抗生素工业生产过程中菌渣产量大、水分高且含有大量残留的抗生素，具有环境危害性，已被国家列为危险废弃物。目前处理抗生素菌渣方法多为干燥焚烧工艺，该过程需要消耗大量能量并产生二氧化碳、二氧化氮等温室或有毒气体，造成严重大气环境污染，综合处理成本居高不下，这是抗生素行业所面临的共性难题，给生产企业生产带来巨大经济和环境压力，并与目前国家面临的碳达峰、碳中和的要求严重相悖。

近日，微生物技术国家重点实验室王禄山教授与山东鲁抗中和环保科技有限公司合作在抗生素菌渣绿色无害化及资源化研究中取得重要进展，相关成果以“Dynamics and removal mechanisms of antibiotic and antibiotic resistance genes during the fermentation process of spectinomycin mycelial dregs: An integrated meta-omics study”为题，在线发表于Journal of Hazardous Materials （一区top期刊，IF=10.588）。微生物技术国家重点实验室博士研究生沙国萌为第一作者，王禄山教授为论文唯一通讯作者，微生物技术国家重点实验室为第一作者单位和通讯作者单位。

相关研究利用了微生物技术国家重实验室的整合宏组学平台及荧光定量PCR等方法，探究了中试规模条件不同处置方式的大观霉素菌渣发酵过程中抗生素去除和耐药基因的动态变化规律。通过课题组长期固废处理的经验与规律总结，通过不同生物质原料的配制及发酵工艺条件的优化，菌渣中抗生素去除效率最高可达到98%以上，并且定位了降解菌编码的高丰度aadA1基因等，并在宏蛋白质组技术也定位到了相关降解菌分泌的钝化酶类。此外，还发现优势菌Saccharopolyspora、Bacillus和 Cerasibacillus分泌的内肽酶、羧肽酶和氨肽酶等蛋白酶在蛋白高效转化过程中发挥了重要作用。基于此，提出了大观霉素菌渣二步法发酵的技术，使得耐药基因及转移元件的丰度均明显降低，达到甚至优于行业安全评估结果，这将为高效、绿色抗生素菌渣大规模处理工艺的构建提供全新策略。

通过科学技术与大生产实践的紧密结合，目前鲁抗中和环保有限公司已可将大观霉素菌渣转化为绿色安全高效的有机肥料，这极大推动了企业良性发展并减少了对大气环境的污染，降低了二氧化碳和氮氧化物的排放，延长了行业的绿色产业链，并提升了企业的价值链，是微生物技术国重室服务山东的典型案例。

该研究得到了山东省农业重大应用技术创新项目(NO.SD2019ZZ018), 山东省重点研发计划(重大科技创新工程) (NO.2019JZZY010411), 山东省重点研发项目(NO. 2020CXGC010601)的资助。山东鲁抗中和环保科技有限公司为本工作的顺利开展提供了重要支持。

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126822