Biotransformation von Mikrokontaminaten durch aquatische Pilze

Abstract

Mikrokontaminanten, deren unvollständiger Abbau in Kläranlagen zur Verunreinigung der Oberflächengewässer und damit zu einer potentiellen Gefährdung der aquatischen Ökosysteme führt, sind zunehmend in den Blickwinkel der Öffentlichkeit gerückt. Mögliche mikrobielle Prozesse sowie die daran beteiligten Organismen und Enzyme, die nach der Freisetzung der Kontaminanten in die aquatische Umwelt zu deren Eliminierung beitragen, sind weitgehend unbekannt. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Biotransformation der polycyclischen Moschusduftstoffe Galaxolid® und Tonalid®, und des Tensidabbauproduktes technisches Nonylphenol durch zwei aquatische Pilze (Myrioconium sp., Stamm UHH 1-6-18-4 und Clavariopsis aquatica, Stamm WD(A)-00-01)). Die Umsetzung dieser beispielhaft ausgewählten Verbindungen durch beide Pilzstämme konnte sowohl für nicht identifizierte intrazelluläre Enzyme als auch für die extrazellulär vorkommende Laccase, die im Falle von Myrioconium sp. gereinigt und biochemisch charakterisiert wurde, nachgewiesen werden. Die dabei gebildeten Metabolite wurden mittels GC-MS-Analyse detektiert und an Hand ihrer massenspektrometrischen Daten Strukturvorschläge erarbeitet. Technisches Nonylphenol besteht aus einem Gemisch von Isomeren mit unterschiedlich verzweigter C9-Alkylkette. Die Trennung dieser Konfigurationsisomere, die die Grundlage für die Beschreibung der Biotransformation und resultierender Produkte bildet, erforderte die Anwendung spezieller gaschromatographischer und massenspektrometrischer Analysenmethoden.

Micro contaminants that are not completely degraded in waste water treatment plants are more and more in the public eye because of the resulting pollution of surface waters and their potential risks for aquatic ecosystems. Possible microbial processes as well as the involved organisms and enzymes which contribute to the elimination of micro contaminants in the aquatic environment are more or less unknown. The present manuscript describes the biotransformation of the polycyclic musk fragrances Galaxolide® and Tonalide®, and the surfactant degradation product technical nonylphenol by two aquatic fungi (Myrioconium sp., strain UHH 1-6-18-4 und Clavariopsis aquatica, strain WD(A)-00-01)). The transformation of these exemplary chosen substances by both fungal strains was shown for not identified intracellular enzymes as well as for the extracellular laccase which was isolated from Myrioconium sp. and biochemical characterized. The formed metabolites were detected by GC-MS-analysis and based on their mass spectrometric data structure proposals were given. Technical nonylphenol consists of an isomeric mixture of the differently branched C9-alkyl chain. The separation of the configuration isomers is essential for the characterization of the biotransformation processes and formed metabolites. Therefore, special gas chromatographic and mass spectrometric methods were applied for analysis.