抗生素发酵废菌渣的无害化及资源再利用研究进展

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.05.003

摘要/Abstract

摘要： 抗生素发酵每年产生大量有毒菌渣，处理不当将导致环境和健康问题。概述近来抗生素菌渣无害化处理及重新用作发酵培养基氮源，生产能源、饲料、可降解生物薄膜、石膏缓凝剂等资源化利用研究进展，提高抗生素危废菌渣的无害化处理及资源化利用效率。

关键词: 抗生素菌渣, 无害化处理, 资源化利用

Abstract: The dozens of hazard bacteria residues are generated during the antibiotics fermentation process. An incorrect disposal of them would cause critical environmental and health problems. Here we summarize the recent progresses on the harmless treatment and resource utilization with this kind of waste, such as reusing it as nitrogensource in fermentation medium, producing energy, forage, biodegradable film and gypsum retarder, for enhancing the efficiency of harmless treatment and resource utilization of antibiotic bacteria residues.

Key words: antibiotic bacteria residues, harmless treatment, resource utilization

陈立文, 方森海, 王明兹. 抗生素发酵废菌渣的无害化及资源再利用研究进展[J]. 生物技术通报, 2015, 31(5): 13-19.

Chen Liwen, Fang Senhai, Wang Mingzi. Research Progress on the Harmless Treatment and Resource Reuse of Antibiotic Bacteria Residues[J]. Biotechnology Bulletin, 2015, 31(5): 13-19.

参考文献

[1] 周保华, 高勤, 郭斌, 等. 碳酸钾化学活化法制备土霉素菌渣活性炭研究[J]. 南京理工大学学报：自然科学版, 2013, 36（6）：1070-1074.
[2] 成建华, 张文莉. 抗生素菌渣处理工艺设计[J]. 医药工程设计, 2003, 24（2）：31-34.
[3] 贡丽鹏, 郭斌, 任爱玲, 等. 抗生素菌渣理化特性[J]. 河北科技大学学报, 2012（2）：190-196.
[4] Guo B, Gong L, Duan E, et al. Characteristics of penicillin bacterial residue[J]. J Air Waste Manag Assoc, 2012, 62（4）：485-488.
[5] 李月海, 谢幼梅. 抗生素菌渣的综合利用[J]. 山东畜牧兽医, 2000（6）：28-31.
[6] Meng XL, Miao Y, Zhu Y, et al. Study on the antibiotic bacterial residue for the human health risk assessment[J]. Advanced Materials Research, 2013, 788：476-479.
[7] Manaia CM. Antibiotic resistance in wastewater：origins, fate, and risks[J]. Pr?vention und Gesundheitsf?rderung, 2014, 9（3）：180-184.
[8] Larsson DJ. Antibiotics in the environment[J]. Upsala Journal of Medical Sciences, 2014, 119（2）：108-112.
[9] Frédéric O, Yves P. Pharmaceuticals in hospital wastewater：their ecotoxicity and contribution to the environmental hazard of the effluent[J]. Chemosphere, 2014, 115：31-39.
[10] Borghi AA, Palma MSA. Tetracycline：production, waste treatment and environmental impact assessment[J]. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences, 2014, 50（1）：25-40.
[11] Liu H, Wang P, Fu H, et al. Effect of heat treatments on stability of penicilling in waste Penicillium chrysogenum[J]. Advances in Chemical Science, 2013, 2（3）：78-81.
[12] 马玉龙, 谢丽, 张作义, 等. 化学法降解药渣中残留泰乐菌素的效果研究[J]. 环境保护科学, 2010, 36（3）：58-59.
[13] 马玉龙, 张作义, 刘宁普, 等. 废弃药渣中残留泰乐菌素降解菌的筛选[J]. 环境科学研究, 2010（8）：1076-1080.
[14] 毛菲菲, 刘畅, 何梦琦, 等. 红霉素降解菌的筛分及其降解特性的研究[J]. 环境科学与技术, 2013, 7：9-12.
[15] 趙運英, 許麗娟, 王程, 等. 键霉素降解菌的篩選及其降解性的初步测定[J]. 生命科学, 2008, 2（10）：1-5.
[16] 刘慧娟, 王丽丽, 邓凯顺, 等. 青霉素酶在青霉素菌渣无害化处理中的应用[J]. 生物加工过程, 2009, 7（5）：5-8.
[17] 张新沙, 马玉龙, 刘力嘉, 等. 药渣残留泰乐菌素的酶促降解特性[J]. 环境工程学报, 2012, 6（11）：4179-4184.
[18] Ghosh D, Ganguli B. Production of penicillin with waste mycelium of Penicillium chrysogenum as the sole source of nitrogen[J]. Applied Microbiology, 1961, 9（3）：252-255.
[19] 蔡翔, 郝玉有, 刘新星, 等. 可利霉素菌渣作为氮源的再利用研究[J]. 中国抗生素杂志, 2011, 36（6）：478-481.
[20] 张志宏, 李东霄, 常景玲. 红霉素菌渣生物改性研究[J]. 河南师范大学学报：自然科学版, 2009（5）：168-170.
[21] 刘小朋, 凌爽, 刘忠艳, 等. 阿维菌渣的生物改性方法及再利用研究[J]. 安徽农业科学, 2010（30）：16924-16925.
[22] 韩淑云. 泰乐菌渣中菌丝体提取及其在培养基上的应用[J]. 北京农业, 2012, 27：8.
[23] 苏建文, 王俊超, 许尚营, 等. 红霉素菌渣厌氧消化实验研究[J]. 中国沼气, 2013, 31（5）：25-28.
[24] Zhong W, Li Z, Yang J, et al. Effect of thermal-alkaline pretreatment on the anaerobic digestion of streptomycin bacterial residues for me-thane production[J]. Bioresour Technol, 2014, 151：436-440.
[25] 何品晶, 管冬兴, 吴铎, 等. 氨氮和林可霉素对有机物厌氧消化的抑制效应[J]. 化工学报, 2011, 62（5）：1389-1394.
[26] 孙效新, 黄栋, 李建民. 抗生素废菌渣液厌氧生物处理试验研究[J]. 中国沼气, 1990, 8（3）：11-14.
[27] 吴铎, 管冬兴, 吕凡, 等. 林可霉素菌渣厌氧消化工况优化及抑制因素分析［C] . 第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集, 2011.
［28] 刘子旭, 孙力平, 李玉友, 等. 红霉素对产甲烷菌的抑制及其驯化[J]. 环境科学, 2013, 34（4）：1540-1544.
[29] 韩庆, 苏海佳. 废菌渣高值化研究中细胞破壁工艺的比较[J]. 环境科学与技术, 2011, 34（5）：144-147.
[30] 焦永刚, 马长捷, 李敏霞. 热解法处理抗生素发酵残渣的研究初探[J]. 工业安全与环保, 2011, 37（5）：36-37.
[31] 高英, 石韬, 汪君, 等. 生物质水热技术研究现状及发展[J]. 可再生能源, 2011, 29（4）：77-83.
[32] 张光义, 马大朝, 彭翠娜, 等. 水热处理抗生素菌渣制备固体生物燃料[J]. 化工学报, 2013, 64（10）：3741-3749.
[33] Suresh G, Latha S. Studies on chitosan production from different fungal mycelium[J]. IJCB, 2013, 1（1）：9-11.
[34] 刘玲, 吴正奇, 王雄, 等. 青霉素茵丝体中麦角固醇分离和纯化研究[J]. 湖北大学学报：自然科学版, 2013, 35：232-235.
[35] Konishi T, Aoshima T, Mizuhashi F, et al. Safety evaluation of glucose oxidase from Penicillium chrysogenum[J]. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2013, 66（1）：13-23.
[36] 李安民, 李登福, 张社建, 等. 四环素菌渣饲喂蛋鸡效果显著[J]. 饲料研究, 1995（3）：17-18.
[37] 刘云肖, 郝玉有, 刘新星, 等. 可利霉素发酵废渣培养白地霉的发酵过程参数研究和残抗分析[J]. 中国抗生素杂志, 2013, 37（12）：899-904.
[38] 马志强, 马玉龙, 谢丽, 等. 利用四环素菌渣生产复合饲用酶制剂的研究[J]. 安徽农业科学, 2011, 39（14）：8594-8596.
[39] 马玉龙, 刘宁普, 张作义, 等. 利用泰乐菌素菌渣生产复合酶制剂及效果研究[J]. 环境科学与技术, 2011, 34（10）：134-137.
[40] 阮南, 黄莉静, 徐萌. 青霉菌渣固态发酵法生产菌体蛋白饲料的应用研究[J]. 河北工业科技, 2006, 23（2）：79-81.
[41] 马玉龙, 张作义, 刘宁普, 等. 泰乐菌素菌渣酶制剂对肉鸡饲喂效果的研究[J]. 中国饲料, 2011（3）：39-40.
[42] Randhawa GK, Kullar JS. Bioremediation of pharmaceuticals, pesticides, and petrochemicals with gomeya/cow dung[J]. ISRN Pharmacology, 2011：362459.
［43] Selvam A, Zhao Z, Wong JWC. Composting of swine manure spiked with sulfadiazine, chlortetracycline and ciprofloxacin[J]. Bioresource Technology, 2012, 126：412-417.
[44] Kim KR, Owens G, Ok YS, et al. Decline in extractable antibiotics in manure-based composts during composting[J]. Waste Management, 2012, 32（1）：110-116.
[45] 郭夏丽, 席晓黎, 张红娟, 等. 抗生素菌渣堆肥进程中微生物群落的变化[J]. 环境工程学报, 2012, 6（12）：4671-4675.
[46] Ramaswamy J, Prasher SO, Patel RM, et al. The effect of composting on the degradation of a veterinary pharmaceutical[J]. Bioresource Technology, 2010, 101（7）：2294-2299.
[47] Zhao YL, Chen S, Sun LN, et al. The research progress of biosyufactants on the degradation of antibiotics during the compost process[J]. Applied Mechanics and Materials, 2013, 368：818-821.
[48] 张红娟, 郭夏丽, 王岩. 林可霉素菌渣与牛粪联合堆肥实验研究[J]. 环境工程学报, 2011, 5（1）：231-234.
[49] 温沁雪, 陈希, 张诗华, 等. 城市污泥混合青霉素菌渣堆肥实验[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2014, 4：8.
[50] 杨新成, 端永明, 王晓霞, 等. 青霉菌灭活菌丝体对烤烟漂浮育苗生长和抵抗烟草花叶病的影响[J]. 云南农业大学学报：自然科学版, 2013, 2：169-174.
[51] Gotlieb D, Oka Y, Ben-Daniel BH, et al. Dry mycelium of Penicill-ium chrysogenum protects cucumber and tomato plants against the root-knot nematode Meloidogyne javanica[J]. Phytoparasitica, 2003, 31（3）：217-225.
[52] 周保华, 高勤, 郭斌, 等. 响应面法优化青霉素菌渣活性炭制备技术的研究[J]. 河北科技大学学报, 2013, 33（6）：554-558.
[53] Su H, Wang Z, Tan T. Adsorption of Ni²⁺ on the surface of molecularly imprinted adsorbent from Penicillium chysogenum mycelium[J]. Biotechnology Letters, 2003, 25（12）：949-953.
[54] Haijia S, Ying Z, Jia L, et al. Biosorption of Ni²⁺ by the surface molecular imprinting adsorbent[J]. Process Biochemistry, 2006, 41（6）：1422-1426.
[55] Low BT, Ting YP, Deng S. Surface modification of Penicillium chrysogenum mycelium for enhanced anionic dye removal[J]. Chemical Engineering Journal, 2008, 141（1）：9-17.
[56] Ren XQ, Liu HJ, Liang XS. Study on gypsum retarder from waste penicillin mycelium[J]. Advanced Materials Research, 2014, 878：539-544.
[57] 任晓琼, 赵风清, 胡倩倩. 利用青霉素废菌丝体制备脱硫石膏缓凝剂的研究[J]. 环境科学与技术, 2014, 37（2）：134-137.
[58] Shi L, Ao L, Kang H, et al. Evaluation of biodegradable films made of waste mycelium and poly（vinyl alcohol）on the yield of Pak-Choi[J]. J Polym Environ, 2012, 20（2）：492-500.
[59] Ao LL, Qin LZ, Kang H, et al. Preparation, properties and field application of biodegradable and phosphorus-release films based on fermentation residue[J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2013, 82：134-140.