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Sep 03, 2023

Un enfoque alternativo para controlar patógenos bacterianos en desechos líquidos y sólidos de aves de corral utilizando el desinfectante hipoclorito de calcio Ca(OCl)2

Informes Científicos volumen 12, Número de artículo: 19733 (2022) Citar este artículo 969 Accesos Detalles de métricas Manejo inadecuado de desechos avícolas desde el inicio hasta el final del ciclo productivo

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 19733 (2022) Citar este artículo

969 Accesos

Detalles de métricas

La manipulación inadecuada de los desechos avícolas desde el principio hasta el final del ciclo de producción podría provocar riesgos para la salud y el medio ambiente. El propósito de este estudio fue evaluar el estado actual de las prácticas de manejo de desechos avícolas, así como evaluar la eficacia de los desinfectantes (VIRKON S, compuesto de amonio cuaternario (QAC), hipoclorito de calcio [Ca(OCl)2] y nanomateriales (nano -partículas de plata (Ag NP) y compuesto de Ca (OCl) 2-Ag NP) en bacterias patógenas para su uso en la desinfección de áreas de recolección de desechos dentro de los sistemas de operación avícola. Se recolectaron doscientas diez muestras de tipos de desechos variantes para su aislamiento y identificación de bacterias patógenas. Luego, se evaluó la eficacia de algunos desinfectantes contra cincuenta cepas de bacterias aisladas mediante un ensayo de microdilución en caldo. Los resultados mostraron que los aislados bacterianos más predominantes de los desechos fueron E. coli (33,69%), Salmonella spp. ( 26,09%), seguido de K. pneumonae (15,22%) y L. monocytogenes (14,13%). Las NP Ca(OCl)2-Ag tuvieron un efecto microbiano letal contra todas las bacterias patógenas (100%) que se aislaron de líquidos y sólidos. En conclusión, los desechos de estiércol de aves de corral se recogen y se vierten en las tierras agrícolas alrededor de esas granjas de pollos sin ningún tratamiento. El compuesto Ca(OCl)2-Ag NP fue letal para todos los microbios patógenos aislados de los desechos y sus áreas recolectadas en una concentración de 1,0 mg/L.

La industria avícola es una de las agroindustrias de más rápido crecimiento en el mundo hoy en día, creciendo a una tasa global del 5% anual, y su participación en la producción mundial de carne ha aumentado del 15% hace tres décadas al 30%1,2. El problema que surge con las operaciones avícolas son los residuos que se generan, como el estiércol de aves, que requieren ser cuidados, ya que un tratamiento o eliminación inadecuados pueden convertirse en un peligro para la salud del medio ambiente y de los seres humanos3.

Los desechos de los sistemas utilizados para producir aves, incluidas las aguas residuales y los desechos sólidos, se producen en enormes cantidades. Entre los desechos sólidos se encuentran el material de cama, el estiércol, los piensos, las plumas, los desechos de criaderos, los lodos y la mortalidad. Además, las aguas residuales resultan del proceso de lavado y desinfección de los gallineros4. Cuando el estiércol de aves de corral no se elimina adecuadamente, se liberan nitratos y fosfatos en arroyos, estanques y aguas subterráneas. También se liberan a la atmósfera amoníaco y gas sulfuro de hidrógeno. El estiércol de aves de corral puede contener bacterias dañinas, particularmente E. coli y Salmonella. Por lo tanto, asegúrese de tomar precauciones al manipular excrementos de aves para minimizar los posibles riesgos para la salud que afectan tanto la salud humana como la de las aves5,6.

Tanto los consumidores de alimentos cultivados con aguas residuales como los agricultores que utilizan aguas residuales para riego corren el riesgo de contraer enfermedades infecciosas a causa de los coliformes fecales que se encuentran en las aguas residuales. Estas enfermedades pueden consistir en intoxicación alimentaria, diarrea, cólera, fiebre tifoidea, disentería, gastroenteritis, ascariasis, hepatitis e intoxicación alimentaria7. Se han propuesto numerosos métodos mejorados de manejo de desechos avícolas en un esfuerzo por disminuir las amenazas que estos desechos representan para el medio ambiente. Esto se debe a que se sabe que los desechos de pollo son peligrosos para el medio ambiente8.

Varios enfoques para eliminar los desechos de aves de corral incluyen el entierro, la composición, el aprovechamiento, la incineración, los fertilizantes y la alimentación para el ganado. En las tierras agrícolas se utiliza una forma adecuada de eliminar la basura y/o los excrementos de las aves para enriquecer el suelo con nutrientes9. Se pueden fabricar con éxito varios productos de valor agregado a partir de desechos de aves de corral, incluidos fertilizantes, energía, biodiesel, alimentos para animales y plástico reciclable, si se gestionan adecuadamente para reducir los efectos adversos3.

El hipoclorito de calcio (Ca(OCl)2 es un desinfectante químico que actúa como agente oxidante y daña las paredes celulares microbianas. Debido a su bajo costo, facilidad de aplicación10, reacción con la membrana celular microbiana e inducción de la lisis de la pared celular y bacterias muerte11, el cloro es un desinfectante popular. Los compuestos de amonio cuaternario (QAC) son desinfectantes no oxidantes con mayor uso en el sector farmacéutico. A través del contacto con los fosfolípidos, su modo de acción en la membrana celular provoca la fuga del citoplasma y la coagulación12. Además, VIRKON S, como desinfectante de amplio espectro, contiene moléculas de peroxígeno (peroximonosulfato). Se promueve su uso en entornos de atención sanitaria humana y veterinaria como agente bactericida, virucida, fungicida y esporicida. 13. Las partículas de nanoplata tienen una fuerte actividad antimicrobiana y su acción es firmemente adherido a la pared de la célula microbiana y altera la permeabilidad de la membrana celular 14, 15. Otro estudio descubrió que el papel de filtro impregnado con partículas de nanoplata cargadas con Ca (OCl) 2 tenía un fuerte efecto biocida contra las bacterias patógenas existentes, el total de bacterias viables, el total de bacterias. y recuentos de coliformes fecales en diferentes fuentes de agua16. El trabajo actual fue diseñado para evaluar el estado actual de las prácticas de gestión de residuos, identificar métodos eficientes de eliminación higiénica de residuos y evaluar la eficacia de algunos desinfectantes (VIRKON S, QAC, Ca(OCl)2), Ag NP y Ca(OCl). Nanocompuestos de 2-Ag NP contra bacterias patógenas aisladas de desechos líquidos y sólidos de granjas avícolas para ser utilizados en la desinfección de áreas recolectadas de estiércol y mortalidad dentro de edificios avícolas y para desarrollar un plan de gestión aceptable para minimizar los riesgos de contaminación en los sectores de producción avícola. .

El estudio se llevó a cabo en varias granjas de pollos de engorde (n = 40) y ponedoras (n = 10) repartidas por las provincias de Beni-Suef y El-Faiyoum, además de varias ciudades como Al-Wasta, Nasser y Beni. -Suef entre junio de 2021 y enero de 2022. Los pollos de granjas avícolas de engorde se criaron en un sistema de cama profunda con una densidad de población de 1,5 pies cuadrados por ave. Mientras tanto, algunas gallinas ponedoras se mantuvieron en un sistema de jaulas en batería con una densidad de población de 1,7 pies cuadrados por ave.

El protocolo de diseño del estudio fue aceptado por el IACUC (Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales) de la Universidad Beni-Suef, Egipto, después de confirmar que se logró el bienestar de los animales durante todo el estudio. Además, todas las muestras de granjas avícolas se procesaron de acuerdo con las directrices de la IACUC. El protocolo incluye el diseño del estudio, la recolección y el tamaño de las muestras, los métodos estadísticos y la interpretación de los resultados. Fue seguido por una lista de verificación de recomendaciones en las pautas ARRIVE. Mientras tanto, participantes humanos participaron en la recopilación de datos, que fue aprobada por el IRB (Junta de Revisión Institucional) de la Universidad Beni-Suef (Nº de referencia: IORG 0009255) después de demostrar que los derechos de los sujetos humanos estaban protegidos durante su participación. Los participantes aceptaron participar en la recopilación de datos del cuestionario como participantes voluntarios y nos dieron su consentimiento informado antes de que comenzara el estudio. El consentimiento se obtuvo al completar el cuestionario, mientras que el consentimiento se agregó en la consideración ética del IRB. Además, el autor confirmó que todos los métodos del texto se realizaron de acuerdo con las directrices y regulaciones pertinentes. Todos los datos y resultados fueron registrados y examinados estadísticamente.

Se distribuyó un cuestionario estandarizado a cada encuestador de granjas con el fin de recopilar todos los datos y la información necesarios para evaluar los diversos aspectos de las granjas avícolas bajo investigación. El estudio se centró en las medidas de bioseguridad y las características de la granja, incluidos los tipos de aves criadas, la duración del ciclo, el sistema de manejo, el tamaño de la granja, el tipo de cama utilizada, con qué frecuencia se cambia durante el ciclo, registro -conservación, tipos de desechos avícolas y técnicas de eliminación.

Se recogieron un total de 210 muestras de diferentes desechos sólidos y líquidos [aguas residuales (n = 30), excrementos de pollitos (n = 30), excrementos de pollitos (n = 30), plumas (n = 30), desechos de pienso (n = 30). ), área recolectada de estiércol (n = 30) y área recolectada de mortalidades (n = 30)] dentro de las granjas investigadas para el aislamiento e identificación de diferentes microorganismos patógenos peligrosos para la salud de las aves y sus alrededores. Todas las muestras fueron tomadas asépticamente y trasladadas en una nevera al laboratorio para investigar la existencia de diferentes microorganismos patógenos utilizando medios selectivos según Roberts y Greenwood17.

Los parámetros analizados fueron el recuento total de viables (TVC), el recuento de coliformes fecales (FCC) y el recuento total de coliformes (TCC) utilizando el método de recuento en placa y la técnica de filtración por membrana según APHA18. Mientras que las muestras de residuos recolectadas se diluyeron en 100 ml de agua destilada y se filtraron a través de una membrana, la membrana se incubó a 37 °C y 45 °C durante 24 h para el recuento de coliformes fecales y totales, respectivamente, utilizando agar M-FC (EM Science, Gibbstown, Nueva Jersey) y agar m-Endo LES (Difco, Sparks, MD), respectivamente. Las bacterias entéricas (Klebsiella spp. y E. coli) se aislaron en placas de agar MacConkey (CM 0115; Oxoid) y agar eosina azul de metileno (CM 69; Oxoid). Todas las muestras se enriquecieron previamente en agua tampón de peptona y luego se incubaron durante 24 h a 37 °C para aislar Salmonella spp. y Shigella spp. Posteriormente, se agregaron 0,1 ml del caldo incubado a 10 ml de Rappaport Vassilidis y se incubaron a 42 °C durante 24 h. Luego, las muestras se sembraron en agar Salmonella Shigella (Oxoid®, CM 0099) y se incubaron durante 24 h a 37 °C. Además, para Listeria monocytogene, cada muestra líquida de 150 ml se centrifugó durante 30 minutos. a 5098,581065 g para separar el sedimento, que luego se puso en un enriquecimiento de Listeria (LEB) de 100 ml. Cada muestra de alimento y heces (25 g) se enriqueció en 225 ml de LEB y se incubó a 30 °C durante 48 h antes de ser inoculada con 0,1 ml de caldo de listeria en medio de agar selectivo para listeria (agar Palcam; Biokar Diagnostics, Francia). Las placas inoculadas se incubaron a 37 °C durante 48 h. Para la purificación de las colonias, todas las bacterias aisladas se subcultivaron en agar nutritivo18. Las bacterias entéricas se identificaron según la morfología de sus colonias, tinción de Gram y utilizando API 20E (bioMérieux, Craponne, Francia). Además de las pruebas bioquímicas19 que aplicaron como pruebas de catalasa, oxidasa, TSI, rojo de metilo y hemólisis sanguínea.

Según Amiri et al.20, la efectividad de los desinfectantes (VIRKON S (Potassium peroxymonosulfate, Antec International TD, UK), las sales de amonio cuaternario (QAC, Fluka Analytical, St. Louis, USA) y el POLVO DEcolorante Ca(OCl)2 (un polvo blanco y considerado un oxidante fuerte que contiene 65% de cloro disponible) sobre cincuenta cepas de diferentes bacterias patógenas aisladas de diferentes muestras de residuos, se evaluó mediante el método de difusión en disco a diferentes concentraciones de prueba, y se utilizó agua destilada para obtener las concentraciones requeridas de diferentes desinfectantes. Se usó papel de filtro Whatman esterilizado para preparar cincuenta discos (el tamaño del disco es de 10 mm) que se guardaron en botellas con tapa de rosca. Durante la noche, los discos esterilizados se saturaron con las concentraciones de prueba de desinfectantes. Luego, se agregaron 100 µL de aislados bacterianos ( 1 × 106 UFC/mL) en caldo Mueller-Hinton según McFarland 0,5, luego se inocularon muestras diluidas (100 μL) en placas de agar Mueller-Hinton y los discos se colocaron sobre el agar con pinzas estériles y se incubaron a 37 ºC durante 24 h. La zona de inhibición de todas las bacterias analizadas se detectó mediante dilución en serie doble según CLSI21.

La nanoplata se sintetizó mediante un método de reducción química según Šileikaite et al.22. Las NP de Ag se caracterizaron mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HR-TEM) utilizando un microscopio electrónico de transmisión JEM100CX II (JEOL Ltd.) para examinar y describir las microestructuras y morfologías sólidas de nanomateriales, respectivamente.

Se desarrollaron NP Ca(OCl)2-Ag para mejorar la actividad desinfectante contra los aislados bacterianos analizados. En una proporción de 1:1, se mezclaron NP de Ag a una concentración de 15 mg/L con desinfectante Ca(OCl)2 a ambas concentraciones de 0,5 y 1,0 mg/L. Luego, el nanocompuesto se agitó bien durante 4 h continuamente usando un agitador magnético para evitar la aglomeración y/o acumulación de nanopartículas. Luego, las NP de Ca (OCl) 2-Ag se centrifugaron durante 15 minutos a 5098,581065 g y se lavaron dos veces con agua destilada según Ahmed et al.23.

Se investigaron cincuenta cepas bacterianas contra NP de Ag en concentraciones de 5, 10 y 15 mg/L además de NP de Ca(OCl)2-Ag en una concentración de 0,5 y 1,0 mg/L después de 24 h. Tiempos de exposición mediante el método de macrodilución en caldo24. A 1 ml de caldo Muller-Hinton (MHB), se agregaron 100 ml de diferentes suspensiones bacterianas recién preparadas (1 × 106 UFC/mL) en solución salina normal, seguido de 1 ml de NP Ca(OCl)2-Ag en diferentes concentraciones. (0,5 y 1,0 mg/L). Además, se utilizaron dos tubos de ensayo de control esterilizados, uno que contenía un inóculo bacteriano y MHB y el otro que contenía NP de Ca (OCl) 2-Ag y caldo de Muller-Hinton, pero ningún inóculo bacteriano. Luego, se esparcieron 100 ml (1 × 106 UFC/mL) de la mezcla analizada en el medio de agar selectivo, se incubaron a 37 °C durante 24 h y se investigó la existencia de crecimiento microbiano para distinguir los susceptibles y resistentes al nanocompuesto. . Según las directrices CLSI21, las cepas susceptibles no mostraron crecimiento mientras que las cepas resistentes mostraron crecimiento microbiano en medio agar.

Todos los datos se recopilaron para análisis estadísticos utilizando SPSS (el software Statistical Package for the Social Sciences). Los datos obtenidos del cuestionario estructural y la tasa de distribución de aislados de bacterias patógenas de diferentes tipos de residuos se analizaron mediante la prueba de chi-cuadrado como prueba no paramétrica. Además, se analizó la actividad antimicrobiana de diferentes desinfectantes y nanocompuestos a base de plata contra todos los aislados bacterianos. Mientras tanto, se utilizó la prueba ANOVA unidireccional para analizar datos sobre el recuento total de viables y el recuento de coliformes totales y fecales en residuos líquidos y sólidos. provenientes de las fincas investigadas.

Los desechos de aves de corral son uno de los contaminantes más importantes si no se eliminan correctamente. Para aumentar el valor nutricional de los desechos de plumas de aves de corral que pueden utilizarse como alimento para animales, es posible tratar química o biológicamente las plumas de pollo. Si se manejan correctamente para minimizar las consecuencias negativas, los desechos de aves de corral se pueden utilizar eficazmente para crear una variedad de productos de valor agregado, como fertilizantes, biocombustibles y alimentos para animales3.

Las principales explotaciones avícolas están ampliamente distribuidas en las zonas investigadas (cama profunda y sistema de jaulas en batería). El número de aves criadas en un sistema de cama profunda se superó en 20.000 aves/ciclo en comparación con un sistema de jaulas en batería de 4.000 aves/ciclo. Veintiocho granjas de cama profunda (70,0 %) informaron que tenían cobertizos cerrados con llave para segregar y/o aislar sus instalaciones para el control de enfermedades, mientras que cinco sistemas de jaulas en batería (50,0 %) solo tienen una puerta cerrada con llave alrededor del edificio, como se muestra en la Tabla 1. Maduka et al.25 demostraron que los principales componentes de las prácticas de bioseguridad incluían cercas alrededor de edificios, puertas y, en general, la gestión representaba alrededor del 80-90%. Además, Mustafa26 registró que las principales medidas de protección contra cualquier transmisión de enfermedades son una puerta cerrada y una valla a su alrededor. Además de eso, la cerca no estaba disponible para la mayoría de las granjas, tanto en los sistemas semimodernos como en los convencionales.

Además, en la puerta de entrada del edificio, la aplicación del baño de pies se presenta en un 70% en el sistema de jaulas en batería en comparación con 23 de 40 (57,5%) en las granjas avícolas del sistema de cama profunda en este estudio. Haftom et al.27, encontraron que en la puerta, el 80% de las granjas de aves de engorde utilizaban baños de pies, mientras que el 88% de las granjas practicaban el lavado y la desinfección de sus edificios y equipos. Ali et al.28 indicaron que se aplicó un alto nivel de bioseguridad en el sistema cerrado que en el abierto, mientras que el 84,6% se utilizó en el baño pediluvio a la entrada del galpón. Por el contrario, la tasa de aislamiento de aves enfermas en áreas separadas fue igualmente alta en ambos sistemas investigados, 77,5 y 80%, respectivamente, para evitar la diseminación de enfermedades altamente patógenas. Sudarnika et al.29 descubrieron que veinticuatro avicultores separaron las aves enfermas de las sanas en un 96% y las eliminaron quemándolas o enterrándolas. Mientras tanto, sólo dos granjas avícolas arrojaron aves muertas (4,4%). Además, Mohammed y Helal30 descubrieron que la mayoría de los encuestados señalaron que aislaron a los polluelos enfermos en un área elegida utilizando el mismo edificio que el resto de la manada. Además, rara vez había estaciones de higiene en algunas instalaciones avícolas, y era preocupante la ausencia de planes de bioseguridad empleados en las granjas.

En un sistema de cama profunda, los tipos de cama que se utilizaron fueron aserrín y virutas de madera en 37,5 y 62,5%, respectivamente. Para la eliminación de la cama durante el ciclo, algunas granjas de aves de engorde limpian toda la cama (15,0%), mientras que el 85,0% de estas granjas retiran 10 cm de la capa superior y añaden otra. Por otro lado, en una jaula en batería, el estiércol se dispone durante el ciclo al 100% en una bandeja alejada de las aves y luego se recoge en las zonas de estiércol. La frecuencia de cambio de cama en la cama profunda fue del 67,5% una vez por semana, mientras que en otras granjas fue del 32,5% cada mes. Los métodos de eliminación de las mortalidades de aves de corral fueron la incineración seguida de la eliminación en vertedero y el entierro, especialmente en cama profunda (40,0, 25,0 y 20,0%), mientras que en jaulas en batería, la incineración y el entierro fueron los métodos de eliminación de la mortalidad más aplicados (50,0 y 30,0). %, respectivamente). Mohammed y Helal30 afirmaron que los participantes en cada sistema de operación avícola aclararon la falta de capital y espacio suficiente para aplicar medidas higiénicas de eliminación de aves muertas que implican quema o entierro. Además, los productores avícolas no aplicaron el compostaje como método seguro para deshacerse de las aves muertas. Además, el riesgo de degradación ambiental y transmisión de enfermedades aumenta cuando los cadáveres de aves de corral se arrojan en cursos de agua o en una carretera donde los perros podrían encontrarlos y hurgar en la basura. Además, Muduli et al.3 informaron que se requiere un seguimiento estricto del entierro de aves muertas y/o mortalidades en la granja para evitar la contaminación de las fuentes de agua subterránea; Además, el compostaje podría usarse para reducir las bacterias patógenas y luego reciclarse como fertilizante para el suelo. En el texto actual, las mortalidades eliminadas en vías fluviales eran del 20% en jaulas en batería, en comparación con el 15,0% en sistemas de cama profunda. La desinfección entre ciclos estuvo disponible en ambos sistemas, mientras que se aplicó el 77,5% en el sistema de cama profunda y el 70% de la jaula en batería. Finalmente, los productores avícolas informaron que la tasa/ciclo de mortalidad fue significativamente mayor en cama profunda (12,0%) que en jaulas en batería (10%) a P 0,005 como se presenta en la (Tabla 1). Turkson y Okike31 mencionaron que para prevenir y controlar enfermedades altamente patógenas como la IAAP H5N1, la aplicación de medidas de bioseguridad es un punto crítico. Además, la mayoría de las granjas de pollos de engorde a pequeña escala emplean controles de bioseguridad mínimos o nulos, lo que puede aumentar la probabilidad de transmisión de enfermedades entre granjas avícolas, las tasas de mortalidad y el peligro de exponer a las personas a posibles riesgos para la salud32.

La distribución frecuente de microbios patógenos que surgen de las granjas investigadas en la Tabla 2 aclaró que el 87,62% (184/210) del total de muestras examinadas contenían bacterias altamente patógenas. Los aislados bacterianos más predominantes de los residuos fueron E. coli (33,69%, 62/184), Salmonella spp. (26,09%, 48/184), seguida de K. pneumonae (15,22%, 28/184) y L. monocytogenes (14,13%, 26/184). Mientras tanto, Shigella flexneri fue la que se detectó en menor porcentaje (10,87%, 20/184). El mayor porcentaje de E. coli se aisló de los excrementos de los polluelos (46,43%, 13/28), del área recolectada de estiércol (40%, 12/30) y de las aguas residuales (37,04%, 10/27), seguidos del área recolectada de mortalidades (32,14%). %, 9/28) y camada de pollitos (30%, 9/30). Por el contrario, Salmonella spp. se registró en el porcentaje más alto en las aguas residuales (37,04, 10/27) y en la caída de polluelos (28,57%, 8/28), seguido de la mortalidad en el área recolectada (25%, 7/28), mientras que K. pneumonae se aisló en mayor proporción en área recolectada de mortalidades (21,43%, 6/28) seguida por el área recolectada de excrementos de pollitos y estiércol (16,67%, 5/30 cada uno). Además, L. monocytogenes se aisló en gran medida de los residuos de piensos (27,78 %, 5/18) y de las plumas (17,39 %, 4/23). Además, Shigella flexneri también se detectó en plumas (21,74%, 5/23) y cama de los polluelos (13,33%, 4/30). Estos hallazgos respaldan los de Sahoo et al.33, quienes demostraron que el manejo de los excrementos de las aves de corral tenía un impacto significativo en la salud de las aves. Mantener seca la cama de los polluelos es otro aspecto esencial en la gestión de las granjas avícolas. En presencia de un pH y un contenido de humedad elevados en la cama, Soliman et al.34 explicaron que la cama de los pollitos es un medio favorable para el crecimiento y la transmisión de bacterias como S. Typhimurium. Además, Tiweri et al.35 observaron que L. monocytogenes se encontraba con frecuencia en las proximidades de los animales y persistía durante un período prolongado en los desechos, el suelo, el agua y los piensos de los animales. Según Abdel-Latef y Mohammed36, la contaminación del entorno avícola por bacterias altamente patógenas es la principal razón de mayores tasas de mortalidad y grandes pérdidas económicas en estas granjas. La contaminación ambiental puede ser causada por excrementos de aves que reflejan prácticas de higiene menos estrictas en las granjas avícolas.

El recuento total viable y las bacterias indicadoras que se identificaron a partir de desechos líquidos y sólidos que produjo el sistema de cama profunda se muestran en la Tabla 3. Se descubrió que los TVC tanto en las áreas de mortalidad como en las áreas recolectadas de estiércol fueron significativamente mayores (8,21 × 107 ± 1,2 × 105 y 7,32 × 107 ± 2,3 × 10 UFC/100 g) seguido de la cama de los pollitos (6,71 × 107 ± 3,5 × 10 UFC/g) y las aguas residuales (3,56 × 107 ± 1,1 × 105 UFC/mL) en comparación con su recuento en plumas. y alimento residual (2,34 × 104 ± 1,1 × 10 y 2,34 × 105 ± 1,1 × 105 UFC/g, respectivamente). Además, los CCT se aislaron en tasas más altas en las áreas de cama de pollitos y de recolección de estiércol (900 ± 1,1 y 900,0 ± 4,8 UFC/100 g), mientras que en los residuos de alimento fue de 110,0 ± 6,2 UFC/100 g. Además, los FCC fueron significativamente altos tanto en la cama de los pollitos como en las áreas de recolección de estiércol (350,0 ± 4,1 y 350,0 ± 3,0 UFC/100 g, respectivamente), seguidos por los excrementos de los pollitos (220,0 ± 1,2 UFC/100 g) y las aguas residuales (220,0 ± 2,2 UFC). /100ml). Mientras tanto, los FCC en plumas y desechos de pienso no superaron 60,0 ± 3,6 y 90,0 ± 1,1 UFC/100 g, respectivamente. Abd El-Salam et al.37 encontraron que las aguas residuales contienen 1600 colonias de coliformes totales. Hartel et al.38 señalaron que la posible fuente de coliformes fecales es la cama fresca de aves de corral, y el proceso de compostaje de la cama puede principalmente erradicar estas bacterias. Nevers et al.39 aclararon que las contaminaciones fecales que incluyen ganado, aves de corral y otros desechos fecales son fuentes potenciales de patógenos bacterianos con riesgos para la salud humana en aguas recreativas. Zhuang et al.40 señalaron que las granjas de pollos son una fuente crucial de contaminación fecal en el medio ambiente, ya que los excrementos de aves de corral contienen bacterias que son dañinas para el medio ambiente y los seres humanos.

TEM de Ag NP mostró la forma morfológica (esférica y elíptica) y el tamaño de las partículas de nanoplata osciló entre 19,07 y 34,47 nm (Fig. 1a, b). La fotografía TEM de Ca(OCl)2-AgNP reveló la forma morfológica esférica y alargada de las nanopartículas (NP) del compuesto. Además, el diámetro de las NP osciló entre 4,94 y 33,62 nm (Fig. 2a, b). Las NP de Ag (Fig. 3a) mostraron picos específicos en 3272,18, 1638,07, 919,01 y 604,61 cm-1. Además, FT-IR de Ca (OCl) 2-AgNP (Fig. 3b) mostró picos característicos en 3273,57, 2132,25, 1638,21 y 602,51 cm-1, lo que confirma la carga exitosa de Ca (OCl) 2 en las Ag NP. Roy et al.41 señalaron que los espectros FT-IR de nanopartículas de plata exhibieron el pico característico de las NP de Ag que se ubica en 1638 cm-1. Además, Mohammed16 mostró FT-IR de Ca(OCl)2 cargado en NP de Ag mientras que apareció un pico específico a 2480 cm-1, aprobando la carga de forma sucesiva.

Fotografía TEM de partículas de nanoplata (Ag NP). La forma morfológica (a) mostró las finas partículas esféricas y elípticas de nanoplata, además el diámetro de las NP (b) osciló entre 19,07 y 34,47 nm.

Fotografía TEM de Ca (OCl) 2 cargado en Ag NP (ab). La forma morfológica mostraba las nanopartículas (NP) esféricas y alargadas del compuesto (a). Además, el diámetro de las NP (b) osciló entre 4,94 y 33,62 nm.

Espectro FT-IR de Ag NP (a) y Ca (OCl) 2-AgNP (b).

Se aislaron bacterias patógenas de varios tipos de desechos y su susceptibilidad a los productos de desinfección, Ag NP y Ca(OCl)2-Ag NP (Tabla 4) revelaron que la susceptibilidad de todas las bacterias aisladas a VIRKON S no era superior al 70% en el momento. la concentración más alta del 2% después de 24 h de exposición en comparación con la concentración más baja, mientras que su susceptibilidad estaba entre el 30 y el 60%. Además, la susceptibilidad de los aislados a los compuestos de amonio cuaternario no se superó en un 80%, excepto que L. monocytogene fue altamente sensible al 100% a una concentración de 1,5 mg/L. Møretrø et al.42 aclararon que debido a la presencia de genes de resistencia, L. monocytogenes era tolerante a concentraciones subletales de QAC.

Ortiz et al.43 aclararon que existe una asociación positiva entre el uso frecuente de un desinfectante QAC y la existencia de L. monocytogene resistente al mismo, lo que podría atribuirse a la presencia de genes de resistencia a los desinfectantes QAC44. En este contexto, L. monocytogene fue significativamente más sensible al Ca(OCl)2 (100%), seguida de K. pneumonae, Salmonella spp. y Shigella flexneri, que fueron 90% sensibles a 1,5 mg/L (P ≤ 0,05 ). Yim et al.45 descubrieron que el Ca(OCl)2 y el QAC eran más eficaces que el hipoclorito de sodio para eliminar completamente las células vegetativas y las esporas. Por el contrario, en este estudio, todas las bacterias exhibieron perfiles de resistencia a Ag NP que excedieron el 30% en concentraciones de 5,0 mg/L a las 24 h de tiempo de exposición en comparación con la concentración más alta de 15 mg/L donde la susceptibilidad de los aislados superó el 80%. para L. monocytogene y k. neumona. Además, Shigella flexneri era 100% sensible. Belluco et al.46 concluyeron que el efecto tardío de las Ag NP sobre las bacterias patógenas podría haber sido causado por la lenta liberación de iones de plata de las Ag NP. En el estudio actual se investigó la eficacia de las NP de Ca(OCl)2-Ag contra aislados de bacterias patógenas, y se encontró que los aislados de bacterias (E. coli, K. Pneumonae, Shigella Flexneri y L. monocytogene) de varios tipos de desechos eran altamente sensible (100%) a Ca(OCl)2-AgNP a una concentración de 1,0 mg/L después de 24 h de exposición. Salmonella spp. fueron 90% sensibles a Ca(OCl)2-AgNP en la concentración más baja de 0,5 mg/L.

La capacidad de los iones de plata para unirse al Ca(OCl)2, penetrar las membranas celulares bacterianas y mejorar la permeabilidad de la membrana puede ser responsable de esta acción, lo que confirma que la actividad biocida demostrada por las NP Ca(OCl)2-Ag es sinérgica. Estos resultados son consistentes con los reportados por Morones et al.47 y Sondi y Salopek-Sondi48, quienes encontraron que el empleo de Ag NP para tratar el agua aumentaba la permeabilidad de la membrana celular y la fuga del citoplasma de E. coli. Además, se ha demostrado que las Ag NP tienen un efecto antimicrobiano al que se le atribuye la liberación de iones Ag de la superficie de las Ag NP y la unión de grupos tiol en las proteínas de la membrana, lo que da como resultado la inhibición de los sistemas enzimáticos bacterianos y la agregación del ADN49,50. Mohammed16 encontró que el efecto microbiano de las Ag NP contra E. coli y S. aureus se superó en un 80%, mientras que tiene un efecto letal contra K. pneumoniae (100%) en la concentración más alta (5,0 mg/L) después del tiempo de exposición. (180 min). Esto podría deberse a la capacidad de los iones Ag para unirse e infiltrarse en la membrana celular microbiana. Además, Dilarri et al.51 demostraron que el mecanismo de acción del Ca(OCl)2 se dirige a la membrana citoplasmática del microorganismo, que puede ser responsable de la muerte celular.

El monitoreo de contaminantes microbianos en diferentes tipos de desechos (líquidos y sólidos) que surgen de los sistemas de operación avícola podría ser útil para la eliminación higiénica de estos desechos y aliviar su naturaleza peligrosa para el medio ambiente. Todas las bacterias patógenas aisladas de desechos líquidos y sólidos de las granjas avícolas analizadas fueron eliminadas (100%) por las NP de Ca(OCl)2-Ag cuando se usaron en una concentración de 1,0 mg/L que confirmó la mejora del desinfectante Ca(OCl)2. potencia a lo largo de su carga sobre partículas a base de nanoplata. Se cree que la capacidad de las NP Ca(OCl)2-Ag para penetrar las membranas celulares microbianas y posteriormente impedir el crecimiento es la causa de sus efectos bactericidas. Además, el uso de nanocompuestos de Ca(OCl)2 y/o Ca(OCl)2-Ag NP para desinfectar el estiércol y las áreas recolectadas de mortalidad podría destruir todas las bacterias patógenas y aliviar los peligros ambientales de la contaminación microbiana.

Todos los datos están incluidos en el manuscrito principal y son de libre acceso.

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Departamento de Higiene, Zoonosis y Epidemiología, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad Beni-Suef, Beni-Suef, 62511, Egipto

Asmaa N. Mohammed

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ANM contribuyó a este trabajo organizando el diseño del estudio, recolectando y preparando muestras, realizando investigaciones microbiológicas, realizando pruebas de sensibilidad, preparando nanomateriales, realizando análisis estadísticos y escribiendo el manuscrito.

Correspondencia a Asma N. Mohammed.

El autor no declara intereses en competencia.

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Mohammed, AN Un enfoque alternativo para controlar patógenos bacterianos en desechos líquidos y sólidos de aves de corral utilizando nanopartículas de plata a base de desinfectante de hipoclorito de calcio Ca (OCl) 2. Informe científico 12, 19733 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-24203-8

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Recibido: 17 de agosto de 2022

Aceptado: 11 de noviembre de 2022

Publicado: 17 de noviembre de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-24203-8

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