Rank non-parametric correlation analysis of indicators of heavy metal transition from blood to cowʼs milk to assess its environmental safety

Abstract

Correlation analysis constitutes an essential method of statistical processing of the obtained scientific research results. Its proper application using special computer software and reliable results allow practically facilitating the work of the veterinary and livestock service in the production of environmentally safe high-quality cowʼs milk. The purpose of this study is to analyse the correlation between the content of toxic metals Cd and Pb in the blood and milk of cows using the STATISTICA computer software version 10.0. Scientific and economic experiments were conducted on dairy cows with different types of feeding. All animals selected according to the analogue method in terms of live weight and productivity were divided into three groups: the first control group and the second and third experimental groups. The diet included feeds with an excess of heavy metals, especially cadmium and lead. The high biological activity of pollutants affected their migration from the feed of the diet through the gastrointestinal tract to milk. To reduce intoxication of the animal body, premix «MP-A» was introduced into the main diet of cows of the second and third experimental groups, and in the third experimental group – premix «MP-» and injection of the biological product «BP-9». First, using the Shapiro-Wilk's W test, the study verified the obtained data from laboratory tests of blood and milk for the concentration of toxic metals, the law of «normal» (Gaussian) distribution, and then the necessary Spearmanʼs non-parametric rank correlation coefficient was selected for calculation. The analysis revealed a high correlation between the variables, which was within r=0.82-0.91 (Cd) and r=0.78-0.96 (Pb) with probability (p<0.05) in animals with different types of feeding. The discovered high correlation allows veterinary medicine specialists to quickly apply measures to reduce the toxic load of the body with elements only by analysing blood for cadmium and lead, and timely prevent the production of low-quality dairy raw materials, including using premix and phytobiopreparation tested in the experiment. Further research is aimed at analysing the correlation between other indicators of the quality and environmental safety of milk and feed, constructing regression equations that will practically contribute to the activities of specialists whose task is to ensure the production of high-quality environmentally safe cow's milk.

Кореляційний аналіз є важливим методом статистичної обробки отриманих наукових результатів досліджень. Правильне його застосування з використанням спеціальних компʼютерних програм і вірогідні результати дають змогу практично полегшити роботу ветеринарної і зоотехнічної служби під час виробництва екологічно безпечного високоякісного коровʼячого молока. Метою досліджень був кореляційний аналіз між вмістом токсичних металів Cd і Pb у крові та молоці корів за допомогою комп’ютерної програми STATISTICA версії 10.0. Науково-господарські досліди проведено на дійних коровах з різними типами годівлі. Всіх тварин, відібраних методом аналогів за живою масою, продуктивністю, було поділено на три групи: першу контрольну та другу і третю дослідні групи. До складу раціону входили корми з надлишком важких металів, особливо, таких як кадмій і свинець. Висока біологічна активність полютантів вплинула на міграцію їх з кормів раціону через шлунково-кишковий тракт у молоко. Для зменшення інтоксикації організму тварин до основного раціону корів другої і третьої дослідних груп вводився премікс «МП-А», а в третій дослідній групі – премікс «МП-» та інʼєкція біопрепарату «БП-9». Спочатку за допомогою тесту Шапіро-Уілка (Shapiro-Wilk’s W test) було перевірено відповідність отриманих даних лабораторних аналізів крові та молока на концентрацію токсичних металів, закону «нормального» розподілу (Гауссова), а потім вибрано для розрахунку необхідний, у такому випадку, непараметричний ранговий коефіцієнт кореляції Спірмена. Аналіз встановив високу кореляційну залежність між змінними показниками, котра знаходилася в межах r=0,82–0,91 (Cd) та r=0,78–0,96 (Pb) з вірогідністю (р р<0,05) у тварин з різними типами годівлі. Виявлений високий кореляційний звʼязок дасть змогу спеціалістам ветеринарної медицини лише за аналізом крові на вміст кадмію та свинцю швидко застосовувати заходи зі зниження токсичного навантаження організму елементами, вчасно попереджувати виробництво неякісної молочної сировини в т.ч. із застосуванням перевірених в експерименті преміксу та фітобіопрепарату. Подальші дослідження спрямовані на аналіз кореляційного звʼязку між іншими показниками якості та екологічної безпеки молока, кормів, побудову рівнянь регресії, котрі практично сприятимуть діяльності спеціалістів, завданням яких є забезпечення виробництва високоякісного екологічно безпечного коровʼячого молока.