青霉素菌渣堆肥过程中青霉素钠降解菌的分离与鉴定

为了研究开发青霉素发酵菌渣堆肥资源化与无害化技术,采用传统的富集、分离、纯化等微生物学方法,在青霉素菌渣与猪粪混合堆肥过程中筛选出一株青霉素钠高效降解菌——PC-2,并对其进行形态表征和基于16S rRNA基因序列的微生物种属鉴定. 结果表明:菌株PC-2属螯合球菌属(Chelatococcus sp.),其能够利用青霉素钠为唯一碳源生长,但外加碳、氮源可显著提高菌株PC-2对青霉素钠的降解效率. 当葡萄糖为碳源、蛋白胨为氮源、菌株PC-2接种量为14%、pH为6~8时,菌株PC-2在37 ℃下振荡培养6 h,对初始ρ(青霉素钠)为400 mg/L的青霉素钠的降解率可达98%以上. 自堆肥过程中获取高效青霉素钠降解菌PC-2,预示着其在菌渣堆肥过程中的应用潜力,也有助于深入开展青霉素制药菌渣的安全有效与无害化处理处置方法的研究.      

青霉素菌渣肥对土壤环境及萝卜品质的影响

青霉素菌渣具有较高的营养价值,菌渣肥料化技术将成为解决菌渣处置问题的重要手段.为了评估青霉素菌渣肥肥效,通过田间小区试验,采用6种不同施肥方式[① CK,不施肥;② CF,常规量化肥;③ MF,化肥与菌渣肥1:1混施(混合肥);④ PF1,常规量青霉素菌渣肥;⑤ PF2,2倍常规量青霉素菌渣肥;⑥ PF4,4倍常规量青霉素菌渣肥],考察菌渣肥对土壤环境及萝卜品质的影响.结果表明:青霉素菌渣肥的施入相对于不施肥处理可以提高土壤营养成分的含量,其中w(速效钾)和w(速效磷)在PF2处理下增加最多,w(速效钾)增加了23.7%,w(速效磷)增加了17.9%,之后是MF;在萝卜的整个生长期,土壤中微生物的含量与青霉素菌渣肥施加量呈正相关,在发芽期微生物数量最高;此外,在发芽期各处理方式相对于不施肥处理,均能提高蛋白酶和蔗糖酶的活性,随着青霉素菌渣肥施入量的增加,脲酶活性变化不明显,蔗糖酶活性逐渐增大.在萝卜品质方面,施加青霉素菌渣肥可提高萝卜的品质,如根质量最高提高了73.57%,w(维生素C)提高11.28%~148.20%,w(可溶性糖)提高12.00%~58.60%;施加菌渣肥也会增加萝卜中硝酸盐的含量,但过量施加菌渣肥会增加硝酸盐含量,存在一定的风险.      

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。     

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。     

青霉素菌渣资源化为饲料原料的营养价值研究

为探讨青霉素菌渣资源化为饲料原料潜在的营养价值,本研究以抗生素制药厂发酵剩余培养基(即青霉素菌渣)为研究对象,利用元素分析仪、电感耦合等离子发射光谱对菌渣中的非金属元素、金属元素进行了测定,并利用氨基酸分析仪、凯氏定氮法、DNS法、索氏提取法对其基本营养物质氨基酸、粗蛋白、总糖及脂肪含量进行了简单分析。结果表明:C、N、S、H 4种非金属元素含量较高,其中,动物体有机体常量元素C含量最高,质量分数为34.52%。相对而言,金属元素含量较低,其中K、Na等常量元素含量较高,4种重金属污染物Cd、Cr、Hg、Pb含量与相关国家饲料安全标准对照而得,均低于下限水平。此外,以蛋白质、脂肪和总糖含量为考察指标评价了青霉素菌渣的营养特性,并进一步分析了更有利于动物吸收利用的小分子氨基酸含量。结果表明:青霉素菌渣具有较高的潜在营养特性,粗蛋白、粗脂肪和总糖含量均较高,分别为568.767、82.919、320.51 mg/g,同时各种为生命体生长所需的氨基酸含量较丰富,其中苯丙氨酸、蛋氨酸含量最高。     

青霉素菌渣肥对西红柿根际土壤微生物和酶活性的影响

将不同剂量的青霉素菌渣肥施入种植西红柿的土壤中,研究菌渣肥对西红柿根际土壤微生物和酶活性的影响。结果表明:随着菌渣肥施入量的增加,细菌、放线菌和真菌数量总体上均逐渐增加,脲酶活性变化不明显,蔗糖酶活性逐渐增大,过氧化氢酶活性先增加后降低。在整个生长期,施入菌渣肥的3个处理单元中细菌、真菌数量逐渐增加,放线菌数量逐渐减少;不同处理单元间的酶活性变化规律不同。相关性分析表明:部分微生物之间呈显著或极显著正相关,部分酶之间呈显著正相关,酶与微生物之间则呈显著或极显著正相关。青霉素菌渣肥能够有效地改善土壤肥力。     

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...     

抗生素菌渣催化热解特性的研究

为了将生物质转化为高品质的液体燃料,以青霉素菌渣为催化热解实验原料,在温度为400,500,600,700℃下进行热解实验,以生物质油产率最大化为目的,探究最佳热解温度。在此基础上,选用CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5作为催化剂,对青霉素菌渣进行催化热解实验,探究催化剂对生物油催化提质的作用。结果表明:不添加催化剂时,青霉素菌渣在500℃条件下热解所得的生物质油产率达到最高。在此温度条件下,添加催化剂CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5时,生物质油的产率相对降低,但催化热解后生物油中烃类物质含量分别增加8.66,7.41百分点,达到25.34%和24.09%;含氧类物质如醇类、酯类和醛类物质含量分别降低9.68,12.49百分点,为31.74%和30.34%;含氮杂环类物质含量分别降低5.96,12.49百分点,为32.51%和35.07%。天冬氨酸、组氨酸、谷氨酸和中间产物DKP的催化热解实验进一步解释了青霉素菌渣催化热解的机理。     

3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸的影响

研究了3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸效果的影响.结果表明,盐类金属离子(Na )、硬度金属离子(Ca2 、Mg2 )和水解金属离子(Al3 、Fe3 )均能在一定程度上提高吸附效率.作为活性污泥助凝剂,以大于10-2mol/L硬度离子的促进效果为好.加入10-2mol/L Ca2 、Mg2 48 h后溶液中的腐殖酸浓度分别为(0.64±0.17)mg/L和(2.32±0.40)mg/L,其去除率分别为98.4%和94.2%;当加入10-1mol/L Ca2 、Mg2 48 h后,其去除率均接近100%,而且Ca2 离子促进作用要优于Mg2 .盐类金属离子、硬度金属离子、水解金属离子提高活性污泥吸附腐殖酸的主要作用机理可能分别是压缩双电层、架桥作用、吸附共沉淀.同时,投加金属离子也可能使活性污泥上的吸附位性质改变或失效,对腐殖酸的吸附有一定的负面影响.     

庆大霉素菌渣炭的制备及吸附丙酮气体的性能

以庆大霉素菌渣为原料,通过热重分析考察了化学活化剂-碳酸钾(K2CO3)对菌渣热解过程的影响,确定了菌渣制备活性炭的活化温度范围。借助SEM、BET和FTIR等表征手段,以碘吸附值和BET比表面积为评价指标,通过正交实验确定了庆大霉素菌渣炭的最佳制备条件。以丙酮气体为目标污染物,考察了该菌渣炭对丙酮气体的吸附净化性能,并对其等温吸附过程进行了理论模型探讨。研究结果表明,K2CO3对庆大霉素菌渣低温段的热解起催化作用,而对其高温段的热解则起抑制作用。在最佳工艺条件下(活化比1∶3、活化温度800℃、活化时间1 h),所制得菌渣炭具有良好的微孔和中孔结构,BET比表面积为718.6 m2/g,碘吸附值为1 119.3mg/g。菌渣炭对丙酮气体吸附性能良好,实验条件下的最大饱和吸附量为0.317 g/g,吸附曲线符合Freundlich和Langmuir方程,且后者优于前者。