doi: 10.15389/agrobiology.2021.4.809rus
УДК 636.036.1:636.93:591.1:537.2
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ «Разработка фармакологически активного соединения на основе полимерного комплекса для профилактики и лечения микроэлементозов в пушном звероводстве», № 20-016-00105/20.
ВЗАИМОСВЯЗЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ,
МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, БИОХИМИЧЕСКОГО
СОСТАВА И КАЧЕСТВА КОЖНО-ВОЛОСЯНОГО ПОКРОВА У ПУШНЫХ
ЗВЕРЕЙ КЛЕТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ
И.Н. СТАРОВЕРОВА ✉, В.И. МАКСИМОВ, Н.А. БАЛАКИРЕВ,
С.В. ПОЗЯБИН, С.Ю. ЗАЙЦЕВ, А.А. ДЕЛЬЦОВ
Волосяной покров пушных зверей, составляющий основу пушно-мехового сырья, относится к диэлектрическим материалам и способен электризоваться, то есть накапливать на поверхности заряды статического электричества. Это приводит к быстрому загрязнению пылью, потери блеска волосяного покрова, ускоренному старению и разрушению волоса, снижению его прочностных характеристик и качества сырья, а также к передаче зарядов статического электричества при контакте, например с телом человека. В настоящей работе впервые выведено эмпирическое уравнение, описывающее диэлектрические свойства натурального меха, а также выявлены взаимосвязи состава и качества кожно-волосяного покрова с его электрофизическими характеристиками для разных видов пушных зверей клеточного содержания. Целью работы было изучение влияния морфофизиологических характеристик, биохимического состава (минерального и аминокислотного) и состояния кожно-волосяного покрова на его диэлектрические свойства и установление между этими показателями взаимосвязей, которые можно использовать для более точной и объективной оценки качества пушно-мехового сырья и полуфабриката. В работе использовали пушно-меховое сырье, полученное от физиологически здоровых животных — серебристо-черных лисиц (Vulpes vulpes), серебристых песцов (Alopex lagopus) и стандартных норок (Mustela vison) (ОАО зверосовхоз «Салтыковский», Московская обл.). Определяли характеристики кожно-волосяного покрова (густоту волос на 1 см2 огузка, густоту остевых волос, расположенных на 1 см2 огузка, линейные размеры различных категорий волос, их толщину, а также толщину кожевой ткани огузка и площадь шкурки) и минеральный состав по 18 элементам (Na, Ni, B, V, Se, Al, Fe, K, I, Ca, Co, Mg, Mn, Cu, P, Cr, Zn, Si).Осуществляли аминокислотный анализ гидролизатов биосубстратов (по 17 аминокислотам). Шкурки, взятые после убоя животных, были использованы для исследования диэлектрических свойств. Уравнения кинетики разряда получены при 20 °С, относительной влажности 62 % и напряжении 10; 18,5 и 28,5 кВ на высоковольтном генераторе зарядов HT-705 5kVA 50KV AC/DC («Wuhan Huatian Electric Power Automation Co., Ltd.», Китай). При оценке качества пушно-мехового сырья использовали напряжение 9,5; 12,5; 15,5 и 18,5 кВ. Определяли постоянную времени утечки заряда, изменение величины напряженности статического электрического поля через определенные промежутки времени. Сопоставление морфофизиологических параметров кожного и волосяного покрова у представителей изученных видов с данными по электризуемости позволило вывести эмпирическое уравнение, отражающее диэлектрические свойства кожно-волосяных покровов пушных зверей, — E = Eo ∙ е-t/τ, где E0 —максимальное значение напряженности, τ — постоянная времени утечки заряда. Корреляционный анализ показал наличие тесных взаимосвязей между скоростью стекания заряда и длиной и толщиной остевых волос (r = 0,83-0,90 при р < 0,05), густотой остевых и пуховых волос (r = 0,92-0,98 при р < 0,001), а также длиной пуховых (r = 0,94 при р < 0,001). Были установлены тесные корреляционные связи между утечкой заряда и суммарной массой элементов в волосяном и кожном покровах (r = 0,97; r = 0,97 при р < 0,05) и суммарным аминокислотным составом волосяного покрова (r = 0,95 при р < 0,05), между значением E0 и суммарной массой элементов в волосяном и кожном покровах, а также суммарным аминокислотным составом волосяного покрова (r = -0,90; r = -0,86; r = -0,99 при р < 0,05). Следовательно, диэлектрические свойства кожно-волосяного покрова пушных зверей зависят как от его морфофизиологических характеристик, так и от биохимического состава. Установлено, что на значение электрофизических показателей (τ и E0) влияет состояние кожно-волосяного покрова, его дефектность.Разреженность, стрижка, битость ости, свалянность волосяного покрова снижают показатель E0 на 25-90 % и изменяют постоянную времени утечки заряда τ на 15-70 % по сравнению с бездефектными шкурками. Таким образом, для объективной и более точной оценки качества волосяного покрова серебристо-черной лисицы, серебристого песца и стандартной норки вместо органолептического анализа можно использовать диэлектрические показатели E0 и τ, полученные с применением электрофизического оборудования.
Ключевые слова: пушные звери, Vulpes vulpes, серебристо-черные лисицы, Alopex lagopus, серебристые песцы, Mustela vison, норки, кожно-волосяной покров, диэлектрические свойства, электризуемость, минеральный состав, аминокислотный состав, дефекты мехового сырья.
I.N. Staroverova ✉, V.I. Maksimov, N.A. Balakirev, S.V. Pozyabin,
S.Yu. Zaitsev, A.A. Deltsov
The hair cover of furbearing animals is a dielectric material able to electrify with accumulation of static electricity charges. Electrically charged surface attracts dust particles causing loss of fur shine, accelerated aging, destruction and a decrease in strength characteristics and the quality of raw materials, as well as the transfer of static electricity charges when in contact, for example, with the human body. In this paper, for the first time, we proposean empirical equation describing the dielectric properties of natural fur and the interrelations between the composition and quality of the skin and hair covers with its electrophysical characteristics for different species of furbearing farm animals. The work aimed to study the influence of morphophysiological characteristics, biochemical composition (mineral and amino acid), and the state of the skin and hair on dielectric properties and to reveal relationships to more correctly assess the quality of fur raw materials. In the work, we used fur raw materials obtained from physiologically healthy silver-black foxes (Vulpes vulpes), silver foxes (Alopex lagopus), and standard minks (Mustela vison) (Zverosovkhoz Saltykovsky, Moscow Province). Hair density per 1 cm2 rump, the guard hair density per 1 cm2 rump, the linear dimensions of various types of hair, their thickness, the thickness of the rump skin, and the pelt area were measured and Na, Ni, B, V, Se, Al, Fe, K, I, Ca, Co, Mg, Mn, Cu, P, Cr, Zn, Si contents were determined. Amino acid analysis of biosubstrate hydrolysates was carried out for 17 amino acids. The pelts were tested for dielectric properties. The discharge kinetics equations were obtained at 20° C, 62 % relative humidity and voltage of 10.0, 18.5, and 28.5 kV (a HT-705 5kVA 50KV AC/DC high-voltage charge generator, Wuhan Huatian Electric Power Automation Co., Ltd., China). When assessing the quality of fur raw materials, a voltage of 9.5, 12.5, 15.5 and 18.5 kV was used. The charge leakage time constant and the change in the magnitude of the static electric field intensity at certain time intervals were determined. A comparison of the morphophysiological parameters of the skin and hair in different species of furbearing animals with the data on electrizability allowed us to derive an empirical equation reflecting the dielectric properties of the skin and hair — E = E0∕е-t/τ, where E0 is the maximum value of the tension and τ is the charge leakage time constant. Correlation analysis showed close interrelations between the rate of charge runoff and the length and thickness of the guard hairs (r = 0.83-0.90 at p < 0.05), the density of the guard and down hair (r = 0.92-0.98 at p < 0.001), and the length of the down hairs (r = 0.94 at p < 0.001). The charge leakage closely correlated with the total mass of chemical elements in the hair and skin (r = 0.97; r = 0.97 at p < 0.05) and the total amino acid composition of the hair cover (r = 0.95 at p < 0.05). The E0 value closely correlated with the total mass of elements in the hair and skin, and with the amino acid composition of the hair cover (r = 0.90; r = 0.86; r = 0.99 at p < 0.05). Therefore, the dielectric properties of the skin and hair of furbearing animals depend on both the morphophysiological characteristics and biochemical composition. The skin and hair cover defects were established to affect the electrophysical parameters (τ and E0). Decreased fur density, haircut, broken awn, fur mattedness reduce the E0 index by 25-90 % and change the charge leakage time constant τ by 15-70 % compared to defect-free skins. The dielectric parameters E0 and τ provide more accurate fur quality estimates in silver-black fox, silver fox, and standard mink. The technology uses electrophysical measurements instead of not subjective organoleptic analysis.
Keywords: furbearing animals, Vulpes vulpes, silver fox, Alopex lagopus, Arctic fox, Mustela visonm, mink, skin cover, hair cover, dielectric properties, electrizability, mineral composition, amino acid composition, fur defects.
ФГБОУ ВО Московская государственная академия |
Поступила в редакцию |
