Development of quality indicators of a new biostimulant from paracetamol waste

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Introduction. In recent years, there has been a substantial rise in the utilization of biostimulants in agricultural crop production. The authors’ extensive research over the years has revealed that the byproduct of bacterial degradation of paracetamol exhibits a notable stimulatory effect on various medicinal and agricultural plants from different families. It serves as an inducer for the accumulation of biologically active substances in these plants, thereby making it a promising and efficient biostimulant.

The purpose of this study is to establish a comprehensive set of indicators and create a preliminary specification for the quality control of the bacterial degradation product of paracetamol, which serves as a new biostimulant for medicinal and agricultural plants.

Material and methods. For this study, we utilized the bacterial degradation product of paracetamol, derived from a pharmaceutical substance with an expired shelf life. The product was obtained from the Laboratory of Alkanotrophic Microorganisms, Perm Federal Research Center UB RAS (Perm). We employed various methods to analyze the product, including determining the melting point through the capillary method, assessing lead, cadmium, and arsenic content using an atomic absorption spectrometer with electrothermal atomization (MGA-915M, Lumex, Russia) and the Mga software on a personal computer running the Windows®-2000/XP operating system. Additionally, we recorded the IR spectrum using a Specord M80 IR spectrometer (Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, Germany), and the electronic spectra were obtained with a Lambda EZ 201 spectrophotometer (PerkinElmer, USA). The quantification of phenolic hydroxyl and carboxyl groups was performed through back acid-base potentiometric titration.

Results: The product of bacterial degradation of paracetamol is practically insoluble in water, ether, very slightly soluble in chloroform, slightly soluble in hexane and acetonitrile, soluble in acetone and ethyl acetate, freely soluble in methyl alcohol, 95% ethyl alcohol and dimethyl sulfoxide. The melting point ranged from 150 to 206 °C, with decomposition. The heavy metal and arsenic content in samples of the product with varying shelf life complied with the standards outlined in general pharmacopoeia monograph 1.5.3.0009.15. The IR spectrum exhibited characteristic absorption bands of functional groups, including C–H aromatic (3042 cm-1), –OH phenolic (3425 cm-1), –NH– (3200 cm-1), and C= N (1609 cm-1). The electronic spectra of product solutions, in the concentration range of 5·10-6 to 2.5·10-5 g/cm3, displayed absorption maxima at λ=218 and λ=318 nm. The content of phenolic hydroxyls in the product composition ranged from 4.22 to 5.16 mmol-eq/g, while carboxyl groups ranged from 1.76 to 3.05 mmol-eq/g, comparable to the quantities found in humic acids.

Conclusions. We have established a comprehensive list of indicators and developed a preliminary specification for the quality control of the bacterial degradation product of paracetamol as a biostimulant for medicinal and agricultural plants.

作者简介

E. Vikhareva

Perm State Pharmaceutical Academy

编辑信件的主要联系方式.
Email: ajm@perm.ru
ORCID iD: 0000-0002-7202-0073

Dr.Sc. (Pharm.), Professor, Head of Department of Analytical Chemistry

俄罗斯联邦, Perm

E. Gapechkina

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: elizaveta.gapechkina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4626-3143

Post-graduate Student, Department of Analytical Chemistry

俄罗斯联邦, Perm

I. Mishenina

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: irin-mishenin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6496-7427

Ph.D. (Pharm.), Associate Professor, Department of Pharmaceutical Technology

俄罗斯联邦, Perm

E. Lyust

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: elenalyust@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1943-2669

Ph.D. (Pharm.), Associate Professor, Department of toxicological chemistry

俄罗斯联邦, Perm

M. Richkova

“Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences” – a branch of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: richkova@iegm.ru
ORCID iD: 0000-0002-6598-5870

Ph.D. (Biol.), Leading Engineer

俄罗斯联邦, Perm

参考

  1. Tripathi A., Pandey P., Tripathi S.N., Kalra A. Perspectives and potential applications of endophytic microorganisms in cultivation of medicinal and aromatic plants. Front Plant Sci. 2022; 13: 985429. doi: 10.3389/fpls.2022.985429.
  2. Evropejskij sovet industrii biostimuljatorov. Dostupno po: www.biostimulants.eu. Дата обращения: 03.07.2023.
  3. Kumari M., Swarupa P., Kesari K.K., Kumar A. Microbial Inoculants as Plant Biostimulants: A Review on Risk Status. Life (Basel). 2022; 13(1): 12. doi: 10.3390/life13010012.
  4. Jahin O.I., Lubjanov A.A., Jahin I.A. Biostimuljatory v agrotehnologijah: problemy, reshenija, perspektivy. Agrohimicheskij vestnik. 2016; 1: 15–21.
  5. Mattedi A., Sabbi E., Farda B., Djebaili R., Mitra D., Ercole C., Cacchio P., Del Gallo M., Pellegrini M. Solid-State Fermentation: Applications and Future Perspectives for Biostimulant and Biopesticides Production. Microorganisms. 2023; 11(6): 1408. doi: 10.3390/microorganisms11061408.
  6. Giordana A., Malandrino M., Zambon A., Lusvardi G., Operti L., Cerrato G. Biostimulants derived from organic urban wastes and biomasses: An innovative approach. Front Chem. 2023; 11: 969865. doi: 10.3389/fchem.2023.969865.
  7. Llorens E., Agustí-Brisach C. Biocontrol of Plant Diseases by Means of Antagonist Microorganisms, Biostimulants and Induced Resistance as Alternatives to Chemicals. Plants (Basel). 2022; 11(24): 3521. doi: 10.3390/plants11243521.
  8. Ma Y., Freitas H., Dias M.C. Strategies and prospects for biostimulants to alleviate abiotic stress in plants. Front Plant Sci. 2022; 13: 1024243. doi: 10.3389/fpls.2022.1024243.
  9. Gupta S., Bhattacharyya P., Kulkarni M.G., Doležal K. Editorial: Growth regulators and biostimulants: upcoming opportunities. Front Plant Sci. 2023; 14: 1209499. doi: 10.3389/fpls.2023.1209499.
  10. Gosudarstvennyj katalog pesticidov i agrohimikatov, razreshennyh k primeneniju na territorii Rossijskoj Federacii. Minsel'hoz Rossii. M. 05.06.2023. Dostupno po: https://mcx.gov.ru. Data obrashhenija: 03.07.2023.
  11. Korotaev M.Ju., Vihareva E.V., Ivshina I.B. Melanizacija poliaminofenolov v processe biotransformacii paracetamola kletkami Rhodococcus ruber IJeGM 77. Vestnik Permskogo universiteta. Ser. Biologija. 2016; 2: 166–170.
  12. GOST 32419-2022 Klassifikacija opasnosti himicheskoj produkcii. Obshhie trebovanija. Utv. prik. Feder. agentstva po tehn. regulir. i metrol. ot 07.07.2022 g. № 572-st. Dostupno po: https://base.garant.ru/405090455. Data obrashhenija: 03.07.2023.
  13. Mishenina I.I., Vihareva E.V., Guljaev D.K. Issledovanie fitostimulirujushhego dejstvija produktov biodestrukcii paracetamola na lekarstvennye rastenija semejstva Jasnotkovye. Mediko-farmacevticheskij zhurnal «Pul's». 2020; 22(4): 62–66. doi: 10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-4-62-66.
  14. Vihareva E.V., Slabinskaja E.A., Mishenina I.I., Rubcov D.F., Rychkova M.I. Stimulirujushhee dejstvie produkta biodestrukcii paracetamola na krapivu dvudomnuju. Voprosy biologicheskoj, medicinskoj i farmacevticheskoj himii. 2023; 26(5): 32–37. doi: 10.29296/25877313-2023-05-05.
  15. Vihareva E.V., Mishenina I.I., Agafonceva A.V., Rychkova M.I. Fitostimulirujushhaja aktivnost' produkta biodestrukcii paracetamolsoderzhashhih othodov. Formuly Farmacii. 2022; 4(3): 10–17. doi: 10.17816/phf119839.
  16. Vihareva E.V., Mishenina I.I., Gapechkina E.D., Seljaninov A.A., Rychkova M.I. Fitostimulirujushhee dejstvie produkta biodestrukcii paracetamola na kalendulu lekarstvennuju. Razrabotka i registracija lekarstvennyh sredstv. 2022; 11(4): 31–37. doi: 10.33380/2305-2066-2022-11-4(1)-31-37.
  17. Metodicheskoe rukovodstvo po klassifikacii smesevyh agrohimikatov dlja celej gosudarstvennoj registracii v chasti ocenki biologicheskoj jeffektivnosti i reglamentov na territorii Rossijskoj Federacii. Minsel'hoz Rossii. Moskva, 2020. Dostupno po: https://mcx.gov.ru/upload/iblock/403/403690ae-ccc645e83d0655eaf6f51828.pdf. Data obrashhenija: 03.07.2023.
  18. Regional'naja specializirovannaja kollekcija alkanotrofnyh mikroorganizmov. Dostupno po: iegmcol.ru. Data obrashhenija: 03.07.2023.
  19. Federal'naja jelektronnaja medicinskaja biblioteka: ofic. sajt. M.: Gosudarstvennaja farmakopeja RF. XIV izd. 2018. T. I–IV. Dostupno po: https://femb.ru/record/pharmacopea14. Data obrashhenija: 03.07.2023.
  20. Kovtun A.I., Hil'ko S.L., Rybachenko V.I. Potenciometricheskoe titrovanie solej guminovyh kislot. Nauchnye trudy Doneckogo nacional'nogo tehnicheskogo universiteta. Serija: Himija i himicheskaja tehnologija. 2010; 15(163): 15–20.
  21. Ritchie J.D., Perdue E.M. Analytical constraints on acidic functional groups in humic substances. Organic Geochemistry. 2008; 39: 783–799.
  22. Korotaev M.Ju. Potenciometricheskoe opredelenie kislotnyh grupp v produktah bakterial'noj destrukcii paracetamola. Nauka i obrazovanie v zhizni sovremennogo obshhestva. Sb. nauchnyh trudov po materialam Mezhdunar. nauchno-prakticheskoj konferencii. 2015; 2: 87–89.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig.1. Absorption spectra of solutions of the biodegradation product of paracetamol of different concentrations: 1 – 5·10-6 g/cm3; 2 – 1.0·10-5 g/cm3; 3 – 1.5·10-5 g/cm3; 4 – 2.0·10-5 g/cm3; 5 – 2.5·10-5 g/cm3

下载 (34KB)
3. Fig.2. Back potentiometric titration curve of 0.5% PBP solution in 0.1 M NaOH solution

下载 (96KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».