Experimental evaluation and modeling of sorption behavior of neutral organic chemicals in storage lipids

Abstract

Fette sind bei der Bioakkumulation neutral organischer Chemikalien ein wichtiger, wenn nicht sogar der dominierende Part eines Organismus. Das Sorptionsverhalten von Speicherfetten wurde anhand von zahlreichen Verteilungskoeffizienten bei drei Milchsorten und mehreren tierischen und pflanzlichen Fetten untersucht. Die unterschiedlichen Fettsäurezusammensetzungen zeigen dabei keinen nennenswerten Einfluss auf das Verteilungsverhalten. Aus 247 Verteilungsgleichgewichten wurde eine Poly-Parameter lineare freie Energie Beziehung (pp-LFER) als Modell für die Speicherfett/Wasser Verteilung bei 37°C kalibriert. Zusätzlich wurden Verteilungsdaten bei 7°C gemessen, mit Hilfe derer die Enthalpie berechnet und zur Kalibrierung einer weiteren pp-LFER zur Temperaturabhängigkeit von Speicherfett/Wasser Verteilung genutzt wurde. Für multifunktionale Substanzen werden Vorhersagemethoden benötigt, denen mechanistisch basierte Ansätze zugrunde liegen. In dieser Arbeit wurden vier Modelle (ABSOLV, COSMOtherm, KOWWIN und SPARC) auf ihre Qualität der Vorhersage der Speicherfett/Wasser Verteilung in drei Schritten beurteilt.

Lipids can be seen as an important, if not even the dominating part for bioaccumulation of neutral organic chemicals in organisms. In the present work, the sorption behavior of storage lipids was investigated with numerous of partitioning coefficient for three milks and severa lvegetable and animal lipids. Here, it has been shown, that different fatty acid compositions reveal nodissimilarity of the partitioning behavior. From 247 substances, a polyparameter linear free energy relationship (pp-LFER) has been calibrated as a model for the lipid/water partitioning at 37°C. Additional partitioning data at 7°C were measured and calculated enthalpies have been used to calibrate another pp-LFER valid for temperature depending storage lipid/water partitioning. For complex and multifunctional substances mechanistically based alternative predictive methods that only require molecular structure as input information are of utmost importance. In the present study, four models, notably ABSOLV, COSMOtherm, KOWWIN and SPARC have been evaluated in a three step approach with respect to their performance of predicting storage lipid/water partitioning.