棘球白素B发酵废弃物资源化利用的初步研究

论文摘要

我国是抗生素生产大国,随着抗生素生产总量的不断扩大,抗生素生产废弃物的量也与日俱增。抗生素生产废弃物中主要包括废水、废渣和废气,其中抗生素生产废水和发酵废渣为主要的污染物,组成成分复杂且往往含有残留抗生素等生物抑制性物质,生化处理难度高。棘球白素B (echinocandin B, ECB)类药物作为临床上抗深部真菌感染的“王牌药物”,我国正在积极研究其生产工艺,其中废弃物的处理技术是该类药物清洁生产工艺的关键环节之一。ECB发酵废渣主要由构巢曲霉菌丝体及残余发酵培养基组成,内含丰富的蛋白质、糖类、核酸和多种维生素,其营养成分与发酵培养基中的氮源物质较为接近。本研究以ECB发酵废渣作为培养基中氮源的替代品生产不同品种抗生素,试验结果表明,废渣替代黄豆粉或酵母粉生产ECB时,发酵单位均明显下降。而废渣替代豆粕粉生产格尔德霉素时,替代量在80%以内,抗生素的效价均能够达到对照的水平,其中替代量为20%时,格尔德霉素的发酵单位较对照提高21%。废渣替代酵母粉生产雷莫拉宁时,其发酵单位较对照呈现先升高后下降的规律,其中20%替代量时,雷莫拉宁的发酵单位出现显著上升,较对照提高了32%。以抗生素发酵废渣作为抗生素生产培养基中氮源的代用品,不仅为废渣的处理寻找了一种新型的处理途径,并且节约了抗生素生产的成本,具有良好的环境效应和经济效益。厌氧生物法不仅可以实现废弃物的减量、除菌作用,还可能具有降解复杂结构化合物或毒性物质的作用。该法在抗生素生产废水及有机垃圾的处理中应用较多,但国内尚未有关于抗生素发酵废渣用厌氧生物法处理的报道。为此,本研究考察了厌氧生物法处理ECB生产废水及发酵废渣的可行性,为抗生素废弃物提供新的处理途径和技术支持。通过调节接种物与废水的比例为4：1,可以使反应器内形成产气速率快、pH缓冲能力强的体系,至13 d时消化基本结束。厌氧消化系统的COD去除率达到73.3%,气体中CH4含量达到70%以上,每升消化液的累积产气量达到5.1 L,累积产CH4量达到3.0 L。厌氧生物法处理ECB发酵废渣的结果表明,废渣厌氧消化可以产沼气,但是产气量和CH4含量均比较低。厌氧发酵10 d时废渣中的残抗未能被降解。通过透明圈法筛选获得一株高产几丁质酶的放线菌G8,摇瓶试验结果表明降解菌G8对废渣中的构巢曲霉菌丝体细胞壁具有良好的降解效果。初步研究了不同碳源对降解菌G8产酶活力的影响及其几丁质酶的基本特性,期望通过酶消化法对废渣进行预处理,释放残抗及其他胞内大分子物质,提高废渣的厌氧消化效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号及缩略语说明
• 第一章 文献综述
• 第一节 抗生素生产废弃物的产生及危害
• 1 抗生素生产废弃物的来源及组成
• 2 抗生素生产废弃物的污染及危害
• 第二节 抗生素生产废弃物的处理及资源化利用
• 1 抗生素工业废水的处理及资源化利用
• 2 抗生素生产废渣的处理及资源化利用
• 第三节 棘球白素（echinocandin）类药物的研究进展
• 第四节 立题依据与研究意义
• 第二章 ECB发酵废渣替代抗生素发酵培养基中氮源的研究
• 1 材料
• 1.1 菌种
• 1.2 发酵培养基
• 2 方法
• 2.1 替代ECB发酵培养基氮源的研究
• 2.2 替代格尔德霉素发酵培养基氮源的研究
• 2.3 替代雷莫拉宁发酵培养基氮源的研究
• 2.4 废渣不同处理后替代氮源生产雷莫拉的研究
• 3 结果
• 3.1 替代ECB发酵培养基中氮源的研究
• 3.2 替代格尔德霉素发酵培养基中氮源的研究
• 3.3 替代雷莫拉宁发酵培养基中氮源的研究
• 4 讨论
• 5 本章小结
• 第三章 ECB发酵废渣厌氧生物法处理及资源化利用的探索
• 1 材料
• 1.1 试验装置
• 1.2 菌种
• 1.3 药品
• 1.4 培养基
• 2 方法
• 2.1 接种物的培养
• 2.2 ECB发酵废渣厌氧消化
• 2.3 ECB发酵废渣厌氧消化分析项目
• 2.4 ECB发酵废渣中菌丝体细胞壁的降解
• 3 结果与分析
• 3.1 ECB发酵废渣的特性及ECB的热破坏作用
• 3.2 ECB发酵废渣的厌氧消化
• 3.3 ECB发酵废渣中菌丝体细胞壁的降解
• 4 讨论
• 5 本章小结
• 第四章 ECB生产废水厌氧生物法处理及资源化利用的初步研究
• 1 材料
• 1.1 试验材料
• 1.2 主要试剂
• 2 方法
• 2.1 COD值的测定
• 2.2 氨态氮含量的测定
• 2.3 总糖含量的测定
• 2.4 气体成分分析
• 2.5 有机酸的测定
• 2.6 ECB生产废水的厌氧生物法处理
• 3 结果与分析
• 3.1 ECB生产废水的基本特性
• 3.2 ECB生产废水厌氧消化产甲烷（CH4）的研究
• 3.3 条件优化后废水的厌氧消化特性研究
• 3.4 ECB生产废水厌氧消化产氢气（H2）的研究
• 4 讨论
• 5 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢