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一種禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素的去除方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510636598.8

申請日:

2015.09.30

公開號:

CN105254346A

公開日:

2016.01.20

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C05F 3/00申請日:20150930|||公開
IPC分類號: C05F3/00; C05F17/00 主分類號: C05F3/00
申請人: 中國環境科學研究院
發明人: 薛南冬; 孟磊; 張石磊; 楊兵; 王繼勇
地址: 100012北京市朝陽區安外大羊坊8號
優先權:
專利代理機構: 北京知本村知識產權代理事務所11039 代理人: 劉江良
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510636598.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.06.22|||2016.02.17|||2016.01.20

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素的去除方法,步驟包括:(1)配置堆肥原料:將雞糞、鋸末、無菌蒸餾水和耐高溫菌劑制成堆肥原料,其中雞糞與鋸末的質量比為5~10:1,堆肥原料含水率在55%~60%之間,耐高溫菌劑制為產黃纖維單胞菌;(2)高溫堆肥:控制翻堆頻率以使堆肥溫度在45~65℃之間,實現高溫發酵;(3)中溫堆肥:經高溫發酵后,控制人工翻堆頻率,使堆肥產品溫度在30~45℃之間,實現中溫發酵。本發明方法充分利用其中耐高溫菌種及相關微生物的降解作用去除禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素,使有機肥料中氟喹諾酮類抗生素降低至安全量。

權利要求書

1.一種去除禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的方法,其特征在于,包括如下步驟:(1)配置堆肥原料:將雞糞、鋸末、無菌蒸餾水和耐高溫菌劑制成堆肥原料,其中雞糞與鋸末的質量比為5~10:1,堆肥原料含水率在55%~60%之間,耐高溫菌劑制為產黃纖維單胞菌;(2)高溫堆肥:控制翻堆頻率以使堆肥溫度在45~65℃之間,實現高溫發酵;(3)中溫堆肥:經高溫發酵后,控制人工翻堆頻率,使堆肥產品溫度在30~45℃之間,實現中溫發酵。2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述耐高溫菌劑以液體菌劑形式投加,投加比例為1:10~1:25(v/w),優選為1:20(v/w)。3.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,耐高溫菌劑的制備步驟如下:活化產黃纖維單胞菌,將黃纖維單胞菌按2%接種至選擇性培養基中,在恒溫60℃條件下連續震蕩72小時。4.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述雞糞為.新鮮雞糞,其與鋸末的質量比為6~8:1,并且C/N保持在20:1。5.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,配置的堆肥原料含水率在55%~60%之間。6.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,堆肥室內溫度控制在25~30℃。7.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述高溫堆肥步驟,堆肥3~4天后達到高溫階段,溫度控制在45~60℃之間持續10~12天,實現高溫發酵。8.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述中溫堆肥步驟,堆肥產品溫度在30~45℃之間,持續10~14天。9.根據權利要求1至8任一項所述的方法,其特征在于,所述氟喹諾酮類抗生素包括諾氟沙星、環丙沙星、沙拉沙星、洛美沙星、恩諾沙星中的一種或多種。

說明書

一種禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素的去除方法

技術領域

本發明涉及一種禽獸糞便有機肥中抗生素的去除方法,具體地說是六種氟喹諾酮類(FQs)抗生素的去除方法。

背景技術

抗生素廣泛應用于人類醫療、畜禽養殖、水產養殖等。作為動物促生長劑和治療用藥物,畜牧業已成為使用抗生素量最大的行業,據統計,每年消費的抗生素約有50%~70%被用于畜牧業。抗生素進入動物體內后40%~90%以母體或代謝物的形式隨畜禽糞便進入環境。早在2007年有學者調查了我國8個省份的143家牲畜飼養場,發現調查樣本氟喹諾酮類抗生素含量較高,其中豬糞及牛糞中恩諾沙星濃度為33.26mg·kg-1,環丙沙星濃度為33.98mg·kg-1;雞糞中諾氟沙星最大濃度為225.45mg·kg-1,環丙沙星最大濃度為45.59mg·kg-1,恩諾沙星最大濃度為1420.76mg·kg-1。

環境中殘留的抗生素威脅動植物及人類健康。有研究發現,喹諾酮類抗生素對胎兒有致畸作用,對人體神經系統和消化吸收系統、心臟和血管系統也有很大危害。研究結果表明,抗生素的大量使用會導致病原微生物產生耐藥性,使抗生素能夠殺死細菌的有效劑量不斷增加,例如將牛糞施于花園后,導致該土壤對特定抗生素抗性增加70%。此外抗生素的使用會影響土壤中微生物的性質,例如馬驛等研究表明含量高于0.1μg/g的恩諾沙星會顯著降低土壤微生物的豐富度和多樣性,進而降低其降解其他有機污染物及重金屬的能力。

氟喹諾酮類抗生素廣泛存在于土壤環境尤其是禽畜糞便中,對土壤環境,動植物及人類健康構成嚴重威脅,因此亟需研發相關技術以降低或去除環境中氟喹諾酮類抗生素濃度。目前對去除水體中抗生素有少量研究,例如超聲波降解法、人工濕地法等,超聲波法降解速度快,適用范圍廣,但其能耗大、成本高且反應條件難控制;人工濕地法成本低,易維護但其占地面積大且會散發惡臭。對禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的研究主要停留在其檢測分析方法方面,對其去除方法研究較少。

發明內容

本發明的目的在于突破去除禽畜糞便中抗生素類污染物技術瓶頸,提出一種去除禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的方法,以降低其濃度,實現禽畜糞便作為有機肥的無害化。

本發明提供的技術方案是:一種去除禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的方法,包括如下步驟:

(1)配置堆肥原料:將雞糞、鋸末、無菌蒸餾水和耐高溫菌劑制成堆肥原料,其中雞糞與鋸末的質量比為5~10:1,堆肥原料含水率在55%~60%之間,耐高溫菌劑制為產黃纖維單胞菌;

(2)高溫堆肥:控制翻堆頻率以使堆肥溫度在45~65℃之間,實現高溫發酵;

(3)中溫堆肥:經高溫發酵后,控制人工翻堆頻率,使堆肥產品溫度在30~45℃之間,實現中溫發酵。

所述的方法,所述耐高溫菌劑以液體菌劑形式投加,投加比例為1:10~1:25(v/w),優選為1:20(v/w)。

所述的方法,其中,所述菌種為產黃纖維單胞菌,其馴化制備耐高溫菌種步驟如下:

將保存在LB培養基上的產黃纖維單胞菌進行活化,將黃纖維單胞菌按2%接種至選擇性培養基中,在恒溫60℃條件下連續震蕩72小時。

選擇性培養基:KH2PO4:0.5g,NaCI:0.5g,蛋白胨:0.5g,MgCI2:0.5g,(NH4)SO4:0.5g,NH4NO3:1.0g,K2HPO4:1.5g,蒸餾水1000ml,pH為中性。

LB培養基:蛋白胨:10g;酵母膏:5g;NaCI:10g;蒸餾水1000ml;PH:7.0。

本發明所接種的生產菌株性質如下:革蘭氏陽性,其細胞為球形,能產纖維素酶和蛋白酶,在選擇性培養基中,其纖維素酶活為20.79u/ml,蛋白酶酶活為18.52u/ml,細菌在55℃仍保持較高的活性。

所述的方法,所述雞糞為.新鮮雞糞,其與鋸末的質量比為6~8:1,并且C/N保持在20:1。

所述的方法,配置的堆肥原料含水率在55%~60%之間;堆肥室內溫度控制在25~30℃。

所述的方法,所述高溫堆肥步驟,堆肥3~4天后達到高溫階段,溫度控制在45~60℃之間持續10~12天,實現高溫發酵。

所述的方法,所述中溫堆肥步驟,堆肥產品溫度在30~45℃之間,持續10~14天。

所述的方法,所述氟喹諾酮類抗生素包括諾氟沙星、環丙沙星、沙拉沙星、洛美沙星、恩諾沙星中的一種或多種。

本發明提出了一種采用堆肥結合外源添加菌劑的方法以去除禽畜糞便中的氟喹諾酮類抗生素。本發明方法充分利用其中耐高溫菌種及相關微生物的降解作用去除禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素,使有機肥料中氟喹諾酮類抗生素降低至安全量,填補了去除禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的技術空白。同時,具有如下的優點:

(1)以禽畜糞便為原料,無需添加其他化學試劑,不會對環境產生二次污染;(2)采用堆肥技術,無需產生電能等能耗,經濟成本低;(3)采用人工翻堆供氧,便于操作及推廣。

具體實施方式

下面通過具體實施方式的詳細描述來進一步闡明本發明,但并不是對本發明的限制,僅僅作示例說明。

實施例1

本發明去除禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的方法,其步驟如下:

步驟一:將保存在LB培養基上的產黃纖維單胞菌進行活化,將黃纖維單胞菌按2%接種至選擇性培養基中,在恒溫60℃條件下連續震蕩72小時。

LB培養基:蛋白胨:10g;酵母膏:5g;NaCI:10g;蒸餾水1000ml;PH:7.0。

選擇性培養基:KH2PO4:0.5g,NaCI:0.5g,蛋白胨:0.5g,MgCI2:0.5g,(NH4)SO4:0.5g,NH4NO3:1.0g,K2HPO4:1.5g,蒸餾水1000ml,PH為6.8~7.2。

步驟二:將含水率約為65.0%,有機碳含量約為20%的新鮮雞糞與鋸末、蒸餾水混合均勻,控制其C/N比在20:1,含水率在55%~60%之間,菌劑用量約為堆肥物料體積的5%。

步驟三:堆體的起始物料溫度為25℃,堆體高度為1.0m,保持室溫25~30℃,采用人工翻堆方式供氧,經過2~3天發酵后,堆體溫度上升至45℃,進入高溫期,堆肥的第3~8天,堆體溫度迅速上升至60℃,第8~17天,堆體溫度由60℃逐漸下降至45℃,本發明中高溫堆肥可持續10~12天。

該步驟中所述堆肥物料成弱堿性,pH穩定在7.3~8.1之間,含水率穩定在55%~65%之間。

步驟四:經上述高溫發酵的堆肥物料,室溫25~30℃,采用人工翻堆方式供氧,進入中溫期。堆肥物料溫度在30℃~45℃之間持續10~14天。

該步驟中所述堆肥物料呈弱堿性,pH穩定在7.6~8.1之間,含水率穩定在50%~55%之間。

截至中溫發酵階段結束,種子發芽率指數(GI)已經達到85%以上。

經過三次平行試驗,氟喹諾酮類抗生素降解效果見表1。

表1
諾氟沙星環丙沙星沙拉沙星洛美沙星恩諾沙星
初始濃度(mg/kg)12.1111.7912.3415.3514.88去除率1(高溫段,%)58.3159.6255.2843.1965.32去除率2(中溫段,%)37.4315.9723.6233.0817.12總去除率(%)73.9166.0665.8461.9971.26

實施例2

按實施例1的物料配比及操作方法,再次進行了實驗,實施例1與本實施例2不同之處是:雞糞中氟喹諾酮類抗生素初始濃度不同,經過三次平行試驗,氟喹諾酮類抗生素降解效果見表2。

表2
諾氟沙星環丙沙星沙拉沙星洛美沙星恩諾沙星
初始濃度(mg/kg)21.7222.1922.3927.7324.71去除率1(高溫段,%)48.2552.0763.3935.8954.40去除率2(中溫段,%)66.8156.1835.8739.3127.93總去除率(%)82.8279.0076.5261.0967.13

從上面兩個實施例表明,經采用本發明處理雞糞中氟喹諾酮類抗生素,使得雞糞中61.09~82.82%的氟喹諾酮類抗生素得到去除,降低了雞糞作為有機肥料的危害,使其中氟喹諾酮類抗生素含量達到安全限值。

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一種 禽獸 糞便 喹諾酮類 抗生素 去除 方法
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