摘要
自青霉素发现以来抗生素已经在人类以及动物的疾病防治中得到了广泛的应用。但是由于抗生素的滥用，环境中出现了严重的抗生素污染，导致了耐药菌的产生，越来越多的疾病无法被有效治疗。在2017年，由于抗生素污染对全球生态系统的影响，被联合国环境规划署纳入六大新型环境问题之首。环境中抗生素的污染问题亟待解决。四环素作为一类广谱抗生素，滥用现象尤为严重，急需寻找适宜的方法进行降解。在四环素类抗生素常用降解方法中，生物法高效低毒且耗能小，具有较大的优势和潜力。本研究采用多酚氧化酶种属的漆酶作为催化氧化剂，构建漆酶-乙酰丁香酮体系对四环素类抗生素进行降解。通过探究不同因素对降解的影响，降解工艺得到优化。进一步以玉米芯生物炭为吸附剂和海藻酸钠为包埋剂制作固定化漆酶-乙酰丁香酮小球对降解体系进行固定，提高漆酶-乙酰丁香酮体系的利用效率和对四环素类抗生素的降解能力。具体研究结果如下： （1）通过对比不同介体联合漆酶对四环素类抗生素的降解效率，发现天然介体-乙酰丁香酮最适合处理抗生素。探究了不同因素包括pH、温度、漆酶浓度以及乙酰丁香酮浓度对漆酶-乙酰丁香酮体系降解四环素类抗生素的影响。当温度在40-50℃，pH在5-6，漆酶浓度在1mg/mL-1.5mg/mL，乙酰丁香酮浓度在1.0mM-1.5mM范围内时四环素类抗生素降解率最大。通过响应面分析对降解工艺进行优化，确定了最佳的降解条件为：温度=40℃，pH=5.5，漆酶浓度=1.5mg/mL，乙酰丁香酮浓度=1mM。在最佳条件下土霉素的降解率为95.9%、四环素的降解率为90.2%、金霉素的降解率最高为99.9%、强力霉素的降解率为98.9%。构建的漆酶-乙酰丁香酮体系对不同种类的四环素类抗生素均表现出较高的降解效率。 （2）采用液相色谱-质谱联用技术分别对降解四环素类抗生素2.5h和5h的过程中可能的产物进行分析，推测可能的降解途径和降解产物。发现降解过程会出现脱水、去氨基、去甲基化和去羰基和羟基等过程，最终会逐渐水解脱环。利用微藻探究了处理前后降解体系的生态毒理效应，结果显示降解完成后的反应液对微藻的生长不会造成影响，说明降解过程中没有产生有毒有害的副物质，该降解方法是一种环境友好型的处理技术。 （3）以玉米芯为原料制成的生物炭为吸附剂，将海藻酸钠作为包埋剂，联合吸附法和包埋法制作单独漆酶固定化小球。分析了固定化小球内漆酶浓度、生物炭浓度以及乙酰丁香酮浓度对四环素类抗生素降解的影响。在确定最佳降解条件的基础上制作了漆酶-乙酰丁香酮联合固定化小球，进一步提高降解效率。利用正交试验，确定了最佳的降解条件为：漆酶浓度=0.5mg/mL，生物炭浓度=0.5mg/mL，乙酰丁香酮浓度=0.2mM。在该条件制备固定化漆酶-乙酰丁香酮小球，此时降解率高达98.3%。对固定化小球的稳定性进行测试，发现在连续降解15次后小球仍对四环素有较高的降解效率。通过计算处理成本，发现固定化漆酶-乙酰丁香酮体系降解四环素的成本仅为非固定化的1/3，在显著提高降解效率的同时节约了成本。 （4）对固定化漆酶-乙酰丁香酮小球的结构和性质进行表征，分别将在反应前、反应1次、反应15次条件下的小球进行扫描电子显微镜分析、傅里叶红外光谱分析、X射线衍射分析和热重分析。结果显示该固定化小球制备成功，漆酶和乙酰丁香酮被固定在生物炭中，固定化小球呈球状，内含大量的C、H、O等元素，体系较为稳定，在多次使用后虽然会出现相应的损耗，但仍然有较高的稳定性。
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