Investigación sobre el rendimiento de la degradación de la avermectina por dos cepas microbianas La avermectina es un antibiótico macrólido típico comúnmente utilizado como medicamento veterinario y desempeña un papel importante en la cría de animales. Con el vigoroso desarrollo de la ganadería, la demanda de antibióticos por parte de los seres humanos también aumenta día a día. En la actualidad, la producción y el uso anual de antibióticos en China es de unas 189.000 toneladas, de las cuales una gran parte se aplica en la cría de animales. El uso de antibióticos veterinarios representa más de la mitad de la cantidad total de antibióticos utilizados en la cría de animales. En 2010, China superó a Japón y Estados Unidos en términos de materias primas y uso de medicamentos para animales, convirtiéndose en el mayor usuario mundial de materias primas de medicamentos para animales. Sin embargo, el uso extensivo de antibióticos puede acarrear graves consecuencias. Tras entrar en el organismo, algunos antibióticos veterinarios son absorbidos, mientras que otros superan el rango de tolerancia del ganado tratado y son excretados del cuerpo. Con la ayuda de la migración, los antibióticos se transfieren a diferentes ecosistemas, acumulándose continuamente en el agua y el suelo, lo que puede afectar al funcionamiento normal de los organismos en el medio ambiente. Por lo tanto, el tratamiento eficaz y sencillo de los antibióticos residuales en el medio ambiente actual para evitar mayores daños a los organismos se ha convertido en un tema candente de investigación.

En la actualidad, los principales métodos de tratamiento de antibióticos incluyen la adsorción física, la oxidación avanzada y la degradación microbiana. Debido a la creciente concienciación de la población sobre la protección del medio ambiente, la degradación microbiana se ha convertido en una tecnología preferida por los investigadores. En la actualidad, los microorganismos de los que se tiene constancia que pueden degradar la avermectina son principalmente Bacillus subtilis, Acinetobacter lwofi, Shigella, hongos de podredumbre blanca, etc. Suelen utilizar enzimas degradadoras de macrólidos producidas por el metabolismo para degradar la avermectina. Sin embargo, la mayoría de los estudios sólo estudian las características de degradación de los microorganismos sobre la avermectina a través de experimentos de un solo factor sin un análisis más profundo utilizando la metodología ortogonal o de superficie de respuesta, y no pueden determinar con precisión las condiciones óptimas de degradación. Por lo tanto, en este experimento se utilizó la avilamicina como antibiótico representativo. Se utilizó cromatografía líquida de alto rendimiento para medir las características de degradación de Bacillus subtilis y Shigella en avilamicina bajo diferentes condiciones de temperatura, pH, volumen de muestra, volumen de líquido de la cepa y tiempo de cultivo. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta para analizar las características de degradación y obtener las condiciones óptimas para que la cepa microbiana degradara la avilamicina, con el fin de proporcionar una base para la aplicación práctica de la degradación microbiana de la avilamicina y otros antibióticos veterinarios.

 

En los últimos años, con el desarrollo gradual de la industria verde, el uso de cepas microbianas para la degradación en el tratamiento de contaminantes ambientales se ha convertido gradualmente en un tema favorito para los investigadores. Debido a la escasa solubilidad en agua de la avermectina, su ciclo de degradación en los métodos de degradación microbiana es más largo que el de la tetraciclina y los antibióticos β - lactámicos, y normalmente se necesitan más de 15 días para lograr un efecto de degradación superior a 80%. Las investigaciones han demostrado que sólo un pequeño número de cepas pueden degradar la avermectina de forma más eficaz. Por ejemplo, Burkholderia puede degradar unos 80% de avermectina en 48 horas, y Bacillus termófilo puede alcanzar una tasa de degradación de 77,6% de avermectina estándar en 72 horas. Por lo tanto, estudiar y cribar cepas bacterianas específicas es beneficioso para el desarrollo ulterior de métodos de degradación microbiana.

Las bacterias suelen degradar los antibióticos macrólidos metabolizándolos para producir transferasas inactivadoras. Estas transferasas inactivadoras pueden dividirse principalmente en macrólido esterasas, 2 '- glicosilfosforilato transferasas MPH1, y glicosilfosfotransferasas, que pueden promover la fosforilación y glicosilación de las estructuras moleculares de los antibióticos, causando así que los antibióticos pierdan sus propiedades originales. Sin embargo, el mecanismo de degradación de las cepas utilizadas habitualmente para el tratamiento antibiótico no se ha explorado a fondo, lo que constituye también un difícil problema que los investigadores deben resolver en la actualidad. Mientras tanto, estudios recientes también han informado de algunas cepas capaces de producir enzimas inactivadoras de macrólidos, pero no se han realizado pruebas posteriores del rendimiento de la degradación, como Mycoplasma pneumoniae, Streptococcus suis, Pseudomonas aeruginosa, etc.
Basándose en el estado actual de la investigación y en los problemas existentes, la dirección de desarrollo de la degradación bacteriana de la avermectina puede dividirse en los siguientes puntos: ① Seguir investigando el mecanismo de degradación de la avermectina por cepas microbianas, proporcionando una base para el cribado de cepas de degradación. ② Mediante el cribado y la combinación de diferentes cepas microbianas, se pueden conseguir mejores efectos de degradación Reducir los costes de producción, seleccionar medios de cultivo asequibles y cultivar cepas con ciclos de producción cortos Seleccionar cepas respetuosas con el medio ambiente y libres de contaminación secundaria puede prevenir eficazmente la contaminación secundaria del medio ambiente.
En el experimento de selección de cepas, Bacillus subtilis mostró una elevada tasa de degradación de 21,76% para la avermectina; la tasa de degradación de Shigella es ligeramente inferior a la de Bacillus subtilis, con 17,91%. Esto indica que Bacillus subtilis y Shigella tienen una gran capacidad de degradación de la avermectina. Un análisis más detallado del rendimiento de degradación de estas dos bacterias reveló que, en condiciones optimizadas, tanto Bacillus subtilis como Shigella han mostrado un buen rendimiento en la degradación real. Sin embargo, en comparación con Bacillus subtilis, Shigella tiene una temperatura óptima de degradación más baja, lo que es beneficioso para reducir el consumo de energía durante la degradación real. Sin embargo, Shigella es una bacteria patógena común que puede causar contaminación secundaria cuando se trata de avermectina residual en el medio ambiente; Bacillus subtilis es una bacteria no patógena que no tiene un impacto significativo en el medio ambiente y la salud humana. Por lo tanto, puede utilizarse directamente en estructuras de tratamiento sin necesidad de desinfección, lo que la hace más segura, más respetuosa con el medio ambiente y adecuada para aplicaciones prácticas.