废弃药渣中残留泰乐菌素的微生物降解机理研究

我国目前是抗生素原料药生产大国，但不是强国，在抗生素绿色生产和研发方面，尤其在抗生素药渣治理与资源化方面，尚处起步阶段。发酵法生产抗生素过程中产生的大量药渣，因残留抗生素的存在，极大地限制了其资源化利用，更重要的是，成为造成环境抗生素蓄积、耐药菌泛滥的主要原因之一。本课题组已在堆放泰乐菌素药渣附近土壤中筛选、驯化到一株对药渣残留泰乐菌素具有高效降解作用的降解菌。本项目拟在前期研究基础上，通过对降解菌降解药渣残留泰乐菌素的方式；泰乐菌素被降解的关键位点；降解产物的组成、结构、归趋及环境安全性；降解泰乐菌素过程的限速步骤和降解动力学；降解菌生长与泰乐菌素降解的关系；降解酶关键功能基因等方面地深入研究，探明废弃药渣中残留泰乐菌素的微生物降解机理，旨为泰乐菌素药渣环保处理及其资源化利用提供科学依据，同时也为我国其它抗生素废渣、废水的综合治理，提供可借鉴的新思路和新方法。

发酵法生产抗生素过程中产生的大量药渣，因残留抗生素的存在，极大地限制了其资源化利用，更重要的是，成为造成环境抗生素蓄积、耐药菌泛滥的主要原因之一。本课题以泰乐菌素药渣为研究对象，探讨生物法降解药渣中残留泰乐菌素的效果及其机制。.1、建立了甲醇提取、正己烷脱脂、流动相为乙腈-0.02mol/L磷酸二氢钾溶液、检出限为0.05 mg/L的固相萃取-高效液相色谱法测定药渣中残留泰乐菌素的方法。.2、筛选到对泰乐菌素具有明显降解作用的菌株，经16S rRNA序列等分析，分别鉴定为越南伯克霍尔德氏菌（Burkholderia vietnamiensis）和无丙二酸柠檬酸杆菌（Citrobacter amalonaticus），在GenBank上登录号为KC282371和JF272614。用B. vietnamiensis处理泰乐菌素药渣5d，初始浓度低于100 mg/L药渣中未检出泰乐菌素残留；6d内可降解200 mg/L中99%泰乐菌素，7d内可使300～500 mg/L泰乐菌素降解99%以上。泰乐菌素降解符合一级动力学特征。.3、B. vietnamiensis产生的降解泰乐菌素酶是胞内组成酶，相对分子量为55 kDa。该酶降解泰乐菌素的适宜温度为35 ℃，pH为7.5，降解泰乐菌素的Km为0.33 mmoL/L，Vmax为1.89 nmoL/(mg•min)。在温度 20-50 ℃，pH 5.0-8.0条件下，对泰乐菌素均能保持较高的降解活性，1 h内即可完全降解200 mg/L的泰乐菌素。.4、B.vietnamiensis降解泰乐菌素的分子机制是：泰乐菌素A首先脱掉一个碳霉糖生成泰乐菌素B，然后分子中内酯键和醛基再发生水解和还原反应，生成两种新的降解产物。泰乐菌素降解产物经环境安全性试验，未发现对生态环境产生毒副作用。.5、利用泰乐菌素药渣为主要原料，生产出纤维素酶活5600U/g，木聚糖酶活78400U/g，酸性蛋白酶活2160U/g，β-葡聚糖酶活134400U/g和果胶酶活8400U/g的复合酶制剂，该成果已产业化应用。.6、本研究不仅探明了药渣中残留泰乐菌素的微生物降解机制，而且还获得了利用降解后泰乐菌素药渣为原料生产酶制剂的方法，为泰乐菌素药渣环保处理及其资源化利用提供科学依据，同时也为我国其它抗生素废渣废水的综合治理，提供可借鉴的新思路和新方法。