Влияние различных способов обработки на численность бактерий рода Clostridium (Clostridia, Bacteria) в побочных продуктах животноводства

Клостридии являются одним из самых крупных родов эубактерий, обитающих в воде, почве, кишечнике человека и животных. Род Clostridium включает как патогенные, так и непатогенные виды. Представители этого рода занимают лидирующее положение среди всех типов бактерий по продуцированию разнообразных токсинов. Благодаря способности к образованию спор эти микроорганизмы способны выживать в самых неблагоприятных условиях. Особую экологическую опасность представляют устойчивые к антибиотикам клостридии, переносимые в окружающую среду в составе навоза сельскохозяйственных животных. В настоящей работе изучено влияние различных способов обработки (аэрация, подкисление, внесение сурфактантов) жидкой фракции (ЖФ) свиных навозных стоков (НС) на видовой состав и численность клостридий. Установлено, что в НС навозонакопительных ванн доминирующее положение занимают Cl. septicum и Cl. perfringens. Оба вида принимают активное участие в аммонификации органических соединений, выделяя в окружающую среду широкий спектр летучих веществ с неприятным запахом. Наиболее высокая доля клостридий выявлена в биопленках, формирующихся на поверхности НС в анаэробных условиях. Такие условия складываются при хранении ЖФ в крытых лагунах, что повышает экологические риски переноса нежелательных микроорганизмов в окружающую среду. Круглосуточная аэрация и подкисление НС до рН 5.5 способствовали снижению количества клостридий. Соответствующие условия привели к формированию консорциумов микроорганизмов, в которых доминирующее положение занимали грибы. В биопленках подкисленных НС доминировали Cl. difficile (32.52%), Cl. putrificum (31.62%) и Cl. septicum (30.72%), в вариантах с добавкой ПАВ – Cl. difficile (69.98 – 95.26%). Наибольшая относительная численность патогенных Cl. difficile (95.26%) наблюдалась в варианте с добавкой катионактивного ПАВ (бензалкония хлорида).

1. Гарайс М. Устойчивые к холоду бактерии Clostridium estertheticum и порча говядины в вакуумных упаковках // Все о мясе. 2011. № 6. С. 7 – 9.

2. ГОСТ 31744-2012. Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Метод подсчета колоний Clostridium perfringens. М.: Стандартинформ, 2014. 16 с.

3. ГОСТ Р 70152-2022. Качество воды. Методы внутреннего лабораторного контроля качества проведения микробиологических и паразитологических исследований. М.: Российский институт стандартизации, 2022. 58 с.

4. Джавадов Э. Д., Новикова О. Б., Женихова Н. И., Безбородова Н. А. Клостридиозы // БИО. 2020. № 6. С. 25 – 31.

5. Колеватых Е. П., Пилип Л. В., Сырчина Н. В., Козвонин В. А. Трансформация микробиоты отходов животноводства под влиянием химических реагентов для устранения запаха // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 4. С. 159 – 165. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-159-165

6. Миронов В. В., Хмыров В. Д. Влияние активной аэрации на интенсивность протекания биотермических процессов в компостируемой смеси // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2002. Т. 8, № 4. С. 668 – 672.

7. Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Оценка эффективности различных препаратов для снижения запахового загрязнения окружающей среды отходами свиноводства // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства. 2022. № 25-2. С. 206 – 215.

8. Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Роль аммонификаторов в эмиссии аммиака из свиных навозных стоков // Известия КГТУ. 2023. № 68. С. 46 – 54. https://doi.org/10.46845/1997-3071-2023-68-46-54

9. Пилип Л. В., Козвонин В. А., Сырчина Н. В., Колеватых Е. П., Ашихмина Т. Я. Влияние подкисления навозных стоков на их микробиологические характеристики // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 3. С. 161 – 167. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-161-167

10. Пилип Л. В., Сырчина Н. В., Козвонин В. А., Колеватых Е. П., Ашихмина Т. Я., Сазанов А. В. Биологическое загрязнение пахотных земель отходами свиноводства // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 3. С. 199 – 205. https://doi.org/10.25750/1995-43012022-3-199-205

11. Пилип Л. В., Сырчина Н. В., Колеватых Е. П. Оценка безопасности восстановленной подстилки, полученной на фильтрационно-сушильной установке // Российский журнал прикладной экологии. 2023. № 1(33). С. 45 – 51. https://doi.org/10.24852/2411-7374.2023.1.45.51

12. Сырчина Н. В., Пилип Л. В., Ашихмина Т. Я. Контроль запахового загрязнения атмосферного воздуха (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 2. С. 26 – 34. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-2-026-034

13. Сырчина Н. В., Пилип Л. В., Колеватых Е. П., Ашихмина Т. Я., Кузнецов Д. А. Влияние гипохлорита натрия на микробиоту и запах навозных стоков // Поволжский экологический журнал. 2023. № 1. С. 107 – 116. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2023-1-107-116

14. Шелыгин Ю. А., Алёшкин В. А., Сухина М. А., Миронов А. Ю., Брико Н. И., Козлов Р. С., Зверев В. В., Ачкасов С. И., Ковалишина О. В., Селькова Е. П., Сафин А. Л., Гренкова Т. А., Халиф И. Л., Фролов С. А., Кашников В. Н., Сушков О. И. Клинические рекомендации национальной ассоциации специалистов по контролю инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, и общероссийской общественной некоммерческой организации «Ассоциация колопроктологов России» по диагностике, лечению и профилактике Clostridium difficile – ассоциированной диареи (CDI) // Колопроктология. 2018. № 3. С. 7 – 23. https://doi.org/10.33878/2073-7556-2018-0-3-7-23

15. Bagge E., Persson M., Johansson K. E. Diversity of spore‐forming bacteria in cattle manure, slaughterhouse waste and samples from biogas plants // Journal of Applied Microbiology. 2010. Vol. 109, № 5. P. 1549 – 1565. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2010.04790.x

16. Blau K. Manure and doxycycline affect the bacterial community and its resistome in lettuce rhizosphere and bulk soil // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. Article number 725. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00725

17. Brunt J., van Vliet A. H., Carter A. T., Stringer S. C., Amar C., Grant K. A., Godbole G., Peck M. W. Diversity of the genomes and neurotoxins of strains of Clostridium botulinum group I and Clostridium sporogenes associated with foodborne, infant and wound botulism // Toxins. 2020. Vol. 12, iss. 9. Article number 586. https://doi.org/10.3390/toxins12090586

18. Hailegebreal G. A review on Clostridium perfringens food poisoning // Global Research Journal of Public Health and Epidemiology. 2017. Vol. 4, № 3. P. 104 – 109.

19. Keis S., Shaheen R., Jones D. T. Emended descriptions of Clostridium acetobutylicum and Clostridium beijerinckii, and descriptions of Clostridium saccharoperbutylacetonicum sp. nov. and Clostridium saccharobutylicum sp. nov. // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2001. Vol. 51, iss. 6. P. 2095 – 2103. https://doi.org/10.1099/00207713-51-6-2095

20. Leggett M. J. Bacterial spore structures and their protective role in biocide resistance // Journal of Applied Microbiology. 2012. Vol. 113, iss. 3. P. 485 – 498. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05336.x

21. Leja K., Myszka K., Czaczyk K. The ability of Clostridium bifermentans strains to lactic acid biosynthesis in various environmental conditions // SpringerPlus. 2013. Vol. 2. Article number 44. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-44

22. Liu X., Zhu Y., Yang S. T. Butyric acid and hydrogen production by Clostridium tyrobutyricum ATCC 25755 and mutants // Enzyme and Microbial Technology. 2006. Vol. 38, iss. 3–4. P. 521 – 528. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2005.07.008

23. Neuhaus J., Schrödl W., Shehata A. A., Krüger M. Detection of Clostridium botulinum in liquid manure and biogas plant wastes // Folia Microbiologica. 2015. Vol. 60, iss. 5. P. 451 – 456. https://doi.org/10.1007/s12223-015-0381-3

24. Paredes-Sabja D., Setlow P., Sarker M. R. Role of GerKB in germination and outgrowth of Clostridium perfringens spores // Applied and Environmental Microbiology. 2009. Vol. 75, iss. 11. P. 3813 – 3817.

25. Reddy R. M., Reddy P. G., Seenayya G. Enhanced production of thermostable β-amylase and pullulanase in the presence of surfactants by Clostridium thermosulfurogenes SV2 // Process Biochemistry. 1999. Vol. 34, iss. 1. P. 87 – 92. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00073-9

26. Sandhu B. K., McBride S. M. Clostridioides difficile // Trends in Microbiology. 2018. Vol. 26, iss. 12. P. 1049 – 1050. https://doi.org/10.1016/j.tim.2018.09.004

27. Scott A., Tien Y. C., Drury C. F., Reynolds W. D., Topp E. Enrichment of antibiotic resistance genes in soil receiving composts derived from swine manure, yard wastes, or food wastes, and evidence for multiyear persistence of swine Clostridium spp. // Canadian Journal of Microbiology. 2018. Vol. 64, iss. 3. P. 201 – 208. https://doi.org/10.1139/cjm-2017-0642

28. Valero A., Olague E., Medina-Pradas E., Garrido-Fernández A., Romero-Gil V., Cantalejo M. J., García-Gimeno R. M., Pérez-Rodríguez F., Posada-Izquierdo G. D., Arroyo-López F. N. Influence of acid adaptation on the probability of germination of Clostridium sporogenes spores against pH, NaCl and time // Foods. 2020. Vol. 9, iss. 2. Article number 127. https://doi.org/10.3390/foods9020127

29. Whitehead T. R., Price N. P., Drake H. L., Cotta M. A. Catabolic pathway for the production of skatole and indoleacetic acid by the acetogen Clostridium drakei, Clostridium scatologenes, and swine manure // Applied and Environmental Microbiology. 2008. Vol. 74, iss. 6. P. 1950 – 1953. https://doi.org/10.1128/AEM.02458-07