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2022 年度 実績報告書

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
キーワード嫌気性消化 / 磁気分離 / 家畜糞尿 / 抗生物質 / 薬剤耐性
研究実績の概要

畜産廃水や家畜糞尿液分に残留する動物用抗菌剤の磁気分離法の確立のため,鉄電極を用いた電気化学磁気シーディング法の検討と専用磁気分離装置の開発を行った。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テトラサイクリン系抗生物質への磁気シーディングにおいて,除去率に大きく寄与する因子を見出した。また,磁気力によって分離した対象物質を磁気分離装置から高効率に回収できることができる磁気フィルタの諸条件について明らかにした。
磁気分離による抗生物質濃度低減において,多剤耐性遺伝子の出現抑止の観点から関連するリスクの評価も求められる。そこで,抗菌剤levofloxacin(LVX)の濃度を変動させながら4台のシーケンスバッチリアクターに曝露し,単離した440株を16S rRNA遺伝子の配列に基づいて同定するとともに,37℃で培養可能である株をヒト病原体の可能性があるものとして選択した。低濃度から高濃度曝露に切り替えたシーケンスバッチリアクターのみ33株のAcinetobacter baumanniiが出現した。これらを病原性の抗生物質耐性菌に対する塩素/UV処理の殺菌効率を評価した。これらA. baumanniiは,0.5 mg/L以上の塩素処理または30分以上のUV照射により,殺菌が可能であった。
また,嫌気性消化による乳牛糞尿に残留する耐性菌制御法についても検討を行った。酸生成相とメタン生成相を分離させ,それぞれの相において耐性菌の消長を評価し,特に酸生成相の寄与が大きいことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      北京大学
  • [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病原菌の消長2024

    • 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

  • [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

  • [雑誌論文] Emergence of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii under fluctuating levofloxacin concentration and its control by chlorine and UV disinfection2023

    • 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

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Decreased Efficiency of Free Naked DNA Transformation by Chlorine and UV Disinfection and Its Detection Limitations2023

    • 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 ページ: 1232~1232

    • DOI

      10.3390/w15061232

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetic modeling of anaerobic co-digestion with glycerol: Implications for process stability and organic overloads2023

    • 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

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 低温メタン発酵による乳牛ふん尿残留抗生物質耐性病原菌制御の検討2024

    • 著者名/発表者名
      井原一高,田中優花,岩崎匡洋,Farghali Mohamed, You Jingyi, 吉田弦, Fetra J. Andriamanohiarisoamanana,清水和哉,間世田英明
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会
  • [学会発表] 家畜糞尿のメタン発酵におけるスルホンアミド系抗菌薬の低減に関する基礎検討2024

    • 著者名/発表者名
      山本英里,吉田弦,井原一高
    • 学会等名
      関西農業食料工学会第151回例会
  • [学会発表] Effects of biochar as an additive on the survival of ARB in dairy manure during the batch mesophilic anaerobic digestion2023

    • 著者名/発表者名
      Jingyi You, Mohamed Farghali, Masahiro Iwasaki, Gen Yoshida, Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, Kazuya Shimizu, Hideaki Maseda, Ikko Ihara
    • 学会等名
      農業環境工学関連学会2023年合同大会
  • [学会発表] 高濃度有機廃液からの抗生物質除去のための電気化学凝集における鉄溶出手法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木崇矢,吉田弦,井原一高
    • 学会等名
      第26回日本水環境学会シンポジウム
  • [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
  • [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

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公開日: 2024-12-25  

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