猪粪中抗生素厌氧消化降解阈值与降解机制研究

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项目摘要

Antibiotics are extensively used on animals, and most of them are excreted unchanged in manure. Manure containing antibiotics is considered a hazardous substance that entails high health risk to the environment and human. Anaerobic digestion (AD) could not only treatment animal waste but also generate valuable biogas. However, the behavior of antibiotics contained in manure during AD process has not been clearly understood, such as, the threshold for complete antibiotic removal and the mechanism for antibiotic degradation during AD process. This study determine the swine manure and maximum antibiotic residues (sulfadimidine and sulfamethoxazole) as research object, through investigation of residual antibiotics in the livestock waste distribution. Firstly, using response surface method to determine the threshold for complete antibiotic removal by AD, and the influence of the antibiotic concentration on the performance of AD process. Secondly, using the environment isotope method to analyze the antibiotic degradation and fate in the acidification phase and methane producing phase. Finally, the microbial community structure in the acidification phase and methane producing phase were researched with molecular biological technique, and together with the antibiotics degradation during AD to investigate the mechanism of antibiotic degradation during AD process. This research has significance for providing scientific basis to establish effective control technology of residual antibiotics in swine manure, and promoting the recycle of swine manure.
由于畜禽养殖业中抗生素的使用,且畜禽对抗生素吸收率低,导致畜禽废弃物中残留大量抗生素,对生态环境带来了潜在的健康隐患。厌氧消化技术处理畜禽废弃物,既可以减少污染,又能够实现废弃物资源化。但畜禽废弃物中残留的抗生素在厌氧消化处理过程中存在降解阈值不明、降解机制不清等问题。本研究以猪粪和猪粪中残留较多的抗生素(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲恶唑)为研究对象;采用响应曲面法综合分析厌氧消化效果与抗生素降解之间的交互作用,确定抗生素可厌氧消化完全降解阈值;利用环境稳定同位素分析方法对抗生素在猪粪厌氧消化水解酸化、产甲烷阶段中的降解产物分析,探究抗生素厌氧消化降解途径;基于分子生物学技术分析水解酸化、产甲烷阶段中微生物群落演替规律,结合抗生素厌氧消化降解途径,揭示抗生素在以猪粪为基质的厌氧消化过程中的降解机制。为建立猪粪中残留抗生素的高效厌氧控制技术提供科学依据,对促进猪粪资源化利用具有重要意义。

结项摘要

由于畜禽养殖业中抗生素的使用,且畜禽对抗生素吸收率低,导致畜禽废弃物中残留大量抗生素,对生态环境带来了潜在的健康隐患。厌氧消化技术处理畜禽废弃物,既可以减少污染,又能够实现废弃物资源化。但畜禽废弃物中残留的抗生素在厌氧消化处理过程中存在降解阈值不明、降解机制不清等问题。本研究以猪粪和猪粪中残留较多的抗生素(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲恶唑)为研究对象;采用响应曲面法综合分析厌氧消化效果与抗生素降解之间的交互作用,确定了抗生素可厌氧消化完全降解阈值;利用抗生素在猪粪厌氧消化水解酸化、产甲烷阶段中的降解产物分析,探究抗生素厌氧消化降解途径;基于分子生物学技术分析水解酸化、产甲烷阶段中微生物群落演替规律,结合抗生素厌氧消化降解途径,揭示抗生素在以猪粪为基质的厌氧消化过程中的降解机制。本研究为建立猪粪中残留抗生素的高效厌氧控制技术提供科学依据,对促进猪粪资源化利用具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ability of anaerobic digestion to remove antibiotics contained in swine manure
厌氧消化去除猪粪中抗生素的能力
  • DOI:
    10.1016/j.biosystemseng.2021.10.011
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Biosystems Engineering
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Fubin Yin;Hongmin Dong;Wanqin Zhang;Shunli Wang;Bin Shang;Zhiping Zhu
  • 通讯作者:
    Zhiping Zhu
Fate of antibiotics during membrane separation followed by physical-chemical treatment processes
膜分离和物理化学处理过程中抗生素的命运
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.143520
  • 发表时间:
    2021-01-06
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Yin, Fubin;Lin, Shuyao;Zhan, Yuanhang
  • 通讯作者:
    Zhan, Yuanhang

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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