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卡那霉素、链霉素、庆大霉素等经典氨基糖苷类抗生素以其抗菌谱广、抑菌作用强、价格低廉等优点自问世以来虽然经历了半个多世纪,依然具有很大的市场需求。随着人类长期而大量的使用抗生素,环境中不可避免地出现耐药性菌株,而且抗生素生产伴随产生的数量巨大的发酵废弃物也存在严重的环境问题,对人畜健康造成威胁。为了克服或缓解以上问题,本项目通过分离筛选获得能降解卡那霉素、链霉素、庆大霉素的优良菌株,对降解卡那霉素和链霉素废弃菌渣的固体发酵条件进行优化,通过多菌种混合固体发酵卡那霉素菌渣使其得以资源化利用。主要研究内容和结果如下:1.以卡那霉素、链霉素、庆大霉素为基质,研究分离筛选获得三株降解菌A1(Paracoccus kondratievae)、A2(Paracoccus kondratievae)、A3(Aquamicrobium)的降解性能进行比较评价。结果表明:(1)在含有4000mg/L的卡那霉素的无机培养基中,A2菌株需64h能全部降解,A1菌株需要96h;A3菌株的降解率最低,即在含有2000mg/L卡那霉素的培养基中,降解时间104h。(2)在无机培养基中,三株菌种不能降解链霉素和庆大霉素。(3)在含100mg/L链霉素的60%LB培养基中,120h后,A2菌株的降解率达90%以上;在含25mg/L的庆大霉素的40%LB培养基中,144h后,A2菌株的降解率为24%左右。(4)在含有链霉素或庆大霉素的LB培养基中,A1和A3菌种都不能降解链霉素或庆大霉素。因此,A2菌株是最适合降解卡那霉素、链霉素、庆大霉素的优良微生物。2.以卡那霉素和链霉素废弃菌渣为发酵基质,A2菌株优化降解卡那霉素和链霉素的固体发酵的单因素条件,结果得出:(1)以卡那霉素菌渣为发酵底物,A2菌株的最适降解条件为:麦麸与菌渣比例为2:8,添加0.1%酵母膏,初始含水量50%,装样量1Og,发酵温度37℃,接种量40%,发酵时间72h;(2)A2菌种对降解链霉素的菌渣发酵最适条件与降解卡那霉素菌渣的条件很相似。(3)初始含水量、接种量和培养时间三个因素影响显著A2菌种对卡那霉素的降解率。采用Plackett-Burma和Box-Behnken设计进一步优化初始含水量、接种量和培养时间,得出A2菌种对降解卡那霉素的最适条件:初始含水量49.96%,接种量50.43%,时间84h。在此条件下,预测的最大响应值为90.37%。经验证,实际降解率为89.78%,与预测值相差仅0.59%,说明该优化模型有效。3.从废弃卡那霉素菌渣中筛选出两株能以卡那霉素菌渣为唯一底物良好生长的酵母菌Y1、Y2。经分子鉴定,Y1菌种是假丝酵母,Y2菌种是啤酒酵母。利用A2降解菌、酵母菌及乳酸菌来改善卡那霉素菌渣的可利用性,使废弃菌渣得以资源化再利用。优化混合菌固体发酵卡那霉素菌渣的最佳条件为:培养基不灭菌,接种方式:先接种17%A2降解菌发酵1d,再接种8.6%酵母菌和4.3%乳酸菌进行好氧2d,随后厌氧2d。在该发酵条件下,发酵后菌渣样品卡那霉素降解率为50.78%,粗蛋白含量提高17.58%,样品具有酒香味。