Влияние синтетических поверхностно-активных веществ на микробный состав биопленки навозных стоков

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 микро- биоты 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.

1. Flemming H. C. Biofouling and me: my Stockholm syndrome with biofilms // Water Research. 2020. N 173. Р. 115576, https://doi.org/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.

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, https://doi.org/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, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-159-165.

6. Vishwakarma V. Impact of environmental biofilms: industrial components and its remediation // Journal of Basic Microbiology. 2020. N 60. Р. 198– 206, https://doi.org/10.1002/jobm.201900569.

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, https://doi.org/10.1016/j.bioflm.2022.100075.

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, https://doi.org/10.1016/j.micres.2022.127207.

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, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2023-3-059-072.

10. Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Роль аммонификаторов в эмиссии аммиака из свиных навозных стоков // Известия КГТУ. 2023. № 68. С. 46–54, https://doi.org/10.46845/1997-3071-2023-68-46-54.

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, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-199-205.

12. Goller C. C., Romeo T. Environmental influences on biofilm development // Bacterial Biofilms. 2008. V. 322. Р. 37–66, https://doi.org/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, https://doi.org/110.1007/s00253-022-12179-4.

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.

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, https://doi.org/10.3390/agriculture12081251.

16. Худяков А. А. Эффективная дезинфекция и подбор дезинфектанта // Ветеринария Кубани. 2011. № 5. С. 26–28.

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.

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, https://doi.org/10.7868/S0044185616030219.

20. Феофилова Е. П. Клеточная стенка грибов: современные представления о составе и биологической функции // Микробиология. 2010. Т. 79. № 6. С. 723–733.