Влияние препарата на основе наносеребра на микробиологическое качество птичьего помета

Katarzyna Czyż, Zbigniew Dobrzański, Monika Kowalska-Góralska, Magdalena Senze и Anna Wyrostek

Целью исследования было изучить влияние препарата на основе суспензии наносеребра на минеральном носителе на микробиологический профиль птичьего помета. Исследование проводилось на цыплятах-бройлерах Ross 308. Были сформированы три группы по 84 птицы в каждой. Препарат, использованный в исследовании, состоял из водной суспензии наносеребра, нанесенной на минеральный сорбент. Птицы содержались на подстилке из соломы и опилок; группы были дифференцированы по применению препарата (C – контроль без препарата, I – препарат наносился один раз в начале, II – препарат добавлялся каждую неделю). Объединенные образцы помета отбирали из верхнего слоя помета (шесть проб) для определения количества мезофильных бактерий. Кроме того, в последний день эксперимента были взяты образцы помета в трех точках (у поилки, кормушки, уголка загона) для анализа общего количества микроорганизмов, Salmonella spp., Escherichia coli, энтерококков и плесневых грибов. В случае с количеством мезофильных бактерий наибольшее снижение было отмечено для группы II. Общее количество микроорганизмов, определенное в различных точках загона, не дало четкой взаимосвязи; в некоторых случаях было обнаружено даже увеличение. В результате добавления препарата уменьшилось количество Salmonella spp.; наибольшее снижение было отмечено для образцов, взятых кормушками. Результаты по Escherichia coli не однозначны. Однако в случае с поилками и кормушками было обнаружено снижение по сравнению с контролем, особенно во II группе. Добавление препарата вызывало снижение энтерококков, особенно в образцах, собранных кормушками из группы II. Аналогичная тенденция была обнаружена и для плесневых грибов. Исследование продемонстрировало, что препарат обладает бактерицидными свойствами. Однако его действие варьируется в зависимости от вида микроорганизма и места отбора проб.

1. Введение

Мясо и мясопродукты считаются важным элементом рациона человека, поскольку они обеспечивают организм белками, минералами, витаминами и микроэлементами. Куриное мясо является одним из самых популярных видов мяса в мире, что является результатом нескольких аспектов. Как правило, он легкодоступен, никакие религиозные соображения не влияют на его потребление, и считается полезным, простым в приготовлении и учитывающим интересы потребителей. Производство мяса птицы, особенно цыплят-бройлеров, относится к наиболее динамично развивающимся отраслям мясной промышленности как в Польше, так и во всем мире. За период 2000-2016 годов производство мяса птицы увеличилось более чем на 80 %, а доля мяса птицы на польском рынке увеличилась почти на 30 %. Польша стала лидером по производству мяса птицы в ЕС и одним из наиболее значительных экспортеров.

Таким образом, сектор птицеводства является одним из наиболее интенсивно развивающихся секторов производства мяса во многих странах. Это связано с большой плотностью птиц на небольших площадях, что может быть значительным источником микробиологического загрязнения как подстилки, так и воздуха в животноводческих помещениях. Это, в свою очередь, представляет собой важную проблему как с точки зрения здоровья, так и с точки зрения окружающей среды. Присутствие патогенных или относительно патогенных микроорганизмов создает риск повышенной заболеваемости животных и распространения микроорганизмов и яиц паразитов в воде и почве. Это может привести к включению патогенных организмов в пищевую цепь, что приведет к заражению человека. Люди могут подвергаться воздействию патогенов из птичьего помета непосредственно при контакте с таким пометом или косвенно из-за продуктов-загрязнителей, полученных из домашней птицы. Кроме того, куриный помет, представляющий собой смесь фекалий, корма и материала, используемого в качестве подстилки и перьев, является одним из самых популярных и дешевых органических удобрений, характеризующихся значительным содержанием азота. К сожалению, он также является источником патогенов, которые могут быть потенциально вредны для человека. Компостирование не полностью решает эту проблему, поскольку считается, что некоторые патогенные клетки способны сохраняться в процессе компостирования, и существует даже возможность их повторного роста. Опасность касается также воды, поскольку она может быть загрязнена стоками с птицефабрик, а также с земель, удобренных птичьим пометом.

Поэтому важно искать эффективные методы дезинфекции, чтобы снизить, среди прочего, количество вредных микроорганизмов в животноводческой продукции. Одним из таких методов является использование суспензии наносеребра, наносимой на минеральные носители. Биоцидные свойства серебра были признаны людьми еще в древние времена, и оно использовалось, например, для сохранения воды (серебряных сосудов или монет). Со временем этот элемент также стали использовать в качестве лекарственного средства с антибактериальными и антисептическими свойствами. С развитием нанотехнологий были разработаны различные методы получения наночастиц серебра, поскольку было обнаружено, что вещества в наноформе проявляют совершенно иные и часто более полезные свойства по сравнению с соответствующими сыпучими материалами. В настоящее время наносеребро имеет широкий спектр применений (например, в медицине, фармации, косметологии, химической промышленности, сельском хозяйстве, животноводстве), и многие из этих применений сосредоточены именно на его бактерицидных свойствах.

Наносеребро влияет на рост, передвижение и размножение бактериальных клеток и блокирует дыхание и метаболические реакции, происходящие внутри клетки. Наносеребро окружает бактериальную клетку плотным слоем, что затрудняет перемещение клетки, а жгутики не способны обмениваться генетическим материалом. Бактериальная клетка, окруженная слоем наносеребра, также теряет способность к размножению путем клеточного деления, поскольку наночастицы серебра блокируют процесс построения новых клеточных стенок бактерий. Схема инактивации бактериальных клеток коллоидным серебром заключается в том, что оно катализирует превращение ионов кислорода и молекулярного кислорода в атомарный кислород, который обладает способностью стерилизовать. Предотвращение образования новых клеточных стенок и гибели клеток за счет разрушения существующей клеточной стенки достигается за счет реакции атомарного кислорода с тиоловыми группами цистеина, что приводит к образованию сульфидных связей между аминокислотами. Наносеребряное покрытие также повреждает клеточную мембрану, влияя на ее потенциал таким образом, что нарушаются натрий–калиевые насосы, что, в свою очередь, приводит к изменению объема клеток (набуханию) и ухудшает транспорт сахаров и аминокислот в клетку. Каталитические свойства наносеребра приводят к денатурации белка за счет образования свободных протонов в бактериальных клетках, которые вызывают разрыв дисульфидных связей. Нарушение процесса дыхания бактериальной клетки приводит к нарушению потока электронов в клетке. Серебро блокирует протекание метаболических реакций в клетках. Оно инактивирует каталитическую активность ферментов, вступая в реакцию с − Группы ферментов SH. Механизм действия наносеребра на грибы и вирусы аналогичен описанному выше на примере бактериальных клеток. Наносеребро нарушает водный баланс грибов и влияет на каталитическую деградацию липидных и белковых субстратов вирусов.

Основной задачей препаратов на основе наносеребра в сельском хозяйстве и животноводстве является стерилизация инструментов, оборудования и животноводческих помещений, а также упаковка и хранение как пищевых продуктов, так и отходов животноводства. В животноводстве наносеребро используется для дезинфекции животных, в том числе копыт и вымени. Благодаря такому сильному бактерицидному, фунгицидному и дезодорирующему действию наночастиц, они используются для дезинфекции и защиты поверхности грунта, стен и перегородок хлевов и животноводческих помещений. Применяется для дезинфекции и защиты теплиц, а также контейнеров для хранения кормов и подстилки. Важно, чтобы препараты, содержащие наносеребро, считались безопасными для людей и животных и чтобы их эффективность в уничтожении бактерий и грибков (как сообщается в литературе) составляла более 99 %. Основываясь на моделях на животных, установили, что доза наносеребра в <12   µ г мл −1 с удельной площадью поверхности 30 м 2  g −1 , или <  25 мг кг −1 масса тела при удельной площади поверхности 20 мкм 2  g −1 , является безопасным порогом. С другой стороны, согласно Deshmukh et al. (2019), доза 1,56–6,25 г мл −1 безопасен для человека.

Таким образом, целью нашего исследования было изучить влияние препарата на основе суспензии наносеребра на минеральном носителе на микробиологический профиль птичьего помета.

2. Материалы и методы

2.1. Животные и отбор проб

Материалом животного происхождения, использованным в исследовании, были цыплята-бройлеры линии Ross 308 в возрасте 2 недель. Птицы были случайным образом распределены на три исследовательские группы (по 84 птицы в каждой, по 15 голов). −2 ), их содержали на территории биологического факультета Вроцлавского университета наук об окружающей среде и жизни, Польша, на подстилке из соломы и опилок (1:1), и отдельные группы различались из-за применения препарата на основе наносеребра. Препарат, использованный в исследовании, был получен распылением водной суспензии наносеребра на минеральный сорбент, которым был вспученный вермикулит. Для повышения сорбционной способности препарата было добавлено 5 % гумодетринита. Водную суспензию наносеребра с концентрацией 1000 ppm распыляли на сорбент в количестве 100 мл/л. −1 сорбента ( v/v ) при комнатной температуре. Это позволило нам получить рассыпчатый препарат твердой консистенции, простой в использовании в качестве добавки к подстилке. Подробные характеристики препарата представлены в другом исследовании. Вкратце, содержание Ag в препарате составляло около 253 частей на миллион, в то время как его содержание на поверхности частиц препарата, согласно рентгеноструктурному анализу, составляло 0,13 %. Сканирующая электронная микроскопия показала, что препарат характеризовался расширенной структурой в виде параллельных участков с многочисленными неровностями, образовавшихся в результате структуры вермикулита, которая не была изменена добавлением водной суспензии наносеребра.

Были сформированы следующие группы: контроль (C) – без добавления препарата; группа I – добавление препарата в количестве 15 л (т.е. около 3,7 кг) под поверхность подстилки - один раз в начале эксперимента; и группа II – добавление препарата в количестве 15 л, смешанного с подстилкой, и последующее повторное добавление раз в неделю при добавлении соломы и опилок. Солому и опилки также добавляли в те же дни в контрольной группе и группе I. Толщину слоя помета поддерживали на уровне примерно 5-8 см. Эксперимент длился 4 недели. Исследование проводилось по соглашению со 2-й Местной комиссией по этике экспериментов на животных во Вроцлаве.

Птиц кормили в соответствии со стандартами кормления домашней птицы полными коммерческими смесями типа grower и then finisher (Provimi, Польша), и массу их тела определяли в начале и в конце эксперимента, что позволило нам рассчитать прирост массы тела за период эксперимента. Также были зарегистрированы нормы потребления корма.

Анализ количества мезофильных бактерий в объединенных образцах верхнего слоя помета проводился по дням 0, 5, 10, 15, 20, и 25 экспериментов по польскому стандарту PN-R-64791 в ветеринарной лаборатории VETLAB.

В последний день исследования были дополнительно взяты образцы помета в трех точках (у поилки, кормушки и в углу загона) для количественного и качественного анализа содержания бактерий и грибков. Эти анализы проводились с использованием реагентов и субстратов Merck в соответствии с методологией, изложенной в следующих разделах.

2.2. Определение количества Salmonella spp.

Для определения количества Salmonella spp. в тестируемых образцах использовали метод MPN (наиболее вероятного количества) в трехпробир-ной системе; для предварительного размножения использовали 1 %-ную забуференную пептонную воду. Каждый раз использовали серию разведений с конечным разведением 10-10. Готовые разведения инкубировали при 37  ∘ Выдерживали в течение 24 ч. Выборочное размножение проводили с использованием жидкой селективной среды по Раппопорту с добавлением тетратионата и малахитовой зелени. Количество пробирок в серии соответствовало количеству пробирок с пептоновой водой. Инокулированную среду Раппапорта инкубировали при 43  ∘ C в течение 24 ч. В расчетах использовались БПЛ-агар с бриллиантово-зеленым, фенольным красным и лактозой и XLD-агар с ксилозой, лизином и дезоксихолатом в качестве твердой среды. Твердые среды инкубировали при 37  ∘ В течение 24 ч после инокуляции определяли Salmonella spp. проводили тест на агглютинацию с поливалентной сывороткой HM. Количество видовSalmonella определяли на основе характерного числа, сверяя его с таблицами Маккрэди (McCrady, 1918) для трех технических копий и считывая из них MPN.

2.3. Определение количества кишечной палочки

Для определения количества Escherichia coli в тестируемых образцах использовался метод MPN в трехтрубной системе. На первом этапе выделения использовали бульон Макконки. Каждый раз использовали серию разведений с конечным разведением 10-10. Готовые разведения инкубировали при 43  ∘ Выдерживали в течение 24 ч. По окончании инкубационного периода проводили посев на твердую среду – тергитол-7-агар с добавлением TTC и ЭНДО-агара. Инокулированную среду инкубировали при 43  ∘ C в течение 24 ч. Количество кишечной палочки определяли на основе характерного числа, сверяя его с таблицами Маккрэди для трех повторений и считывая из них MPN. Окончательная идентификация была основана на наборе биохимических микротестов API 20E.

2.4. Определение количества энтерококков

Для определения количества Enterococcus faecalis в тестируемых образцах использовали метод MPN в трехтрубной системе. На первом этапе выделения использовали бульон с азидом и глюкозой. Каждый раз использовали серию разведений с конечным разведением 10-10. Готовые разведения инкубировали при 37  ∘ Выдерживали в течение 24 часов. По окончании инкубационного периода образцы культивировали на твердой среде – агаре с канамицином, эскулином и азидом. Инокулированную среду инкубировали при 37  ∘ C в течение 24 часов. Количество E. faecalis определяли путем определения характерного числа и сопоставления его с таблицами Маккрэди для трех повторений и считывания из них MPN. Окончательную идентификацию Enterococcus faecalis проводили с помощью D-Strep-теста Phadebact.

2.5. Расчет общего количества микроорганизмов с использованием табличного метода

Для расчета количества микроорганизмов в тестируемых образцах был подготовлен ряд десятичных разведений раствора Рингера. Затем последующие разведения переносили в твердые среды, подходящие для тестируемой группы микроорганизмов.:

• Для определения общего количества бактерий в культуре использовали питательный агар.
  
• Картофельно-декстрозный агар (PDA) использовали для определения общего количества грибов.
  

Из каждого разведения получали три параллельных поверхностных культуры на подходящей твердой среде. Культуры инкубировали при 37  ∘ Инкубировали при температуре 24 ч для определения общего количества бактерий, а культуры для определения общего количества грибов - при 25  ∘ C в течение 72 ч.

Для подсчета микроорганизмов были выбраны две планшетки, соответствующие каждому из двух последовательных разведений с количеством колоний, не превышающим 300. После подсчета общее количество бактерий определяли по следующей формуле:

L=∑c(n1+0,1n2)×d,

где ∑c определяется количеством бактериальных колоний на всех тарелках, n1 представляет собой количество чашек, на которых были подсчитаны колонии из первого разведения, n2 представляет собой количество чашек, на которых были подсчитаны колонии после второго разведения, и d показатель разведения ниже, чем тот, при котором начинался подсчет.

В свою очередь, для определения общего количества грибов использовалась следующая формула:

L=∑c(n×d),

где ∑c определяется количеством грибковых колоний на всех тарелках, n определяется количеством чашек, на которых подсчитывались колонии, и d показатель разведения ниже, чем тот, при котором начинался подсчет.

2.6. Статистический анализ

Результаты, касающиеся показателей выращивания и общего количества микроорганизмов в верхнем слое помета, были подвергнуты статистическому анализу с применением программного обеспечения Statistica 13.0. Были рассчитаны средние значения и стандартные отклонения. Нормальность распределения проверяли с помощью критерия Шапиро–Уилка, когда размер выборки составлял <30 или тест Колмогорова–Смирнова, когда размер выборки был ≥30 . Значимость различий между группами определяли с помощью теста Дункана (в случае нормального распределения) и теста Крускала-Уоллиса (отсутствие нормального распределения) на уровне значимости р<0,05 .

В свою очередь, результаты количественного определения количества бактерий и грибов были подвергнуты статистическому анализу с использованием программы SAS 9.2 PL. Из-за прерывистого характера переменной и отсутствия нормального распределения ее значений были использованы тест Краскала–Уоллиса и непараметрический post hoc-тест Данна. Анализ проводился исходя из уровня значимости р<0,05 и р<0,01 . Статистический анализ результатов не показал каких-либо существенных различий, когда экспериментальные факторы включали способ добавления наносеребра и точку отбора проб. Только путем включения числа повторений в группу экспериментальных факторов можно было определить значимость различий между отдельными результатами. Результаты были преобразованы в логарифмическую меру, чтобы представить их на графике.

3. Результаты

Показатели выращивания, полученные в ходе исследования, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели выращивания цыплят-бройлеров (средние значения).

a,b,c значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются по уровню значимости р<0,05 .

Начальная масса тела цыплят была в среднем около 406 г, и это значение в конце эксперимента достигло 18 г. Это нашло отражение в среднем приросте массы тела на уровне 1394 г. Потребление корма составляло в среднем 120 г на голову в день, в то время как значение, выраженное в кг/кг массы тела, составляло 2,07. Статистически значимых различий между группами в отношении потребления и использования корма отмечено не было.

Содержание мезофильных бактерий в объединенных образцах верхнего слоя помета в зависимости от группы показано в таблице 2.

Наибольшее снижение количества мезофильных бактерий по сравнению с контрольной группой наблюдалось во II группе, где препарат на основе наносеребра смешивали с пометом и добавляли на каждую подстилку. Снижение составило примерно от 33% на пятый день до 88 % в последний день эксперимента. Несколько меньшее снижение наблюдалось в группе I, где препарат наносили только один раз под помет в начале эксперимента, и оно варьировалось от 32 % до 53 %. За исключением 0-го дня, т.е. начала эксперимента, между группами были отмечены статистически значимые различия.

Таблица 2

Общее количество мезофильных бактерий в верхнем слое помета (кое  ×  10 8 ) – объединенные образцы (среднее  ±  SD).1

a,b,c значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются по уровню значимости р<0,05 .

Таблицы 3-7 и фиг. 1-5 обобщите результаты количественного анализа бактерий и грибов в образцах помета, собранных в последний день исследования в трех точках экспериментальных загонов (т.е. У поилки, кормушки и в углах загонов).

Количество Salmonella spp. в тестируемых образцах было самым низким в группе I, кормушки, репликация 1, и самым высоким в контрольной группе, кормушки, репликация 1 и контрольной группе, поилки, репликация 3. В большинстве случаев добавление препарата в помет приводило к снижению количества сальмонелл. Наиболее выраженным оно было в случае образцов, взятых в кормушках, где оно достигало даже порядка 10 8 в случае повторения 1 между контрольной группой и группой I или порядка 10 3 в случае 3-й репликации между контрольной группой и группой II. Наименьшие различия наблюдались во всех повторениях для образцов, взятых в углах, где зарегистрированные изменения были небольшими, а в некоторых случаях было отмечено даже увеличение количества (например,, 4.5×106 в группах C и I и 4.5×107 в группе II в повторении 1). Образцы, собранные поильщиками, в целом характеризовались снижением количества сальмонелл в экспериментальных группах по сравнению с контролем, за исключением группы I в повторении 1, где наблюдалось увеличение по сравнению с контрольной группой (таблица 3).

Таблица 3

Количество видовSalmonella в зависимости от типа образца и репликации (кое- мл −1 ).

н.п. – не обнаружено. A,B,C значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости р<0,01 . a,b,c значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости р<0,05 .

Принимая во внимание значения, усредненные по местам отбора проб и повторениям, можно определенно заключить, что применяемый препарат снижал количество сальмонелл в группах, где он применялся (рис. 1).

Принимая во внимание значения, усредненные по местам отбора проб и повторениям, можно определенно заключить, что применяемый препарат снижал количество сальмонелл в группах, где он применялся (рис. 1).

Количество видов Salmonella зависит от места отбора проб и размножения. Пояснения: C – контрольная группа, I – группа I, II – группы II, f – кормушка, d - поилка, c – уголок, а синие столбики – средние значения для групп C, I и II.

Результаты подсчета Escherichia coli показывают, что использованный препарат на основе наносеребра не вызвал существенного снижения их показателей. Наблюдалось снижение между группами С и II в повторении 1 для образцов, взятых поильщиками, между группами С и II в том же повторении для образцов, взятых в углах, между группами С и II в повторении 2 для образцов, взятых кормушками, и между группами С и II в повторении образцов, взятых в углах. Наиболее выраженные различия были отмечены при повторении 3 между контрольной группой и группой I для проб, взятых у кормушек, между группой С и группой II для проб, взятых у поилок, и между группой С и группой II для проб, взятых в углах (таблица 4).

Таблица 4

Количество Escherichia coli в зависимости от типа образца и репликации (кое- мл −1 ).

н.п. – не обнаружено. A,B,C значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости р<0,01 . a,b,c значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости р<0,05 .

На рисунке 2 показаны логарифмически преобразованные значения количества E. coli в тестируемых образцах, а также усредненные значения. Несмотря на значительные различия в индивидуальных пробах и повторениях, эффект препарата на основе наносеребра на снижение количества E. coli по сравнению с контрольной группой отчетливо виден, особенно во второй группе, где вводили более высокую общую дозу препарата.

Количество Escherichia coli зависит от места отбора проб и репликации. Пояснения: C – контрольная группа, I – группа I, II – группы II, f – кормушка, d - поилка, c – уголок, а синие столбики – средние значения для групп C, I и II.

Количество Enterococcus faecalis в тестируемых образцах было самым низким в группе C, corners, репликация 3, и самым высоким в контрольной группе, corners, репликация 3. Добавление исследуемого препарата в помет привело к снижению их количества в большинстве случаев. Оно было наиболее выраженным между контрольной группой и группой I в случае образцов, собранных кормильцами в репликации 1 и в репликации 3, а также для образцов, собранных кормильцами между группой C и группой I. Для образцов, взятых поильщиками, снижение количества Enterococcus faecalis наблюдалось между контрольной группой и группами I и II в репликации 1, в репликации 2 между группами C и группой II и в репликации 3 между контрольной группой и группой II. Наименьшие различия или даже увеличение наблюдались во всех повторениях для образцов, взятых по углам загонов (таблица 5).

Таблица 5

Количество Enterococcus faecalis в зависимости от типа образца и репликации (кое- мл −1 ).

A,B,C значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости p<0,01 . a,b,c значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости р<0,05 .

Как и в случае с Salmonella spp. и Escherichia coli, на рисунке ниже четко показано влияние применяемого препарата на основе наносеребра на снижение количества Enterococcus faecalis в случае II группы по сравнению с контрольной группой (рис. 3).

Количество Enterococcus faecalis зависит от места отбора проб и репликации. Пояснения: C – контрольная группа, I – группа I, II – группы II, f – кормушка, d - поилка, c – уголок, а синие столбики – средние значения для групп C, I и II.

Общее количество бактерий было самым низким в образцах corner во II группе при повторении 2, и самым высоким в образцах corner в контрольной группе при повторении 2. При анализе результатов для отдельных повторов и точек отбора проб трудно найти четкую взаимосвязь. Наблюдалось явное снижение общего количества бактерий в пробах, взятых поильщиками. Однако для образцов, собранных кормушками, наблюдалось даже увеличение общего количества бактерий по сравнению с контрольной группой (группы I и II при повторении 1, группа II при повторении 3), в то время как в случае с corners увеличение произошло только в случае группы I по сравнению с контрольной группой при повторении 1 (таблица 6).

Таблица 6

Общее количество бактерий в зависимости от типа образца и репликации (кое- мл −1 ).

A,B,C значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости p<0,01 .

На рисунке 4 представлены логарифмически преобразованные значения общего количества бактерий в проанализированных образцах и значения, усредненные для точек отбора проб и повторений. Наблюдается четкая тенденция к снижению общего количества бактерий в группах, в которые добавляли препарат на основе наносеребра (рис. 4).

Общее количество бактерий зависит от места отбора проб и репликации. Пояснения: C – контрольная группа, I – группа I, II – группы II, f – кормушка, d - поилка, c – уголок, а синие столбики – средние значения для групп C, I и II.

Результаты, касающиеся общего количества плесневых грибов в проанализированных образцах в зависимости от места отбора проб и репликации, обобщены в таблице 7. Помимо репликации 1, где в случае образцов, собранных в углах, наблюдалось небольшое увеличение общего количества плесневых грибов, можно увидеть явно положительное влияние применяемого препарата на снижение общего количества плесневых грибов в исследованных образцах. Для всех проанализированных образцов значения были самыми низкими во II группе, повторение 2, образцы, собранные кормушками, и самыми высокими в контрольной группе, повторение 3, образцы, собранные кормушками. Снижение в группе II (т.е. в группе, в которой в общей сложности применялась более высокая доза наносеребра) было в целом большим по сравнению с группой I, где препарат применялся один раз в начале эксперимента (таблица 7).

Таблица 7

Общее количество плесневых грибов в зависимости от типа образца и репликации (кое - мл −1 ).

A,B,C значения в строках, отмеченных разными буквами, различаются между группами на уровне значимости p<0,01 .

На рисунке 5 показано общее количество плесневых грибов (значения в логарифмическом преобразовании) в зависимости от места отбора проб и размножения. Из резюме (C, I, II) можно сделать вывод о благоприятном эффекте препарата на основе наносеребра с точки зрения снижения общего количества плесневых грибов в помете.

Общее количество плесневых грибов в зависимости от места отбора проб и размножения. Пояснения: C – контрольная группа, I – группа I, II – группы II, f – кормушка, d - поилка, c – уголок, а синие столбики – средние значения для групп C, I и II.

4. Обсуждение

Хотя наблюдалось некоторое существенное влияние применяемого препарата на основе вермикулита и водной суспензии наносеребра на представленные показатели выращивания (массу тела и приросты), следует иметь в виду, что продуктивность птиц складывается из ряда факторов, и слишком мало наблюдений не позволяют сделать выводы в этом отношении.

Все микробиологические анализы (общее количество бактерий, Salmonella spp., Escherichia coli, Enterococcus faecalis, общее количество плесневых грибов), проведенные в настоящем исследовании, несмотря на различия в результатах между отдельными точками отбора проб (кормушки, поилки, уголки) и повторные анализы, продемонстрировали явный эффект препарата на основе наносеребра, добавленного в подстилку, на снижение уровня микроорганизмов. Это снижение было большим во II группе, в которую препарат добавляли в виде смеси с пометом при каждой подстилке, но и однократное нанесение препарата под подстилку в начале эксперимента привело к более низким значениям анализируемых микробиологических показателей.

В доступной литературе можно найти множество работ по использованию наносеребра для уменьшения количества микроорганизмов в водной среде, почве или в пищевой промышленности, но в основном они касаются экспериментальных исследований. Однако, как показано в этой статье, не было обнаружено работ по изучению биоцидного действия составов, представляющих собой комбинацию наносеребра и минерального сорбента в условиях содержания животных. Поэтому трудно сравнивать наши результаты с литературными данными.

Перед экспериментом, представленным в этой статье, мы провели исследование in vitro с использованием различных препаратов на основе наносеребра, в том числе препарата, примененного в данном исследовании. Препараты на основе водного и спиртового растворов наносеребра наносили на различные минеральные сорбенты (вермикулит, галлуазит и бентонит) и наносили на птичий помет в лабораторных условиях. Наибольшая эффективность была обнаружена для препарата на основе вермикулита и водной суспензии наносеребра, а снижение общего количества бактерий составило около 84 %. Это также послужило основой для выбора препарата, используемого в данном эксперименте. Были провели параллельные тесты на овечьем навозе с использованием, в частности, препарата, примененного в этом исследовании, и они показали, что его добавление на уровне 10 % привело к снижению общего количества бактерий в навозе, смешанном с пометом, примерно на 84 %.

Доступная литература содержит довольно много сообщений о микробиологическом загрязнении птичьего помета. Например, провели исследование для оценки влияния выбранных добавок на снижение микробной контаминации в птичнике. Авторы добились снижения общего количества бактерий на 58,2 %, используя продукты, содержащие природные фосфаты, медь в неорганической форме, железо и белую глину. В другом исследовании те же авторы применяли пероксид кальция и отметили его влияние на стабилизацию микрофлоры помета. Также провели исследование с использованием негашеной извести (CaO) в птичьем помете с целью снижения количества патогенных бактерий. Однако в большинстве исследований, доступных в литературе, представлены результаты обработки помета после производственного цикла без присутствия птиц.

С другой стороны, в отношении антимикробной активности наносеребра имеется обширная литература; однако исследований по его применению для дезинфекции животноводческих помещений недостаточно. Шривастава и др. (2007) продемонстрировали ингибирование роста различных штаммов бактерий в лабораторных условиях с использованием наночастиц серебра. Для E. coli, например, снижение составило от 60 % в зависимости от концентрации наносеребра. Аналогичным образом наблюдали дозозависимое ингибирование роста бактерий с использованием наночастиц серебра, но они пришли к выводу, что размер наночастиц также может влиять на антибактериальную активность. Об этом также сообщают другие авторы, которые утверждают, что частицы наносеребра меньшего размера имеют большую площадь поверхности и, таким образом, демонстрируют лучший антибактериальный эффект по сравнению с наночастицами большего размера.

Действие наносеребра приводит к деградации клеток бактерий, грибков и даже вирусов. Это действие аналогично действию антибиотиков. Проблема с использованием антибиотиков заключается в том, что постоянно появляются новые штаммы бактерий, которые становятся устойчивыми к их воздействию. С другой стороны, в литературе отсутствует информация о возможном развитии устойчивости бактерий к наночастицам серебра, что, вероятно, связано с многорежимным, многоуровневым воздействием этих частиц на микробные клетки. Следует также подчеркнуть, что грамположительные бактерии, такие как, например, энтерококки, более устойчивы к частицам наносеребра по сравнению с грамотрицательными, например, E. coli или Salmonella spp., что также было продемонстрировано в нашем исследовании, а также в исследовании Banach et al. (2016). Клеточная стенка грамотрицательных бактерий состоит из тонкого внутреннего слоя пептидогликана и внешнего слоя липосахаридов, в то время как клеточная стенка грамположительных бактерий содержит слой отрицательно заряженного пептидогликана, который намного толще, чем у грамотрицательных микроорганизмов, что затрудняет процесс прикрепления наночастиц серебра и проникновения через клеточную стенку грамположительных бактерий. Более низкая чувствительность грамположительных бактерий к наночастицам серебра также объясняется большей толщиной клеточной стенки и присутствием тейхоевых кислот, ограничивающих поглощение наночастиц серебра.

Безусловно, следует учитывать потенциальную опасность наночастиц, в том числе серебра. На токсичность наночастиц серебра могут влиять многочисленные факторы, включая их физико-химические свойства, степень воздействия или сферу их биологической активности. Их широкое применение может привести к накоплению во всех компонентах окружающей среды. Однако степень этого накопления и далеко идущие последствия трудно предсказать.

5. Выводы

Проведенное исследование продемонстрировало, что препараты на основе наночастиц серебра могут быть альтернативой для применения в птичьем помете и, предположительно, в подстилке другого домашнего скота. Применение препарата на основе наносеребра приводит к снижению доли потенциально патогенных бактерий, способствуя, таким образом, повышению сохранности помета, а также улучшению состояния здоровья животных, не подвергающихся высокому содержанию бактерий в процессе выращивания. Это, в свою очередь, должно иметь значение также для людей и потребителей мяса птицы. Однако необходимы дальнейшие исследования, также касающиеся возможных рисков, возникающих в результате применения наносеребра в птицеводстве.