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畜産環境における耐性菌パンデミック防御のための抗菌剤磁気分離と嫌気性消化への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H03107
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

井原 一高  神戸大学, 農学研究科, 教授 (50396256)

研究分担者 間世田 英明  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (10372343)
清水 和哉  東洋大学, 生命科学部, 教授 (10581613)
梅津 一孝  帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (20203581)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワード家畜糞尿 / 動物用抗菌剤 / 抗生物質 / 嫌気性消化 / 薬剤耐性菌 / 磁気分離 / 薬剤耐性 / 抗生物質耐性菌 / 畜産廃水 / 乳牛糞尿 / 耐性菌
研究開始時の研究の概要

畜産業において,家畜の疾病治療・予防,そして生産性向上のために,動物用抗菌剤(抗生物質)が使用されている。近年,畜産由来の抗生物質耐性菌が環境に拡散し,伝播することから「サイレントパンデミック」として,その影響が懸念されている。本研究では,畜産施設からの排出される薬剤耐性菌に対し包括的な制御法を確立するため,家畜糞尿含有廃水や廃棄乳等の液相に残留する抗生物質の磁気分離による残留抗生物質除去と,嫌気性消化(メタン発酵)による家畜糞等の固相に残留する薬剤耐性菌の低減手法を開発する。

研究成果の概要

畜産施設からの排出される薬剤耐性菌の制御法を確立するため,家畜糞尿含有廃水に含有する抗生物質の磁気分離による残留抗生物質除去と,嫌気性消化(メタン発酵)による家畜糞尿に残留する薬剤耐性菌の低減手法について検討した。家畜糞尿液分のような高濃度有機物が含有する溶液に残留する抗生物質への磁気シーディングにおいて,除去率に寄与する因子を見出した。さらに,実廃水を用いた耐性菌出現すなわち耐性遺伝子変異リスクについて評価し,微生物群集構造および排水処理性能に影響を与えない最小限の抗生物質濃度を求めるため,排水処理性能および微生物群集の動的変化を解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

得られた研究成果は,ワンヘルスアプローチが期待される抗生物質耐性菌対策において畜産環境分野から直接的に貢献できる知見を含むことから,社会的な意義は大きいと考えられる。また,磁気力の環境応用を含むことから磁気科学の裾野を広げることにも寄与していると考えられ,学術的な意義も大きい。

報告書

(4件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

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    • 著者名/発表者名
      田中優花,岩崎匡洋,Farghali Mohamed, You Jingyi, 吉田弦,井原一高,Fetra J. Andriamanohiarisoamanana,清水和哉,間世田英明
    • 雑誌名

      関西農業食料工学会会報

      巻: 135 ページ: 34-35

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  • [雑誌論文] 低温メタン発酵における乳牛糞尿に残留する抗生物質耐性菌の消長2023

    • 著者名/発表者名
      田中優花,Jingyi You,Fetra Andriamanohiarisoamanana,吉田弦,井原一高,清水和哉,間世田英明
    • 雑誌名

      関西農業食料工学会会報

      巻: 134 ページ: 6-6

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    • 著者名/発表者名
      Zhang Chi、Hao Liting、Miao Hanchen、Chen Jiayu、Yuan Tian、Lei Zhongfang、Zhang Zhenya、Utsumi Motoo、Itayama Tomoaki、Miura Takeshi、Ihara Ikko、Maseda Hideaki、Tabassum Salma、Shimizu Kazuya
    • 雑誌名

      Process Safety and Environmental Protection

      巻: 173 ページ: 344-353

    • DOI

      10.1016/j.psep.2023.03.010

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    • 著者名/発表者名
      Zhang Chi、Miao Hanchen、Lei Zhongfang、Yuan Tian、Zhang Zhenya、Ihara Ikko、Maseda Hideaki、Shimizu Kazuya
    • 雑誌名

      Water

      巻: 15 号: 6 ページ: 1232-1232

    • DOI

      10.3390/w15061232

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    • 著者名/発表者名
      Farghali Mohamed、Mohamed Israa M.A.、Hassan Dalia、Iwasaki Masahiro、Yoshida Gen、Umetsu Kazutaka、Ihara Ikko
    • 雑誌名

      Biochemical Engineering Journal

      巻: 199 ページ: 109061-109061

    • DOI

      10.1016/j.bej.2023.109061

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    • 著者名/発表者名
      Andriamanohiarisoamanana, FJ., Ihara, I., Yoshida, G., and Umetsu, K.
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Management

      巻: 310 ページ: 114731-114731

    • DOI

      10.1016/j.jenvman.2022.114731

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    • 著者名/発表者名
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    • 雑誌名

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      巻: 130 ページ: 44-44

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    • 著者名/発表者名
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    • 著者名/発表者名
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  • [学会発表] リスク物質の濃縮回収のための球状磁気フィルタを用いた磁気分離プロセス2023

    • 著者名/発表者名
      江村寛,吉田弦,井原一高
    • 学会等名
      第106回低温工学・超電導学会研究発表会
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  • [学会発表] 家畜糞尿液分に含有する抗生物質の磁気分離 -電気化学磁気シーディングにおける溶液pH の影響-2022

    • 著者名/発表者名
      楢原優貴,Fetra Jules Andriamanohiarisoamanana, 吉田弦,井原一高,梅津一孝
    • 学会等名
      2022 年農業施設学会 学生・若手研究発表会
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  • [学会発表] Effect of anaerobic digestion phase on the survival of antibioticresistant bacteria during the batch mesophilic anaerobic digestion with cefazolin-spiked dairy cow manure2022

    • 著者名/発表者名
      You Jingyi, Ihara Ikko, Yoshida Gen, Fetra J Andriamanohiarisoamanana, Shimizu Kazuya, Maseda Hideaki, Umetsu Kazutaka
    • 学会等名
      2022 年農業施設学会 学生・若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] リスク物質処理のための磁気フィルタによる分離・回収プロセスの検討2022

    • 著者名/発表者名
      江村寛,吉田弦,井原一高
    • 学会等名
      関西農業食料工学会 第147回例会
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  • [学会発表] 不溶性アノードを用いた廃棄乳に含有する動物用抗菌剤の分解2022

    • 著者名/発表者名
      野村匠,陳海博,Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, 吉田弦,井原一高,梅津一孝
    • 学会等名
      関西農業食料工学会 第147回例会
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  • [学会発表] 電気化学凝集による乳牛糞尿液分からのテトラサイクリン系抗生物質の分離除去2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木崇矢,Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, 吉田弦,井原一高,梅津一孝
    • 学会等名
      関西農業食料工学会 第147回例会
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  • [学会発表] Adaptation of microbial communities against antibiotics exposure during wastewater treatment processes2022

    • 著者名/発表者名
      Rui Xiao, Chi Zhang, Tian Yuan, Zhongfang Lei, Zhenya Zhang, Tomoaki Itayama, Ikko Ihara, Hideaki Maseda, Motoo Utsumi, Kazuya Shimizu
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会年会
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  • [学会発表] 電気化学凝集による家畜糞尿液分からの抗生物質の除去と磁気分離への応用2021

    • 著者名/発表者名
      楢原優貴,Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, 吉田弦,井原一高,梅津一孝
    • 学会等名
      第24 回日本水環境学会シンポジウム
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  • [学会発表] Survival of Antibiotic Resistant Bacteria during Mesophilic Anaerobic Digestion with Cefazolin-Spiked Dairy Cow Manure2021

    • 著者名/発表者名
      You Jingyi, Gen Yoshida, Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, Ikko Ihara, Kazuya Shimizu, Hideaki Maseda, Kazutaka Umetsu
    • 学会等名
      2021年度農業施設学会大会
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      2021 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Cefazolin on the Survival of Antibiotic Resistant Bacteria during the Batch Mesophilic Anaerobic Digestion of Dairy Cow Manure2021

    • 著者名/発表者名
      J.Y. You, I. Ihara, G. Yoshida, F. Andriamanohiarisoamanana, K. Shimizu, H. Maseda, K. Umetsu
    • 学会等名
      The 13th Japan-China-Korea International Postgraduate Academic Symposium (Online Conference)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effectiveness of disinfection against multi-drug resistant bacteria and DA in wastewater treatment2021

    • 著者名/発表者名
      1)Chi Zhang, Hanchen Miao, Liting Hao, Zhenya Zhang, Zhongfang Lei, Tian Yuan, Hideaki Maseda, Ikko Ihara, Kazuya Shimizu
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第57回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 動物用抗菌剤の環境拡散防止のための磁気分離および嫌気性消化2021

    • 著者名/発表者名
      井原一高
    • 学会等名
      第55回緑膿菌感染症研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気化学磁気シーディングを用いた畜産廃水からの抗生物質の磁気分離-溶液pHの影響-2021

    • 著者名/発表者名
      楢原優貴,井原一高,吉田弦,梅津一孝
    • 学会等名
      関西農業食料工学会第145回例会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 畜産廃水の現状とアンモニア回収技術への期待2021

    • 著者名/発表者名
      井原一高
    • 学会等名
      膜による廃水アンモニア分離ワークショップ
    • 関連する報告書
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    • 招待講演
  • [学会発表] 磁気力制御による畜産廃水からの抗生物質の選択分離2021

    • 著者名/発表者名
      井原一高,吉田朋高,Fetra ANDRIAMANOHIARISOAMANANA,吉田弦
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
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      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effect of cefazolin on the survival of antibiotic resistant bacteria during batch mesophilic anaerobic digestion with dairy cow manure2021

    • 著者名/発表者名
      You Jingyi, Gen Yoshida, Fetra Andriamanohiarisoamanana, Ikko Ihara, Kazuya Shimizu, Hideaki Maseda, Kazutaka Umetsu
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Cefazolin Residue in Dairy Manure on Survival of Antibiotic-Resistant Bacteria during Mesophilic Anaerobic Digestion2021

    • 著者名/発表者名
      Ikko Ihara, Mari Seko, Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, Gen Yoshida, Kazuya Shimizu, Hideaki Maseda, Masahiro Iwasaki, Kazutaka Umetsu
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Recent Advancements in Sustainable Management of Livestock Waste and Rural Environment (Livestock Waste 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tackling Antibiotic Inhibition in Anaerobic Digestion: The Roles of Fe3+ and Fe3O4 on Process Performances and Volatile Fatty Acids Utilization Pattern2021

    • 著者名/発表者名
      Fetra Andriamanohiarisoamanana, Ikko Ihara, Gen Yoshida, Kazutaka Umetsu
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Recent Advancements in Sustainable Management of Livestock Waste and Rural Environment (Livestock Waste 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気化学凝集を活用した酪農廃水からの抗生物質の磁気分離2020

    • 著者名/発表者名
      井原一高,岩崎光一郎,吉田弦,梅津一孝
    • 学会等名
      第23回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 磁気力制御による畜産廃水に含有する抗生物質の濃縮分離と回収に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      吉田朋高,吉田弦,Fetra Andriamanohiarisoamanana,井原一高,梅津一孝
    • 学会等名
      2020年農業施設学会秋季学生・若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 農業・食料生産分野における バイオマス利用工学 - 循環型社会のための生物資源利用2023

    • 著者名/発表者名
      井原一高(分担執筆)
    • 総ページ数
      326
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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