RU2808280C1 - Способ получения фитостимулятора на основе продукта биодеструкции парацетамола и его применение - Google Patents

Способ получения фитостимулятора на основе продукта биодеструкции парацетамола и его применение Download PDF

Info

Publication number
RU2808280C1
RU2808280C1 RU2022123302A RU2022123302A RU2808280C1 RU 2808280 C1 RU2808280 C1 RU 2808280C1 RU 2022123302 A RU2022123302 A RU 2022123302A RU 2022123302 A RU2022123302 A RU 2022123302A RU 2808280 C1 RU2808280 C1 RU 2808280C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
paracetamol
plant growth
product
pbp
obtaining
Prior art date
Application number
RU2022123302A
Other languages
English (en)
Inventor
Елена Владимировна Вихарева
Ирина Ивановна Мишенина
Елизавета Дмитриевна Гапечкина
Марина Ивановна Рычкова
Елена Александровна Тюмина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермская государственная фармацевтическая академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермская государственная фармацевтическая академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермская государственная фармацевтическая академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2808280C1 publication Critical patent/RU2808280C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, в частности к стимуляторам роста растений. Способ получения стимулятора роста растений на основе продукта биодеструкции парацетамола включает ферментативную биотрансформацию парацетамола штаммом Rhodococcus ruber ИЭГМ 77 в концентрации 3,8×10-7 клеток/см3 в условиях периодического культивирования при температуре 28°C и скорости перемешивания 160 об/мин в минерально-солевой среде RS в течение 20 суток с последующим отделением от культуральной жидкости полученного в виде осадка продукта и его высушиванием. Предлагаемый способ получения стимулятора роста растений обеспечивает утилизацию отходов производства парацетамола с получением высокоэффективного стимулятора роста растений, обеспечивающего повышение всхожести, энергии прорастания, ускорение цветения у сельскохозяйственных и лекарственных растений. 3 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к созданию биостимулятора растений лекарственного и сельскохозяйственного назначения, обеспечивающего улучшение качества посевного материала за счет активизации всхожести и усиления энергии прорастания семян, повышения прироста биомассы лекарственных и сельскохозяйственных растений, а также являющегося индуктором накопления биологически активных веществ в лекарственных растениях.
Наиболее близким к заявляемому способу получения фитостимулятора является способ получения стимулятора роста «Циркон» (0,1 г/л смеси гидроксикоричных кислот - ГКК) фирмы ННПП «НЭСТ М» (патент №2257059, опуб. 27.07. 2005). Недостатком его является низкая эффективность полученного стимулятора.
Техническим результатом данного изобретения является получение эффективного биостимулятора растений лекарственного и сельскохозяйственного назначения, относящихся к разным семействам. Всхожесть, энергия прорастания и морфологические характеристики проростков семян, обработанных продуктом биодеструкции парацетамола (ПБП), имеют наибольшие значения по сравнению с семенами, обработанными водой и стимулятором роста «Циркон». Так, у семян календулы лекарственной, обработанных ПБП, энергия прорастания, всхожесть семян, средняя длина наибольшего корешка и средняя длина побега больше контроля (воды) на 6,3%, 4,9%, 44,3% и 23,8% соответственно, в то время как при обработке «Цирконом» - только на 1,0%, 3,5%, 26,3% и 9,5% соответственно. У семян овса посевного средняя длина побега и наибольшего корешка при обработке ПБП больше по сравнению с контролем на 19,8% и 20,0% соответственно, в то время как при обработке «Цирконом» - меньше по сравнению с контролем на 50,0 % и 9,0%.
Применение ПБП повышает общий сбор биомассы цветков календулы лекарственной на 55% по сравнению с контролем (водой), а стимулятора роста «Циркон» - только на 24%. Эффективность применения ПБП вместо стимулятора роста «Циркон» составляет 25%. Содержание сердечных гликозидов в листьях ландыша майского после обработки растений ПБП больше на 4%, чем в листьях, собранных с растений контрольной площадки, и только на 1% больше, чем в листьях, собранных с растений после обработки стимулятором роста «Циркон».
Получение продукта биодеструкции парацетамола биотехнологическим способом из отходов производства парацетамола и выявление возможности его использования в качестве фитостимулирующего средства обусловлено поиском эффективных способов переработки фармацевтических отходов для получения на их основе новых биологически активных соединений, в том числе фитостимулирующего действия. Актуальность поиска эффективных способов переработки фармацевтических отходов связана с проблемой глобального загрязнения окружающей среды лекарственными средствами и их метаболитами. Так, в водных объектах 71 страны мира обнаружено уже более 600 веществ, относящихся к фармацевтическим препаратам [aus der Beek T., Weber F.A., Bergmann A., Hickmann S., Ebert I., Hein A., Küster A. Pharmaceuticals in the environment - Global occurrences and perspectives // Environmental Toxicology and Chemistry. 2016. Vol.35. P. 823-835]. Фармацевтические поллютанты, признанные новым классом ксенобиотиков, обнаруживаются в почве, донных осадках водоемов, поверхностных, сточных, грунтовых водах и даже питьевой воде [Fatta-Kassinos D., Meric S., Nikolaou A. Pharmaceutical residues in environmental waters and wastewater: current state of knowledge and future research // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2011. Vol.399. P. 251-275]. Неизбежное попадание лекарственных средств (парацетамола в частности) в окружающую среду обусловлено их широким использованием и несовершенством способов утилизации фармацевтических отходов (растворение в воде, сжигание, размещение на полигонах).
Способ получения продукта биодеструкции парацетамола из отходов производства парацетамола заключается в следующем.
В минеральную среду RS состава (г/л): K2HPO4 - 2,0; KH2PO4 - 2,0; KNO3 - 1,0; (NH4)2SO4 - 2,0; NaCl - 1,0; MgSO4×7 Н2О - 0,2; CaCl2×2 Н2О - 0,02; FeCl3×7 Н2О - 0,001 добавляют парацетамол в концентрации 2 г/л и клетки Rhodococcus ruber ИЭГМ 77 до начальной концентрации 3,8×107 клеток/см3.
Клетки родококков предварительно выращивают в течение 3-х суток на мясопептонном агаре и дважды отмывают 10 мМ K-Na-фосфатным буферным раствором (pH 7,0).
Процесс биодеструкции парацетамола проводят в условиях периодического культивирования родококков при температуре инкубации 28°С и скорости орбитального вращения 160 об/мин в течение 20 сут.
Окончание процесса контролируют по отсутствию парацетамола в культуральной среде родококков методом тонкослойной хроматографии в системе хлороформ-спирт этиловый (8:2) при детектировании в УФ (254 нм).
Образовавшийся черный осадок продукта биодеструкции парацетамола отделяют от культуральной среды фильтрованием, трижды промывают водой очищенной и высушивают на воздухе до постоянной массы.
Используемый в заявленном способе штамм актинобактерий Rhodococcus ruber ИЭГМ 77 хранится в Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов (официальный акроним коллекции ИЭГМ, номер 285 во Всемирной федерации коллекции культур, www.iegmcol.ru, УНУ 73559, ЦКП 480868).
Предлагаемый способ получения ПБП был осуществлен также в интервалах граничных значений технологических параметров (температуры инкубации 18 - 35°С, орбитальной скорости вращения 160-200 об/мин.) и при выходе за рамки граничных значений. При этом было установлено следующее:
- при осуществлении процесса биодеструкции парацетамола при температуре ниже 28°С он становится более длительным (более 20 часов), а при температуре выше 35°С происходит подавление роста микроорганизмов и неполная деструкция парацетамола;
- при скорости вращения менее 160 об/мин. происходит недостаточное перемешивание культуральной жидкости, а при увеличении скорости вращения до 200 об/мин. - уменьшение продолжительности процесса, однако и уменьшение массы образующегося продукта, что связано, очевидно, с недостаточной скоростью образования ПБП.
Для выявления механизма действия, полученного способом по п.1 ПБП на растительные организмы устанавливали химический состав продуктов его гидролитического разложения. Для этого проводили гидролитическое разложение ПБП: навеску ПБП около 0,05 (точная масса) помещали в мерную колбу вместимостью 100 см3, прибавляли 100 см3 воды очищенной, настаивали в течение 28 суток, периодически перемешивая, и фильтровали.
Идентификацию гидролизатов ПБП, а именно гидроксикоричных кислот (ГКК), осуществляли методом тонкослойной хроматографии в системе хлороформ - этанол (8:2). В качестве растворов сравнения использовали 0,05% спиртовые растворы цикориевой, кофейной, 2,4-дигидроксикоричной и транс-коричной кислот. Детекцию пятен осуществляли в УФ свете при длине волны 254 нм.
Таблица 1
Результаты хроматографирования ГКК (гидролизатов ПБП) в системе хлороформ - этанол (8:2)
Объекты анализа Значения Rf Окраска зон исследуемых веществ
Водное извлечение из ПБП после 28 сут настаивания 0,81±0,05
0,78±0,05
0,48±0,05
Темно-фиолетовая
Светло-фиолетовая
Зелено-желтая
Кофейная кислота 0,83±0,05 Темно-фиолетовая
2,4-Дигидроксикоричная кислота 0,79±0,05 Светло-фиолетовая
Цикориевая кислота 0,48±0,05 Зелено-желтая
Результаты хроматографирования показали наличие в водных извлечениях из ПБП кофейной (Rf 0,81±0,05), 2,4-дигидроксикоричной (Rf 0,78±0,05) и цикориевой кислот (Rf 0,48±0,05) (табл. 1).
Определение количественного содержания ГКК в водных извлечениях из ПБП проводили методом ВЭЖХ с использованием хроматографа LC Prominence 20А (Shimadzu, Япония), оснащенного хроматографической колонкой Luna 5 μm C18 100 Å (250 × 4.6 мм) и диодно-матричным детектором (SPD-M20A) в следующих условиях: подвижная фаза: 0,1% раствор фосфорной кислоты-ацетонитрил; скорость потока элюента - 1 мл/мин.; температура колонки - 40°С; детектирование при длине волны 290 нм; объем вводимой пробы - 20 мкл (табл. 2).
Таблица 2
Схема градиента при определении содержания ГКК в водных извлечениях из ПБП методом ВЭЖХ
Время, мин. Концентрация ацетонитрила, %
0,01 10
8,00 22
9,00 22
10,00 40
15,00 40
19,00 10
25,00 10
Количественное содержание цикориевой кислоты в водных извлечениях из ПБП составило 0,393 мкг/мл, 2,4-дигидроксикоричной кислоты - 2,535 мкг/мл (табл.3).
Таблица 3
Содержание ГКК в водных извлечениях из ПБП
Пик № Время удерживания, мин ГКК Площадь
пика
Высота
пика
Концентрация, мкг/мл
1 10,548 2,4-Дигидроксикоричная кислота 45185 6518 2,535
2 14,151 Цикориевая кислота 5820 1287 0,393
Таким образом, фитостимулирующий эффект ПБП обусловлен присутствием гидроксикоричных кислот в составе продуктов его гидролитического разложения.

Claims (1)

  1. Способ получения стимулятора роста растений на основе продукта биодеструкции парацетамола, заключающийся в ферментативной биотрансформации парацетамола штаммом Rhodococcus ruber ИЭГМ 77 в концентрации 3,8×10-7 клеток/см3 в условиях периодического культивирования при температуре 28°C и скорости перемешивания 160 об/мин в минерально-солевой среде RS в течение 20 суток с последующим отделением от культуральной жидкости полученного в виде осадка продукта и его высушиванием.
RU2022123302A 2022-08-31 Способ получения фитостимулятора на основе продукта биодеструкции парацетамола и его применение RU2808280C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808280C1 true RU2808280C1 (ru) 2023-11-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2257059C1 (ru) * 2004-02-04 2005-07-27 Некоммерческое научно-производственное партнерство (ННПП) "НЭСТ М" Рострегулирующий комплекс, способ его получения, препарат на его основе и применение в сельскохозяйственной практике
JP2012092029A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd 植物成長調節剤、肥料組成物およびその製造方法
RU2629992C1 (ru) * 2016-05-18 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья) Способ стимулирования прорастания семян многолетних бобовых трав
RU2798871C1 (ru) * 2022-12-09 2023-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) Биопротектор для улучшения кондиционных свойств семян и снижения фитотоксичности тяжелых металлов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2257059C1 (ru) * 2004-02-04 2005-07-27 Некоммерческое научно-производственное партнерство (ННПП) "НЭСТ М" Рострегулирующий комплекс, способ его получения, препарат на его основе и применение в сельскохозяйственной практике
JP2012092029A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd 植物成長調節剤、肥料組成物およびその製造方法
RU2629992C1 (ru) * 2016-05-18 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья) Способ стимулирования прорастания семян многолетних бобовых трав
RU2798871C1 (ru) * 2022-12-09 2023-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) Биопротектор для улучшения кондиционных свойств семян и снижения фитотоксичности тяжелых металлов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОРОТАЕВ М.Ю., ВИХАРЕВА Е.В., БЕЛОНОГОВА В.Д., и др. "Фиторегулирующее действие продуктов бактериальной деструкции парацетамола", ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, Биология, 2017, вып.1, с. 60-68. ИВШИНА И.Б., РЫЧКОВА М.И., ВИХАРЕВА Е.В., и др. "Оптимизация процесса биодеструкции непригодных к медицинскому использованию лекарственных средств, производных фенола", ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, Биология, 2009, вып.10(36), с. 136-140. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xian et al. Removal of nutrients and veterinary antibiotics from swine wastewater by a constructed macrophyte floating bed system
US7759088B2 (en) Stable biodegradable, high water absorbable γ-polyglutamic acid hydrogel by 3-dimensional cross-linking and its preparation method
CN101503709B (zh) 利用地衣芽孢杆菌制备生物絮凝剂的方法
Park et al. Seasonal variations of Microcystis species and toxic heptapeptide microcystins in Lake Suwa
Hassimi et al. Bioflocculant production using palm oil mill and sago mill effluent as a fermentation feedstock: characterization and mechanism of flocculation
Huang et al. Evaluation of extracellular products and mutagenicity in cyanobacteria cultures separated from a eutrophic reservoir
CN108611285B (zh) 一种磺胺类抗生素降解菌及其应用
CN103031261B (zh) 无色杆菌属d-12及其在微生物降解乙草胺中的应用
RU2808280C1 (ru) Способ получения фитостимулятора на основе продукта биодеструкции парацетамола и его применение
EP1550469A1 (en) Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel
Chen et al. Organic matter in wastewater and treated wastewater-irrigated soils: Properties and effects
CN101475925A (zh) 一株喹啉降解菌及其培养方法和应用
Huang et al. Ozonation by-products and determination of extracellular release in freshwater algae and cyanobacteria
RU2707536C1 (ru) Штамм rhodococcus ruber иэгм 346 - биодеструктор диклофенака натрия
Chawla et al. Effect of linear alkylbenzene sulfonate on Scenedesmus quardicauda in culture
CN102827125B (zh) 大麦化感抑藻旋光异构体赛克灵的制备方法和应用
Agrawal et al. Biosorption for eliminating organic contaminants from wastewater
Wongsnansilp et al. Allelopathic effect of marigold (Tagetes erecta L.) leaf extract on growth of Chlorella vulgaris
Zhang et al. Potential effects of Cladophora oligoclora Decomposition: Microhabitat variation and Microcystis aeruginosa growth response
Angle et al. Decomposition of aflatoxin in soil
Russell et al. Investigations on “Sickness” in Soil: I. Sewage “Sickness”
CN115583731B (zh) 解淀粉芽孢杆菌在制备用于降解诺氟沙星的组合物中的应用
CN113801805B (zh) 一种能同时降解手性除草剂喹禾灵两种异构体的菌株及其应用
CN108094442A (zh) 一种除苔剂的制备方法
Duraisamy et al. Deportation of melanoidin in distillery spent wash using bacterial consortia-confirms through structural changes and Ao-Eb fluorescence