淡水微藻Chlorella thermophila对阿奇霉素的生物降解机制研究：去除动力学与共代谢活性的新见解

针对阿奇霉素(azithromycin)在水生环境中持久性导致的生态风险问题，印度理工学院古瓦哈提分校团队通过研究淡水微藻Chlorella thermophila的降解潜力，发现其12天内对100 μg L-1 阿奇霉素的去除率达63±1%，且钠乙酸(sodium acetate)共代谢可提升至81%。该研究为抗生素污染治理提供了可持续的生物修复方案。

　　

随着抗生素在环境中的持续累积，阿奇霉素(azithromycin)作为广谱大环内酯类抗生素，因其在水生生态系统中的持久性和诱导耐药性风险，被美国环保署列为新兴污染物。传统污水处理厂对其去除效率不足20%，而高级氧化工艺虽有效却成本高昂且可能产生有毒副产物。在此背景下，印度理工学院古瓦哈提分校的Satya Sundar Mohanty和Kaustubha Mohanty团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表研究，揭示了淡水微藻Chlorella thermophila降解阿奇霉素的机制与优化策略。

研究采用BG-11培养基培养Chlorella thermophila，设置10-100 μg L^-1
阿奇霉素浓度梯度，通过生物量测定、光合色素分析、MDA（丙二醛）活性检测评估毒性效应；利用HPLC（高效液相色谱）和FESEM（场发射扫描电镜）分别量化降解效率及细胞形态变化；通过添加葡萄糖、甘油等有机碳源探究共代谢效应，并采用Haldane模型拟合降解动力学。

3.1 阿奇霉素对藻类生长的影响
实验显示微藻对100 μg L^-1
阿奇霉素的EC₅₀
（半最大效应浓度）为63.6±0.196 μg L^-1
，电镜观察发现暴露组细胞表面褶皱排列更规则且形态伸长，表明其具备抗生素耐受性。

3.2 去除动力学研究
在无共代谢条件下，12天内对100 μg L^-1
阿奇霉素的去除率达63.5%，Haldane模型拟合显示最大比降解速率(q_max
)为0.3192 d^-1
，证实低浓度抗生素对微藻生长具有刺激效应。

3.3 光合活性变化
暴露组总叶绿素和类胡萝卜素含量分别增加38%和32%，表明光合系统通过色素积累抵抗氧化损伤，这与Chlorella pyrenoidosa对头孢拉定的响应一致。

3.4 抗氧化应激响应
100 μg L^-1
处理组的MDA含量激增300%，反映细胞膜脂质过氧化加剧，但钠乙酸共代谢可显著缓解该效应。

3.5 共代谢增强降解
钠乙酸使降解效率提升至81%，5 g L^-1
浓度下更达93%，其机制涉及提供NADH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）和激活细胞色素P450（CYP450）氧化酶系统。

结论与意义
该研究首次阐明Chlorella thermophila通过共代谢途径高效降解阿奇霉素的动力学特征，突破传统工艺的技术瓶颈。钠乙酸作为电子供体，既能促进抗生素分子中脱甲基化等关键反应，又能通过增强TCA（三羧酸）循环维持细胞能量稳态。这一发现为构建基于微藻的废水处理系统提供理论依据，同时其耐受机制对评估抗生素生态风险具有重要参考价值。未来研究可进一步解析降解中间产物毒性，并探索工程化放大应用的可行性。