Evaluation of penicillin degradation in milk using beta -lactamase enzyme
DOI:
https://doi.org/10.26461/19.03Abstract
Antibiotics are used in dairy farms for the treatment and prevention of diseases in dairy cattle, such as mastitis, lameness, respiratory infections and diarrhea. Antibiotic residues in milk can generate problems in the population in the form of allergies and antimicrobial resistance, as well as in industry and the environment. There are national and international regulations that prohibit the processing of milk with antibiotics, so it is important to study alternatives for their disposal. The aim of this work was to study the effect of treatment with β-lactamase (BL) on the degradation of penicillin G (PG) in milk. The trials were performed on skimmed milk powder contaminated with three antibiotic concentrations: 6, 12 and 30 ppb. Three concentrations of BL (0.1, 0.5 and 1.0 mU/mL) were tested. Samples were taken at 3, 6, and 9 hours for detection and quantification of antibiotics. The results obtained indicate that in three hours the PG was degraded using 0.5 mU/mL of β-lactamase, and in six hours with a lower concentration of enzime (0.1 mU/mL) in all the antibiotic concentrations analyzed. The β-lactamase studied have a high potential to degrade penicillin in milk in dairy farms before final disposal.
Key words: antibiotic degradation, microbial enzymes, milk
Downloads
References
Berruga, M., Molina, A., Althaus, R. y Molina, M., 2016. Control and prevention of antibiotic residues and contaminants in sheep and goat’s milk. En: Small Ruminant Research, 142, pp.38-43.
Charm Sciences, 2016. Manual del operador: prueba Charm DIP MRL Beta-lactamas y Tetraciclinas para leche cruda mezclada. Massachusetts: Charm Sciences.
Codex Alimentarius, 2018. Maximum residue limits (MRLs) and risk manangement recommendations (RMRs) for residues of veterinary drugs in foods CX/MRL 2-2018 [En línea]. Roma: FAO/WHO. [Consulta: 17 de setiembre de 2019]. Disponible en: http://www.fao.org/fao-who-codexalimentarius/codex-texts/maximum-residue-limits/en/
Copete-Pertuz, L., Plácido, J., Serna-Galvis, E., Torres-Palma, R. y Mora, A., 2018. Elimination of Isoxazolyl-Penicillins antibiotics in waters by the ligninolytic native Colombian strain Leptosphaerulina sp. considerations on biodegradation process and antimicrobial activity removal. En: Science of the Total Environment, 630, pp.1195-1204.
Correa, C., Rezzano, N. y García, F., 2016. Manual para la Gestión Ambiental de Tambos. Montevideo: MVOTMA
de Cazes, M., Belleville, M., Petit, E., Salomo, M., Bayer, S., Czaja, R. y Sanchez-Marcano, J., 2016. Erythromycin degradation by esterase (EreB) in enzymatic membrane reactors. En: Biochemical Engineering Journal, 114, pp.70-78.
Desphande, A., Baheti, K. y Chatterjee, N., 2004. Degradation of beta-lactam antibiotics. En: Current Science, 87(12), pp.684-1695.
Ding, H., Wu, Y., Zou, B., Lou, Q., Zhang, W., Zhong, J. y Dai, G., 2016. Simultaneous removal and degradation characteristics of sulfonamide, tetracycline, and quinolone antibiotics by laccase-mediated oxidation coupled with soil adsorption. En: Journal of Hazardous Materials, 307, pp.350-358.
Gianneechini, R.E., Concha, B., Gil, C., Moreno-Lopez, J. y Rivero, R., 2005. Monitoreo de la resistencia de Staphylococcus aureus aislados en rodeos lecheros de la cuenca lechera tradicional de Uruguay. En: Centro Médico Veterinario de Paysandú. XXXIII Jornadas Uruguayas de Buiatría. Paysandú, Uruguay (9-11 de junio de 2005). Paysandú: Centro Médico Veterinario de Paysandú. pp.205-207.
Gómez-Pacheco, C., Sánchez-Polo, M., Rivera-Utrilla, J. y López-Penalver, J., 2011. Tetracycline removal from waters by integrated technologies based on ozonation and biodegradation.En: Chemical Engineering Journal, 178, pp.115-121.
Gothwal, R. y Shashidhar, T., 2014. Antibiotic pollution in the environment: a review. En:Clean – Soil, Air, Water, 42, pp.1-11.
Grunwald, L. y Petz, M., 2003. Food processing effects on residues: penicillins in milk and yoghurt. En: Analytica Chimica Acta, 483, pp.73-79.
Holstege, D., Puschner, B., Whitehead, G. y Galey, F., 2002. Screening and mass spectral confirmation of beta-lactam antibiotic residues in milk using LC-MS/MS. En: J. Agric. Food Chem., 50(2), pp.406-411.
Homem, V. y Santos, L., 2011. Degradation and removal methods of antibiotics from aqueous matrices - A review. En: Journal of Environmental Management, 92, pp.2304-2347.
Kantiani, L., Farré, M. y Barceló, D., 2009. Analytical methodologies for the detection of beta-lactam antibiotics in milk and feed samples. En: Trends in Analytical Chemistry, 28(6), pp.729-744.
Karam, J. y Nicell, J., 1997. Potential applications of enzymes in waste treatment. En: J.Chem. Tech. Biotechnol., 69, pp.141-153.
Karigar, C. y Rao, S., 2011. Role of microbial enzymes in the bioremediation of pollutants: a review. En: Enzyme Research, 2011, pp.1-11. http://dx.doi.org/10.4061/2011/805187
Kemper, N., 2008. Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestrial environment. En: Ecological Indicators, 8, pp.1-13.
Kitazono, Y., Iharaa, I., Yoshida, G., Toyoda, K. y Umetsu, K., 2012. Selective degradation of tetracycline antibiotics present in raw milk by electrochemical method. En: Journal of Hazardous Materials, 243, pp.112-116.
Korycka-Dahl, M., Richardson, T. y Bradley Jr., R., 1985. Use of microbial betalactamase to destroy penicillin added to milk. En: J. Dairy Sci., 68, pp.1910-1916.
Koyuncu, I., Osman A. Arikan, O., Wiesner, M. y Rice, C., 2008. Removal of hormones and antibiotics by nanofiltration membranes. En: Journal of Membrane Science, 309, pp.94-101.
Landers, T. F., Cohen, B., Wittum, T. E. y Larson, E.L. A review of antibiotic use in food animals: perspective, policy, and potential. En: Public Health Reports, 127(1), pp.4-22.
Mathew, A.G., Cissell, R.S. y Liamthong, S., 2007. Food animals: a United States perspective of livestock production. En: Foodborne Pathogens and Disease, 4(2), pp.115-133. https://doi.org/10.1089/fpd.2006.0066
Mitchell, J., Griffiths, M., S.A., M., McNab, W. y Yee, A., 1998. Antimicrobial drug residues in milk and meat: causes, concerns, prevalence, regulations, tests, and test performance. En: Journal of Food Protection, 61(6), pp.742-756.
Oliver, S.P., Murinda, S.E. y Jayarao, B.M., 2011. Impact of antibiotic use in adult dairy cows on antimicrobial resistance of veterinary and human pathogens: a comprehensive review. En: Food Borne Pathogens and Disease, 11, pp.337-355.
Park, H. y Choung, Y.K., 2007. Degradation of antibiotics (Tetracycline, Sulfathiazole, Ampicillin) using enzymes of Glutathion S-Transferase. En: Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 13(5), pp.1147-1155.
doi:10.1080/10807030701506223
Seija, V. y Vignoli, R., 2006. Principales grupos de antibióticos. En: Facultad de Medicina. Temas de bacteriología y virología médica. [En línea]. 2da ed. Montevideo: Oficina del Libro FEFMUR. pp.631- 647. [Consulta: 20 de setiembre de 2019]. Disponible en: http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/TapadeTemasdeBacteriologiayVirologiamedicaed2006.pdf
Tian, H., Wang, J., Zhang, Y., Li, S., Jiang, J., Tao, D. y Zheng, N., 2016. Quantitative multiresidue analysis of antibiotics in milk and milk powder by ultra-performance liquid chromatography coupled to tandem quadrupole mass spectrometry. En: Journal of Chromatography B, 1033-1034, pp.172-179.
Unión Europea. Decisión de la Comisión 2002/657/CE, del 12 de agosto de 2002. Diario Oficial de la Unión Europea, 17 de agosto de 2002, pp. L 221/8- L 221/36
Uruguay. Decreto 382/016, de 5 de diciembre de 2016. Diario Oficial, 13 de diciembre de 2016, No. 29.600, p. 17
USDA - APHIS, 2008. Antibiotic use on U.S. dairy operations, 2002 and 2007. [En línea] [Consulta: 18 de setiembre de 2019] Disponible en: www.aphis.usda.gov/animal_health/nahms/dairy/downloads/dairy07/Dairy07_is_AntibioticUse_1.pdf
Van Boeckel, T., Browerb, C., Gilbert, M., Grenfella, B. y Levin, S., 2015. Global trends in antimicrobial use in food animals. En: PNAS, 112(18), pp.5649–5654.
Wen, X., Jia, Y. y Li, J., 2010. Enzymatic degradation of tetracycline and oxytetracycline by crude manganese peroxidase prepared from Phanerochaete chrysosporium. En: Journal of Hazardous Materials, 177, pp.924-928.
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Los autores del manuscrito declaran conocer y aceptar los siguientes términos de responsabilidad:
Haber participado lo suficiente en el trabajo como para hacer pública la responsabilidad por su contenido.
Que el manuscrito representa un trabajo original que no fue publicado ni está siendo considerado por otra revista para su publicación, en parte o en forma íntegra, tanto impresa como electrónica.
Que en caso de ser solicitado, procurará o cooperará en la obtención y suministro de datos sobre los cuales el manuscrito esté basado.
Declara que la información divulgada que pudiera pertenecer a un tercero cuenta con la autorización correspondiente.
Autorización para la publicación y compromiso de cita de primera publicación
Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista INNOTEC / INNOTEC Gestión el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia de atribución Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional. Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista sin fines comerciales.
El autor se compromete a realizar la cita completa de la edición institucional de esta primer publicación en las siguientes publicaciones -completas o parciales- efectuadas en cualquier otro medio de divulgación, impreso o electrónico.
Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales no comerciales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
Se permite a los autores/as publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access). A su vez los autores/as autorizan al LATU a publicar el trabajo en su repositorio digital.
Los conceptos y opiniones vertidos en los artículos son de responsabilidad de sus autores.
Este obra está bajo una licencia Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional.
