| 研究課題/領域番号 |
20H03107
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
井原 一高 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50396256)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 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)
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| キーワード | 動物用抗菌剤 / 抗生物質耐性菌 / 磁気分離 / 嫌気性消化 / 畜産廃水 / 乳牛糞尿 / 抗生物質 / 耐性菌 |
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| 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。
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| 研究実績の概要 |
検討項目1： 畜産廃水等の液相に残留する抗生物質の磁気分離除去法の確立のため，乳牛糞尿の固液分離後の液分を対象とし，抗生物質の磁気フィルタによる分離と無害化プロセスに接続するための磁気フィルタからの回収について検討した。電気化学凝集反応を用いた抗生物質への磁気シーディング法において，電流密度の影響は小さい一方で，投入電気量が除去率に影響することを明らかにした。磁気フィルタからの分離物回収手法の開発のため，マグネタイトを模擬物質として磁気力による分離と回収試験を実施した。対象物を分離後，脱磁操作が回収率向上に寄与することを示すとともに，磁気フィルタによる分離の諸条件が回収率に影響することを明らかにした。
検討項目2： メタン発酵による乳牛糞尿に残留する抗生物質耐性菌低減を目的として，嫌気性消化プロセスにおける酸生成過程とメタン生成過程における抗生物質耐性菌の消長について，乳牛糞尿を用いた2段階バッチ試験によって検討した。セファゾリンを添加した場合，酸生成過程においてVFA蓄積を招き，結果として耐性菌の消長に影響を与えた。メタン生成過程は，薬剤耐性菌低減の主たるフェーズであることが明らかになった。
検討項目3： 生物処理の前処理として、排水中の抗生物質を除去することが、いくつかの報告で示されている。しかし、微生物群集構造、排水処理性能、抗生物質耐性菌の出現などを引き起こさない最小限の抗生物質濃度が明らかでないため、前処理のガイドライン値は明らかにされていない。そこで本研究では、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。得られた結果より，前処理時のLVXのガイドライン値として0.5 mg-LVX/L以下に設定することが提案できると考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
それぞれの検討項目において，着実に新しい知見を得られたことから，概ね順調に進展していると判断できる。一方で，磁気フィルタからの抗生物質の回収については，技術的に解決すべき点が当初予定していたよりも多いことも判明した。
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| 今後の研究の推進方策 |
磁気力による抗生物質の分離と回収に関しては，分離率（処理後濃度）だけではなく磁気フィルタからの回収率の向上についても注力する。
嫌気性消化による抗生物質耐性菌低減については，酸生成相およびメタン生成相の役割に注目し，より効果的に低減できるプロセスの確立を目指す。
前処理時のLVXのガイドライン値として0.5 mg-LVX/L以下に設定することが提案できると考えられる実験結果を得た。来年度は、遺伝子変異解析に基づいて耐性菌出現の抗生物質濃度に迫り、提案するガイドライン値の科学的根拠にフィードバックする知見を得る。
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