Evaluation of the degradation of sulfametoxazole and trimethoprim by ligninolithic enzymes and photolysis
| Autor: | Bonato, Aline Cristine Hermann |
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| Přispěvatelé: | Maciel, Giselle Maria, Liz, Marcus Vinicius de, Cruz, Lutécia Hiera, Soares, Marlene |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
Enzimas
Oxidação Tecnologia ambiental Environmental monitoring Ciências Ambientais Lignin Enzymes Monitoramento ambiental Biorremediação Antibiotics CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL [CNPQ] Oxidation Green technology Lignina Antibióticos Bioremediation ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL [CNPQ] |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) instacron:UTFPR |
| Popis: | A frequente detecção do sulfametoxazol (SMX) e da trimetoprima (TMP) no esgoto, rios e águas de abastecimento tem causado preocupação devido aos efeitos ecotoxicológicos e o risco pontecial da indução de genes resistentes a estes antibacterianos. Técnicas envolvendo a degradação por Processos Avançados de Oxidação (AOPs) e biodegradação, utilizando fungos e suas enzimas, têm sido estudadas. Este trabalho avaliou o potencial do tratamento de SMX e TMP utilizando o tratamento enzimático (oxidação biológica) e a fotólise (oxidação química), em processos unitários e combinados. O trabalho foi dividido em três etapas, na primeira foi realizada a produção e otimização das enzimas ligninolíticas, as produções máximas obtidas foram de 0,94 U L-1 de lignina peroxidase pelo fungo Inonotus splitgerberi, 4599 U L-1 e 38 U L-1 de lacase e manganês peroxidase, respectivamente, pelo fungo Trametes sp. Na segunda etapa, foram realizados os ensaios de degradação, a oxidação biológica dos fármacos foi avaliada utilizando lacase comercial e o extrato bruto contendo lacases (produzido por Trametes sp.), as degradações foram testadas na presença dos mediadores 2,2'-azino-di-[3 ethylbenzothiazoline sulfonato(6)] diammonium (ABTS) e 1-hidróxi-benzotriazole (HBT). Os melhores resultados de degradação biológica foram obtidos após 24 horas de reação, a 37°C,110 rpm, pela ação da lacase do extrato bruto de Trametes sp., atingindo remoção de 27,51% de TMP, na ausência de mediadores, e 96% de SMX na preseça de ABTS. Para o tratamento com fotólise, utilizando reator com lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão (28 W), a degradação máxima de SMX foi de 98% em 50 minutos e para TMP de 63% em 60 minutos. Os resultados de degradação obtidos pelos processos combinados, de acordo com testes estatistícos, não apresentaram diferença significativa aos obtidos durante a fotólise. A terceira etapa do projeto avaliou a inibição de E. coli nas amostras submetidas a fotólise e ao tratamento combinado, e foi possivel identificar que as enzimas atenuaram a toxicidade dos tratados. Em função dos resultados, pode-se considerar viável a aplicação do extrato bruto enzimático contendo lacase, sem etapas de separação ou purificação para a degradação de SMX e TMP, bem como a aplicação da fotólise direta. Em relação a associação dos tratamentos pode-se sugerir que apesar de provocarem incremento nas taxas de remoção foram responsáveis por atenuar a toxicidade. The frequent detection of sulfamethoxazole (SMX) and trimethoprim (TMP) in sewage, rivers and water supply has caused concern due to the ecotoxicological effects and the potential risk of induction of genes resistant to these antibacterials. Techniques involving the degradation by Advanced Oxidation Processes (AOPs) and biodegradation, using fungi and their enzymes, have been studied. This work evaluated the potential of SMX and TMP treatment using enzymatic treatment (biological oxidation) and photolysis (chemical oxidation) in single and combined processes. Ligninolytic enzymes were produced and optimized. The maximum yields obtained were 0.94 U L-1 of lignin peroxidase by the fungus Inonotus splitgerberi, 4599 U L-1 and 38 U L-1 of laccase and manganese peroxidase, respectively, by the fungus Trametes sp. In the second step, the degradation assays were performed, the biological oxidation of the drugs was evaluated using commercial laccase and the crude extract containing laccases (produced by Trametes sp.), The degradations were tested in the presence of the 2,2'-azino- di- [3-ethylbenzothiazoline sulfonate (6)] diammonium (ABTS) and 1-hydroxybenzotriazole (HBT). The best biological degradation results were obtained after 24 hours of reaction, at 37°C, 110 rpm, by the action of the laccase of the crude extract of Trametes sp., Reaching 27,51% removal of TMP, in the absence of mediators, and 96% of SMX in the prestige of ABTS. For photolysis treatment using a low pressure mercury vapor lamp reactor (28 W), the maximum degradation of SMX was 98% in 50 minutes and for TMP of 63% in 60 minutes. The degradation results obtained by the combined processes, according to statistical tests, did not present a significant difference to those obtained during photolysis. The third stage of the project evaluated the inhibition of E. coli in the samples submitted to photolysis and the combined treatment, and it was possible to identify that the enzymes attenuated the toxicity of the treated. Due to the results, the application of laccase-containing enzymatic crude extract, without separation or purification stages for the degradation of SMX and TMP, as well as the application of direct photolysis, may be considered viable. Regarding the association of treatments, it can be suggested that, despite increasing the removal rates, they were responsible for attenuating toxicity. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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