Композиція для знищення патогенної мікрофлори на поверхні інкубаційних яєць курей

Реферат: UA 93551 U UA 93551 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області сільського господарства, а саме промислового птахівництва і може бути використана для обробки інкубаційних яєць курей у комплексі заходів із захисту від патогенної мікрофлори бактеріального і вірусного походження протягом інкубації шляхом нанесення на поверхню яєць біоцидної та газопроникної і водночас екологічно безпечної плівки з речовини природного походження, до складу якої входять речовина природного походження хітозан у поєднанні з потужним дезінфектантом з групи органічних перекисних сполук надоцтовою кислотою (НОК), а також з оксидами металів (титаном та залізом) в ультра- та нанодисперсному вигляді. Відома речовина для захисту інкубаційних яєць сільськогосподарської птиці - формальдегід у вигляді пари (Дезинфекция инкубационных яиц при промышленной инкубации. Методические рекомендации. - М.: Московская ветеринарная академия, 1983. - 34 с.). Відомі речовини з класу сполук четвертинного амонію алкілтриметиламоній бромід та алкілтриметиламоній ацетат (препарат ATM) (авт свід. РФ № 2143801, кл. А01Л 43/00, публ. 2000). Відома речовина з класу сполук четвертинного амонію триметилоктадецил амоній бромід у суміші з пергідритом (препарат Пербаксан) (RU 2392005 МПК A61L 2/18. 2006). Відомі біоцидні композиції для боротьби з патогенною мікрофлорою, до складу яких входять нанорозмірні частки срібла (Gunavan C, Teoh W.Y., Marquis C.P., Amal R. Induced adaptation of Bacillus spp. to Antimicrobial Nanosilver // Small. - 2013. - Doi. 10.1002/smll.201300761). Відомі композиції для захисту поверхонь різного хімічного складу від бактеріальних та вірусних контамінантів на основі хітозану та срібла (Chen S.P., Wu G.Z., Zeng H.Y. Preparation of high antimicrobial activity thiourea chitosan-Ag+complex // Carbohydr. Polym. - 2005. - V. 60. - P. 3338). Відомі композиції для проведення дезінфекції на основі надоцтової кислоти, як недорогої, малотоксичної, екологічно безпечної потужної біоцидної речовини, ефективної у широкому діапазоні температур навіть щодо спорових форм мікроорганізмів (Р3-оксоний® актив (ЕКОЛАБ), DIVOSAN AKTIV, Неосептал - РЕ (Др. Вайгерт), КРІОДЕЗ, АКВАдез-НУК (Flemming Н.-С. Die Peressigsaure as Desinfektionsmittel. Ein Uberblick // Zbl. Bakt. Hyg. - 1984. - Bd. 179, N 2. - S. 97-111; Brinez W.J., Roig-Sagues A.X., Hernandez Herrero M.M., Lopez-Pedemonte Т., Guamis B. Bactericidal efiicacy of peracetic acid in combination with hydrogen peroxide against pathogenic and non pathogenic strains of Staphylococcus spp., Listeria spp. and Escherichia coli // Food Control. - 2006. - V. 17. - P. 516-521; Saa Ibusquiza P., Herrera J.J.R., Cabo M.L. Resistance to benzalkonium chloride, peracetic acid and nisin during formation of mature bioflms by Listeria monocytogenes // Food Microbiology. - 2011. V. 28. - P. 418-425. Відомі композиції для знищення забруднень органічного походження на твердофазових поверхнях, у тому числі і біоплівок, до складу яких входять представники патогенної мікрофлори, на основі нано- та ультрадисперсних часток діоксиду титану (ТіО 2) (MarkowskaSzczupak A., Ulfig К., Morawski A.W. The application of titanium dioxide for deactivation of bioparticulates: An overview // Catalysis Today. - 2011. - V. 169. - P. 249-257; Davis J.M, Wang A., Shatkin J.M. Nanomaterial Case Studies: Nanoscale Titanium Dioxide in Water Treatment and in Topical Sunscreen. EPA A/600/R-09/057, National Centre for Environmental Assessment Office of Research and Development U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC. 2009. - 222 p.; Gupta Vinod K. et al. Removal of the hazardous dye-Tartrazine by photodegradation on titanium dioxide surface // Materials Science and Engineering. - 2011. - С 31. - P. 1062-1067). Відомі екологічно безпечні та високоефективні біоцидні композиції на основі перекису водню (Н2О2) та надоцтової кислоти (Alasri A., Valderde M., Roques С, Michel G. Bactericidal properties of peracetic acid and hydrogen peroxide, alone and in combination, in comparison with chlorine and formaldehyde against bacterial water strains. // Canadian Journal of Microbiology. - 1992. - V. 38, № 7. - P. 635-642). Відома реакція Фентона між перекисом водню Н2О2 та іонами перехідних металів, зокрема міді (Сu), яка призводить до утворення високореакційноздатних іонів: ОН, О 2 , та молекул кисню О2, що здатні руйнувати патогенні мікроорганізми шляхом окислення (Sutton Н.С, Winterbourn С.С. On the participation of higher oxidation states of iron and copper in Fenton reactions // Free Radical Biology @ Medicine. - 1989. - V. 6. - P. 153-160). Зазначеним речовинам та композиції притаманні певні недоліки: а) пара формальдегіду є потенційним канцерогеном та подразнювачем дихальних шляхів обслуговуючого персоналу пташників; окрім того тривалість біоцидної дії формальдегіду досить обмежена, зважаючи на підвищену летючість речовини; б) препарати для захисту інкубаційних яєць, до складу яких входять сполуки четвертинного амонію не є екологічно безпечними внаслідок великої стійкості щодо деструктивної дії корисної мікрофлори довкілля; в) широке застосування сполук 1 UA 93551 U 5 10 15 20 25 30 35 40 четвертинного амонію у ветеринарній та гуманній медицині призвело до набуття суттєвої резистенції окремих представників патогенної мікрофлори щодо останніх; г) плівки сполук четвертинного амонію на твердофазових поверхнях не є досить газопроникними, через що захисні препарати для інкубаційних яєць на їх основі потребують підвищеного рівня дотримання технологій обробки; д) до складу захисної композиції входить досить дорогий компонент срібло; e) останнім часом доведено, що надмірне використання нанорозмірного срібла у складі сучасних дезінфектантів призводить до появи і розповсюдження у мікробіотах резистентних штамів Bacillus spp., які з часом стають домінантними у зазначених мікробіотах; ж) надоцтова кислота досить летюча і швидко піддається деструкції, що не виключає вторинної контамінації оброблених поверхонь; з) надоцтова кислота належить до кола корозійно-активних речовин; і) хітозан має помірні біоцидні властивості у певних межах величин кислотності середовища; к) ультра- нанодисперсні частки оксидів металів не досить щільно вкривають твердофазову поверхню, на яку вони нанесені, а крім того шари зазначених оксидів легко піддаються руйнації, зокрема під дією механічних чинників. В основу корисної моделі поставлена задача розробки композиції для знищення патогенної мікрофлори на поверхні інкубаційних яєць курей, якою б передбачувалося утворення на поверхні яєць захисної газопроникної плівки завтовшки 0,6-8,0 мкм з екологічно безпечної нетоксичної речовини природного походження, якій були б притаманні потужні біоцидні властивості щодо патогенної мікрофлори. Поставлена задача вирішується тим, що за рахунок використання як базового компонента композиції для знищення патогенної мікрофлори на поверхні інкубаційних яєць курей кислоторозчинного хітозану, а також надоцтової кислоти, діоксиду титану (ТіО 2) у нано- та ультрадисперсному стані та анатазній кристалічній формі, жовтого залізоокисного пігменту (оксида заліза (III) F2O3; сульфату міді (CuSO4), пом'якшувача води, неорганічного барвника, мікроелементів (магнію, кобальту, цинку) та води. Хітозан є похідним хітину, який являє собою надзвичайно розпоширений у природі, нетоксичний, екологічно безпечний та дешевий матеріал, що видобувається у великих промислових обсягах з покривів ракоподібних і комах і якому притаманні потужні біоцидні властивості щодо патогенної мікрофлори (Muzzarelli R.A.A. Natural Chelating Polymers: Alginic acid, Chitin and Chitosan / Oxford: Pergamon Press, 1973. - 574 p.; Roberts G.A.F. Chitin chemistry / Hoimdmills: Macmillan, 1992. - 486 p.; Kumar M. N. V. R. A review of chitin and chitosan applications // React. Funct. Polym. - 2000. - V. 46. - P. 1-27). Теоретичною підставою до конструювання композиції слугували сучасні напрямки у дезінфектології, зокрема поєднання у одному препараті різних активних речовин з метою підсилення за синергетичними залежностями корисних властивостей (біоцидна активність) та інгібування небажаних (корозійна активність) (Russell Hugo&Ayliffe's Principles and Practice of Disinfection / Ed. By A.P. Fraise, P.A. Lambert, J.-Y. Maillard. - 2004. - UK: Blackwell Science Ltd. 688 p.) Пропонований склад композиції для знищення патогенної мікрофлори на поверхні інкубаційних яєць курей містить такі компоненти, мас. %: Хітозан (кислоторозчинний) (рН 1 % розчину у 2 % надоцтовій кислоті 3,0. 0,1-3,4 Сорбційна активність за іонами міді 80,3 мг/г) Діоксид титану (ТiО2) у анатазній кристалічній формі 0,01-3,8 (діаметр часток 2,0-0,2 мкм) Жовтий залізоокисний пігмент (оксид заліза (III) 0,1-2,5 F2O3 Сульфат міді (CuSO4) 1,0-1,25 Пом'якшувач води 0,1 Мікроелементи (магній, 0,1 кобальт, цинк, мідь) до 100 Вода мас. % Наведений склад композиції для знищення патогенної мікрофлори на поверхні інкубаційних яєць курей сприяє підвищенню показнику виводимості яєць на 3,9-15,3 % (табл. 1) і зниженню 2 UA 93551 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 кількості патогенної мікрофлори на поверхні яєць на 86,7-92,0 % від контролю (середовище МПА) (табл. 2). Викладене вище підтверджується наступними прикладами: Приклад 1. На поверхні харчових яєць шляхом обприскування водним розчином хітозану (1 %, рН 5,0) утворюють плівку, яку відразу ж піддають радіаційній обробці (2,0 кГр) з метою поліпшення і збереження якості яєць протягом тривалого зберігання (Xian De li et al. Effect of combination of chitosan coating and irradiation on physicochemical and functional properties of chicken egg during room-temperature storage // Radiation Physics and Chemistry. - Vol. 78, Issues 7-8. - 2009. - P. 589591. Аналогічно прикладові 1. Відмінність полягає в тому, що, по перше, у зазначеному прототипі хітозан розчиняють у харчовій оцтовій кислоті, по-друге, до складу розчину для утворення на інкубаційних яйцях захисного покриття, окрім хітозану у концентраціях 0,1-3,4 (в залежності від вихідної якості яєць), НОК і води входять додаткові речовини: діоксид титану (ТіО 2) у анатазній кристалічній формі (діаметр часток 2,0-0,2 мкм), жовтий залізоокисний пігмент (оксид заліза (III) F2O3, сульфат міді (CuSO4), пом'якшувач води і мікроелементи (магній, кобальт, цинк, мідь). Показник кислотності розчину (рН) не перевищує 3,0. Приклад 2. Для підвищення якості харчових яєць та поліпшення якості шкаралупи автори використовували спосіб покриття останніх плівкою, що містила хітозан та молочну кислоту (Cenzig Caner, Ozge Cansiz Chitosan coating minimises eggshell breakage and improves egg quality // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2007. - Vol. 88, Issue 1. - P. 56-61). Аналогічно прикладові 2. Відмінність від прототипу полягає у складі захисної плівки - у нашому випадку використання молочної кислоти є недоцільним, оскільки зазначена речовина погіршить газопроникність яєць. Приклад 3. На поверхні інкубаційних яєць шляхом обприскування 0,1-3,0 % розчином хітозану у 2 % оцтовій кислоті (рН 3,6) утворюють захисну щодо негативних чинників довкілля та патогенної мікрофлори газопроникну плівку з вираженими біоцидними властивостями (патент на корисну модель № 59917 "Спосіб захисту інкубаційних яєць курей покриттям з хітозану", Автори: Бордунова О.Г., Астраханцева О.Г., Байдевлятова О.М., Чіванов В.Д.). Аналогічно прикладові 3. Відмінність від прототипу полягає у тому, що, по перше, у нашому випадку хітозан розчиняють у 2 % надоцтовій кислоті (НОК), по-друге, до складу розчину для утворення на інкубаційних яйцях захисного покриття, окрім хітозану у концентраціях 0,1-3,4 (в залежності від вихідної якості яєць), НОК і води входять додаткові речовини: діоксид титану (ТіО 2) у анатазній кристалічній формі (діаметр часток 2,0-0,2 мкм), жовтий залізоокисний пігмент (оксид заліза (III) F2O3, сульфат міді (CuSO4), пом'якшувач води і мікроелементи (магній, кобальт, цинк, мідь). Показник кислотності розчину (рН) не перевищує 3,0. Приклад 4. У досліді інкубували по 500 яєць курей трьох порід - род-айленд червоний, полтавська глиняста та бірківська барвиста за усталеною методикою (Інкубація: Метод, посібник / В.О.Бреславець, М.І.Сахацький, Б.Т.Стегній та інші. - ІП УААН. - Харків, 2001. - С 56). Дослідне господарство "Борки"; інкубатор "Універсал 55"; вік птиці 40 тижнів. Прототип - варіант досліду, де використовували класичний метод - обробку парою формальдегіду. 3 UA 93551 U Таблиця 1 Методи обробки Формальдегід Хітозан з надоцтовою кислотою, діоксидом титану, жовтим залізоокисним пігментом, сульфатом міді Результати інкубації. «Кров'ян Слабкі Незаплід Вивід Виводи Закладен е Завмер Задохл та нені курчат, мість о, шт кільце», лі, % ики, % каліки, яйця, % % яєць, % % % Род-айленд червоний 500 13,2 3,2 1,6 3,5 0,2 78,3 90,2 0,3 1,8 0,1 80,2 96,0 500 Полтавська глиняста 12,7 9,0 2,9 6,4 0,9 68,1 78,8 500 14,1 1,1 0,5 78 90,9 Формальдегід Хітозан з надоцтовою кислотою, діоксидом титану, жовтим залізоокисним пігментом, сульфатом міді 10 15,8 Формальдегід Хітозан з надоцтовою кислотою, діоксидом титану, жовтим залізоокисним пігментом, сульфатом міді 5 500 1,8 500 Бірківська барвиста 12,9 3,5 1,1 3 0,5 79 90,7 500 15,4 1,7 0,2 79,8 94,3 5,2 2,5 1,1 0,4 Подані у табл.1 дані свідчать про те, що показник виводимості яєць складає 96,0 - 90,9 94,3 %, що достовірно вище, аніж у варіантах, де застосовувалась обробка класичним методом - парами формальдегіду. Приклад 5. Дослідження біоцидної активності композиції для знищення патогенної мікрофлори на поверхні інкубаційних яєць курей проводили усталеними мікробіологічними методами (Лабораторные исследования в ветеринарии: биохимические и микологические: Справочник / Под ред. Б.И. Антонова // М.: Агропромиздат, 1991). Прототип - варіант досліду, де використовували класичний метод - обробка парою формальдегіду. 4 UA 93551 U Таблиця 2 Рівень мікробної контамінації інкубаційних яєць курей протягом інкубації (МПА, колонії, шт., в середньому, М±m, n=10) Методи обробки Хітозан з надоцтовою Пара формальдегіду кислотою, діоксидом титану, (контроль) жовтим залізоокисним пігментом та сульфатом міді Род-айленд червоний До обробки 273,22±10,14 2 години 2,63±0,13 1,17±0,03* 5 діб 8,66±2,24 1,13±0,02* Після обробки 11 діб 16,01±2,26 2,18±0,02* 19 діб 24,15±4,18 3,22±0,06* Полтавська глиняста До обробки 322,18±12,34 2 години 2,88±0,03 1,12±0,01* 5 діб 9,53±0,04 1,34±0,01* Після обробки 11 діб 24,72±3,22 2,62±0,06* 19 діб 38,18±4,46 3,05±0,07* Бірківська барвиста До обробки 246,25±7,18 2 години 1,73±0,02 0,75±0,01* 5 діб 10,84±2,12 1,36±0,02* Після обробки 11 діб 28,15±3,26 3,05±0,12* 19 діб 43,86±6,42 3,75±0,14* Примітка: * р