Dynamika biodegradacji tylozyny i identyfikacja produktów tego procesu

Tylozyna, należąca do grupy antybiotyków makrolidowych, jest powszechnie stosowana w hodowli zwierząt. Pozostałości tego leku wraz z odchodami zwierząt trafiają do wód powierzchniowych i gleb. Celem pracy było wyznaczenie dynamiki i ustalenie produktów degradacji tylozyny aplikowanej w dużych dawkach (od 30 do 200 mg/dm3) do osadu czynnego z oczyszczalni ścieków komunalnych, do odcieków glebowych pochodzących z pola uprawianego w sposób naturalny (tzn. nawożonego nawozem naturalnym) oraz z mieszanego ekosystemu leśnego. Proces biodegradacji prowadzono w warunkach aerobowych. Badania były poprzedzone wstępną oceną wrażliwości mikroorganizmów na tylozynę. Produkty degradacji antybiotyku w odciekach glebowych identyfikowano metodą UPLC/MS detektorem Q-TOF. Stwierdzono, że stężenie tylozyny wynoszące 80 mg/dm3 nie spowodowało zahamowania aktywności osadu czynnego. W tych warunkach uległa ona biotransformacji w czasie krótszym niż jedna doba. Najwyższe zastosowane stężenie tylozyny (200 mg/dm3) spowodowało zahamowanie wzrostu mikroorganizmów pochodzących ze wszystkich badanych próbek. Jedynie w próbkach odcieku z pola uprawnego po adaptacji zaobserwowano powolne, ale systematyczne obniżanie stężenia tego związku. Czas jego półtrwania (t0,5) wyniósł ok. 38 dni. W tych próbkach zidentyfikowano również sześć produktów rozkładu tylozyny. Jej degradacja przebiegała najprawdopodobniej poprzez eliminację cząsteczek cukrowych, a następnie wskutek utlenienia laktenocyny i pierścienia laktonowego.

Tylosin, an antibiotic belonging to the class of macrolide antibiotics, is commonly used in animal husbandry. Its residues enter the surface water and soil with animal waste. The aim of the study was to determine the dynamics and products of tylosin degradation. The antibiotic was added at high concentration (from 30 to 200 mg/dm3) to the activated sludge from municipal WWTP, to the soil leachate (from natural farming, i.e. field fertilized with manure) and to the mixed forest ecosystem. The biodegradation process was carried out under aerobic conditions. The experiment was preceded by a preliminary assessment of the microorganisms sensitivity to tylosin. Antibiotic degradation products in the leachate samples were identified by UPLC/MS methods using a Q-TOF detector. It was found that tylosin at a concentration of 80 mg/dm3 did not inhibit the sludge activity. In these samples the biotransformation of antibiotic proceeded fast in the time shorter than one day. Tylosin at the highest concentration (200 mg/dm3) inhibited the growth of microorganisms present in all environmental samples. However, a slow but systematic decrease in tylosin concentration was observed in leachate samples from cultivated field after their adaptation (t0.5 ~ 38 days). Six degradation products of tylosin were identified in these samples. Tylosine degradation likely proceeds through an elimination of the sugar molecules and subsequent oxidation of the lactone ring and lactenocin.