жирних кислот, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

10. Саранчук І. І. Вміст різних форм жирних кислот у тканинах голови медоносних бджіл за впливу екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Біологія тварин. -- 2009. -- Т. 11, № 1-2. -- С. 208-214. (Дисертант визначив вміст різних форм жирних кислот у тканинах голови медоносних бджіл, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

11. Саранчук І. І. Вміст важких металів у бджолиному обніжжі -- показник техногенного забруднення територій / І. І. Саранчук, Й. Ф. Рівіс // Український пасічник. -- 2010. -- № 3. -- С. 6-8. (Дисертант визначив вміст важких металів, узагальнив отримані дані, сформулював висновки, написав статтю).

12. Пат. № 51618 Україна, МПК А01К 59/00, G01N 33/50. Спосіб прогнозування вмісту токсичних елементів у натуральних квіткових медах / Рівіс Й. Ф., Саранчук І. І.; заявник і патентовласник Інститут біології тварин УААН. -- № u201000345; заявл. 15.01.2010; опубл. 26.07.2010, Бюл. № 14. (Дисертант провів патентний пошук, визначив вміст важких металів, узагальнив отримані дані, сформулював та оформив патент).

13. Саранчук І. І. Вміст важких металів у бджолиному обніжжі та тканинах медоносних бджіл залежно від екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук // Матеріали XVII Міжнародного конгресу Федерації бджолярських організацій країн Центральної і Східної Європи -- Апіславії, (17-20 квітня 2008 р.). -- Київ-Україна, 2009. -- С. 61-63.

14. Саранчук И. И. Содержание различных форм жирных кислот в пчелиных сотах под влиянием экологических условий окружающей среды / Саранчук И. И. // Материалы VIII международной научно-практической конференции “Биоэкология и ресурсосбережение” (г. Витебск, 21-22 мая 2009 г.) -- Витебск : ВГАВМ, 2010. -- С. 142.

15. Саранчук І. І. Жирнокислотний склад тканин черевця медоносних бджіл за різних екологічних умов довкілля / І. І. Саранчук // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Зоотехнічна наука Поділля: історія, проблеми, перспективи” (16-18 березня 2010 р.). -- Кам'янець-Подільський, 2010. -- С. 248-249.

Анотації

Саранчук І. І. Жирнокислотний склад і вміст важких металів у бджолиному обніжжі та тканинах бджіл залежно від екологічних умов довкілля. -- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. -- Інститут біології тварин НААН, Львів, 2011.

У бджолиному обніжжі, бджолиних стільниках і натуральних квіткових медах, отриманих із вуликів, розміщених на територіях біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів та гірничо-видобувного комбінату і цементного заводу, більша кількість важких металів. Концентрація важких металів у черевці, грудях і голові медоносних бджіл залежить від виду тканини та забрудненої території.

У бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках, отриманих із вуликів, розміщених на екологічно забруднених територіях, головним чином за рахунок мононенасичених жирних кислот родини n-9 та поліненасичених жирних кислот родин n-3 і n-6 менший вміст неетерифікованих форм жирних кислот, але більший -- аніонних. Переважно за рахунок наведених вище мононенасичених і поліненасичених жирних кислот рівень жирних кислот загальних ліпідів у пилку з кульбаби лікарської, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках нижчий, а в пилку з гречки посівної -- вищий.

Найбільше змінюється концентрація важких металів, неетерифікованих і аніонних форм жирних кислот, а також жирних кислот загальних ліпідів у бджолиному обніжжі, тканинах медоносних бджіл і бджолиних стільниках на території біля вугільних шахт і збагачувальних комбінатів. Крім цього, на цій території найбільше змінюється вміст важких металів у натуральних квіткових медах.

Ключові слова: екологічні умови довкілля, важкі метали, жирні кислоти, бджолине обніжжя, тканини медоносних бджіл, продукція бджільництва.

Саранчук И. И. Жирнокислотный состав и содержание тяжелых металлов в пчелиной обножке и тканях пчел в зависимости от экологических условий среды. -- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.04 - биохимия. -- Институт биологии животных НААН, Львов, 2011.

Пчелиную обножку (с одуванчика лекарственного и гречихи посевной), карпатские медоносные пчелы, пчелиные соты (языки), полифлорный и гречишный меды для исследований отбирали на условно чистой и загрязненной тяжелыми металлами территориях Львовщины. Пчеловодные хозяйства условно чистой зоны расположены на территории с умеренным движением автотранспорта и отсутствием промышленных предприятий. Экологически загрязненные пчеловодные хозяйства расположены на расстоянии 1,0-1,5 км от Николаевского горно-добывающего комбината и цементного завода и 3-5 км от шахт “Визейская”, “Заречная”, “Лесовая”, “Междуречанская”, “Червоноградская”, “2-я Великомостовская”, “5-я Великомостовская” и угольных обогатительных комбинатов. На каждой из приведенных выше территорий в июне-июле трижды отбирали пробы пчелиной обножки, медоносных пчел, пчелиных сотов (языков) и медов (полифлорных и гречишных).

Установлено, что в пыльце с одуванчика лекарственного и гречихи посевной, произрастающих на территориях возле угольных шахт и обогатительных комбинатов, а также горно-добывающего комбината и цементного завода, имеется большее количество железа, цинка, хрома, никеля, свинца и кадмия. Концентрация тяжелых металлов (железа, цинка, меди, хрома, никеля, свинца и кадмия) в брюшке, груди и голове медоносных пчел зависит от ткани и загрязненной территории. В пчелиных сотах (языках), которые получены из ульев, расположенных на территориях возле угольных шахт и обогатительных комбинатов, а также горно-добывающего комбината и цементного завода, содержится большее количество железа, цинка, меди и кадмия. В естественных полифлорных и гречишных медах, полученных на этих территориях, установлено большее количество железа, цинка, меди, хрома, свинца и, особенно, никеля. Количество приведенных выше металлов в естественных полифлорных и гречишных медах не превышает допустимых норм действующего стандарта (ДСТУ 4497:2005).

Вместе с тем в пыльце одуванчика лекарственного и гречихи посевной за счет мононенасыщенных жирных кислот семейства n-9 и полиненасыщенных жирных кислот семейств n-3 и n-6 обнаружен низкий уровень неэтерифицированных форм жирных кислот и более высокий -- анионных. Однако содержание жирных кислот общих липидов в пыльце одуванчика лекарственного, произрастающего на загрязненных территориях, меньше, а в пыльце гречихи посевной -- больше. Изменение количества жирных кислот общих липидов в пыльце одуванчика лекарственного и гречихи посевной наблюдаются за счет насыщенных жирных кислот с четным и нечетным числом углеродных атомов в цепи, мононенасыщенных жирных кислот семейств n-7 и n-9 и полиненасыщенных жирных кислот семейств n-3 и n-6. В тканях брюшка, груди и головы медоносных пчел, которые содержатся на загрязненных территориях, в основном за счет мононенасыщенных жирных кислот семейства n-9 и полиненасыщенных жирных кислот семейств n-3 и n-6, меньше содержание неэтерифицированных форм жирных кислот и жирных кислот общих липидов и больше -- анионных. Одновременно в тканях брюшка медоносных пчел, которые содержатся на этих территориях, линолевая кислота общих липидов менее интенсивно превращается в ее более длинноцепочные и более ненасыщенные производные. В пчелиных сотах (языках), которые получены из ульев, расположенных на загрязненных территориях, за счет насыщенных жирных кислот с четным и нечетным числом углеродных атомов в цепи, мононенасыщенных жирных кислот семейств n-7 и n-9 и полиненасыщенных жирных кислот семейств n-3 и n-6, содержание неэтерифицированных форм жирных кислот и жирных кислот общих липидов меньше, анионных -- больше.

Наиболее сильно изменяется концентрация тяжелых металлов, неэтерифицированных и анионных форм жирных кислот, а также жирных кислот общих липидов в пчелиной обножке, тканях медоносных пчел и пчелиных сотах на территории возле угольных шахт и обогатительных комбинатов. Кроме того, на этой территории наиболее сильно изменяется содержание тяжелых металлов в естественных цветочных медах.

Ключевые слова: экологические условия окружающей среды, тяжелые металлы, жирные кислоты, пчелиная обножка, ткани медоносных пчел, продукция пчеловодства.

Saranchuk I. I. Fatty acid composition and content of heavy metals in bee pollen and tissues of bees depending on ecologic conditions of environment. -- Manuscript.

Thesis for candidate of agricultural sciences degree by specialty 03.00.04 - biochemistry. -- Institute of animal biology NAAS, Lviv, 2011.

In bee pollen, honeycombs and natural flower honeys, obtained from the beehives, situated on the territories of coal mines and enriching industrial complexes and mining industrial complex and cement plants the content of heavy metals was higher. Concentration of heavy metals in abdomen, chest and head of melliferous bees depends on the type of tissues and polluted territory.

In bee pollen, tissues of melliferous bees and honeycombs, obtained from beehives situated on the ecologically polluted territories mainly for an account of monounsaturated fatty acids of n-9 families and polyunsaturated fatty acids of families n-3 and n-6 the content of non-etherified forms of fatty was lower acids and higher -- of anion. Mostly for an account of the abovementioned monounsaturated and polyunsaturated fatty acids the level of crude lipids fatty acids in pollen of dandelion, tissues of melliferous bees and honeycombs is lower and in the pollen of buckwheat is higher.

Heavy metals concentration, non etherified and anion forms of fatty acids and also fatty acids of crude lipids in bee pollen, melliferous bee tissues and beehives changes mostly on the territory near coal mines and enriching industrial complexes. Except this, on this territory the content of heavy metals in natural flower honeys changes.

Key words: ecologic conditions of environment, heavy metals, fatty acids, bee pollen, tissues of melliferous bees, bee production.

Размещено на Allbest.ru