CC BY
40
УДК 541.64
Г. В. Надеева, Г. Ю. Яковлева, Р. Э. Хабибуллин, Д. М. Усманова
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ВОЗДУХА ОТДЕЛА РЕДКИХ РУКОПИСЕЙ БИБЛИОТЕКИ КАЗАНСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Ключевые слова: арабографическая рукопись, биоповреждение, микроорганизмы, микроскопические грибы.
При исследовании воздуха помещений отдела редких рукописей и книг Научной библиотеки им. Н.И. Лобачевского КФУ было показано превышение допустимых значений в осенне-летний период. 89 % выделенных микромицетов принадлежали к роду Pénicillium и лишь 11 % - к роду Aspergillus. Все выделенные из воздуха микромицеты обладали целлюлазной активностью. Пять из них можно отнести к потенциальным деструкторам арабографических рукописных книг.
Keywords: arabographic manuscript, biodégradation, microorganisms, microscopic fungi.
It has been shown that the indoor air of rare manuscripts and books department of KFU library exceed the permissible values in the summer / autumn period. 89 % of selected microscopic fungi belonged to the genus Penicillium and only 11 % - to the genus Aspergillus. All micromycetes isolated from air had cellulase activity. Five of them can be classified as the potential destructors of arabographic manuscripts.
Введение
Рукописные документы являются ценнейшим памятником культуры, науки и искусства и требуют особых условий для хранения. Изменение окружающей экологической обстановки, загрязнение атмосферы - все это ускоряет естественное старение рукописных книг. Не меньшую опасность представляют повреждения, которые вызываются микроорганизмами. Это в первую очередь связано с тем, что материалы, из которых изготовлены рукописи (бумага, клеи, нитки, кожа для переплетов), в силу своего органического происхождения, подвержены опасности биологического повреждения. Выделяемые в процессе жизнедеятельности микроорганизмов метаболиты (ферменты, органические кислоты и пигменты) разрушают органическую основу хранимых материалов. К настоящему времени огромное количество письменных памятников было уничтожено или серьезно повреждено в результате неправильного хранения (на чердаках, сырых подвалах и др.). Влажность, запыленность, отсутствие
проветривания - все это способствовало активному развитию микроорганизмов. Микробиологические исследования древних книг и в том числе и рукописных памятников проводятся в самых разнообразных архивах и книгохранилищах всего мира [1-4]. Проведенный ранее
микробиологический анализ арабографических рукописных книг хранящихся в отделе редких рукописей и книг Научной библиотеки им. Н.И. Лобачевского КФУ (ОРРК НБЛ КФУ) позволил выделить микробное сообщество, состоящее главным образом из спорообразующих бактерий и микромицетов. Выделенные виды микромицетов были отнесены к р. Penicillium, Aspergillus, Alternaria и др. [5].
Однако следует отметить, что вторичное загрязнение документов в библиотеках может быть связано в первую очередь с несоблюдение
санитарно-гигиенического режима. Большое влияние на сохранность документов оказывает состав воздуха. Концентрация вредных примесей в воздухе помещений для хранения документов должна соответствовать санитарным нормам, приведенным в ГОСТ 7.50-2002 «Консервация документов. Общие требования». Наряду с обследованием книгохранилищ и самих фондов микробиологический контроль воздуха крайне важен, так как именно через воздух может происходить контаминация книг и документов. Не следует забывать, что многие микромицеты обладают токсическими и вирулентными свойствами и могут стать причиной не только деструкции рукописей, но и вызывать различные заболевания и аллергию у персонала.
В связи с вышесказанным целью данной работы является микробиологический анализ воздуха в помещениях ОРРК НБЛ КФУ.
Экспериментальна часть
Отбор и анализ проб воздуха. Микробиологический контроль воздуха в ОРРК НБЛ КФУ производили в трех комнатах: в читальном зале (№ 1), в рабочей комнате сотрудников библиотеки (№ 3), в хранилище рукописей (.№ 6), находящихся в восточном секторе ОРРК и коридоре.
Отбор проб воздуха осуществляли седиментационным методом. Для определения общей микробной обсемененности открытые чашки Петри со стерильной плотной питательной средой расставляли одновременно в разных местах хранилищ: у входа, в углах, у внутренних стен, на рабочих столах, вдоль окон, между стеллажами. В помещениях точки отбора проб устанавливали на горизонтальной поверхности, пробы отбирали днем (в период активной деятельности человека), после влажной уборки и проветривания помещений. Для определения общей микробной обсемененности чашки с мясо-пептонным агаром (МПА) фирмы
ЗАО «НИЦФ» (г. Санкт-Петербург) оставляли открытыми на 1 час.
После окончания экспозиции все чашки закрывали, помещали в термостат на сутки для подращивания, затем на 48 часов оставляли при комнатной температуре для образования пигмента пигментобразующими микроорганизмами. Для выявления микромицетов чашки выдерживали в течение 7 - 10 суток.
Для определения микробного числа подсчитывали колонии, выросшие на среде МПА в чашках Петри, и рассчитывали количество микроорганизмов в 1 м3 по формуле В. Л. Омелянского:
_ э-100-5-1000
х к^ЛГт
где х - количество микроорганизмов в 1 м3; а -количество микроорганизмов, выросших на чашке Петри; В - площадь чашки Петри; Т - время экспозиции, 100 - площадь в см2, на которую происходило оседание микроорганизмов; 1000 -исходный объем воздуха в л; 5 - время по расчету Омелянского; 10 - объем воздуха (л), с которого происходило оседание микроорганизмов.
Выделенные микромицеты для дальнейшего исследования пересевали на среду Чапека производства ООО «БиоКомпас-С» (г. Углич, Ярославская обл.).
Идентификация выделенных
микроорганизмов. Идентификацию микроскопических грибов проводили на основании их морфолого-культуральных свойств, используя определители «Определитель токсинообразующих микромицетов» [6], «Определитель патогенных и условно патогенных грибов: справочное издание» [7]. Световую микроскопию проводили на микроскопах PrimoStar, CarlZeiss.
Определение целлюлазной активности. Наличие целлюлазной активности у выделенных изолятов определяли качественным методом. Накопительные культуры выращивали в пробирках с селективной средой Гетчинсона. После посева на дно пробирки опускали полоску стерильной фильтровальной бумаги, не содержащей крахмал. Полоска бумаги на 3-5 см выступала над средой. О целлюлазной активности судили по степени гидролиза фильтровальной бумаги.
Визуально оценивали изменение субстрата при росте на целлюлозе по 5-бальной системе: 1 балл (+) - обнаружено прорастание отдельных спор; 2 балла (++) - слабый рост мицелия, отсутствие разрушенных участков целлюлозы; 3 балла (+++) -обильный рост мицелия в виде ветвящихся гиф; 4 балла (++++) - рост грибов виден отчетливо, хорошо развитый мицелий обволакивает целлюлозный субстрат; 5 баллов (+++++) -визуально отмечается деградация субстрата.
Статистическая обработка результатов. Математическую обработку данных проводили в стандартной компьютерной программе "Excel 7.0". В работе все эксперименты были проведены не менее чем в трех повторностях. Группу данных
считали однородной, если среднеквадратическое отклонение с в ней не превышало 13 %. Различие между группами считали достоверным при критерии вероятности Р<0.05.
Результаты и их обсуждения
Согласно ГОСТ 7.50-2002
микробиологический контроль состояния воздуха в библиотечных помещениях должен осуществляться два раза в год, а при необходимости и чаще. Показателями состояния воздуха при этом являются количественный и видовой состав микроорганизмов. Учитывая значительную обсемененность арабографических рукописей микроорганизмами [5], анализ воздуха проводился в выбранных помещениях один раз в сезон.
Как видно из рисунка 1 осенью 2013 г, летом и зимой 2014г отмечалось превышение допустимых значений общего количества микроорганизмов (КОЕ / м3). Наиболее неблагополучным оказалось состояние всех помещений, за исключением книгохранилища, в летний период. Это может объясняться тем, что контроль проводился в очень дождливый период лета.
осень 2013 зима 2014 лето 2014 осень 2014
Рис. 1 - Сезонные изменения микрофлоры воздуха в помещениях ОРРК: 1 - читальный зал №1; 2 - рабочая комната сотрудников №3; 3 -книгохранилище №6; 4 - коридор
Известно, что микроорганизмы в воздухе находятся на частичках пыли, в капельках воды, переносимые потоками воздуха при проветривании, попадая извне на одежде, обуви и вещах посетителей. Зараженность воздуха зависит от различных факторов: погодных и климатических условий, времени года и многих других. Было показано, что наибольшее число микроорганизмов в воздушных потоках наблюдается в весенне-летний период, снижаясь зимой [8]. Теплая и влажная погода приводит к повышению относительной влажности воздуха, что способствует оседанию спор и повышению концентрации жизнеспособных микроорганизмов. Масса споры или частицы мицелия вследствие набухания увеличивается, и осаждение происходит быстрее. В осенний и зимний периоды прошлого года, в помещениях читального зала №1 и рабочей комнаты сотрудников №3 наблюдалось повышенное значение ОМЧ. Неожиданным оказалось то, что помещение
книгохранилища находилось в удовлетворительном состоянии во все сезоны, несмотря на то, что там хранится большое количество достаточно поврежденных рукописей. Видимо, это объясняется тем, что вход в помещение строго ограничен, проветривание затруднено, вследствие чего исключается внешняя контаминация.
Грибковые и бактериальные сообщества могут развиваться на книгах аналогично сообществу деструкторов в природных условиях. Колонизация и биодеградация книг предполагает обязательное участие целлюлозолитических организмов, поскольку только эти виды могут использовать целлюлозу как питательный субстрат и переводить его в низкомолекулярные и неорганические формы, доступные для других микроорганизмов. Предполагается, что ключевую роль в биодеградации целлюлозы играют различные микроскопические грибы [4, 8-10]. Поэтому особое внимание при анализе воздуха книгохранилищ следует уделять именно этой группе микроорганизмов. По данным Мантуровской [11], если после 1 ч экспозиции седиментационным методом число выросших колоний грибов на чашке Петри не превышает 10, микробиологическое состояние хранилища считается
удовлетворительным. Кроме того, принято считать удовлетворительным состояние помещения, в котором количество микроорганизмов в воздухе не более 300-500 КОЕ/ м3, превышение свидетельствует о необходимости обработки и принятия профилактических мер.
Количество микромицетов во все сезоны было незначительным, лишь в летний период резко увеличилось, что так же указывало на необходимость профилактических мероприятий (рис. 2). При этом интересно было заметить, что в книгохранилище количество микромицетов осталось на прежнем уровне. Из девяти выделенных изолятов восемь принадлежали к роду Pénicillium (89 %) и один - Aspergillus (11 %). Следует отметить, что представители этих двух родов являются часто встречаемыми видами на поверхности бумаги и переплета арабографических рукописей [5].
Следовательно, концентрация
микромицетов в воздухе несколько превышает допустимые по ГОСТу значения, что свидетельствует о необходимости проведения профилактических мероприятий.
Пока в помещениях поддерживается необходимый температурно-влажностный режим, микроорганизмы представляют собой лишь потенциальный источник биоповреждения. При ненадлежащем хранении и использовании, старинные рукописи подвергаются естественному биологическому воздействию. Серьезное повреждения бумаги и кожи происходят не только за счет механического разрастания мицелия микроскопических грибов и роста бактерий. В первую очередь такие повреждения связаны с воздействием ферментов. Колонизация и биодеградация книг предполагает обязательное
участие целлюлозолитических организмов, поскольку только эти виды могут использовать целлюлозу как питательный субстрат и переводить его в низкомолекулярные и неорганические формы, доступные для других микроорганизмов. Поэтому на следующем этапе работы была определена целлюлазную активность выделенных
микромицетов.
осень 2013 зима 2014 лето 2014 осень 2014
Рис. 2 - Сезонные изменения количества микромицетов в воздухе помещениях ОРРК: 1 -читальный зал №1; 2 - рабочая комната сотрудников №3; 3 - книгохранилище №6; 4 -коридор
Оценку целлюлазной активности выделенных микромицетов проводили по интенсивности их роста на фильтровальной бумаге (таблица). Для большинства микроскопических грибов первоначально отмечался рост в жидкой, а в дальнейшем - в воздушной фазе. На 7 сутки культивирования на фильтровальной бумаге наблюдался активный рост микромицетов рода Pénicillium. Так же при росте микромицетов 2, 4, 6 отмечалось пигментобразование. Через 12 суток увеличивался рост микромицетов и интенсивность окраски пигментов (рис. 3). Наиболее активными оказались микроскопические грибы под № 1, 2, 4, 5, 7. Следует отметить, что грибы рода Pénicillium, являются наиболее распространенными видами, они способны к биохимической деструкции целлюлозы, пигментобразованию и поэтому наиболее опасны.
Таблица 1 - Оценка целлюлазной активности выделенных изолятов по интенсивности роста на фильтровальной бумаге
№ Вид микромицетов Время
культивирования, сутки
7 12
1 Pénicillium sp.I + + + + + + +
2 Pénicillium sp.II + + + + +
3 Pénicillium sp. III + + + + +
4 Aspergillus sp. + + + + +
5 Pénicillium sp. IV + + + + + + +
6 Pénicillium sp. V + + + + + +
7 Pénicillium sp. VI + + + + + +
8 Pénicillium sp. VII + + +
9 Pénicillium sp.VIII + + + + +
1 2 3 4 5
Рис. 3 - Целлюлазная активность выделенных из воздуха микромицетов (12 сутки культивирования): 1 - Pénicillium sp.I; 2 -Pénicillium sp.II; 3 - Aspergillus sp.; 4 - Pénicillium sp. IV; 5 - Pénicillium sp. VI
Таким образом, выделенные из воздуха микромицеты являются потенциальными деструкторами старинных рукописей и книг, и при несоблюдении трех основных режимов хранения: температурно-влажностного, светового, санитарно-гигиенического могут стать источником вторичного загрязнения арабографических рукописных книг.
Литература
1. A. Michaelsen, G. Pinar, F. Pinzari, Microb. ecol., 60, б9-8Q (2Q1Q).
2. S. Roussel , G. Reboux , L. Millon , M.D. Parchas , S. Boudih , F. Skana , M. Delaforge , M.S. Rakotonirainy, Indoor Air, 22, б, 514-522 (2Q12).
3. K. Zielinska-Jankiewicz , A. Kozajda , M. Piotrowska , I. Szadkowska-Stanczyk, Ann Agric Environ Med, 15, 1, 7178 (2QQ8).
4. M. Zotti, A. Ferroni, Int Biodeterior Biodegrad, 62, 2, 18б-194 (2QQ8).
5. Г.В. Надеева, Г.Ю. Яковлева, Р.Э. Хабибуллин, Д.М. Усманова, Вестник Казанского технологического университета, 16, 21, 199-2Q2 (2Q13).
6. Билай, З.А. Курбацкая Определитель токсинобразующих микромицетов. Наукова Думка, Киев, 199Q, 23б с.
7. Д. Саттон Определитель патогенных и условно патогенных грибов: справочное издание Пер. с англ. Мир, Москва, 2QQ1, 48б с.
8. B. Zyska, Int Biodeterior Biodegrad., 40, 43-51 (1997).
9. Е.Л. Пехташева, А.Н. Неверов, Г.Е. Заиков О.В. Стоянов, Вестник Казанского технологического университета, 15, 8, 222-233 (2Q12).
1Q. Е.Л. Пехташева, А.Н. Неверов, Г.Е. Заиков, С.А. Шевцова, Н.Е. Темникова, Вестник Казанского технологического университета. 15, 8, 192-199 (2Q12). 11. Н.В. Мантуровская, Микология. 17, 23-27 (1995).
Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 13-06-97069-р
© Г. В. Надеева - ассистент кафедры биохимии и биотехнологии Института фундаментальной медицины и биологии К(П)ФУ, galinadeeva@yandex.ru; Г. Ю. Яковлева - к.б.н., доцент кафедры микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии К(П)ФУ, yakovleva_galina@mail.ru; Р. Э. Хабибуллин - к.т.н., доцент кафедры технологии мясных и молочных продуктов КНИТУ, hrustik@yandex.ru; Д. М. Усманова- д.и.н., профессор кафедры истории России и стран ближнего зарубежья Института международных отношений, истории и востоковедения К(П)ФУ, dusmanova2000@mail.ru.
© G. V. Nadeeva - assistant professor of biochemistry and biotechnology department of the Institute of fundamental medicine and biology, K(P)FU, galinadeeva@yandex.ru; G. Yu. Yakovleva - candidate of biological sciences, associate professor of microbiology department of the Institute of fundamental medicine and biology, K(P)FU, yakovleva_galina@mail.ru; R. E. Khabibullin - candidate of technical sciences, associate professor of the department of meat and milk products technology, KNRTU, hrustik@yandex.ru; D. M. Usmanova - doctor of historical sciences., professor of the department of history of Russia and CIS countries of the Institute of international relations, history and oriental studies, K(P)FU, dusmanova2000@mail.ru.
