抗生素菌渣的综合利用.pdf

抗生素菌渣的综合利用李月海刘冬玲(山东鲁抗医药集团有限公司饲料厂济宁272100)谢幼梅(山东农业大学)我国医药工业近年来呈高速发展,特别是化学原料增幅较大,据中国医药公司统计:1998年我国有化学药厂1 711家,生产品种1 400种,34个剂型,4 500余个产品,实现工业总产值901亿元,化学原料药产量2214万t。1999年16月份,部分抗生素发酵中间体、原料药见表1。我国是抗生素生产大国,上述11个品种年产量达3万余t,其副产品菌渣达13万余t,其蛋白质含量平均在40%,在配合饲料中可部分代替豆粕。大豆产量按150 kg?亩计,出粕率85%,抗生素副产品菌渣相当于10万亩良田的豆粕产量,因此,开发利用其作为蛋白饲料原料具有巨大的经济、社会效益。本文就上述菌渣的理化性质、营养成份、药物含量、加工工艺和动物试验等方面的国内外情况加以逐一介绍,供有关科研、生产人员参考。表11999年16月份抗生素发酵部分品种品种16月产量(t)预计年产量(t)年副产品菌渣量(t)青霉素工业钾盐(折合)6 34315 00026 250土霉素5 04011 00045 000四环素1 6003 20013 000硫酸链霉素5501 2005 000硫酸庆大霉素3297503 200乙酸螺旋霉素4841 00020 000麦白霉素1523208 000盐酸大观霉素510600泰乐菌素1002201 100头孢菌素红霉素合计14 60332 700122 1501抗生素菌渣成分笔者从事抗生素菌渣开发利用工作10余年,积累了不少经验,现将有关数据及摘录数据列如表2。表2部分抗生素菌渣(干品)营养分析表品名项目能量干物质 粗蛋白 粗脂肪 粗纤维无氮浸出物粗灰分钙磷资料来源青霉素渣1442319 931204015901488158331211013411331157鲁抗样品山东农业大学测试287127291266171187311761716861540177辽宁大连饲料研究所3941214519011290100321606110010301109国家饲料监督检查中心测试四环素渣1901546.70.801.1034.17.83.140.43江苏医药总公司292.248.51.0513.612.880.37宁夏药厂样品392.350.01.1013.042.920.39鲁抗样品山东农业大学测试链霉素渣1449592.1844.030.698.1925.8313.445.151.25鲁抗样品山东农业大学测试290.7448.050.712.5726.8312.585.040.08辽宁大连饲料所洁霉素渣1401996.324.712.41.047.710.54.460.43江苏医药总公司280.7046.131.784.4516.825.890.28鲁抗样品山东农业大学测试麦迪霉素渣1415590.9833.2211.368.4725.2413.675.101.26鲁抗样品山东农业大学测试291.539.520.86.420.25.61.801.12江苏医药总公司红霉素渣191.030.111.52.525.821.11.301.12江苏医药总公司293.0822.7611.11.4829.3628.45.040.8辽宁大连饲料所土霉素渣393391.7544.750.954.9515.785.700.25鲁抗样品山东农业大学测试82山东畜牧兽医表3部分抗生素菌渣(干品)氨基酸分析样品项目ARGGL YH ISI L EL EUL YSM ETCYSPHETYRTRRTRPVAL青霉素渣11.511.911.092.611.120.751.040.8661.516.3720.431.380.291.301.810.570.320.411.551.261.040.242.04四环素渣13.762.631.251.824.871.630.700.285.081.502.670.733.25链霉素渣12.282.480.5940.8892.810.9760.5741.191.071.689.5423.672.941.091.804.201.550.670.281.811.462.310.494.72洁霉素11.261.210.360.802.320.650.220.110.670.441.170.231.4321.611.470.7151.222.061.470.7240.9270.9791.347.71麦迪霉素渣11.361.330.9291.851.290.2960.7740.6191.075.8821.562.110.702.163.571.750.550.221.411.241.860.372.74红霉素渣11.921.560.661.282.300.930.380.171.080.781.310.433.0320.751.280.460.771.650.640.250.180.950.670.440.262.22土霉素渣11.581.560.8642.131.180.7820.8470.7211.225.10注:样品来源按序号与表1相同。表4部分抗生素菌渣(干品)药物含量分析名称样品来源化验单位纯品效价U?mg样品含量U?mg备注青霉素菌渣15344红霉素870114土霉素910615麦白霉素8506庆大霉素59040U?m l湿品链霉素鲁抗医药集团鲁抗集团各生产车间化验室72436连续取样平均螺旋霉素鲁抗医药集团鲁抗集团各生产车间化验室100023连续取样平均盐霉素鲁抗医药集团8802040泰乐霉素鲁抗医药集团93223大观霉素鲁抗医药集团670未测出青霉素鲁抗医药集团15340由表4看出,青霉素属热敏性物质,菌渣通过烘干后,其含量很微,大观霉素含药量已小到测不出,因此只能利用其蛋白及高能量;盐霉素渣含盐霉素2%4%,而盐霉素中毒量在150 mg?kg,因此可以利用其药物成分作为抗球虫促生长剂;泰乐菌素渣含1 3泰乐菌素,蛋白质含量在30%以上,既可利用药物成分,又可作为蛋白饲料原料应用。以上大量数据表明:抗生素菌渣普遍具有高蛋白、高能量的特点,个别品种CP为40%以上,而能量比豆粕高出10%以上。同一品种,不同生产厂家由于配方、发酵工艺及菌渣加工工艺不同,其营养成分差别较大,给使用造成不可比性。氨基酸构成比例不如豆粕平衡。药物残留量差异较大,这是作为蛋白饲料还是以药物为主加以应用的前提。2抗生素菌渣工艺生产过程抗生素菌渣是将抗生素产生菌如青霉菌、链霉菌、放线菌等接种在固体或液体培养基上经多级纯种培养,尔后经一系列物理、化学过程,将抗生素提取后的固体物,经脱水处理而得到的干燥物,其主要成分为:抗生素产生菌丝体、未利用完的培养基(鱼粉、豆饼粕、玉米浆、花生饼粉、葡萄糖等)、以及发酵过程中产生的代谢产物、培养基的降解物、未知生长因子(发酵产物均含有生长因子);在提取药物过程中加入的絮凝剂、酸化剂、细小蛋白沉淀剂、助滤剂、残留溶剂如草酸钙、草酸镁、黄血盐、珍珠岩、硅藻土、醋酸丁酯、稻壳粉、聚丙酰胺等。抗生素大体生产工艺过程如下:一级斜面种子培养二级摇瓶(茄氏瓶)一级种子罐二级种92山东省饲料资源开发利用专集子罐三级发酵罐酸化液(pH 5)板柜过滤膜过滤鼓氏过滤pod机滤液溶媒萃取或树脂提取抗生素产品滤饼烘干或自然干燥干燥菌渣各级菌种培养过程所用培养基营养丰富,重金属、砷盐等均在安全范围内。发酵液在预处理过程中大多数品种一方面加入絮凝剂、酸化剂,沉淀细小蛋白质,调节pH,沉淀镁离子,另一方面加入助滤剂硅藻土、珍珠岩、沸石粉等。因此从上述工艺分析所加入的物质均为无毒无害物质。从理论上讲不会对动物造成危害,适宜微生物生长的培养基一般均适合动植物生长。抗生素生产的主产品是抗生素,属高附加值产品,其菌渣是副产物,决定了其加工工艺必须是低成本、简单化。3抗生素菌渣加工情况国内抗生素菌渣加工利用开始于50年代后期,上海第三制药厂1957年将四环素晒干渣作饲料添加剂,在上海郊区养猪、鸡业中推广应用,取得较好效果,特别对落脚猪(僵猪)的生长极为明显,作为定型产品“畜用四环素”出售,深受农民欢迎。直至80年代末期,凡有抗生素生产的地方,均将菌渣简单晒晾后,用作蛋白饲料或添加剂。1988年,山东鲁抗医药集团公司(原济宁抗生素厂)开始进行抗生素菌渣加工工艺探索,1988年底,采用滚筒式干燥机对土霉素湿菌渣直接烘干,经过两年改造、试验,于1991年初,干燥工艺获得成功。对高水分、高粘度的物料直接一次干燥,在当时的中国独此一家,开创了中国抗生素菌渣机械化加工的先河。从此打破了靠天晾晒菌渣的局面。近二、三年来,国内又有驻马店药厂、河北华曙药厂先后采用了滚筒干燥机进行螺旋霉菌渣、土霉素菌渣的干燥。1996年鲁抗饲料厂又研究出离心机结合流化床干燥青霉素湿菌渣;用于青霉素、泰乐菌素渣干燥的气流二次干燥工艺于1999年10月刚刚获得成功,使干燥成本降低30%,产品品质更加稳定,在国内有极高的推广价值。4抗生素菌渣用作饲料的试验研究近年来,国内有数家单位开展了抗生素菌渣用作高蛋白饲料原料及药物性添加剂的研究,均获得了较为满意的效果。国内抗生素菌渣作药物添加剂始于1957年的上海第三制药厂,由于当时我国缺医少药,因此,三厂将四环素菌渣经晒晾粉碎,生产出了“畜用四环素”上市出售,促进了上海郊区的畜牧业发展。1985年大连水产所用青霉素湿菌渣、豆粕等作原料制成膨化饲料饲养仔虾,可提高仔虾成活率的幅度达617%40%,体长增长幅度为5%。用青霉素菌渣、链霉素菌渣、红霉素菌渣制成成虾料用于养成期,同对照组内的成活率、体长、体重相比均无差异,说明了上述菌渣可安全用于对虾养殖。叶元土用四环菌渣饲养鲤鱼,按113%添加,同对照组比较,每尾增重率(7015%)比对照组(5219%)高达33127%,而饲料系数试验组(21321)比对照组(21971)低达22105%,成活率无显著差异,说明四环素渣能促进鲤鱼对饲料的利用率,并显著促进鲤鱼生长速度。1988年,鲁抗医药集团公司同上海农科院畜牧兽医研究所签定了 土霉素菌渣开发利用研究 技术协作合同,利用鲁抗公司土霉素菌渣饲喂猪,1988年11月8日 1989年1月18日在济宁市南阳湖农场养猪场进行了上述试验证明,土霉素菌渣代替部分豆粕喂猪,能提高饲料报酬,试验组料肉比41081,对照组为41891,饲料报酬提高率为19185%,上市时间可缩短约1周。本试验设置停用菌渣期限5 d,经对猪的胴体、心、肝、肺屠宰检验,无药残无病变,肉品质同对照组无差异、说明土霉素菌渣无论是作为蛋白原料,还是作为药物添加剂,都是安全有效的。1998年46月,山东鲁抗饲料厂同中国水产学会水产营养研究会在山西长治漳泽电厂养殖公司用鲁抗牌青霉素菌丝蛋白8%代替鱼粉1%,豆粕3%,棉粕2%,菜粕2%(试验组)进行网箱养殖实验,对照组采用天津大邱庄饲料公司生产鲤鱼成鱼1号料。各网箱均饲养鲤鱼,鱼种入箱时间为4月中下旬,规格为50 g左右,各网箱鱼类入箱时间、规格、数量、总重量见表5。表5各箱鱼种进箱时间、规格、数量、重量箱号箱别入箱时间规格尾数总重量12621试验4月11日491382664071512622试验4月11日641880265201012623试验4月22日521881594301832521对照4月15日481078853781532522对照4月20日4517781403711032523对照4月20日5410784142314各网箱鱼种投放后进行饲养管理,于5月16日、6月23日进行抽样测定,其结果列于表6。03山东畜牧兽医表6各网箱鱼种增重测定箱号类别放养重(g)5月16日重量均重(g)6月23日重量(g)12621试验4912867101671011721912622试验64189019901921811212623试验52182801748012416213432521对照4810711166141641132522对照45177451666141221932523对照54108213661417611注:3个试验组放养时均重5516 g,试验结束时均重18415 g,到5月16日净增重24 g?尾,到6月23日净增重10419 g?尾;3个对照组放养时均重4910 g,试验结束时均重15414 g,到5月16日净增重1610 g?尾,到6月23日净增重88 g?尾。由表6看出第一次抽样测定试验组尾增重24g,对照组尾增重1619 g,差值711 g,试验组增重率比对照组高2916%,第二次抽样高出1611%,差异极显著。表7二组网箱饲料系数比较箱号类别时间尾均增重(g)全箱总增重(g)12521试验5月16日1091248841012522试验781586201012523试验6月23日12810810301532521对照5月16日88107331032522对照771166251032523对照6月23日9318373515注:3个试验组总投饲量364515 g,总增重量254315 g;3个试验组平均饲料系数364513?254315=1143。3个对照组总投饲量3344 g,总增重209315 g;3个对照组平均饲料系数3344?209315=1160。由表7可看出试验组比对照组饵料系数降幅达15%,差异极显著,死亡数比较,对照组356尾,试验组866尾,差异极显著。呙于明、袁建敏、李飞1998年912月用鲁抗牌青霉素菌丝蛋白3%代替等量豆粕,分别饲养蛋鸡和肉仔鸡。青霉素菌体蛋白在肉仔鸡的应用效果,本试验采用艾维因肉仔鸡全雏540只,分成3大组(A、B、C),各大组分成3个重复小组,每小组60只,分成3个笼养。结果表明,C组(5%菌体蛋白)比A组(2%鱼粉)死亡率降低212%,其它指标均无显著差异。产蛋鸡试验分3期,每期4周,共12周。试验结果表明:蛋重、耗料量、料蛋比无差异,产蛋率、产蛋量、不合格蛋比例三指标试验比对照组高116%、114%、0126%。另外,青霉素菌丝蛋白喂养团头鲂试验池用8%青霉素菌体蛋白代替对照池饲料中1%鱼粉、3%豆粕、2%棉粕、2%菜粕,试验结果表明,试验池的鲂鱼较对照池每尾多增重0161 g,每亩增产1812kg,饲料系数降低0130,鱼群发病少,规格均匀。总之,青霉素菌体蛋白可广泛用于肉仔鸡、蛋鸡和团头鲂的养殖生产中,可大大降低成本,提高动物成活率和产量。1998年10月,李月海利用鲁抗牌泰乐菌丝蛋白和头孢菌丝蛋白分别以115%、3%的添加量代替等量的豆粕用于产蛋鸡饲养,对照组采用鲁抗6803全价配合饲料,从产蛋率看,3%泰乐菌丝蛋白比对照组高6174%,3%头孢菌丝蛋白比对照组高6134%,115%添加量变化不明显,说明头孢菌丝蛋白、泰乐菌丝蛋白3%组增蛋效益显著。1999年2月5日至3月5日,李月海利用鲁抗牌大观霉素菌丝蛋白、盐霉素添加剂、泰乐菌素蛋白饲料饲养肉仔鸡,结果表明:盐霉素与泰乐菌素两组的成活率、增重速度、料肉比均显著高于对照组,大观霉素组显著抑制了肉鸡生长。1997年12月鲁抗引进山东师范大学高活性多酶酵母饲料生产技术,成功地利用抗生素菌渣作培养基生产出了CP=40%55%的饲料酵母系列产品,为抗生素综合利用开辟了一个新的方向。现鲁抗牌饲料酵母利用青霉素、泰乐菌素、头孢菌素湿菌渣作部分培养基生产,用户反映良好,质量稳定,消化、吸收、利用率高。5抗生素菌渣利用的现状511抗生素菌渣收集加工率低目前国内绝大多数抗生素发酵厂家的滤渣均采用简单晒晾、自然干燥,或者直接排放,不予收集,只有少数几个厂家如鲁抗、河南驻马店制药厂、河北华曙药厂采用药厂烘干设备进行新鲜菌渣的快速加工。造成这种局面的主要原因一是医药产品的高利润率,使得生产厂家不屑于花费人、财、物靠副产品创效益;二是环保要求不够严格,使得厂家从思想上放松了对菌渣造成环境污染的治理,三是不愿意在废物利用上面搞投资。512抗生素菌渣没有得到科学利用由于抗生菌渣品种多,质量差异较大,特别是药物残留、pH过低,加入无机盐发生絮凝等。因此(下转第39页)13山东省饲料资源开发利用专集均每头每天增加0.67 kg,提高4.3%;增产0.77元,净利0.72元,提高经济效益4%。3.3对奶牛健康状况及血液生化指标的影响日本高桥淳根(1989)研究了麦饭石粉饲料添加剂对黑白花牛的添加效果。发现在饲料中每 日每头投喂20 g麦饭石,牛的健康状况、食欲、粪便和营养状况良好,试验期间无疾病发生,产奶量比对照组高且逐月上升;投喂麦饭石的牛,血清总蛋白(TP)、清蛋白?球蛋白(A?G)、血红蛋白(Hb)、血糖(GLU)、比对照组分别高1.99 g?dl、0.06 g?dl、3.2g?dl、38.95 mg?dl、血液尿素(BUN)、比对照组低7.99 mg?dl,说明试验组蛋白质利用比对照组好;试验组血清钙、磷、镁含量比对照高,因此试验组矿物质代谢情况较好;肝功检查表明,喂麦饭石对牛肝功能不仅没有损害,而且还有促进肝脏功能的作用。刘士喜等(1992)研究证明泌乳奶牛日粮中添加50 g和30 g麦饭石粉末对奶牛的食欲、精神、营养、被毛和排粪尿液状况良好,体温、呼吸、心率无异常,临床上都未见疾病发生。对泌乳奶牛的体重也没有影响。4结语今后应注重机理性的研究,从理论上阐明其促生长、多产奶、节省饲料、防治疾病的原因,同时还要研究麦饭石对动物体内及奶中的理化指标与微量元素的变化,最适添加量、添加方法及质量控制等方面的工作。麦饭石对奶牛主要是作为微量元素添加剂使用的,它除了含有人体和动、植物所秘需的微量元素外,还有活化水质吸咐细菌和有毒重金属、防腐保鲜的多种物理和生物学作用。给泌乳奶牛添喂麦饭石,既可以有弥补日粮中的微量元素的不足,还具有改善瘤胃内环境,促进瘤胃地内纤毛虫和细菌生长和繁殖的作用。麦饭石含有动物必需的多种矿物质元素,已证实其促生长、多产奶、节省饲料、防治疾病的效果,并且价格低于市售载体型微量元素添加剂,因此是有发展潜力的。但不能完全代替矿物质添加剂,单独添加,可能干扰动物体内钙磷代谢。可按一定比例同其他矿物质一起添加于饲料中,不影响奶牛食欲,提高牛奶品质,无副作用,具有广阔的开发前景。(上接第31页)决定了综合利用的复杂性,一是利用其药成分,二是利用营养物质,如泰乐菌渣和盐霉素菌渣,分别含有1 3泰乐菌素和1%5%的盐霉素,因此利用其药效是首先考虑的问题之一,可制成药物性添加剂加以应用。青霉素由于其热敏性(40以上分解失活),烘干样品的药效为零,因此可利用其菌丝蛋白、消化酶和未知生长因子,根本不存在动物产生抗药性问题,以及产生耐药菌株间接对人的危害问题。头孢菌素C是合成头孢系列产品的大分子母核,没有药物活性,只是利用其高蛋白、高能量,也不存在学者们担心的药残问题,耐药因子转移问题。四环素、土霉素渣,由于含有一定量的药物,一方面利用其高蛋白高能量,另一方面按照规定停药,仍然可以解决药残问题。大观霉素菌渣含微量大观霉素、CP在30%,但动物饲养试验未达预期效果,有待于进一步研究。如何去除影响生长的因素,可采用调节pH、水洗及至调整发酵配方等措施,使其可用作饲料。同品种不同生产厂家、不同加工方法导致其菌渣成分差异较大;自然晾晒,最大问题是杂菌丛生,降低品质,消毒不彻底,不但不能起到应用作用,还对动物造成毒害,这也是造成抗生素废渣不能大规模开发利用的直接原因。以上情况表明:抗生素废渣利弊共存,科学利用利大于弊,反之,弊大于利,危害甚大。6抗生素菌渣综合利用对策611加大环保执法力度1997年以来,国家对环境污染治理愈加重视,环保法 已颁布,对抗生素发酵厂家副产物排放加以控制,从污染治理角度,督促其改变传统思维,变废为宝、化害为利。612加强对抗生素菌渣利用的政策引导国家药品监督管理局同饲料办联手,首先对抗生素生产厂家副产物摸底排队,对废渣开发项目给予政策性扶持,贴息贷款、免税等,鲁抗利用抗生素废渣生产饲料酵母项目已列入省经贸委的资源综合利用项目计划,免征所得税,这是一条好经验,在全国值得推广。613加大对抗生素菌渣利用的科技投入有关大专院校科研单位,可协助企业进行资源综合开发利用,并从中获得经济、社会效益。614大力推广菌渣综合治理成功项目鲁抗公司菌渣处理已走在了全国的前列,具有很好的推广价值。鉴于其科学利用成果,可在全国范围内有偿推广,以使这一资源得到最大限度利用,取得巨大的环境、社会效益。93山东省饲料资源开发利用专集