10º. foro en ciencias químicas y bioquímicas libro de ...30 – 12:00 jorge marcelo sosa balám...

10º. Foro en Ciencias Químicas y Bioquímicas

Libro de Resúmenes

7 y 8 de septiembre de 2017

Facultad de Ingeniería Química-UADY, Mérida, Yucatán

POSGRADO INSTITUCIONAL EN CIENCIAS QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS

Foro en Ciencias Químicas y Bioquímicas

POSGRADO INSTITUCIONAL EN CIENCIAS QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS

7 y 8 de septiembre de 2017 Facultad de Ingeniería Química-UADY, Mérida, Yucatán

Libro de Resúmenes

Comité Organizador

Coordinador

Dra. Maira Rubi Segura Campos

Miembros del Comité Académico del PICQB

Dr. Alejandro Ávila Ortega Dr. Manuel Hernán Barceló Quintal

Dr. Cristian Carrera Figueiras Dra. Zhelmy del Rocío Martín Quintal

M. en C. Daniel Humberto Rosas Sánchez

Dr. Rubén Marrero Carballo Dr. Víctor Ermilo Arana Argáez

Dr. Julio César Sacramento Rivero Dr. Alejandro Zepeda Pedreguera

Dr. Julio César Torres Romero

Disponible en:

www.picqb.uady.mx

[email protected]

FORO DE CIENCIAS QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS

Facultad de Ingeniería Química 7 de septiembre de 2017

PROGRAMA

Hora Auditorio de la Facultad de Ingeniería Química

9:00 – 09:30 Ceremonia de Inauguración del 10° Foro PICQB 2017

Dr. José de Jesús Williams Rector de la Universidad Autónoma de Yucatán

09:30 – 10:30

Moderador Dr. Julio César Torres Romeo”

Conferencia Inaugural Dr. Juan Antonio Juárez Moreno

“Preparación de un material compuesto pdms/colágeno con uso potencial como sustituto de piel”

Hora Audiovisual 1

Moderador: Dr. Manuel Hérnan Barceló Quintal

Audiovisual 2 Moderador: Víctor Ermilo Arana Argáez

10:40 – 11:05

Areli Carrera Lanestosa Funcionalidad metabolica de glucosidos mayoritarios y compuestos fenolicos en extractos de hojas y tallos de una variedad criolla de Stevia rebaudiana bertoni adaptada al cultivo en el sureste mexicano.

Ine Mayday Salazar Vega Caracterización de películas formuladas a partir de componentes de chia (Salvia hispanica, L) para la conservación de aceites vegetales

11:10 – 11:35

Alfredo Cordova Lizama Cavitación ultrasónica como estrategia para intensificar la digestión anaerobia de lodos activados residuales.

Alfredo Arias Trinidad Encapsulación de fracciones peptídicas de

Phaseolus lunatus con actividad antioxidante utilizando goma nativa de

Guazuma ulmifolia

11:40 – 12:05

Ivan Eleazar Castro Cisneros Síntesis y caracterización de nuevos materiales para remoción de contaminantes inorgánicos disueltos en solución

César Antonio Cima Mukul Remoción de metales pesados de soluciones acuosas mediante zeolita natural tipo clinoptilolita modificada.

12:10 – 12:35

Ruth Lezama García Formulación de películas elaboradas de biopolímeros extraídos de pixoy (Guazuma ulmifolia) o flamboyán (Delonix regia), incorporando péptidos de frijol lima (Phaseolus lunatus) y su evaluación antimicrobiana y cicatrizante.

Jasmín Salazar Mendoza Estudio químico de Halichondria magniconulosa (porofera: demospongiae) del litoral del estado de Yucatán.

12:40-13:05

Irving Francisco Sosa Crespo Evaluación del efecto In vitro e In vivo sobre el metabolismo glúcido de fracciones peptídicas derivadas de la hidrólisis enzimática de semillas de chía (Salvia 3ispánica L.)

Karla Itzel Alcalá Escamilla propiedades fisicoquímicas y bioactivas de la jalea real obtenida de abejas Apis mellifera alimentadas con dos fuentes de proteínas

13:10-14:10

RECESO Y SESIÓN DE POSTERS

14:20-15:20

AUDITORIO FIQ Moderador: Julio César Sacramento Rivero

CONFERENCIA MAGISTRAL

Dr. Geovanny Nic Can “Regulación epigenetica de la función de las células de la pulpa dental humana”

15:25-15:50

Melissa Eugenia Bermejo Cruz Evaluación del potencial antioxidante y propiedades fisicoquímicas de películas elaboradas a partir de hidrolizados proteicos de canola (Brassica napus L.)

Karla Daniela Chikani Cabrera Evaluación técnica y ambiental de la producción de biodiesel en méxico

15:55-16:20

Carlos Eduardo Cervera Chin Diseño y construcción de un calorímetro de reacctción para caracterizar reacciones en fasse líquida y con sensibilidad ára monitorear respuestas caloríficas de sistemas biológicos de baja emisión térmica.

Suleidy Anahí Torres Hernández Síntesis y caracterización de compuestos de cobalto (ii) y niquel (ii) derivados de cloroquinolina.

8 de septiembre de 2017

PROGRAMA Hora Auditorio de la Facultad de Ingeniería Química

9:30 – 10:30

Moderador: Dra. Maira Rubí Segura Campos CONFERENCIA MAGISTRAL Dra. Angel Herrera España

Laboratorio de Química Farmacéutica, Facultad de Química, UADY “Modificación estructural de productos naturales y sus aplicaciones potenciales”

Hora Audiovisual 1

Moderador: M. en C. Daniel H.Rosas Sánchez

Audiovisual 2 Moderador: Dr. Rubén Marrero Carballo

10:40 – 11:05

Víctor Yañez Pérez Elucidación del mecanismo de acción vasorrelajante de la especie vegetal Bursera graveolens (Kunth) Triana & Planch.

Darío Alcides Guillen Duarte Efecto de la concentración de sustancias orgánicas en medio acuoso sobre el transporte de masa en reactores intermitentes.

10:30– 11:00

Dianela Silvana Lara Nah Aplicación de agentes oxidantes para la modificación estructural de la pristimerina.

Sara Medina Gómez Caracterizacion estructural de compuestos obtenidos a partide la familia halichondriidae por medio de resonancia magnénica núclear y cálculos teóricos.

11:00 – 11:30

Patricia Esmeralda Vázquez Quintal Determinación de metales en propóleo y sus extractos etanólicos por espectrometría de emisión con plasma de microondas.

Oscar Ricardo Gongora García Transferencia interfacial de oxígeno en biorreactores de columna de burbujeo con medios de cultivo sintéticos.

11:30 – 12:00

Jorge Marcelo Sosa Balám Síntesis de cumarinas derivadas de lupeol

Jenner Antonio Us Medina Determinación de la actividad antioxidante, antiinflamatoria y análisis fitoquímico de extractos de Cnidoscolus aconitifolius

12:00 – 12:30 Ivan Humberto Chan Zapata

Evaluación del efecto anti-inflamatorio de derivados proteicos de Salvia hispanica L.

Manuel Uriel Chacón Argáez Polimerización radical viviente del mirceno a través del proceso raft

Receso y Sesiónde Posters

12:30-13:30

Moderador: Dr. Julio César Torres Romero

CONFERENCIA MAGISTRAL Dra. Beatriz Rodas Junco

“Modificación estructural de productos naturales y sus aplicaciones potenciales 13:30-14:30 Ceremonia de Clausura

Entrega de Constancias

CONTENIDO

PRESENTACIONES ORALES

Estudiante Título del Trabajo Página

Areli Carrera Lanestosa

Funcionalidad metabolica de glucosidos mayoritarios y compuestos fenolicos en extractos de hojas y tallos de una variedad criolla de Stevia rebaudiana bertoni adaptada al cultivo en el sureste mexicano.

8

Ine Nayday Salazar Vega

Caracterización de películas formuladas a partir de componentes de chia (Salvia hispanica, L) para la conservación de aceites vegetales. 10

Alfredo Cordova Lizama

Cavitación ultrasónica como estrategia para intensificar la digestión anaerobia de lodos activados residuales.

12

Alfredo Arias Trinidad Encapsulación de fracciones peptídicas de Phaseolus lunatus con actividad antioxidante utilizando goma nativa de Guazuma ulmifolia

14

Ivan Eleazar Castro Cisnero

Síntesis y caracterización de nuevos materiales para remoción de contaminantes inorgánicos disueltos en solución

16

Cesar Antonio Cima Mukul

Remoción de metales pesados de soluciones acuosas mediante zeolita natural tipo clinoptilolita modificada.

18

Ruth Lezama García

Formulación de películas elaboradas de biopolímeros extraídos de pixoy (guazuma ulmifolia) o flamboyán (Delonix regia), incorporando péptidos de frijol lima (phaseolus lunatus) y su evaluación antimicrobiana y cicatrizante.

20

Jasmin Salazar Mendoza

Estudio químico de Halichondria magniconulosa (porifera: demospongiae) del litoral del estado de Yucatán. 22

Irving Francisco Sosa Crespo

Evaluación del efecto in vitro e in vivo sobre el metabolismo glúcido de fracciones peptídicas derivadas de la hidrólisis enzimática de semillas de chía (Salvia hispanica L.).

24

Karla Itzel Alcalá Escamilla

Propiedades fisicoquímicas y bioactivas de la jalea real obtenida de abejas Apis mellifera alimentadas con dos fuentes de proteínas 26

Melissa Eugenia Bermejo Cruz

Evaluación del potencial antioxidante y propiedades fisicoquímicas de películas elaboradas a partir de hidrolizados proteicos de canola (Brassica napus L.). 28

Karla Daniela Chikani Cabrera

Evaluación técnica y ambiental de la producción de biodiesel en méxico 30

Estudiante Título del Trabajo Página

Carlos Eduardo Cervera Chin

Diseño y construcción de un calorímetro de reacctción para caracterizar reacciones en fasse líquida y con sensibilidad ára monitorear respuestas caloríficas de sistemas biológicos de baja emisión térmica.

32

Suleidy Anahí Torres Hernández

Síntesis y caracterización de compuestos de cobalto (II) y niquel (II) derivados de cloroquinolina.

34

Victor Yañez Pérez Elucidación del mecanismo de acción vasorrelajante de la especie vegetal Bursera graveolens (Kunth) Triana & Planch.

35

Dario Alcides Guillen Duarte

Efecto de la concentración de sustancias orgánicas en medio acuoso sobre el transporte de masa en reactores intermitentes

37

Dianela Silvana Lara Nah

Aplicación de agentes oxidantes para la modificación estructural de la pristimerina. 39

Sara Medina Gómez Caracterizacion estructural de compuestos obtenidos a partide la familia halichondriidae por medio de resonancia magnénica núclear y cálculos teóricos

41

Patricia Esmeralda Vázquez Quintal

Determinación de metales en propóleo y sus extractos etanólicos por espectrometría de emisión con plasma de microondas

43

Oscar Ricardo Gongora García

Transferencia interfacial de oxígeno en biorreactores de columna de burbujeo con medios de cultivo sintéticos.

45

Jorge Marcelo Sosa Balam

Síntesis de cumarinas derivadas de lupeol. 47

Jener Antonio Us Medina

Determinación de la actividad antioxidante, antiinflamatoria y análisis fitoquímico de extractos de Cnidoscolus aconitifolius 49

Ivan Humberto Chan Zapata

Evaluación del efecto anti-inflamatorio de derivados proteicos de Salvia hispanica L.

51

Manuel Uriel Chacón Argáez

Polimerización radical viviente del mirceno a través del proceso Raft 53

8

FUNCIONALIDAD METABOLICA DE GLUCOSIDOS MAYORITARIOS Y COMPUESTOS FENOLICOS EN EXTRACTOS DE HOJAS Y TALLOS DE UNA VARIEDAD CRIOLLA DE Stevia rebaudiana BERTONI ADAPTADA AL CULTIVO EN EL SURESTE MEXICANO.

Carrera-Lanestosa A., Moguel-Ordoñez, Y., Segura-Campos M.R Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Km. 33.5, Tablaje Catastral 13615, Colonia Chuburná de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P. 97203, [email protected] Introducción. El síndrome metabólico se ha convertido en un problema de salud pública, debido a que las personas afectadas con este síndrome están en riesgo constante de presentar enfermedades cardiovasculares. En México, las enfermedades cardiovasculares son la primera causa de morbilidad y mortalidad, la cardiopatía isquémica es la primera causa de muerte en hombres y las enfermedades crónicas actuales presentes en el síndrome metabólico, como la DM y HTA son factores de riesgo para la enfermedad vascular cerebral (EVC). El interés científico dirigido a la búsqueda de fitoterapéuticos ha validado el uso de plantas medicinales y han encontrado nuevos compuestos con propiedades biofuncionales, tal es el caso de la S. rebaudiana Bertoni, que se ha encontrado que contiene más de un centenar de fitoquímicos [1] y que se ha utilizado como edulcorante natural acalórico debido a que sus glucósidos no afectan la concentración de glucosa en sangre. En el presente trabajo se estudiará una variedad criolla seleccionada y denominada (INIFAP C01), cultivada en la península de Yucatán, se cuantificará el contenido de compuestos fenólicos y glucósidos mayoritarios de esteviol, se evaluarán sus actividades antioxidante, inhibitoria de la ECA y antidiabética utilizando ensayos in vitro, así como el efecto hipotensor, antihiperglucemiante y antioxidante de sus fitoquímicos sobre un modelo experimental en ratas. Metodología. Se emplearon 40 ratas Wistar de 2 meses de edad con un peso de 200 a 250 g, las cuales se mantuvieron en una habitación aislada a una temperatura de 22 °C con ciclos de 12 h de luz/oscuridad. Se realizó un proceso de inducción de SM durante 8 semanas, utilizando un modelo de modificación nutrimental donde se le dio a ingerir a las ratas agua con sacarosa al 20% por volumen de agua, la cual se fue administrada diariamente a libre demanda durante todo el proceso. Posteriormente a las 8 semanas se le determinó la presión arterial (PA) con un esfigmomanómetro no-invasivo para ratas modelo Kent Scientific CODA Standar para presión adquirido de Científica Senna y también se realizó la determinación de glucosa en sangre [2], la cual fue medida por medio de un glucómetro digital Accu-Chek Active marca Roche, obteniendo la sangre por medio de la técnica de punción de cola y por último se obtuvieron los pesos netos de cada rata. Esta primera medición de PA, y concentración de glucosa representó el valor inicial, antes de los tratamientos. Se les administró a las ratas seleccionadas una dosis de 25 mg de extractos liofilizados/kg de peso corporal, durante cuatro semanas por medio de un embolo de acero inoxidable para evitar pérdida de muestra a evaluar [3]. Resultados y Discusión En el presente estudio los extractos de hojas de ambos municipios mostraron un efecto antihipertensivo gradual en la reducción de los niveles de la PAS y PAD en ratas Wistar con SM, administradas de manera intragástrica durante 4 semanas; las reducciones fueron de 29.31-30.47 y de 36.69-36.98% de PAS y PAD respectivamente, al terminar la cuarta semana de tratamiento. Algunos autores reportan una reducción de 18.63% en la presión arterial media (PAM) a los 40 días de tratamiento, administrando extracto acuoso de S. rebaudiana de manera intragástrica a ratas Wistar sanas (2 mL/rata) con una concentración de 66.7 g de hojas secas/100 mL de solución final, dos veces al día por 20, 40 y 60 días

9

[4]. En el estudio realizado por Melis se observa una reducción de la PAM menor que el presente estudio aun cuando se administró por más de 40 días, esto puede deberse a que las ratas utilizadas en el presente estudio son inducidas a SM con alimentación rica en sacarosa al 20%, con sus niveles de PA alterados y las ratas utilizadas por Melis fueron ratas totalmente sanas; por lo tanto, la reducción fue mucho menor, encontrando con esto que el extracto puede ser inocuo al ser utilizado por individuos sanos, sin causar problemas de hipotensión. En el presente estudio, los extractos mostraron efecto antihiperglucemiante en la OGTT de 14.83 y 8.2% de reducción de los niveles de glucosa a los 60 minutos después de la carga de glucosa intragástrica, estos valores fueron menores a los reportados por otros autores [5], los cuales realizaron una curva de glucosa intraperitoneal, donde se les administró esteviósido vía oral a ratas Wistar diabéticas con estreptozotocina y ratas normales inducidas con fructuosa (60%) por 4 semanas, para inducir la resistencia a la insulina, se administraron dosis de 0.5, 1 y 5 mg/kg de esteviósido y una inyección de glucosa de (1g/kg) y las mediciones fueron a los 30, 60, 90 y 120 minutos después de la glucosa administrada. Esta diferencia puede deberse a que en el presente trabajo se trabajó con extractos liofilizados, los cuales contienen 2.7 y 1.7 mg de esteviósido en 25 mg de extracto respectivamente, los cuales son concentraciones menores a los 5 mg de esteviósido puro; sin embargo, cabe destacar que la disminución de la glucosa en este estudio se llevó a cabo en el minuto 60 y no a los 90 minutos reportado por Chang. Conclusiones. Los extractos mostraron un buen efecto antihiperglucemiante e antihipertensivo en la PAS y PAD, los cuales pueden ser inocuos al ser utilizados por individuos sanos, sin causar problemas de hipotensión e hipoglucemia. Agradecimiento. Esta tesis forma parte del proyecto 14304018979 “Desarrollo de productos alimenticios elaborados con hoja de S. rebaudiana Bertoni financiado por Fondos Fiscales-INIFAP”. Referencias. 1. Shukla, S., Mehta, A., Mehta, P., & Bajpai, V. (2012). Antioxidant ability and total phenolic content of aqueous leaf extract of S. rebaudiana Bert. Exp and Toxicol Pathol, 64, 807–811. 2. Shivanna, N., Naika, M., Khanum, F., & Kaul, V. K. (2012) Antioxidant, anti-diabetic and renal protective properties of S. rebaudiana. J of Diab and Its Comp, 6, 1-12. 3. Singh, S., Garg, V., Yadav, D., Beg, M.N. & Sharma, N. (2012). In vitro antioxidative and antibacterial activities of various parts of S. rebaudiana (bertoni). Inter J of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 4(3), 468-473.Muanda F.N., Soulimani, R., Diop, B. & Dicko, A. (2011). Study on chemical composition and biological activities of essential oil extracts from S. rebaudiana Bertoni leaves. Food Science and Technology, 44, 1865-1872. 4. Melis, M.S. (1995) Chronic administration of aqueous extract of Stevia rebaudiana in rats: renal effects. J Ethnopharmacol, 47, 129-134. 5. Chang, J.C., Wu, M.C., Liu, I.M. & Cheng, J.T. (2005). Increase of insulin sensitivity by stevioside in fructose-rich chowfed rats. Horm Metab Res, 37(10), 610-6.

10

CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS FORMULADAS A PARTIR DE COMPONENTES DE CHIA (Salvia hispanica, L) PARA LA CONSERVACIÓN DE ACEITES VEGETALES

Salazar-Vega I., Segura-Campos M.

Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Km. 33.5, Tablaje Catastral 13615, Colonia Chuburná de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P. 97203, [email protected]

Introducción. En los últimos años se ha manifestado una gran inclinación por la investigación y utilización de recursos naturales autóctonos con potencial uso comercial e industrial, que no causen daño al medio ambiente, que sean fáciles de cultivar, de explotar y que tengan valor nutrimental. Tal es el caso de la semilla llamada chía (Salvia hispánica), que actualmente es cultivada en muchos estados de la República Mexicana. A esta semilla se le ha atribuido muchas propiedades nutrimentales, sobre todo por su buen contenido de ácidos grasos poliinsaturados y proteínas, así también por la capacidad de formar una sustancia mucilaginosa en presencia de agua [1]. El potencial uso de esta semilla es muy amplio y por ello el interés de este trabajo es aprovechar integralmente este recurso natural para el desarrollo de nuevos materiales (películas biodegradables) que pudieran ser utilizados para mejorar la calidad de los alimentos. Por otra parte, uno de los factores más comunes en la pérdida de calidad y disminución del valor comercial de los alimentos envasados, es el oxígeno [2]. Éste es responsable de muchos procesos de degradación en los alimentos tal como la oxidación, la cual se podría reducir efectivamente empleando películas que limiten la permeabilidad al oxígeno, por ejemplo, aquellas hechas a partir de proteínas y carbohidratos. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo estuvo encaminado a la evaluación de las propiedades físico-mecánicas de películas formuladas a partir de componentes de chía (Salvia hispanica) para la conservación de aceites vegetales. Metodología. Para la extracción del mucilago (MC) se preparó una suspensión de semilla entera/agua en relación 1:40 (p/v). Se mezcló, filtró y liofilizó. Las semillas residuales se trituraron y se extrajo el aceite con hexano. Posteriormente, se volvió a moler hasta un tamaño de partícula de 0.5 mm y se tamizó a través de una malla Tyler 100 (140 μm). Se separó la proteína solubilizándola a pH 12 y precipitándola a pH 4. El concentrado proteínico (CPC) resultante se secó por liofilización. Con el MC y CPC se prepararon suspensiones al 1% (p/v) en 7 proporciones (1:0, 1:1, 1:2, 1:4, 4:1, 2:1, 0:1), ajustando el pH a 12 y glicerol como agente plastificante al 20% (p/p). Se vertieron en cajas de Petri y se secaron en una estufa por 23 h [3]. La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se determinó por el método de copa seca de la ASTM D1653, donde se añadió CaCl2 dentro de frascos de vidrio sin tapa, los cuales se cubrieron con las películas, se sellaron y almacenaron a una humedad relativa de 61% y 23°C. Los pesos de los frascos se registraron durante 5 días y se calculó la PVA al multiplicar la velocidad de transferencia del vapor (g/s) por el espesor de la película (m), dividido entre el área de trasferencia del vapor (m2) y la diferencia de presión (2791.9 Pa). La capacidad antioxidante de las películas se determinó por el método DPPH y ABTS. La primera se basó en la medida de absorbancia del radical 2,2-Difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) 0.1 mM disuelto en etanol al 98%, a 517 nm de longitud de onda. Para la segunda se empleó el método de captación de radicales 2,2’-Azinobis-3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfónico (ABTS) generados por la reacción con K2S2O8 70 mM, medidos a 734 nm. Para ambos métodos se calculó el Coeficiente antioxidante equivalente de trolox (TEAC). A los resultados obtenidos de todas las pruebas se les realizó un análisis de varianza (ANOVA) de una sola vía y una comparación de medias utilizando el método Bonferroni con un nivel de confianza del 95%. Resultados y Discusión. La película formulada únicamente con CPC (0:1) no se logró formar, por lo que se excluyó para los análisis realizados. Los valores de PVA (10.5±0.73 y 10.9±0.87 x10-11 g/m.s.Pa) para las películas con mayor contenido de MC (4:1, 1:0) fueron mayores (p<0.05) en comparación con las demás (7.55±0.15, 7.53±0.95, 7.92±0.95 y 7.81±0.81 x10-11 g/m.s.Pa para 1:4, 1:2, 1:1 y 2:1 respectivamente). Las primeras películas mencionadas exhibieron mayor disponibilidad de grupos -OH lo que favoreció la transmisión de vapor a través de ella, contribuyendo con el proceso de adsorción y desorción de las moléculas

11

de agua. Este resultado fue similar al estudio de Salamanca et al. [4], donde al disminuir el contenido de mucílago de linaza en películas hechas con quitosano al 1% (p/v), la PVA se redujo de 18.79 a 15.59 x10-10 g/m.s.Pa. Los resultados de la capacidad antioxidante por el método DPPH, mostraron que el valor de TEAC fue el más alto (0.151±0.008, 0.136±0.003 y 0.131±0.008 mM por mg de película) para los tratamientos 1:4, 1:2 y 1:1, difiriendo (p<0.05) de las formulaciones con mayor contenido de MC siendo 0.093±0.005, 0.102±0.007 y 0.106±0.003 mM/mg los valores de TEAC para 2:1, 4:1 y 1:0, respectivamente. Es decir, el TEAC reportó un ligero aumento con el incremento de CPC en la película debido probablemente a que aminoácidos reactivos como la tirosina mostraron mayor capacidad para donar H y neutralizar radicales. Por otro lado, el TEAC resultante del método ABTS fue significativamente diferente (p<0.05) para todas las películas, siendo de 0.154±0.003, 0.053±0.002, 0.033±0.002, 0.038±0.002, 0.023±0.000, 0.006±0.004 mM por mg de película para las formulaciones 1:4, 1:2, 1:1, 2:1, 4:1 y 1:0, respectivamente. El valor más alto de TEAC dado por las películas con más CPC, pudo estar relacionado a un mayor potencial de ionización por parte de los aminoácidos y por consiguiente mayor neutralización de los radicales catiónicos. Otros investigadores reportaron valores similares de TEAC, por ejemplo, Bonilla y Sobral [5] prepararon películas con gelatina al 4% p/v y glicerol al 20% p/p con respecto a la proteína cuyo valor de TEAC fue de 0.15 mM/mg y Albertos [6] usaron una mezcla de quitosano al 1.5% p/v y glicerol al 50% p/p respecto al polisacárido arrojando un TEAC cercano a 0.05 mM/mg. Conclusiones. Las formulaciones con mayor contenido de MC (4:1 y 1:0) fueron las de mayor PVA (10.5 y 10.9 x10-11 g/m.s.Pa, respectivamente), mientras que para los demás tratamientos fue menor. Valores bajos de PVA son deseables en los materiales de empaque, ya que podrían reducir el deterioro de los alimentos que contienen. El TEAC resultante del método DPPH y ABTS mostró que tanto el MC como el CPC en las películas manifestaron cierta actividad antioxidante, siendo éste último el componente que mayormente contribuyó (TEAC para 1:4 con 0.151 y 0.154 mM/mg en los análisis mencionados). Esta característica indica que se podría reducir la oxidación de alimentos cuyo material de empaque incluya al CPC. Agradecimiento. Esta tesis forma parte del proyecto 189741 “Aspectos tecnológico-funcionales de subproductos de chía (Salvia hispanica, L) aplicables al desarrollo de alimentos”. Número de becario 176013. Referencias. 1. Ayerza R. (2010). Effects of Seed Color and Growing Locations on Fatty Acid Content of Two Chia (Salvia

hispanica L.) Genotypes. J Am Oil Chem Soc. vol (87): 1161–1165. 2. Brown, W. (1992). Food preservation. In: Plastics in Food Packaging: Properties, Design and Fabrication. Hughes

H. (Ed.). Marcel Dekker, Inc., New York. Pp: 66–102. 3. Muñoz L., Cobos A., Díaz O., Aguilera J. (2012). Chia seeds: Microestructure, mucilage extraction and hydration.

J Eng. vol 108 (1): 216-224. 4. Salamanca L., Cabreta L., Narveaz G., Alba L. (2011). Linseed mucilage and chitosan composite films: preparation,

physical, mechanical, and microstructure properties. In: Food Process Engineering in a Changing World. Proceedings of the 11th International Congress on Engineering and Food. Aguascalientes, México.

5. Bonilla J., Sobral P. (2017). Antioxidant and physicochemical properties of blended films based on gelatin�sodium caseinate activated with natural extracts. J. Appl. Polym. Sci. vol (134), 7.

6. Albertos I. (2013). Efecto de films comestibles y altas presiones sobre la vida útil de filetes de trucha. Tesis de maestría. Universidad de Burgos, España.

12

CAVITACIÓN ULTRASÓNICA COMO ESTRATEGIA PARA INTENSIFICAR LA DIGESTIÓN ANAEROBIA DE LODOS ACTIVADOS RESIDUALES

Córdova Lizama, A. J., Carrera Figueiras, C., Ruiz Espinoza, J. E.

Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán. Campus de Ciencias Exactas e Ingenierías, Periférico Norte, Km. 33.5, Tablaje Catastral 13615, Col. Chuburná de Hidalgo Inn, C.P. 97203, Mérida, Yucatán,

México. [email protected]. Introducción. La digestión anaerobia (DA) es la tecnología de estabilización de lodos más empleada en el mundo ya que permite obtener energía (biogás) y un biosólido estabilizado con potencial aplicación en actividad agrícola [1]. Sin embargo, existen limitaciones pues sólo entre el 30 y 50% de la fracción orgánica del lodo es convertida a CH4, dando bajos rendimientos [2]. En este sentido, surgen pretratamientos para acelerar la hidrólisis, aumentar la biodegradabilidad y producción de biogás [3]. Entre ellos, destaca el pretratamiento ultrasónico (pUS) que ha presentado resultados prometedores en la intensificación de la DA de lodos gracias a los fenómenos de cavitación y efectos sonoquímicos que solubilizan el sustrato. Así mismo, en la literatura existe una enorme discrepancia sobre las condiciones que proporcionan los mejores resultados. No se ha llegado a un acuerdo de cuáles son los valores adecuados de algunos parámetros como energía aplicada, potencia, tiempo y tipo de lodo. La energía aplicada es el parámetro más investigado y puede ser expresada como energía específica (kJ/kg ST), dosis (J/L) o intensidad (W/cm2), haciendo imposible comparar resultados [4,5]. Además, pocos estudios evalúan el efecto en la liberación de macromoléculas, metales e inactivación de patógenos. Finalmente, los estudios que evalúan el mejoramiento de la DA, usualmente sólo lo realizan en modo batch y no en semicontinuo para evaluar la estabilidad del sistema a largos períodos y cargas orgánicas. Por lo anterior, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el pUS en un amplio rango de energías (5000-35000 kJ/kg ST), determinar el efecto en la solubilización, inactivación de patógenos y producción de biogás en modo batch y posteriormente en semicontinuo con la finalidad de tener un panorama completo del pUS sobre la DA de lodos. Metodología. La cavitación ultrasónica (pUS) se aplicó con un procesador ultrasónico VCX750 (Sonics®). Las energías específicas (EE) fueron de 5000-35000 kJ/kg ST. Se evaluó el efecto del pUS sobre la solubilización de los componentes orgánicos (proteínas, carbohidratos y DQO) mediante el grado de solubilización (GS). También se evaluó el comportamiento en la liberación de ácidos grasos volátiles (AGV´s), metales e inactivación de patógenos [4]. De acuerdo con los resultados de solubilización, la evaluación del efecto sobre la DA, se realizó con pruebas de potencial bioquímico de metano (BMP) durante 30 días y mediante alimentación semicontinua para 15000, 25000 y 35000 kJ/kg ST, en condiciones mesofílicas. El estudio semicontinuo se realizó a tres cargas orgánicas (1, 2 y 3 g SV/L·d) con 30 días por carga. Los resultados de las BMP fueron analizados con GraphPad Prism® Versión 6 para determinar los parámetros cinéticos utilizando el modelo de Gompertz modificado. Finalmente, se calcularon los rendimientos de biogás y porcentaje de remoción de materia orgánica. Resultados y Discusión. Los resultados muestran una tendencia lineal en la solubilización de los componentes orgánicos (Fig. 1a). A mayor EE, mayor concentración de DQO. El máximo GS para carbohidratos (CH) y proteínas (Prot) fue de 18.24 y 22.98%, respectivamente. Mientras que para DQO, fue de 26.02%, todos al mayor pUS. Los incrementos a 20000 y 35000 kJ/kg ST, permitieron definir las EE que se evaluaron en la DA. La concentración total de metales incrementó de 0.399 mg/L a 0.538 mg/L. Mientras los AGV´s incrementaron de 138.57 mg/L a 233.96 mg/L, incremento asociado principalmente a la concentración de acético. Las concentraciones iniciales de coliformes fecales (CF) y Salmonella spp. excedían los límites permisibles, por lo que fue necesario aplicar un tratamiento para reducir su carga. La máxima EE aplicada en el pUS sólo inactivó 2 unidades logarítmicas de CF por lo que fue necesario modificar el pUS. Al reducir los ST y aplicar agitación, se logró reducir 4 (99.9%) y 3 (99.7%) unidades de CF y Salmonella, respectivamente.

13

Fig. 1. a) Mejoramiento del grado de solubilización por pUS. b) Producción de biogás acumulado en las pruebas BMP. El rendimiento de biogás incrementó con la EE. En las pruebas BMP, los mejores resultados fueron obtenidos a 35000 kJ/kg ST, al incrementar 31.43% la producción de biogás (219.5 mL/g SV). La curva de Gompertz presentó un buen ajuste entre los datos predichos y los experimentales (r2 ≥ 0.94) (Fig. 1b). El mayor pUS generó el mayor potencial (G0 = 634.2 mL) y tasa de producción (Rmax = 57.23 mL/d). Sin embargo, en el estudio semicontinuo, la EE de 25000 kJ/kg ST presentó los mejores resultados con una producción diaria de 217 ml/día y una remoción de SV de 15.68% a la mayor carga orgánica (Fig. 2).

Fig. 2. Producción de biogás durante la digestión semicontinua: a) Lodo crudo; b) Sonicado a 25000 kJ/kg ST. Conclusiones. La cavitación ultrasónica mejora la solubilización de lodos residuales y los rendimientos de biogás en la DA. La mejor EE de pUS es 25000 kJ/kg ST, debido a que produce resultados similares que con mayores EE, pero con un menor requerimiento energético. Además, permite a los sistemas soportar altas cargas orgánicas. Agradecimiento. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), por su apoyo económico en la realización de este trabajo (No. de becario: 293189). Referencias. 1. Young, K., Min, H., Park, M., Lee, K., Kim, D., Mo, Y. (2016). Combination of different substrates to improve

anaerobic digestion of sewage sludge in a wastewater treatment plant. Int. Biodeterior. Biodegrad. 109: 73-77. 2. Wu, L., Higashimori, A., Qin, Y., Hojo, T., Kubota, K., Li, Y. (2016). Comparison oh hyper-thermophilic-

mesophilic two-stage with single-stage mesophilic anaerobic digestion of waste activated sludge: Process performance and microbial community analysis. Chem. Eng. J. 290: 290-301.

3. Carrère, H., Dumas, C., Battimelli, A., Batstone, D., Delgenés, J., Steyer, J., Ferrer, I. (2010). Pretreatment methods to improve sludge anaerobic degradability: A review. J. Hazard. Mater. 183: 1-15.

4. Córdova-Lizama, A., Carrera-Figueiras, C., Rojas-Herrera, R., Zepeda-Pedreguera, A., Ruiz-Espinoza, J. (2017). Effects of ultrasonic pretreatment on the solubilization and kinetic study of biogas production from anaerobic digestion of waste activated sludge. Int. Biodeterior. Biodegrad. 123: 1-9.

5. Tyagi, V., Lo, S., Appels, L., Dewil, R. (2014). Ultrasonic Treatment of Sewage Sludge: A Review on Mechanisms and Applications. Crit. Rev. Env. Sci. Tech. 44: 1220-1288.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30

Bio

gás

acum

ulad

o (m

L)

Tiempo de digestión (días)

Pretratado a 15000 kJ/kg STPretratado a 25000 kJ/kg STPretratado a 35000 kJ/kg STLodo crudo

b

0

5

10

15

20

25

30

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Gra

do d

e so

lubi

liza

ción

(%

)

Sonicación, EE (kJ/kg ST)

GS CODGS CHGS Prot

a

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0 30 60 90

CV

A (

g S

V/L

*día

)

Pro

ducc

ión

de b

iogá

s (L

/día

)

Volumende biogás

CVA

Lodo crudo

aTiempo, días

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 30 60 90

CV

A (

g S

V/L

*día

)

Pro

ducc

ión

de b

iogá

s (L

/día

)

Volumende biogásCVA

25000 kJ/kg ST

bTiempo, días

14

ENCAPSULACIÓN DE FRACCIONES PEPTÍDICAS DE Phaseolus lunatus CON ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE UTILIZANDO GOMA NATIVA DE Guazuma ulmifolia

Arias-Trinidad A.a, Chel-Guerrero L. A.a, Betancur-Ancona D. A.a

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Dirección. Ciudad, Estado, C.P., [email protected] Introducción. La encapsulación es un proceso de empaquetamiento de sustancias activas de interés (partículas sólidas, gotas de líquidos o gases inertes) para protegerlas del deterioro ambiental y controlar su liberación bajo condiciones específicas [1] [2]. Actualmente, existe una gran aplicación industrial de esta técnica a nivel nacional, la cual, se ve limitada por los costos de importación del material de recubrimiento como por ejemplo los alginatos. Sólo en el 2016, el costo de las importaciones de alginatos fue de 6.2 millones de dólares. Esta situación ha generado la búsqueda de nuevos materiales de recubrimiento a bajo costo y con características funcionales adecuadas para la encapsulación. G. ulmifolia es una planta nativa del estado de Yucatán que prolifera en gran parte del territorio mexicano. Aunque se reconoce las propiedades medicinales de su corteza, hojas y frutos, hasta la fecha no hay estudios referentes de la caracterización fisicoquímica del mucilago exudado por las semillas [3]. Sin embargo, se sugiere que cerca del 63 % del fruto seco corresponde a fibra cruda, la cual está constituida por polisacáridos, oligosacáridos, lignina entre otras sustancias análogas, que por su estructura química podrían ser utilizados como material de encapsulación [4]. El objetivo del estudio es evaluar la eficiencia de encapsulación de fracciones peptídicas con capacidad antioxidante de P. lunatus, utilizando mezclas de goma nativa de G. ulmifolia y alginato de sodio como material encapsulante.

Metodología. Se realizó el análisis proximal del hidrocoloide extraído de las semillas de G. ulmifolia (HGU). La obtención de fracciones peptídicas (FP) >10 y <10 kDa se realizó con el método reportado por Cho et al [5], a partir de un concentrado proteico hidrolizado enzimática con pepsina-pancreatina [6] [7]. en el que los hidrolizados proteínicos se centrifugaron a 12 000 x g por 45 min y el sobrenadante con las fracciones solubles se separó por ultrafiltración, y se evaluó la capacidad antioxidante in vitro (ABTS•+) de las mismas, por el método de Pukalskas [8]. La encapsulación de las fracciones peptídicas por gelación iónica, se realizó en base de un diseño experimental 23, tres factores (mezclas de HGU:AGS, tiempo de endurecimiento y concentración de CaCl2) y dos niveles por cada FP. Los tratamientos centrales se asignaron a partir de los valores intermedios de los factores establecidos y se elaboraron cápsulas bajo el mismo diseño experimental, pero sin la adición de la FP (controles). Las cápsulas fueron liofilizadas y sometidas a una simulación gástrica-intestinal por pH, para cuantificar la actividad antioxidante y el contenido de proteína por el método de Lowry [9] para determinar la eficiencia de encapsulación (EFE). Resultados y Discusión. El análisis proximal del HGZ registro (g/100 g)): humedad 15.67, proteína 7.07, fibra cruda 0.10, grasas 0.78, cenizas 10.41, extracto libre de nitrógeno 81.64. Las FP >10 (0.6138 mg proteína/mL) y <10 kDa (0.5736 mg proteína/mL) de P. lunatus registraron una capacidad antioxidante equivalentes de trolox (TEAC) de 17.067 y 22.719 mM/mg proteína, respectivamente. Sandoval-Pereza [161] registró contenidos de proteína similar en ambas fracciones >10 kDa con 0.640 mg proteína/mL y <10 kDa con 0.326 mg proteína/mL de P. lunatus, pero con valores TEAC menores en un 50 % con respecto a los de este estudio (9.02 y 8.06 Mm trolox/mg proteína). La capacidad antioxidante se relaciona con los péptidos generados durante la hidrolisis, los cuales presentan dicha actividad. La composición aminoacídica de los hidrolizados mostró la presencia de aminoácidos con grupos aromáticos (Trp, Fen e Tir), hidroxilos (Ser y Tre) y polares (His), los cuales han sido asociados a la secuencia de péptidos con actividad antioxidantes. El diseño factorial 23 manifestó una respuesta irregular entre experimentos. La FP >10 kDa presentó la mayor EFE a una concentración de calcio de 0.15 M y 10 min de tiempo de endurecimiento (70 %), independientemente de la proporción de la mezcla de HGU:AGS. Por el contrario, la FP <10 kDa sólo registró la mayor EFE (86 %) a una proporción de 70:30 HGU:AGN, 0.05 M de CaCl2 y 10 min de tiempo

15

de retención. La relación 30:70 HGU:AGS presentó una forma esférica definida indiferente de la FP. Por el contrario, las cápsulas con una relación 70:30 HGU:AGS mostraron una morfología irregular, a excepción de los tratamientos con 0.15 M CaCl2 (FP >10 kDa y sin fracción peptídica) que presentaron una forma esférica irregular. Después del secado al vacío, los tratamientos con mayor concentración de HGU presentaron una estructura porosa y agrietada. Dicho efecto es reportado por Chat et al. [8], en la liofilización de microcápsulas que presentaron una variación en sus tamaños, fragilidad en la estructura y alta porosidad, factores que influyen en la estabilidad de la sustancia activa. Por lo cual, el uso de materiales de relleno puede mantener la forma esférica y disminuir el encogimiento de las microcápsulas [9]. Conclusiones. Los resultados preliminares nos indican que la mezcla de 70:30 de HGU:AGS, tiene potencial como material de recubrimiento para la encapsulación de fracciones peptídicas de P. lunares, al registrar la encapsulación de proteína por encima del 60 % con un tiempo de endurecimiento de 10 min en CaCl2 al 0.15 M. Agradecimiento. Este proyecto fue realizado como parte de los estudios de doctorado financiado por la beca (CVU 385974) proporcionada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT, 2015-2018). A la Facultad de Ingeniería Química de la UADY por las instalaciones y equipos facilitados para el desarrollo del proyecto de investigación. Referencias. 1. Jyothi N., N. V.; Prasanna, P. M.; Sakarkar N., S.; Surya P., K.; Ramaiah S., P.; Srawan, G. Y. (2010)

Microencapsulation techniques, factors influencing encapsulation efficiency. Journal of Microencapsulation, 27(3):187-197.

2. Parra-Huertas, R. A. (2010) Revisión: microencapsulación de alimentos. Revista Facultad Nacional de Agronomía de Medellín, 63(2): 5669-5684.

3. CONAFOR. (2011) Paquetes tecnológicos Guazuma ulmifolia. http://www.conafor.gob.mx:8080/documentos/docs/13/ . (Fecha de consulta Septiembre del 2015).

4. Frech, M. H.; Chaparro, L. M. (1963) Composición química de las frutas y semillas de algunos árboles y arbustos. Agronomía Tropical, 8(1): 3-16.

5. Cho M.J., Unklesbay N., Hsieh F., Clarke A.D., Hydrophobicity of bitter peptides from soy protein hydrolysate. (2004) Journal of Agricultural and Food Chemistry; 52 (19): 5895-590. 6. D. Betancur-Ancona, S. Gallegos-Tintoré y L. Chel-Guerrero, «Wet-fractionation of Phaseolus lunatus seeds:

partial characterization of starch and protein,» Journal of the Science and Food Agriculture, vol. 84, nº 10, pp. 1193-1201, 2004.

7. L. A. Chel-Guerrero, M. Domínguez-Magaña, A. Martínez-Ayala, G. Dávila-Ortiz y D. Betancur-Ancona, «Lima Bean (Phaseolus lunatus) protein hydrolizates with ACE-I inhibitory activiti.,» Food and Nutrition Sciences, vol. 3, nº (1), pp. 511-521, 2012.

8. A. Pukalskas, T. Van Beek, R. Venskutonis, J. Linssen, A. Van Veldhuizen y A. Groot, «Identification of radical scavengers in sweet grass (Hierochloe odorata),» Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 50, nº 1, pp. 2914-2929, 2002.

9. O. H. Lowry, N. J. Rosebroguh, A. L. Farr y R. L. Randall, «Protein measurement with the foli phenol reagent,» Journal of Food Science, vol. 71, nº 3, pp. C174-C173, 1951.

10. M. A. Amiza, Y. L. Kong y A. L. Faazaz, «Effects of degree of hydrolysis on physicochemical propperties of Cobia (Rachycentron canadum) frame hydrolysate,» International Food Research Journal, vol. 19, nº 1, pp. 199-206, 2012.

11. A. P. Guerrero P., J. Paz N., L. S. Muñoz A., R. A. Vargas Z. y A. C. Agudelo H., «Efecto de la desnaturalización térmica e hidrólisis química de proteínas sobre la cinética de hidrólisis enzimática,» Acta Agronómica, vol. 2, nº 1, pp. 34-36, 2012.

16

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NUEVOS MATERIALES PARA REMOCIÓN DE CONTAMINANTES INORGÁNICOS DISUELTOS EN SOLUCIÓN

Castro-Cisneros Ivana, Barron-Zambrano Jesusa, Avila-Ortega Alejandroa, Abatal Mohamedb.

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5, Chuburna de Hidalgo Inn, 97203 Mérida, Yucatán. Email: [email protected]

b Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Carmen, Campeche, México. Introducción.

Uno de los problemas que enfrenta la industria en general es la generación de descargas residuales derivadas de los procesos industriales. Por lo que se convierte en uno de los problemas de mayor responsabilidad ambiental que enfrenta la industria en México. Las espinelas tipo ferrita, MFe2O4 (M = Mn, Mg, Zn, Ni, Co, Cd,...), han sido empleadas ampliamente en aplicaciones magnéticas. Así por ejemplo, el MgFe2O4, que exhibe una histéresis rectangular doble, se aplica en el área de memorias, circuitos digitales, dispositivos de microondas y en sistemas de radar; este sólido, de color azul, también se usa como pigmento cerámico. Rutinariamente, estas ferritas se sintetizan por vía seca (800 a 1100oC) a partir de óxidos, hidróxidos o carbonatos; el mecanismo de formación de las espinelas está estrechamente relacionado con la difusión de los iones metálicos [1,2]. Las Ferritas las cuales tienen aplicaciones potenciales como absorbentes empleados en el tratamiento de agua [3]. Se obtuvieron las ferritas de metales Zn, Co y Ni de tamaño nanométricas, se realizó su caracterizaron estructural y morfológicamente, y se evaluó su capacidad para la remoción de pb2+ en solución acuosa. Metodología. Las Ferritas (MFe2O4, M =Cu, Ni, Co, Zn y Mn) se prepararon por el método de mecano síntesis. El cual consiste en poner en un crisol de ágata los Cloruros de los metales de forma estequiometria, y adicionar KOH después la mezcla fue molida durante 30 min y posteriormente se hicieron lavados con agua destilada y acetona. Estos materiales se caracterizaron estructuralmente por difracción de rayos-X (DRX). Posteriormente se realizaron estudios morfológicos por microscopia electrónica de barrido (SEM) y la composición elemental fue obtenida por espectroscopia de dispersión de energía (EDS).

Resultados y Discusión. En la Figura 1a, se puede comprobar que los tamaños de partículas no sobre pasan los 100 nm, para todas las Ferritas sintetizadas. En los resultados de la espectroscopia IR ( la figura 1b) se pueden observar la banda con longitud de onda más alta entre 550 cm-1 y 600 cm-1 se atribuye a las vibraciones de estiramiento del enlace metal-oxígeno (MO) de los sitios tetraédricos. La banda en el intervalo entre 365 cm-1 y 425 cm-1. Y se atribuye a las vibraciones del enlace M-O en los sitios octaédricos. La variación en posición de las bandas de vibracion para los sitios octaédricos de las ferritas se deben a sus diferentes valores de longitudes de enlace de Fe (M)-O en sus respectivos sitios [4 ]. Las frecuencias observadas fueron a 589 cm-1 para CoFe2O4, 596 cm-1 y 404 cm-1 para NiFe2O4, 564 cm-1 y 428 cm-1 para ZnFe2O4. La sustitución de Co2+ por Ni2+ o Zn2+ tiene efectos sobre el enlace Fe3+(M)-O2-.

17

Fig. 1 a) Micrografias de SEM de las Muestras. b) Espectros Infra-rojo de las feritas.

La figura 2, presenta un superposición de los difractogramas de las MFe2O4, que al comprarlas con las fichas cristalográficas, concuerda con grupo espacial, Fd-3m (227) con sistema cristalográfico tipo cubico. Con estos resultados de DRX se calculó el tamaño de cristalita.

Fig. 2 . Difractogramas de las Ferrita de Zn, Co y Ni.

Conclusiones. Las MFe2O4, las muestras sintetizadas de M=Zn, Ni y Co, la caracterización de DRX, espectroscopia IR muestran que se han obtenido materiales, sin impurezas y que se encuentran en la fase deseada, también los Resultados de SEM confirman la obtención de tamaños nanometricos. Agradecimiento. La Fundación Pablo García por la beca otorgada. Referencias: 1. Paika, J. G., Lee, M. J., Hyun, S. H. (2005) Reaction kinetics and formation mechanism of magnesium

ferrites. Thermochimica Acta Vol (425) 131–136. 2. Huang Y, Tang Y, Wang J., Chen Q, (2006) Synthesis of MgFe2O4 nanocrystallites under mild conditions.

Materials Chemistry and Physics. Vol (97) 394–397. 3. Ali I. (2012) New generation adsorbents for water treatment. Chem. Rev., Vol (111) 5073–5091. 4. Naseri M. G., Saion, E. B. and Kamali A., (2012) An overview on nanocrystallineZnFe2O4, MnFe2O4 and

CoFe2O4 synthesized by a thermal treatment method, ISRN Nanotechnology.

MFe2O4 Tamaño del ion Tamaño del cristalita

Zn 19.2 nm 0.60 ANi 19.4 nm 0.55 ACo 23.8 nm 0.58 A

Tabla 1. Tamaño de cristalita de las ferritas.

Posgrado Institucional en Ciencias Químicas y Bioquímicas, Universidad Autónoma de Yucatán

18

REMOCIÓN DE METALES PESADOS DE SOLUCIONES ACUOSAS MEDIANTE ZEOLITA NATURAL TIPO CLINOPTILOLITA MODIFICADA

Cimá Mukul C. A.a, Barrón Zambrano J.a, Ávila Ortega A. a, Abatal M.b

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte, Kilómetro 33.5, Chuburná

de Hidalgo Inn, Mérida, Yucatán, 97203, [email protected] b Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Carmen, Av. Concordia No. 4, Benito Juárez, Ciudad del

Carmen, Campeche, 24155.

Introducción. Muchos de los problemas ambientales y de salud provienen de la presencia de metales en las aguas superficiales [1]. La presencia de estos contaminantes inorgánicos en las aguas es indeseable y es por eso que esfuerzos recientes se centran en la búsqueda de alternativas ambientalmente amigables. El uso de zeolitas naturales para remover metales parece tener potencialidad debido a sus ventajas y a su peculiaridad sobre otros materiales de intercambio iónico [2]. La justificación del presente trabajo está orientada hacia la propuesta de un sistema de tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados, a base de zeolitas naturales modificadas (con NaCl, H2SO4 y taninos extraídos de una especie autóctona abundante en la península de Yucatán), que presentan mejores propiedades adsorbentes y de intercambio iónico con respecto a aquellos materiales zeolíticos sin modificar. El objetivo principal de este trabajo es desarrollar un nuevo sistema de remoción de contaminantes inorgánicos (Cr3+, Pb2+ y Ag+) a partir de soluciones acuosas preparadas en el laboratorio, modificando las propiedades inherentes de una zeolita natural tipo clinoptilolita. Metodología. Extracción de taninos: Los taninos fueron extraídos de hojas y tallos de Havardia albicans mediante maceración con metanol-agua (80%), a temperatura ambiente durante 48 h. La cuantificación se realizó usando espectroscopía UV-vis [3, 4]. Preparación y modificación de zeolitas: La clinoptilolita se tamizó y se lavó con agua desionizada para luego secar en horno convencional. Una porción del material obtenido fue modificada con NaCl 1.0 M para promover el intercambio iónico; otra porción fue mezclada con solución acuosa de H2SO4 (1:20) para propiciar la protonación de la zeolita; otro lote de muestras será tratada con solución de taninos (concentración ≤ al 10% del CEC) para fijarlos en la superficie de las zeolitas [5]. Caracterización de los materiales: Los materiales obtenidos hasta ahora han sido caracterizados con Difracción de Rayos X (DRX) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), pero se caracterizarán también usando Espectroscopía de Infrarrojo (IR), Espectroscopía de Absorción Atómica (AAS) para la determinación de la adsorción de metales y Análisis Térmicogravimétrico (TGA) para determinar la estabilidad térmica de los materiales. Los datos experimentales para las isotermas serán analizados mediante las ecuaciones de Freundlich, Lagmuir y Redlich y Peterson y se trabajará con el modelo que mejor ajuste. Resultados y Discusión. Se determinó la capacidad de intercambio catiónico, (CEC: 78 meq/100 g) y la capacidad de intercambio catiónico externa, (ECEC: 17 meq/100 g) de la zeolita natural. Los materiales obtenidos hasta ahora se caracterizaron por difracción de rayos-X (DRX), observando fases cristalinas de clinoptilolita con máximas reflexiones a 2θ = 9.92°, 22.43°, y 30.50° que corresponden a Ca-clinoptilolita; Se observaron otros componentes de menor importancia, identificándose a 2θ = 25.8° y a 20.8°, que corresponden a fases de mordenita y cuarzo respectivamente, ambas asociadas a la roca zeolítica madre. Los patrones de difracción de las zeolitas modificadas (Figura 1a) y las micrografías de los materiales obtenidos (Figura 1b) se muestran en las figuras de abajo. La microscopía electrónica de barrido (MEB) mostró dos fases: una fase de cristales de clinoptilolita con formas de ataúd y otra con formas cúbicas,


19

exhibiendo una simetría monoclínica característica (Fig. 1b). La espectroscopía de dispersión de energía (EDS) sirvió para analizar la composición química de la clinoptilolita natural y su forma sódica (Tabla 1).

a) b)

Fig. 1. a). Patrones de difracción de zeolita sin tratamiento y zeolita tratada con ácido y sodio; b). Imágenes

de MEB de zeolita natural mostrando las estructuras cristalinas.

Cuadro 1. Composición química (% atómico) de zeolita natural y acondicionada con sodio.

Elemento O Na Mg Al Si K Ca Z-N 65.94 0.70 0.55 5.81 24.36 1.76 0.87

Z-Na 65.43 1.40 0.63 6.26 23.36 1.13 1.78

Conclusiones. Los datos obtenidos hasta el momento sugieren que la clinoptilolita podría ser considerada como un material adsorbente para metales pesados a partir de aguas residuales, debido a las estructuras que presentan en su superficie y a los valores obtenidos de su capacidad de intercambio iónico. Agradecimiento. A la Dra. Cecilia Juárez Gordiano de la Universidad Autónoma del Carmen, Ciudad del Carmen, Campeche, por los oportunos comentarios para el reforzamiento de este trabajo. Referencias. 5. Beltrán J, Sánchez J (2008) Removing heavy metals from polluted surface water with a tannin-based

flocculant agent. Journal of Hazardous Materials 165 (2009): 1215–1218 6. Alvarado J, Sotelo M, Meza D, Maubert M, y Paz F (2013) Evaluación de la potencialidad de una chabasita

natural mexicana en la remoción de plomo en agua. Rev. Int. Contam. Ambie. 29 (2): 201-210 7. Velásquez A (2004) Extracción de taninos presentes en el banano verde. Rev. LASALLISTA. 1 (2): 17 – 22 8. Saad H, Charrier El-Bouhtoury F, Pizzi A, Rode K, Charrier B, Ayed N (2012) Characteritation of

pomegranate peles tannin extractives. Industrial Crops and Products 40 (2012) 239-246 9. Díaz M, Olguín M, Solache M, Alarcón M, Aguilar A (2005) Characterization and improvement of ion-

exchange capacities of Mexican Clinoptilolite-rich tuffs. J. Incl. Phenom. Macro. 51, 231-240.


20

FORMULACIÓN DE PELÍCULAS ELABORADAS DE BIOPOLÍMEROS EXTRAÍDOS DE PIXOY (GUAZUMA ULMIFOLIA) O FLAMBOYÁN (DELONIX REGIA), INCORPORANDO

PÉPTIDOS DE FRIJOL LIMA (PHASEOLUS LUNATUS) Y SU EVALUACIÓN ANTIMICROBIANA Y CICATRIZANTE.

Lezama García R., Betancur Ancona D., Chel Guerrero L.

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte, Km. 33.5 Tablaje Catastral 13615, Chuburná de Hidalgo Inn, Mérida, Yucatán, C.P. 97203, [email protected] Introducción. En la actualidad una importante función de los polímeros de origen natural es la formación de recubrimientos y películas. Algunos de estos tienen aplicaciones en la agroindustria, como empaques biodegradables, recubrimientos para productos alimenticios y en biomedicina [1]. Una de las aplicaciones en el área médica es como apósitos de heridas de segunda intención. La función de estos biopolímeros es retener exudados y favorecer la aparición de tejido de granulación. Por este motivo estas macromoléculas se están usando ampliamente en la curación de úlceras por presión, quemaduras de segundo grado, úlceras de insuficiencia venosa y daños traumáticos. Así mismo, a las películas elaboradas de hidrocoloides se les puede incorporar sustancias con acción antimicrobiana que favorezcan el proceso de cicatrización de la herida. Los péptidos antimicrobianos (AMP) provenientes de la hidrólisis de proteínas alimentarias son una alternativa en este proceso, ya que éstos, en su mayoría, no desarrollan resistencia a los microorganismos patógenos y además juegan un papel importante en los procesos inflamatorios, liberación de citoquinas e inducción inmune. Los biopolímeros polisacáridos naturales y los AMP pueden ser obtenidos a partir de materias primas autóctonas de Latinoamérica. Este hecho abre la posibilidad de producir recubrimientos y películas adicionadas con péptidos a partir de semillas de plantas. En este trabajo se pretende obtener películas de los hidrocoloides extraidos de Delonix regia y Guazuma ulmifolia, a los que se adicionarán hidrolizados o fracciones peptídicas de Phaseolus lunatus bioactivas para evaluar su actividad antimicrobiana y cicatrizante. Finalmente, se probarán propiedades morfológicas y fisicoquímicas de las películas bioactivas.

Metodología. El procedimiento que se está llevando acabo consiste, en un primer paso, en la obtención de las semillas de Guazuma ulmifolia, Delonix regia y Phaseolus lunatus. Las materias primas recolectadas de las dos primeras especies se utilizaron para la producción de hidrocoloides. Estos últimos se emplearan como compuesto base, tipo polisacárido, para la elaboración de películas. La última especie se usó para la obtención de concentrado proteico, del cual se obtuvieron los hidrolizados de proteína usando las enzimas pepsina, pancreatina y el sistema secuencial pepsina-pancreatina. De estos se obtuvieron las fracciones peptídicas mayor y menor de 10 KDa [2]. Los hidrolizados y las fracciones peptídicas de Phaseolus lunatus fueron el punto de partida para la realización de las pruebas antibacterianas y de cicatrización en ratones [3]. Las bacterias probadas fueron Escherichia coli O157:H7, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Klebsiella pneumoniae ATCC 4209, Pseudomona aeruginosa ATCC 27853 y Enterococcus faecalis ATCC 29212. En una segunda etapa, los hidrolizados y las fracciones peptídicas de Phaseolus lunatus que presenten actividad antibacteriana y cicatrizante se destinarán para la fabricación de películas. Posteriormente, se corroborará la actividad biológica de las películas elaboradas con las gomas de Guazuma ulmifolia y Delonix regia e hidrolizados o péptidos bioactivos. Para finalizar, se efectuarán las pruebas fisicoquímicas y morfológicas a las películas a las cuales se les haya comprobado bifuncionalidad [4]. Resultados y Discusión. La prueba de inhibición del crecimiento bacteriano se realizó en placas de 96 pocillos. Como control positivo se utilizó la cepa bacteriana a una concentración de 1.5 X106 UFC/mL;


21

como control negativo, agua estéril; como control de referencia, Ciprofloxacino® y como control de esterilidad, la muestra sin inóculo bacteriano. A partir de la hidrólisis secuencial pepsina-pancreatina, la fracción mayor de 10 KDa proporcionó un porcentaje de inhibición contra Escherichia coli que fue desde 26.26 hasta 35.22 % a concentraciones de 0.16 a 0.64 mg/mL. Sin embargo, a concentraciones mayores de 1.2 mg/mL se observó una disminución en la inhibición del crecimiento bacteriano. Esto pudo ser debido a que al realizar una prueba de esterilidad de la muestra ésta dio positivo, lo que puede estar indicando que al aumentar la concentración de la muestra aumenta también la concentración de bacterias presentes. Al evaluar los hidrolizados y fracciones usando pepsina y pancreatina por separado, se obtuvo inhibición del crecimiento bacteriano mayor del 50 % en el hidrolizado con pepsina y sus fracciones mayores y menores de 10 KDa a concentraciones que fueron desde 50 a 12.5 mg/mL. Por otro lado, las pruebas realizadas con las fracciones y el hidrolizado de pancreatina no reportaron una inhibición importante. Conclusiones. La fracción mayor de 10 kDa resultante de la hidrólisis secuencial pepsina-pancreatina presenta un porcentaje de inhibición entre 26.26 y 35.22 % a concentraciones de 0.16 a 0.64 % mg/mL para Escherichia coli por el método de dilución en caldo. El hidrolizado, la fracción mayor y menor de 10 kDa obtenidos en la hidrólisis con pepsina inhibieron a concentraciones de 12.5, 25 y 50 mg/mL para todas las bacterias (gram positivas y gram negativas) analizadas en este trabajo. Las concentraciones de 50 y 25 mg/mL inhibieron de forma semejante al antibiótico de referencia, Ciprofloxacino®. Referencias. 1. Villada H., Acosta H. A. y Velasco R. (2007) Biopolímeros Naturales usados en empaques biodegradables. Temas Agrarios. 12, 2: 5-13. 2. Betancur-Ancona, D., Gallegos Tintoré, S. & Chel-Guerrero, L. (2004) Wet fractionation of Phaseolus lunatus seeds: partial characterization of starch and protein. Journal of the Science of Food and Agriculture. 84, 10: 1193-1201. 3. Vaca-Ruiz, M. L., Silva, P. G., Laciar, A. L. (2009) Comparison of microplate, agar drop and well diffusion plate methods for evaluating hemolytic activity of Listeria monocytogenes. African Journal of Microbiology Research. 3, 6: 319-324. 4. Alves, V., Ferreira, A., Costa, N., Freitas, F., Reis, M., Coelhoso, I. (2009) Characterization of biodegradable films from the extracellular polysaccharide produced by Pseudomona oleovorans grown on glycerol byproduct. Carbohydrate Polymers 83: 1582-1590.


22

ESTUDIO QUÍMICO DE Halichondria magniconulosa (PORIFERA: DEMOSPONGIAE) DEL

LITORAL DEL ESTADO DE YUCATÁN

Salazar Mendoza, J., Mena Rejón, G. J., Mirón López, G.

Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán. Calle 43 No. 613 x Calle 90 Col. Inalámbrica. Mérida, Yucatán, C.P.97069, [email protected] Introducción. Las esponjas o poríferos (phylum Porifera), representan una fuente potencial de agentes terapéuticos debido a que son productoras de compuestos novedosos. En México, se han reportado la presencia de 517 especies de esponjas marinas, sin embargo los trabajos de productos naturales en poríferos son escasos, y han sido dirigidos a especies como Aplysina gerardogreeni, Mycale cecilia (Desmospongiae: Verongiida) y Desmapsamma anchorata (Desmospongiae: Poescilosclerida) [1]. En comparación, el estudio de la diversidad química de Halichondria magniconulosa (Desmospongiae: Halichondriidae) no se ha desarrollado a profundidad, y sólo se ha descrito el perfil de ácidos grasos en el trabajo realizado por Rodriguez et al. de especímenes colectados del caribe colombiano [2]. Debido a lo anterior, el presente proyecto tiene como objetivo contribuir al estudio de la diversidad química de la esponja marina Halichondria magniconulosa, con la posibilidad de encontrar metabolitos estructuralmente novedosos. Metodología. Para el presente estudio, la esponja marina Halichondria magniconulosa (1.610 Kg, peso seco) se colectó en la localidad de Chabihau (21º 12’ - 21º 22’ N y 89º 69’ - 89º 64’ O), Yucatán, a una profundidad entre 0.5 a 1 m, por medio de buceo libre. El material de estudio, se sometió a maceraciones sucesivas con diclorometano (CH2Cl2), acetato de etilo (AcOEt) y metanol (MeOH), cada extracto se filtró y concentró a presión reducida hasta sequedad. El extracto obtenido con AcOEt (6.94 g), se sometió a un fraccionamiento por cromatografía en columna (CC) empacada con gel de dióxido de silicio (SiO2) (230-400 mesh). La elusión fue realizada con Hexano (Hx), Hx:AcOEt (9:1, 7:3, 1:1), AcOEt:MeOH (9:1, 7:3, 1:1) y MeOH, obteniendo un total de 28 fracciones (Ac-A a Ac-ZA), de las cuales las fracciones Ac-J, Ac-L y Ac-V, se obtuvieron tres compuestos y dos mezclas de éteres de glicerol. El fraccionamiento de Ac-L (19.3 mg), se realizó por medio de cromatografía en capa delgada preparativa en fase normal (SiO2), eludida con CHCl3:MeOH (9:1, 2), las fracciones Ac-L3 (2.1 mg) y Ac-L4 (3 mg) se analizaron por RMN-1H, y se observó la presencia de los compuestos 1 y 2, respectivamente. Así mismo, la fracción Ac-J (156.1 mg) se sometió a un fraccionamiento en CC empacada con Octadecilsilano (C18), y fase móvil MeOH:H2O (8:2, 8.5:1.2, 9:1, 9.5:0.5), MeOH, MeOH:AcOEt (9.5:0.5, 9:1, 8.5:1.5, 8:2, 7.5:2.5, 7:3, 6:4, 1:1); de las fracciones Ac-J5 (40.5 mg) y Ac-J6 (14.8 mg), se obtuvieron los compuestos 3 y 4. Por otro lado, de la fracción Ac-V, se obtuvo el compuesto 5 (Ac-V2, 177 mg), mediante su precipitación con CHCl3:MeOH (2:1). Resultados y discusión. A partir del fraccionamiento del extracto obtenido con AcOEt de Halichondria magniconulosa, se lograron aislar el 1-acetil-glicerol, ácido 4-hidroxibenzoico, un cerebrósido y dos mezclas de éteres de glicerol. En la Figura 1, se observa la asignación correspondiente para cada estructura propuesta, de acuerdo a los experimentos de RMN-1H, 13C, APT, DEPT 90°, 135°, HSQC y HMBC. Las mezclas de éteres de glicerol obtenidas de las fracciones Ac-J5 (a-d) y Ac-J6 (e-g), se analizaron por FAB+/MS, permitiendo observar la presencia de al menos siete iones moleculares de m/z 342 (a), 356 (b), 372 (c), 384 (d), 399 (e), 413 (f), 427 (g), lo cual permitió determinar la longitud de la cadena alifática para cada componente de las mezclas. En el caso del cerebrósido se observó un ion molecular de m/z 668.


23

Figura 1. Compuestos aislados de Halichondria magniconulosa. 1) 1-aceti-glicerol, 2) ácido 4-hidroxibenzoico, 3) mezcla de éter de glicerol de la fracción Ac-J5 (a-d), 4) mezcla de éter de glicerol de la fracción Ac-J6 (e-f), 5) cerebrósido obtenido de la fracción Ac-V1. *1H y 13C el δ en ppm.

Conclusiones. En el presente trabajo se reporta por primera vez la presencia del 1-acetil-glicerol, ácido 4-hidroxibenzoico, un cerebrósido y dos mezclas de éteres de glicerol, en la esponja de mar Halichondria magniconulosa. Agradecimiento. El presente trabajo está financiado por el proyecto “Evaluación de organismos marinos del Estado de Yucatán, como fuente de compuestos con aplicación de química farmaceútica” No. de registro FQUI-2016-0008. Así mismo, se agradece a CONACyT por la beca otorgada No. 291025. Referencias. 1. Carballo, J. L., Gómez, P., Cruz-Barraza, J. A. (2014) Biodiversidad de Porifera en México. Rev Mex Biodivers.

Supl. 85, 143-153. 2. Rodríguez. W., Osorno, O., Ramos, F. A., Duque, C., Zea, S. (2010) New fatty acids from Colombian Caribbean

Sea sponges. Biochem System Ecol. 38, 774-783.

# Compuesto 1

1H (m) 13C 1 4.18, ddd 65.5 2 3.94, m 70.3 3 3.66, ddd 63.4 4 2.11, s 20.9 5 --- 171.5

O

O

HO

OH

213

1

# Compuesto 2

1H (m) 13C 1 --- 122.8 2 7.89, d 132.0 3 6.84, d 115.0 4 --- 162.3 5 6.84, d 115.0 6 7.89, d 132.0 7 --- 170.1

# Compuesto 3 y 4

1H (m) 13C 1 3.63, 3.69, ddd 64.7 2 3.85, m 71.0 3 3.49, m 72.9 4 3.45, m 72.4 5 1.55 30.1 6 1.29 26.6

(CH2)n 1.24 32.4 8 1.26 23.2 9 0.86 14.6

Compuesto 5

# 1H (m)

13C #

1H (m)

13C #

1H (m)

13C

1 4.74, 4.45

70.67 1’ -- 176.0 1’’ 4.85, d 106.4

2 5.29, m 51.9 2’ 4.52 71.9 2’’ 4.09 74.8 3 4.25 74.9 3’ 2.88, 3.05 33.6 3’’ 4.43 72.1

4 1.90 34.2 4’ 5.96, m 127.9 4’’ 3.98 76.7

5 1.66 25.51 5’ 5.71, m 132.4 5’’ 4.50 69.7

(CH2)n 1.25-

1.31 30.4 6’ 2.16 32.2 6’’ 4.38 61.9

7 1.24 32.4 (CH2)m 1.25-1.31 30.4

8 0.87 14.3 7’ 0.87 14.3 -NH 8.51, d --


24

EVALUACIÓN DEL EFECTO IN VITRO E IN VIVO SOBRE EL METABOLISMO GLÚCIDO DE FRACCIONES PEPTÍDICAS DERIVADAS DE LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE

SEMILLAS DE CHÍA (Salvia hispanica L.)

Sosa-Crespo Ia, Ortiz-Andrade R.b, Betancur-Ancona Da.

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5, periférico de Mérida Lic. Manuel Berzunza 13615, Chuburná de Hidalgo Inn, 97203, Mérida, Yucatán. bFacultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán. Calle 43 No. 613 x calle 90. Colonia Inalámbrica, 97069, Mérida, Yucatán. E-mail: [email protected] Introducción. Los péptidos bioactivos son secuencias aminoacídicas, derivadas de la hidrólisis de proteínas [1]; son capaces de ejercer efectos benéficos en el ser humano, y su efectividad está condicionada a alcanzar el órgano blanco en el que va a actuar, sin ser hidrolizado [2]; se ha investigado que algunos actúan como antioxidantes, antimicrobianos, antidiabéticos, etc [1]. Los biopéptidos pueden ser generados por hidrólisis enzimática, a partir de enzimas digestivas; para esto, se pueden utilizar procesos secuenciales como Alcalase®-Flavourzyme® y pepsina-pancreatina, que permiten su fraccionamiento. De esta manera, las fracciones pueden ser analizadas in vitro, para comprobar la inhibición de enzimas involucradas, y también deben evaluarse mediante pruebas in vivo en modelos animales y en humanos [3]. Se han analizado diversos péptidos de origen vegetal [4]; por ejemplo las semillas de chía, las cuales son poco explotadas como fracción peptídica y que presentan importantes contenidos nutrimentales. Los péptidos obtenidos de la chía, podrían incrementar las fuentes naturales con potencial hipoglucemiante. Objetivo. Evaluar el efecto in vitro e in vivo de fracciones peptídicas obtenidas de hidrolizados enzimáticos de semillas de chía (Salvia hispanica L.) sobre el metabolismo glúcido, usando modelos animales para su evaluación y su potencial aplicación en humanos. Metodología. La harina obtenida de las semillas de chía, se tamizó con una malla de 100, de donde se obtuvo una fracción rica en fibra y una fracción rica en proteína (FRP). A esta última, se le determinó el contenido de proteína para posteriormente realizar una hidrólisis: 1) sistema enzimático secuencial (SES) Alcalse®-Flavourzyme® y 2) Pepsina-Pancreatina. Cada uno fue fraccionado por el método de ultrafiltración, obteniéndose fracciones peptídicas de menor peso molecular (P.M.). Los péptidos resultantes, fueron analizados in vitro empleando las enzimas -amilasa y -glucosidasa, para conocer el potencial inhibitorio. Posteriormente, las mejores fracciones fueron evaluadas en ratas normoglucémicas, realizando una curva de tolerancia a la sacarosa (CTS). El tratamiento que presentó mejor efecto antihiperglucemiante, será empleado para evaluar si existe efecto hipoglucemiante. De los resultados obtenidos se seleccionará la mejor muestra, para realizar un ensayo clínico, y determinar la respuesta glucémica en pacientes sanos y pre-diabéticos; se les proporcionará una mezcla biopéptidos de chía, adicionada a un alimento para diabéticos. Se determinará glucosa en sangre e insulina plasmática. Resultados y Discusión. De los 9.0 kg de harina de chía procesada, se obtuvo un rendimiento de 101.5 g/kg de la FRP, la cuál presentó 6.69 % de humedad y 49.51 % b.s. de proteína. Respecto al contenido de proteína de las fracciones peptídicas, los valores obtenidos para el primer SES fueron 0.446-0.673 mg/ml, siendo el de mayor contenido la fracción de > 10 kDa. Para Pepsina-Pancreatina la proteína estuvo presente en un rango de 0.907-0.936 mg/ml, siendo mayor para las fracciones 5-3 y 3-1 kDa. Con estos resultados se podría inferir, que mientras más pequeño es el tamaño de poro de la membrana de ultrafiltración, es menor el tamaño de la cadena aminoacídica, por lo tanto, los resultados demuestran un menor contenido de proteína. Para el porcentaje de inhibición de la -amilasa, se encontró diferencia significativa (p < 0.05) entre los SES y entre las fracciones peptídicas. El mejor efecto, fue para Pepsina-Pancreatina. Los resultados demostraron que no existe diferencias significativas (p < 0.05), en la inhibición entre la fracción de > 10 kDa (85.61 %) y la de 5-10 kDa (79.19 %). Es importante señalar, que estos valores no presentaron diferencias significativas


25

con la acarbosa (93.52 %), lo que indicaría que las mayores fracciones peptídicas, son tan potentes y eficientes como el fármaco control, en la inhibición de la -amilasa. Por otra parte, al igual que con la -amilasa, el mejor efecto inhibitorio de la -glucosidasa, fue para el SES Pepsina-Pancreatina. Los resultados demostraron que el mayor porcentaje (96.91 %), fue de la fracción de 1-3 kDa, siendo estadísticamente diferente (p < 0.05) con las otras fracciones analizadas. Adicionalmente, estos valores de inhibición, fueron superiores a los presentados por la acarbosa, lo que sugiere un potente efecto de bioactividad sobre la enzima -glucosidasa. La CTS se realizó únicamente con la fracción de 1-3 kDa y de > 10 kDa de pepsina-pancreatina. Para la menor fracción, la dosis que presentó el mejor efecto fue la de 200 mg/kg; presentó diferencia significativa (p < 0.05) en comparación con el blanco y con el fármaco de referencia. Para la fracción de > 10 kDa, el mejor efecto según la CTS, lo presentaron las dosis de 50 y 100 mg/kg, resaltando que para ambas, la menor absorción de glucosa fue a los 30 min postprandial, demostrando diferencia con el blanco. Por otra parte, al comparar el contenido de glucosa de estas fracciones (126 y 130 mg/dl respectivamente), con los valores del fármaco (147 mg/dl), se sugiere que los biopétidos en cuestión, presentan mejor efecto antihiperglucemiante. Esto pudo ser debido a que la acarbosa fue administrada en una dosis de 10 mg/kg, en comparación con las dosis de biopéptidos que fueron 5 y 10 veces más que el fármaco; sin embargo, pudiera emplearse como un complemento natural al uso de fármacos para personas diabéticas, pudiendo mejorar, el metabolismo glúcido. Conclusiones. El mejor efecto de los biopéptidos sobre la inhibición de la -amilasa en la fracción de >10 kDa, es comparable con el valor obtenido por la acarbosa. Para el caso de la -glucosidasa, la mejor inhibición se presentó con la fracción peptídica de 1-3 kDa, la cual resultó ser mayor que la presentada por el fármaco acarbosa. Estos resultados sugieren, que fracciones peptídicas mayores de chía para la -amilasa y menores para la -glucosidasa, pudieran utilizarse como un potente inhibidor de las enzimas en cuestión. Finalmente, la CTS indicó que las fracciones peptídicas de mayor P.M. presentan un mejor efecto antihiperglucemiante, siendo la dosis de 50 y 100 mg/kg aquellas que disminuyen la absorción de la glucosa, por lo que los biopéptidos de la chía pudieran ser utilizados como una vía alterna de alimento funcional o complemento natural, ofreciendo una actividad hipoglucemiante o antihiperglucemiente. Agradecimiento. Agradezco el apoyo brindado por el CONACYT, por la Beca 187275 y N° de Registro 43838, que es la fuente de financiamiento para esta investigación.

Referencias.

[1]. Chel-Guerrero L. y Betancur-Ancona D. (2008). Biopéptidos alimenticios: nuevos promotores de la salud. Revista Salud Pública y Nutrición. 9 (2). [2]. Costa EL, Rocha JA., Maria F (2007) Effect of heat and enzymatic treatment on the antihypertensive activity of whey protein hydrolysates. International Dairy Journal (17): 632-640. [3] Ortiz-Andrade, R., Rodríguez-López, V., Garduño-Ramírez, M., Castillo- España, P., Estrada-Soto, S. (2005). Anti-diabetic effect on alloxanized and normoglycemic rats and some pharmacological evaluations of Tournefortia hartwegiana. Journal of Ethnopharmacology (101), 37–42. [4]. Escudero, E., Aristoya, M. C., Nishimurab, H., Ariharab, K., & Toldrá, F. (2012). Antihypertensive effect and antioxidant activity of peptide fractions extracted from Spanish dry-cured ham. Meat Science, 91(3), 306-311.


26

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Y BIOACTIVAS DE LA JALEA REAL OBTENIDA DE ABEJAS Apis mellifera ALIMENTADAS CON DOS FUENTES DE PROTEÍNAS

Alcalá-Escamilla K. I a, Betancur-Ancona D. A a, Moguel-Ordóñez Y. B b

a Facultad de Ingeniería Química, UADY, Periférico Norte Km. 33.5, Tablaje Catastral 13615, Colonia

Chuburná de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P. 97203. [email protected] b Campo Experimental Mococha; INIFAP, Km 25 antigua carretera Mérida-Motul,

Introducción. La jalea real (JR) es una secreción lechosa proveniente de las glándulas hipofaríngeas y mandibulares de las abejas obreras con la función de ser el alimento de las larvas y de la reina durante toda su vida. Es una mezcla de agua, carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas y aminoácidos principalmente [1]. Para que las abejas puedan producir JR es necesario que consuman proteínas y carbohidratos. Dentro de su compleja composición se han identificado péptidos bioactivos. La presencia de estos componentes puede ayudar en la prevención y control de algunos padecimientos; por esta razón la JR se podría considerar como un alimento funcional. Los péptidos bioactivos identificados se han asociado con actividad inmuno moduladora, antihipertensiva, hipocolesterolemica, antimicrobiana, por mencionar algunos [2]; sin embargo, al ser la jalea una secreción glandular, es necesario hacer estudios que permitan saber si la dieta de las abejas nodrizas puede influir en el tipo, concentración y propiedades de los componentes bioactivos. El objetivo del trabajo es: Evaluar las propiedades fisicoquímicas, actividad antihipertensiva, antioxidante y antimicrobiana de la jalea real producida con diferentes fuentes de proteína (Mucuna pruriens y polen) utilizadas en la alimentación de abejas Apis mellifera.

Metodología. Para la elaboración de las dietas con las que se alimentó a las colonias se utilizó harina de mucuna, polen y miel. A los ingredientes se les realizó un análisis proximal para hacer un balance adecuado y que las dietas fueran isoproteica, lo que se confirmó haciendo un análisis proximal a las dietas elaboradas. La JR se produjo en el apiario CE Mocochá del INIFAP, con el método Doolitle. Los tratamientos fueron: Dieta 1 harina de M. pruriens y miel; Dieta 2 polen y miel, y Control, sin suministro de alimento. Se obtuvieron tres tipos diferentes jaleas: JR de colonias que consumían la dieta 1 (JRM); JR de colonias que consumían la dieta 2 (JRP) y JR de colonias del grupo control, sin dieta (JRC) A las tres jaleas se le evaluó sus características fisicoquímicas de acuerdo a los parámetros de la Norma Mexicana NMX-FF-104-SCFI-2004 [3] y su actividad antihipertensiva, antioxidante y antimicrobiana in vivo e in vitro. En las pruebas in vivo se utilizaron ratas Wistar sometidas a un modelo biológico de síndrome metabólico (SM) que consistió en ofrecerles a libre demanda agua con sacarosa al 20% y su dieta base. Las ratas se dividieron en 10 grupos de 5 individuos y se les administro su tratamiento diariamente durante 4 semanas, los grupos formados fueron: JRM 15mg, JRM 45mg; JRP 15mg, JRP 45mg; JRC 15mg, JRC 45mg; Captopril 50mg; Captopril 100 mg; Control y Agua azucarada (AS). Al grupo control se le dio únicamente agua destilada y al AS no recibió ningún tratamiento. Para medir la actividad antihipertensiva se utilizó un esfigmomanómetro no invasivo con el que se tomó la presión arterial (PA) semanalmente. Después de 4 semanas de tratamiento se sacrificaron las ratas y se obtuvo el suero y el plasma sanguíneo para evaluar actividad antioxidante. Los resultados fueron analizados con el programa GraphPad Prism 7.03®, y se sometieron a un análisis de varianza bajo un modelo aleatorio simple para determinar si existen diferencias entre los tratamientos usados. En caso de existir diferencia entre los grupos se realizó una comparación de medias por el método de Tukey.

Resultados y Discusión: El valor de proteína en las dietas fue de 14.01 para la Dieta 1 y de 14.35 para la Dieta 2. El análisis realizado a las jaleas obtenidas se presenta en la tabla 1


27

Tabla 1. Composición fisicoquímica de las jaleas producidas con las distintas dietas en base húmeda Parámetro Jale real mucuna Jale real polen Jale real control

pH solución al 5 % 3.99 ± 0.03 3.98 ± 0.02 4.01 ± 0.03 Índice de acidez (meq/100g) 43 ± 2.00 41 ± 1.25 40 ± 3.50 Humedad % 62.99 ± 0.52 66.89 ± 00 69.19 ± 0.18 Cenizas% 1.09 ± 0.01 0.88 ± 0.05 1.01 ± 0.01 Proteína cruda% 15.12 ± 0.07 12.50 ± 0.35 13.40 ± 0.14 Lípidos totales % 0.24 ± 0.01 0.11 ± 0.01 0.21 ± 0.00 Fósforo (mg/100g) 223.27 ± 1.59 183.17 ± 7.14 203.33 ± 12.29

No se encontraron diferencias en pH, acidez y fósforo (P>0.05); pero si en humedad, cenizas, proteína cruda y lípidos totales (P<0.05). La cantidad de proteína en la JRM y JRP fue similar; probablemente debido a que los dos grupos consumieron una dieta isoproteica. La cantidad de lípidos totales se encuentran por debajo a los valores indicados por la Norma lo que podría ser un indicador de que en las dietas se debe de considerar más este parámetro para que no exista un desbalance nutricional. En la PA no se encontraron diferencias entre los tratamientos en la presión diastólica y sistólica (P>0.05), pero, el grupo AS si fue diferente (P<0.05) y presentó valores más altos (Figura 1).

Figura 1 Media y EE de la Presión diastólica y sistólica (mm/Hg) de cada grupo

Conclusiones: El análisis proximal de la JR demuestra que el tipo de proteína puede influir en la composición de los nutrientes de la jalea. Existen diferencias significativas en los parámetros relacionados a la presencia de componentes bioactivos pero es necesario hacer más estudios. La JR presenta un posible efecto antihipertensivo, debido a que los grupos que recibieron los tratamientos no alcanzaron los niveles de PA del grupo AS. Los grupos a los que se les dio JR tuvieron valores similares de PA a los que se les dio captopril. La similitud en los valores de presión entre los grupos que recibían tratamiento con JR y los grupos que recibían captopril sirve como indicador de que probablemente la JR está trabajando inhibiendo la ECA [4]. Agradecimiento. Esta tesis se ha financiado por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Número de becario CONACYT: 174202. Referencias. 1_Peter, G., K. Bees biology & Management. Enviroquest Ltd:Ontario, 2007 2. Ramadan, M. F.; Al-Ghamdi, A. (2012) Bioactive compounds and health-promoting properties of royal jelly: A review. Journal of functional foods. 4, 39-52. 3. NMX, 2004. Norma Mexicana NMX-FF-104-SCFI-2004. Productos alimenticios no industrializados para consumo humano –Jalea real- Especificaciones y métodos de pruebas. Secretaría de Economía. 4. Takaki-Doi, S., Hashimoto, K., Yamamura, M., Kamei, C. (2009) Antihypertensive activities of royal jelly protein hydrolysate and its fractions in spontaneously hypertensive rats. Acta Med. Okayama. 3:1; 57-64.


28

EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ANTIOXIDANTE Y PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE

PELÍCULAS ELABORADAS A PARTIR DE HIDROLIZADOS PROTEICOS DE CANOLA (Brassica napus L.)

Bermejo Cruz M.E. a, Chel Guerrero L.a, Martínez Ayala A.L.b

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán. Periférico Norte Kilómetro 33.5. Tablaje Catastral 13615. Chuburna de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P. 97203, [email protected]

b Centro de Desarrollo de Productos Bióticos, Instituto Politécnico Nacional. Carretera Yautepec-Jojutla, Km. 6, calle CEPROBI No. 8, Col. San Isidro, Yautepec, Morelos, C.P. 62731.

Introducción. Actualmente los empaques elaborados con macromoléculas con actividades funcionales (antioxidantes) son de importancia en la elaboración de empaques biodegradables en la industria alimentaria para garantizar la vida de anaquel del producto además de ser amigables con el medio ambiente [1]. La pasta de canola (Brassica napus L.) es fuente de proteína (20-50%) para la producción de concentrados, aislados e hidrolizados, considerados sustrato para la producción de péptidos con actividad antioxidante. Por otra parte de han realizado estudios preliminares sobre películas obtenidas a partir de la pasta residual y concentrados proteicos de canola los cuales presentan propiedades físicas, mecánicas y de barrera adecuadas para la formulación de biopelículas [2]. Puesto que los hidrolizados de canola son fuente importante de proteína y péptidos bioactivos, se plantea la elaboración de películas a partir éstos, determinando la actividad antioxidante tanto en los hidrolizados que las componen como en la película obtenida, evaluando mediante este estudio si la funcionalidad de los péptidos antioxidantes liberados en la hidrólisis (actividad antioxidante) pueden sufrir cambios al momento de la formación de las película, por la interacción con el agente gelificante o por las condiciones de preparación de las películas. Reuniendo las propiedades funcionales de los hidrolizados de proteína de canola; así como las propiedades para formar películas, este trabajo tiene como objetivo objetivo evaluar el potencial antioxidante, así como las propiedades fisicoquímicas de las películas obtenidas a partir de hidrolizados proteicos de canola (Brassica napus L.). Metodología. Se obtuvieron aislados proteicos (APC) a partir de la harina desgrasada de canola mediante la solubilización de proteínas con NaOH 6 N a pH 12 y precipitación con HCl 6 N a pH 5. La hidrólisis enzimática se llevó a cabo por el sistema Pepsina-Pancreatina, los tiempos de reacción fueron de 10 y 80 min usando como sustrato el aislado proteico a una concentración del 4% y una relación enzima/sustrato 1/100, a condiciones de temperatura de 37±0.2°C y pH de 2±0.2 para la enzima pepsina y pH 8 para la enzima pancreatina [3]. La elaboración de las películas se realizó por el método de vertido en placa o casting y secado en estufa a 60 °C. La solución filmogénica se preparó con 5 g de proteína (Hidrolizados y APC como control) y se evaluaron dos diferentes condiciones de pH (8, 9 y 10) y concentración de glicerol (0.5 y 0.75 g) [4]. Se analizó los grupos funcionales por FTRI y se evaluó el color y propiedades mecánicas (tensión a la fractura (TF), orcentaje de elongación (% E) y módulo de Young) en las películas obtenidas. Los valores obtenidos fueron evaluados mediante un análisis de varianza factorial y la comparación de medias por el método de Tuckey, empleando un nivel de significancia del 5% [5].

Resultados y Discusión. La concentración de proteína en el APC fue de 80.3±0.11%. Los grados de hidrólisis obtenidos a los 10 y 80 min fueron de 9.78%±.0.23 y 46.86%±0.21 respectivamente. Se obtuvieron películas a partir del hidrolizado de 10 min así como del control a diferentes tiempos de secado (Figura 1). Las películas presentaron color en el intervalo de amarillo a rojo, observándose películas más oscuras al incrementar el pH en su formulación. En cuanto a las pruebas mecánicas se obtuvieron películas con mayor espesor en las elaboradas con hidrolizados (0.206-0.224 mm) con respecto


29

al control (0.017-0.22 mm). Respecto a la TF, %E y Módulo de Young en hidrolizados de 10 minutos no fueron las esperadas, fueron tan bajas que el equipo no logró registrarlas.

. a) . b)

Fig. 1. a) Películas obtenidas a partir del control (APC). b) Películas obtenidas a partir del Hidrolizado 10 min (HPC-10).

En el análisis de grupos funcionales, en el espectro FTIR del glicerol se observaron señales características de la molécula: el valor a 3270 cm-1 asignado al grupo OH, los picos de valores de 1110 y de 1030 cm-1, fueron atribuidos a las vibraciones del grupo CO de C2 y C1, C3 respectivamente. El enlace del grupo C-C presentó vibraciones en el intervalo 847-997 cm-1, que corresponden al esqueleto del glicerol. En el APC y los Hidrolizados se observó se observó un pico a valores de 3270 cm-1, el cual se atribuyó a las vibraciones del enlace N-H de las proteínas, la señal a 2920 cm-1 corresponde al estiramiento (stretching) de los enlaces metilo CH. El pico a valores de alrededor de 1650 cm-1 fue asignado al enlace C=O (asociados a grupos Amida), mientras que la banda a 1560 cm-1 al enlace N-H (aminas primarias) el grupo C-N corresponde a aminas alifáticas, siendo el responsable de la vibración a valores de 1020 a 1220 cm -1. Conclusiones. Se obtuvieron películas con hidrolizados proteicos <10; sin embargo, el uso y alcance de éstas depende de las propiedades mecánicas que presenten por lo que al resultar inadecuadas, se plantea trabajar con tiempos de hidrólisis menores a 10 min con la finalidad de obtener ocasionar menor ruptura en los enlaces que componen las proteínas y en consecuencia obtener mejor entrecruzamiento de la matriz con al agente gelificante. Agradecimiento. Al CONACYT por el otorgamiento de la beca para la realización del Doctorado y financiamiento del proyecto, CVU 267716. Referencias. 10. Vioque J, Millán F (2005). Los péptidos bioactivos en alimentación: nuevos agentes promotores de

salud. CTC Alimentación. vol (26): 103-107. 11. Manamperi WAR, Chang SKC, Ulven CA, Pryor SW (2010). Plastics from improved canola protein isolate:

Preparation and properties. J Am Oil Chem Soc. vol (87): 909-915. 12. Hernández-Jalabera A, Cortés-Giraldo I, Dávila-Ortíz G, Vioque J, Alaiz M, Girón-Calle J, Megías C,

Jiménez-Martínez C (2015). Influence of peptides-phenolics interaction on the antioxidant profile of protein hydrolysates from Brassica napus. F. Chemistry. vol (178): 346-357.

13. Osorio-Ruiz A (2015). Tesis: Evaluación de propiedades mecánicas, físicas y estructurales de películas de concentrados proteínicos de Jatropha curcas L. y de Glycine max L., adicionadas con montmorillonita. Yautepec, Morelos.

14. Montgomery D C (2004). En: Diseño y análisis de experimentos. (Ed). Arizona. Editorial Limusa Wiley, México, DF, 63-69-100.


30

EVALUACIÓN TÉCNICA Y AMBIENTAL DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL EN

MÉXICO

Chikani Cabrera K. D, Dr. Sacramento Rivero J.

Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5 Tablaje Catastral 13615 Chuburna de Hidalgo Inn, Mérida, Yucatán C.P. 97203 [email protected]

Introducción. La creciente demanda de energía y el cambio climático son problemas prioritarios para todo el planeta y México no es una excepción. La secretaria de energía (SENER) informó que en el periodo del 2010-2015 la demanda de diésel incremento 1.5%. En el 2015 la demanda interna del diésel fue de 384.7 miles de barriles diarios (mbd) mientras que las importaciones de diésel fueron de 155.3 mbd. Dentro de la demanda interna del diésel el 87% es abarcado por el sector de transporte. Este estudio determinó que del 2016 al 2029 la tasa media de crecimiento anual será de un 3.6% [1]. De igual manera el país se ha visto perjudicado por el cambio climático, durante los últimos años se han observado cambios en la temperatura superficial terrestre del territorio mexicano, que traen como consecuencias fenómenos hidrometeorológicos extremos [2]. Durante la COP-21 de 2015 (celebrada en París), México se comprometió a reducir el 22% de emisiones de gases de efecto invernadero hacia el año 2030 [3]. Debido al cambio climático, la gran dependencia del combustible fósil y la seguridad energética del país, México ha optado por incluir a las energías renovables como medio para satisfacer las demandas energéticas descritas anteriormente. Una de ellas es el biodiesel, este es un biocombustible líquido sustituto al diésel, obtenido a partir de materia prima renovable [4]. El biodiesel puede dividirse como biocombustible de primera, segunda y tercera generación, que depende de la materia prima de la cual es obtenido. Los de primera generación, son aquellos que se obtienen a partir de granos destinados para alimentos. Los de segunda generación utilizan residuos agrícolas lignocelulósicos y semillas oleaginosas que no compitan con alimentos. Los de tercera generación son los provenientes de microorganismos, como micro-algas o levaduras [5]. En México existen empresas establecidas, que producen y venden biodiesel a partir de aceite residual. Sin embargo, se desconoce el potencial que tiene la producción existente y las estimaciones del potencial del país para generar biodiesel para alcanzar las metas propuestas a 2030. Más aún, es muy importante conocer los potenciales impactos ambientales que se deriven de esta producción. Recientes estudios realizados en otros países han demostrado que el uso de biocombustibles como el biodiesel ha traído desafíos tanto económicos como ambientales. Para medir el impacto ambiental en el país se usa una herramienta, el Análisis del ciclo de vida (ACV) [6]. Por lo anterior el presente trabajo analizará las rutas tecnológicas más relevantes y las más prometedoras en México para la producción de biodiesel a corto y mediano plazo (aceite de palma, aceite residual y levaduras). Se aportarán inventarios para el ACV de la industria incipiente de biodiesel en el país, se llevará a cabo la evaluación técnica y de ACV de cada ruta tecnológica. Objetivo: Evaluar los impactos ambientales de las rutas tecnológicas actuales y potenciales de producción de biodiesel en México.

Metodología. El presente trabajo elaborará una base de datos con respecto al biodiesel producido en el país, que involucre la producción y distribución de biodiesel, esto aclarecerá el diagnóstico de la situación del biodiesel en México, su potencial para satisfacer la demanda del país, así como el impacto ambiental. Se elaborará un directorio de las empresas establecidas actualmente en el país de las rutas tecnológicas existentes (aceite residual de cocina y palma de aceite), se les contactará por medio de cuestionarios, entrevistas y visitas para obtener los datos necesarios para obtener información acerca de la recolección u obtención de materias primas, así como la etapa de producción del biodiesel, para generar los inventarios (todas las entradas y salidas del sistema) del ACV. Los datos faltantes para obtener el inventario se obtendrán a partir del simulador Aspen Plus. La ruta potencial será la producción de biodiesel utilizando


31

levaduras oleaginosas, usando como sustrato glicerol. Los datos obtenidos se obtendrán a partir de artículos de divulgación científica, así como datos experimentales obtenidos del CIATEJ Unidad Guadalajara. El ACV tiene el objetivo de evaluar los impactos ambientales de la producción de biodiesel en el país, en especial las de calentamiento global. La unidad funcional es 1 MJ de biodiesel (se quiere determinar el impacto ambiental del biodiesel) y el límite del sistema es de la cuna a la tumba (incluyendo las etapas de obtención de materias primas, transformación, uso y disposición de residuos y co-productos). Los impactos que se evaluarán son los potenciales de: acidificación, calentamiento global, creación de ozono fotoquímico, eutrofización, merma de recursos abióticos, merma de la capa de ozono y toxicidad. De igual manera se estimará el consumo de agua, así como indicadores energéticos. Se utilizará el software SimaPro, la Metodología de evaluación de impacto ambiental de punto medio CML - IA 2000 y la base de datos principal a utilizar será Ecoinvent v.3. Finalmente se llevará a cabo una evaluación económica y se interpretarán los resultados para determinar cuál o cuáles son los puntos críticos del sistema Resultados y Discusión. Las empresas encontradas en el país son 43, de la cual Purolite de México es únicamente distribuidor de biodiesel. Empresas como Biofuels, Reoil, Biodiesel Moreco y SOLBEN recolectan aceite de cocina usado y producen biodiesel, estas son de las de mayor interés en el país puesto que se conoce que están operando actualmente. El resto de las empresas se desconoce si operan actualmente o si están próximas a completarse. En México hay 59 áreas metropolitanas donde se podría recuperar 130,380 t/a (panorama bajo) o 284,726 t/a (panorama alto) a partir de aceite residual, obteniendo 124,441 t/a biodiesel y 12,159.8 t/a de glicerina y 271,758 t/a de biodiesel y 26,230.1 t/a de glicerina respectivamente. En el caso de la palma de aceite se dispone de 150,055.75 hectáreas de palma aceitera en cuatro estados de la república (datos obtenidos por medio de proyecciones) como se muestra en el cuadro 1.

Cuadro 1. Producción de biodiesel y glicerina a partir de palma de aceite. Chiapas Campeche Tabasco Veracruz

Biodiesel t/a 285,135 79,162.7 88,361.2 16,324.1Glicerina t/a 37,593.9 10,438.7 11,640 2,149.28

En el caso de la ruta potencial, tomando en cuenta la producción de glicerina de las rutas descritas anteriormente se dispondría de 61821,88 t/a de glicerina a partir de palma de aceite y dos panoramas de glicerina 12,159.8 t/a (bajo) y 26,230.1 t/a (alto) a partir de ACU. Conclusiones. La investigación está en proceso, por lo que aún falta evaluar el ACV y la evaluación económica por lo que aún no se tienen conclusiones.

Agradecimiento. Gracias al Centro Mexicano de Innovación en Energía (CEMIE-BIO) y al Fondo de Sustentabilidad Energética por permitirme colaborar a la investigación del clúster de biodiesel avanzado. Y a CONACYT por permitirme participar como becaria (CVU 787974). Referencias. 1. SENER. (2012). Prospectiva de petrolíferos 2012 - 2026.

2. GobMex. (2014). Compromisos de mitigación y adaptación ante el cambio climático para el periodo 2020-2030. 3. SEMARNAT. (2015). México rumbo a la COP-21.SEMARNAT 4. Dufey, A. (2006). Biofuels production, trade and sustainable development: Emerging issues Iied. 5. Speight, J. G., & Radovanovic, L. (2015). Biofuels: Future benefits and risks. Acta Technica Corviniensis-Bulletin

of Engineering, 8(3), 97. 6. Iriarte, A., Rieradevall, J., & Gabarrell, X. (2012). Transition towards a more environmentally sustainable

biodiesel in south america: The case of chile. Applied Energy, 91(1), 263-273.


32

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN CALORÍMETRO DE REACCTCIÓN PARA CARACTERIZAR REACCIONES EN FASSE LÍQUIDA Y CON SENSIBILIDAD ÁRA MONITOREAR RESPUESTAS CALORÍFICAS DE SISTEMAS BIOLÓGICOS DE BAJA EMISIÓN TÉRMICA.

Cervera Chin, C. E. a, Vilchiz Bravo L. E. a

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico norte kilómetro 33.5 Chuburna de Hidalgo. Mérida, Yucatán, C.P. 97203, [email protected]

Introducción. Un calorímetro de reacción (CR) es un instrumento usado para la medición del flujo de calor en diversos campos de estudio [1]. Sistemas de estudio como las bio-reacciones, se caracterizan por su baja emisión térmica, lo que genera un desafío en la calorimetría para lograr mediciones precisas. Los micro-calorímetros y los chips calorimétricos ofrecen gran sensibilidad a bajas emisiones de calor gracias al uso de termopilas como sensor de flujo de calor [2], sin embargo, su pequeño tamaño de muestra (reactivos) dificulta el estudio de sistemas complejos. Los calorímetros de reacción usan convencionalmente RTD’s y termistores como sensores de temperatura [3-4], los cuales son menos sensibles que las termopilas. La velocidad del fluido de enfriamiento del encamisado y las pérdidas de calor que se generan a través de las distintas fronteras del equipo son factores que influyen en las respuestas calorimétricas pero que no se han definido con claridad. Conocer el comportamiento de la transferencia de calor en un CR es importante para mejorar estos equipos. La Dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta de simulación numérica que permite predecir el comportamiento de diversos sistemas. El objetivo del proyecto es diseñar y construir un calorímetro de reacción isotérmico incrementando la sensibilidad de la medición de la temperatura del fluido en el encamisado y en el reactor a través de uso de una termopila y de la optimización de la velocidad de operación del fluido de enfriamiento, así como conocer el comportamiento local de la transferencia de calor.

Metodología. Se construyó un calorímetro de reacción usando un reactor encamisado de vidrio con control de temperatura a través de un recirculador Polyscience AD07R-20 con agua como fluido de enfriamiento. Se realizaron simulaciones numéricas mediante CFD usando el software ANSYS-fluent ® para conocer el comportamiento local de la transferencia de calor (pérdidas de calor) en el CR. Se simuló la generación de calor en la reacción en conjunto con distintas velocidades de fluido de enfriamiento (Cuadro 1). Mediante una resistencia de calentamiento, usada convencionalmente durante la calibración [5], se comprobarán las condiciones de operación usadas en las simulaciones numéricas. Se probará el desempeño del calorímetro con la bio-reacción de la fermentación alcohólica de la glucosa a través de saccharomyces cerevisiae. Se realizarán las mediciones de flujo de calor usando una termopila y RTD’s como sensores de temperatura para evaluar la mejora en la sensibilidad respecto a un CR convencional.

Resultados y Discusión. La pérdida de calor de una reacción a través de la tapa de un CR es energía que no se puede contabilizar a través de los sensores de temperatura. La figura 1 b) muestra que las pérdidas de calor a través de la tapa disminuyen conforme incrementa la generación de calor y la velocidad de fluido térmico. La figura 1 a) muestra el perfil de temperatura que se genera en un corte axisimétrico del reactor, donde se puede observar un bajo gradiente de temperatura entre la entrada y salida del fluido refrigerante para el caso 4 de simulación.


33

a) b)

Fig. 1. a) Perfiles de temperatura de un corte axisimétrico del CR con 0.4 W/L y 4 m/s, b) Porcentaje del calor generado en la reacción que se pierde a través de la tapa del CR.

Cuadro 1. Casos de condiciones de operación simuladas en el CR.

Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6

Generación de energía 1.223 W/L 1.223 W/L 1.223 W/L 0.4 W/L 0.4 W/L 0.4 W/L

Temp. Ambiente 28 °C 28°C 28 °C 28°C 28 °C 28°C

Temp. Externa 25°C 25°C 25°C 25°C 25°C 25°C

Velocidad de entrada 4 m/s 8 m/s 16 m/s 4 m/s 8 m/s 16 m/s

Caudal 0.113 L/s 0.226 L/s 0.542 L/s 0.113 L/s 0.226 L/s 0.542 L/s

Conclusiones. Aunque diversos autores mencionan que la velocidad del fluido de enfriamiento en el encamisado debe de ser alta para disminuir las pérdidas de calor (cercana a 2 L/s), las simulaciones muestran que la variación de la perdida de calor es poco sensible a la velocidad del fluido de enfriamiento, lo que sugiere que no es necesario usar recirculadores de alta capacidad de caudal para obtener mejores mediciones calorimétricas. Por otro lado, el porcentaje de pérdida de calor es más sensible a la cantidad de calor generada en la reacción, lo que implica que a mayor volumen de reactivos, mayor sensibilidad se obtendrá. La comprobación experimental de las simulaciones a través del uso de la termopila y RTD, así como la prueba del sistema biológico se realizará durante el primer semestre de 2018.

Agradecimiento. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el apoyo económico brindado a través de la beca No. 787966 en su “Convocatoria de Becas Nacionales 2016” y el financiamiento para la realización del proyecto. También, a la Universidad Autónoma de Yucatán por permitir el uso de sus instalaciones para la realización del proyecto.

Referencias. 15. Sarge, S., Hohne, G. &Hemminger, W (2014) Calorymetr: Definition, Application Fields and Units En:

Calorimetry: Fundamentals, instrumentation and applications. Editorial Wiley-VCH, Germany, 1-4. 16. Andrega, T., van Herwaarden, A.W. (2011). Chip calorimeter for thermal characterization of bio-chemical

solutions. Sensors and Actuators A 167 354-358. 17. Payo, G., Ampuero, S. & Marison, I.W (2002). The development and characterization of a high resolution bio-

reaction calorimeter for weackliy exothermic cultures. Thermochimica Acta 39125-39. 18. Maskow, T., Schubert, T., Wolf, A., Buchholz, F., Regestein, L., Buechs, J., Mertens, F., Harms, H., Lerchner, J.

(2011). Potentials and limitations of miniaturized calorimeters for bioprocess monitoring. Appl Microbiol Biotechnol 92 55-66.

19. Zhang, WS (2009). Construction, calibration and testing of a decimeter-size heat flow calorimeter. Thermochimica Acta. 499 128-132.

5.40%

5.60%

5.80%

6.00%

6.20%

6.40%

4 8 16Porcen

taje de calor perdido

en la tapa

Velocidad de fluidode enfriamiento m/s

1223 mW

400 mW


34

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE COMPUESTOS DE COBALTO (II) Y NIQUEL (II) DERIVADOS DE CLOROQUINOLINA.

Torres-Hernández S.A.,1 Rincón-Arriaga S.,2 Carrera-Figueiras, C.,1 Esparza-Ruiz, A.1

1Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte, Km 33.5, Chuburná de Hidalgo Inn. 97203, Mérida, Yucatán, México, [email protected].

2Departamento de Química y Bioquímica, Instituto Tecnológico de Mérida, Av. Tecnológico S/N, 97118, Mérida, Yucatán.

Introducción. El cáncer está entre las principales causas de muerte a nivel mundial, para combatirlo se utilizan tres tipos de tratamiento: cirugía, radioterapia y quimioterapia; esta última, a base de agentes químicos que provocan la muerte de células cancerosas [1,2]. En la actualidad, se utilizan fármacos con platino para combatir el cáncer; considerando esto, existe un gran interés en desarrollar otros compuestos a partir de moléculas bioactivas que incorporen en su estructura otros metales [3]. Avances en la química medicinal han conducido al descubrimiento de un considerable número de compuestos metálicos con una amplia gama de actividades farmacológicas. Además, entre las moléculas precursoras para la obtención de nuevos fármacos se encuentran los derivados de quinolina; medicamentos como la quinina, mefloquina y en especial, la cloroquina, se utilizan eficazmente para el tratamiento de la malaria, adicional a esto, algunos demostraron buena actividad contra el cáncer. [4]. En este foro se presentarán previos resultados de la síntesis y caracterización de nuevos compuestos metálicos de cobalto(II) y níquel(II) a partir de un derivado de cloroquinolina. Metodología. Para la obtención de los nuevos compuestos de coordinación de cobalto(II) y níquel(II), se hará reaccionar el ligante (Ácido-8-cloroquinolin-3-carboxílico) con sales de cloruros y acetatos de los metales mencionados, usando metanol como disolvente, con diferentes estequiometrias, tiempos de reacción y temperatura. La caracterización estructural se hará por varias técnicas espectrométricas y espectroscópicas, como infrarrojo, análisis elemental, ultravioleta visible y espectrometría de masas. Resultados y Discusión. Los datos de infrarrojo y análisis elemental de los sólidos obtenidos de la mezcla de reacción entre el ligante y las sales de níquel(II) evidencia la formación de un solo compuesto usando diferentes estequiometrias, el cual es un sólido de color verde limón. El análisis elemental corresponde con la fórmula de dos moléculas del ligante completando su esfera de coordinación con moléculas de agua y el espectro de infrarrojo mostró las bandas asimétrica y simétrica para el grupo O–C=O a valores ligeramente más bajos que los observados en el ligante no coordinado. El mismo comportamiento se observó para los derivados de cobalto(II). Conclusiones. La elucidación de los compuestos de níquel(II) y cobalto(II) evidenció la formación de compuestos hexacoordinados, donde el ligante actúa de manera bidentada completando su esfera de coordinación con moléculas de agua. Agradecimiento. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada para la realización de los estudios de posgrado en nivel maestría. (787968). Referencias. 20. World Health Organization. Cancer

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/ (acceso sep 14, 2016). 21. Camacho, J; Ferrer, R; Maldonado, A; Navarro, M. (2005). Metalofármacos vs cáncer (Parte I). Rev. Fac. Fam.68

(1-2): 38-49. 22. Ott, I; Gust, R. (2007). Non platinum metal complexes as anti-cancer drugs. Arch. Pharm.340 (3): 117-126. 23. Solomon, V. R.; Lee, H. (2011). Quinoline as a privileged scaffold in cancer drug discovery. Curr. Med. Chem.18:

1488-1508.


35

ELUCIDACIÓN DEL MECANISMO DE ACCIÓN VASORRELAJANTE DE LA ESPECIE VEGETAL Bursera graveolens (Kunth) Triana & Planch

Yáñez-Pérez V., Sánchez-Recillas A., Ortiz-Andrade R. R.

Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán. Calle 43 No. 613 x Calle 90 Col. Inalámbrica C.P. 97069. Mérida, Yucatán. Correo electrónico: [email protected]

Introducción. La hipertensión arterial (HTA) es una de las enfermedades crónico-degenerativas con mayor impacto en la sociedad; afecta a más de un tercio de la población mexicana adulta y es un importante factor de riesgo para el desarrollo de otras patologías que pueden resultar en la muerte del paciente[1]. Los tratamientos farmacológicos actuales no están libres de efectos adversos, esto aunado a la falta de acceso de la población a los servicios de salud y farmacoterapia, fomenta que los pacientes recurran a tratamientos alternativos como el uso de la medicina tradicional[2]. La especie Bursera graveolens (Kunth) Triana & Planch conocida como Nabanche’ se ha utilizado en la medicina tradicional Maya para el tratamiento de dolor de cabeza e hipertensión arterial[3]. En un estudio previo, esta especie presentó efecto vasorrelajante eficaz y potente, este efecto fue totalmente dependiente del endotelio vascular; con esta premisa, en el presente trabajo se pretende determinar el mecanismo de acción funcional mediante el cual, dicha especie vegetal, ejerce efecto vasorrelajante. Metodología. Para determinar el mecanismo de acción vasorrelajante del extracto metanólico de B. graveolens, (EMBg), se utilizaron anillos de aorta aislados de rata con endotelio intacto (E+), los cuales fueron colocados en un equipo isométrico vertical para tejido aislado. Posteriormente se realizaron curvas concentración-respuesta (CCR) de relajación del EMBg [0.303-100 μg/mL], en presencia de inhibidores y/o bloqueadores que participan con el proceso contracción-relajación de las células de músculo liso vasculares: atropina [1 μM], un antagonista de receptores muscarínicos; NG-nitro-L-arginina metil éster (L-NAME) [100 μM], un inhibidor inespecífico de la enzima óxido nítrico sintasa (NOS); 1H-[1, 2, 4]oxodiazolo[4, 3-a]quinoxalin-1-ona (ODQ) [10 μM], un inhibidor de la enzima guanilato ciclasa soluble (GCs); indometacina [1 μM], un inhibidor inespecífico de ciclooxigenasa; o tetratetilamonio (TEA) [100 μM], un bloqueador no selectivo de canales de potasio. Se comparó el efecto vasorrelajante de EMBg en ausencia y presencia de atropina, L-NAME, ODQ, indometacina o TEA respectivamente[4]. Adicionlmente, para determinar la participación de canales de calcio tipo L, anillos de aorta E- y E+ fueron pre-contraídos por despolarización con una solución de Krebs con alta concentración de cloruro de potasio (KCl [80 mM]); posteriormente, se adicionaron en orden creciente de concentración, las diluciones de la muestra de prueba [0.303-100 μg/mL], y el control (nifedipina: bloqueador de canales de calcio [0.01 nM a 10 μM]). En experimentos independientes, se construyeron curvas de contracción a CaCl2 [0.1 mM a 10 mM] pre-incubando la CE50 (14.2 μg/mL) del EMBg. Las CCR fueron comparadas en presencia y ausencia del extracto. En este experimento se utilizó nifedipina [10 μM] como control positivo[4]. Resultados y Discusión. EMBg presentó efecto vasorrelajante significativo (E+; Emax=81%) y totalmente dependiente del endotelio vascular. El pretratamiento de anillos de aorta (E+) con L-NAME y ODQ bloqueó totalmente la relajación inducida por EMBg, mientras que la CCR en presencia de atropina disminuyó significativamente la eficacia de EMBg. Este comportamiento sugiere que el EMBg no está actuando directamente sobre el receptor muscarínico; sino sobre un sitio en común en la cascada de señalización de la acetilcolina, tal como sería la producción de NO/GMPc. El óxido nítrico (NO) es producido por la enzima NOS y es un potente vasodilatador por estimulación de la enzima guanilato ciclasa soluble (GCs), la cual cataliza la conversión de guanosín trifosfato (GTP) a guanosín monofosfato cíclico (GMPc). El aumento de GMPc resulta en relajación de músculo liso vascular a través de activación de proteína cinasa dependiente de GMPc (PKG)[5]. La activación de PKG por parte de NO/GMPc ocasiona un decremento en los niveles


36

intracelulares de Ca2+ por diversas vías, ya sea por inactivación de canales de Ca2+ dependientes de voltaje tipo L o de manera indirecta por activación de los canales de potasio sensibles a calcio (BKCa), cuya estimulación origina la hiperpolarización de la membrana celular y como consecuencia la disminución de la entrada de Ca2+ a través de los canales de Ca2+ dependientes de voltaje tipo L[6]. En el pretratamiento con TEA, se observa disminución significativa de la eficacia (Emax= 80.8% a 50.52%) y de la potencia (CE50

=14.2 a 99.70 μg/mL), este comportamiento sugiere que el EMBg no está abriendo directamente los canales BKCa, sino que es resultado del incremento de PKG[6]. El EMBg alcanzó 73.98% de vasorrelajación en anillos E+, sobre la contracción inducida por despolarización con KCl 80mM, mientras que la CCR de contracción a CaCl2 fue inhibida significativamente en comparación con el control, corroborando de esta manera el cierre de canales de Ca2+ dependientes de voltaje tipo L por parte de PKG en la vía NO/GMPc. Finalmente, la presencia de indometacina desplazó la CCR hacia la izquierda aumentando su potencia, sugiriendo la posible presencia de factores contráctiles derivados de endotelio originados a partir del ácido araquidónico que podrían estar inhibiendo parte del efecto vasorrelajante de EMBg[7]. Conclusiones. Los resultados obtenidos sugieren que EMBg induce efecto vasorrelajante a través de la activación de la vía NO/GMPc y cierre de canales de calcio tipo L. Agradecimiento. Este trabajo fue financiado por el proyecto “Evaluación farmacológica ex vivo y estudio toxicológico de plantas medicinales de Yucatán usando musculatura lisa como modelo experimental”. Registro SISTPROY: FQUI-2016-0007. Yáñez-Pérez agradece a CONACYT (No. beca 452975). Referencias.

1. Campos I., Hernández L., Rojas R., Pedroza A., Medina C., Barquera S. (2013) Hipertensión arterial: prevalencia, diagnóstico oportuno, control y tendencias en adultos mexicanos. Salud Pública Mex. 55: S144-S150.

2. Surya S., Salam A., Vallikattukuzhiyil D., Carla B., Arun R., Sunil C. (2014) Diabetes mellitus and medicinal plants-a review. Asian Pac J Trop Dis. 4 (5): 337-347.

3. Méndez M., Durán R., Borges A., Peraza S., Dorantes A., Tapia J., Torres W., Ferrer M. (2010) Bursera graveolens (Kunth) Triana & Planch. En: Flora Medicinal de los Mayas Peninsulares. (1a ed) Centro de Investigación científica de Yucatán, México, 46-47.

4. Vergara J., Ortiz R., Castillo P., Ibarra M., Gallardo I., Villalobos R., Estrada S. (2008) Antihypertensive and vasorelaxant activities of Laelia autumnalis are mainly through calcium channel blockade. Vascul Pharmacol. 49 (1): 26-31.

5. Jin S., Wen J., Li X., Kang D., Lee H., Cho K. (2011) The mechanism of vasorelaxation induced by ethanol extract of Sophora flavescens in rat aorta. J Ethnopharmacol. 137(1): 547-552.

6. Nelson M., Quayle J. (1995) Physiological Roles and Properties of Potassium Channels In Arterial Smooth Muscle. Am J Physiol. 37: C799-C822.

7. Ling S., Tak W., Yu X., Wai C., Huang Y. (2010) Prostaglandins in Action: Indispensable Roles of Cyclooxygenase-1 and -2 in Endothelium Dependent Contractions. In: Cardiovascular Pharmacology: Endothelial Control. (1a ed) Elsevier, USA. 29-38.


37

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS EN MEDIO ACUOSO SOBRE EL TRANSPORTE DE MASA EN REACTORES INTERMITENTES

Guillén Duarte D. A, Baz Rodríguez S. A, Sacramento Rivero J.C

Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5 Tablaje Catastral 13615 Chuburná de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P 97203, [email protected]

Introducción. La transferencia de especies químicas entre dos fases es determinante en el diseño y la operación de biorreactores para cultivos aerobios. Es importante en sistemas en los cuales en el medio de cultivo se encuentra en una fase diferente a aquella donde se localiza un nutriente esencial para el desarrollo de los microorganismos, como es el caso del oxígeno gaseoso para microorganismos aerobios creciendo en medio acuoso.[1][2][3][4] El parámetro que caracteriza el transporte interfacial de masa en sistemas gas-líquido es el coeficiente volumétrico de transferencia de masa ( ). Lo constituyen: 1) el coeficiente de transferencia de masa ( ) y 2) un parámetro de escalamiento, el área específica interfacial (a). Algunas sustancias orgánicas tales como los aceites vegetales e hidrocarburos pueden servir como sustratos para diversos microorganismos y además es posible que actúen como antiespumantes o vectores de oxígeno, es decir, pueden facilitar la transferencia de este en la interfase o reducir las espumas, respectivamente. En este trabajo se tiene interés de estudiar el efecto que ejercen algunas de estas sustancias sobre la transferencia de oxígeno. Particularmente, es de interés determinar intervalos de concentración en los que se observe un cambio de comportamiento en la transferencia de masa en sistemas acuosos con aceites vegetales o hidrocarburos, particularmente la acción de vector de oxígeno, favoreciendo el incremento del . El conocimiento generado se puede aplicar en bioprocesos aerobios [5] . Es por eso que el alcance de este trabajo es correlacional ya que se va a identificar la relación que existe entre las diferentes concentraciones de este tipo de sustancias orgánicas y su efecto en el tamaño del coeficiente de transferencia de ( ) y a. De hecho, el objetivo del proyecto es evaluar su efecto sobre el transporte de masa de oxígeno en un reactor intermitente a distintas velocidades de suministro de gas. Metodología. Para evaluar el efecto que ejerce la composición de las sustancias con posible actividad antiespumante y de vector de oxígeno sobre: 1) El transporte global ( ) y local ( ) de masa y 2) el área interfacial gas-líquido (a) se trabajará en un reactor intermitente a distintas velocidades de aireación y de agitación de acuerdo con un diseño experimental puro (ya que se van a manipular más de una variable) de factorial 2 pues interviene el estudio de los efectos de tres factores, es decir 3 sustancias [6]. Además, se va a bloquear el nivel de velocidad de aireación con la finalidad de fijar los valores y facilitar el análisis (Cuadro1). Por otro lado, la metodología que se va a emplear para las tres sustancias se describe en la figura 1.

Cuadro 1. Esquema de factores y niveles para los diseños experimentales.

Factor Número de niveles

Definición de niveles

Especie 3 (Bloques) n-dodecano (A) aceite de soya (B)

Emulsión de polidimetil-siloxanos (C) Concentración 5 (A) 2.5, 5, 10,20, 25% v/v

(B) 1, 2, 4, 6, 8 % v/v (C) 2 ,4, 6, 8, 10 ppm

Velocidad de aireación 3 2,4,6 L/Min

Velocidad de agitación 2 500 y 750 rpm


38

Fig. 1. Metodología a emplear para las tres sustancias diferentes en la parte experimental del proyecto. En la absorción de

con aire se va a monitorear la concentración de este último con un sensor y mediante una regresión lineal se obtendrá el valor del . La adquisición de imágenes para la obtención de a se realizará al mismo tiempo que se realiza la absorción de .

Resultados y Discusión. A la fecha se están evaluando los primeros casos experimentales consistentes en agua pura (sistema base) y mezclas agua-aceite vegetal. En el transcurso de semestre que inicia se proyecta tener todos los resultados experimentales completados. Agradecimiento. Se agradece el apoyo brindado por parte del PICQB, a la UADY, a los directores de este proyecto y sobre todo al CONACYT por el otorgamiento de la beca de tiempo completo cuyo número es 1144189892.

Referencias. 24. Chen T. L, Li T.H (1994) Enhancement of glucose oxidase fermentation by addition of hydrocarbons. Journal of

Fermentation and Bioengineering, Vol (78), 298–303. 25. Constantinides A., Spencer J. L., Gaden E. L. (1970). Optimization of batch fermentation processes. I.

Development of mathematical models for batch penicillin fermentations. Biotechnology and Bioengineering, Vol (12).

26. Birol G., Ündey C., Çinar A. (2002). A modular simulation package for fed-batch fermentation: Penicillin production. Computers and Chemical Engineering, Vol (26), 1553–1565

27. Da Silva T. L., Calado V., Silva N., Mendes R. L., Alves S. S., Vasconcelos J. M. T.,Reis A. (2006). Effects of hydrocarbon additions on gas-liquid mass transfer coefficients in biphasic bioreactors. Biotechnology and Bioprocess Engineering, Vol (11), 245–250.

28. Murthy S. M. S. (2010). Effect of Palm Oil on Transfer in Stirred Tank Bioreactor. Journal of Applied Sciences, Vol 10 , 2745–2747.

29. Montgomery, D. (2004).Cap 6: Diseño factorial 2^k Diseño y análisis de experimentos. Noriega (ED) Limusa Wiley, Estados Unidos pág 242-244.


39

APLICACIÓN DE AGENTES OXIDANTES PARA LA MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE LA PRISTIMERINA

Lara Nah Dianela, Mena Rejón, Gonzalo J., Cáceres-Castillo, David

Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Calle. 43 No. 613 Col. Inalámbrica, C.P. 97069 Mérida, Yucatán, México.; [email protected].

Introducción. Los dímeros de triterpenoquinonas se caracterizan por contener unidades de fenoles o unidades metilénquinónicas derivadas de pristimerina, tingenona, netzahualcoyona y/o sus análogos. En la mayoría de los casos las unidades monoméricas están unidas por un anillo dioxano en disposición cis entre los anillos A de ambas subunidades o bien, entre el anillo A de la unidad aromática y el anillo B de la quinónica [1]. Como parte del estudio de formación y la posibilidad de que estas ocurran a través de una reacción hetero Diels-Alder [2], el objetivo del presente trabajo fue llevar a cabo la oxidación de la pristimerina con el DDQ y estudiar por medio de distintas condiciones de reacción sus posibles productos. Para esto se llevó a cabo la oxidación de la pristimerina con el 2,3-dicloro-5,6-dicianobenzoquinona (DDQ). De esta reacción se obtuvo una mezcla de dos dímeros triterpénicos, identificados como xuxuarinas Eα y Eβ. Metodología. Se aisló pristimerina del extracto con hexano (37.8 g) de la corteza de las raíces de Hippocratea excelsa H.B.K. El extracto fue fraccionado en una columna de vidrio empacada con Sephadex LH-20 y con una mezcla de Hex-CHCl3-MeOH (2:1:1) A través de fraccionamientos sucesivos con gel de sílice y mezclas de Hex-AcOEt, se obtuvieron fracciones, las cuales se sometieron a evaporación lenta para la obtención de la pristimerina (1.115 g). En un matraz seco y en atmósfera de nitrógeno se agregaron 110.8 µmol de pristimerina y 133.0 µmol de DDQ y se disolvieron en 5 mL de dioxano anhidro. La reacción se mantuvo en agitación constante durante 6 h a temperatura ambiente. Al finalizar, se añadió AcOEt y posteriormente se realizó un lavado con agua, se recolectó la fase orgánica y fue secada con Na2SO4 anhidro, filtrada y concentrada en un evaporador rotatorio. La purificación del crudo de reacción se realizó en una columna empacada con Sephadex LH-20 y eluída con una mezcla de Hex-CHCl3-MeOH (2:1:1). Posteriormente, se llevaron a cabo reacciones por separado para evaluar los tiempos de reacción de 3, 6 y 12 h y la posible influencia de ultrasonido con una amplitud de onda de 20 Hz y a una temperatura de 30°C por 3 y 6 h. La cuantificación por RMN (RMNc), se realizó en un tubo de RMN de 5 mm, en donde se pesó 1 mg de nicotinamida, 4 mg del crudo de reacción y se adicionaron 0.5 mL CDCl3. La señal de la nicotinamida a 7.52 ppm fue calibrada a 100 % y empleada como referencia. Para el análisis cuantitativo de xuxuarinas Eα y Eβ se seleccionaron las señales a 6.80 ppm y 6.74 ppm para obtener la integración de sus áreas. La cantidad de xuxuarinas en el crudo de reacción fue determinada mediante la relación de la masa del estándar interno, los pesos moleculares de las xuxuarinas y los valores de las áreas de las señales correspondientes. Resultados y Discusión. La identificación de la pristimerina (Figura 1a) se realizó por medio de RMN-1H en donde se observaron las señales correspondientes al cromóforo de la quinona (δ 7.02 dd H-6, δ 6.53 d H-1, δ 6.35 d H-7). La purificación del crudo de reacción dio lugar a cinco fracciones, en la fracción A se obtuvieron las xuxuarinas Eα (1.9 mg) y Eβ (1.7 mg) las cuales fueron identificadas por medio de RMN-1H. La xuxuarina Eα (Figura 2a) presentó señales simples a δ 6.25 y δ 6.80 referentes a un protón en posición α a un sistema α,β-insaturado (H-7´) [3]. Además, se confirmó la presencia de protones característicos de un sistema metilenquinónico con δ 6.09 d (H-1), 6.23 dd (H-6) y 5.95 d (H-7). En la región con δ 3.60 y 3.53 se tuvieron dos señales simples que pertenecen a los grupos metoxilo de la unidad quinoide y aromática, una señal simple con δ 2.73 concerniente a un grupo -Me en un anillo aromático, además de 11 señales simples atribuidas a grupos metilo (δ 1.58-0.53). La xuxuarina Eβ (Figura 2a) presentó señales similares a la Eα y


40

se corroboró su presencia mediante la comparación de los datos espectroscópicos reportados en la literatura [3].

Fig. 1. a) Pristimerina, b) Dímeros triterpénicos identificados como xuxuarinas Eα y Eβ.

La cuantificación de las xuxuarinas Eα y Eβ por medio de RMN, se realizó con las mezclas de reacción, de donde se obtuvieron los valores experimentales presentados en el Cuadro 1. Es posible observar que el hecho de variar los tiempos de reacción (3, 6, 12 h) no impacta de manera considerable en el porcentaje de rendimiento de las xuxuarinas, así como la irradiación con ultrasonido en donde se esperaba obtener un mayor rendimiento hacia la formación de éstas. Tales resultados muestran que con un tiempo de reacción de 3 h la formación de xuxuarinas es favorable y en proporciones similares, ya que no se observan grandes diferencias entre la obtención de una con respecto a la otra.

Cuadro 1. Valores obtenidos para la cuantificación de las xuxuarinas Eα y Eβ.

Condiciones de reacción % pristimerina

recuperada % Conversión

(Eα + Eβ) % Rendimientoa

(Eα + Eβ) Proporción

Eα : Eβ

3 h/agitación magnética 76.5 35.0 8.2 51:49

3 h/ultrasonido 30.6 11.8 8.2 49:50


6 h/ultrasonido 39.4 13.3 8.1 51:49


a. Rendimiento por RMNc

Conclusiones. Del estudio de las condiciones de oxidación de la pristimerina con DDQ se obtuvo un rendimiento de aproximadamente 4 mg (50%) en la formación de las xuxuarinas Eα y Eβ, se afirma de que con un tiempo de reacción de 3 h es posible su obtención, esto podría ser atribuible al intermediario altamente reactivo que es necesario para su formación. Con respecto a la proporción de las xuxuarinas, se observa una relación 1:1, con lo que se descarta una influencia de las condiciones de reacción, sobre la estereoselectividad de los productos.

Agradecimiento. El presente trabajo está financiado por el proyecto “Desarrollo de compuestos con actividad antiproliferativa a partir de terpenoides y celastroloides aislados de celastráceas de Yucatán”, No. de registro FQUI-2016-0006. Así mismo se agradece a CONACYT por la beca otorgada No. 611646 Referencias. 30. González, A, G.; Rodríguez, F. J. Nat. Prod. 2000, 63, 48-49. 31. Chávez Orellana, H. Metabolitos bioactivos de Maytenus amazónica y macrocarpa. Quimiomodulación de la

actividad antitumoral de transformaciones selectivas de fenoles y metilénquinonas triterpénicas. Tesis de doctorado, Universidad de la Laguna. La laguna, España, 1999.

32. Shirota, O.; Morita, H. Tetrahedron., 1995, 51, 1107-1120.

O

O

MeOOC O

O

HO

COOMe

O

O

MeOOC O

O

HO

COOMe

H

H1

H

H1

Xuxuarina E Xuxuarina E

7´

6

77

6

7´

b)


41

CARACTERIZACION ESTRUCTURAL DE COMPUESTOS OBTENIDOS A PARTIDE LA FAMILIA HALICHONDRIIDAE POR MEDIO DE RESONANCIA MAGNÉNICA NÚCLEAR

Y CÁLCULOS TEÓRICOS

Medina-Gómez Sa, Mirón-López Ga, Quijano-Quiñones R. F.a

a Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán, C43 613 x 90 col Inalámbrica. Mérida, Yucatán, C.P. 97069, [email protected]

Introducción. El ambiente marino posee una gran diversidad de organismos los cuales han probado ser una fuente importante de nuevas estructuras de metabolitos secundarios biológicamente activos que han tomado importancia como prototipos en el descubrimiento de nuevos agentes terapéuticos y agroquímicos; es por ello que en los últimos años se ha prestado especial atención al estudio de los productos naturales de origen marino, especialmente a las esponjas de mar.[1] Las esponjas poseen una gran diversidad química que incluye: alcaloides, péptidos, terpenos, policétidos, ácidos grasos, amidas, macrólidos, esteroides y lípidos poliinsaturados. Muchos de estos metabolitos secundarios muestran diversas actividades biológicas como anticancerígena, antiincrustante, antiplasmódica, antioxidante y antimicrobiana. [2] Uno de los problemas en la caracterización de los compuestos obtenidos a partir de esponja de mar es la poca muestra con la que se trabaja, la gran diversidad y complejidad estructural que presentan; dentro de las técnicas más empleadas para la caracterización estructural de dichos compuestos se encuentra el uso de la Resonancia Magnética Nuclear (RMN). Sin embargo, dada la gran complejidad de algunas estructuras es necesario recurrir al uso de la Teoría del Funcional de la Densidad (Density Functional Theory, DFT) para la determinación de la estructura de mínima energía y el cálculo teórico de valores de desplazamiento químico(σ). [3]

Metodología. Las muestras de esponja de mar Haliclona tubifera fueron colectadas en las costas del estado de Yucatán, México; se congelaron hasta su procesamiento. El procesamiento de las muestras congeladas se realizó triturando y congelando nuevamente para ser sometidas a liofilización. La extracción de los compuestos se llevó a cabo en un macerado de metanol (MeOH) de 72 h. El extracto metanólico seco se resuspendió en una mezcla MeOH:H2O en proporciones 3:1. A partir de esta suspensión se realizaron particiones con diclorometano (DCM), acetato de etilo (AcOEt) y butanol (BuOH). A partir del extracto con DCM se aislaron seis compuestos, los cuales fueron analizados por RMN empleando los experimentos RMN-1H, RMN-13C, DEPT, COSY, HSQC y HMBC. Para la validación de la metodología empleada en la predicción del desplazamiento químico teórico se seleccionaron 12 moléculas de diferentes tamaños y tipos, para las cuales el desplazamiento químico experimental ha sido previamente determinado. Para cada una de ellas se procedió a realizar la optimización del confórmero de mínima energía empleando el modelo teórico ωB97X-D/6-31G(d). Posteriormente, se realizó el cálculo del desplazamiento químico (δ) través del método GIAO en la aproximación isotrópica para cada 1H y 13C de las 12 moléculas orgánicas optimizadas. Para corregir los errores sistemáticos que surgen con el empleo de esta metodología se empleó una metodología de corrección por regresión lineal múltiple. Los parámetros de la regresión lineal aplicados en la corrección del cálculo del δ de 13C, fueron determinados usando un conjunto de datos que comprende ~8000 carbonos sp3, ~620 carbonos sp2 y ~450 carbonos sp. La corrección del desplazamiento químico de 13C se llevará a cabo empleando la ecuación (1)

13Ci=13Ci·m+∑k[X(0)k + X(1)k (Ri,k – 1) + X(2)k (Ri,k – 1)2] (1)

Resultados y Discusión. Se obtuvieron seis compuestos a partir del extracto con DCM; tras el análisis de los mismos mediante RMN se determinó la estructura de cuatro de ellos: vainillina, p-


42

hidroxibenzaldehído, ácido p-hidroxibenzóico y ácido benzoico. Dos compuestos obtenidos a partir de dicho extracto no han sido completamente caracterizados debido a la complejidad de las estructuras.

Figura 1. Estructura de las moléculas obtenidas a partir del extracto con DCM

De manera simultánea se realizó el cálculo del desplazamiento químico teórico de un grupo de 12 moléculas previamente aisladas a partir de esponja de mar. Los δ teóricos corregidos con la ecuación (1) y sin corregir fueron comparados con los δ experimentales, para ello se obtuvo el promedio de las diferencias entre los δ experimentales y teóricos, corregidos y sin corregir, además de la desviación estándar para cada molécula y posteriormente para el conjunto de moléculas de prueba. Los resultados obtenidos (tabla 1) se contrastaron contra el valor del error máximo reportado para este tipo de cálculos, el cual es de 0.4 ppm para 1H y 10 ppm para 13C.

Tabla 1. Comparación de promedio de diferencias entre δ experimental y el δ teórico de las moléculas del

conjunto de prueba. 13C corregido 13C sin corregir Promedio* Desviación

Estándar* Promedio* Desviación

Estándar*

Promedio 2.33 2.04 3.78 2.98 Desviación Estándar

Global 0.94 1.02 1.32 1.66

*Valores obtenido a partir de las diferencias entre σ experimentales y teóricos. Conclusiones.

Se aislaron seis compuestos a partir del extracto con DCM de la esponja de Mar, Haliclona tubifera, de los cuales se realizó la caracterización estructural de cuatro de ellos identificados como: vainillina, p-hidroxibenzaldehído, ácido p-hidroxibenzóico y ácido benzoico.

El cálculo del desplazamiento químico teórico muestra que los valores del cálculo del desplazamiento químico corregido se acercan más a los valores experimentales que aquellos obtenidos sin la corrección.

Agradecimiento. El presente trabajo se realizó bajó financiamiento de CONACYT.

Referencias.

1. Moreno. R. Outerelo.; E. Ruiz. Estudio y diversidad de los poríferos. Red Biol, 2011, 4(2), 7-18 2. Harvey. Natural products in drug discovery, Drug Discovery Today, 2008, 113(19), 894-901 3. J. Eriksen.; J. Olsen.; K. Aidas.; H. Agren.; K, Mikkelsen.; J. Kongsted. Computational protocols for

prediction of solute NMR relative chemical shifts. A case study of L-Tryptophan in Aqueous Solution. J. Comp Chem, 2011, 32, 2853-2864


43

DETERMINACIÓN DE METALES EN PROPÓLEO Y SUS EXTRACTOS ETANÓLICOS POR ESPECTROMETRÍA DE EMISIÓN CON PLASMA DE MICROONDAS

Vázquez Quintal P.E.a, Muñoz Rodríguez D.a, Barrón Zambrano J.A.a

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte, kilómetro 33.5, tablaje catastral 13615, Chuburná de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P. 9720, [email protected]

Introducción. El propóleo es un producto que elaboran las abejas con materiales recolectados de diversas partes de las plantas y que mezclan con su saliva, cera y polen. Lo utilizan para sellar el panal, evitar la contaminación microbiana, etc. Su compleja composición química le confiere propiedades benéficas que permiten aprovecharlo con fines medicinales, terapéuticos y nutricionales. Se emplea en forma cruda y también como extractos etanólicos (tinturas) [1-3]. Por lo anterior, es necesario desarrollar métodos adecuados que permitan conocer la cantidad de elementos esenciales y contaminantes presentes en el propóleo y sus tinturas, pues dicha composición tiene relación directa con su calidad e inocuidad. Los métodos existentes se basan en técnicas caras, peligrosas y/o restringidas al uso de equipos altamente especializados. Por otro lado, es importante contar con estudios de la composición del propóleo mexicano, cuya producción representa un área de diversificación y crecimiento para los apicultores nacionales. Dichos estudios son escasos y se enfocan en elementos contaminantes [2,3]. Una alternativa viable para el análisis de rutina de propóleo crudo y sus tinturas es la Espectrometría de Emisión Atómica con Plasma de Microondas (MP-AES, por sus siglas en inglés); una técnica innovadora, sencilla, segura, asequible y rápida [4]. Además, no se han reportado métodos que apliquen la MP-AES para cuantificar metales en las matrices ya mencionadas. El objetivo de este trabajo fue desarrollar una metodología, basada en la técnica de MP-AES, para determinar la cantidad de minerales presentes en el propóleo crudo, sus extractos etanólicos, así como en el material residual de la extracción.

Metodología. Se utilizó propóleo proveniente de apiarios de Querétaro, Querétaro (Q1, Q2), Mocochá (M1, M2), Mérida (F1, F2) y Tizimín (T1), Yucatán. Las tinturas se prepararon a partir de las muestras anteriores por maceración en etanol. El propóleo crudo y los residuos sólidos resultantes de la extracción se sometieron a un proceso de digestión ácida asistida por microondas. Las muestras digeridas de propóleo, los residuos sólidos y las tinturas se analizaron por MP-AES. Las condiciones instrumentales fueron optimizadas automáticamente por el equipo. Para la cuantificación se utilizó la calibración externa. Además, se evaluaron características de desempeño como la confirmación de identidad, selectividad, sensibilidad, límite de detección (LoD), límite de cuantificación (LoQ), rango lineal y de trabajo.

Resultados y Discusión. La Fig. 1a) corresponde a la confirmación de identidad del Fe en propóleo crudo. Hay un máximo de intensidad de emisión a la misma longitud de onda de emisión de un estándar del analito. La Fig. 1b) es un ejemplo de la selectividad del método en diferentes muestras de propóleo crudo, la cual fue buena dada la baja presencia de interferentes en la zona de emisión del Na. El comportamiento de los demás analitos en las demás muestras fue similar para ambas características. La mayoría de las funciones de calibración de los analitos tuvieron valores elevados de las pendientes lo que indica que son lo suficientemente sensibles. Los coeficientes de determinación (R2) fueron superiores a 0.997 y las gráficas de residuales de las curvas de calibración presentaron distribuciones al azar, lo cual confirma la linealidad, excepto para As, Pb y Se. El rango de trabajo y lineal fue de 0-3 mg/L y de 0-30 mg/L para los elementos minoritarios y mayoritarios, respectivamente. En general, los LoD (1.2-6696.2 µg/L) y LoQ (4.1-23320.5 µg/L) reportados son menores que los obtenidos con espectrofotometría de absorción atómica de llama; sin embargo, se logran mejores valores cuando se emplean espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado por inducción y espectrofotometría de absorción atómica con horno de grafito [5]. Se obtuvieron valores elevados de LoD y LoQ para As, Mo, Pb y Se indicando que la técnica empleada no es lo


44

suficientemente sensible para estos elementos. El contenido de los elementos entre las muestras varió ampliamente, lo cual se debe a sus diferentes orígenes y a los métodos de recolección [6]. En términos generales, el orden de concentración de los elementos en el propóleo crudo y los residuos fue: Ca > K > Mg > Na > Fe > Al > Sr > Ba > Cd > Mn > Cu > Co > Cr y en las tinturas: K > Na > Mg > Ca > Fe > Sr > Zn > Ni > Cu.

Fig. 1. a) Espectros de emisión atómica de un blanco (····), propóleo crudo (—) y un estándar (---) de Fe de 3 mg/L, b) espectros de

emisión atómica de Na de tres diferentes muestras de propóleo crudo: F1 (—), F2 (---), T1 (····).

Conclusiones. Se establecieron las condiciones instrumentales para la identificación y cuantificación de metales en propóleo crudo, tinturas y residuos de tinturas por MP-AES. El método fue selectivo, sensible y con un amplio rango lineal. Se obtuvieron mejores límites de detección y cuantificación que con FAAS para Al, Cu, Mg y Na, entre otros. Se determinó la cantidad de metales en propóleo crudo, tinturas y residuos de tinturas. Agradecimiento. Al Comité Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) por el financiamiento otorgado a través de la Beca Conacyt Nacional (No. de registro: 787969).

Referencias.

Bankova, V., De Castro, S., Marcucci, M. (2000) Propolis: recent advances in chemistry and plant origin. Apidologie. 31 (1): 3-15. Bolio, M. (2013). Desarrollo de métodos analíticos para la determinación de Hg y As en propóleos. Tesis de licenciatura. Mérida, Yucatán, México: Universidad Autónoma de Yucatán. San Román, D. (2012). Aplicación de biosensores electroquímicos para la determinación de Pb2+ y Cd2+ en muestras de propóleos. Mérida, Yucatán, México: Universidad Autónoma de Yucatán. Thomas, R. (2014) Emerging technology trends in Atomic Spectroscopy are solving real-world applications problems. Spectroscopy. 29 (3): 42-53. Cvek, J., Medić-Šarić, M., Vitali, D. (2008). The content of essential and toxic elements in Croatian propolis samples and their tinctures. J. Apic. Res. 47 (1): 35-45. Roman, A., Madras-Majewska, B., Popiela-Pleban, E. (2011) Comparative study of selected toxic elements in propolis and honey. J. Apic. Sci. 55 (2): 97-106.

a) b)


45

TRANSFERENCIA INTERFACIAL DE OXÍGENO EN BIORREACTORES DE COLUMNA DE BURBUJEO CON MEDIOS DE CULTIVO SINTÉTICOS

Góngora-García O. R.a, Baz-Rodríguez S. A. a, Figueroa-Espinoza B.b

a Facultad de Ingeniería Química , Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5 Tablaje Catastral 13615 Chuburna de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, 97203, [email protected] b Unidad Académica Sisal, Universal nacional Autónoma de México, Puerto de Abrigo s/n , Sisal, Yucatán 97356

Introducción. Una gran variedad de sustancias de utilidad para el ser humano se obtienen a partir de microrganismos. Por tal razón, se ha buscado satisfacer la necesidad de desarrollar y estudiar técnicas de cultivo en donde sea posible proporcionarles las condiciones ambientales y los nutrientes necesarios para que produzcan estas sustancia en cantidades y velocidades mayores a las que ocurren en la naturaleza; para microorganismos aerobios, muchos estudios se han llevado a cabo en biorreactores aireados. Un tipo de biorreactor comúnmente empleado para procesos aerobios es la columna de burbujeo, la cual está conformada por un recipiente generalmente de forma cilíndrica y un difusor de aire en el fondo, el gas es dispersado en forma de burbujas en una fase liquida o una suspensión liquido-solido. Una de las limitaciones de este tipo de biorreactor es el hecho de que el oxígeno es poco soluble en medios acuosos y su suministro es un aspecto limitante en el desarrollo de cultivos aerobios. En particular, la composición de un medio de cultivo puede afectar de manera benéfica o perjudicial a la transferencia de oxígeno en el sistema. A la fecha no se han realizado muchos estudios empleando medios de cultivos compuestos por más de una sustancia, motivo por el cual al momento de diseñar una columna de burbujeo se emplean correlaciones que consideran que el medio está compuesto por sustancias puras. [1] En este proyecto se propone evaluar los efectos que ejerce la variación de la concentración de medios de cultivo compuestos por un conjunto de sales inorgánicas (KH2PO4, K2HPO4, MgSO4*7H2O y (NH4)2SO4) y glucosa sobre las variables hidrodinámicas y de transporte interfacial de oxígeno en un biorreactor de columna de burbujeo.

Metodología. Se empleó un diseño experimental factorial para analizar la influencia de los factores (fuerza iónica, concentración de glucosa y velocidad superficial) sobre las variables de respuesta [coeficiente global de transferencia (kLa), coeficiente de transferencia (kL), y área interfacial (a)]; la determinación del valor del kLa se llevó a cabo mediante el método dinámico de absorción de oxigeno; la concentración de oxígeno disuelto se obtuvo mediante dos sensores ópticos de oxígeno disuelto (Visiferm Arc DO, Hamilton); el a se obtuvo mediante la estimación del diámetro promedio de Sauter de las burbujas (d32) recurriendo al análisis digital de imágenes. El diámetro de las burbujas se determinó a partir de mediciones de los ejes mayor y menor de las burbujas asumiendo que son elipsoidales [2]. Estas mediciones se realizaran para al menos 200 burbujas en cada caso de estudio. Las imágenes se obtuvieron de secuencias de video de alta velocidad mediante una cámara fotográfica Nikon J5 con un lente Nikon AF Micro 60 mm f/2.8d y se procesaron con la herramienta Image Processing Toolbox de Matlab

Resultados y Discusión. Es importante mencionar de que las mediciones de los sensores de oxigeno presentaron desviaciones provocados por el desgaste de los mismos, por lo cual los resultados presentados son preliminares y están sujetos a cambios. De igual forma los resultados presentados representan una quinta parte de la investigación final por lo que las discusiones y conclusiones están sujetas a cambios.


46

Figura 1: a) Variación del kLa con respecto a la fuerza iónica a diferentes velocidades de suministro de aire b) variación del d32 con respecto a la fuerza iónica a diferentes velocidades de suministro de

Como se puede apreciar en la figura 1 a), el incremento de la fuerza iónica en el medio de cultivo, no provocó un efecto positivo en el kLa cuando la fuerza iónica fue de 0.25 y 0.32, este hecho contradice con los resultados reportados (el kLa siempre aumenta al incrementar la fuerza iónica) [3]; una propuesta para describir este comportamiento se atribuye a que la sedimentación de sales que se presenta al incrementar la fuerza iónica alteran las propiedades físico-químicas del sistema. Para entender la figura 1 b) es necesario conocer que un incremento del kLa es provocado generalmente por una disminución del d32 [1] y viceversa. Una vez dicho esto, se puede apreciar que este comportamiento se cumple al comparar las dos graficas de la figura 1. Conclusiones. El incremento de la fuerza iónica en el medio de cultivo incrementa al área interfacial siempre y cuando la concentración del sulfato de magnesio no exceda los 1.3 g/L. Al excederse esta concentración el área interfacial disminuye considerablemente debido a la precipitación de la mayoría de las sales. Debido a la situación antes mencionada, las mediciones del kLa se realizaran nuevamente con sensores nuevos, para corroborar la veracidad de los resultados presentados. Agradecimiento. No hay obra hecha por una sola persona por lo que es importante reconocer a aquellos que han contribuido en ella. Un agradecimiento especial a mis directores por su paciencia y apoyo, a mi familia por su apoyo incondicional y al financiamiento del CONACYT [por proporcionar los fondos para realizar este trabajo (becario 611653)]. Referencias. 33. Kantarci N., Borak F., Ulgen K.O . (2005) Bubble column reactors. Process Biochemistry. 40 (7): 2263-

2283. 34. Kezharvi G., Pawell R. S., Barber T.J., Yeoh G H. (2014) Transient analysis of a single rising bubble used for

numerical validation for multiphase flow, Chemical Engineering Science,112, 25-34 35. Zieminski S. A, Whittemore R. C.(1971) Behavior of gas bubbles in aqueous electrolyte solutions,

Chemical Engineering science. 26 (4), 509-520

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0.22

0.24

0.05 0.25 0.45

d

3

2

b) Fuerza ionica [M]

.004m/s

.008m/s

.012m/s

.016m/s

0.0050.00750.01

0.01250.0150.01750.02

0.02250.025

0.05 0.25 0.45

kL

a

a) Fuerza ionica [M]

.004m/s

.008m/s

.012m/s

.016m/s


47

SÍNTESIS DE CUMARINAS DERIVADAS DE LUPEOL

Sosa Balam J. M.a, Mena Rejón G. J.a, Marrero Carballo R.a a Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Calle 43 613 x Calle 90, Colonia Inalámbrica, 97069

Mérida, Yucatán, C.P 970669, [email protected]

Introducción. Actualmente ha aumentado el interés por la modificación de productos naturales para obtener derivados y/o análogos de los mismos con el fin de mejorar las actividades biológicas que poseen. Estas modificaciones se llevan a cabo mediante diversas estrategias sintéticas como la fusión de anillos [1]. Un producto natural que puede ser modificado mediante la fusión de anillos es el lupeol, que destaca por poseer actividades antiinflamatorias y anticancerígenas. Otros productos naturales que pueden ser modificados mediante la fusión de anillos son las cumarinas, entre las propiedades biológicas y farmacológicas que destacan en las cumarinas se pueden mencionar las actividades antiinflamatorias, antibióticas y anticancerígenas [2]. Tomando en cuenta lo anterior se pretende modificar el anillo A del lupeol mediante la fusión de cumarinas a partir de éteres de propargil vinilo para obtener una serie de cumarinas derivadas del lupeol. Objetivo. Obtener una serie de cumarinas sustituidas en posiciones 3,5 fusionadas al anillo A del lupeol potencialmente activas contra células de cáncer de mama.

Metodología. Las cáscaras secas y molidas de Chrysophyllum cainito fueron sometidas a extracción exhaustiva en un equipo soxhlet con metanol. El acetato de lupeol extraído de las cáscaras fue purificado mediante cromatografía en columna de gel de sílice para placa. Posteriormente se llevó a cabo la hidrólisis básica del acetato de lupeol a lupeol utilizando KOH y THF [3]. El lupeol obtenido se oxidó a lupenona con el reactivo de Jones [4] y posteriormente el crudo de reacción fue purificado por cromatografía en columna. Posteriormente se realizó la formación de tres alcoholes propargílicos a partir de 1 equivalente (eq) de lupenona, 1.1 eq del acetileno correspondiente (fenilacetileno, 1-hexino y etiniltrimetilsilano (TMSA)) y 1.2 eq de n-BuLi en atmosfera inerte a -50° C por 1 hora y posteriormente a temperatura ambiente por 20 horas [5]. Los crudos de reacción fueron purificados por TLC para obtener los respectivos alcoholes. Resultados y Discusión. Se aisló 4.0096 g de acetato de lupeol (Figura 1a), el cuál fue hidrolizado a lupeol (Figura 1b) obteniéndose 3.6345 g (rendimiento: 99%). En la reacción de hidrólisis se puede notar que hay una transformación de casi el 100% de acetato de lupeol a lupeol por lo que es una reacción cuantitativa bajo las condiciones en las que fue realizada. El lupeol obtenido fue identificado por Resonancia Magnética Nuclear de protón (RMN-1H), observándose la desaparición de las señales del acetato. Posteriormente el lupeol fue oxidado a lupenona (Figura 1c) obteniéndose 3.4060 g (rendimiento: 94%), esta reacción va bien bajo las condiciones en la fue realizada ya que hay una buena transformación de lupeol a lupenona. La lupenona fue identificada por RMN-1H observándose la desaparición de la señal del protón 3. El producto R1PC se obtuvo con un rendimiento del 72% (398.4 mg), el producto R2PC se obtuvo con un rendimiento del 61% (298.6 mg), el producto R3PC se obtuvo con un rendimiento del 70% (345.5 mg); el primer paso en estas reacciones es la formación del acetiluro, donde el n-BuLi desprotona al acetileno correspondiente (fenilacetileno, 1-hexino y TMSA respectivamente), posteriormente el acetiluro se adiciona al carbonilo de la lupenona formando el alcohol propargílico correspondiente (Figura 2). El espectro de RMN-1H de R1PC muestra la aparición de señales aromáticas, además el espectro de masas muestra un ion molecular de 526 m/z que coincide con el peso molecular del compuesto esperado (3-fenilacetileno lupeol). El espectro de RMN-1H de R2PC muestra la aparición de una señal característica de metileno unido a triple enlace, además el espectro de masas muestra un ion molecular de 507 m/z que coincide con el peso molecular del compuesto esperado (3-hexino lupeol). El espectro de RMN-1H de R3PC muestra la aparición de una señal simple


48

característica de metilos unidos al silicio, además el espectro de masas muestra un ion molecular de 523 m/z que coincide con el peso molecular del compuesto esperado (3-etiniltrimetilsilano lupeol).

Figura 1. a) acetato de lupeol b) lupeol c) lupenona Figura 2. Esquema de reacción de formación de alcoholes propargílicos

Figura 3. Alcoholes propargílicos obtenidos a) R1PC b) R2PC c) R3PC Conclusiones. Se obtuvo lupeol a partir de la hidrólisis básica de acetato de lupeol y lupenona a partir de la oxidación de lupeol. Se obtuvo tres alcoholes propargílicos (3-fenilacetileno lupeol, 3-(1-hexino) lupeol y 3-etiniltrimetilsilano lupeol como derivados para síntesis de cumarinas.

Agradecimiento. Sosa Balam J. M. agradece al CONACYT la beca de posgrado No. 613141. Los autores agradecen al CONACYT el financiamiento recibido a través de un “Proyecto Apoyado por el Fondo Sectorial de Investigación para la Educación”, CB-2013-01, No 221886.

Referencias. 1. Huigens, R.; Morrison, K.; Hicklin, R.; Flood, T.; Richter, M.; Hergenrother, P. A ring-distortion strategy to

construct stereochemically complex and structurally diverse compounds from natural products. Nat. Chem. 2013, (5): 195-202.

2. Salem, M.; Marzouk, M.; El-Kazak, A. Synthesis and Characterization of Some New Coumarins with In Vitro Antitumor and Antioxidant Activity and High Protective Effects against DNA Damage. Moléculas, 2016, (21): 249.

1. Suwito1, H.; Heffen, W.; Cahyana, H.; Suwarso, W. Isolation, Transformation, Anticancer, and Apoptosis Activity of Lupeyl Acetate From Artocarpus integra. AIP Conf. Proc. 2016, 1718, (1): 080004.

2. Bhandari, P.; Patel, N.; Bhutani, K. Synthesis of new heterocyclic lupeol derivatives as nitric oxide and pro-inflammatory cytokine inhibitors. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24, (15): 3596-3599.

3. Tejedor, D.; Cotos, L.; García, F. Coupled Domino Processes: Synthesis of 3,5,8 Trisubstituted Coumarins from Propargyl Vinyl Ethers. J. Org. Chem. 2013, (78): 8853−8858.


49

DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE, ANTIINFLAMATORIA Y ANÁLISIS FITOQUÍMICO DE EXTRACTOS DE Cnidoscolus aconitifolius

Us Medina U.a, Arana Argaes V. E.b, Segura Campos M. R.a

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Campus de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad Autónoma de Yucatán. Periférico Nte. Km. 33.5, Tablaje Catastral 13615, Col. Chuburná de Hidalgo Inn, 97203. Mérida, Yucatán, México. Tels. +52 (999) 9460956, 9460981 y 9460989; Fax. +52 (999) 9460994. e-

mail: [email protected]. b Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Calle 43 No. 613 x Calle 90 Col. Inalámbrica. C.P.

97069. Mérida, Yucatán, México Introducción. La inflamación es una repuesta normal del sistema inmunitario para defender al organismo de daños causados por los agentes físicos, químicos, microorganismos o tejido necrótico. Sin embargo, una desregularización de las vías inflamatorias puede causar inflamación crónica, durante la cual se incrementa la producción y liberación de agentes pro-oxidantes generando daño a los componentes de la célula como el ADN o la membrana plasmática. A su vez, estos daños pueden incrementar la liberación de las interleucinas 6 (IL-6) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF), compuestos proteínicos de bajo peso molecular responsables de la comunicación celular en los procesos inflamatorios. En consecuencia, los daños a componentes celulares pueden incrementar el riesgo de padecer alguna de las ECNT como son la diabetes, el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la enfermedad cerebro cada año vascular y las enfermedades pulmonares crónicas. Estas enfermedades matan a 38 millones de personas siendo los países con ingresos medios los que registran las mayores defunciones cada año [1]. En este sentido, los efectos del proceso inflamatorio y del estrés oxidativo pueden ser controlados por medio de compuestos provenientes de fuentes naturales como los fitoquímicos que son el producto de la biosíntesis restringida a grupos vegetales. Entre las propiedades biológicas atribuidas a los fitoquímicos (alcaloides, saponinas, fenoles, flavonoides y taninos) se encuentra la capacidad antioxidante, antiinflamatoria, analgésica, antialérgica, antiviral, antimicrobiana y antitumoral [2]. Los compuestos fitoquímicos pueden ser obtenidos de plantas como la chayamansa (Cnidoscolus aconitifolius) comúnmente utilizado en la herbolaria tradicional para tratar enfermedades como la diabetes, reuma, artritis, problemas inflamatorios, hemorroides y ulceras [2-3]. Actualmente, la chayamansa (Cnidoscolus aconitifolius) está siendo revalorizada por sus propiedades tanto nutritivas como por los beneficios a la salud que proporcionan los metabolitos secundarios presentes en la misma tales como, alcaloides, flavonoides, carotenoides, polifenoles y taninos. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo es evaluar la actividad antioxidante y antiinflamatoria de extractos de hojas de Cnidoscolus aconitifolius e identificar los fitoquímicos con mayor actividad biológica. Metodología. Las hojas serán secadas a temperatura ambiente por 24 horas, seguidamente se procederá a la obtención de los extractos en una proporción de 1:10 (p/v) [3]. Luego se evaluará la actividad antioxidante de extractos obtenidos de Cnidoscolus aconitifolius realizando un screening preliminar en la cuantificación de la composición fitoquímica; se llevarán a cabo los ensayos antioxidantes por los métodos de DPPH (1,1-difeneil-2-picril-hidrazilo), ABTS (Acido 2,2´-azino-bis-(3-etilbenzotiazolina)-6-sulfónico), capacidad de absorción de radicales de oxígeno, resistencia de los glóbulos rojos al estrés oxidativo, evaluación de la inhibición de las especies reactivas de oxígeno en células de carcinoma de cérvix uterino (HeLa) y evaluación del efecto protector en células de carcinoma de cérvix uterino (HeLa) [4]. Después, se evaluará la actividad antiinflamatoria, para ello se obtendrán macrófagos intraperitoneales de ratones murino, se activarán los mismos y se realizarán los tratamientos con los extractos; así, se cuantificará la producción de óxido nítrico, peróxido de hidrógeno, se realizarán ensayos por inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA) cuantificando IL-6 y TNF. Posteriormente, se determinará el efecto de los extractos C. aconitifolius en la expresión génica donde previamente se preparará el cultivo celular y se realizarán los tratamientos con los extractos. Seguidamente, se medirá la proliferación celular, se analizará el contenido de ADN, se medirá la viabilidad celular, se evaluará la apoptosis celular, se realizarán extractos de ARN y análisis mediante PCR en tiempo


50

real [5]. Por último, se realizará el análisis de los constituyentes fitoquímicos de los extractos de C. aconitifolius por cromatografía de gases [6]. Cronograma de actividades.

ACTIVIDAD/ MES semestre

1 2 3 4 5 6

Revisión bibliográfica x x x x x

Obtención de los extractos x

Evaluación de la actividad antioxidante de los extractos

x

Redacción y envió del artículo científico x

Evaluación de la actividad antiinflamatoria de extractos obtenidos de Cnidoscolus aconitifolius

x x

Análisis de los constituyentes fitoquímicos de extractos acuosos y alcohólicos de C. aconitifolius

x x

Seminario x

Agradecimientos. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada (CVU-552567). Referencias. [1] OMS, «Obesity, Diabetes and High Blood Pressure. Report of a WHO Consultation. WHO Technical Report

Series 894. Ginebra: Organización Mundial de la Salud.», 2016. [2] E. D. Fagbohun, A. O. Egbebi, y O. U. Lawal, «Phytochemical screening, proximate analysis and in-vitro

antimicrobial activities of methanolic extract of Cnidoscolus aconitifolius leaves», International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research, vol. 13, n.o 1, pp. 28-33, 2012.

[3] S. C. Iwuji y A. Nwafor, «Phytochemical identification in the chloroform fraction of aqueous-methanol extract of Cnidoscolus aconitifolius leaves», vol. 5, n.o 6, pp. 437-441, 2015.

[4] J. Tabart, C. Kevers, J. Pincemail, J. Defraigne, y J. Dommes, «Comparative antioxidant capacities of phenolic compounds measured by various tests», Food Chemistry, vol. 113, n.o 4, pp. 1226-1233, 2009.

[5] M. D. C. Millán-Linares, M. D. M. Yust, J. M. Alcaide-Hidalgo, F. Millán, y J. Pedroche, «Lupine protein hydrolysates inhibit enzymes involved in the inflammatory pathway», Food Chemistry, vol. 151, pp. 141-147, may 2014.

[6] C. A. Otitolaiye y C. Asokan, «GC-MS Analysis of Cnidoscolus aconitifolius Leaf Aqueous Extracts», International journal of Science and research, vol. 6, n.o 7, pp. 8376-8381, 2016.


51

EVALUACIÓN DEL EFECTO ANTI-INFLAMATORIO DE DERIVADOS PROTEICOS DE Salvia hispanica L.

Chan Zapata I. H.a, Arana Argáez V. E.a, Segura Campos M. R.b

a Facultad de Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Calle 43 No. 613 x Calle 90 Col. Inalámbrica. Mérida, Yucatán, C.P. 97069, [email protected]

b Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5 Tablaje Catastral 13615 Chuburna de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, C.P. 97203

Introducción. La inflamación es definida como una respuesta inmune desencadenada durante una infección o lesión, la cual mantiene la homeostasis tisular ante una variedad de estímulos nocivos. El proceso inflamatorio es representativo de trastornos crónicos tales como diabetes y cáncer, al igual que enfermedades neurodegenerativas. Una típica respuesta inflamatoria abarca el reconocimiento del antígeno por receptores expresados en células como los macrófagos, induciendo la producción de diversos mediadores como citocinas pro-inflamatorias (IL-1β, IL-6 y TNF-α, por ejemplo), así como especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno (H2O2 y NO, respectivamente), cuya finalidad es la eliminación del agente de daño [1]. En la actualidad, varios tipos de fármacos son utilizados para el tratamiento de trastornos inflamatorios, aunque presentan una multitud de efectos adversos y un costo elevado. Es por ello que la comunidad científica ha encontrado en los productos naturales una fuente de agentes anti-inflamatorios eficaces, ya que se han identificado una amplia gama de compuestos bioactivos [2]. Entre estos productos naturales se encuentra Salvia hispanica L., especie vegetal comúnmente conocida como chía y nativa del sur de México. Se ha demostrado que las semillas de esta planta otorgan numerosos beneficios a la salud y que además son un potencial recurso de proteínas y péptidos con actividad biológica [3]. Sin embargo, hasta la fecha no hay estudios que reporten el efecto anti-inflamatorio de hidrolizados proteicos o péptidos derivados de las semillas de S. hispanica L. Debido a lo anteriormente descrito, se planteó como objetivo del presente estudio evaluar la actividad anti-inflamatoria del hidrolizado proteico y de fracciones peptídicas aisladas de las semillas de S. hispanica L. mediante modelos in vitro e in vivo.

Metodología. Se emplearon semillas de S. hispanica L. obtenidas en el mercado local (Mérida, Yucatán, México). Las impurezas de las semillas fueron removidas y el mucílago fue retirado mediante agitación constante. Las semillas fueron molidas y los aceites fueron extraídos utilizando un método Soxhlet con hexano. La harina resultante fue tamizada con una malla de 140 µm, obteniendo la harina desgomada y desgrasada. El aislado proteico fue producido mediante un método de solubilización alcalina y precipitación isoeléctrica de las proteínas presentes en la harina, para luego determinar el contenido de humedad y proteína acorde a los protocolos descritos por la AOAC (1997). Posteriormente, se elaboró el hidrolizado proteico empleando un sistema de hidrólisis secuencial con Pepsina®-Pancreatina® y después se le determinó el grado de hidrólisis. Las distintas fracciones peptídicas fueron aisladas a través de un fraccionamiento por ultrafiltración, obteniendo cinco fracciones: mayor a 10 kDa, 5 a 10 kDa, 3 a 5 kDa, 1 a 3 kDa y menor a 1 kDa. La actividad anti-inflamatoria in vitro del hidrolizado y las fracciones se evaluará sobre macrófagos peritoneales aislados de ratones BALB/c y se cuantificarán los niveles de NO, H2O2, IL-6 y TNF-α. Finalmente, se realizará un screening, se seleccionará el derivado proteico con el efecto más sobresaliente y su efecto anti-inflamatorio in vivo será evaluado en modelos de edemas inducidos por TPA y por carragenina, así como hipersensibilidad retardada con DNFB. Los valores obtenidos en los ensayos biológicos serán expresados como el promedio ± DE de tres experimentos independientes por triplicado y los datos se analizarán con ANOVA de una vía seguido de un post hoc de Dunnett, considerando los valores con p < 0.05 como estadísticamente significativos.


52

Resultados y Discusión. El contenido de humedad y proteína calculado para el aislado proteico se encuentra representado en la tabla 1. Se ha reportado que un aislado proteico es un producto que se caracteriza por un contenido de proteína igual o mayor al 90%. La importancia de los aislados de origen vegetal radica en su alta cantidad de proteína, son fáciles de digerir y se pueden incorporar de forma sencilla a diferentes productos alimenticios, entre otras propiedades funcionales reportadas [4]. Los procesos de desgomado y desgrasado, el tiempo empleado en estos procedimientos, así como la etapa de tamizado, contribuyeron a la obtención de una elevada concentración de proteína para el aislado, convirtiéndolo en un buen material para la producción del hidrolizado proteico.

Cuadro 1. Cantidad de humedad y proteína presentes en el aislado proteico obtenido de las semillas de S. hispanica L.

Humedad (%) Proteína en base húmeda (%) Proteína en base seca (%)

Aislado proteico 7.84 ± 0.08 83.20 ± 1.23 90.29 ± 1.33

Seguidamente, se prepararon dos lotes de hidrolizado proteico y se determinó el grado de hidrólisis a cada uno de ellos, obteniéndose un valor promedio de 39.07 ± 1.07%. El grado de hidrólisis es una propiedad fundamental de un hidrolizado, ya que ayuda a determinar sus características y por tanto, su posible uso. El valor calculado para el hidrolizado elaborado en este estudio permite categorizarlo como un hidrolizado extensivo (grado de hidrólisis superior al 10%), el cual es de interés debido a sus propiedades fisiológicas y biológicas [5]. Además, un hidrolizado proteico con las características ya descritas representa una buena fuente de péptidos con actividad biológica. Entonces, ambos lotes del hidrolizado fueron sometidos a una etapa posterior de fraccionamiento a través de membranas de diferente corte de peso molecular (1 kDa, 3 kDa, 5 kDa y 10 kDa), teniendo como producto final las fracciones peptídicas con potencial actividad anti-inflamatoria, necesarias para continuar con los ensayos de actividad biológica a realizar y que se encuentran en etapa de liofilización.

Conclusiones. Los resultados obtenidos en este estudio sustentan el hecho de que S. hispanica L. es un buen recurso natural para la obtención de hidrolizados proteicos extensivos y una fuente potencial de péptidos bioactivos, indicando que dicho producto posee las propiedades idóneas para su evaluación en modelos biológicos de actividad anti-inflamatoria, a realizarse en lo sucesivo.

Agradecimiento. Al CONACYT por la beca otorgada, con número: 611530.

Referencias. 36. Medzhitov R. (2010) Inflammation 2010: new adventures of an old flame. Cell 140: 771-776. 37. Gautam R., Jachak S. M. (2009) Recent developments in anti-inflammatory natural products. Med. Res.

Rev. 29 (5): 767-820. 38. Segura-Campos M. R., Salazar-Vega I. M., Chel-Guerrero L. A., Betancur-Ancona D. A. (2013)

Biological potential of chia (Salvia hispanica L.) protein hydrolysates and their incorporation into functional foods. LWT - Food Sci. Technol. 50: 723-731.

39. Garba U., Sawinder K. (2014) Protein isolates: production, functional properties and application. Int. Res. J. Chem. 4: 22-36.

40. Segura Campos M. R., Peralta González F., Chel Guerrero L., Betancur Ancona D. (2013) Angiotensin I-converting enzyme inhibitory peptides of chia (Salvia hispanica) produced by enzymatic hydrolysis. Int. J. Food Sci. 2013: 1-8.


53

POLIMERIZACIÓN RADICAL VIVIENTE DEL MIRCENO A TRAVÉS DEL PROCESO RAFT

Chacón Argáez U.a, Ávila Ortega A.a, Carrera Figueiras C.a

a Facultad de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Yucatán, Periférico Norte Kilómetro 33.5 Tablaje Catastral 13615 Chuburná de Hidalgo Inn. Mérida, Yucatán, 97203, [email protected]

Introducción. Actualmente la industria de los plásticos se ha vuelto cada vez más indispensable para la vida cotidiana y sus procesos de polimerización siguen empleando monómeros de origen petroquímico, con lo cual se ve venir una creciente amenaza en su costo y escasez de este recurso no renovable para este sector industrial [1-2]. Una alternativa a este problema es la síntesis de monómeros y polímeros a través de recursos renovables como la familia de los terpenos componentes esenciales de aceites obtenidos de hojas, flores y frutos de muchas plantas. Los monoterpenos acíclicos como el mirceno son derivados insaturados del 2,6 dimetiloctano y pueden considerarse como hidrocarburos muy similares a los petroquímicos clásicos [1,3]. En los últimos años la polimerización radical viva/controlada ha surgido como una técnica alternativa para controlar el peso molecular y arquitecturas macromoleculares complejas de polímeros. Dentro de esta técnica se puede encontrar el proceso RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) que ha demostrado ser extremadamente versátil con respecto a los tipos de monómeros y condiciones de reacción, siendo un método para generar materiales noveles con propiedades sin igual. La gran mayoría de agentes mediadores en la polimerización-RAFT son la gran variedad de ditioésteres disponibles en el mercado con la estructura general Z-C(=S)S-R [4-6]. La investigación de este trabajo tiene como objetivo controlar la cinética de polimerización del mirceno por medio de la técnica RAFT empleando como agentes de transferencia de cadena (CTA) los ditioésteres de ácido 2-(4-metoxifenilcarbonotioiltio) etanoico (D-Y) y etil 2-fenilcarbonotioiltio-2-fenilacetato (D-R).

Metodología. Se llevaron a cabo las polimerizaciones-RAFT isotérmicas del mirceno en masa bajo atmósfera inerte (Nitrógeno) en un sistema aislado usando como iniciadores AIBN y dicumil peróxido para las temperaturas de 65 y 90 °C respectivamente. Las relaciones molares iniciador, CTA y monómero fueron 0.1:1:180 y 0.3:1:180 para cada uno de los controladores (D-Y o D-R) e iniciadores (AIBN o DCPO). Teniendo así una combinación total de 8 sistemas de reacción con una cantidad inicial de monómero de 5 ml (28.793 mmol). Cada sistema de reacción tenía 5 reactores batch iguales e independientes uno del otro, se realizaron muestreos a las 6, 12, 24, 48 y 72 horas. Las reacciones fueron detenidas con nitrógeno líquido (-195.8 °C) y posteriormente el polímero separado por precipitación en metanol secando a vacío y temperatura ambiente (0.6 in Hg/25°C) hasta obtener un peso constante. La conversión del monómero se realizó por gravimetría.

Resultados y Discusión. Se investigó el efecto entre los dos diferentes agentes de transferencia de cadena D-Y y D-R a las mismas relaciones molares y temperaturas. Las polimerizaciones a 65°C (AIBN), Figura 1 el CTA D-R con una relación 0.1:1:180 produce un mayor consumo del monómero comparado contra el CTA D-Y, a las 72 horas, las conversiones fueron 12.20% y 7.02% respectivamente para cada CTA. Un aumento en la relación de iniciador:CTA a 0.3:1 produce una mayor cantidad de radicales libres disponibles en el sistema de reacción con lo cual se incrementa la tasa de consumo del monómero, una vez más el CTA D-R demostró ser mucho más rápido contra el CTA D-Y, dando conversiones de 24.52% y 17.51% respectivamente a las 72 horas. El efecto de la temperatura para la conversión del monómero puede apreciarse en la Figura 2 donde la temperatura de trabajo fue 90°C (dicumil peróxido) dando como resultado que las tasas de consumo de monómero sean más pronunciadas en comparación con las polimerizaciones de 65°C con sus respectivos CTA y relaciones molares. Con esto la temperatura resulta ser una variable importante en la velocidad del consumo del monómero. Las conversiones del CTA D-R contra el D-Y y los aumentos de la velocidad en el consumo del monómero de una relación de


54

iniciador:CTA de 0.1:1 a 0.3:1 tuvieron la misma tendencia para las reacciones de 90°C como en las de 65°C, siendo el CTA D-R quien produce mayores conversiones. Sin embargo, a pesar de que las polimerizaciones a 90°C fueron más rápidas se podría decir que se pierde la linealidad en las tasas de consumo comparadas contra las de 65°C.

Figura 1. Grafica semilogarítmica para polimerización-

RAFT de mirceno a 65°C empleando CTA D-Y y D-R a relaciones iniciador:CTA:monómero de 0.1:1:180 y

0.1:1:180.

Figura 2. Grafica semilogarítmica para polimerización-RAFT de mirceno a 90°C empleando CTA D-Y y D-R a

relaciones iniciador:CTA:monómero de 0.1:1:180 y 0.1:1:180.

Conclusiones. La conversión del monómero en el sistema de polimerización RAFT se ve afectado por las variables del CTA, la temperatura y las relaciones molares. En este caso los sistemas con una relación 0.3:1:180 a temperatura de 90°C y CTA D-R producen una mayor tasa de consumo en el mirceno, sin embargo, quedan en cuestión el análisis de polidispersidad de los materiales obtenidos. Agradecimientos. A CONACYT por el apoyo de la beca de maestría con número 611652 y a la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Yucatán por brindar las instalaciones y equipos necesarios para realizar la investigación. Referencias.

1. Behr A., Johnen L. (2009) Myrcene as a natural base chemical in sustainable chemistry: a critical review. ChemSusChem. Vol (2): 1072-1095.

2. Ma S., Li T., Liu X., Zhu J. (2016) Research progress on bio-based thermosetting resins. Polym. Int. Vol (65): 164-173.

3. Anastas P. T., Kirchhoff M. (2002) Origins, current status, and future challenges of green chemistry. Acc. Chem. Res. Vol (35): 686-694.

4. Jitchum V., Perrier S. (2006) Living Radical Polymerization of Isoprene via RAFT Process. Macromolecules. Vol (40): 1408-1412.

5. Drache M., Schmidt-Naake G., Buback M., Vana P. (2005) Modeling RAFT polymerization kinetics via Monte Carlo methods: cumyl dithiobenzoate mediated methyl acrylate polymerization. Polymer. Vol (46): 8483-8493.

6. Hilschmann J., Kali G. (2015) Bio-based polymyrcene with highly ordered structure via solvent free controlled radical polymerization. European Polymer Journal. Vol (73): 363-373.

ln(M

0/M

)

ln(M

0/M

)

10º. foro en ciencias químicas y bioquímicas libro de ...30 – 12:00 jorge marcelo sosa balám...

Documents