Vliv pH na vstřebávání léčiv rostlinami pěstovanými v hydroponních podmínkách

Michal Kroc

Bachelor's thesis

The impact of pH on uptake of pharmaceuticals by plant planted under hydroponic conditions

Abstract:

Tato práce se zabývá problematikou léčiv v životním prostředí. V rešeršní části práce jsou uvedeny nejvýznamnější zdroje kontaminace farmaceutickými látkami a jejich následný dopad na životní prostředí včetně možných cest, kterými se tyto látky mohou dostávat do potravního řetězce. V experimentální části práce jsme se s vedoucím práce, Ing. Alešem Klementem, PhD., zabývali pěstováním rostlin špenátu setého a rukoly seté v hydroponních podmínkách.Pěstování rostlin v hydroponních podmínkách mělo za cíl eliminovat půdní vlastnosti, které by mohly na experiment působit negativně, a zároveň přinést nové poznatky o absorpci léčiv do rostlinných tkání z hydroponního prostředí.Rostliny byly pěstovány s přídavkem mixu léčiv (carbamazepin, clindamycin, sulfamethoxazol) a byl zkoumán vliv pH na absorpci léčiv do rostlinných tkání. Zkoumané hodnoty pH (5,0; 6,5; 8,0) byly vybrány na základě hodnot pKa vybraných léčiv.Na odebraných vzorcích nadzemních a podzemních částí rostlin byla provedena analýza plochy pomocí softwaru ImageJ (verze 1.52a) a dále byly vzorky po zpracování odeslány k měření zbytkových koncentrací léčiv. Analýza koncentrací byla provedena specializovaným pracovištěm Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity ve Vodňanech metodou kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS).Byl prokázán a popsán vliv zkoumaných hodnot pH na vstřebávání vybraných léčiv rostlinami špenátu setého a rukoly seté z hlediska příznivých i nepříznivých podmínek pro růst rostlin. Nejvyšší koncentrace léčiv byly u rostlin špenátu detekovány pro neutrální oblast pH, zatímco u rostlin rukoly pro oblast zásaditou. Rostliny nejlépe absorbovaly do rostlinných tkání léčivo carbamazepin, méně pak clindamycin a nejméně sulfamethoxazol.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the issue of pharmaceuticals in the environment. In the research part of the thesis there are mentioned the most important sources of contamination by pharmaceutical substances and their subsequent impact on the environment including possible ways by which these substances can enter the food chain. In the experimental part of the thesis we are with the supervisor, Ing. Aleš Klement, PhD., were engaged in growing spinach plants and arugula planted in hydroponic conditions.The cultivation of plants in hydroponic conditions was aimed at eliminating soil properties that could negatively affect the experiment and at the same time bring new knowledge about the absorption of pharmaceuticals into plant tissues from the aquatic environment.Plants were grown with the addition of a drug mix (carbamazepine, clindamycin, sulfamethoxazole) and the effect of pH on drug absorption into plant tissues was investigated. The pH values examined (5.0; 6.5; 8.0) were selected based on pKa values of the selected pharmaceuticals. An analysis of the area using ImageJ software (version 1.52a) was performed on the above-ground and underground plant samples, and samples were sent for measurement of residual drug concentrations after processing. The analysis of concentrations was carried out by a specialized workplace of the Faculty of Fisheries and Protection of Waters of the University of South Bohemia in Vodňany using liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS / MS).The influence of pH values on the absorption of selected pharmaceuticals by spinach and arugula plants in terms of both favorable and unfavorable conditions for plant growth was demonstrated and described. The highest drug concentrations were detected in the spinach plant for the neutral pH region, while in the plants the arugula was found to be basic pH. Plants best absorbed carbamazepine, less clindamycin, and the least sulfamethoxazole into plant tissues.

Keywords

léčiva, vliv pH, rostliny, hydroponie

Keywords

plants, pharmaceuticals, hydroponics, pH influence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Aleš Klement, Ph.D.
• Reader: Miroslav Fér, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Public Administration in Agriculture and Landscape Management / Public Administration in Agriculture and Landscape