Mikrobiologisch-hygienische Untersuchungen in einem Schweinebestand in China unter Berücksichtigung von Salmonellen und Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA)-Isolaten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Daten über die Prävalenz von Salmonella spp. in Futtermitteln und in Sammelkotproben auf einem chinesischen Schweinebestand erarbeitet sowie die biotechnologischen Behandlungsmöglichkeiten (Kompostierung und Biogasanlage), insbesondere hinsichtlich ihrer Hygienisierungseffizienz, überprüft. Ergänzend wurden Tenazitätsstudien zur Überlebensfähigkeit einer auf der Farm isolierten und dominierenden monophasischen Variante von Salmonella Typhimurium DT120 im Labor durchgeführt. Des Weiteren wurde die nasale Besiedlung der Schweine mit Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) untersucht. Zur Erfassung der Resistenzsituation in dem Schweinebestand wurden Empfindlichkeitstests gegenüber Substanzen mit antimikrobiellen Eigenschaften der nachgewiesenen Salmonellen-Isolate und MRSA-Stämme durchgeführt. In den Sammelkotproben konnte für Salmonella spp. eine hohe Prävalenz von insgesamt 50%, in den Mastschweineställen bzw. Sauenställen von 62% bzw. 31,5%, festgestellt werden. Das dominierende Serovar stellte eine multiresistente monophasische Variante von Salmonella Typhimurium DT120 dar. Daneben konnten in den Sauenställe zudem Salmonella Derby sowie vereinzelt die Serovare Senftenberg und Havana festgestellt werden. Die Prävalenz für eine nasale Besiedlung der Schweine mit methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) war ebenfalls hoch und lag bei ca. 90% in allen untersuchten Proben sowie bei ca. 98% bzw. 77% bei den Mastschweinen bzw. Sauen. Es wurde ausschließlich ein multiresistenter MRSA-Stamm mit dem spa-Typ t899, dem SCCmec-Typ IVb und dem MLST-Typ ST2136 festgestellt. Dieser wurde dem klonalen Komplex CC9 zugeordnet. Die mesophil bei 23°C bis 26°C betriebene Biogasanlage gewährleistete aus Sicht der Seuchenhygiene keine ausreichende Entseuchung der tierischen Exkremente des Schweinebestandes, da in den Substraten und den Gärresten verschiedene Salmonellen-Serovare in allen untersuchten Proben nachgewiesen wurden. In ergänzenden Laborversuchen zur Inkativierung der monophasischen Salmonella Typhimurium DT120 Serovar zeigten sich während der Langzeitlagerung (10°C) lange Überlebenszeiten in der Gülle und den Gärresten. Die aerobthermophile Kompostierung von Schweinekot und Maisstrohhäckseln stellt in China hinsichtlich der Inaktivierung des Testkeims Salmonella Senftenberg W775 (H2S negativ) sowie der erreichten Temperaturen in Anlehnung an die Bioabfallverordnung (BioAbV, 2012) eine adäquate biotechnologische Behandlungsmöglichkeit aus Sicht der Seuchenhygiene dar. In ergänzenden Erhitzungsversuchen im Labor zeigte sich eine vollständige Inkativierung bzw. Reduktion um fünf log10-Stufen für die monophasische Variante von Salmonella Typhimurium DT120 nach 18 stündiger Erhitzung bei +53°C, zweistündiger Erhitzung bei +60°C und einstündiger Erhitzung bei +70°C. Außerdem wurde die Inaktivierung bereits nach einer 18 stündigen Erhitzung bei +50°C in Gülle sowie einer vierstündigen Erhitzung bei +53°C und einer einstündigen Erhitzung bei +60°C in Gülle und physiologischer Kochsalzlösung erreicht.

In this study data about the prevalence of Salmonella spp. in animal food and fecal samples on a Chinese pig farm was collected, and biotechnological treatments (composting and anaerobic fermentation in biogas plant) with a strong focus on hygienisation capacity were invastigated. Additionaly studies about the tenacity of a monophasic serovar of Salmonella Typhimurium DT120, isolated as dominating strain on the pig farm, were performed by the means of laboratory work. Furthermore the nasal colonization with methicillin-resistent Staphylococcus aureus (mrsa) of pigs was invastigated. Susceptibility testing for isolated strains of Salmonella spp. and mrsa to antimicrobial agents were examined in order to gain information about the situation of resistances of these pathogens on a farm level. There was a high prevalence for Salmonella spp. of 50.0% in all fecal pool samples, with 62.0% for samples of fattening pigs and 31.5% for samples of sows. As dominating strain a multiresistent monophasic variant of Salmonella Typhimurium DT120 was identified. In addition, with lower prevalence the serovar Salmonella Derby and sporadicly the serovar Senftenberg and Havana were found in fecal samples of sows. For nasal colonization of pigs with methicillin-resistent Staphylococcus aureus (mrsa) the prevalence found in this study was very high with around 90% in total, around 98% in fattening pigs and 77% in sows. All isolated strains of mrsa were multiresistent and belonged to the spa-type t899, SCCmec-type IVb and mlst ST2136, belonging to the clonal complex 9. The mesophilic (23°C to 26°C) anaerobic treatment (biogas plant) of animal wastes on the pig farm did not guarantee a sufficient hygienisation under modern microbiologic-hygienic aspects in accordance to the German Bio-Waste Ordinance (BioAbV, 2012) to achieve safe fertilizer for use in agriculture. In all samples of substrates and residues after anaerobic treatment diverse serovars of Salmonella spp. were detected. Additionally laboratory studies about the inactivation of the monophasic strain of Salmonella Typhimurium DT120 in pig slurry and residues of anaerobic fermentation during long time storage for 48 weeks at 10°C showed long survival times. A complete inactivation respectively a reduction over five log10 for tested Salmonella Typimurium DT120 was achieved in stored residues of anaerobic fermentation after 36 weeks respectively 20 weeks and in pig slurry after 48 weeks respectively 36 weeks. Half technical experiments of aerobic thermophilic treatment (composting) of pig manure with corn stalks was tested in small rotting Boxes (1m3) in a farm building under roof during winter in China. Results showed the possibility of using this technic as an adequate biotechnological treatment to achieve an improvement of hygienic conditions in organic wastes for safe use as fertilizer. The abilitiy of hygienisation through high temperature treatment in accordance with the German Bio-Waste Ordinance (BioAbV, 2012) was shown by the inactivation of the test organism Salmonella Senftenberg W775 H2S negative. In additional studies under laboratory conditions a complete inactivation respectively a reduction of five log10 for the monophasic Salmonella Typhimurium DT120 was achieved by a treatment of eighteen hours at 53°C, two hours at 60°C, and one hour at 70°C. For pig slurry results show the necessity of a treatment of eighteen hours at 50C° or four hours at 53C°.