Krasnoyarsk State Agrarian University (professor kafedry)
employee from 01.01.2004 to 01.01.2025
Krasnoyarsk, Krasnoyarsk, Russian Federation
The purpose of the study is to determine the sorption activity of belite sludge in vitro. The object of research is belite sludge, a waste of the Achinsk aluminum alumina plant in the Krasnoyarsk Region, contains 20 mineral elements, the main ones are: phosphorus, calcium, cobalt, zinc, manganese, copper, chromium, molybdenum, magnesium, potassium, selenium, gallium, boron, silver , gold, platinum, – as well as oxides: CaO – 0.055; Al2O3 – 0.036, Fe2O3 – 0.038 and SiO – 0.03 g/kg. The sorption activity of belite sludge was determined by the number of colony-forming units of E. coli, St. aureus with an exposure of 10, 30 and 60 minutes. Compared to the control, the relative sorption activity of belite sludge is the share of E. coli, St. aureus was noted at 60 min exposure, which corresponded to a decrease in the number of CFU by 75 and 49 %. Studies of the sorption efficiency at different exposures showed that a 75 % decrease in CFU of the E. coli strain and 49 % of the St. aureus occurred already at an exposure of 10 min; then, at long exposures, the decrease in the number of CFUs occurred insignificantly and smoothly up to the number of CFUs at an exposure of 60 min. Number of CFU St. aureus of Staphylococcus aureus in this experiment was significantly lower (5 times) than when inoculated from a 60-minute suspension, which may indicate a longer and slower absorption of this pathogen. Therefore, the use of belite sludge in the diets of farm animals and poultry as a source of minerals can help reduce the antifoam load, suppress pathogenic microflora and, as a result, improve the digestion of farm animals.
belite sludge, mineral additive, sorption, bacteria, E. coli, St. aureus
Введение. В последнее время возрастает спрос потребителей на экологически чистую продукцию, осуществляется поиск наиболее эффективных способов выведения из организма животных токсических соединений и патогенных агентов, для этого подходят некоторые минеральные добавки природного происхождения. С целью снижения себестоимости производимой продукции и для сбалансирования рационов по минеральному составу также можно использовать местные доступные сырьевые ресурсы [1].
Известно, что основным способом удаления микотоксинов из кормов является нейтрализация их с помощью сорбентов таких как вермикулит, глауконит, бентонитовые глины, цеолиты. Особенно перспективно с учетом экономических затрат и практичности применения является использование минеральных кормовых добавок с адсорбирующими свойствами [2, 3].
Кроме того, применение минеральных сорбентов, особенно в комбинации с пробиотиками оказывают благоприятный эффект на уровень прироста живой массы молодняка животных. В настоящее время применяются разнообразные способы оценки сорбционной активности различных групп сорбентов [4].
В связи с этим представляют большой научный и практический интерес комплексные исследования по изучению эффективности применения местных минеральных сорбентов в рационах сельскохозяйственной животных и птицы [5, 6].
Поиск новых источников макро- и микроэлементов с использованием местного сырья, которым является белитовый шлам, представляет практический интерес и является актуальным направлением для животноводства и птицеводства [7].
Цель исследования – определить сорб-ционную активность белитового шлама in vitro.
Объект и методы. Объект исследования – белитовый шлам, отход Ачинского алюминиевого глиноземного комбината Красноярского края [2], содержит 20 минеральных элементов, основные из них: фосфор, кальций, кобальт, цинк, марганец, медь, хром, молибден, магний, калий, селен, галлий, бор, серебро, золото, платина, а также оксиды: CaO – 0,055; Al2O3 – 0,036, Fe2O3 – 0,038 и SiO – 0,03 г/кг (рис. 1).
Сорбционную активность белитового шлама in vitro в отношении условно-патогенных микроорганизмов проводили в тест-системе – водный раствор белитового шлама в 1 % концентрации, что явилось оптимальным при кормлении молодняка свиней и птицы, и 30-часовые культуры E. coli и St. aureus, выращенные в чашках Петри на плотных питательных средах, соответственно агар-эндо и желточно-солевой агар (ГОСТ 25336-82Е), смытые и разведенные физиологическим раствором по оптическому стандарту мутности до концентрации 9,3·109. Оптическая плотность соответствовала 10 ед. по стандартному образцу мутности ГИСК им. Л.А. Тарасевича (ОСО-42-28-85 П), использовали экспозиции в течение 10, 30 и 60 мин [8].
Рис. 1. Минеральный состав белитового шлама, г/кг
Количественный учет показателей эффективности сорбционной активности белитового шлама определяли по показателям (ГОСТ 26670-91 «Методы культивирования микроорганизмов») [9] титров микроорганизмов до и после контакта с изучаемым сорбентом (КОЕ) по методике количественного определения жизнеспособных бактерий на питательных средах.
Результаты и их обсуждение. Результаты исследования влияния белитового шлама на КОЕ/мл условно-патогенных микроорганизмов E. coli и St. aureus представлены в таблице.
Сорбционная активность белитового шлама на условно-патогенные микроорганизмы
E.coli и St.aureus, КОЕ /мл
|
Экспозиция, мин |
На среде Эндо |
На среде ЖСА |
|
Контроль* |
165 |
175 |
|
10 |
40 |
75 |
|
30 |
10** |
71 |
|
60 |
15 |
49 |
|
30 ч |
40 |
1,9 |
|
Пересчет на объемные концентрации |
||
|
Теоретическая концентрация тест-объектов в изначальной суспензии |
5·105 |
5·105 |
|
Контрольное значение в перерасчете на изначальную суспензию |
1,12·105 |
1,19·105 |
|
Концентрация тест-объектов в изначальной суспензии при экспозиции 10 мин |
2,72·104 |
5,10·104 |
|
Концентрация тест-объектов в изначальной суспензии при экспозиции 30 мин |
6,800·103 |
4,828·104 |
|
Концентрация тест-объектов в изначальной суспензии при экспозиции 60 мин |
1,020·104 |
3,332·104 |
|
Концентрация тест-объектов в изначальной суспензии при экспозиции 30 ч |
2,72·104 |
6,50·103 |
|
Контроль чистоты суспензии препарата |
0 |
0,56 КОЕ/мл = 1,9·104 КОЕ/мл = = 1,9 КОЕ·105/г (препарата) |
Здесь и далее: **Р ≤ 0,05.
Установлено, что при экспозиции 10 мин концентрация E. coli снижалась с 5·105 до 1,12·105 КОЕ/мл, а концентрация St. aureus с 5·105 КОЕ/мл снижалась до 1,19·105 КОЕ/мл. При экспозиции 30 мин концентрация снижалась по E.coli до 6,800·103 КОЕ/мл, а по St. aureus – до 4,828·104 КОЕ/мл. При дальнейшей экспозиции было отмечено повышение концентрации микроорганизмов.
Было установлено стабильное уменьшение количество жизнеспособных бактерий E.coli и St. aureus в КОЕ/мл при экспозициях 10, 30, 60 мин.
Наибольшее снижение КОЕ/мл отмечено при экспозиции 60 мин. Для E.coli – 10 200 КОЕ/мл, что составило 75 %, а для St. aureus – 14 320 КОЕ/мл, что составило 49 %. Таким образом, была доказана сорбционная активность белитового шлама in vitro в отношении условно-патогенных бактерий E.coli и St. aureus (рис. 2).
Рис. 2. Обсемененность суспензий E. coli (слева) и St. aureus (справа)
в КОЕ/мл по вертикали в зависимости от длительности взаимодействия
с белитовым шламом по горизонтали при экспозиции 10, 30 и 60 мин
Заключение. Белитовый шлам содержит широкий спектр макро- и микроэлементов и обладает высокой сорбционной активностью в отношении условно-патогенных микроорганизмов, что было установлено в опытах in vitro. Белитовый шлам в течение 60 мин способствовал снижению количественных показателей жизнеспособных бактерий тестовых культур Е. coli на 75 % и St. aureus на 49 %.
1. Buraev M.E., Luckaya L.P., Shackih E.V. Opyt primeneniya mineral'noy sorbcionnoy dobavki BSh v racione cyplyat-broylerov // Ptica i pticeprodukty. 2015. № 1. S. 37–39.
2. Tabakov N.A., Skukovskiy B.A., Tyurina L.E. Mestnye istochniki biologicheski aktivnyh veschestv i ih racional'noe ispol'zovanie v kormlenii sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh: monografiya / Krasnoyar. gos. agrar. un-t. Krasnoyarsk, 2017. 112 s.
3. Tyurina L.E. Vliyanie kompleksnoy mineral'noy smesi na osnove belitovogo shlama na myasnuyu produktivnost' sviney na otkorme // Vestnik KrasGAU. 2021. № 12. S. 205–211.
4. Pshacieva Z.V., Yurina N.A., Pyshmance-va A.A. Kompleksnoe ispol'zovanie sorbenta i probiotika v kormah // Sb. nauch. tr. SKNIIZh. 2015. № 2. S. 52–54.
5. Biohimicheskie pokazateli pri opredelenii optimal'nyh doz vvedeniya ekobentokorma i izvestnyaka v racion utyat / G.A. Zelenkova [i dr.] // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014. № 5 (49). S. 202–206.
6. Moroz A.A., Schislenko S.A. Perspektivy primeneniya ligninosoderzhaschih sorbentov v veterinarii // Veterinariya Kubani. 2020. № 4. S. 29–30.
7. Ovchinnikov A.A., Firsov A.S. Produktivnost' cyplyat-broylerov pri vklyuchenii v racion sorbentov i probiotikov // Kormlenie sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh i kormoproizvodstvo. 2011. № 4. S. 32–39.
8. Otraslevoy reestr standartnyh obrazcov, dopuschennyh (rekomendovannyh) k primeneniyu pri laboratorno-analiticheskom obespechenii GRR na TPI (1 kvartal 2022). M.: VIMS, 2022. 298 s.
9. GOST R 26670-91. Produkty pischevye. Metody kul'tivirovaniya mikroorganizmov. M.: Izdatel'stvo standartov, 1992. 19 s.
