CC BY
127
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11214 УДК: 636.5:636.085
Микробиологическая контаминация кормов и электрофизический метод ее снижения
о. М. Соболева12, кандидат биологических наук, доцент (e-mail: [email protected]) М. М. колоСовА1, кандидат химических наук, доцент
л. А. ФилиПовиЧ1, кандидат педагогических наук, доцент
1Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт, ул. Марковцева, 5, Кемерово, 650056, Российская Федерация 2Кемеровский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации, ул. Ворошилова, 22 а, Кемерово, 650056, Российская Федерация
Резюме. Микробная контаминация кормов снижает эффективность производства и качество продукции животноводства и птицеводства. Цель работы - определение степени микробной контаминации кормов и оценка эффективности использования электрофизического метода ее снижения. Качество кормов для сельскохозяйственной птицы (комбикорм для кур-несушек; смесь кормовая растительного происхождения гранулированная; пшеница яровая 5 класса) исследовали в Кемеровском государственном сельскохозяйственном институте в 2018 г. Масса объединенной пробы - 4 кг для каждого вида корма, из них 2 кг - контроль,2 - опытный образец. Повторность опыта трехкратная аналитическая. Микрофлора кормов представлена как фитопатогенной, так и сапротрофной составляющей, патогенных для человека и животных видов микроорганизмов не обнаружено. Общее число грибов для комбикорма составило 1,2 • 102 КОЕ/г, для кормосмеси -1,9 • 102 КОЕ/г, для зерна пшеницы - 1,5 • 103 КОЕ/г. Общее микробное число соответственно 3,0 • 105; 6,3 • 105; 2,7 • 106 КОЕ/г. Для фуражного зерна общее микробное число превысило нормативный показатель в 54 раза. Обработка кормов в электромагнитном поле бегущей СВЧ-волны по технологии ООО «ЭкоМашСервис» (Россия) при непрерывном движении материала во вращающейся диэлектрической трубе-реторте, установленной в волноводах сушильной камеры СВЧ-тракта, позволяет одновременно подсушивать и обеззараживать материал. СВЧ-обработка (мощность 60 кВт, частота магнетрона 915 МГц, экспозиция 90 секунд) снизила микробную контаминацию. Для комбикорма уменьшение общего микробного числа относительно контроля составило 142,9 раза, кормосмеси - 7,9 раза, зерна пшеницы - 16,9 раза; общего числа грибов - в 4,0; 17,3 и 4,8 раза соответственно. Использованный электрофизический метод обработки эффективно снижал контаминацию кормов для продуктивной птицы. Ключевые слова: корма для сельскохозяйственной птицы, комбикорм, кормосмесь, фуражное зерно, микробиологическая безопасность, электромагнитное поле сверхвысокой частоты.
Для цитирования: Соболева О. М., Колосова М. М., Фи-липович Л. А. Микробиологическая контаминация кормов и электрофизический метод ее снижения // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 12. С. 50-52. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11214.
Санитарное качество кормов определяют по степени их контаминации представителями сапротрофной, условно-патогенной и патогенной микрофлоры, а также токсическими веществами антропогенного и биологического происхождения. Корма могут быть загрязнены остатками пестицидов, которые применяют при возделывании фуражных культур [1, 2], токсическими элементами, выбрасываемыми в
окружающую среду промышленными предприятиями и автотранспортом [3], микотоксинами [4, 5], фито-токсинами, нитратами и нитритами [6].
Низкая продуктивность, заболеваемость и гибель сельскохозяйственных животных нередко связаны с обсемененностью сырья и кормов патогенными микроорганизмами: сальмонеллами, энтеропато-генными типами кишечной палочки, токсическими штаммами клостридий и др. [7, 8]. Несмотря на успехи последних лет в оптимизации кормления сельскохозяйственных животных и птицы, роль микробной контаминации корма в снижении эффективности производства требует дополнительного внимания и изучения [9].
Количественный и качественный состав микрофлоры кормов для сельскохозяйственной птицы весьма разнообразен и формируется под действием многих факторов. Прежде всего, если корм представляет собой продукт переработки растительного сырья, то в готовый продукт в значительной мере переходит эпифитная микрофлора сырья, а также микроорганизмы, находящиеся на оборудовании для переработки, в цехах, складских помещениях и так далее. Особую группу составляют фитопатогенные микроорганизмы, в том числе плесневые грибы [10]. Они поражают растения еще в полевых условиях и могут продуцировать разнообразные по химической природе микотоксины.
К сожалению, значительная часть производимых в России кормов содержит следы нежелательной микрофлоры, включая живые сапротрофные, патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, а также метаболиты токсигенных видов. Например, в шестилетнем эксперименте показано, что значительная часть комбикормов для сельскохозяйственной птицы не соответствует требованиям нормативной документации по степени загрязнения патогенной микрофлорой, микроскопическими грибами и ми-котоксинами [11].
Один из методов снижения уровня микробной контаминации кормов и их отдельных ингредиентов -обработка электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ). Такое воздействие обеспечивает эффективное обезвреживание токсикогенных микроорганизмов и способствует сохранению необходимых технологических свойств [12, 13, 14], улучшает физико-химические показатели продукции и обеспечивает микробиологическую безопасность на стадиях переработки и хранения зерна и продуктов из него [15, 16]. К гибели микроорганизмов приводит как прямое влияние ЭМП СВЧ, так и косвенное воздействие, обусловлено повышением температуры среды в сочетании с образующимся при этом водяным паром [14].
Цель работы - оценить эффективность электрофизического метода снижения микробной контаминации кормов для сельскохозяйственной птицы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в Кемеровском государственном сельскохозяйственном институте в 2018 г. на оборудовании
и по технологии, разработанным ООО «ЭкоМашСер-вис» (Россия).
Производительность технологической линии «Волна 100» составляет до 100 т/сут., при потребляемой мощности электроэнергии порядка 50 кВт/т материала. При универсально подобранном режиме диэлектрического нагрева в электромагнитных полях бегущей СВЧ-волны и непрерывном движении материала во вращающейся диэлектрической трубе-реторте, установленной в волноводах сушильной камеры СВЧ-тракта, происходит его одновременное подсушивание и обеззараживание. В работе использовали следующий режим СВЧ-обработки: мощность - 60 кВт, частота магнетрона - 915 МГц, экспозиция - 90 с.
Объектами исследования служили следующие образцы кормов для сельскохозяйственной птицы:
комбикорм для кур-несушек КК-1 (ГОСТ Р 515812001), в состав которого, согласно информации производителя, входят отруби пшеничные, кормовой зернопродукт II категории, пшеница, мел, жмых подсолнечный, соль, премикс П1-2;
смесь кормовая растительного происхождения гранулированная (ТУ 9295-001-21432851-01), включающая отруби пшеничные и зерносмесь дробленую;
пшеница яровая 5 класса (ГОСТ 9353-2016).
Отбор проб проводили согласно ГОСТ 13496.02016. Масса объединенной пробы для каждого вида корма (комбикорм, кормосмесь, фуражное зерно) -4 кг, контрольной (без обработки) и опытной (обработанной в поле СВЧ) проб - по 2 кг.
Среди разнообразных показателей микробиологической обсемененности кормовых продуктов основными считают следующие: общее микробное число (ОМЧ), общее число грибов (ОЧГ) и сальмонелл, кишечную палочку (Escherichia coli). Именно они указаны в нормативной документации (табл. 1).
Таблица 1. требования к комбикормам для продуктивной птицы согласно проекту таможенного регламента Евразийского экономического союза «о безопасности кормов и кормовых добавок» Наименование показателя \ Допустимый уровень Микробиологические показатели: ОЧГ, КОЕ/г, не более: 5 ■ 104
ОМЧ, КОЕ/г, не более: 5 ■ 105
Наличие патогенных микроорганизмов: сальмонеллы в 50,0 г не допускается
E. coli в 1,0 г не допускается
патогенные эшерихии в 50,0 г не допускается
Определение общего микробного числа, бактерий группы кишечной палочки (БГКП) и сальмонелл проводили в соответствии с Правилами бактериологического исследования кормов (1975 г.) и ГОСТ ISO 7218-2015. Общие требования и рекомендации по микробиологическим исследованиям». Общее число грибов определяли по ГОСТ 10444.12-2013. При этом предварительные разведения готовили в соответствии с ГОСТ Р 51426-2016. Для определения величин указанных показателей чашечными методами использовали следующие питательные среды: Сабуро, Эндо («Питательные среды», РФ), Кесслера, КМАФАнМ («Биокомпас-С», РФ), висмут-сульфитный агар («Микроген», РФ). Повторность опыта трехкратная аналитическая. Результаты представлены в виде средних арифметических; достоверность различий, по сравнению с контролем,
находили по F-критерию при уровне значимости 0,05.
результаты и обсуждение. Среди представленных образцов корма наибольшая концентрация бактерий отмечена в фуражном зерне пшеницы -2,7-106 КОЕ/г (табл. 2), несколько ниже - в кормос-меси (6,3-105 КОЕ/г), что выше допустимого уровня. Общая обсемененность комбикорма для кур-несушек составляла 3,0105 КОЕ/г и соответствовала требованиям таможенного регламента ЕАЭС.
Таблица 2. Бактериологические характеристики изучаемых кормов после СвЧ-обработки, кое/г*
Вид корма Показатель Результат испытаний
контроль 1 после СВЧ
Комбикорм ОЧГ 1,2 102 0,3 102
ОМЧ 3,0105 2,1 103
Кормосмесь ОЧГ 1,9 102 1,1 ■10
ОМЧ 6,3105 0,8 105
Фуражное ОЧГ 1,5-103 3,1 102
зерно ОМЧ 2,7106 1,6 105
*сальмонеллы и БГКП отсутствовали во всех образцах.
В отношении санитарно-показательных БГКП и сальмонелл все три представленных образца корма безопасны - индикаторные микроорганизмы в требуемых объемах кормов не обнаружены.
СВЧ-обработка привела к снижению микробной контаминации всех исследованных кормов: комбикорма - в 142,9 раз, кормосмеси - в 7,9 раз, зерна пшеницы - в 16,9 раз. Полного уничтожения бактериального компонента микрофлоры кормов при использованном режиме СВЧ-обработки добиться не удалось - оставшиеся жизнеспособными бактерии относятся, в большинстве своем, к представителям рода Bacillus. Они способны к спорообразованию и, по всей видимости, устойчивы к использованному в работе режиму электрофизического воздействия.
Более сильное снижение числа бактерий для комбикорма, по сравнению с другими образцами, объясняется, видимо, его составом. Молекулы воды и липидов отличаются максимальным поглощением электромагнитных волн относительно других органических и неорганических соединений [17]. В состав комбикорма, в отличие от кормосмеси, входит жмых подсолнечный. Этот ингредиент приводит к увеличению общего количества жиров в корме и, соответственно, повышает их поглощающую способность относительно электромагнитного излучения.
Микологический анализ изучаемых образцов показал, что общее число грибов в них ниже верхней границы допустимого диапазона (см. табл. 2). Однако даже для кормов подобного качества СВЧ-обработка может оказаться полезной, поскольку любое снижение микробной нагрузки дает дополнительное преимущество при хранении, особенно при неконтролируемом ухудшении его условий. Нельзя забывать и о контаминации кормов микотоксинами, содержание которых может расти вместе с увеличением числа их продуцентов.
Максимальное в опыте количество спор микроми-цетов отмечено в необработанном зерне пшеницы -1,5-103 КОЕ/г, минимальное - в комбикорме - 1,2-102 КОЕ/г. Электрофизическое воздействие привело к снижению числа жизнеспособных микрокопических грибов. Разница с контролем составила для комбикорма 4,0 раза, для зерна пшеницы - 4,8 раза, для кормосмеси - 17,3 раза.
Среди выделенных микромицетов идентифицированы роды Pénicillium и Aspergillus (складские плесени, некоторые из которых продуцируют охра-токсин А), а также Fusarium (относится к категории полевых плесеней, некоторые виды продуцируют Т-2 токсин).
выводы. Микрофлора исследованных образцов корма представлена как фитопатогенной, так и сапротрофной составляющей, однако патогенных для человека и животных видов микроорганизмов не обнаружено. По величине ОМЧ фуражное зерно пшеницы и кормосмесь не соответствовали допусти-
мому уровню. СВЧ-обработка снижала микробную контаминацию всех исследованных кормов: для комбикорма уменьшение ОМЧ относительно контроля составило 142,9 раза, кормосмеси - 7,9 раза, зерна пшеницы - 16,9 раза; уменьшение ОЧГ - 4,0; 17,3 и 4,8 раза соответственно. Таким образом, электрофизический метод СВЧ-обработки кормов на оборудовании ООО «ЭкоМашСервис» в использованном режиме (мощность - 60 кВт, частота магнетрона - 915 МГц, экспозиция - 90 с) показал свою эффективность в отношении снижения микробной контаминации кормов.
Литература.
1. Kumar M., Chand R., Shah K. Mycotoxins and pesticides: toxicity and applications in food and feed//Microbial Biotechnology. Singapore: Springer, 2018. Рр. 207-252. DOI: 10.1007/978-981-10-7140-9_11.
2. Изучение накопления пестицидов в системе «почва-растение» и возможности получения безопасных кормов/Н. С. Павлова, В. П. Галимова, Н. В. Блинов и др. // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. 2017. № 3. С. 68-73.
3. Фешин Д. Б. Полихлорированные бифенилы в кормах для домашней птицы/Д. Б. Фешин, К.А. Комарова, В. А. Желтов и др.// Токсикологический вестник. 2008. № 4. С. 9-13.
4. Труфанов О., Котик А., Труфанова В. Микотоксины в кормах для птицы //Животноводство России. 2017. № 7. С. 5-8.
5. Detection of toxigenic mycobiota and mycotoxins in cereal feed market/Z. U. Hassan, R. F. Al-Thani, Q. Migheli, eta // Food Control. 2018. Vol. 84. Рр. 389-394. DOI: 10.1016/j.foodcont.2017.08.032.
6. Сатюкова Л. П. Контроль и изучение токсичных элементов в комбикормах с целью раннего выявления элементных токсикозов у птиц /Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии». 2017. № 1 (21). С. 91-96.
7. Salmonella risk to consumers via pork is related to the Salmonella prevalence in pig feed/M. Ronnqvist, V. Valttila, J. Ranta eW. // Food microbiology. 2018. Vol. 71. Рр. 93-97. DOI: 10.1016/j.fm.2017.03.017.
8. The effect of phytogenics on growth traits, blood biochemical and intestinal histology in broiler chickens exposed to Clostridium perfringens challenge/A. M. Abudabos, A. H. Alyemni, Y. M. Dafalla, eta// Journal of applied animal research. 2018. Vol. 46. No. 1. Рр. 691-695. DOI: 10.1080/09712119.2017.1383258.
9. Бородай В. П., Фотина Т. И., Сурай П. Ф. Микробная контаминация корма в птицеводстве: скрытая угроза // Ветеринария. 2012. № 5. С. 25-30.
10. Antagonistic potential of fluorescent pseudomonads colonizing wheat heads against mycotoxin producing alternaria and fusaria / T. Mller, S. Ruppel, U. Behrendt, eta. //Frontiers in microbiology. 2018. Vol. 9. Рр. 21-24. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02124.
11. Биологические токсиканты алиментарного происхождения / С. В. Шабунин, В. И. Беляев, Л. И. Ефанова и др. // Ветеринария. 2016. № 1. С. 47-50.
12. Сыроватка В. И. Машинные технологии приготовления комбикормов в хозяйствах. М., 2010. С. 118-123.
13. Долгов Г. Л., Белов А. А., Шаронова Т. В. Установка для обеззараживания комбикормов // Вестник ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. 2013. № 4 (80). Ч. 2. С. 66-69.
14. Ихлов Б. Л., Мельниченко А. В., Ощепков А. Ю. Действие сверхвысокочастотного электромагнитного поля на микроорганизмы // Вестник новых медицинских технологий. 2017. Т. 4. №2. С. 141-146.
15. Юсупова Г. Г., Юсупов Р. Х., Пахомов В. И. Современные технологии управления процессами обеспечения качества и безопасности сырья для комбикормов // Вестник ВНИИМЖ. 2014. № 1. С. 26-31.
16. Сыроватка В. И. Перспективные технологии производства комбикормов /Зоотехния. 2016. № 10. С.7-12.
17. Мышкин В. Ф. Структура и свойства воды, облученной СВЧ излучением. / В. Ф. Мышкин, В. А. Власов, В. А. Хан и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. № 81. 2012. С. 64-75.
Microbiological Contamination of Feed and Electrophysical Method
of Its Reduction
O. M. Soboleva12, M. M. Kolosova1, L. A. Filipovich1
'Kemerovo State Agricultural Institute, ul. Markovtseva, 5, Kemerovo, 650056, Russian Federation
2State Medical University of Kemerovo of Ministry of Healthcare of the Russian Federation, ul. Voroshilova, 22а, Kemerovo, 650056, Russian Federation
Abstract. Microbial contamination of feed reduces the efficiency of production of livestock and poultry products, adversely affects the quality of these products. The aim of this work was to determine the degree of microbial contamination of feed and evaluate the effectiveness of an electrophysical method of its reduction. The quality of feed for poultry (mixed fodder for laying hens; granulated fodder mixture from plants; spring wheat of the 5th class) was investigated in the Kemerovo State Agricultural Institute in 2018. The mass of the combined sample was 4 kg for each type of feed, of which 2 kg were the control, 2 kg were the tested sample. The replication of the experiment was threefold, analytical. The microflora of the feed was represented by both the phytopathogenic and saprotrophic components; species of microorganisms pathogenic for humans and animals were not found. The total number of fungi for mixed fodder was 1.2*10E2 CFU/g, for fodder mixture - 1.9*10E2 CFU/g, for wheat - 1.5*10E3 CFU/g. The total microbial number was, respectively, 3.0*10E5 CFU/g, 6.3*10E5 CFU/g, 2.7*10E6 CFU/g. For forage grain, the total microbial number exceeded the standard rate 54 times. Processing of feed in the electromagnetic field of the microwave traveling wave according to the technology of EcoMashService (Russia) with the continuous movement of the material in the rotating dielectric tube-retort, installed in the waveguides of the drying chamber of the microwave tract, enabled to dry and disinfect the material simultaneously. Microwave processing (power of 60 kW, magnetron frequency of 915 MHz, exposure of 90 seconds) reduced microbial contamination. For mixed fodder, the decrease in the total microbial number relative to the control was 142.9 times, the fodder mixture - 7.9 times, wheat grain - 16.9 times; the decrease in the total number of fungi was 4.0, 17.3 and 4.8 times, respectively. The used electrophysical method of treatment effectively reduced the contamination of poultry feed.
Keywords: poultry feed; mixed fodder; feed mixture; forage grain; microbiological safety; electromagnetic field of ultrahigh frequency.
Author Details: O. M. Soboleva, Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof. (e-mail: [email protected]); M. M. Kolosova, Cand. Sc. (Chem.), assoc. prof.; L. A. Filipovich, Cand. Sc. (Ped.), assoc. prof.
For citation: Soboleva O. M., Kolosova M. M., Filipovich L. A. Microbiological Contamination of Feed and Electrophysical Method of Its Reduction. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2018. Vol. 32. No. 12. Pp. 50-52 (in Russ.). DOI: 10.24411/02352451-2018-11214.
