《2024年热水解预处理对牛粪厌氧消化中抗生素抗性基因变化的影响》范完整版727357409.pdf

《热水解预处理对牛粪厌氧消化中抗生素抗性基因变化的

影响》篇一

摘要：

本研究探讨了热水解预处理对牛粪厌氧消化过程中抗生素抗

性基因（ARGs）变化的影响。通过对比实验，我们发现热水解预

处理能够显著改变厌氧消化过程中ARGs的分布和丰度，为优化

生物废弃物处理过程中的环境风险控制提供了新的思路。

一、引言

随着畜牧业的发展，牛粪等动物粪便的处理成为环境保护的

重要课题。厌氧消化技术因其能够同时实现废弃物的资源化和减

量化，被广泛应用于牛粪的处理。然而，在厌氧消化过程中，抗

生素抗性基因（ARGs）的传播和扩散问题逐渐受到关注。抗生素

抗性基因的传播可能对生态环境和人类健康构成潜在威胁。因此，

研究如何在厌氧消化过程中有效控制ARGs的传播具有重要意义。

近年来，热水解预处理技术因其能够提高有机物的生物降解性而

被应用于多种生物质废弃物的预处理。本研究旨在探讨热水解预

处理对牛粪厌氧消化中ARGs变化的影响。

二、材料与方法

1.材料

实验所用牛粪取自当地养殖场，实验所用水为去离子水。实

验中使用的抗生素抗性基因引物序列参考了相关文献。

2.方法

（1）预处理：将牛粪进行热水解预处理，设定不同温度和时

间梯度，以探究其对后续厌氧消化的影响。

（2）厌氧消化：将预处理后的牛粪进行厌氧消化，定期取样

分析。

（3）ARGs分析：采用PCR和实时荧光定量PCR技术对样

品中的ARGs进行定量分析。

三、实验结果与分析

1.不同预处理条件下牛粪厌氧消化的ARGs变化

（1）结果概述：经过不同温度和时间梯度的热水解预处理后，

厌氧消化过程中ARGs的分布和丰度发生了显著变化。

（2）具体分析：在较高温度下进行预处理的牛粪样品中，

ARGs的丰度明显降低；而在较低温度或较短时间内进行预处理

的样品中，ARGs的丰度相对较高。这表明适当的热水解预处理

条件可以减少牛粪厌氧消化过程中ARGs的传播。

2.ARGs在不同阶段的变化趋势

（1）在厌氧消化的初期，由于微生物的活动增强，ARGs的

丰度有所增加；随着反应的进行，ARGs的丰度逐渐降低。

（2）经过热水解预处理的牛粪样品中，ARGs的降低趋势更

为明显。这表明热水解预处理有助于抑制ARGs在厌氧消化过程

中的传播。

四、讨论

本研究表明，适当的热水解预处理可以显著降低牛粪厌氧消

化过程中ARGs的丰度和传播。这可能是由于热水解预处理破坏

了抗生素抗性基因的宿主微生物细胞结构，从而降低了其存活率

和传播能力。此外，适当的预处理条件可能有助于改变厌氧消化

过程中微生物群落的结构和功能，从而影响ARGs的分布和丰度。

五、结论

本研究通过实验证实了热水解预处理对牛粪厌氧消化中

ARGs变化的影响。适当的热水解预处理条件可以显著降低牛粪

厌氧消化过程中ARGs的丰度和传播，为优化生物废弃物处理过

程中的环境风险控制提供了新的思路。未来研究可进一步探讨不

同预处理方法对ARGs的控制效果及其机制，为实际生产提供更

多指导。