Контаминация пресноводной рыбы колиформными бактериями и escheriсhia coli в зависимости от уровня загрязнения водной среды их обитания

УДК 614.31:664.95

КОНТАМИНАЦИЯ ПРЕСНОВОДНОЙ РЫБЫ

КОЛИФОРМНЫМИ БАКТЕРИЯМИ И ESCHERICHIA COLI

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ИХ ОБИТАНИЯ

1 В. В. КАСЯНЧУК, 1 А. Н. БЕРГИЛЕВИЧ, 2 Ю. М. РОТАЕНКО

1 Сумской государственный университет, г. Сумы, Украина, 40018

2 Сумской национальный аграрный университет, г. Сумы, Украина, 40021

Резюме. В статье представлены результаты изучения контаминации пресноводной рыбы колиформными бактериями и Escherichia coli в зависимости от уровня загрязнения воды Киевского водохранилища (Украина).

Установлен высокий уровень обсеменения воды и поверхности рыб Киевского водохранилища как КМАФАнМ, так и колиформными бактериями в теплое время года, а в зимние месяцы показатель коли-титра составил менее 0,1 в 58,3 случаев. Поверхность рыб обсеменена колиформными бактериями и E.coli неравномерно. Больше всего этих бактерий находится в области жабр. В теплый период контаминация поверхности рыб была более высокой, чем в холодное время года. Контаминация колиформными бактериями поверхности свежевыловленной рыбы прямолинейно коррелировала со степенью обсеменения воды Киевского водохранилища.

Ключевые слова: Escherichia coli, колифоры, пресноводная рыба, водная среда обитания.

Summary. The article presents results of the study of the contamination of freshwater fish by coliform bacteria and Escherichia coli, depending on the level of contamination of Kiev's water reservoirs (Ukraine).

Set a high level of contamination of water and surface offish from the Kiev's water reservoirs by total count of microorganisms and coliform bacteria in the warm season. In the winter months index-titer was less than 0.1 in 58.3 % of cases. Surface offish were contaminated by coliform bacteria and E. coli unevenly. Most of these bacteria were in the gills. During the warm period the surface contamination offish was higher than in the cold season. Contamination of coliform bacteria surface of fresh fish straightly correlated with the degree of contamination of the water in Kiev's water reservoirs.

Key words: Escherichia coli, coliform bacteria, freshwater fish, aquatic habitat.

Введение. Мясо рыбы является одним из ценных продуктов питания человека и исключительным источником энергии, благодаря высокому содержанию протеинов и жиров. Рыба - это превосходный источник полноценного белка, количество которого составляет около 20 %. При этом количество неполноценных белков всего около 3 %. Содержание жира в различных видах рыб колеблется от 1 до 30 %, он

легко усваивается, в его составе 75 % ненасыщенных жирных кислот, что в два раза больше, чем в растительном масле. В жире рыб содержатся незаменимые жирные кислоты и жирорастворимые витамины. Наибольшее значение имеют витамин D и жирные кислоты группы омега-3. В рыбе много минеральных элементов: фосфор, железо, кальций, калий, натрий, магний, сера, хлор и микроэлементов: йод, фтор, медь, марганец, кобальт, цинк, свинец, мышьяк, стронций, молибден, селен, а также витаминов: A, D, Е, К, Вь В2, РР, B6, В12, С, РР [1, 4, 12].

Отрицательное влияние на рыб и на качество продукции из них оказывает загрязнение водоемов различными загрязнителями. Выделяют биологические, химические и физические загрязнители вод. Одними из наиболее распространенных загрязнений пресноводных водоемов являются биологические - загрязнение вирусами, бактериями, гельминтами. Основным источниками биологических загрязнителей является животноводство. Навоз и навозные стоки, попадая в поверхностные и грунтовые воды, вызывают загрязнение воды патогенными и другими микроорганизмами. Сточные воды животноводческих комплексов содержат много бактерий кишечной группы, которые живут более 2-х лет. К источникам загрязнения водоемов бактериями относятся также промышленные и бытовые сточные воды [1, 2, 5, 9].

Кишечные палочки являются одними из наиболее изученных и наиболее распространенных микроорганизмов. Кишечные палочки, в том числе колиформные бактерии и E. coli, - это бактерии, которые обычно находятся в кишечнике человека, теплокровных животных и птиц. Кишечные палочки широко используются в качестве общего показателя фекального загрязнения воды, продовольственного сырья и пищевых продуктов [7].

В условиях современного интенсивного ведения рыбоводства и состояния загрязнения пресноводных водоемов, очень важным является проведение исследований на содержание таких микроорганизмов в речной рыбе как колиформы и E. coli. Эти микроорганизмы являются индикаторами санитарного состояния продовольственного сырья, в том числе рыбы. Кроме того, уровень их присутствия в рыбе непосредственно влияет на безопасность рыбопродукции, и на сроки хранения сырой рыбы. Учитывая вышеизложенное, а также необходимость проведения постоянного мониторинга за показателями качества и безопасности рыб в современных условиях их разведения, считаем целесообразным проведение исследований по изучению уровня обсе-мененности колиформами и E. coli в зависимости от уровня загрязнения водной среды их обитания. Такие исследования важны для научного обоснования проведения профилактических мероприятий при

промышленном производстве пресноводной рыбы. Кроме того, такие научные данные являются обязательными для разработки планов НАССР для технологической обработки рыбы.

Анализ источников. Во всем мире в современном обществе реки, озера, водохранилища играют очень важную роль. Пресноводные водоемы в первую очередь служат источником водоснабжения населения. Кроме того, вода поверхностных пресноводных водоемов активно используется в энергетике, в технологических процессах предприятий, а также она является источником товарной рыбы. Кроме того, реки, озера, водохранилища считаются любимым местом отдыха людей. Но такое широкое и разноплановое использование воды из пресноводных водоемов негативно сказывается как на качестве воды этих водоемов, так и на здоровье рыбы [4, 8, 12].

Большинство исследователей утверждают, что существует прямо пропорциональная зависимость между бактериальным загрязнением водоемов и рыбы. Следует отметить, что результаты исследований контаминации рыб бактериями различаются в зависимости от бактериального загрязнения воды и от вида рыбы [14].

B. Austin [3] при анализе данных литературы установил, что роль бактерий в рыбе неоднозначна. Он утверждает, что научные сообщения об количестве и типах бактерий у здоровой рыбы, как правило, неоднородны, однако эти данные интересные и важное для понимания роли микроорганизмов в жизни рыбы и для производства рыбопро-дукци. B. Austin утверждает, что микрофлора рыбы связана различными компонентами и функциями рыбы. Некоторые бактерии на коже рыбы играют положительную роль, поскольку препятствуют производству полимеров, что может быть важным для скольжения рыбы толще воды. Кишечные бактерии способствуют производству эйкоза-пентаеновой кислоты (ЭПК), которая является одной из наиболее важной полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) класса омега-3.

Но все же, чаще бактерии в жизни рыбы играют отрицательную роль: они разлагают сложные молекулы углеводов, жиров, белков, что приводит к порче рыбопродуктов. Некоторые виды бактерий, например, такие как Pseudomonas, были определены как причины порчи рыбы через производство гистамина, главным образом, во время хранения рыбы [11].

Исследования по изучению видов бактерий, которые относятся к основным контаминантам свежевыловленной рыбы, свидетельствуют, что наиболее часто на поверхности рыб встречаются Salmonella epidermis, Salmonella typhii, Staphilococcus aureus, Bacillus subtilis, Staphilococcus

epidermis, Streptococcus spp. и Shigella spр. Среднее значение общей бактериальной нагрузки для свежей рыбы в среднем составляло 1,84 х 106 КОЕ/см3 [4, 8, 10]. Эти микроорганизмы от сырой рыбы могут попасть в готовую продукцию в процессе обработки с загрязненных рук персонала, антисанитарных условий производства и через перекрестное загрязнение между сырой рыбой и готовой рыбопродукцией [2, 5].

Были изучены сезонные колебания кишечной палочки в кишечнике канального сома и других речных рыб, а также в воде наземных водоемов. Исследователи обнаружили, что количество кишечных бактерий в рыбе непостоянно и предположили, что это может быть связано с бактериальным нагрузкой фекального происхождения в окружающей среде рыб или с кормами [10]. В водоемах с содержанием бактерий группы кишечной палочки более 10 микробных клеток в 1,0 мл (из когда-титром ниже 0,1, когда-индексом около 10.000) должны быть приняты меры к устранению причин фекального загрязнения воды. Тип и количество микроорганизмов в рыбе зависят от географического расположения водоема, сезона и методов отлова и степени загрязнения окружающей рыбу среды [6, 13].

Были обнаружены линейные корреляции между концентрациями различных бактерий (энтеробактерий) в прудовой воде, в органах и тканях рыбы. Увеличение бактериального загрязнения воды водоемов бактериями группы кишечной палочки в 1,5-2 раза приводило к значительному обсеменению этими бактериями внутренних органов, жабр, поверхности и ротовой полости рыб. Исследователи утверждают, что систематическое изучение микробного загрязнения пресноводной рыбы, которая используются для потребления человеком очень важно и необходимо для эффективного управления микробиологическими рисками[10-14].

Цель работы - изучение контаминации пресноводной рыбы коли-формными бактериями и Escherichia coli в зависимости от уровня загрязнения воды Киевского водохранилища.

Материал и методы исследований. Исследования проводились на Киевском водохранилище в Киевской области. Киевское водохранилище мелководное, вода мало проточная, поэтому хорошо прогревается солнцем, а это в свою очередь способствует разрастанию водной растительности. Отбор проб воды из водохранилища проводили в нескольких местах однотипных по гидробиологическим условиям на расстоянии 3-4 м от берега. Пробы воды брали на глубине 10-15 см и 30-40 см от дна в количестве 500 см3.

Исследование воды проводили в течение 2-х часов после отбора проб. При невозможности быстро исследовать пробы их консервировали 2-3 каплями 40 %-ного формалина на каждые 100 см3 воды, хранили в холодильнике и исследовали в течение 24 часов.

Исследование проб воды и почвы проводили путем определения двух следующих показателей: МАФАнМ (мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы или общее микробное число), коли-титр (титр бактерий группы кишечных палочек) - показатель фекального загрязнения. Определение МАФАнМ в КОЕ в 1 см3 воды осуществляли путем посева десятикратных разведенных на твердые питательные среды. Коли-титр определяли путем посева на среду КОДА. Исследовали такие виды рыб: карп, толстолобик, сом. Пробы смывов со свежевыловленной рыбы были собраны асептически в стерильные пробирки с физраствором и быстро доставлены в лабораторию. Пробы смывов проводили в теплое (температура воды 20-24°С) и в холодное время года (температура воды 4-6°С). Местами отбора проб смывов были: боковые стенки в средней части туловища, под спинными плавниками и возле жабр. Исследовали смывы методом серийных разведений с последующим посевом на МПА и на специальные селективные среды для колиформ и E.coli(производитель NISSUI pharma) в одноразовые чашки Петри «Compact Dry» и инкубировали в течение 48 ч при 37 °С. Чашки Петри инкубировали при 37 °С в течение 36 часов, а для бактерий кишечной группы инкубировали при 44,5 o С в течение 24 часов.

На чашках Петри с селективным агаром «Compact Dry» интерпретацию полученных результатов осуществляли по следующим показателям: голубые колонии были отнесены к E. coli, а красные или розовые колонии определяли как колиформы. Подсчитанные колонии из арифметических значений переводили в десятичные логарифмы для упрощения проведения аналитических и статистических исследований.

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что летом исследуемые пробы воды Киевского водохранилища содержали большее количество E.coli, чем в зимние месяцы и имели коли-титр менее 0,1 в 58,3 % случаев.

Общее количество микроорганизмов в воде было почти в 13 раз больше летом по сравнению с зимним периодом. Вода придонная была менее загрязненной микроорганизмами летом по сравнению с поверхностной почти в 1,5 р., а зимой мы наблюдали обратный эффект: вода более глубоких слоев водоема содержала в 1,8 раза больше микроорганизмов, чем поверхностная, что можно объяснить более низкой температурой поверхностных вод в зимний период. Количество E.coli в

поверхностной воде зимой была в среднем в пределах 1-1,2 Log10 КОЕ/см3 (10-16 КОЕ/см3 ), а летом 1,23-1,45 Log10 КОЕ/см3 (17-28 КОЕ/см3). В более глубоких слоях воды количество Е.свИ зимой была в среднем в пределах 0-4 КОЕ/см3, а летом 7-9 КОЕ/см3.

По результатам определения коли-титра в воде было установлено, что лучшие показатели были получены в зимний период, так как показатель коли-титра менее 0,1 был у 8,3 % исследуемых проб. В летний период в воде показатель коли-титр был меньше 0,1 в 58 % случаев. Показатель менее 0,1 свидетельствует о необходимости принятия мер по улучшению качества воды по кишечной палочке. Результаты исследований смывов с поверхности свежевыловленной рыбы представлены в таблице.

Результаты исследований смывов с поверхности пресноводной рыбы

Место отбора смывов КМАФАнМ, ^10 КОЕ/см3 Кол-во колиформ, ^10 КОЕ/см3 Кол-во Е. свЬ, КОЕ/см3

Теплое время года

боковые стенки (п = 30) 6,1 ±0,16* 4,9 ±0,11* 0,85±0,09*

под спинными плавниками (П = 30) 6, 3 ±0,19* 5,69 ±0,16* 0,95±0,05*

возле жабр, (П = 30) 7,48 ±0,17* 6,95 ±0,13* 1,08±0,09*

Холодное время года

боковые стенки, (П = 30) 5,1±0,09 4,1 ±0,11* 0,3 ±0,02*

под спинными плавниками (П = 30) 5,47±0,11* 5,03 ±0,16 0,48±0,12

возле жабр, (П = 30) 5,9±0,12* 5,23 ±0,13* 0,69 ±0,13

* - Р<0,05.

Данные таблицы свидетельствуют о том, что поверхность рыбы в большей степени контаминирована колиформными бактериями по сравнению с Е.свИ. Необходимо отметить, что более высокий уровень контаминации этими бактериями был в области жабр. В теплый период контаминация поверхности рыб была более высокой чем в холодное время года. Контаминация колиформными бактериями поверхности свежевыловленной рыбы прямолинейно коррелировала со степенью обсеменения воды Киевского водохранилища. Уровень контаминации поверхности рыб микроорганизмами Е.свИ по сравнению с КМА-ФАнМ был ниже в 6-9 раз в теплое время года и в 8-11 раз в холодное. Это объясняется меньшим уровнем обсеменения воды Е.свИ в холодное время года.

Заключение. Данные проведенных исследований свидетельствуют об высоком уровне обсеменения воды и поверхности рыб Киевского водохранилища как КМАФАнМ, так и колиформными бактериями в теплое время года. Поверхность рыб обсеменена колиформными бактериями и E.coli неравномерно. Больше всего этих бактерий находится в области жабр. Перспективой для дальнейших исследований является научное обоснование разработки эффективных ветеринарно-санитарных методов контроля и создания контролируемой среды в местах выращивания товарной пресноводной рыбы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Касянчук, В. В. Контроль шкробно! контамшаци прюноводно! риби / В. В. Касян-чук, О. М. Берплевич, Ю. М. Ротаенко // Науковий вюник Львiвського нащонального ушверситету ветеринарно! медицини та бютехнологш iменi С. З. ГЖИЦЬКОГО - 2016. -Т. 18. - № 1(65). - Ч. 2. - С. 182-188.

2. Abulreesh, H. H. Waterfowl and the bacteriological quality of amenity ponds. / H. H. Abulreesh, T. A. Paget, R. Goulder // J. of Water and Health. - 2004. - Vol. 3. - Р. 183-189.

3. Austin, B. The Bacterial Microflora of Fish Revised / B. Austin // TheScientific World J. - 2006. - Vol. 6. - Р. 931-945.

4. Cabello, F. C. Antibiotics and aquaculture in Chile: implications for humans and animal health / F. C. Cabello // Rev. Med. Chile. - 2004. - №2 132. - Р. 1001-1006.

5. Crohn, D. M. Research Priorities for Coordinating Management of Food Safety and Water Quality. / D. M. Crohn, M. L. Bianchi // Journal of Environmental Quality. - 2008. -Vol. 37. - Р. 1411-1418.

6. Diler, O. A study on qualitative and quantitative bacterial flora of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) living in different fish farms / O. Diler, S. Altun, F. Calikusu // Turk. J. Vet. Anim. Sci. - 2000. - Vol. 24. - Р. 251-259.

7. Ibrahim, B. U. Isolation and Identification of Bacteria Associated with Fresh and Smoked Fish (Clarias gariepinus) In Minna Metropolis, Niger State. Nigeria. / B. U. Ibrahim, J. Baba, M. S.Sheshi// J. of Applied & Environmental Microbiol. - 2014. - Vol. 2(3). - Р. 81-85.

8. Gonzalez, C. J. Mesophilic aeromonads in wild and aquacultured freshwater fish. / C. J. Gonzalez, J. A. Santos, M. L. Garcia-Lopez // J. Food Protect. -2001. - Vol. 64. - Р. 687691.

9. Montes, M. Numerical taxonomy of gram-negative, facultative anaerobic bacteria isolated from skin of turbot (Scophthalmus maximus) and surrounding water / M. Montes, M. J. Perez, T. P. Nieto // Syst. Appl. Microbiol. -1999. - Vol. 22. - Р. 604-618.

10. Pachepsky, Y. A. Escherichia coli and Fecal Coliforms in Freshwater and Estuarine Sediments / Y. A. Pachepsky, D. R. Shelton // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. - 2011. - Vol. (b)41. - Р. 1067-1110.

11. Shewan, J. M. The microbiology of sea water fish / J. M. Shewan // In Fish as Food. -1961. - Vol. 1. - Р. 487-560.

12. Nedoluha, P. C. Effect of sampling method on the representative recovery of microorganisms from the surfaces of aquacultured finfish / P. C. Nedoluha, S. Owens, Russek-E.Cohen // J. Food Protect. - 2001. - Vol. 64. - Р. 1515-1520.

13. Sakata, T. Microflora in the gastrointestinal tracts of fresh-water fish. 2. Characteristics of obligate anaerobic-bacteria in the intestines of fresh-water fish / T. Sakata, H. Sugita, T. Mitsuoka // Bull. Jpn. Soc.Sci. Fish. -1981. - Vol.47. - Р. 421-427.

14. Zmyslowska, I. Occurrence of bacteria in water and in vendace (Coregonus albula) during rearing in tanks / I. Zmyslowska, D. Lewandowska, T. Nowakowski // Pol. J. Environ. Stud. - 2001. - Vol. 10- Р. 51-56.