Интенсификация процесса биодеструкции ибупрофена с использованием факторного анализа и кинетического моделирования
Автор: Бажутин Г.А., Тюмина Е.А., Селянинов А.А., Вихарева Е.В.
Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio
Рубрика: Микробиология
Статья в выпуске: 4, 2023 года.
Бесплатный доступ
Ибупрофен - один из наиболее часто детектируемых фармполлютантов в сточных водах очистных сооружений многих стран. В ранее проведенных исследованиях подобраны условия актинобактериальной деструкции ибупрофена и разработана методика хроматографического анализа, позволяющая определять остаточные количества вещества в процессе биодеструкции. Однако влияние комплекса взаимодействующих факторов на динамику процесса биодеструкции ибупрофена изучено недостаточно. Цель настоящей работы - интенсификация этого процесса на основе многофакторного эксперимента с использованием управляемых параметров ключевых факторов, а также прогноз изменения содержания данного вещества и времени окончания оптимизированного процесса с применением кинетического моделирования. Варьирование концентраций глюкозы, н-гексадекана, инокулята и значения рН позволило уменьшить продолжительность процесса биодеструкции ибупрофена (0.1 г/л) с 10 до 2 сут. при использовании косубстратов в количестве 1.0 г/л, 10.0 мл/л и стандарта мутности БАК-5 соответственно, а также стабилизации рН на уровне 6.5. С использованием кинетического уравнения минус первого порядка dx/dt = -k x-1 определены значения параметра k скорости процесса биодеструкции ибупрофена 138.88÷146.84%2/ч, период полураспада t1/2 - 25.54÷27.00 ч и уточнено время окончания процесса t1/100 - 34.05÷36.00 ч в оптимизированных условиях.
Ибупрофен, актинобактерии, rhodococcus, биодеструкция, факторный анализ, кинетическое моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/147242766
IDR: 147242766 | DOI: 10.17072/1994-9952-2023-4-328-336
Список литературы Интенсификация процесса биодеструкции ибупрофена с использованием факторного анализа и кинетического моделирования
- Сергиенко В.И., Бондарева И.Б. Математическая статистика в клинических исследованиях. М: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 2000. 256 с.
- Anteneh Y.S., Franco C.M.M. Whole cell actinobacteria as biocatalysts // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. P. 77. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00077.
- Catalogue of Strains of Regional Specialized Collection of Alkanotrophic Microorganisms. URL: http://www.iegmcol.ru/strains/index.html. (Дата обращения: 01.11.2023).
- Chopra S., Kumar D. Ibuprofen as an emerging organic contaminant in environment, distribution and re-mediation // Heliyon. 2020. Vol. 6, № 6. P. e04087. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e04087.
- Girardot F. et al. Bacterial diversity on an abandoned, industrial wasteland contaminated by polychlorin-ated biphenyls, dioxins, furans and trace metals // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 748. P. 141242. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.141242.
- Ivshina I.B., Kuyukina M.S., Krivoruchko A.V. Hydrocarbon-oxidizing bacteria and their potential in eco-biotechnology and bioremediation // Microbial Resources. From Functional Existence in Nature to Applications / ed. I.B. Kurtböke. Academic Press, 2017. Р. 121–148. DOI: 10.1016/B978-0-12-804765-1.00006-0
- Ivshina I.B. et al. Drotaverine hydrochloride degradation using cyst-like dormant cells of Rhodococcus ruber // Current Microbiology. 2015. Vol. 70, № 3. P. 307–314. DOI:10.1007/s00284-014-0718-1.
- Ivshina I.B. et al. Features of diclofenac biodegradation by Rhodococcus ruber IEGM 346 // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. P. 9159. DOI: 10.1038/s41598-019-45732-9.
- Ivshina I.B. et al. Response of Rhodococcus cerastii IEGM 1278 to toxic effect of ibuprofen // PLoS ONE. 2021. Vol. 16, № 11. P. e0260032. DOI: 10.1371/journal.pone.0260032.
- Karpenko Yu.N. et al. Chromatographic determination of drotaverine hydrochloride and kinetic model-ing of the process of its biodestruction in a R. rhodochrous culture liquid // Journal of Analytical Chemistry. 2014. Vol. 69, № 7. P. 681–685. DOI: 10.1134/S1061934814070077.
- Khrenkov A.N. et al. Chromatographic analysis of acetylsalicylic acid in Rhodococcus cultural fluids // Moscow University Chemistry Bulletin. 2020. Vol. 61, № 5. P. 309–314. DOI: 10.3103/S0027131420050053
- Patel M. et al. Pharmaceuticals of emerging concern in aquatic systems: Chemistry, occurrence, effects, and removal methods // Chemical Reviews. 2019. Vol. 119, № 6. P. 3510–3673. DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00299.
- Plotnikov A.N. et al. Determination of codeine phosphate in the culture fluid of Rhodococcus by high-performance liquid chromatography // Moscow University Chemistry Bulletin. 2017. Vol. 72, № 6. P.328–332. DOI: 10.3103/S0027131418010054.
- Sánchez-Aceves L. et al. Long-term exposure to environmentally relevant concentrations of ibuprofen and aluminum alters oxidative stress status on Danio rerio // Comparative Biochemistry and Physiology Part C Toxicology & Pharmacology. 2021. Vol. 248. P. 109071. DOI: 10.1016/j.cbpc.2021.109071.
- Vikhareva E.V. et al. Chromatographic determination of ibuprofen in Rhodococcus culture media and kinetic modeling of its biodegradation process // Journal of Analytical Chemistry. 2023. Vol. 78, № 2. P. 241–246. DOI: 10.1134/S1061934823010136.
