Ефективність лакказо-медіаторних систем у процесах оксидативної деградації екополлютантів

Abstract

Досліджено бікаталітичні ферментно-медіаторні системи на основі лаккази Trametes versicolor та NOH-сполук (віолурова кислота, 1-гідроксибензотріазол, арилзаміщені N-гідроксифталіміди) у радикально-ланцюгових процесах оксидативної деградації екополлютантів. Поєднання ферментативного та органічного каталізу приводить до сильного синергетичного ефекту і дозволяє окиснювати складні органічні сполуки, стійкі до фізичної, хімічної та біологічної деградації. Лакказо-медіаторні системи були протестовані в процесах окиснення синтетичних барвників різної структури – індігоїдних, антрахінонових, трифенілметанових, азобарвників, а також антибіотиків тетрациклінової групи. Для оптимізації процесів вивчали субстратну специфічність лаккази, а також вплив різних чинників на активність каталітичної системи: температури, рН, концентрації складових каталітичної системи, часу інкубації. Кінетичні параметри процесів окиснення визначали із залежностей Міхаеліса-Ментен. Встановлено, що ефективність медіаторів у процесах лакказо-каталізуємого окиснення збільшується в ряді: 4-Cl-N-гідроксифталімід < N-гідроксифталімід < 4-CH3O-N-гідроксифталімід < 1-гідроксибензотріазол < віолурова кислота. Показано, що досліджені лакказо-медіаторні системи можуть використовуватись багаторазово у циклічному режимі, що свідчить про їх високу ефективність.

Bicatolytic enzyme-mediator systems based on laccase Trametes versicolor and NOH-compounds (violuric acid, 1-hydroxybenzotriazole, aryl-substituted N-hydroxyphthalimides) in radical-chain processes of oxidative degradation of ecopollutants have been studied. The combination of enzymatic and organic catalysis leads to a strong synergistic effect and allows the oxidation of complex organic compounds that are resistant to physical, chemical, and biological degradation. The laccase-mediator systems were tested in the oxidation of synthetic dyes of various structures – indigo, anthraquinone, triphenylmethane, azo dyes, as well as antibiotics of the tetracycline group. To optimize the processes, the substrate specificity of the laccase was studied, as well as the influence of various factors on the catalytic system activity: temperature, pH, concentration of the catalytic system components, and incubation time. The kinetic parameters of oxidative processes were determined from the Michaelis-Menten dependences. It was found that the efficiency of mediators in the oxidation processes catalyzed by laccase increases in the following series: 4-Cl-N-hydroxyphthalimide < N-hydroxyphthalimide < 4-CH3O-N-hydroxyphthalimide < 1-hydroxybenzotriazole < violic acid. The possibility of multiple use of the studied laccase-mediator systems in a cyclic mode is shown, which indicates their high efficiency.