随着医药行业的迅速发展,给人类带来好处的同时也衍生出了一系列问题,例如制药废水随意排放问题,其影响着人类生态环境和身体健康。其中,尤其是抗生素废水的排放,因工厂在抗生素制备过程中,原材料利用率低,抗生素制备率低,导致工厂排放的废水具有抗生素含量高,毒性大,颜色深,可生化性差,化学需氧量高等特点。虽然目前处理此类废水的方法有许多,这些方法有些能够对污染物进行吸附、沉淀;有些能够降解小分子物质。但吸附沉淀的方法并没有真正涉及到物质的降解,而化学方法虽能够水解小分子物质,但会产生二次污染,并且成本比较高,因此,寻找一种既经济、又环境友好型的方法对制药废水进行处理就显得尤为重要。生物酶法处理技术是利用废水中的有机物作为惟一的碳源和氮源,利用微生物对废水进行降解的技术。它具有处理废水量大、操作简单、处理设备成本低、无二次污染以及对环境友好等特点,尤其对小分子有机物有良好的降解效果。所以选择生物酶法处理抗生素废水可能是既有效、又环境友好型的一种方法。本文以废水中优势菌株的β-内酰胺酶为研究对象,采用生物处理技术,以降低废水化学需氧量为目标,主要研究了废水中优势菌株的药物敏感性,β-内酰胺酶的酶学性质,交联酶聚集体固定化方法的制备工艺以及用固定化酶对废水化学需氧量的处理。其主要研究成果包括:1)以制药废水中的有机物作为唯一碳源,从中筛选并鉴定出了2个生长优势菌株,他们分别是鲍曼不动杆菌和变形杆菌。2)通过抗生素药敏试验发现,这两个菌株对高浓度的氨苄青霉素耐药,且都具有超广谱β-内酰胺酶。3)我们克隆并合成了β-内酰胺酶基因,随后对其进行诱导表达,最优的诱导表达条件为:菌液接种量2%,Amp浓度100μg/mL,在温度为37℃,转速180 rpm的摇床中摇菌至OD600为0.6-0.8后,16℃静置1.5 h,加入阿拉伯糖0.05 mg/m L,诱导温度改为16℃,转速改为100 rpm,诱导10小时,可获得可溶性目的蛋白。4)我们用交联酶聚集体固定化方法对β-内酰胺酶进行了固定,固定化酶回收率可达94.5%;并且在70℃高温环境下6小时仍能保留70%的酶活;在4℃环境下保存2周仍有90%的酶活性,而游离酶在60℃高温环境下两个小时后酶活全部丧失,并且在4℃环境下保存30小时酶活全部丧失,因此我们可以说获得了稳定性高,易回收,可重复使用的酶蛋白。并且得到了最优的固定化条件:即25 mg/m L的粗酶液1 m L,加入1/3酶量(W/W)的BSA充当保护剂,5 m L 75%的硫酸铵溶液沉淀,终浓度0.5%的戊二醛进行交联。5)我们将固定化β-内酰胺酶加入到抗生素废水中,在转速为180 rpm,温度30℃的摇床中培养了35 h,发现在处理了24小时后固定化酶能够将制药废水的化学需氧量最大地降低72.9%,且此后达到平衡;而游离酶放入废水中因受到废水中物质和pH值的影响,故对废水的处理几乎无任何作用。这说明了我们采用的生物酶法处理抗生素废水,为工业化处理废水提供了理论基础。