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金属粒子を援用した嫌気性消化：家畜糞尿残留抗生物質の分解

利用金属颗粒进行厌氧消化：分解牲畜粪便中的抗生素残留

基本信息

批准号：
19F19106
负责人：
井原一高
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19106/
关键词：
嫌気性消化抗生物質金属粒子家畜糞尿乳牛糞尿

项目摘要

畜産業で用いられる抗菌剤の中で，テトラサイクリン系抗生物質は抗菌スペクトルが広いこともあり使用量が多い抗菌剤のひとつである。テトラサイクリン系抗生物質は鉄イオンのような金属イオンと結合しやすいという性質を持つ。この特異的な性質を環境技術に応用した。本研究において，水酸化第二鉄，ヘマタイトそしてマグネタイトといった酸化鉄が，抗生物質を含む乳牛ふん尿の嫌気性消化に及ぼす影響を検討した。研究の目的は、得られたデータから動力学的モデルを用いて解析し，抗生物質を含む家畜ふん尿の嫌気性消化における鉄－抗生物質錯体形成の可能性を検討した。実験の結果，オキシテトラサイクリンやクロルテトラサイクリンなどの抗生物質は嫌気性消化を“抑制された”定常状態に作用させ，発酵槽内のpHやメタン濃度に大きな変化はなかったものの，メタン生成が減少することが観察された。また，嫌気性消化の基質に一定濃度の抗生物質が存在すると，メタン生成が遅滞し，コーンモデルがメタン生成をシミュレートするのに最も適切なモデルであることを明らかにした。抗生物質が残留する条件において，直接的な電子移動メディエータとしてヘマタイトおよびマグネタイトのような酸化鉄の役割は、抗生物質と錯体の形成よりも優先されないことが示唆された。すなわち嫌気性プロセスにおいて，水酸化第二鉄はヘマタイトおよびマグネタイトよりも抗生物質阻害に有効であると結論付けた。これらの研究成果は，テトラサイクリン系抗生物質のような金属イオンと錯体を形成する動物用抗菌剤が家畜糞尿に残留する場合に，水酸化第二鉄を用いたメタン発酵プロセスが，動物用抗菌剤の拡散防止に寄与することを示唆するものである。

In the livestock industry, antibiotics are used in a variety of ways. Antibiotic substances are iron and metal bound substances. The unique nature of this technology is the application of environmental technology. In this study, we investigated the effects of acidified iron on the digestive system of dairy cows. The purpose of this study was to analyze the kinetics of antibiotic metabolism and to investigate the possibility of iron-antibiotic interactions in the anaerobic digestion of animal urine. As a result, the antibiotic substance in the fermentation tank acts under the steady state of "inhibition" of the inhibitory digestion, and the pH concentration in the fermentation tank increases and decreases. In the presence of a certain concentration of antibiotic substance in the substrate of a toxic digestion, the production of antibiotics is delayed, and the production of antibiotics is most appropriate. Antibiotic substances can be removed directly from the plasma by electron transfer. Antibiotic substances can be removed by electron transfer. The second phase of the process is called acidification. The results of this research show that when animal antibacterial agents are used in animal feces and urine, the second iron is used to prevent the dispersion of animal antibacterial agents.