氨基糖苷类抗生素菌渣残留检测方法与资源化研究进展

文章对氨基糖苷类抗生素菌渣主要的检测方法以及资源化处理处置技术进行归纳和总结,为准确检测菌渣中抗生素残留及提高其无害化处理及资源化利用效率提供依据,最后促进抗生素制药企业的健康发展。     

甾体类药物发酵菌渣的无害化与资源化研究进展

我国为甾体类原料药的生产大国,微生物转化法生产甾体药物的过程中产生的发酵菌渣是一种非常宝贵的资源,但发酵菌渣中仍存在少量有毒的甾体类残留物,在我国被列入《国家危险废物名录》。目前,甾体药物发酵菌渣的处理仍存在一定困难,严重制约着制药企业的健康发展,为此很多研究者针对药物发酵菌渣的无害化与资源化途径开展了广泛的研究。从甾体类药物发酵菌渣的来源、污染属性及国家相关管理要求等方面入手,分别综述了目前包括水热处理、碱热处理、微波处理等预处理技术,燃料化、肥料化、材料化等资源化利用技术,焚烧处置、安全填埋等处置技术在内的甾体药物发酵菌渣无害化与资源化方面的研究现状与最新进展,并对不同处理处置技术的可行性与可操作性进行了综合分析,最后对该领域未来的研究方向进行展望。     

我国抗生素菌渣资源化研究新进展

抗生素菌渣是一种宝贵资源,在我国也属于危险废物。由于缺乏成熟高效的处理与资源化技术,以及科学完善的安全性评估方法,抗生素菌渣的处理问题严重地制约了制药企业的健康发展。结合最新相关文献和研究成果,从抗生素菌渣处理与资源化技术、安全性评估两方面综述了目前抗生素菌渣资源化取得的最新进展,总结了抗生素处理与资源化技术的最新发展,并对不同资源化技术的可行性进行了分析,提出了以抗生素及其代谢产物残留评估和抗性基因评估为基础的安全性评估方法,并总结了评估指标实现的技术困难。     

两种抗生素菌渣经SEA-CBS技术处理后的肥料特性

抗生素菌渣的环境无害化利用处置目前已成为行业和政府管理部门亟待解决的难题.为有效实现抗生素菌渣的资源化利用,开展了经SEA-CBS高效复合资源化利用技术制成的吉他霉素和螺旋霉素菌渣有机肥理化特性研究,并分析了未施肥、施加不同比例的商品肥和菌渣有机肥对苦苣生长的影响.结果表明:吉他霉素和螺旋霉素菌渣有机肥的pH分别为6.59和7.92,含水率分别为5.21%和10.60%,抗生素残留均未检出;吉他霉素菌渣有机肥中w（Cr）、w（Pb）和w（As）相对较高,分别为33.40、7.05和1.57 mg/kg,而w（Cd）（0.34 mg/kg）和w（Hg）（低于0.002 mg/kg）相对较低;两种抗生素菌渣有机肥的总养分含量均在5%以上,w（有机质）均大于80%,均符合NY 884—2012《生物有机肥》及NY 525—2012《有机肥料》中的相关限值.植株生长试验研究发现,施加1%和3%的吉他霉素菌渣有机肥时,苦苣的株高、鲜质量和干质量均优于未施肥处理,且株高均大于施入商品肥处理;施加1%螺旋霉素菌渣有机肥下苦苣生长性能优于未施肥情况.研究显示,SEA-CBS技术可有效去除菌渣中残留的抗生素,并实现抗生素菌渣的资源化利用.      

抗生素菌渣理化性质分析

抗生素菌渣于2008年被列入《国家危险废物名录》。为了进一步了解抗生素菌渣的理化性质,该文选取β-内酰胺类中的青霉素和头孢菌素C,四环类中的土霉素,氨基糖苷类中的链霉素,大环内酯类中的林可霉素,多肽类中的杆菌肽这6种抗生素的干基菌渣进行工业分析、元素分素、重金属检测、多环芳烃检测、红外光谱分析、热重分析和热值分析。实验结果表明,抗生素干基菌渣中挥发分含量高,组成元素以C、O、N、H为主,林可霉素、土霉素、青霉素中部分重金属超标,多环芳烃均在国标限值之内。傅立叶红外光谱分析证明菌渣中主要含有蛋白质、糖类化合物。菌渣的热重分析根据质量变化速率可以分为水分析出、挥发分析出、炭化三阶段。菌渣干基热值均高于褐煤热值,有利于菌渣进行热处理,湿基菌渣热值较低。菌渣的理化性质研究为抗生素菌渣处理处置和资源化回收利用提供了理论基础。     

林可霉素菌渣理化性质分析

我国是林可霉素原药生产大国,每年产生湿菌渣近千万吨。由于菌渣中残留的林可霉素会对环境造成威胁,被定义为"危险废物",寻找合理、有效的处置方法是目前抗生素生产企业亟待解决的难题。对菌渣的理化性质进行分析,实验结果表明林可霉素菌渣有机质含量高,主要是糖类、脂肪、蛋白质等,重金属和无机成分含量低,为林可霉素菌渣的深入科学研究提供了基础和前提。     

青霉素菌渣理化特性及其资源化利用研究现状

青霉素菌渣是青霉素发酵工艺中产生的残余固体废弃物,其产生量大、易产生二次污染,利用过程中会造成环境风险,在一定程度上限制了制药企业的发展。对目前国内外青霉素菌渣的资源化和处置技术进行了综述与讨论,青霉素菌渣的青霉素残留效价脱毒是目前亟待解决的问题;此外对青霉素菌渣的综合利用过程中重点解决的问题进行了预测及展望。     

微生物制药菌渣管理信息平台设计研究

针对我国微生物制药菌渣监管体系不完善的问题,提出采用GIS、GPS、GPRS、计算机网络通信和数据处理等技术手段,对菌渣的收集、储存、转运、处理处置等关键环节进行动态实时监控,进而构建菌渣管理信息平台,并给出了相应的管理制度建议,对平台的规划以及系统的功能结构进行了一些探索,提出了微生物制药菌渣事故响应制度和菌渣生产和处理企业奖惩制度,有助于促进制药菌渣全过程管理的有效实现。     

城市污泥脱水干化技术进展

污泥处理与处置问题是世界性难题,而无论采取何种处置方式,污泥的脱水干化都是其必要前提。对现有的污泥脱水干化技术进行了研究,分别介绍了污泥浓缩技术、脱水技术和干化技术,详细阐述了其各自的现有技术手段、达到的干化效果和研究进展。并指出物理化学调理联合机械脱水是目前主流的脱水技术,而热干化是最为成熟的干化技术。重点描述了目前工程上应用比较多的工艺技术,以及污泥的脱水干化对于污泥农用、燃料化、焚烧和填埋等处理处置方式的积极作用。     

头孢菌素发酵菌渣电子束辐照-好氧堆肥无害资源化处理技术研究

采用电子束辐照联合好氧堆肥工艺对头孢菌素发酵菌渣进行无害化处理和资源化利用.堆肥原料为头孢菌素菌渣、鸡粪和秸秆,菌渣未辐照直接进行堆肥的反应器（1号）与菌渣辐照50 kGy后再进行堆肥的反应器（2号）平行运行进行对比.结果表明：2号反应器的堆体温度、温度上升速率以及高于55 ℃天数均大于1号反应器.在30 d堆肥周期中,2号堆体的平均温度比1号堆体高3.3 ℃;1号和2号堆体温度高于55 ℃的天数分别为5 d和7 d.2号堆体的有机质含量和溶解性TOC浓度下降均较快,表明其有机物的利用效率较高.辐照预处理可促进菌渣好氧堆肥腐殖化进程,2号堆体的腐殖化指数比1号堆体高15%~51%.2号堆体中抗生素头孢菌素C的浓度到第10 d即可降至液相色谱无法检出.此外,两个反应器堆肥过程中抗性基因ermB丰度有所减小,sul2丰度升高.堆肥产品中无抗生素残留,有机质指标远高于有机肥料国家标准,其作为优质肥料进行安全再利用需重点关注抗性基因的影响.     

光照对畜禽粪便中抗生素降解和微生物的影响

为研究光照对粪便发酵降解抗生素的影响,采用固态发酵试验,对比避光和光照培养后不同猪鸡粪中主要残留抗生素浓度和细菌群落组成差异.结果表明,光照促进发酵后粪便的抗生素残留总量下降,在猪粪样品中尤为显著,最高下降23.8%.猪粪中四环素类、氟喹诺酮类和磺胺类抗生素在光培养下的降解总体高于避光培养,且光照降低猪粪中磺胺耐药细菌数量,增加细菌群落多样性和有机质降解相关细菌丰度.光照对鸡粪发酵中抗生素降解的影响在不同样品和光照时间之间差异显著,可抑制部分样品中磺胺类抗生素降解,并伴随磺胺耐药细菌数量的增加以及细菌群落丰度和多样性的下降.有针对性地在养殖粪便尤其是猪粪的堆肥场所提供适度光照将有助于抗生素的削减.     

我国海水养殖业的抗生素污染现状

我国海水养殖业存在抗生素使用不当的现象,由此引发的人体健康风险和环境污染问题受到社会各界的广泛关注。一方面,养殖水体与海洋具有连通性,因此养殖区的抗生素残留可能会在海洋生态系统中扩散迁移,导致自然环境中抗生素及抗生素抗性水平的提高;另一方面,海产品中抗生素残留带来了食品安全和进出口贸易纠纷问题。本文从我国海水养殖业抗生素的使用情况、海水养殖区水体及沉积物中抗生素浓度、主要海产品的抗生素残留等3个方面,系统介绍了我国海水养殖业抗生素的污染现状,为我国海水养殖业抗生素的合理使用和有效监管提供参考。     

宏基因组方法分析医药化工废水厂中抗生素耐药菌及耐性基因

废水厂是抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)的巨大储存地.为调查医药化工废水处理厂中的ARB和ARGs,采用了宏基因组技术对医药化工废水中的活性污泥进行取样分析.结果显示,医药化工废水厂微生物组成主要是细菌类,主要细菌门是Proteobacteria,主要属是Hyphomicrobium,主要种是Hyphomicrobium zavarzinii.共检测到74类ARGs,最主要的类型是sav1866、dfr E和mfd.网络分析揭示了ARGs与微分类单元之间的共存模式,即ARGs与废水厂中属级的微生物分类群高度相关.抗生素特异的外排泵是该微生物群落主要的抗生素耐药机制,并且外排泵中耐药结节化细胞分化家族(RND)外排泵占主要部分.该微生物群落最主要的功能通路是代谢相关,并存在许多与人类疾病相关的基因,其中主要是细菌感染性疾病.结果表明,医药化工废水厂蕴藏着丰富的ARB和ARGs,ARGs的累积会增加潜在环境风险,需要加强对医药化工废水厂中ARB和ARGs的监控,并且ARB和ARGs的分析研究对于选择深度处理技术来有效去除ARB和ARGs具有重要的指导意义.     

微生物法降解药渣中残留四环素的试验研究

发酵法生产四环素过程中会产出大量废弃药渣,其中含有丰富的营养物质,但同时也残留一定量未提取完的四环素,从而限制其资源化利用。研究筛选到一株对药渣中残留四环具有高效降解作用的优势菌株,经16S rDNA鉴定为无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacteramalonaticus)。该菌株在35℃、初始pH 5.5、装液量为50 mL、接种量为5%、转速为150 r/min条件下,处理四环素药渣72 h,药渣中残留四环素的降解率为86.1%。     

废弃药渣中残留泰乐菌素降解菌的筛选

发酵法生产抗生素过程中会产生大量废弃药渣.由于残留抗生素的存在,极大地限制了药渣的资源化利用.以泰乐菌素药渣为研究对象,采用微生物法探讨降解药渣中残留泰乐菌素的方法.结果表明:从长期堆放泰乐菌素药渣附近土壤中筛选到可降解药渣残留泰乐菌素的菌株,将该菌株以10%的接种量,在30～35 ℃,pH为7的条件下,发酵处理泰乐菌素药渣120 h后,微生物法未检出残留泰乐菌素的存在.提示利用微生物法可以消除药渣中残留泰乐菌素,从而为泰乐菌素药渣有效处理提供可鉴方法.      

抗生素降解菌剂对猪粪堆肥腐熟和细菌群落演替的影响

接种抗生素降解菌可促进畜禽粪便中抗生素去除,但相关污染物降解菌对堆肥进程及土著微生物群落演替的影响研究甚少.分析一种以抗生素降解菌种为核心的复合微生物菌剂在猪粪抗生素去除中的作用,探究接种菌剂对猪粪堆肥理化进程以及细菌群落演替的影响.结果表明,抗生素降解菌剂接种处理猪粪中抗生素去除率达81.95%,与对照相比,其抗生素残留总量下降42.18%.在堆肥条件下,接种抗生素降解菌剂促进了猪粪堆肥升温,加速了堆体水分去除,降低了堆肥中氨气和硫化氢累积排放量,使得堆肥产物中氮磷钾总养分含量和萝卜种子发芽指数分别提高6.80%和68.33%,同时堆肥产物中稳定性有机质含量增加,纤维素和半纤维素等难分解物质含量下降.细菌群落结构分析指出,接种菌剂提高了堆肥中放线菌门和厚壁菌门细菌的相对丰度,其中与堆体升温正相关的嗜热菌丰度显著增加（P<0.01）,而致病细菌相对丰度下降.细菌群落共现网络分析表明,接种菌剂改变堆肥土著细菌群落互作模式,降低了细菌群落网络的复杂度和连通性,优化了有益细菌与其他菌群的生态关系,为建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础,可为抗生素降解菌剂在堆肥中的应用开发提供了科学依据.     

制药行业VOCs排放组分特征及其排放因子研究

为研究制药行业产品工艺过程的挥发性有机物（VOCs）排放特征,以华东地区某工业园区的两家化学合成类制药企业为研究对象,采集并分析了来自不同生产线和生产环节的VOCs样品.结果表明,同行业不同企业、同企业不同车间的VOCs排放特征差异显著,基于获得的产品生产线不同环节的VOCs排放特征,结合产品工艺流程,推测排放的VOCs组分主要与原料和生产工序有关;处理设施对不同VOCs组分的脱除效率也存在明显差别,RTO对不同VOCs种类的处理效率由高至低依次为OVOCs（80.5%）、芳香烃（72.7%）、烷烯烃（68.3%）和卤代烃（66.1%）;根据浓度测试结果,计算得到48种VOCs的排放量和排放因子,制药企业A和B的VOCs排放总量分别为14.2 t·a^-1和0.4 t·a^-1,均以卤代烃占比最大,分别为56.1%和48.2%.     

β-内酰胺类菌渣肥对生菜根际土壤细菌及抗性基因的影响

内酰胺类菌渣的资源化处理已成为生物制药企业急需解决的问题.为探究β-内酰胺类菌渣资源化产物是否满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)标准,施加后是否会对作物根际土壤微生物产生显著影响以及是否会导致ARGs(抗生素抗性基因)的富集等问题,该研究选用经水热干燥喷雾(HT+SD)处理后的头孢菌渣和板框压滤(MD)处理后的青霉素菌渣为研究对象,以空白组、化肥处理组为对照,各施肥处理均采用高施用量(1%)和低施用量(0.5%)两种肥料投加量进行盆栽试验.通过16S rRNA及HT-qPCR方法研究了菌渣肥对生菜根际土壤细菌多样性、物种组成、ARGs以及MGEs(可移动遗传元件)的影响.结果表明：在经过无害化处理后的菌渣中,残留抗生素远低于HPLC-MS检出限(<6.78μg/kg),含水率降低95%,重金属、有机质等指标均能满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)要求;相较于施肥量,施肥类型对土壤细菌群落结构的影响更明显,其中,两种菌渣处理组Shannon-Wiener指数显著高于化肥处理组(P<0.05);两种菌渣的施用均没有改变土壤细菌组成,各处理组中最丰富的菌门皆...