Феромагнітні нанотрейсери на основі оксидів Fe та Co: синтез та їхня роль в оцінці якості змішування рідких кормів

Автор(и)

  • Тамара Сахно Полтавський державний аграрний університет, вул. Сковороди, 1/3, 36003, Полтава, Україна
  • Валентина Панченко Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, пл. Свободи, 4, 61022, Харків, Україна
  • Анатолій Семенов Полтавський державний аграрний університет, вул. Сковороди, 1/3, 36003, Полтава, Україна
  • Ніколай Барашков Micro Tracers, Inc., 1370 Van Dyke Ave, San Francisco, California, США
  • Руслан Харак Полтавський державний аграрний університет, вул. Сковороди, 1/3, 36003, Полтава, Україна
  • Юрій Сахно Interdisciplinary Science and Engineering Laboratory, Department of Plant and Soil Sciences, University of Delaware, Newark, DE 19716, США

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2024.312481

Ключові слова:

однорідність комбікормів; спектрофотометричне визначення кобальту; магнітні наноіндикатори; трекінг-аналіз наночастинок; контроль якості

Анотація

Забезпечення однорідності змішування кормів має важливе значення для здоров’я та продуктивності тварин. Зростаюча складність рецептур кормів підвищує потребу в однорідних сумішах, особливо для молодих особин, тому що збалансований корм суттєво впливає на ріст і споживання. Феромагнітні мікроіндикатори, розроблені MicroTracers Inc., використовуються для контролю рівномірності змішування при виробництві сухих кормів. Ці мікроіндикатори, розроблені на основі заліза, ефективні завдяки своїм магнітним властивостям, що полегшує їх виявлення та розділення. Однак ці мікроіндикатори менш придатні для рідких кормів, що призвело до розробки магнітних наноіндикаторів на основі оксиду заліза для рідких кормів. Розроблено метод отримання феромагнітного нанотрейсера FexCoyOz на основі оксидів заліза та кобальту, що демонструє можливість утворення стабільної суспензії наноіндикатора у водних розчинах поверхнево-активних речовин. Аналіз відстеження наночастинок (Nanoparticle Tracking Analysis) (NTA), який дає можливість прямої візуалізації й аналізу наночастинок у рідинах у реальному часі, використовується для вимірювання розміру та розподілу наночастинок у рідкому кормі, що забезпечує контроль ефективного змішування рідких кормів. Стабільність і рівномірний розподіл магнітних наночастинок є вирішальними, оскільки різні поверхнево-активні речовини, такі як диметиламін олеїнової кислоти (DMAOA) і олеат амонію, впливають на розмір частинок і їх агрегацію. Доведено утворення стабільної суспензії нанотрейсера FexCoyOz у водних розчинах цих поверхнево-активних речовин. Наведено порівняльний аналіз результатів дослідження нанотрейсера FexCoyOz методом NTA з різними поверхнево-активними речовинами. DMAOA забезпечує кращу дисперсію та стабільність, необхідну для контролю якості у виробництві кормів. Концентрацію вмісту кобальту в FexCoyOz визначали модифікованим спектрофотометричним методом. Нанотрейсер FexCoyOz перевірено в лабораторних і виробничих випробуваннях. Його може бути застосовано для контролю якості змішування рідких кормів (у лабораторних умовах і на виробництві); кодування рідких добавок (наприклад, ферментів); оцінки розподілу рідких добавок у готових кормах і преміксах.

Посилання

Cella A., Ludke J.V., Coldebella A., Ludke M.C.M.M., Siqueira H.A., Oliveira J.M., Peripolli Jr, V., Bianchi I. Nutritional and quality changes in piglet concentrate affected by formulation and storage. Arq. Bras. Med. Vet. Zootec., 2021, vol. 73, no. 5, pp. 1194–1208. doi: https://doi.org/10.1590/1678-4162-12396

Sellers R.B., Brown A.T., Boney J., McDaniel C., Moritz J.S., Wamsley K.G.S. Impact of feed form, liquid application method, and feed augering on feed quality, nutrient segregation, and subsequent broiler performance. J. Appl. Poult. Res., 2020, vol. 29, issue 4, pp. 895–916. doi: https://doi.org/10.1016/j.japr.2020.09.001

Shaver R.D. Recent Applications of Liquid Feed Supplements in Rations for Lactating Dairy Cows. The Professional Animal Scientist, 2001, vol. 17, no. 2, pp. 17–19. doi: https://doi.org/10.15232/S1080-7446(15)31590-4

Olivera Djuragic, Jovanka Levic, Slavica Sredanovic et al. Evaluation of homogeneity in feed by method of microtracers. Archiva Zootechnica, 2009, vol. 12, issue 4, pp. 85–91. Available at: https://ibna.ro/arhiva/AZ%2012-4/AZ%2012-4_08%20Olivera%20Djuragic.pdf

Fahrenholz A.C. Best practices: Mixing and sampling. Animal Feed Science and Technology, 219, vol. 250, pp. 51–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.09.017

Krikunova V.Y., Omelyan O.M., Semenov A.A., Sakhno Т.В. Use of microtraсers in testing for homogeneity of mixing of mixture component in the manufacture of compound feed products. Abstracts of VIII International Scientific and Practical Conference. Vancouver, Canada, 15–17 April 2020, pp. 96–101. Available at: https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2020/04/DYNAMICS-OF-THE-DEVELOPMENT-OF-WORLD-SCIENCE_15-17.04.20.pdf

Sakhno T., Semenov А., Barashkov N. Assessing the quality of homogeneity of pet food using ferromagnetic microtracers. Grain Products and Mixed Fodder’s, 2020, vol. 20, issue 2 (78), pp. 32–37. doi: https://doi.org/10.15673/gpmf.v20i2.1763

GMP+. Currently this is Technical Specification TS1.11 – Control of residues and uniformity. EN version: January 1, 2022. Available at: https://www.gmpplus.org/media/52ipu4f3/ts111-control-of-residues-homogeneity-en.pdf

Sakhno T.V., Pisarenko P.V., Korotkova I.V., Omelian O.M., Barashkov N.N. The application of statistical methods of quality management by GMP+ standards using ferromagnetic microtracers. Grain Products and Mixed Fodder’s, 2018, vol. 18, issue 3, pp. 39–44. doi: https://doi.org/10.15673/gpmf.v18i3.1078

Sakhno T.V., Semenov A.O., Sakhno Y.E., Barashkov M.M. Vyznachennia homohennosti kormiv dlia tvaryn z vykorystanniam feromahnitnykh mikrotreiseriv [Determination of homogeneity of feed for animals using ferromagnetic microtracers]. Bulletin of Poltava State Agrarian Academy, 2022, vol. 1, no. 1, pp. 96–102. (in Ukrainian). Available at: https://www.pdau.edu.ua/sites/default/files/visnyk/2022/01/visnyk2022-1.pdf

Robinson M.C. System, apparatus and method for marking and tracking bulk flowable material. U.S. Patent No 6,796,504, Cedar Rapids, IA (US): 2000-12-15 Application filed by Individual, 2004-09-28 Publication of US6796504B2. United States Patent. Available at: https://patents.google.com/patent/US20010029996

Daumann B., Nirschl H. Assessment of the mixing efficiency of solid mixtures by means of image analysis. Powder Technology, 2008, vol. 182, issue 3, pp. 415–423. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2007.07.006

Eisenberg S. U.S. Patent No 4,152,271, San Francisco: Tracer-containing composition. 1974-01-28 Application filed by Micro Tracers Inc.; 1979-05-01 Publication of US4152271A. United States Patent. Available at: https://patents.google.com/patent/US4152271

Eisenberg S. Protected iron tracer composition and method of making. U.S. Patent No 4,188,408, 1975-07-18 Application filed by Micro Tracers Inc., 1980-02-12 Publication of US4188408A, United States Patent. Available at: https://patents.justia.com/patent/4188408

Eisenberg S. Microingredient containing tracer. U.S. Patent No 4,654,165. 1985-04-16 Application filed by Micro Tracers Inc., 1987-03-31 Publication. United States Patent. Available at: https://www.freepatentsonline.com/4654165.pdf

Mendigaliyeva S.S., Irgibaeva I.S., Barashkov N.N., Sakhno T.V., Aldongarov A.A. Synthesis and application of nanotracers based on mixed iron-cobalt oxide for evaluation of the quality of mixing in liquid feed. Reports of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2023, vol. 345, no. 1, pp. 282–292. doi: https://doi.org/10.32014/2023.2518-1483.201

Irgibaeva I., Barashkov N., Sakhno T., Mantel A., Mendigaliyeva S., Barashkova I., Sakhno Y. Synthesis of Iron Nanoparticles by Thermal Decomposition of Diironnonacarbonyl in Ionic Liquid and Their Potential Use as Nanotracers for Mixer Studies in Liquids Feeds. Advances in Chemical Engineering and Science, 2020, vol. 10, no. 3, pp. 201–209. doi: https://doi.org/10.4236/aces.2020.103015

Safarik I., Prochazkova J., Baldikova E., Timko M., Kopcansky P., Rajnak M., Torma N., Pospiskova K. Modification of Diamagnetic Materials Using Magnetic fluids. Ukr. J. Phys., 2020, vol. 65, no. 9, pp. 751–760. doi: https://doi.org/10.15407/ujpe65.9.751

Barashkov N., Germain J., Eisenberg D., Eisenberg Z., Kish L. Tracer particles, and methods for making same. U.S. Patent No US 2014/0141085A1, 2013-11-14 Application filed by Micro-Tracers Inc., 2014-05-22 Publication of US20140141085A1, United States. Available at: https://patentimages.storage.googleapis.com/ea/cd/9c/79fab7232ed7c6/US20140141085A1.pdf

Dudchenko N., Pawar S., Perelshtein I., Fixler, D. Magnetite Nanoparticles: Synthesis and Applications in Optics and Nanophotonics. Materials, 2022, vol. 15, 2601. doi: https://doi.org/10.3390/ma15072601

Kobylinska N., Klymchuk D., Khaynakova O., Duplij V., Matvieieva N. Morphology-Controlled Green Synthesis of Magnetic Nanoparticles Using Extracts of ‘Hairy’ Roots: Environmental Application and Toxicity Evaluation. Nanomaterials, 2022, vol. 12, 4231. doi: https://doi.org/10.3390/nano12234231

Sangsuriyonk K., Paradee N., Rotjanasuworapong K., Sirivat A. Synthesis and characterization of CoxFe1−xFe2O4 nanoparticles by anionic, cationic, and non-ionic surfactant templates via co-precipitation. Scientific Reports, 2022, vol. 12, 4611. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-022-08709-9

Markarian Shiraz A., Ghazoyan Heghine H., Sargsyan Hasmik R., Shahinyan Gohar A. Thermodynamic and Spectroscopic (UV–Vis, FT IR) Studies of Solutions of CoCl2 (or NiCl2) in Diethylsulfoxide. Journal of Solution Chemistry, 2019, vol. 48, pp. 1378–1392. doi: https://doi.org/10.1007/s10953-019-00924-9

JCGM 100:2008. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM). 134 p.

Wójcik A., Niemczewska-Wójcik M., Sładek J. Assessment of Free-form Surfaces’ Reconstruction Accuracy. Metrology and Measurement Systems, 2017, vol. 24, no. 2, pp. 303–312. doi: https://doi.org/10.1515/mms-2017-0035

Wójcik A., Kościelniak P., Mazur M., Mathia T.G. Morphological discrimination of granular materials by measurement of pixel intensity distribution (PID). Metrology and Measurement Systems, 2019, vol. 26, no. 2, pp. 297–308. doi: https://doi.org/10.24425/mms.2019.128357

Isabel U. Foreman-Ortiz, Ting Fung Ma, Brandon M. Hoover, Meng Wu, Catherine J. Murphy, Regina M. Murphy, Joel A. Pedersen. Nanoparticle tracking analysis and statistical mixture distribution analysis to quantify nanoparticle–vesicle binding. Journal of Colloid and Interface Science, 2022, vol. 615, pp. 50–58. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.01.141

Youxi Tian, Dong Tian, Xinsheng Peng, Hong Qiu. Critical parameters to standardize the size and concentration determination of nanomaterials by nanoparticle tracking analysis. International Journal of Pharmaceutics, 2024, vol. 656, 124097. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2024.124097

Vasco Filipe, Andre Hawe, Wim Jiskoot. Critical Evaluation of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) by NanoSight for the Measurement of Nanoparticles and Protein Aggregates. Pharmaceutical Research, 2010, vol. 27, pp. 796–810. doi: https://doi.org/10.1007/s11095-010-0073-2

Julia Gross, Sabrina Sayle, Anne R. Karow, Udo Bakowsky, Patrick Garidel. Nanoparticle tracking analysis of particle size and concentration detection in suspensions of polymer and protein samples: Influence of experimental and data evaluation parameters. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 2016, vol. 104, pp. 30–41. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2016.04.013

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-30

Номер

№ 3 (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

 

Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.