青霉素菌渣堆肥工藝及青霉素抗性基因的分布影響研究

陳正平

摘 要：青霉素菌渣是青霉素發(fā)酵工藝中產(chǎn)生的殘余固體廢棄物，其產(chǎn)生量大、易產(chǎn)生二次污染，利用過(guò)程中會(huì)造成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，在一定程度上限制了制藥企業(yè)的發(fā)展。對(duì)目前國(guó)內(nèi)外青霉素菌渣的資源化和處置技術(shù)進(jìn)行了綜述與討論，青霉素菌渣的青霉素殘留效價(jià)脫毒是目前亟待解決的問(wèn)題;此外對(duì)青霉素菌渣的綜合利用過(guò)程中重點(diǎn)解決的問(wèn)題進(jìn)行了預(yù)測(cè)及展望。

關(guān)鍵詞：青霉素菌渣;殘留檢測(cè);脫毒;資源化

抗生素菌渣是發(fā)酵類(lèi)抗生素生產(chǎn)過(guò)程中的固體廢棄物，它的蛋白質(zhì)含量高，是一種潛在的可回用資源，但其中的抗生素殘留也會(huì)對(duì)環(huán)境造成威脅。在過(guò)去抗生素菌渣通常被制作成蛋白質(zhì)飼料，但隨著這種方法被國(guó)家禁止，抗生素菌渣的處理處置成為制約制藥企業(yè)發(fā)展的一大問(wèn)題。

為此，本研究擬采用好氧堆肥法為主要工藝，以青霉素菌渣、市政脫水污泥、木屑和稻桿等為原料，全面探討堆肥法處理抗生素菌渣的可行性，考察堆肥過(guò)程中主要理化參數(shù)的變化及青霉素降解情況，評(píng)價(jià)青霉素堆肥產(chǎn)品的肥效與安全性。實(shí)驗(yàn)采用水浴式小型堆肥裝置為反應(yīng)器，同時(shí)采用兩個(gè)鐵皮制堆肥箱進(jìn)行對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。本研究主要包括青霉素水解特性實(shí)驗(yàn)、投加青霉素的污泥好氧堆肥研究、青霉素菌渣與污泥混合堆肥試驗(yàn)以及菌渣堆肥過(guò)程中的氮素變化幾部分研究?jī)?nèi)容。

1 用于治療其它適應(yīng)證的在研干細(xì)胞

療法產(chǎn)品間質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞保護(hù)和免疫抑制性質(zhì)使得它們有望用于治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和節(jié)段性回腸炎（即克羅恩病）等自身免疫疾病。為此，在這一亞領(lǐng)域處于開(kāi)發(fā)領(lǐng)先地位的Osiris治療學(xué)產(chǎn)品公司的ProchymalJ～在進(jìn)行一系列臨床試驗(yàn)，以致力證實(shí)其對(duì)自身免疫疾病治療的有效性。

Alliancells生物科學(xué)和AlloCure兩公司也在開(kāi)發(fā)此類(lèi)干細(xì)胞療法產(chǎn)品。糖尿病是干細(xì)胞療法的重要目標(biāo)適應(yīng)證之一。不過(guò)，在這一亞領(lǐng)域仍有一些相關(guān)問(wèn)題亟待解決，包括能否避免移植后的排異反應(yīng)、移植后有否長(zhǎng)期的治療應(yīng)答和可否獲得充足的供體等。

Cellonis生物技術(shù)、Ixion生物技術(shù)和ViaCyte三公司都在開(kāi)發(fā)此類(lèi)干細(xì)胞療法產(chǎn)品。干細(xì)胞療法研究與開(kāi)發(fā)的另一個(gè)主要應(yīng)用目標(biāo)是治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

目前，BrainStorm治療學(xué)產(chǎn)品和NeuroGeneration兩公司正在積極開(kāi)發(fā)用于治療帕金森病的干細(xì)胞療法產(chǎn)品;Neuralstem公司則在研究來(lái)自胎兒組織的人神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)品，后者被認(rèn)為可能具有神經(jīng)保護(hù)作用。StemCells公司還在開(kāi)發(fā)用于治療阿爾茨海默病和年齡相關(guān)黃斑變性的干細(xì)胞療法產(chǎn)品。

2 多向多能干細(xì)胞產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)

胚胎干細(xì)胞研究已受到廣泛重視，University College London和Pfizer兩公司以及Advanced細(xì)胞技術(shù)公司目前都在探索胚胎干細(xì)胞產(chǎn)品用于治療視網(wǎng)膜疾病的可能性，主要目標(biāo)適應(yīng)證是年齡相關(guān)黃斑變性，后者可經(jīng)植入分化的胚胎干細(xì)胞予于逆轉(zhuǎn)。Stemedica細(xì)胞技術(shù)公司也在使用一種“耐缺血”的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞產(chǎn)品進(jìn)行著用于治療年齡相關(guān)黃斑變性的早期試驗(yàn)。不過(guò)，胚胎干細(xì)胞療法產(chǎn)品離獲準(zhǔn)上市時(shí)間相對(duì)較遠(yuǎn)，而誘導(dǎo)性多向多能干細(xì)胞因還存在相對(duì)基因組不穩(wěn)性等問(wèn)題，距臨床應(yīng)用時(shí)間更遠(yuǎn)。

3 青霉素茵渣基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的測(cè)定

青霉素菌渣中游離氨基酸含量指標(biāo)含量/rag·g粗蛋白568.767±4.92粗脂肪82.919±0.22總糖320.51±7.93還原性糖113.57±2.79由表2可知，青霉素菌渣富含多種基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，總體而言，各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量均較高，有較大的利用潛質(zhì)。其中蛋白質(zhì)含量最高，大約為568.767mg/g，來(lái)源于菌渣中大量的菌體蛋白和剩余培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì);相對(duì)而言，粗脂肪，總糖，還原性糖含量較低，這與青霉素菌渣的發(fā)酵基質(zhì)有著必然的關(guān)系。根據(jù)上述高含量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為菌渣的資源化提供了幾個(gè)可以參考的途徑：制備飼料酵母;制取高品質(zhì)蛋白產(chǎn)品;重用為酵母膏，再次成為微生物培養(yǎng)的氮源。

4 結(jié)論

①根據(jù)非金屬及金屬元素分析結(jié)果得出olol2U23Ut/min菌渣中C元素含量較高，Pb、cr、Hg、cd4種重青霉素菌渣中游離氨基酸色譜圖金屬污染物含量均低于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，含量較蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)而動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的低，可為青霉素菌渣廢物利用為飼料的安全評(píng)價(jià)需求本質(zhì)上是對(duì)氨基酸的需求。飼料中氨基酸的提供一定的理論數(shù)據(jù)。種類(lèi)和含量是衡量其質(zhì)量高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

②根據(jù)基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分析結(jié)果得出菌渣且相對(duì)于大分子的蛋白，小分子的多肽類(lèi)及氨基中蛋白質(zhì)含量較高，大約為568.767mg/g，具有酸更具有適口性。較高的營(yíng)養(yǎng)利用價(jià)值，這也是青霉素菌渣實(shí)現(xiàn)廢，青霉素菌渣中共含有l(wèi)8種氨基物再利用的一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)。相對(duì)而言，酸，其中亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、粗脂肪及糖類(lèi)物質(zhì)含量較少，這與青霉素菌渣本苯丙氨酸、蘇氨酸、纈氨酸為動(dòng)物生長(zhǎng)所需的身的基質(zhì)特點(diǎn)有關(guān)，含有大量菌絲體。

③7種必需氨基酸”，青霉素菌渣中氨基酸含量豐富，尤其菌渣中必需氨基酸含量均較高，能夠滿足其廢物是7種必需氨基酸含量較高，為有機(jī)生命體生長(zhǎng)資源化利用為飼料后動(dòng)物體的營(yíng)養(yǎng)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊蓮.青霉素菌渣混合堆肥過(guò)程生物特性分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014