畜禽粪便中氟喹诺酮类抗生素的生物转化与机制研究进展

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是广泛应用于畜牧养殖业的兽药之一,可随畜禽粪便进入环境,危害人类健康与环境安全。堆肥和外源添加高效降解菌剂是高效、绿色的抗生素处理方法,可有效降低FQs在环境中的生态风险。目前,国内相关研究主要集中于FQs生物去除效率方面,而对其生物转化机理与影响因素研究较少。本文概述了国内外FQs的降解条件、降解途径、降解产物及残留抗菌活性等生物转化研究,重点阐述了FQs的生物转化机制,并对FQs生物转化研究进行了展望,为FQs的高效生物降解与转化、畜禽粪便资源化安全利用提供理论基础和技术支撑。     

高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用

 【目的】规模化养殖畜禽粪中含有多种抗生素药残和重金属元素，其对畜禽粪在农业中利用的影响已引起广泛的重视。通过试验研究探索对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的技术途径。【方法】利用高温堆肥方法，比较不同堆肥处理对畜禽粪中四环素类抗生素TTC（四环素）、OTC（土霉素）和CTC（金霉素）的降解特点以及对重金属Cu、Zn、Cr、As元素水溶态的影响。【结果】不同堆肥处理的TTC、OTC、CTC均以P+S处理、C+S处理去除效果最好；添加专门选择的BM菌剂可以促进四环素类抗生素的降解，添加BM菌剂处理对TTC、OTC、CTC的降解去除效果好于P+S＋TCs处理和C+S＋TCs处理。所有处理对OTC降解去除效果较差，C+S＋OTC处理去除率最低为40.23%。所有堆肥处理降解去除率由大到小的顺序均为：TTC＞CTC＞OTC。添加风化煤堆肥处理对水溶态Cu、Zn、Cr、As的钝化效果显著地好于P+S和C+S处理。猪粪堆肥添加风化煤钝化剂处理的Cu、Zn、Cr、As元素水溶态含量,堆肥后比堆肥前分别减少了6.17%、6.40%、4.17%和1.83%。鸡粪堆肥添加风化煤钝化剂的处理，堆肥后比堆肥前分别减少了7.07%、5.69%、5.50%和2.07%。【结论】在不同堆制条件下，高温堆肥对四环素类抗生素具有不同程度的降解效果，外源添加有益降解菌剂有助于抗生素药物残留的去除；高温堆肥也可以降低重金属生物有效性，风化煤对畜禽粪堆肥中的水溶态重金属元素具有钝化作用。     

鸡粪堆肥过程中四环素类抗生素及抗性细菌的消减研究

通过实验研究了堆肥生产过程中,菌剂添加对鸡粪高温堆肥中四环素类抗生素(四环素和土霉素)降解、四环素抗性细菌和致病菌(大肠菌群和沙门氏菌)的影响。结果表明,菌剂添加可以提高鸡粪堆肥的高温期温度,促进肥料腐熟,并且能够提高土霉素的降解速率。实验组原料中76μg·kg-1的土霉素经过高温堆肥得到有效去除,而不接种菌剂的对照组中土霉素没有明显去除;原料中沙门氏菌在堆肥起始阶段(8 d)就能够杀灭,而大肠菌群一直持续检出,直到堆肥末期(47 d)才小于2 lg CFU·g-1。抗四环素细菌在堆肥过程中的数量总体呈下降趋势,堆肥成品分别比原料减少1.41 lg CFU·g-1(实验组)和1.60 lg CFU·g-1(对照组),抗性细菌占总菌数的比例呈现先上升再下降的趋势,最终比例分别为4.00%(实验组)和1.17%(对照组),均高于原料的抗性菌比例(0.40%和0.39%)。     

物料碳氮比及微生物菌剂接种量对黄瓜秧-鸡粪堆肥过程的影响

为明确黄瓜秧与鸡粪堆肥的适宜碳氮比及微生物菌剂接种量,本研究设计3个碳氮比(17.5、22.5和27.5)和3个微生物菌剂接种量(0.1%、0.2%、0.3%)共9个处理,测定了不同处理对黄瓜秧与鸡粪好氧堆肥过程中温度、有机质降解率、pH值、种子发芽指数(GI)、养分含量及堆肥腐熟度的影响。结果表明,高碳氮比和高微生物菌剂接种量处理堆体温度更快达到50℃以上,且堆肥过程中高温的峰值高于中、低碳氮比和中、低微生物菌剂接种量处理;高碳氮比和高微生物菌剂接种量处理,有机质降解率、堆肥的腐熟度(T)都显著提高;但接种0.3%微生物菌剂处理对有效磷、速效钾的保留效果以及堆肥最终发芽指数(GI)的提升均不如接种量为0.2%与0.1%的处理。综合上述分析,黄瓜秧与鸡粪进行堆肥无害化生产时,适宜的碳氮比为27.5,微生物菌剂接种量为0.1%～0.2%。     

畜禽粪便堆肥过程中有机肥腐熟研究

通过分析外界条件与内部结构变化对畜禽粪便堆肥过程中有机肥腐熟进行研究。分别以牛粪、鸡粪和猪粪为畜禽粪便堆肥的原料开始堆肥试验,分析了温度、含水量、氧气含量对畜禽粪便堆肥腐熟度的影响,同时分析畜禽粪便堆肥过程微生物数量变化情况。结果表明,鸡粪堆肥最佳温度大约为70℃,最佳含水量为48.6%,最佳含氧量为56 kPa;牛粪堆肥最佳温度大约为78℃,最佳含水量为59.8%,最佳含氧量为89 kPa;猪粪堆肥最佳温度大约为69℃,最佳含水量为50.0%,最佳含氧量为45 kPa;猪粪中存在大量耐高温的放线菌;牛粪的真菌数高于其他2种畜禽粪便的真菌数,牛粪中具有更多的耐高温真菌,可以在高温中存活,来降解纤维素。3种畜禽粪便堆肥的温度与细菌、真菌、放线菌均为正相关。     

堆肥方式和温度对牛粪堆肥过程中天然类固醇激素降解的影响

为了实现畜禽粪便的无害化处理及资源化利用,以新鲜牛粪和木屑作为堆料,采用微型试管堆肥法,模拟研究了好氧和厌氧2种堆肥方式下不同堆肥温度(38、50、70℃)对黄体酮、雄烯二酮、17β-雌二醇、雌酮4种天然类固醇激素降解的影响。结果表明,不同温度条件下4种激素在2种堆肥方式下的去除率介于67.6%~100%,其中50℃下的去除率为81.9%~100%。4种激素中,雌酮和雄烯二酮在好氧堆肥方式下的去除率优于厌氧堆肥。试验温度(38~70℃)对17β-雌二醇、黄体酮和雄烯二酮在牛粪堆肥中的降解影响很小,而在70℃的高温堆肥条件下,雌酮的降解受到抑制。在保证堆肥腐熟、杀死有害微生物的前提下,50℃下好氧堆肥效果最佳。     

粗纤维降解菌对玉米、小麦秸秆堆肥酶活性及微生物数量的影响

以玉米及小麦秸秆为原料，添加粗纤维降解菌进行堆肥试验，30 天连续分点采样，测定堆肥 发酵过程中堆温、微生物组成、酶活性等的动态变化。结果表明，外源接种粗纤维降解菌可使堆体温 度快速上升，且维持较长时间高温状态。在好氧堆肥中接种外源菌剂可以加快堆肥中有机质分解和 转化，促进腐熟。     

外源复合菌系对堆肥纤维素和金霉素降解效果的研究

采用野外堆肥装置,通过在以鸡粪和秸秆为原料的高温堆肥中加入经过驯化构建的具有降解纤维素和金霉素双重功能的复合菌系,研究了接菌处理对提高堆肥效率和降解抗生素类兽药污染物的效果.结果表明,该复合菌系对纤维素降解有明显的促进作用,接菌处理堆肥中的纤维素含量到堆肥结束时从开始的22.00%减少到8.25%,减少了62.5%,而CK和CK+金霉素两个未接菌处理分别减少了54.28%和53.78%.同时,高温堆肥过程本身对金霉素就具有一定的降解作用,CK和CK+金霉索两个未接菌处理对金霉素的降解效果差异不大,降解率在60%左右;接种复合菌系处理的金霉素降解率达82.23%,显著高于CK和CK+金霉素两个未接菌的对照处理.     

啤酒厂污泥与鸡粪接种菌剂堆肥除臭效果及其作用机制

通过探讨功能性菌剂对堆肥化进程的影响,为减少啤酒厂污泥与鸡粪堆肥臭气产生提供理论依据,将自制具有去除臭味能力的微生物菌剂DF-1接种至啤酒厂污泥与鸡粪的堆体中,测定堆肥化过程中各参数的变化和微生物群落及菌剂DF-1中优势微生物变化情况,以不接种堆体为参照。结果显示,菌剂DF-1中优势菌种为乳酸乳球菌、热带假丝酵母及绿色木霉。相对于不接种菌剂的堆体而言,接种菌剂DF-1的啤酒厂污泥与鸡粪堆体在升温期和高温期仅感觉到微弱的臭味,降温期勉强感觉到臭味,堆肥达到稳定状态后则感觉不到臭味。堆肥的升温期,菌剂中优势菌种乳酸乳球菌,热带假丝酵母和绿色木霉均可检测到;堆肥的高温期,菌剂中优势菌种仅检测到乳酸乳球菌;堆肥的降温期和腐熟期,菌剂中优势菌种仅检测到绿色木霉;菌剂DF-1中优势微生物在堆肥过程中存在一个交替演变的过程。

     

啤酒厂污泥与鸡粪接种茵剂堆肥除臭效果及其作用机制

通过探讨功能性菌剂对堆肥化进程的影响,为减少啤酒厂污泥与鸡粪堆肥臭气产生提供理论依据,将自制具有去除臭味能力的微生物菌剂DF-1接种至啤酒厂污泥与鸡粪的堆体中,测定堆肥化过程中各参数的变化和微生物群落及菌剂DF-1中优势微生物变化情况,以不接种堆体为参照.结果显示,菌剂DF-1中优势菌种为乳酸乳球菌、热带假丝酵母及绿色木霉.相对于不接种菌剂的堆体而言,接种菌剂DF-1的啤酒厂污泥与鸡粪堆体在升温期和高温期仅感觉到微弱的臭味,降温期勉强感觉到臭味,堆肥达到稳定状态后则感觉不到臭味.堆肥的升温期,菌剂中优势菌种乳酸乳球菌,热带假丝酵母和绿色木霉均可检测到;堆肥的高温期,菌剂中优势菌种仅检测到乳酸乳球菌;堆肥的降温期和腐熟期,菌剂中优势菌种仅检测到绿色木霉;菌剂DF-1中优势微生物在堆肥过程中存在一个交替演变的过程.     

液相色谱-质谱联用检测牛奶中氟喹诺酮类药物残留的确证方法

 【目的】建立牛奶中诺氟沙星、氧氟沙星、麻保沙星、培氟沙星、环丙沙星、洛美沙星、达氟沙星、恩诺沙星、沙拉沙星、二氟沙星等10种氟喹诺酮类药物残留检测的液相色谱-大气压化学电离-离子阱质谱确证方法。【方法】牛奶经三氯乙酸和乙腈沉淀蛋白、聚合物反相Strata-X固相萃取柱净化、ODS2 分离后，用大气压化学电离-离子阱质谱测定。【结果】对诺氟沙星、培氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星和沙拉沙星等5种药物进行了定量方法学验证：在1.0～100.0 ng•ml-1范围内线性良好（r>0.99）；以1.0、10.0、100.0 ng•ml-1浓度水平的添加回收率为60.6%～101.0%，日内变异系数≤17.5%，日间变异系数≤22.1%；检测限为0.2～0.8 ng•ml-1，定量限为0.8～2.8 ng•ml-1。【结论】此方法为一种检测氟喹诺酮类药物在牛奶中残留的高通量确证分析方法。     

固相萃取-高效液相色谱-荧光法测定水中喹诺酮类抗生素

[目的]建立固相萃取-高效液相色谱-荧光检测法测定水中喹诺酮类抗生素含量。[方法]利用4种喹诺酮类抗生素（诺氟沙星、环丙沙星、洛美沙星和恩诺沙星）的标准品建立标准曲线、喹诺酮类抗生素在水中的检出限及回收率;对采集自不同地区、河段以及自来水的水样使用固相萃取法处理,进行高效液相色谱分析,采用荧光法测定样品中4种喹诺酮类抗生素的含量。[结果]这4种喹诺酮类抗生素在水中的检出限为0.083～0.248μg/L;回收率为63.7%～134.1%。各种水样均不同程度检出这4种喹诺酮类抗生素,总含量为0.045～3.969μg/L。其中,深圳河水样的喹诺酮类抗生素总含量高于污水,而在自来水中均能检出这4种喹诺酮类抗生素。[结论]采用固相萃取-高效液相色谱-荧光同时测定环境水样中喹诺酮类抗生素是有效可行的,并且价格低廉,能够满足日常监测分析要求。     

新疆伊犁地区不同动物源大肠杆菌耐药性调查

【目的】研究新疆伊犁地区不同动物源大肠杆菌对临床常用抗菌药物的耐药情况。为临床合理用药和防止大肠杆菌产生耐药性提供科学依据。【方法】采用琼脂稀释法对伊犁地区不同动物源粪样中分离出的723株大肠杆菌(猪源89株、牛源164株、鸡源270株和羊源200株)进行临床常用10种抗菌药物的耐药性检测。【结果】(1)牛源大肠杆菌主要对安普霉素(26.8%)耐药;多药耐药以0耐(62.0%)为主。(2)羊源大肠杆菌主要对阿莫西林/克拉维酸(77.5%)、氨苄西林(69.5%)、恩诺沙星(46.0%)、诺氟沙星(45.0%)和安普霉素(43.5%)耐药;多药耐药以4耐(16.0%)和6耐(16.0%)为主。(3)猪源大肠杆菌主要对氨苄西林(66.0%)、阿莫西林/克拉维酸(64.0%)、氟苯尼考(64.0%)、恩诺沙星(53.0%)、诺氟沙星(49.0%)、环丙沙星(36.0%)和庆大霉素(31.0%)耐药;多药耐药以2耐(12.0%)、5耐(13.0%)和7耐(12.0%)为主。(4)鸡源大肠杆菌主要对氨苄西林(74.4%)、阿莫西林/克拉维酸(73.0%)、氟苯尼考(71.1%)、恩诺沙星(65.9%)、诺氟沙星(61.1%)耐药;多药耐药以7耐(17.7%)和8耐(14.4%)为主。【结论】不同动物源大肠杆菌耐药程度由高到依次为鸡源菌>羊源菌>猪源菌>牛源菌,加强伊犁地区大肠杆菌的耐药性检测。     

养殖废弃物堆肥中抗生素和抗性基因的降解研究

抗生素的滥用及排放会造成细菌产生耐药性以及抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)的传播和扩散。畜禽粪便是导致环境中抗生素污染的主要来源之一。本文综述了四环素类、大环内酯类、喹诺酮类、β-内酰胺类、磺胺类和氨基糖苷类等在水土环境中广泛存在的抗生素及其环境残留水平和对动植物、微生物的影响,分析了当前利用堆肥技术降解畜禽粪便中抗生素和ARGs效果及机制的研究情况。总结得出,猪粪中抗生素残留量最高,其中四环素类残留量为1390~354 000 mg·kg^-1,磺胺类170.6~89 000 mg·kg^-1,氟喹诺酮类411.3~1 516.2 mg·kg^-1,硝基呋喃类85.1~158.1 mg·kg^-1,大环内酯类1.4~4.8 mg·kg^-1。堆肥对大部分抗生素具有好的降解效果,其中四环素类抗生素降解率为62.7%~99%,磺胺类为0~99.99%,对大环内酯类几乎可以完全降解,但是,堆肥无法降解喹诺酮类抗生素。养殖废弃物堆肥过程中,ARGs的降解情况同样因抗生素种类和堆肥方式而不同。已有的研究表明,除大环内酯类ARGs外,堆肥对其他ARGs均具有有效的降解效果,降解率为50.03%~100%。堆肥初期的优势菌门是厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门;堆肥结束后放线菌门成为最优势菌门。初始抗生素的浓度不影响堆肥结束时微生物的群落组成。温度和pH是影响抗生素降解的最主要因素,而ARGs的降解效果主要受温度影响。     

罗非鱼竖鳞病病原菌的分离鉴定及药敏试验

[目的]对广西南宁市邕江(石埠段)网箱养殖患竖鳞病的罗非鱼进行病原菌分离鉴定及药敏试验,为有效防控罗非鱼竖鳞病提供参考依据.[方法]用常规方法从患病濒死罗非鱼的腹水、肝脏、心脏及脑等组织中分离病原菌,然后通过人工感染试验、氧化酶试验及API 20NE生化鉴定系统进行鉴定,并采用K-B药敏纸片扩散法进行药敏试验.[结果]从患竖鳞病的罗非鱼中分离出4株病原菌NNSB1、NNSB2、NNSB3和NNSB4,其中NNSB1和NNSB4为温和气单胞菌,NNSB2和NNSB3为嗜水气单胞菌.4株病原菌对复达欣、菌必治、氟哌酸、恩诺沙星、环丙沙星、先锋必、特治星、氟苯尼考、盐酸沙拉沙星和复方磺胺嘧啶等20种药物高度敏感,对青霉素G和氨苄青霉素不敏感.[结论]广西南宁市邕江(石埠段)网箱养殖罗非鱼的竖鳞病是由嗜水气单胞菌与温和气单胞菌共同感染引起,可选用复达欣、菌必治、氟哌酸、恩诺沙星、环丙沙星、先锋必、特治星、氟苯尼考、盐酸沙拉沙星和复方磺胺嘧啶等20种药物进行防治,若同时在网箱内吊挂三氯异氰脲酸片,其效果更佳.     

三穗鸭不同组织三种氟喹诺酮类药物残留分布研究

采用固相萃取-反相高效液相色谱法,对三穗鸭胸肉、腿肉、心脏、鸭胗和鸭肠等不同组织中氟喹诺酮含量进行检测。结果表明：各组织中环丙沙星与恩诺杀星含量均在国家标准限度内,沙拉沙星未检出。在不同组织中环丙沙星与沙拉沙星的残留规律类似。胸肉和腿肉中环丙沙星、恩诺沙星的含量显著高于其他组织,作为主要代谢器官的鸭胗和鸭肠中含量最少。     

高效液相色谱法测定鸡肉中的氟喹诺酮类药物

建立鸡肉中4种喹诺酮类药物的HPLC—FLD检测方法。鸡肉样品经过无水硫酸钠脱水后用酸化乙腈提取,用乙腈饱和的正己烷除去杂质,下层乙腈液经氮气吹干后用流动相定容,再加入乙腈饱和的正己烷,混匀后在高速离心机上离心,下层液体用于高效液相色谱分析。采用Xbridge C18柱分离,以乙腈-磷酸二氢钠为流动相等度洗脱,荧光检测器检测,外标法定量。4种喹诺酮类药物标准曲线的线性回归系数均在0．999以上,线性范围为0．2～50μg／L,环丙沙星、恩诺沙星、沙拉沙星检出限为1．0μg／kg,达氟沙星检出限为0．3μg／kg。在20、40、80μg／kg添加水平下的添加回收为86．3％～102．3％,相对偏差为1．0％～4．6％。该方法具有快速,灵敏的特点,符合现行兽药残留分析的要求。     

畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展

兽用抗生素具有显著的促动物生长、预防动物疾病的作用。随着集约化畜牧业以及配合饲料工业的不断发展,抗生素作为饲料添加剂在全球范围内已被广泛应用。我国畜禽养殖业对抗生素的依赖甚是严重,每年用于畜禽养殖的兽药抗生素超过了8吨,占抗生素总产量的一半以上。这些兽用抗生素并不能完全被动物体所吸收,绝大部分以原药或者代谢产物的形式随畜禽粪便和尿液排出体外,导致畜禽粪污中多种抗生素残留,最高浓度达到了183.50 mg·kg~(-1)。残留抗生素可能经各种途径进入土壤和水体环境中,一方面影响土著微生物的活性,另一方面引起抗性菌和抗性基因的产生和传播,给生态系统安全和人类身体健康带来巨大的负面效应。因此,充分、有效消减畜禽粪污中兽药抗生素十分重要而迫切。论文作者在总结大量文献的基础上,对国内外畜禽粪便抗生素的污染特点和赋存规律进行了系统介绍,并着重阐述了国内外畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的最新研究进展,描述了畜禽粪便好氧堆肥和厌氧发酵的分类及工艺流程。在此基础上重点对好氧堆肥和厌氧发酵两种处理方式下畜禽粪便中兽用抗生素的去除程度进行了详尽、深入分析,同时对抗生素消减效果的影响因素进行了充分讨论。主要结论:好氧堆肥对土霉素、四环素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、环丙沙星、恩诺沙星和泰乐菌素等主要类别抗生素的最高去除率可达65.5%—100%,去除效果受抗生素种类、初始浓度、添加方式、堆肥温度、供养方式、底物组成影响;厌氧发酵对氨苄青霉素、四环素、磺胺甲氧二嗪的去除可达100%,但几乎无法去除磺胺噻唑、磺胺二甲基嘧啶、磺胺氯哒嗪、泰乐菌素,去除效果受抗生素种类、浓度、发酵温度、污泥性质、混合速率和发酵时间影响。最后,对需要进一步开展的研究进行了展望,建议加强兽用抗生素的监管,制定相关的法规和标准,加速兽用抗生素替代物品的研发,减少源头污染;深入开展畜禽废弃物好氧堆肥或者厌氧发酵过程中抗生素降解产物及机理研究;筛选具有强降解能力的微生物作为菌剂,强化其对畜禽养殖废弃物中兽用抗生素的消减;深入研究好氧堆肥和厌氧发酵过程中抗生素和ARGs之间的相互关系,去除兽用抗生素的同时也加速ARGs的削减。     

抗生素恩诺沙星及其代谢产物在渔业水体中迁移转化规律的研究进展

恩诺沙星是水产养殖过程中最常用的一种喹诺酮类抗生素药物。恩诺沙星由于具有抗菌谱广、抗菌活性强、给药方便、与常用的抗菌药物无交叉耐药性等特点,而被广泛应用于临床畜牧兽医以及水产动物的疾病防治上。但是近年来,由于养殖户过度使用抗生素,从而导致的环境问题已经引起广泛的关注。水产养殖绿色发展,是渔业可持续发展的必然选择。为了建设以绿色低碳为发展理念,以高效、优质、生态、健康、安全为发展目标的环境友好型的生态渔业,必须要了解恩诺沙星的相关性质以及它的代谢迁移转化规律,从而更好的指导养殖户合理安全的使用抗生素,减少抗生素对环境的污染。恩诺沙星的主要代谢产物是环丙沙星,是由恩诺沙星脱去一个乙基得到的,农业部已经将环丙沙星列为禁药。本综述通过探讨恩诺沙星及其代谢产物环丙沙星的结构性质,药物动力学代谢特征以及在水体中的迁移转化途径,从而为发展绿色可持续的生态渔业奠定基础。