ВЛИЯНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА МИКРОБНЫЙ СОСТАВ БИОПЛЕНКИ НАВОЗНЫХ СТОКОВ (2024)
Изучение состава, структуры и коммуникации между различными микроорганизмами в биопленках является приоритетным направлением развития экологической микробиологии. В составе биопленок бактерии, грибы, простейшие и другие микроорганизмы становятся более устойчивыми к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Микроорганизмы, формирующие биопленки, колонизируют различные поверхности, а также кожу и слизистые оболочки животных и человека, приобретают антибиотикорезистентность и устойчивость к дезинфицирующим веществам. Цель работы заключалась в оценке влияния различных типов синтетических поверхностно-активных веществ на состав биопленок, формирующихся на поверхности свиных навозных стоков. Синтетические поверхностно-активные вещества широко используются в различных отраслях, в том числе в промышленном животноводстве, преимущественно в виде моющих средств и фармакологических препаратов. Биопленки с поверхности навозных стоков извлекали с соблюдением правил асептики и антисептики через 14 суток после начала эксперимента. Микробиологические исследования показали, что внесение катионактивных, неионогенных и анионактивных синтетических поверхностно-активных веществ приводит к существенной трансформации микробиоты биопленки - превалированию грибов Aspergillus ssp. и Candida sp. (44,5-55,2 %) над грамположительными микрорганизмами, характерными для контрольного варианта (81,49%), и формированию более плотных биопленок, способных снижать процессы газовыделения и запаховую нагрузку от навозных стоков. Под влиянием синтетических поверхностно-активных веществ из состава биопленок исчезли Staphylococcus epidermidis , Lactobacillus ssp. и Bifidobacterium ssp., а в варианте с анионактивными веществами также Bacteroides sp. и Pseudomonas sрp. Наибольшую устойчивость к синтетическим поверхностно-активным веществам проявили Clostridium ssp.
Идентификаторы и классификаторы
Биопленки (БП) относятся к старейшим, наиболее успешным, широко распространенным и устойчивым формам жизни на Земле, способным существовать в самых экстремальных условиях [1]. Образуясь на границе раздела фаз, они представляют собой сложные, пространственно и метаболически структурированные консорциумы гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов (МО), объединенных выделяемыми ими внеклеточными полимерными веществами – матриксом. Матрикс содержит полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, липиды и другие соединения. Комплекс внеклеточных биополимеров защищает обитателей БП от высыхания, воздействия токсичных соединений, ультрафиолето-вого излучения и иных неблагоприятных факторов, а также служит источником некоторых питательных веществ [2, 3]. В состав БП могут входить микроводоросли, бактерии, грибы, простейшие, вирусы, археи [4, 5].
Список литературы
1. Flemming H. C. Biofouling and me: my Stockholm syndrome with bio-films // Water Research. 2020. N 173. Р. 115576,. DOI: 10.1016/j.watres.2020.115576
2. Влияние мутаций в синтезе липополисахаридов и полисахаридов, связывающих калькофлуор, на формирование биопленок Azospirillum brasilense / А. В. Шелудько, О. В. Кулибякина, А. А. Широков, Л. П. Петрова, Л. Ю. Матора, Е. И. Кацы // Микробиология. 2008. Т. 77. № 3. С. 358-363. EDN: IKPSRB
3. Flemming H. C., Wingender J. The biofilm matrix // Nature reviews microbiology. 2010. V. 8. N 9. Р. 623-633.
4. Sun P., Gao M., Wu Y. Microflora of surface layers in aquatic environments and its usage // Clean water and sanitation. 2020. P. 1-9,. DOI: 10.1007/978-3-319-70061-8_95-1
5. Трансформация микробиоты отходов животноводства под влиянием химических реагентов для устранения запаха / Е. П. Колеватых, Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина, В. А. Козвонин, Т. Я. Ашихмина // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 4. С. 159-165, 10.25750/1995-4301-2022-4- 159-165. DOI: 10.25750/1995-4301-2022-4-159-165 EDN: OESFEP
6. Vishwakarma V. Impact of environmental biofilms: industrial components and its remediation // Journal of Basic Microbiology. 2020. N 60. Р. 198-206,. DOI: 10.1002/jobm.201900569 EDN: AXGHFT
7. Positive biofilms to guide surface microbial ecology in livestock buildings / V. Guéneau, J. Plateau-Gonthier, L. Arnaud, J. C. Piard, M. Castex, & Briandet // Biofilm. 2022. V. 4. P. 100075,. DOI: 10.1016/j.bioflm.2022.100075 EDN: AAGFUR
8. Metagenomic insights into taxonomic, functional diversity and inhibitors of microbial biofilms / М. Imchen, V. T. Anju, S. Busi, S. M. Mohan, P. Subhaswaraj, M. Dyavaiah., R. Kumavath // Microbiological Research. 2022. V. 265. Р. 127207,. DOI: 10.1016/j.micres.2022.127207 EDN: XYRRCI
9. Влияние различных типов поверхностно-активных веществ на эмиссию газов и микробиоту жидкой фракции навозных стоков / Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина, Е. П. Колеватых, В. В. Рутман // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 3. С. 59-72,. DOI: 10.25750/1995-4301-2023-3-059-072 EDN: QATWBO
10. Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Роль аммонификаторов в эмиссии аммиака из свиных навозных стоков // Известия КГТУ. 2023. № 68. С. 46-54,. DOI: 10.46845/1997-3071-2023-68-46-54 EDN: GSYKLE
11. Биологическое загрязнение пахотных земель отходами свиноводства / Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина, В. А. Козвонин, Е. П. Колеватых, Т. Я. Ашихмина, А. В. Сазанов // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 3. С. 199-205,. DOI: 10.25750/1995-4301-2022-3-199-205 EDN: XVBCUM
12. Goller C. C., Romeo T. Environmental influences on biofilm development // Bacterial Biofilms. 2008. V. 322. Р. 37-66,. DOI: 10.1007/978-3-540-75418-3_3
13. Synthetic and biological surfactant effects on freshwater biofilm community composition and metabolic activity / S. P. Gill, W. R. Hunter, L. E. Coulson, I. M. Banat, & J. Schelker // Applied Microbiology and Biotechnology. 2022. V. 106. N 106. P. 6847-6859, 1. DOI: 10.1007/s00253-022-12179-4 EDN: PZBAKT
14. Рыбальченко О. В., Бондаренко В. М., Орлова О. Г. Ультраструктура микробных биопленок при межклеточных взаимоотношениях бактерий в сообществах // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014. № 4. С. 87-92. EDN: UDQWQH
15. Farm biosecurity measures and interventions with an impact on bacterial biofilms / E. Butucel, I. Balta, D. McCleery, F. Morariu, I. Pe, C. A. Popescu, L. Stef N. Corcionivoschi // Agriculture. 2022. V. 12. N 8. P. 1251,. DOI: 10.3390/agriculture12081251
16. Худяков А. А. Эффективная дезинфекция и подбор дезинфектанта // Ветеринария Кубани. 2011. № 5. С. 26-28. EDN: OGBSEB
17. Cationic and anionic antimicrobial agents co-templated mesostructured silica nanocomposites with a spiky nanotopology and enhanced biofilm inhibition performance / Y. Song, Q. Sun, J. Luo, Y. Kong, B. Pan, J. Zhao, Wang Yue & C. Yu // Nano-Micro Letters. 2022. V. 14. N 1. Р. 83.
18. Изучение адсорбционных и кинетических характеристик природных сорбентов по отношению к катионам свинца (II) / Е. О. Куличенко, Л. П. Мыкоц, Н. А. Туховская, Л. В. Лигай, О. А. Андреева, Э. Т. Оганесян // Химия растительного сырья. 2019. № 3. С. 335-344. EDN: JZRGXP
19. Никифорова Т. Е., Козлов В. А. Закономерности влияния природы полисахаридных материалов на распределение ионов тяжелых металлов в гетерофазной системе биосорбент-водный раствор // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2016. Т. 52. № 3. С. 243-271,. DOI: 10.7868/S0044185616030219 EDN: VYLZZD
20. Феофилова Е. П. Клеточная стенка грибов: современные представления о составе и биологической функции // Микробиология. 2010. Т. 79. № 6. С. 723-733. EDN: NBSLNX
Выпуск
Другие статьи выпуска
Ключевым вопросом исследования является оценка эффективности применения существующих мер автоматизации в электрических распределительных сетях с точки зрения надежности. Вопрос становится актуальным в связи с постоянным увеличением продолжительности линий электропередачи в распределительных сетях, что повышает вероятность повреждения и дальнейшего отключения линии от защит. Рассматриваются способы уменьшения времени, в течение которого происходит недоотпуск электроэнергии, путем применения таких средств автоматики, как селективное автоматическое повторное включение (САПВ) и система автоматического восстановления сети (САВС). В статье проведен расчет основных показателей надежности применения системы автоматического восстановления сети и селективного автоматического повторного включения на примере реального сетевого участка 15 кВ. В качестве объекта исследования выбран участок распределительной сети Калининградской области, включающий в себя две линии электропередачи. Расчеты проводились для трех вариантов конфигурации сети: участок сети в существующем виде без модернизации; участок сети при использовании только САВС; участок сети при совместном использовании САВС и САПВ. При определении индикативных показателей надежности использовалась методика Минэнерго РФ. Проведена сравнительная оценка показателей SAIDI, SAIFI и CAIDI для трех вышеописан-ных вариантов конфигурации сети. Внедрение предложенных мер по автоматизации сети обеспечивает значительное снижение средней продолжительности отключений и в меньшей степени средней частоты отключений линий электропередачи. Наибольший вклад в снижение индикативных показателей надежности вносит применение именно селективного АПВ. Таким образом, проведена оценка эффективности внедрения САВС и САПВ с целью приближения к целевым значениям индикативных показателей надежности электрической сети.
В работе исследуется вопрос возможности применения жесткого поливинилхлорида (ПВХ) в качестве основного материала корпусов малотоннажных судов. Представлена статистика применения материалов корпусов маломерных судов. На 2019 г. в России количество судов, изготовленных из полимерных материалов, не превышало 9 %. Из полимерных материалов подробно рассмотрено применение полиэтилена низкого давления (ПНД) и ПВХ. Приведены основные отечественные организации, занимающиеся проектированием и постройкой судов из ПНД, а также примеры их работ. Выполнено сравнение физико-механических характеристик ПНД и жесткого ПВХ. На основании сравнительного анализа показано, что жесткий поливинилхлорид, с точки зрения физико-механических характеристик, во многом лучше, чем полиэтилен низкого давления. Выделены характеристики и свойства жесткого поливинилхлорида, ограничивающие его использование в качестве основного материала корпуса судна. Проведено сравнительное исследование ползучести образцов из жесткого ПВХ и ПНД. Испытания проводились при усилиях, соответствующих растягивающим напряжениям 5-15 МПа. Каждый образец испытывался на протяжении 2 часов. При выбранных расчетных значениях напряжений образцы из ПНД показали ярко выраженную ползучесть в отличие от образцов из жесткого ПВХ. Отмечено, что кривая ползучести образцов из полиэтилена низкого давления имеет ярко выраженную ступенчатую форму. Представлены примеры способов, позволяющих уменьшить токсичность при горении и улучшить сопротивляемость ползучести, устойчивость к ультрафиолетовому излучению (фотодеструкцию), ударную прочность и морозостойкость жесткого ПВХ, чтобы расширить возможность применения материала в качестве основного в корпусах малотоннажных судов.
В настоящее время широко известными считаются две основные формы ведения промысла - автономная и экспедиционная. Экспедиционная форма ведения промысла была популярна во времена Советского Союза. Однако, учитывая экономические изменения после распада СССР, от экспедиционной формы промысла решили отказаться, т. к. большая часть промысловых судов перешла в коммерческие организации, а плавучие рыбоперерабатывающие базы сильно устарели и были списаны. Эксплуатируемые сегодня большие морозильные рыболовные траулеры (далее БМРТ), построенные во времена СССР, продолжают вести автономный промысел в отдаленных районах Атлантического океана и самостоятельно доставляют готовую продукцию на берег. В настоящей работе рассматривается целесообразность возвращения к экспедиционной форме ведения промысла, при которой добыча и переработка рыбы выполняются судами типа БМРТ, а доставка готовой продукции на берег осуществляется транспортными рефрижераторами (далее ТР). Для определения целесообразности использования ТР необходимо оценить экономические показатели БМРТ при автономной форме промысла, а также рассмотреть экономические показатели от совместной эксплуатации БМРТ и ТР. В качестве промысловых рассматриваются Северный, Центральный и Юго-восточный районы Атлантического океана. Расчетными портами приписки определены Мурманск и Калининград, т. к. иностранные порты закрыты вследствие санкций. В статье рассматривается расчет экономических показателей ведения автономного промысла БМРТ типа «Пулковский меридиан», а также ведения экспедиционного промысла несколькими БМРТ с передачей готовой продукции на ТР типа «50 лет СССР». Экономический расчет выполняется по основным показателям доходов и расходов обоих судов за один рейс и за эксплуатационный период. По результатам анализа выполненных расчетов производится постановка задачи на проектирование судов для обеспечения лучших экономических показателей рыбного промысла в Атлантическом океане.
В настоящее время сельскохозяйственные предприятия, специализирующиеся на производстве нетрадиционных видов молока, кроме коровьего, сталкиваются с вопросами отсутствия персонализированной информации по каждому виду молока в зависимости от вида сельскохозяйственных животных в технических регламентах. Исследование нормативной базы, регулирующей вопросы безопасности пищевой продукции, в частности, молока, показывает наличие расхождений в технических регламентах и стандартах, что определило целью исследования количественную оценку показателей безопасности, в частности, микробиологических, и показателей идентификации сырого кобыльего молока, приближенного по своему составу к женскому молоку, обладающего высокими иммуномодулирующими свойствами и относящегося к молочному сырью для производства продуктов лечебно-профилактического направления и использования в качестве нутриентной поддержки согласно установленному протоколу. Необходимость технического регулирования сырого кобыльего молока как отдельного вида молочного сырья обусловлена отличительными от традиционного коровьего молока идентификационными признаками и возможностями выхода на потребительский рынок производителей кобыльего молока, что требует обеспечения безопасности сырья и продуктов его переработки. Важным моментом является недопущение видовой фальсификации более дешевым коровьим молоком. Установлено, что ТР ТС 021/2011 распространяет свое действие на молоко без выделения его видов. Ряд показателей идентичны в ТР ТС 033/2013 и ГОСТ Р 52973-2008. Наряду с этим, в ТР ТС 033/2013 регламентированное максимальное количество соматических клеток в 3,75 раз больше, чем в ГОСТ Р 52973-2008. В стандарте показатель кислотности дифференцирован, исходя из последующего использования: для детского и лечебного питания - 5 °Т, для производства кумыса и сухого молока - 6°Т, что технологически более целесообразно. Необходима актуализация действующей нормативной базы.
Представлены результаты исследования влияния на показатели мясного фарша растительной добавки, используемой с целью получения комбинированного мясного рубленого функционального продукта с пониженной гликемической нагрузкой. К комбинированной продукции на основе мясного и растительного сырья относятся мясные рубленые полуфабрикаты (котлеты). Комбинирование мясного сырья с растительным, обладающим функциональными свойствами и имеющим низкий гликемический индекс, позволяет создавать продукцию, пригодную для питания больных сахарным диабетом или для потребления ее в целях профилактики данного заболевания. В экспериментах в качестве мясного сырья использовали смесь говядины жилованной 2-го сорта, свинины жилованной полужирной и свиного шпика в определенном соотношении, в качестве растительной добавки - порошок топинамбура вместо использующегося при изготовлении котлет хлеба пшеничного. Порошок топинамбура гидратировали в соотношении с водой 1:2 при температуре 60 °С. Измельченное на волчке мясное сырье тщательно перемешивали с гидратированным порошком топинамбура, количество которого изменяли от 5 до 25 %. Контролем служил мясной фарш без порошка топинамбура. Исследованы функционально-технологические и реологические показатели комбинированного фарша, предназначенного для производства мясных рубленых полуфабрикатов (котлет), обладающих функциональными свойствами по содержанию инулина. Изучено влияние порошка топинамбура на предельное напряжение сдвига, адгезию и эффективную вязкость комбинированного фарша, а также на его функционально-технологические свойства - влагоудерживающую и жиросвязывающую способности. Установлено, что при внесении в фарш для котлет 20 % гидратированного порошка топинамбура обеспечивается соответствие его требованиям, предъявляемым к фаршам для мясных рубленых полуфабрикатов по реологическим показателям, функционально-технологическим свойствам и органолептическим характеристикам. Замена в рецептуре хлеба пшеничного на порошок топинамбура снижает гликемическую нагрузку продукта.
В ряде стран отказ от глютена в последнее время стал модным трендом, однако данная тенденция употребления продуктов без глютена имеет под собой обоснованную платформу, связанную с аутоиммунным наследственным заболеванием - целиакией. При этом заболевании глютен вызывает особую реакцию организма, вследствии чего нарушается всасываемость и усвояемость питательных веществ из продуктов. Одним из возможных направлений создания безглютеновых продуктов или продуктов с пониженным его содержанием является разработка тестовых полуфабрикатов, например пельменей, на основе теста, не содержащего клейковины, имеющей в своем составе белок глютен. В статье рассматривается вопрос возможности использования, с точки зрения санитарно-микробиологических показателей безопасности, промышленно произведенного сепарированного замороженного фарша аквакультурной семги в качестве начинки для пельменей. В проведенных научных исследованиях определено, что на основе теста с пониженным содержанием глютена можно производить рыбные пельмени на основе фарша семги, полученного путем сепарирования пищевых отходов после разделки рыбы. Установлено, что большинство респондентов предпочли бы новые продукты в своем рационе на основе сырья без глютена или с пониженным его содержанием, а также изготовленные с применением рыбного фарша в качестве начинки. На основе проведенных органолептических и микробиологических исследований установлены рекомендуемые сроки хранения рыбных пельменей с использованием безглютенового растительного сырья с начинкой из фарша семги. Разработана структурная технологи-ческая схема производства рыбных пельменей с применением безглютенового теста с начинкой из фарша семги.
Исследовано влияние полученного при термомеханической обработке осадка сточных вод (ОСВ) гранулированного продукта на дыхательную активность и фитопродуктивность загрязненной нефтью серой лесной почвы. На биологических очистных сооружениях г. Казани ОСВ подвергаются термомеханической обработке, в результате которой образуются достаточно устойчивые к влаге и механическому воздействию гранулы размером 3-9 мм с влажностью 5-10 % (далее «гранулят»). Гранулят сертифицирован и фактически является комплексным, органоминеральным удобрением, с потенциальной возможностью стимуляции микробиологических процессов, интенсификации роста растений на деградированных и загрязненных почвах. Внесение гранулята (органическое вещество - 60,4 %, Nобщ. - 3,0 %, Робщ. - 1,5 %, класс опасности IV) стимулирует дыхательную активность, повышает эффективность деструкции нефтепродуктов, увеличивает фитопродуктивность растений, что указывает на возможность его применения при биологической рекультивации нефтезагрязненной почвы. Наблюдаемое снижение коэффициента микробного дыхания в присутствии гранулята отражает повышение устойчивости почвенных микроорганизмов к нефтяному загрязнению. Сравнение исследованных подходов продемонстрировало более высокую эффективность деструкции высоких концентраций нефтепродуктов в серой лесной почве при биологической рекультивации относительно технической. Предусматривающая увлажнение и перемешивание техническая рекультивация почвы в диапазоне содержания нефтепродуктов 2,7-19,7 г/кг мало влияла на дыхательную активность и продуктивность растений, при этом в варианте, содержавшем 2,7 г/кг, эффективность деструкции поллютанта была выше, чем в опытах с гранулятом. При проведении рекультивационных мероприятий на почвенных образцах с высоким содержанием нефтепродуктов внесение гранулята ОСВ из расчета 10 т/га повышает эффективность их деструкции.
Реки бассейна Куршского залива (Неман, Скирвите, Матросовка) являются традиционными местами промышленного и любительского рыболовства корюшки европейской на протяжении многих десятилетий. С 2020 года на р. Дейме осуществляется промышленный лов корюшки европейской, и в настоящее время уже 4 рыболовецкие бригады ведут лов на постоянной основе. Нерестовая миграция в 2022 г. в Дейму продолжалась в течение 19 дней и по длительности совпала с ходом в реку Неман. В Дейме в исследуемый период не выявлена экологическая пресноводная (озерная) форма корюшки европейской - снеток, что характерно для основных нерестовых рек Куршского залива. Размерная структура нерестовой части корюшки европейской р. Деймы схожа с таковой в реках Неман и Матросовка. Отмечено доминирование особей длиной 13-14 см в возрасте 3-4 года и некоторое увеличение их средней длины. Сравнительный межгодовой анализ возрастной структуры корюшки европейской показал переход высокоурожайного поколения в более старшую возрастную группу, что подтверждается данными по средневзвешенному возрасту. В 2022 году самки доминировали в течение всей нерестовой миграции, за исключением выровненности в соотношении полов в середине хода. Несмотря на выявленные биологические особенности корюшки европейской в р. Дейме, она является частью единой популяции Куршского залива и с точки зрения управления водными биоресурсами может рассматриваться как одна единица запаса. Потенциальное место организации промышленного рыболовства в бассейне Вислинского залива - р. Преголя, где корюшка европейская является излюбленным объектом любительского рыболовства.
Издательство
- Издательство
- КГТУ
- Регион
- Россия, Калининград
- Почтовый адрес
- 236022, Россия г. Калининград, Советский проспект, д. 1
- Юр. адрес
- 236022, Калининградская обл, г Калининград, Центральный р-н, Советский пр-кт, д 1
- ФИО
- Волкогон Владимир Алексеевич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@klgtu.ru
- Контактный телефон
- +7 (401) 2995901