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益生菌Bacillus clausii对头孢类抗生素的降解研究

孔秀秀  
【摘要】:近年来头孢类抗生素的滥用导致污水中也大量存在,同时传统的污水处理技术并不能将制药废水中的头孢类抗生素完全移除,其进入环境后会造成耐药菌的产生、加剧耐药基因的传播,严重威胁人类健康。本文针对头孢类抗生素的生物降解问题,从商业化的益生菌剂中获得携带β-内酰胺酶编码基因bcl1的Bacillus clausii单菌,进而分别考察它们在单菌和混菌条件下其降解孢类抗生素(头孢呋辛、头孢噻肟、头孢匹罗)的能力及其潜在的生物降解途径。主要研究结果如下:1)根据菌种对特定抗生素的特异性耐受水平,从益生菌制剂Enterogenima中通过抗性筛选和16S RNA鉴定,获得到4个菌株克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii SIN、Bacillus clausii T、Bacillus clausii N/R、Bacillus clausii O/C)。2)生物降解检测结果表明,纯培养条件下,菌株B.clausii T可以在8 h内完全移除头孢呋辛、头孢噻肟及头孢匹罗三者的混合物;菌株B.clausii T和B.clausii O/C共培养时对头孢呋辛、头孢噻肟及头孢匹罗三者的混合物的降解能力比菌株B.clausii O/C纯培养对上述三种抗生素混合物强;表明B.clausii T在降解抗生素过程中B.clausii T是降解上述头孢类抗生素的优势菌。实时荧光定量PCR分析表明,在培养4 h时,头孢呋辛或头孢匹罗增强β-内酰胺酶的基因bcl1的表达水平,推测该基因可能参与了头孢呋辛及头孢噻肟的水解过程;但是,头孢噻肟导致基因bcl1的表达水平下调,推测该基因并不是头孢噻肟生物转化的主要作用。3)利用液质联用技术检测到了7种头孢噻肟的可能转化产物,据此推测出B.clausii对头孢噻肟的潜在生物转化途径包括:脱乙酰化、水解、脱羧。同时发现,对于单一的头孢呋辛和头孢匹罗而言,B.clausii T和B.clausii O/C共培养条件下的降解产物的生物毒性显著低于纯培养时其降解产物的生物毒性。综上所述,本文的研究结果为高效生物移除头孢类抗生素提供了新的、环境友好的降解策略,为揭示头孢类抗生素的生物转化机制奠定一定的理论基础和实验支持。


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