土霉素对鸡粪厌氧发酵特性以及抗性基因的影响

发布时间：2020-04-13 19:14

【摘要】：厌氧生物技术处理鸡粪具有能耗低、污染小以及可回收生物质能(沼气)等优点,因此被广泛关注。然而现代集约化养殖过程中普遍添加抗生素,导致鸡粪中抗生素残留,较高浓度的抗生素会对鸡粪厌氧发酵过程产生一定程度的抑制作用,最终导致厌氧发酵产气性能的下降甚至系统的崩溃,并且大量使用抗生素会诱导产生抗生素抗性基因(ARGs),污染环境、危害人体健康。因此,抗生素对鸡粪厌氧发酵特性的影响受到越来越多的关注。本研究以鸡粪为厌氧发酵原料,采用批次试验和序批式试验进行对比研究土霉素(OTC)对鸡粪厌氧发酵的影响,把握OTC对鸡粪厌氧发酵的抑制阈值,通过产气以及发酵液理化特征分析,阐明OTC对鸡粪厌氧发酵物质转化的影响,并结合OTC对鸡粪厌氧发酵ARGs丰度的变化,进一步揭示OTC对鸡粪厌氧发酵微生物学影响机理,研究结果以期对鸡粪厌氧发酵的工程化应用提供理论依据。得到的主要结果如下:(1)批次试验中,OTC为5-10mg·L~(-1)时,对鸡粪厌氧发酵具有一定的促进作用,OTC为25-300mg·L~(-1)时,对累积产甲烷量有一定的抑制作用,且抑制率随OTC浓度的增加而升高,相应的OTC去除率降低。对产甲烷的抑制阈值为24.32mg·L~(-1)。产甲烷菌对各VFAs的利用顺序为:乙酸丙酸异丁酸。(2)序批式试验中,OTC为2.5-25mg·L~(-1)时,对鸡粪厌氧发酵具有一定的促进作用,OTC为50-150mg·L~(-1)时,对累积产甲烷量有一定的抑制作用,且抑制率随OTC浓度的增加而升高,相应的OTC去除率降低。对产甲烷的抑制阈值为30.83mg·L~(-1),相较批次试验提高了26.77%。(3)添加OTC使厌氧发酵过程中tetM、tetQ、tetW、intI1及intI2的绝对丰度显著升高,表明OTC添加提高了ARGs与MGEs的丰度,但削减了tetC丰度。Spearman和Network分析表明,int I1及int I2是ARGs水平转移的重要元件。ARGs分布的变化趋势主要受pH以及OTC浓度的影响,发酵产物需进一步无害化处理以降低ARGs对环境带来的风险。(4)不同浓度的生物炭(5-50g·L~(-1)),对OTC抑制条件下鸡粪厌氧发酵具有一定的促进作用。随着生物炭添加浓度的增加,厌氧发酵系统中的TCOD、SCOD以及OTC的降解率增加。当生物炭浓度较低时,以污泥吸附为主,浓度较高时以生物降解以及生物炭吸附作用为主。
【图文】：

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图 1-1 厌氧发酵四阶段示意图Fig.1-1 Schematic diagram of four stages in anaerobic digestion 鸡粪中抗生素及抗性基因残留问题生素因其具有预防治疗动物疾病、促进生长的作用而被广泛应用于畜牧养emper 2008）。据报道，每年用于畜牧养殖业的抗生素约 2400 万 t（Mellon 。我国是抗生素生产与使用大国，，据统计，2013 年我国抗生素使用量约为 1.62

分子结构图,土霉素,分子结构式,核糖蛋白

第一章绪论素、金霉素在畜禽粪便中的含量分别为 0.006-136 mg·kg-1和 0.00nez-Carballo et al. 2007；Choi2007）。土霉素（OTC）属于四环素类抗 C22H24N2O9, 分子量为 460.44，具有氢化并四苯的基本结构，属于要通过与核糖蛋白体 30s 亚基的 16srRNA 上靠近氨基酰 tRNA 的蛋白质合成的肽链延长（胡滨 2006）。OTC 的分子结构图如下：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713

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