Лекция. Использование ионизирующих излучений для интенсификации технологических процессов в птицеводстве и животноводстве

Пак В.В. Лекция. Использование ионизирующих излучений для интенсификации технологических процессов в птицеводстве и животноводстве.

1. Использование ионизирующих излучений для повышения хозяйственно полезных качеств птиц.

2. Использование ионизирующих излучений при производстве кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.

3. Использование в ветеринарии и животноводстве процессов, основанных на бактерицидном и летальном действии ионизирующих излучений.

4. Использование радиоизотопных методов исследования в ветеринарии и животноводстве.

Цель и задачи изучения темы.

Использование ионизирующей радиации при производстве кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.

Использование процессов, основанных на бактерицидном или летальном действии ионизирующих излучений, для стерилизации и консервирования продуктов животноводства, ветеринарных принадлежностей, половой стерилизации вредных насекомых, обеззараживания мясных туш при паразитарных заболеваниях и сырья животного происхождения при инфекционных заболеваниях (сибирская язва, ящур), а также навозных стоков животноводческих комплексов.

Рассмотреть принципы изотопно-индикаторного метода в ветеринарии и животноводстве, его возможности и ограничения, преимущества метода в решении специфических задач изучения обмена веществ и гормонального статуса сельскохозяйственных животных при различных физиологических состояниях.

Первые попытки практического использования ионизирующих излучений для повышения продуктивности с.-х. животных были сделаны в птицеводстве путем облучения яиц до и в процессе инкубации, а также облучения цыплят и кур в различные возрастные периоды.

Начиная с 50-х годов испытывается метод облучения яиц малыми дозами ионизирующих излучений с целью повышения выводимости и яйценоскости. Одна из первых работ выполнена И. Г. Костиным и сотрудниками на Томилинской птицефабрике под руководством А. М. Кузина (1956— 1960 гг.). Результаты показали, что облучение яиц в первые дни инкубации микродозами гамма-лучей (суммарная доза 1,2—3 рад) увеличивает выводимость и выживаемость цыплят в среднем на 2,6%, а яйценоскость выросших кур — на 7%. Впоследствии это направление получило дальнейшее развитие в работе, выполненной А. М. Кузиным, П. А. Хакимовым и сотрудниками на Ташкентской птицефабрике. Производственные эксперименты показали, что облучение яиц до инкубации дозой 3—5 рад вызывает усиление интенсивности роста и развития куриных эмбрионов, увеличение выводимости цыплят и повышение яйценоскости кур. При облучения эмбрионов на 12-й и 18-й дни инкубации дозами 1 —10 рад не отмечено стимулирующего действия, а после облучения дозой 25 рад и выше на 12-й день инкубации эмбриогенез угнетался.

Джабиева С. А. (1973) установила, что после облучения яиц до инкубации дозой 50 рад (мощность дозы 56 Р/мин) выводимость цыплят увеличивалась на 15%, а длительность инкубационного периода не изменялась. Румынские исследователи (Опреску С. и др., 1967) показали, что прединкубационное облучение яиц дозой 20 рад сокращает период инкубации и не оказывает угнетающего воздействия на развитие эмбрионов, а при облучении дозой 100 и 200 рад эмбриогенез угнетается.

В опытах (В. В. Пак, 1975) облучение эмбрионов на 10-й день инкубации дозой 20 рад положительно влияло на их развитие и постэмбриональный рост цыплят: сокращался период инкубации на 1 сутки, увеличивалась масса цыплят в течение первого месяца в среднем на 12%. Облучение эмбрионов на 19-й день инкубации отрицательно действовало на эмбриогенез. Наряду с этим проведенные опыты по облучению цыплят в одно-, трех- и двенадцатидневном возрасте дозами 20, 100 и 600 рад при мощности дозы 5 рад/мин показали, что через 30 дней после облучения дозами 20 и 100 рад увеличивается масса цыплят в среднем на 12%, ускоряется рост оперения и повышается уровень обмена белка в печени и мышцах. Однако более отчетливо эффект был выражен после облучения дозой 20 рад. Облучение дозой 600 рад угнетало рост и развитие цыплят.

В итоге исследований, проведенных В. А. Киршиным и сотрудниками (1963 г.), установлено, что при облучении однодневных цыплят дозой 25 рад увеличивается выживаемость на 4%, а масса цыплят — на 21%. У облученных петушков раньше стали проявляться половые рефлексы, а облученные курочки на 7 дней раньше начали яйцекладку.

Пегельман С. П. и Вахер Ю. И., изучая зависимость радиобиологического эффекта от дозы в интервале доз от 5 до 1000 рад, нашли, что после облучения цыплят породы леггорн и нью-гемпшир в 12-дневном возрасте дозами 20, 50, 100 и 200 рад увеличивается масса цыплят к концу первого месяца на 15%. Оптимальные дозы для стимуляции лежат в области 20—100 рад.

Имеются работы, в которых изучали действие радиации на продуктивность взрослых кур-несушек. Так, Лебедева К. А. облучала кур-несушек дозами 5 и 25 рад и показала, что после облучения дозой 5 рад яйценоскость кур увеличивалась на 22% в основном за счет «плохих» несушек. Хорошие несушки не изменяли яйценоскости. Доза 25 рад не оказывала стимулирующего действия. Аналогичные по ряду признаков данные были получены В. В. Пак (1975 г.).

Карапетян С. К. и Варданян В. А. отмечали, что после облучения курочек в возрасте 86 дней дозами 4 и 12 рад наступление половозрелости и начало яйцекладки задерживались на 60—175 дней. При облучении взрослых несущихся кур дозами 4, 12, 20 рад также наблюдали перерыв в яйцекладке в течение 3—24 дней. В то же время в некоторые месяцы яйценоскость облученных кур была выше, чем в контроле.

Опыты по облучению бройлеров (Пак В. В., Кирншн В. А. и сотр.] позволяют заключить, что дозы 25, 50 и 100 рад вызывают увеличение массы цыплят через 30 дней в среднем на 15%. Преобладание массы у облученных цыплят над контролем сохраняется до конца периода выращивания (65 суток).

Таким образом, из приведенных данных можно сделать общий вывод о возможности хозяйственного использования ионизирующих излучений для повышения продуктивности в мясном и яичном птицеводстве. Оптимальными при прединкубациоиной радиационной обработке яиц являются дозы: 3—10 рад, а для стимуляции роста и развития суточных цыплят—20—100 рад.

Что же касается непосредственно эффективности радиационно-биологической технологии, то простые расчеты показывают, что для птицефабрики, производящей 400 млн. яиц в год и при себестоимости 1000 штук 70 р., увеличение яйценоскости на 10% даст прибыль более 3 млн. 600 тыс. р. В масштабе всей страны в год производится около 68 млрд. яиц. Увеличение яйценоскости на 10% даст прибыль более 500 млн. р. Внедрение радиационной технологии в бройлерном птицеводстве при нынешнем уровне производства может дать прибыль более 100 млн. р. в год.

В то же время, как это было показано выше, данные литературы о стимулирующем действии радиации на организм птиц немногочисленны и в ряде случаев противоречивы. Это заставляет думать, что стимулирующее действие излучения на организм птиц зависит от многих как внешних, так и внутренних условий; в первую очередь, от дозы, ее мощности, возраста и функционального состояния облучаемого организма. К тому же, не все условия, от которых зависит стимулирующий эффект ионизирующего излучения, достаточно изучены. Более детально следует изучить влияние мощности дозы на величину стимулирующего эффекта. Если для стимуляции использовать низкие мощности доз, то значительно удлиняется технологический процесс технологический процесс, что затруднит внедрение радиационно-биологической технологии в практику птицеводства. В литературе имеются только данные Ю. И. Вахера о том, что при облучении цыплят в двухнедельном возрасте при мощности дозы 4,5 Р/мин стимулирующий эффект составляет 10%, а при облучении цыплят в 3-недельном возрасте при мощности дозы 7,5 Р/мин— 5%. Необходимо расширить исследования по изучению механизма стимулирующего действия радиации, проводить генетические и иммунологические исследования.

Несмотря па имеющиеся проблемы, уже сейчас есть реальные возможности для внедрения радиационно-биологической технологии в практику промышленного птицеводства. Для решения этой задачи следует разработать соответствующую облучательную установку и провести широкие производственные опыты на птицефабриках в различных зонах страны. Одновременно нужно изучать стимулирующее действие излучения.

Вероятно, наиболее перспективен процесс радиационной обработки яиц перед закладкой в инкубатор. Схема промышленной технологии представляется следующей. Уложенные в лотки яйца подают в рабочую камеру облучательной установки, где их подвергают радиационной обработке в оптимальной стимулирующей дозе (например, 3—5 рад) и уже зятем направляют в инкубатор. Радиационную обработку цыплят удобно проводить сразу после вылупления при сортировке. Ящики с цыплятами поступают в камеру, где их облучают дозой 20 рад (оптимальная стимулирующая доза), а затем размещают в птичники для выращивания. Таким образом, новый процесс легко вписываетеся в существующую технологическую цепочку инкубации и выращивания цыплят на птицефабриках.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Одним из интересных примеров применения ионизирующих излучений в животноводстве является использование их при производстве кормов и кормовых добавок для с.-х. животных.

Интересные работы в этом направлении выполнены Институте физической химии АН РФ, НИ физико-химическом институте имени Л.Я. Карпова по радиационной обработке древесины, соломы и др. Известно, что растительные материалы в сухом виде на 60% включают целлюлозу, т. е. углеводный комплекс. Но с.-х. животные усваивают целлюлозу, примерно, на 10—13%. В то же время целлюлоза –это полимер, который включает глюкозу с высокой степенью полимерности и содержит большую дозу кристаллической глюкозы. При действии радиации осуществляется процесс деполимеризации, происходит амортизация целлюлозы в древесине, она смягчается и повышается ее растворимость в воде. В результате химических превращений в растительном сырье уменьшается доля трудногидролизуемых органических соединений. Растворимость облученного материала возрастает в 10 раз, т. е. пpи радиолизе происходит разрыв связей и образуются легкорастворимые продукты, которые о организме животного под действием соков усваиваются. Следовательно, применение ионизирующей радиации позволяет полнее использовать эти продукты для кормления.

Наиболее перспективным является прямое использование облученного древесного сырья для кормления животных. Дозы облучения — 10—20 Мрад. Метод прямого скармливания облученной древесины животным испытан в Ленинградском ветеринарном институте на крупных животных и в Казанском ветеринарном институте — на птицах. Доказало что 50% рациона можно заменить облученной древесиной. Наиболее мощное и экономичное производство может быть организовано на базе ядерных реакторов, на урановых контурах Производительность—100 тыс. т в год, а себестоимость обработки —150 р. за тонну. Можно использовать и ускоритель электронов (50 кВт). Производительность его — 1000 – 2000 т в год, но себестоимость выше. Работы в этом направлении ведутся в США, Германии, Англии.

Другим объектом радиационной обработки может быть так называемый ил. Известно, что при очистке сточных вод микроорганизмы накапливаются в иле. Иловые площадки есть даже в зоне городов. Вот этот избыточный ил содержит около 70% органических веществ, 30—40% белков, жиров, углеводов, витамины и минеральные вещества. Но использование его как кормовой добавки затруднено, т. к. в нем содержатся тяжелые металлы, микробы и др. Применяется термическая обработка ила, но это дорогой метод.

Для облучения ила лучше использовать ускоренные электроны. При производительности установки 300 м³/сутки стоимость радиационной обработки одинакова с существующими методами, а при производительности 500 м³/сутки — снижается в два раза.

При облучении на ускорителе толщина облучаемого слоя 3 мм. После облучения ил высушивают до 20---30%-ной влажности. При изучении его токсичности на мышах оказалось, что обработанный ил не токсичен. Он имеет коричневый цвет, содержание микроэлементов мало изменяется, колебаний в содержании макроэлементов тоже нет. Кадмий, мышьяк отсутствуют. Кормовая ценность проверена на подсвинках и бройлерах. В корм его можно добавить около 4 - 5% от рациона. По содержанию протеина он лучше, чем клеверная мука, но хуже, чем мясокостная мука. По содержанию витаминов А и В он превосходит дрожжи и другие добавки. Стоимость 1 т обработанного ила 340 р. Костная мука стоит 600 р., т. е. радиационная технология обработки ила выгодна.

Работы в этом направлении проводят в Германии, , в Мюнхене работает установка, в США создана установка в Бостоне на 500 м³/сутки, в 1982 г. планировали создать установку на 1000 м³. Ил облучают в полиэтиленовых пакетах; это удобно. Созданы установки в Бельгии, Швейцарии, в 1982 создана установка в Индии, в 1983 -в СССР.

Для повышения экономических показателей радиационного процесса Департамент энергетики США совместно с Департаментом сельского хозяйства и Агентством по охране окружающей среды предложил использовать для обработки ила гамма-излучение цезия-137 - радиоактивным изотопом, который накапливается в ТВЭЛах атомных реакторов в процессе деления якорного горючего. Использование цезия для облучения ила не только позволяет получать высококалорийные кормовые добавки для скота, но и решает параллельно проблему захоронения радиоактивных отходов ядерной энергетики. Применение цезия экономически оправдано тем, что часть затрат на выделение его из отработанных отходов компенсируется отсутствием затрат на их захоронение. Важным преимуществом цезия-137 перед кобальтом-60 является большой период полураспада — 30 лет. Благодаря этому дорогостоящую операцию перезарядки источников проводят очень редко. Экономические расчеты показали, что при коммерческом изготовлении источника из цезия-137 он стоит 0,08—0.13 доллара за кюри. Это в 4—5 раз дешевле, чем источник из кобальта-60 (0,48 доллара за кюри).

В соответствии с результатами научных исследований в лаборатории «Сандиа» была сконструирована экспериментальная установка по облучению ила сточных вод для использования его в качестве удобрения или кормовой добавки в рацион крупного рогатого скота и овец в период откорма. Источником излучения в этой установке является цезий-137, выделенный из отработанных ТВЭЛов ядерных реакторов. Облучатели поставляют в форме хлорида цезия, помещенного в двойную ампулу из нержавеющей стали. Каждая ампула содержит 70 000 кюри цезия-137. Источник набран из 15 таких ампул, т. е. содержит 1 МКи цезия. Установка смонтирована в подземном бункере. Для транспортировки ила в зону облучения предусмотрен сложный лабиринт, исключающий выход радиации из активной зоны в помещение для загрузки полиэтиленовых мешков с илом на специальный транспортер. При движении мешков вдоль облучателей транспортер поворачивается таким образом, что вся масса ила получает одинаковую дозу—1 Мрад. Производительность установкии — 8 т сухого ила в день. Стоимость обработки для получения удобрения — 60 долларов кормов- — 100 долларов за тонну.

Другая установка функционирует на станции близ Бостона в местности под названием «Олений остров». На этой установке дезинфицируют сточные воды с помощью ускорителя электронов Сточная жидкость формируется в плоскую горизонтальную струю, обрабатывается сверху сканирующим пучкам ускоренных электронов. Мощность пучка — 75 кВт, энергия электронов—1,7 МэВ, доза — 400— 1000 Крад. Эффективность использования излучений 40%. Стоимость дезинфекции сточных вод — 0,67 доллара/м³, стоимость ила с содержанием 5% сухого вещества—1,5—13,6 доллара/м³. Производительность для сточных вод — 196000 м³/год, для ила — 9800 м³/год. По мнению исследователей, дезинфекция сточных вод с помощью электронов надежна, экономична и безопасна. Сточные воды, обработанные ускоренными электронами, не содержали патогенных микроорганизмов и использовались на сельскохозяйственных угодьях для повышения плодородия почвы.

Сравнение двух систем облучения (радиоизотопы и электроны) показывает, что каждая из них имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Преимущества изотопов—простота использования, высокая проникающая способность гамма-излучения, постоянное и стабильное пропускание лучей. Недостатки— невозможность остановить радиацию, ограниченная мощность, загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами в случае аварии. Преимущества ускорителей — возможность получения высокой мощности пучка, безопасность и экономичность, возможность в любой момент остановить радиацию, не загрязняет окружающую среду радиоактивными веществами. Недостатки — низкая проникающая способность, потеря мощности излучения при выходе пучка в атмосферу.

Вопросам радиационной обработки ила было уделено большое внимание на II конференции Европейского общества по применению ядерных методов в сельском хозяйстве (25— 30 августа 1978 г.) в Дебрецене (ВНР). Наибольший интерес представляли работы из Чехословакии (Вацек К.). Для облучения ила там используют ускоритель электронов с энергией 4,8 МэВ, мощностью 1 кВт. Производительность – 100 кг/час сухого ила. Замена 75% рыбной или мясокостной муки в рационе бройлеров в период откорма не вызывала никаких нежелательных последствий.

Экономические расчеты показали, что эффективным и перспективным способом является сочетание обезвоживания с одновременным облучением. Предлагаемая установка позволяет производить 5 т сухого ила в сутки при дозе облучения 1 Мрад. Стоимость получаемого продукта значительно меньше (270, против 4000—7000 крон/т при термической обработке). Подобные доклады были представлены учеными Венгрии, Нидерландов. Бельгии, Франции. В США действуют две экспериментально-промышленные установки по облучению сточных вод и ила.

В итоге все исследователи приходят, что наиболее эффективным методом обработки ила является обработка ионизирующим излучением.

Опыты по определению возможности использования облученного сырого ила для добавок в корм крупному рогатому скоту и овцам позволяют заключить, что:

1. Облучение снижает концентрацию микроорганизмов оставшихся или регенерированных в иле после обезвоживания.

2. Длительное кормление овец и коров кормами с большим содержанием обработанного ила не дает отрицательных явлений.

В решении многих задач, стоящих перед животноводством и ветеринарией, важная роль принадлежит радиационно-биологической технологии. В настоящее время можно выделить несколько основных направлений использования радиационной технологии.

а. Радиационная стерилизация ветеринарных принадлежностей, бактерийных препаратов, получение радиовакцин

Бактерицидное действие ионизирующих излучений стало известно вскоре после открытия лучей Рентгена. Однако потребовалось более полувека, прежде чем оказалось возможным практическое использование бактерицидного действия радиации для стерилизации. Стерилизация с помощью ионизирующих излучений получила название радиационной или лучевой стерилизации.

Бактерицидное действие ионизирующего излучения имеет большие перспективы для использования в ветеринарии при стерилизации различных изделий и препаратов, как это делается в медицине. В настоящее врем в ветеринарной практике используются различные изделия из полимерных материалов одноразового пользования (шприцы, наборы инструментов для искусственного осеменения, перчатки и т. д. Поскольку изделия из полимерных материалов являются термолабильными, для их стерилизации не приемлемы традиционные методы — автоклавирование и химическая стерилизация является практически единственным способом уничтожения микроорганизмов при промышленном выпуске стерильной продукции. Благодаря высокой проникающей способности ионизирующих излучений можно стерилизовать продукцию в упакованном и готовом к выпуску виде на конечном этапе производства.

В настоящее время созданы различные облучающих установок лабораторного, опытно-промышленного и промышленного типов. Отработаны все аспекты радиационной технологии применительно к определенным видам продукции. Сейчас радиационная стерилизация изделий одноразового использования из полимерных материалов, многих видов инструментария, лекарственных препаратов и вакцин прочно вошла в практику многих стран. Радиационным методом стерилизуют свыше 100 наименований медицинской продукции. А всего в мировой практике функционируют свыше 80 промышленных облучательных установок.

Развиваемся это же направление в ветеринарии. Наиболее перспективно применение радиационной технологии для стерилизации наборов инструментов для искусственного осеменения с.х. животных. В нашей стране искусственному осеменению подвергают 80% коров 85% овец,60% свиноматок, для чего ежегодно требуется 200 млн наборов инструментов. Номенклатура и количество пластмассовых изделий, применяемых в ветеринарии, все время растут, и для их стерилизации невозможно обойтись без радиационных методов В настоящее время метод радиационной стерилизации успешно применяется для стерилизации шовных и перевязочных материалов. Стерилизующая доза перечисленных объектов составляет 2,5 Мрад.

Радиационная стерилизация металлических хирургических инструментов не представляет серьезных трудностей и может быть использована в ветеринарных лечебницах, поликлиниках и т. д. при наличии соответствующей установки. Вместе с тем, в печати нет сведений о том, стерилизуются ли перечисленные хирургические инструменты ионизирующим излучением вообще.

Радиационный метод стерилизации является перспективным и для термолабильных лекарственных препаратов. Действие радиации испытывали почти на всех известных антибиотиках и сульфаниламидных препаратах. Радиационная стерилизация сульфаниламидных препаратов не представляет особых трудностей, т.к. сульфаниламидные препараты отличаются высокой радиорезистентностью и доза 2,5 Мрад и выше не вызывает никаких изменений этих лекарственных веществ. Хорошо изучено действие ионизирующих излучений на все виды пенициллина, стрептомицин, антибиотики тетрациклинового ряда. По данным Почапинского В. И., облучение в дозе 2,5 Мрад во всех случаях давало стерилизующий эффект. Стерильность препаратов сохранялась в течение 2 лет и более. По биологическим показателям и терапевтической эффективности эти препараты отвечают требованиям, предусмотренным для антибиотиков, не подвергающихся облучению. На основании имеющихся экспериментальных данных можно сделать вывод о возможности использования радиационного способа стерилизации при производстве антибиотиков, если облучению будут подвергаться только сухие препараты в виде порошков. При таких условиях процессы радиолиза сведены до минимума, что обеспечивает меньшее разрушение молекулы вещества и сохраняет биологические свойства и активность препарата.

Радиационной стерилизации можно подвергать и растворы различных препаратов применяемых в лечебной практике для внутривенных вливаний (например, растворы глюкозы, физиологический и другие солевые растворы). Стерилизующая доза составляет2,5 Мрад. С помощью гамма излучения стерилизовали и другие инъекционные растворы (аспирин для внутривенного введения, некоторые анальгетики).

Весьма перспективным является использование бактерицидного действия ионизирующих излучений при производстве вакцин (как убитых, так и живых). В ветеринарной практике для производства вакцин обычно применяют такие методы воздействия на бактерии, как нагревание и обработку химическими веществами - спиртом, ацетоном, формальдегидом и др. Однако в этом случае многие клеточные антигены, ответственные за создание в организме животного полного иммунитета, разрушаются. Поэтому ученые продолжают поиск новых средств для приготовления вакцин, которые обладали бы бактерицидным действием, но сохраняли высокие иммунные свойства живого микроорганизма.

В качестве одного из таких средств было испытало ионизирующее излучение. Оно дает возможность создавать принципиально новые препараты, которые получили название «радиовакцина». В нашей стране возможность такого использования излучений была показа экспериментально в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи (В. Л. Троицкий. М. А. Туманян с сотр.

Наиболее перспективно использование живых радиовакцин против глистных заболеваний. Для получения таких вакцин яйца глист или личинки на определенной стадии развития облучают в дозах, не вызывающих их гибель. Исследования показали, что наиболее эффективная доза облучения, которая подавляет патогенность и частично инактивирует паразита, сохраняя в то же время его способность образовывать в организме иммунитет к заболеванию, для трематод колеблется в пределах 2—3 Мрад, для нематод—40— 60 Крад. Такие вакцины вызывали в организме иммунизированных животных хороший иммунитет, предохраняющий от заболевания.

С помощью ионизирующей радиации можно готовить и убитые вирусные и бактерийные вакцины. Убитые вакцины можно разделить на две группы: корпускулярные и химические. Корпускулярные вакцины готовят из бактерий, убитых различными способами, в том числе и радиацией. Ионизирующие излучения были использованы прежде всего для изготовления вакцин против кишечных инфекций (например, против брюшного тифа), т. к. вакцины, приготовленные другими способами, были мало эффективным из-за разрушения антигенов бактерийной клетки при их приготовлении. Для приготовления брюшно-тифозной радиовакцины облучают стандартную взвесь бактерий в физиологическом растворе (10⁹ бактерийных клеток в 1 мл) дозой 1-1,5 Мрад. Эта доза гарантирует надежную инактивацию стандартной взвеси брюшно-тифозных бактерий и стерильность вакцины. Исследования, проведенные на разных экспериментальных животных и при разных путях введения вакцин в организм, показали, что радиовакцины как корпускулярные, так и химические менее токсичны, чем гретая брюшно-тифозная вакцина. Эти вакцины обладают высокой иммуногенностью и не уступают по этим свойствам эталонной вакцине.

Привлекает и другой вид использования ионизирующих излучений- стерилизация вакцин в готовом и расфасованном виде, питательных сред при культивировании микробов и вирусов. Облучение позволяет стерилизовать вакцины в готовом и расфасованном виде, что исключает возможность обсеменения продукта во время ампулирования и фасовки.

Ионизирующие излучения с успехом могут быть использованы для приготовления вирусных вакцин. Первая вирусная вакцина была получена против бешенства. В настоящее время имеется достаточно введений о возможности инактивации многих вирусов.

Практическое использование радиовакцин еще не нашло широкого распространения. Однако имеющиеся данные показывают большие возможности использования ионизирующих изучений как для приготовления вакцин против бактериальных, вирусных и глистных заболеваний, так и для стерилизации уже готовых препаратов.

Б. Обеззараживание навоза и навозных стоков животноводческих комплексовОдна из сложных и недостаточно решенных проблем на животноводческих комплексах связана с удалением, обработкой и утилизацией навоза и навозных стоков. Несмотря на то, что наукой и практикой предложен ряд способов обеззараживания навоза и сточных вод животноводческих комплексов (термический, пароструйный, интенсивного окисления, термофильного анаэробного сбраживания, химические, на основе биологических процессов самоочищения и др.), проблема пока еще не решена. В настоящее время интенсивно разрабатываются вопросы внедрения радиационной технологии обеззараживания навоза и навозных стоков рядом научных учреждений.

Были разработаны технические задания на создание опытных образцов промышленной гамма-установки «Комплекс-1» производительностью 1000 и 2800 м³/сутки (для комплексов на 54 и 108 тыс. свиней) для обеззараживания жидкого бесподстилочного навоза и установки «Комплекс-2» производительностью 350 м³/сутки для обеззараживания твердой фракции и илового осадка. Экспериментальная установка создана на свинокомплексе объединения «Омский бекон». В 1976 г. сотрудники Всесоюзного института гельминтологии им. К. И. Скрябина и Павлодарской радиоизотопной лаборатории подтвердили эффективность новой технологии.

Исследования сотрудников Белорусского НИИ экспериментальной ветеринарии показали, что гамма-излучение надежно обеззараживает навозные стоки. Были применены и гамма-установки и ускорители электронов. Исследовали бактерии туберкулеза,

сибиреязвенные споры, вирус чумы свиней, рожистую палочку, пастереллу, сальмонеллу. Эффективность стерилизации высокая (90%) при дозах электронного излучения 4—14 кДж/т стоков и гамма-излучения 2-12 кДж/т. При дозах 1—2 кДж/т экономические затраты велики, т. к. высока стоимость источников облучения. Но если вносить в навоз химические вещества то доза снижается на 20—30%, т.е. здесь проявляется синергизм. При комбинированном действии (радиация + химические вещества) инактивируется около 90% микроорганизмов. Доза зависит от концентрации микробов. В Минской области на животноводческом комплексе на 16 тысячах животных завершено строительство установки производительностью 12 т/ч. Доза облучения – 2 кДж/т. Действуют установки подобного типа в Румынии, Германии, США, Италии.

Исследования последних лет показали целесообразность применения ионизирующих излучений для обеззараживания сырья животного происхождения. Существующие влажные методы дезинфекции сырья животного происхождения, неб- лагополучного по инфекционным заболеваниям, с одной стороны очень трудоемки, а с другой стороны — приветят к снижению его товарного качества. Так, после дезинфекции шерсти текучим паром в камерах Крупинa она желтеет, понижается прочность волокна, в результате чего оно становится ломким. Количество поврежденных волокон в среднем составляет 40%.

Кроме того, проводить обеззараживание большого коли-чества сырья методами влажной дезинфекции затруднительно

т.к. они рассчитаны на обеззараживание небольших партий сырья, технологически сложны, требуют специального оборудования, вызывают необходимость распаковки тюков, что может привести к инфицированию помещений, оборудования, воздуха и заражению людей. Создается угроза переноса возбудителей на значительные расстояния и образования новых неблагополучных пунктов. В связи с этим разработка новых, более прогрессивных методов дезинфекция, позволяющих проводить обеззараживание как парного, так и консервированного сырья непосредственно в его товарной упаковке, не меняя товарного вида сырья и не вызывая значительного снижения физико-химических показателей готовых кож и меха после технологического процесса, остаемся актуальным вопросом до настоящего времени.

К таким методам обеззараживания относится радиационный метод дезинфекции, главное преимущество которого — высокая степень санитарной безопасности обслуживающего персонала и окружающей территории за счет того, что сырье облучают без нарушения исходной упаковки.

После влажного метода дезинфекции в отличие от радиационного, сырье должно сразу же подлежать технологической обработке.

Работами, проведенными в Институте легкой промышленности по консервированию кожевенного и мехового сырья гамма-лучами кобальта-60, установлено, что после облучения парного кожевенного сырья дозой 1 кГр его можно хранить 7 суток без заметных признаков бактериального повреждения. Если применить дозу 3 кГр, то срок хранения увеличивается до 12 суток, а сырье не требует дополнительного консервирования химическими веществами.

Парное сырье, помещенное в полиэтиленовые пакеты, и затем облученное, может храниться без заметных признаков порчи 7 месяцев и более. Такое сырье не подвергают отмоке на кожевенном заводе, что способствует сокращению длительности технологических процессов его обработки. Сочетание мокросоления и облучения сырья приводит к практически полному уничтожению микрофлоры, жизнедеятельность которой не возобновляется при хранении его в течение 6 месяцев.

За рубежом ряд фирм смонтировали промышленные гамма-установки для лучевой стерилизации шерсти, медицинских изделий из полимерных материалов, хирургического инструментария. В нашей стране по заданию Министерства медицинской промышленности разработана и эксплуатируется на заводах мощная гамма-установка «Стерилизатор». Создание же мощной опытно-промышленной гамма-установки «К-300» привело к развитию промышленного метода обработки пищевых продуктов.

В связи с большой актуальностью внедрения метода радиационного обеззараживания сырья животного происхождения во ВНИИ ветеринарной санитарии были разработаны режимы дезинфекции при сибирской язве, листериозе, стригущем лишае, чуме плотоядных, ящуре, обоснованы основные параметры мощной гамма-установки для радиационного обеззараживания шерсти, кожевенного и пушно-мехового сырья, щетины, волоса, пуха и пера. Сущность радиационного метода обеззараживания состояла в том, что упакованное сырье загружали в клеть контейнера, который автоматически вводили между плоскостями гамма-источника кобальт-60.

В различных вариантах опытов установлено, что дозы, необходимые для обеззараживания сырья, зависят главным образом от свойств самого микроорганизма, его радиочувствительности и в некоторой степени от плотности контаминации и способа консервирования. Обобщенные результаты исследований (В.С. Уетенко. Н. В. Григанова) показали, что эффективное обеззараживание сырья в зависимости от вида возбудителя и консервирования сырья наступает при дозах: 23—25 кГр (сибирская язва), 21 кГр (ящур), 5,5 кГр (листериоз), 22,5—24,0 кГр (чума свиней, плотоядных). 10 - 15 кГр (трихофития). Физико-химические показатели сырья при дозах 20—30 кГр не изменяются. По данным ЦНИИ шерсти, гамма-излучение не ухудшает технологические и товарные свойства волокна, и, следовательно, фабрики не будут нести дополнительных убытков.

Экономические расчеты по обеззараживанию сырья животного происхождения на примере шерсти показали, что суммарные затраты и потери при обработке 1 т шерсти текучи паром составляют 233 р. 89 к. и значительно превышают эксплуатационные расходы при радиационной обработке, которые равны 104 р. 18 к. (Ю. И. Апдрюнин). Годовой экономический эффект от применения гамма-установки по сравнению с дезинфекцией текучим паром в камерах Крупина для обработки 10000 т шерсти в год составляет 594 200 р. Суммарные затраты на обработку 2000 шкурок кролика при листер иозе методом влажной дезинфекции равны 129,5 р. Радиационный метод обеззараживания такого же количества шкурок равен 27 р. При средней мощности дозы 2.8 Гр/с обеззараживающий эффект достигаете за 2 ч. Дезинфекция влажным методом достигается за 44 ч.

Заслушивает внимания использование ионизирующих излучений для половой стерилизации самок с.-х. животных при откорме с целью повышения продуктивности. В настоящее время успешно применяются хирургические методы стерилизации (кастрации) самцов (бычков, хрячков). Кастрация самок (свинок) применяется в гораздо меньших масштабах в связи с тем, что при хирургических методах кастрации возможны различные осложнения (грыжи перитониты, нагноения кожных швов и т.д., потери массы). В связи с трудоемкостью и относительной сложностью выполнения кастрация свиноматок не применяется в широком масштабе. В то же время. по данным ряда авторов, кастрация свиней при полусальном откорме приводит к увеличению массы животных на 10 - 13 кг, количество сала и внутреннего жира на 33 – 35%.

Ежегодно откорму подвергается более 10 млн свинок, таким образом, только за счет кастрации можно получить прибавку продукции в среднем до 150 тыс. т (мяса и сала). Поэтому заслуживает внимания разработка лучевых методов кастрации свинок. Некоторые авторы пытались применить для этик целей рентгеновское излучение , растворы фосфора-32 (Бейлин Я. 3. и др., Wilharn, Nishiga и др.). Однако пред-лагаемые методы не нашли широкого применения в практике, т. к. на рентгеновском аппарате трудно создать мощный узкий пучок излучения, а ³²Р является остеотропным изотопом и подвергает облучению костный мозг.

Метод лучевой стерилизации можно эффективно применять для борьбы с насекомыми - вредителями в природе. В США этим методом успешно истребили мясную муху. Соchliomyia homninivorax С. Р. Цикл развития этого паразита таков, что фаза яйца длится 12 ч, личинки - 6—7дней, куколки 7—8 дней. Муха живет 2- -3 недели, спариваясь на на 2-4 день. Самка откладывает в любой ране на коже животных по 200—300 яиц. Появившиеся в ране личинки, питаясь мышечной тканью, увеличивают размеры пораженного места. Это привлекает новых самок. Количество личинок в ране достигает нескольких тысяч. В результате не только молодые, но и взрослые животные погибали oт потери крови и лимфы. За сезон во Флориде (США) развивались по 8-9 поколений паразита.

Поэтому в 1956 г. в Себринге на биофабрике установили кобальтовый облучатель с активностью 500 Ки, где готовили и стерилизовали гамма-лучами и выпускали (еженедельно} 50 млн. мужских особей мясной мухи. Самки, скрещенные со стерилизованными самцами не давали потомства. Личинок выкармливали на конине и бычьем сердце. В пятидневном возрасте их стерилизовали дозой 18 крад при длительности облучения 7 мин. Стерилизованных куколок по 400 штук упаковывали в коробки из тонкого картона.

Специальное автоматическое приспособление позволяло открывать и сбрасывать коробки с самолета. Периодический выпуск стерилизованных самцов мух позволил очистить всю юго-восточную часть США от опасного вредителя, который наносил скотоводам этого района убытки, оцениваемые в 20 млн. долларов в год. Затраты фермеров на строительство биофабрики и осуществление всех истребительных мероприятий составили только 8 млн. долларов. Данный метод оказался успешным настолько, что в ноябре 1959 г. фабрика прекратила работу.

Борьба путем выпуска стерилизованных самцов может быть успешной против вредителей, у которых самцы множественно спариваются и преобладающим является действие летальной спермы.

В настоящее время ученые многих стран направляют усилия на изыскание путей и объектов для борьбы с вредителями с.х. животных и растений методом лучевой стерилизации.

Одним из перспективных направлений использования ионизирующих излучений является радиационная обработка мяса и мясных продуктов с целью удлинения сроков хранения и обеззараживания при некоторых заболеваниях. В настоящее время разработана научно обоснованная радиационная технология обработки и хранения мясной продукции на основе методов пастеризации и стерилизации.

Радиационные методы сохранения мясной продукции обладают существенными преимуществами: удлинение сроков хранения, возможность применения новых видов упаковок (из полимерных материалов) и обработка продукта в них, возможность автоматизации процессов производства, лучшие технико-экономические показатели и др. Установлено, что полуфабрикаты из говядины и свинины, упакованные в пакеты из полимерных материалов под вакуумом (40—60 мм рт. ст.) и облученные гамма-квантами в дозе 0,4 и 0,6 Мрад, способны сохраняться соответственно в течение 40 дней и 2 месяцев при температуре 3—5°. Работами Бушканец Г. С. и Мельникова С. И. показано, что радиационная обработка позволяет сохранить те же продукты при комнатной температуре до 20 дней без признаков изменений во вкусе, запахе и качестве. Поверхностная тепловая обработка в сочетании с последующей радиационной пастеризацией дает возможность повысить сохранность продукта при 5 и 20° до 5 месяцев. Облучение куриных тушек дозами 0,4 - 0,6 Мрад позволяет продлить срок их хранения с 10 до 34 дней при температуре 1°, а тушек, упакованных под вакуумом в полимерную пленку до радиационной обработки в дозе 0,6 Мрад,— до 30 дней при температуре 3°. Работами, проведенными в США, показано, что облучение потрошеных птичьих тушек дозей 0,23 Мрад непосредственно в контейнере для перевозки обеспечивает их сохранность в течение 14—16 дней при температуре 0—2°.

На международном симпозиуме по радиационной обработке пищевых и сельскохозяйственных продуктов (София, 1973) болгарские ученые Течнева С. И., Минкова М. сообщили что облучение тушек цыплят в дозе 0,5 Мрад предотвращает заражение продукции некоторыми видами сальмонелл и позволяет сохранять тушки в течение 13 дней при 0° с обеспечением санитарно-гигиенических требований. Согласно данным экспериментов, проведенных в Германии, радиационной обработкой в дозе 0,8 Мрад можно уничтожить сальмонеллы в мороженных курах. Несколько оказалось создание технологии радиационной стерилизации мяса, т. к. обработка в дозе 3—5 Мрад при длительном хранении сопровождается некоторым изменением запаха и снижением биологической ценности. Однако лабораторные исследования в в ряде стран наметили пути устранения этих. нежелательных последствий .радиационной обработки. Подтверждена возможность использования метода радиационной стерилизации для длительного хранения ветчины, свинины, говядины, куриного мяса, солонины.

Ионизирующие излучения эффективно обеззараживают молоко, однако отмечены некоторые изменения его физико-химических свойств и цвета. Тем не менее, поиски путей использования ионизирующего излучения для стерилизации молока продолжаются. В частности, при воздействии на молоко давлением 600—700 атм при температуре 59° с последующей радиационной обработкой в дозе 0,3 Мрад молоко стерилизуется без значительного изменения основных физико-химических свойств. В ряде стран в повседневную практику вошла стерилизация картонной тары под молоко.

4, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОИЗОТОПНЫХ МЕТОДОВ

В ветеринарии и животноводстве в настоящее время ради-оактивные изотопы используются:

Г) в качестве индикаторов при изучении промежуточного обмена, процессов усвоения составных частей корма животными, путей синтеза в организме белков, жиров, углеводов, процессов образования молока, яиц, шерсти и т. д.;

2) при изучении обмена минеральных веществ и особенно кальция, фосфора, йода, различных микроэлементов в организме животных при различных физиологических состояниях, а также при болезнях (рахит, остеомаляция и др.);

3. 
   для изучения механизма действия лекарственных веществ при разработке новых методов лечения животных;
   
4. 
   для изучения функции эндокринных желез у с.-х. животных при различных физиологических состояниях.
   

Применение радиоактивных индикаторов разрешило многие теоретические .вопросы промежуточного обмена в организме животных. Так, обоснованы теории образования мочевины в организме, а также пуриновых тел, бета-окисление жирных кислот и др. Доказаны пути образования ацетоновых тел, синтеза гликогена в тканях, механизм анаэробного и аэробного гликолиза, пути синтеза специальных белков печени, синтеза жиров из низших жирных кислот и выяснены многие другие вопросы.

Исследования, проведенные с применением меченых атомов, показали, что содержащийся в организме животного запасной жир является не малоподвижным, как считалось ранее. Жиры подвижны и обновляются с большой быстротой. Точно также до недавнего времени считалось твердо установленным, что белки тканей и клеток организма относительно долговечны, что в процессе жизнедеятельности тратятся главным образом пищевые белки, а белки тканей, органов тратятся в меньшей степени. В связи с этим в науке установилось представление о существовании так называемого экзогенного и эндогенного обмена белков. Радиоизотопные методики показали полную несостоятельность такого представления. Белки всех тканей обновляются с большой быстротой. Например, белки печени полностью обновляются за 3—4 дня. С помощью радиоизотопов доказано, что особенно быстро обновляются в организме белки слизистой кишечника, печени и некоторых других органов. Исследованиями с применением изотопных методов установлено, что в организме животного обратимо совершается постоянный обмен белками между кровью и тканями без предварительного их распада до аминокислот. Этими .данными обосновано совершенно новое представление о быстрой обновляемости и подвижности белков организма.

Все эти результаты имеют выдающееся значение для построения новых представлений в современной физиологии, биохимии и клинике. Для ветеринарных врачей и зоотехников большое значение приобрели исследования с применением изотопных методов для изучения минерального обмена в организме растущих и высокопродуктивных животных. В частности, благодаря использованию радиоизотопов внесено много нового в учение об обмене кальция, фосфора, йода и железа, натрия, калия и других минеральных соединений в организме. Выявлены формы состояния этих соединений в•организме, скорость их обмена, места отложения. Все эти вопросы в последнее время в связи с работами по изучению обмена веществ у высокопродуктивных животных, в частности кормления крупного рогатого скота с высокой удойностью и жирномолочностью, приобрели особое значение. Такое значение, например, приобрели работы по изучению обмена кальция и фосфора при лечении рахита, при заживлении костных переломов.

Радионуклиды используют при изучении процессов поглощения пищи, ускорения усвоения тех или иных ее компонентов. Недостаток тех или иных элементов в пище может привести к сокращению продуктивности скота и, естественно, к экономическому ущербу. Радионуклиды позволяют своевременно диагностировать нарушения в метаболизме, установить, что необходимо добавлять в кормовые рационы.

Используя радиоактивные индикаторы, ученые сумели подробно проследить сложный процесс образования молока в организме коровы. Установлено, что жиры молока синтезируются в молочных железах в основном из низкомолекулярных жирных кислот, а они, в свою очередь, образуются за счет жизнедеятельности микрофлоры желудочно-кишечного тракта и рубца коров. Фосфолипиды синтезируются в печени, а основной белок молока (казеин) получается из аминокислот, которые частично образуются из глюкозы.

Радионуклиды успешно используются для изучения механизма действия лекарственных веществ. Так, с помощью радиоактивного серебра изучен механизм действия сульфгидрильных ядов. Широко применяются радионуклиды в качестве лечебных препаратов. Так, радиоактивный йод — при лечении базедовой болезни, карциномы щитовидной железы. Радиоактивный фосфор применяется при фурункулитах, карбункулитах, тромбофлебитах. Через 2—3 дня фурункулы и через 3—5 дней карбункулы исчезают без оперативного вмешательства. Тромбофлебиты исчезают на 5—6-й день. Радиофосфор оказался хорошим лечебным средством при экземах,

волчанке. В последние годы успешно применяются радиоиммунологические методы анализа. Создание радиоиммунологического метода в 1960 г. (Yalow. Berson) — одно из наиболее важных достижений в развитии биологических методов исследования за последние 20 лет. Вместе с родственными методам радиоиммунологический метод произвел революцию в такой важной области, как эндокринология, и сказывает преобразующее влияние на развитие гематологии, фармакологии, а также приобретает большое значение для ранней диагностики рака, лейкоза крупного рогатого скота.