Bio-catalytic oxidation of aromatic pollutants caused by peroxidase from soybean
Abstract
This paper describes the biocatalytic performance of soybean peroxidase enzyme to oxidize aqueous aromatic pollutants such as organophosphorus pesticides and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and flavonoids from agro-industrial wastes. The conversions achieved were for the pesticides terbufos (14%) and dimethoate (30% conversion); for HPAs such as azulene (32%), 9-methyl anthracene (22%); anthracene, pyrene (29% each), and carbazole (18%); and for flavonoids such as ferulic acid (99%), quercetin (98%), rutin (50%) and naringin (10%). The tests were carried out on model samples and on simulated samples of contaminated effluents. In addition, the effect of pH and temperature on the enzyme activity was studied, being active from pH 3 to 6, and from 25 ˚C to 80 ˚C. The above concludes that soybean peroxidase is a good candidate for more comprehensive studies for possible application in effluents treatment containing aromatic pollutants
Keywords
biocatalysis, aromatic pollutants, soybean peroxidase
Author Biography
María Ixel Hernández Hernández
Estudiante de la licenciatura en Biotecnología por parte de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Interés por la ciencia y el medio ambiente desde el 2015 debido a la participación en el
Programa de “Fomento al interés por la carrera científica y tecnológica en niños y jóvenes” del Instituto de Ecología. Ha participado en diversos voluntariados en el Jardín Botánico, en laboratorios de Evolución Fúngica y Vegetal, así como en programas sociales de impacto social con la asociación Talokan con el proyecto “Comunidades en equilibrio”. Acreedora de becas de talento Universitario en el rubro de investigación además de las del programa “Haciendo Ciencia en la BUAP”. Participación como expositora en el “Congreso ProVocaciones Científicas 2021” del Instituto de Ecología y por el XXVI Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico. Actualmente trabaja en la oxidación de contaminantes emergentes mediante enzimas oxidativas.
Cynthia Romero Guido
Cynthia Romero Guido se graduó como Licenciada en Biología (2004) por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM), como Maestra en Biotecnología (2006) por el Centro de Investigación en Biotecnología de la UAEM y como Doctora en Ciencias (2012) por la Université de Bourgogne, Francia. Ha sido becaria del del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) de México y del Programa Alban de la Unión Europea para realizar estudios de maestría y doctorado, respectivamente. Recibió Mención Honorífica en los exámenes de tesis de Licenciatura y de Doctorado. Realizó una estancia posdoctoral (2013-2016) en el Departamento de Biología Molecular de Plantas del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México. Desde junio del 2016 se desempeña como Profesor Investigador en el Instituto de Ciencias
de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.
Publicaciones: 10
Capítulos de libros: 2
Eduardo Torres Ramírez
Eduardo Torres se graduó como Ingeniero Químico en la Universidad de Puebla (1994), y como MC
(1997) y Doctor (2000) en Ciencias Bioquímicas por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), bajo la dirección del Dr. Rafael Vázquez-Duhalt. De 2000 a 2006 trabajó como Investigador Científico en el Instituto Mexicano del Petróleo en el área de la biotecnología petróleo. En 2006 se incorporó al grupo del Dr. CM Niemeyer en la Universidad de Dortmund como investigador postdoctoral. De 2007 a 2009 trabajó como investigador de la UAM-Cuajimalpa. En la actualidad trabaja en la Universidad de Puebla como investigador en el Centro de Química en el Laboratorio de Bioinorgánica Aplicada. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel II.
Publicaciones: 44
Libros: 1
Patentes: 3
References
- H. I. Abdel-Shafy, M.S.M. Mansou, “A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: Source, environmental impact, effect on human health and remediation”, Egyptian Journal of Petroleum, vol 25, num. 1, pp. 107-123, 2016. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2015.03.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2015.03.011
- W. W. Anku, M. A. Mamo, and P. P. Govender, “Phenolic Compounds in Water: Sources, Reactivity, Toxicity and Treatment Methods”, In Phenolic Compounds - Natural Sources, Importance and Applications. M. Soto-Hernandez, M. Palma-Tenango, and M. d. R. Garcia-Mateos, Ed. IntechOpen, 2017. DOI: https://doi.org/10.5772/66927
- L. Wang, A.G. Asimakopoulos, K. Kannan, “Accumulation of 19 environmental phenolic and xenobiotic heterocyclic aromatic compounds in human adipose tissue”. Environmental International, vol. 78, pp. 45-50, 2015. DOI: 10.1016/j.envint.2015.02.015 DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2015.02.015
- J. Michałowicz, W. Duda, “Phenols – Sources and Toxicity”, Polish Journal of Environmental Studies, vol. 16, num. 3, pp. 347-362, 2007. Disponible en: http://www.pjoes.com/pdf-87995-21854?filename=Phenols%20_%20Sources%20and.pdf
- Y. Guo, K. Wu, X. Huo, and X. Xu, “Sources, Distribution, and Toxicity of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons” Journal of Environmental Health, vol. 73 (9), pp. 22–25, mayo, 2011. Disponible en: https://www.jstor.org/stable/26329217
- L.G.C Villegas, N. Mashhadi, M. Chen, l. “A Short Review of Techniques for Phenol Removal from Wastewater” Current Pollution Repots, vol. 2, pp. 157–167, Septiembre, 2016. https://doi.org/10.1007/s40726-016-0035-3 DOI: https://doi.org/10.1007/s40726-016-0035-3
- I.A. Saleh, N. Zouari, M.A. Al-Ghouti, “Removal of pesticides from water and wastewater: Chemical, physical and biological treatment approaches”, Environmental Technology & Innovation, vol. 9, num. 101026, Agosto, 2020. https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101026 DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101026
- M. Alcalde, M. Ferrer, F.J. Plou, A. Ballesteros “Environmental biocatalysis: from remediation with enzymes to novel green processes”, Trends in Biotechnology, vol. 24, num. 6, pp. 281-287, Junio, 2006. DOI: 10.1016/j.tibtech.2006.04.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2006.04.002
- S. Aaron, L.G. Cordova Villegas, W. Feng, K.E. Taylor, J.K. Bewtra, and N. Biswas, “Soybean peroxidase for industrial wastewater treatment: a mini review”, Journal of Environmental Engineering and Science, vol. 9 (3), pp. 181-186, Septiembre, 2014. https://doi.org/10.1680/jees.13.00013 DOI: https://doi.org/10.1680/jees.13.00013
- J. Hernandez, N.R. Robledo, L. Velasco, R. Quintero, M.A. Pickard, R. Vazquez-Duhalt, “Chloroperoxidase-Mediated Oxidation of Organophosphorus Pesticides”, Pesticide Biochemistry and Physiology, vol. 61, (2), pp. 87-98, 1998. https://doi.org/10.1006/pest.1998.2351 DOI: https://doi.org/10.1006/pest.1998.2351
- J.L. García-Zamora, M. Sánchez-González, J.A. Lozano, J. Jáuregui, T. Zayas, V. Santacruz, F. Hernández, E. Torres, “Enzymatic treatment of wastewater from the corn tortilla industry using chitosan as an adsorbent reduces the chemical oxygen demand and ferulic acid content”, Process Biochemistry, vol. 50, (1), pp. 125-133, Enero, 2015. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2014.10.012 DOI: https://doi.org/10.1016/j.procbio.2014.10.012
- S. Nagarajan, R. Nagarajan, J. Kumar, A. Salemme, A.R. Togna, L. Saso, and F. Bruno, “Antioxidant Activity of Synthetic Polymers of Phenolic Compounds”, Polymers, vol. 12 (8) 1646, Julio, 2020. https://doi.org/10.3390/polym12081646 DOI: https://doi.org/10.3390/polym12081646
- L. F. Rojas, P. Zapata, L. Ruiz-Tirado, “Agro-industrial waste enzymes: Perspectives in circular economy”, Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, vol. 34, (100585), Abril, 2022. https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2021.100585 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2021.100585
- G. Bairán, G. Rebollar-Pérez, E. Chávez-Bravo, E. Torres, “Treatment Processes for Microbial Resistance Mitigation: The Technological Contribution to Tackle the Problem of Antibiotic Resistance”, International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 17, (8866), Noviembre, 2020. DOI: 10.3390/ijerph17238866 DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph17238866
- L. Casella, E. Monzani, S. Nicolis, “Potential Applications of Peroxidases in the Fine Chemical Industries”, in Biocatalysis Based on Heme Peroxidases, E. Torres and M. Ayala, Ed. Springer, Berlin, Heidelberg, 2010. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-12627-7_6