β-內醯胺酶

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更新時間: 2013-07-13

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β-內醯胺酶是指能催化水解6-氨基青黴烷酸(6-APA)和7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)及其 N-醯基衍生物分子中β-內醯胺環醯胺鍵的滅活酶。β-內醯胺酶分為染色體介導酶和耐葯質粒介導酶兩大類,以其水解對象可分為青霉素酶、頭孢菌素酶、廣譜酶和超廣譜酶四種。β-內醯胺酶因可以分解牛奶中殘留的β-內醯胺類抗生素,掩蓋抗生素痕迹,故被列入《食品中可能違法添加的非食用物質》名單,不能在牛奶中添加。

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1 β-內醯胺酶 -簡介

細菌耐藥性的機制之一—產生β-內醯胺酶細菌耐藥性的機制之一—產生β-內醯胺酶
β-內醯胺酶(β-lactamase)是細菌產生的可水解β-內醯胺環抗生素的酶。β-內醯胺酶的產生是細菌對(β-內醯胺類)抗菌藥物耐葯最常見的機制,廣泛地涉及到許多社區獲得性感染和醫院內感染的重要病原菌,在各種耐葯機制中佔80%

β-內醯胺酶是由多種酶組成的酶家族,通過水解或非水解方式破壞進入菌體內的β-內醯胺環,導致β-內醯胺類抗生素失活,這些酶的基因存在於細菌的染色體或質粒中。它的種類和數量現已超過了400種。其檢測方法包括常規方法和分子生物學方法。前者包括微生物法、碘量法、紙片酸度定量法、產色頭孢菌素法;後者包括轉移性分析、基因分析、酶蛋白性質分析。

β-內醯胺酶在食品中作為解抗劑,但是「生鮮牛乳抗生素分解劑」的主要成分β-內醯胺酶是中國不允許使用的食品添加劑。

2 β-內醯胺酶 -合成、定位及傳播方式

自然條件下,β-內醯胺酶既可以在細菌內組成型表達,如銅綠假單胞菌;又可以由質粒介導的誘導表達,如嗜水氣單胞菌及金黃色葡萄球菌。而質粒介導的方式是細菌耐藥性傳播的一個主要機制,在革蘭氏陰性菌中利用接合的方式進行傳播,而在革蘭氏陽性菌中利用轉導的方式獲得耐藥性狀。細菌的這種耐藥性狀的可轉移性正是細菌耐藥性爆發的原因。在革蘭氏陰性菌中,β內醯胺酶像胞外酶一樣被分泌到膜外的環境,而在革蘭氏陽性菌中,β內醯胺酶在它與受體結合以攻擊抗生素的之前則停留在周質腔中

3 β-內醯胺酶 -分類

4 β-內醯胺酶 -作用機制

(圖)β-內醯胺酶β-內醯胺酶

β-內醯胺酶破壞β-內醯胺抗生素的β-內醯胺環有兩種作用機制。

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第一,絕大多數常見的β-內醯胺酶有一個依賴絲氨酸發揮作用的機制,並且根據氨基酸序列組成分為三類(A,C和D)。通常它們的活性位點具有一個狹窄的縱形溝狀結構,在溝的底部形成了一個空腔(氧陰離子袋),這種疏鬆的構造容易彎曲,便於結合底物。由於β-內醯胺環上的羰基碳在結合β內醯胺酶活性部位的絲氨酸時發生了不可逆的反應,結果使其成為開環物,進而重建了β-內醯胺酶。這類酶對青霉素、頭孢菌素、單內醯環類抗生素都有活性。


第二,是一類不大多見的β-內醯胺酶,被稱為金屬類β-內醯胺酶,或B類β-內醯胺酶。它們的特點是利用一個2價金屬離子,絕大多數為鋅離子,分別與組氨酸或半胱氨酸結合,或同時與二者結合,並與β-內醯胺類抗生素的羰基碳的醯胺鍵相互作用,使其不能發揮作用。這類酶主要對青霉素、頭孢菌素、碳青酶烯類抗生素髮揮作用,但對單內醯環類抗生素無效。

 

5 β-內醯胺酶 -非法使用

β-內醯胺酶可能添加的食品:乳製品,特別是「無抗奶」。β-內醯胺酶類物質被用作牛奶中抗生素的分解劑。

β-內醯胺類抗生素是在牛乳生產中應用最廣泛的抗生素,用於治療牛乳腺炎和其他細菌感染性疾病。按照國家規定,使用抗生素藥物后一定時間內的乳汁,不得作為供人食用的原料。同時國家在《生鮮牛乳收購標準》中規定,生鮮乳中不得檢出抗生素。然而就中國奶牛飼養環境而言,牛奶的絕對「無抗」較難達到,針對這種情況,市場上出現了「抗生素分解劑」,該分解劑可選擇性分解牛奶中殘留的β-內醯胺抗生素,其成分就是β-內醯胺酶。

β-內醯胺酶,可能添加到乳與乳製品中,起到掩蔽抗生素的作用,但是由於該製劑的安全性風險未知,因此所有乳製品生產企業嚴禁在產品中添加此類物質。.

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