金属粒子を援用した嫌気性消化：家畜糞尿残留抗生物質の分解
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19F19106
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
井原 一高 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (50396256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ANDRIAMANOHIARISOAMANANA FETRA 神戸大学, 農学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 嫌気性消化 / 抗生物質 / 金属粒子 / 家畜糞尿 / 乳牛糞尿 |
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| Outline of Research at the Start |
畜産業において，疾病治療および予防的処置あるいは成長促進を目的として抗生物質が使用され，薬剤耐性菌の出現が懸念されている。嫌気性消化は家畜糞尿処理として広く利用されている。本研究は，家畜糞尿に残留する抗生物質処理を可能にする嫌気性処理プロセスとして，金属微粒子の活用を試みる。金属微粒子が与える影響を明らかにするとともに，磁気分離装置と組み合わせて，金属微粒子を再利用できる嫌気性消化プロセスの確立を目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
畜産業で用いられる抗菌剤の中で，テトラサイクリン系抗生物質は抗菌スペクトルが広いこともあり使用量が多い抗菌剤のひとつである。テトラサイクリン系抗生物質は鉄イオンのような金属イオンと結合しやすいという性質を持つ。この特異的な性質を環境技術に応用した。本研究において，水酸化第二鉄，ヘマタイトそしてマグネタイトといった酸化鉄が，抗生物質を含む乳牛ふん尿の嫌気性消化に及ぼす影響を検討した。研究の目的は、得られたデータから動力学的モデルを用いて解析し，抗生物質を含む家畜ふん尿の嫌気性消化における鉄－抗生物質錯体形成の可能性を検討した。
実験の結果，オキシテトラサイクリンやクロルテトラサイクリンなどの抗生物質は嫌気性消化を“抑制された”定常状態に作用させ，発酵槽内のpHやメタン濃度に大きな変化はなかったものの，メタン生成が減少することが観察された。 また，嫌気性消化の基質に一定濃度の抗生物質が存在すると，メタン生成が遅滞し，コーンモデルがメタン生成をシミュレートするのに最も適切なモデルであることを明らかにした。 抗生物質が残留する条件において，直接的な電子移動メディエータとしてヘマタイトおよびマグネタイトのような酸化鉄の役割は、抗生物質と錯体の形成よりも優先されないことが示唆された。 すなわち嫌気性プロセスにおいて，水酸化第二鉄はヘマタイトおよびマグネタイトよりも抗生物質阻害に有効であると結論付けた。
これらの研究成果は，テトラサイクリン系抗生物質のような金属イオンと錯体を形成する動物用抗菌剤が家畜糞尿に残留する場合に，水酸化第二鉄を用いたメタン発酵プロセスが，動物用抗菌剤の拡散防止に寄与することを示唆するものである。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
