fecha de publicación: 19 de agosto del 2014 · 2017-08-30 · introducciÓn . la unidad...
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Fecha de publicación: 19 de agosto del 2014
Editores:
Dr. Juan Carlos Martínez Espinosa
Dr. Teodoro Córdova Fraga
Dr. Rafael Guzmán Cabrera
Mtra. Diana Ramírez Saen
COMITÉ ORGANIZADOR GENERAL
Dra. Yoloxochitl Bustamante Diez
Directora General
M. en C. Daffny Jesús Rosado Moreno
Secretario Académico
Dr. Emmanuel Alejandro Merchán Cruz
Director de Educación Superior
Mtra. Ana Laura Meza Meza
Coordinadora de Comunicación Social
COMITÉ ORGANIZADOR LOCAL
M. en C. Aldelmo Emmanuel I. Reyes Pablo
Director de la UPIIG
Dr. Juan Carlos Martínez Espinosa
Coordinación de Enlace y Gestión Técnica
Lic. Oscar Quintanilla Carranza
Subdirección Administrativa
Mtra. Diana Ramírez Sáenz
Académica
Mtro. Mario Josué Aguilar Méndez
Académico
Ing. Jesús Franco Gómez
Depto. de Recursos Materiales
Lic. Juan Carlos Camacho Ávila
Depto. de Extensión y Apoyos Educativos
COMITÉ ORGANIZADOR ACADÉMICO
Dr. Juan Vargas Mancilla
Dr. Juan de Dios Ortiz Alvarado
Mtra. María Marcelina Ramírez Bravo
Mtro. Flavio Mancera Olivares
Mtro. Eduardo Ulises González Zavala
Mtra. Ylutiere Reyes Campos
Mtra. Irene Hernández Rangel
Mtro. Yazpik Hernández Vargas
Mtro. Luis Ramírez Garduño
Mtro. Julio César López Juárez
Mtro. Apolinar García Sevilla
Ing. Abraham Reyes Mojica
Mtro. David Asael Gutiérrez Hernández
Ing. Ondrek Karas
Ing. Diego García Díaz
COMITÉ DE DISEÑO
Mónica del Rocío Álvarez Soledad
Fátima Gibrana Martínez Puente
María Lizette González Marquez
ÁREAS DE APOYO ADJUNTAS
Unidad de Informática
Campus Virtual
Coordinación de Enlace y Gestión Técnica
APOYO EN EDICIÓN
Cinthya Lorena Rodríguez Escamilla
INTRODUCCIÓN
La Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato del
Instituto Politécnico Nacional (UPIIG-IPN) llevó a cabo el 1er Encuentro en Ciencia y
Tecnología 2013 del 10 al 11 de octubre. Un espacio creado para la divulgación
científica y el intercambio de conocimientos e ideas entre universidades de diferentes
regiones.
En dicho certamen se tuvo participación de distintas Instituciones académicas de
nivel medio superior, superior y posgrado. Un total de 45 carteles de trabajos
originales fueron presentados en la sesión de posters. Así también se presentaron 2
ponencias dictadas por estudiantes de posgrado y 15 extensos publicados en este
texto.
Aunado a lo anterior, también se tuvo concurrida participación en los diferentes
concursos como los fueron el de flyers, miniflyers y minirobótica, así también como
en los diferentes talleres prácticos de diferentes áreas del conocimiento y
desarrollados por expertos en el área.
Es por ello que la UPIIG-IPN agradece el esfuerzo de las diferentes áreas
involucradas, estudiantes y académicos participantes y patrocinadores que dieron
realce a este magno evento.
ÍNDICE
Página
CONFERENCIAS
5
PONENCIAS 8
Síntesis y caracterización de un composito (PANI/SBR) para inhibir la corrosión ……………………………………………………………………….. José Antonio Padrón González, Claudia María De León Almazán, María Yolanda Chávez Cinco, Ana María Mendoza Martinez, José Luis Rivera Armenta, Ulises Páramo García
9
Resultados preliminares de la caracterización de materiales sólidos y de origen biológico utilizando la técnica rus……………………………………. Y.B. Alcántara-Pérez
*, A. Hernández-Rayas, I. Delgadillo-Cano, R. Ferro-Hernández,
J.R. Parra-Michel
10
CARTELES
11
Estudio de la hidrodinámica en un tanque agitado aireado ……………… J.C. Rodríguez Sierra, Alida Monserrat Rojas Velázquez, Laura Zoe Vargas Aldaco
12
Modificación de la superficie de la sio2-arroz para la obtención de excipiente de liberación controlada de fármacos ………………………….. Sohire Gómez López, Carmen Salazar Hernández, Mercedes Salazar Hernández
13
Estudio teórico de la adsorción del ácido fólico y griseofulvina en superficies de sílice y sílice modificada …………………………………….. María Eliana Alvarado Becerra, Carmen Salazar Hernández, Joaquín Barroso Flores
14
Estudio de las propiedades mecánicas de un material compuesto resina poliéster/tio2 ………………………………………………………………………………………………………
Higinio Juárez Ríos, Carmen Salazar Hernández, Pablo Andrés Bravo Carrasco,
Arturo de Jesús Hernández Collazo, Jorge Luis Hernández Barroso, Jesús Ernesto Rodríguez Dahmlow
15
Recubrimiento anticorrosivo tipo ormosil empleado en superficies de aluminio ………………………………………………………………………… Carmen Salazar Hernández,
Alma Heidy Hernández Meléndez, José Alfredo Guevara
Romero, Higinio Juárez Ríos, Mercedes Salazar Hernández, María Puy Alquiza
16
Diseño y construcción de un calentador solar con materiales de bajo costo ……………………………………………………………………………. R. Mendoza-Rojas, B. Ruiz-Camacho, O. Martínez-Alvarez.
17
Desempeño de un deshidratador solar con reflectores, para tomate saladette ……………………………………………………………………… C. Mezquitillo-Bocanegra, B. Ruiz-Camacho, O. Martinez-Alvarez
18
Construcción y evaluación de un túnel de viento para pruebas en laboratorio ……………………………………………………………………… C. J. Yerena-Moreno,
J. Ojeda-Ortiz, B. Ruiz-Camacho, O. Martínez-Alvarez
19
El diagrama indicado p-v. - trabajo real en un motor de combustión interna ………………………………………………………………………….. Balderas B. J. Armando ,Barroso H. J. Luis, Govea S. J. Guadalupe, Rodriguez I. Neftali, Villalpando R. Issac
20
Resultados preliminares de la caracterización de materiales sólidos y de origen biológico utilizando la técnica rus …………………………………… Y.B. Alcántara-Pérez
, A. Hernández-Rayas, I. Delgadillo-Cano, R. Ferro-Hernández,
J.R. Parra-Michel
21
Dispositivo electrónico vibratorio accionado por frecuencias de audio provenientes de un teléfono móvil, para uso auxiliar en el despertar cotidiano de personas con discapacidad auditiva ………………………… Alfredo De Santiago Parra
22
Implementación de comunicación bluetooth y pantalla glcd para el dispositivo pulso presiómetro cardiaco …………………………………….. Ojeda Orozco Miguel Angel,
Angélica Hernández Rayas, Teodoro Córdova Fraga
23
Estudio teórico-experimental de un sistema inductor de estimulación magnética: resultados preliminares ………………………………………… M A Maldonado-Moreles,
A Hernandez Rayas, T Córdova Fraga, J M De la Roca
Chiapas
24
Correlación de imágenes de ultrasonido con mediciones del ppc ……… M A Maldonado-Moreles, A Hernandez Rayas, T Córdova Fraga, J M De la Roca Chiapas
25
Caracterización y aprovechamiento del lirio acuático como reforzante de materiales poliméricos para la región Bajío, México ………………….. Rocha R Agustín Hilario,
Hernández M Guadalupe Raquel,
Peñalosa A Jesús Ángel,
Salazar H Carmen, Corona A Jesús Ernesto, Rodríguez S Isis
26
Prueba diagnóstica en la detección de brucelosis dirigida a personal de UPIIG-IPN ……………………………………………………………………… Rocha R Agustín Hilario,
Cardiel P Leonardo, Rubio M María Dolores, Romero M
Fernando, Barajas M Fernando, Morales G María del Rosario Jovita
27
Inmunoactividad de pidotimod sobre el conteo de CD4+ y carga viral en pacientes con VIH, con/ sin tratamiento retroviral: reporte de dos casos clínicos …………………………………………………………………………. Rocha R Agustín Hilario,
Palacios R Aarón de Jesús,
González M Joaquín
28
Cálculos teóricos de pidotimod sugieren expresión conformacional de anillo beta-lactamico ………………………………………………………….. Rocha R Agustín Hilario,
Palacios R Aarón de Jesús, Piña T Víctor,
Soto M Erick Noe,
Aguilar M Mario Josué, González M Joaquín
29
Estudio farmacéutico de formulaciones sio2-arroz/fármacos …………….. Bustamante, N., Salazar, C., Orozco, L.
30
Evaluación de la capacidad de inhibición de peroxidación lipídica a nivel cerebral de fitoesteroles libres y conjugados ……………………………… Arredondo Horta Julio Eduardo,
Hernández Soto Rosa, Canales Aguirre Alejandro.
31
Estudio del marcador CD19+ en linfocitos b en pacientes con leucemia linfoblástica aguda mediante nanopartículas metálicas conjugadas y espectroscopia raman de superficie amplificada ………………………….. Funes-Oliva L., Amtanus-Chequer N., Martínez-Espinoza J.C.
32
Obtención de nuevos derivados de chalconas y su evaluación biológica. Magdalena C. González
and
Joaquín G. Marrero
34
Aplicación de la ecología industrial en el proceso de cultivo de la producción de biodiesel a partir de microalgas ……………………………. Dávalos Navarrete Siikmine, Moreno Funes Saúl, Cervantes Torre-Marín Gemma
35
Interacción electrostática ch-···n frena tautomerismo en bencimidazoles derivados de imidazoazinas e imidazotiazoles ……………………………. Luna Salazar, César Ulises, Velázquez-Ponce, Manuel, Salazar Mena, Iván de Jesús, Becerra-Martínez, Elvia, Vázquez-Guevara, Miguel Ángel
36
Aislamiento de metabolitos de eysenhardtia polystachya con posible actividad biológica …………………………………………………………….. Martha S. Diosdado, Soraya Osegueda y J. G. Marrero.
38
Análisis de metales pesados en suelo de la presa de San Germán como sitio receptor de las aguas de desecho y posible influencia en la población cercana …………………………………………………………….. Robledo Frausto Janet Stephanie
39
Tuberización in vitro de la variedad de papa “fiana” mediante un nuevo sistema de inmersión temporal ……………………………………………… Carolina Falcón, Lisset Herrera, Rosa María Rangel-Cano
40
Establecimiento in vitro de planta de lúpulo ……………………………….. Angel Enrique Arias Arenas, Myrna Elizabeth Zavala Raya, Lisset Herrera Isidrón, Héctor Gordon Núñez Palenius
41
Explorando la superficie de energía potencial de los sistemas e2p3, donde e = b, al, ga, in y tl …………………………………………………….. M.T. Izaguirre Hernández, A. M. Avecilla Ramírez, J. E. Cerpa Calixto, A. C. Castro
42
Actividad antiprotozoaria del extracto acetónico de salvia patens var Guanajuato …………………………………………………………………….. María del Rosario G. Márquez, María Soraya Osegueda, Marrero J.
1*, Alfonso Romo
de Vivar
43
Obtención del extracto acetónico de tecoma stans “tronadora” y purificación de moléculas con posible actividad biológica ……………….. Mario E. Galván H., Joaquín González M., M Soraya Osegueda R.
44
Obtención de biodiesel mediante transesterificación enzimática ……….. Fernanda G. Medina, Rosa Hernández Soto, Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero
45
Análisis comparativo de la expresión del gen xyl3 y la actividad enzimática de xilanasa en cepas defusarium oxysporum………………… Reyes Medina María Alejandra, Macías-Sánchez Karla Lizbeth
46
Aislamiento de metabolitos de brickellia veronicaefolia (peixtó) con posible actividad antiprotozoaria ……………………………………………. Samantha Martínez Medellín,
Mara Soraya Osegueda Robles,
Joaquín G. Marrero
47
Aplicación de la ecología industrial en la etapa de cultivo de la producción de biodiesel a partir de microalgas ……………………………. Moreno Funes Saúl, Dávalos Navarrete Siikmine, Cervantes Torre-Marín Gemma
48
Aislamiento de carnosol ……………………………………………………… María Rico, Lisset Herrera Isidrón, Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero
50
Biotransformación de citral utilizando enzimas inmovilizadas en perlas de alginato de sodio: efecto de PH y H2O2 …………………………………………………
José A. Hernández, M. Guadalupe Cortes ávila, Juan Manuel Salgado Roman, Rosa Hernández Soto, Soraya Osegueda
51
Micropropagación in vitro de romero (rosmarinus officinalis l.) En medio líquido para la obtención de carnosol y su cuantificación mediante HPLC-UV ………………………………………………………………………. Eder Víctor Hugo Villegas Sánchez, Joaquín González Marrero, Mariana Macías Alonso, María Soraya Osegueda Robles
y
Lisset Herrera Isidrón, Héctor Gordon
Núñez Palenius
52
Sistema para el conteo en placa de colonias mesófilas aerobias totales mediante procesamiento de imagen ……………………………………….. J.C. Martínez Espinosa, O. Díaz Medina*, N. Chequer Ramírez, A. E. Reyes-Pablo, J. D. Ortiz Alvarado
1, M. Vargas Luna, T. Córdova-Fraga
53
Biotransformación enzimática del Ácido Rosmarínico para la producción de Ácido Caféico a partir de extractos de salvia officinalis l ……………... Neri I. Padilla Caldera, Soraya Osegueda robles, Rosa Hernández Soto, Joaquín G. Marrero
54
Transformación enzimática de chalconas por xilanasa y lacasa comercial ………………………………………………………………………. Brenda L. García-Hurtado, Soraya Osegueda Robles, Rosa Hernández Soto, Joaquín G. Marrero
55
Métodos analíticos para cuantificación de ramnolípidos ………………… Dinorah Hernández Melchor, María Sofía Navarro Ochoa,
Alma Itzel Servín Aguirre,
Asesor Dra. Claudia Amezcua Vega
57
Nuevos derivados del ácido ursólico ……………………………………….. Sandra L. Aguilera, Estefany G. Cruces, Mariana M. Alonso, Joaquín G. Marrero
58
Contenido de metales en plantas de la presa San Germán, posible sitio contaminado …………………………………………………………………… Pérez Medina Luis Jordan
*; de la rosa García Luis Ángel; Hernández Maldonado José
Alfredo; Maldonado Vega María
59
Modelo para optimizar la biorremediación de suelo contaminado con diésel mediante un biorreactor a escala laboratorio: tambor rotatorio ….. Méndez Zamora Andrés, Torres Navarro María Soledad, Ramírez Sáenz Diana
&
Aguilar Méndez Mario Josué
60
EXTENSOS 62
Aislamiento de metabolitos de Brickellia veronicaefolia (Peixtó) con posible actividad antiprotozoaria ……………………………………………. Samantha Martínez Medellín, María Soraya Osegueda Robles, Joaquín González Marrero
63
Aislamiento de carnosol ……………………………………………………… María Rico, Lisset Herrera Isidrón, María Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero
71
Aislamiento de metabolitos de Eysenhardtia Polystachya con posible actividad biológica …………………………………………………………….. Sánchez, M., Osegueda, MS., Marrero, J.
76
Biotransformación enzimática del ácido rosmarínico para la producción de ácido cafeico a partir de extractos de Salvia (Salvia officinalis L.) ….. Neri I. Padilla Caldera, María Soraya Osegueda Osegueda Robles, Rosa Hernández Soto, Joaquín G. Marrero
82
Biotransformación de Citral utilizando enzimas inmovilizadas en perlas de alginato de Sodio: efecto de pH y H2O2 ………………………………………………….
José A. Hernández, M. Guadalupe Cortez Ávila, Juan Manuel Salgado Roman, Rosa Hernández Soto, Soraya Osegueda
88
Efecto de fitoesteroles libres y conjugados sobre la peroxidación lipídica a nivel cerebral ………………………………………………………………... 101
Arredondo Horta Julio Eduardo, Rosa Hernández Soto, Alejandro Canales Aguirre
Obtención de biodiesel mediante transesterificación enzimática ……….. Fernanda G. Medina, Rosa Hernández Soto, Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero
113
Obtención del extracto acetónico de Tecoma stans “Tronadora” y purificación de moléculas con posible actividad biológica ……………….. Mario E. Galván H., Joaquín González M., M Soraya Osegueda R.
119
Cálculos teóricos de Pidotimod sugieren expresión conformacional de anillo beta-lactamico ………………………………………………………….. Rocha R Agustín Hilario, Aguilar M Mario Josué, Palacios R Aarón de Jesús, Piña T Víctor, Soto M Erick Noe, González M Joaquín
125
Desempeño de un deshidratador solar indirecto para el deshidratado de tomate saladette ………………………………………………………………. C. Mezquitillo Bocanegra, B. Ruiz Camacho, O. Martinez Alvarez
134
Diseño y construcción de un calentador solar con materiales de bajo costo ……………………………………………………………………………. R. Mendoza Rojas, B. Ruiz Camacho, O. Martínez Alvarez
147
Efecto de la longitud de las cadenas hidrocarbonadas de moléculas iónicas en las propiedades reológicas de crudos pesados ………………. Nohra Gallardo Rivas, Ángel Moreno Guerrero, Ana Mendoza Martínez, Adriana Reyes De la Torre, Nancy Díaz Zavala, José Domínguez Esquivel
156
Estudio de la hidrodinámica en un tanque agitado aireado ……………… J.C. Rodríguez Sierra,
Alida Monserrat Rojas Velázquez, Laura Zoe Vargas Aldaco
171
Micropropagación in vitro de romero (Rosmarinus officinalis L.) en medio líquido para la obtención de Carnosol y su cuantificación mediante HPLC-UV …………………………………………………………... María Soraya Osegueda Robles, Eder Víctor Hugo Villegas Sánchez, Joaquín González Marrero, Mariana Macías Alonso, Lisset Herrera Isidrón
y Héctor Gordon
Núñez Palenius
182
Transformación redox de Hexaclorobenceno ……………………………… Ulises Páramo García,
Laura N. Sánchez Gonzalez, Mayra L. Rodríguez Cisneros,
Josué Pérez Sánchez, Nohra V. Gallardo Rivas, Nancy P.Díaz Zavala, Silvia Gutiérrez Granados
192
1
PROGRAMA
2
3
4
5
CONFERENCIAS
6
Del 9 de Octubre 2013
Tema: Perspectivas y ventajas del uso de la bionanotecnologia en la industria.
Conferencista: L.R.I. Cristhian René López Navarro
Tema: Sistemas de transporte y liberación de fármacos para diagnóstico y
tratamiento de cáncer
Conferencista: Dr. Luis Alberto Medina Velázquez
Tema: Análisis de nanoestructuras de magnetita por diferentes microscopias para
futuras aplicaciones en tratamiento de cáncer por hipertermia
Conferencista: Dr. Jaime Santoyo Salazar
Tema: Qué es la Ciencia y su Naturaleza
Conferencista: Dr. Daniel Malacara Hernández
Tema: Uso de anticuerpos monoclonales anti nanoparticulas metálicas para la
detección de biomoleculas
Conferencista: Dr. Juan Vargas Mancilla
Tema: Cultivo de Tejidos Vegetales y Manipulación Genética de Plantas
Conferencista: Dr. Neftalí Ochoa Alejo
Del 10 de Octubre 2013
Tema: Aplicaciones de Materiales Compuestos en Ingeniería
Conferencista: Dra. Ma. Carmen Salazar Hernández
Tema: La ciencia como opción de desarrollo para el ingeniero
Conferencista: Dr. Roberto Flores Moreno
7
Tema: Uso de PCR y secuenciación para la elaboración de vacunas autógenas para
el control de PRRS
Conferencista: MVZ. Alejandro Flores Montenegro
Tema: Producción de vacunas en plantas transgénicas
Conferencista: Dr. Miguel Gómez Lim
Del 11 de Octubre 2013
Tema: Instrumentación e investigación: Física aplicada a las ciencias biológicas y
biomédicas
Conferencista: Dr. Jesús Bernal Alvarado
Tema: Costos de Mantenimiento de motores de turbina de gas utilizados en aviación
Conferencista: Ing. Arturo Contreras Escobar
Tema: Sistemas autonómicos
Conferencista: Dr. José Olmedo Aguirre
Tema: Bioprocesos de Células Troncales
Conferencista: Dr. Paul Mondragón Terán
Tema: El origen del Universo, el gran colisionador de hadrones y la innovación
Conferencista: Dr. Gerardo Herrera Corral
8
PONENCIAS
9
SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE UN COMPOSITO (PANI/SBR) PARA INHIBIR LA CORROSIÓN1
Resumen La corrosión representa una alta causa de deterioro en diversos materiales altamente
utilizados. Entre estos materiales se tiene el acero al carbón (AC-1018)y aluminio,
que se oxidan con la interacción con el medio ambiente que lo rodea. Se conocen
sistemas que han desarrollado para retardar el proceso de corrosión. Sin embargo,
algunos involucran materiales con un riesgo tóxico al medio ambiente. En esta
dirección los polímeros conductores representan una alternativa para retardar el
proceso de corrosión. Estudios previos han demostrado que las propiedades del
polímero conductor inducen al acero, a un estado pasivo evitando o retardando el
proceso de oxidación. Hay que tomar en cuenta, que estos polímeros presentan
propiedades mecánicas muy pobres y una adherencia débil a los sustratos
metálicos. 1Por lo que en este estudio se mostraran los resultados de la síntesis
química de la poli-anilina (PAni) mediante la oxidación del monómero, utilizando
ácidos de Lewis y si interacción con elastómeros SBR. Se concluye que el mezclar
materiales a cierta relación incrementa la adherencia del polímero conductor al
sustrato metálico. Se presentaran las caracterizaciones morfológicas del composito
PAni/SBR por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y su caracterización por
espectroscopia IR.
1José Antonio Padrón González*, Claudia María De León Almazán, María Yolanda Chávez Cinco, Ana
María Mendoza Martinez, José Luis Rivera Armenta, Ulises Páramo García1** 1División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Cd. Madero, J. Rosas y J.
Urueta S/N Col. Los Mangos, C.P.89440,Cd.Madero,Tamaulipas,+52(833)3574820 Ext.3111
10
RESULTADOS PRELIMINARES DE LA CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES SÓLIDOS Y DE ORIGEN BIOLÓGICO UTILIZANDO LA
TÉCNICA RUS2
Resumen La denominada técnica RUS, cuyo nombre es acrónimo en inglés de lo que se
conoce en español como espectroscopia ultrasónica resonante, se utiliza para
determinar las constantes elásticas de un sólido con una geometría de alta simetría
por lo que es empleada en caracterización de materiales, a través de un espectro de
resonancias obtenido por la estimulación de modos normales vibracionales.
Mediante pizoeléctricos de modo shear y modo compresional en un régimen de
1mHz hasta 102 kHz nos basamos en esta técnica estimulando de forma libre a las
diferentes muestras, presentando espectros de resonancias obtenidos para sólidos
regulares de acrílico y bronce con las formas de paralelepípedos y cubos con
volúmenes desde 1 cm3 hasta 2 cm3, una muestra de hueso bovino, hueso de pollo
y hueso de cerdo; utilizando un lock-in amplifer SR830 automatizado por medio de un
programa diseñado en Lab-View para la adquisición de los espectros de resonancias,
así como también la comparación de éstos con los calculados en la simulación de
modos vibracionales del programa ANSYS.
La técnica RUS por ser una técnica no destructiva y de sencilla aplicación, puede ser
aplicada para medir resonancias de especímenes de origen biológico como se
muestra en este trabajo.
2 Y.B. Alcántara-Pérez*, A. Hernández-Rayas, I. Delgadillo-Cano1, R. Ferro-Hernández, J.R. Parra-
Michel1** 1División de Ciencias e Ingenierías de la Universidad de Guanajuato, Campus León.
Loma del Bosque 103 Col. Lomas del Campestre. León, Gto. México.
Escuela de Ingenierías. Universidad de la Salle Bajio A.C. Av.Universidad 602. Col. Lomas del
Campestre. León, Gto. México.
11
CARTELES
12
Estudio de la hidrodinámica en un tanque agitado aireado3
Resumen En los procesos industriales se requiere conocer el comportamiento hidrodinámico
de cada operación unitaria con el fin de predecir y controlar alguna variable de
interés. En el estudio de la hidrodinámica de tanques agitados intervienen variables
como: el diámetro del tanque, la velocidad y potencia de agitación, el tipo de
impulsor, el flujo de gas, etc. En la industria un aspecto importante es el gasto
energético, el cual puede traducirse en pérdidas económicas; éstas pueden ser
minimizadas a través del estudio hidrodinámico que permitirá la optimización del
sistema. En este estudio se realizaron experimentos en un equipo tipo tanque
agitado (marca GUNT CE-320) con un volumen de operación de 13 L y un impulsor
tipo pala plana, el cual fue acondicionado con un sistema de aireación. Se
observaron patrones de flujo a distintas condiciones de velocidad de agitación y flujo
de gas, se obtuvieron curvas para determinar la potencia de mezclado aireada y no
aireada en función del número de aireación y del número de Reynolds,
respectivamente. También se obtuvo una correlación tipo Michel y Miller para
determinar la potencia gaseada para este tipo de sistema. Se demuestra que la
correlación obtenida concuerda con lo reportado en la literatura.
3 J.C. Rodríguez Sierra,1* Alida Monserrat Rojas Velázquez, Laura Zoe Vargas Aldaco 1Departamento de Formación Integral e Institucional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de
Ingeniería Campus Guanajuato del Instituto Politécnico Nacional. Av. Mineral de Valenciana No. 200
Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la Victoria, Guanajuato, México.
Correo del autor: [email protected]
13
Modificación de la superficie de la sio2-arroz para la obtención de excipiente de liberación controlada de fármacos4
Resumen
La sílice mesoporosa consiste en un sólido inorgánico que en su interior contiene un
conjunto de huecos, los cuales llegan a tener un diámetro entre 2 y 50nm.
Recientemente, estos materiales han sido empleados como adsorbentes de diversas
moléculas, tal como fármacos. El fármaco es adsorbido en el interior de los huecos
del sólido inorgánico y a través de interacciones por puentes de hidrógeno es posible
controlar la velocidad de liberación de éste, funcionando la sílice como un sistema de
liberación controlada y prolongada. En este trabajo se realizó la modificación de la
superficie de una sílice biogénica obtenida a través de su extracción de la cascara de
arroz (SiO2-arroz), con dos diferentes grupos funcionales: el n-octilo y aminos. El
efecto del grupo funcional en la carga superficial de la sílice fue estudiada a través
del análisis del potencial Z determinando los cambios en el puntos isoeléctricos del
sólido. Además, se determinó la capacidad máxima de adsorción del ácido fólico
(fármaco modelo de estudio) en las sílices modificadas, observando que la SiO2-
arroz-octilo adsorbe hasta un 6.2% en peso del fármaco, la SiO2-arroz-NH2 el 2.5%
en peso del fármaco y la SiO2-arroz hasta el 20% peso del fármaco. Debido a que la
dosis diaria requerida de ácido fólico por un adulto es de 400 g, me nos d
sílice modificada/fármaco es requerida para lograr suministrar esta cantidad de
fármaco. Por otra parte, se determinó la cinética de liberación del fármaco adsorbida
en las sílices a tres diferentes pH: 3, 5.5 y 7 observando hasta un 90% de liberación
del fármaco a un pH de 5.5.
4 Sohire Gómez López, Carmen Salazar Hernández1, Mercedes Salazar Hernández2 1UPIIG. Instituto Politécnico Nacional. Silao de la Victoria Gto. México 2DICG. Departamento de Minas, Metalurgía y Geología. Universidad de Guanajuato. Guanajuato, Gto.
México.
Correo del autor: [email protected]
14
Estudio teórico de la adsorción del ácido fólico y griseofulvina en superficies de sílice y sílice modificada.5
Resumen
La química computacional es una herramienta que permite simular y predecir la
estructura molecular, reactividad, mecanismos de reacción de diferentes sistemas.
Estos cálculos se basan en las leyes de la física y pueden realizarse a través de los
métodos de la mecánica molecular o los de la teoría de la estructura electrónica.
Estos segundos se basan en calcular la energía a través de la resolución de la
ecuación de Schrödinger. Estos cálculos permiten predecir la reactividad química de
moléculas ahorrando así tiempo y dinero en el diseño de nuevas moléculas como
pueden ser fármacos. Por otra parte, varios autores han propuesto el uso de la sílice
mesoporosa como excipientes para fármacos, donde las interacciones fármaco
superficie de sílice permiten controlar la liberación de la molécula orgánica. En este
trabajo se estudió el efecto de la modificación de la superficie de la sílice con
diferentes grupos funcionales sobre la energía de adsorción del ácido fólico y la
griseofulvina. La simulación de las superficies de sílice con y sin modificantes se
realizó a través de la metodología de cúmulos finitos empleando Gaussian 03 a un
nivel de teoría B3LYP/6-31G (d,p). Tres cúmulos diferentes, M1 con grupos Si-OH en
la superficie, M2 con grupos –CH3 en la superficie y M3 con grupo –COOH en la
superficie se han optimizado geométricamente. La validación de estos cúmulos se
realizó a través de parámetros cristalográficos como la distancia de enlace Si-O
fueron alrededor de 1.6 ± 0.024A y el ángulo de enlace Si-O-Si de 148 ±1.45°. Los
parámetros cristalográficos de referencia fueron los de b-cristobalita, una distancia
Si-O de 1.6 A y un ángulo de enlace Si-O-Si de 146.5°. Por otra parte, los valores de
energía de adsorción de la griseofulvina en los diferentes cúmulos de sílice indican
que el tipo de grupo funcional afecta considerablemente el proceso de adsorción.
5 María Eliana Alvarado Becerra, Carmen Salazar Hernández1, Joaquín Barroso Flores2 1Instituto Politécnico Nacional, UPIIG, Silao de la Victoria Gto. México 2CCIQS. UAEM-UNAM. Toluca Ed. México.
Correo del autor: [email protected]
15
Estudio de las propiedades mecánicas de un material compuesto resina poliéster/tio2
6
Resumen Hoy en día el diseño de nuevos materiales ha sido la pauta para el avance
tecnológico en diversos campos de la ingeniería, como lo es el área automotriz.
Recientemente, los materiales compuestos polímero/reforzante han ido remplazando
el uso de los metales en los diferentes componentes de los automóviles por ejemplo
en las defensas. La principal ventaja de un material compuesto es su baja densidad,
alta resistencia mecánica y estabilidad química; debido a lo anterior en este proyecto
se busca la caracterización mecánica de un nuevo material compuesto base resina
poliéster/ TiO2, el material compuesto se sintetizo adicionando diferentes
concentraciones de cerámico desde 5 hasta el 15% en peso. Los ensayos de
mecánicos de estos materiales indicaron la obtención de dos diferentes tipos de
compositos; compositos con el 5% en peso de TiO2 fueron materiales con mayor
rigidez que la matriz polimérica, mientras que los compositos con el 10 y 15% en
peso del reforzante retardan el proceso de ruptura en los materiales compuestos.
6 *Higinio Juárez Ríos, Carmen Salazar Hernández, Pablo Andrés Bravo Carrasco, Arturo de Jesús
Hernández Collazo, Jorge Luis Hernández Barroso, Jesús Ernesto Rodríguez Dahmlow1 1Instituto Politécnico Nacional, UPIIG. Av. Mineral de Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto
Interior, C.P. 36275 Silao de la Victoria, Guanajuato México
Correo del autor: *[email protected]
16
Recubrimiento anticorrosivo tipo ormosil empleado en superficies de aluminio7
Resumen El aluminio es un metal empleado en diferentes ramas de la industria tales como la
industria aeronáutica, sin embargo, debido a la composición química de las
aleaciones de aluminio y a las condiciones de humedad y cambios de temperatura
drásticos a las cuales se exponen las aeronaves, el aluminio es muy lábil al proceso
de corrosión. Para evitar la corrosión en los metales existen diferentes tratamientos,
uno de ellos son los recubrimientos anticorrosivos. En este trabajo se estudiaron tres
diferentes recubrimiento cerámico base TEOS/PDMS empleando como catalizador
de policondensación el DBTL. El contenido de PDMS en los recubrimientos varió del
15% al 40% en peso observando que el incremento del polímero inorgánico mejoró la
resistencia máxima a la tensión y la elasticidad en los cerámicos. Por otra parte, la
microscopía óptica mostró que los recubrimientos cerámicos se depositaron sobre el
sustrato metálico formando una capa homogénea casi transparente. Los ensayos de
corrosión electroquímica indicaron un desgaste excesivo en la superficie de aluminio
sin recubrimiento, mientras que los recubrimientos cerámicos evitan la corrosión del
aluminio de acuerdo con el incremento de PDMS en el cerámico. La curva esfuerzo-
deformación en el aluminio después de haberse sometido a la corrosión demostró la
pérdida del 91% en la resistencia máxima a la tensión del metal debido al desgaste
por la corrosión, sin embargo la resistencia máxima a la tensión en el aluminio con
recubrimiento cerámico, sometido a las mismas condiciones de corrosión solo
disminuyó en el 12.9%.
7 *Carmen Salazar Hernández, Alma Heidy Hernández Meléndez, José Alfredo Guevara Romero,
Higinio Juárez Ríos1, Mercedes Salazar Hernández, María Puy Alquiza2 1UPIIG. Instituto Politécnico Nacional. Silao de la Victoria Gto. México 2DICG. Departamento de Minas, Metalurgía y Geología. Universidad de Guanajuato. Guanajuato, Gto.
México.
Correo del autor: *[email protected]
17
Diseño y construcción de un calentador solar con materiales de bajo costo.8
Resumen La implementación de calentadores solares para el calentamiento de agua comienza
a tener un mayor auge en nuestro país por el alto costo de los combustibles fósiles,
ya que estos dispositivos reducen hasta un 80% el uso de estos combustibles,
reflejando así no solo un ahorro económico sino también un menor daño ambiental.
En el mercado existen dos tipos de calentadores solares; los de tubo al vacío que
alcanzan temperaturas hasta de 200°C y los calentadores planos que alcanzan
temperaturas de 80°C. Actualmente la adquisición de estos calentadores solares
resulta un tanto difícil, ya que por ser considerados nueva tecnología su costo es
elevado. En este proyecto el principal propósito fue la elaboración de un calentador
solar plano de bajo costo, para esto los materiales con lo que se construyó son
reciclados, buscando siempre que la eficiencia de este, sea equivalente a los
comerciales. Se realizó un análisis comparativo de los costos de los materiales que
conforman el calentador contra los que se encuentran en el mercado, aunado a esto
se elaborara una evaluación tanto teórica como experimental a cada uno de estos
componentes para determinar las pérdidas de calor que puedan presentarse y así
determinar su eficiencia.
8R. Mendoza-Rojas, B. Ruiz-Camacho, O. Martínez-Alvarez.1* 1Ingeniería en Energía. Universidad Politécnica de Guanajuato. Avenida Universidad Norte sin
número, sin colonia, Localidad Juan Alonso Cortázar, Gto. C.P. 38483.
Correo del autor: [email protected]
18
Desempeño de un deshidratador solar con reflectores, para tomate saladette9
Resumen El deshidratado de productos agrícolas ha sido implementado desde hace mucho
tiempo debido a la creciente necesidad de conservación y facilitar su adquisición.
Hoy en día el deshidratado solar es una alternativa económicamente viable y
amigable con el medio ambiente, razón por la cual se minimiza el uso de energías
provenientes de fuentes no renovables, disminuyendo las emisiones de gases que
contribuyen al efecto invernadero. En este trabajo se presenta la construcción y
evaluación de un deshidratador solar indirecto, fue construido con: vidrio, madera,
unicel, papel aluminio y lámina. El dispositivo se evaluó con y sin carga, sin y con
reflectores, el dispositivo fue cargado con 2Kg de tomate saladette (cuartos y
rodajas) evaluando su desempeño, registrando condiciones climáticas, temperatura
en diferentes zonas de la cámara de secado (superior, media e inferior). Cuando el
dispositivo se evalúa sin y con carga (cuartos), sin reflectores, la temperatura
obtenida en la parte superior es de 55°C y 45°C respectivamente, con reflectores sin
y con carga (rodajas), la temperatura alcanzada fue de 65°C y 55°C. Las curvas
para predecir los tiempos de secado fueron ajustadas a diferentes modelos
matemáticos. El colocar reflectores permite alcanzar mayores temperaturas y
minimizar los periodos de secado.
9C. Mezquitillo-Bocanegra, B. Ruiz-Camacho, O. Martinez-Alvarez1*. 1Ingeniería en Energía. Universidad Politécnica de Guanajuato. Avenida Universidad Norte sin
número, sin colonia, Localidad Juan Alonso Cortázar, Gto. C.P. 38483.
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19
Construcción y evaluación de un túnel de viento para pruebas en laboratorio.10
Resumen En este proyecto se plantea el estudio y diseño de un túnel de viento de circuito
abierto para pruebas a un pequeño aerogenerador, el mecanismo propulsor fue un
ventilador de 2 velocidades, en el diseño del túnel se evitaron las esquinas, ya que
estas pueden provocar un flujo turbulento, además se colocó una malla de acero
en el túnel para suavizar el flujo de viento, la cámara de pruebas fue manufacturada
en vidrio, con dimensiones de 11x11x15cm, mientras que la estructura del túnel fue
elaborada con cartón, los diámetros en el cono de concentración son de 16cm y
9.8cm con una longitud de 30cm, se evaluaron las distintas velocidades que ofrece
el ventilador a diferentes distancias, con la ayuda de estas se calcularon los flujos:
volumétrico 0.1097 m3/s, en peso 1.2964 N/s y másico de 0.1343 kg/s, considerando
estas propiedades el aerogenerador tiene una eficiencia teórica de 60%
aproximadamente, es necesario modificar parámetros para obtener una mayor
eficiencia siendo el túnel de viento una herramienta de investigación útil, la cual nos
permite estudiar los efectos de flujos de viento sobre algún objeto y optimizar su
funcionamiento de acuerdo al tipo de flujo incidente.
10C. J. Yerena-Moreno, J. Ojeda-Ortiz, B. Ruiz-Camacho, O. Martínez-Alvarez*1. 1Ingeniería en Energía. Universidad Politécnica de Guanajuato. Avenida Universidad Norte sin
número, sin colonia, Localidad Juan Alonso Cortázar, Gto. C.P. 38483.
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20
El diagrama indicado p-v. - trabajo real en un motor de combustión interna11
Resumen El trabajo neto obtenido en un motor de combustión de interna de encendido por
chispa depende la presión en el cilindro y de la carrera del pistón. La termodinámica
gobierna el fenómeno y en una primera aproximación ideal, (i.e. combustión
instantánea, procesos isentrópicos y adiabáticos) se obtiene el diagrama ideal
presión-volumen, sin embargo, la operación real manifiesta una desviación del
diagrama p-v, conocido como diagrama indicado. Generalmente, para un estudiante
entender los procesos reales es un tema que requiere arduo esfuerzo y que no
siempre se logra comprender a profundidad. De esta necesidad deriva el trabajo
actual de estudiar un dispositivo que explique y trace el diagrama indicado de forma
didáctica. El estudio se desarrolla del análisis termodinámico del ciclo Otto de un
motor mono-cilíndrico real y del análisis cinemático del mecanismo biela-manivela.
En una segunda etapa se desarrolla el análisis cinemático de un mecanismo auxiliar
responsable del trazado instantáneo del diagrama indicado. El mecanismo auxiliar se
acopla al mecanismo biela-manivela a través de una relación entre la presión en el
interior del cilindro y el desplazamiento del mecanismo por medio de relaciones
funcionales matemáticas de presión y desplazamiento. El resultado final es un
software que simula la operación de un MCI y trazo el diagrama indicado que
determina el trabajo neto del motor.
11Balderas B. J. Armando*, Barroso H. J. Luis, Govea S. J. Guadalupe,
Rodriguez I. Neftali, Villalpando R. Issac, 1
1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato, IPN.
Av. Mineral de Valenciana No. 200. Fracc. Puerto Interior Silao de la Victoria, Guanajuato. México.
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21
Resultados preliminares de la caracterización de materiales sólidos y de origen biológico utilizando la técnica rus12
Resumen La denominada técnica RUS, cuyo nombre es acrónimo en inglés de lo que se
conoce en español como espectroscopía ultrasónica resonante, se utiliza para
determinar las constantes elásticas de un sólido con una geometría de alta simetría
por lo que es empleada en caracterización de materiales, a través de un espectro de
resonancias obtenido por la estimulación de modos normales vibracionales.
Mediante pizoeléctricos de modo shear y modo compresional en un régimen de
1mHz hasta 102 kHz nos basamos en esta técnica estimulando de forma libre a las
diferentes muestras, presentando espectros de resonancias obtenidos para sólidos
regulares de acrílico y bronce con las formas de paralelepípedos y cubos con
volúmenes desde 1cm3 hasta 2 cm3, una muestra de hueso bovino, hueso de pollo y
hueso de cerdo; utilizando un lock-in amplifier SR830 automatizado por medio de un
programa diseñado en Lab-View para la adquisición de los espectros de resonancias,
así como también la comparación de éstos con los calculados en la simulación de
modos vibracionales del programa ANSYS.
La técnica RUS por ser una técnica no destructiva y de sencilla aplicación, puede ser
aplicada para medir resonancias de especímenes de orígen biológico como se
muestra en este trabajo.
12Y.B. Alcántara-Pérez *, A. Hernández-Rayas, I. Delgadillo-Cano, R. Ferro-Hernández1, J.R. Parra-
Michel2 1División de Ciencias e Ingenierías de la Universidad de Guanajuato, Campus León. Loma del Bosque
103 Col. Lomas del Campestre. León, Gto., México. 2 Escuela de Ingenierías. Universidad de la Salle Bajío A.C. Av. Universidad 602. Col. Lomas del
Campestre. León, Gto., México.
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22
Dispositivo electrónico vibratorio accionado por frecuencias de audio provenientes de un teléfono móvil, para uso auxiliar en
el despertar cotidiano de personas con discapacidad auditiva13
Resumen: Debido a la problemática actual del despertar oportuno en las personas con alguna
discapacidad o debilidad auditiva y personas con sueño profundo. Se define un
dispositivo electrónico vibratorio como alarma auxiliar. Por medio de un plug de audio
3.5mm, conectado a un teléfono móvil, una frecuencia de audio que se conduce
hacia el dispositivo electrónico vibratorio es obtenida, el cual convierte las
frecuencias en vibraciones oscilatorias al ritmo de la música proveniente de un
teléfono celular al accionarse la alarma previamente programada en el mismo
dispósitivo. El dispositivo cuenta con diferentes implementaciones las cuales son:
Ergonomía para poder ser colocado debajo de cojín o almohada, la fabricación de la
carcasa en base a material reciclado, regulador de intensidad de la oscilación
vibratoria, interruptor de encendido y apagado, cable con plug de 3.5mm para
entrada de frecuencia, adaptación de leguaje braille para personas con debilidad
visual en las descripciones de encendido, apagado y control de vibración, y
alimentación por medio de baterías.
13Alfredo De Santiago Parra1* 1Instituto Politécnico Nacional – Unidad Interdisciplinaria de ingeniería Campus Guanajuato
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23
Implementación de comunicación bluetooth y pantalla glcd para el dispositivo pulso presiómetro cardiaco14
Resumen El Pulso Presiómetro Cardiaco (PPC), es un dispositivo empleado para medir curvas
de presión arterial y venosa a nivel de piel. Al dispositivo se le complementa con el
microcontrolador Arduino UNO, el cual recibe y procesa la bioseñal cardiaca,
además, la muestra en tiempo real en una GLCD de la familia Nokia5110; la cual
cuenta con un controlador PCD8544; este último tiene compatibilidad con Arduino.
Tras realizar y depurar el código, el siguiente paso es utilizar Arduino BT que cuenta
con sistema bluetooth; por lo que será capaz de comunicarse con cualquier
dispositivo móvil que cuente también con dicha tecnología. Resultados preliminares
de 5 sujetos sanos, sin antecedentes de enfermedades cardiacas. Fueron medidos
con el PPC y con doppler y ambas señales son correlacionadas. El funcionamiento
del dispositivo es caracterizado y el registro de las bioseñales es correlacionado con
la señal del doppler ultrasónico. Los complementos agregados al dispositivo PPC lo
han actualizado a los avances tecnológicos actuales y ahora se tiene un prototipo
que puede ser comercializable. Además de haber correlacionado positivamente la
bioseñal del PPC con el Doppler, se puede ahora explorar otras áreas del
conocimiento como lo es la telemedicina o bien, llevar esta innovación a otros
dispositivos.
14Ojeda Orozco Miguel Angel,1 Angélica Hernández Rayas, Teodoro Córdova Fraga2,* 1Ingeniería biomédica, Universidad de Guadalajara 3. Blvd. Marcelino García Barragán, Guadalajara
Jalisco 2Departamento de Ingenieria Física-DCI, Universidad de Guanajuato. Loma del Bosque 103, León,
GTO
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24
Estudio teórico-experimental de un sistema inductor de estimulación magnética: resultados preliminares15
Resumen Se presenta la simulación del campo magnético de un sistema inductor de
estimulación magnética, así como el sistema físico de bobinas inductoras. Partiendo
de la Estimulación Magnética tradicional se armó un par de bobinas inductoras de 3.5
capas con 9.5 espiras p/c, con un cable de calibre 18 AWG, alimentada por una
corriente de 2.5 A. Las dimensiones de las bobinas son de un diámetro interno de
10.0 cm, diámetro externo de 11.0 cm y un ancho de 1.0 cm. La disposición de las
Bobinas-Solenoides es tal que cada una se encuentra sobre planos perpendiculares
entre si, a una distancia de 9.0 cm del centro de Bobinas-Solenoides a la intersección
de dichos planos. Los solenoides simulados en Matlab difieren tan sólo en el número
de espiras (1 capa de 9.5 espiras). El fin del trabajo es permitir visualizar las
propiedades geométricas del campo magnético fijo, así como el campo eléctrico
inducido por la variación temporal del magnético para la estimulación de tejido
biológico in vivo (ser humano) e in vitro(cultivo) de neuronas. Los campos
magnéticos encontrados van de 0.7 a 7 uT y están orientados hacia un mismo punto
con el fin de incrementar la intensidad del campo magnético que generan.
15M A Maldonado-Moreles,* A Hernandez Rayas, T Córdova Fraga,1 J M De la Roca Chiapas2
1 División de Ciencias e Ingenierías, UG. Lomas del Bosque N. 103; Col. Lomas del Campestre; C.P.
37150; León, Gto. 2 UMAE Clínica Leon - IMSS T1; Blvd Lopez Mateos Esq. Insurgentes, Los Paraisos, 37328; León,
Gto.
Correo del autor: * [email protected], [email protected]
25
Correlación de imágenes de ultrasonido con mediciones del ppc16
Resumen El cateterismo cardiaco es la técnica estándar de oro en evaluaciones relacionadas
con el corazón humano, pero conlleva varios riesgo que pueden reducirse si se usara
procedimientos alternativos o equipos que complementes sus evaluaciones, en
particular el uso de PPC (Pulso Presiómetro Cardiaco, Dispositivo Patentado UG)
puede ser una opción. En este trabajo se presenta la validación de registros del PPC
correlacionados con imágenes de Ultrasonido en modo B y M, así como señales del
Doppler. Se analizaran los datos de forma comparativa entre un grupo control de 30
personas sanas y un grupo de 30 pacientes con deficiencia renal. Los pacientes
control así como los pacientes con patología renal son revisados con el PPC y con el
ultrasonido, obteniendo así una curva con la que se compararan los resultados así
como la eficiencia de estos métodos no invasivos, se comparan pues las 3 curvas de
flujo sanguíneo en los 60 pacientes. Se compara el comportamiento de las señales
con estudios del cateterismo cardiaco. El comportamiento de las curvas de presión
contra el el Barrido en modo M del ultrasonido, como del Doppler de este mismo y a
su vez las del PPC tienen una correlación alrededor del 0.8 con lo cual, nuestros
métodos no invasivos son una opción viable para evitar el cateterismo.
16A A Barajas-Ramírez,* A Hernandez Rayas, T Córdova Fraga,1 S Solorio, M A Hernandez2 1 División de Ciencias e Ingenierías, UG. Lomas del Bosque N. 103; Col. Lomas del Campestre; C.P.
37150; León, Gto. 2 UMAE Clínica Leon - IMSS T1; Blvd Lopez Mateos Esq. Insurgentes, Los Paraisos, 37328; León,
Gto.
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26
Caracterización y aprovechamiento del lirio acuático como reforzante de materiales polimericos para la región Bajío, México.17
Resumen
El lirio acuático Eichhornia crassipes representa un problema de contaminación
ambiental que cubre hasta un 60% de la superficie de la cuenca Lerma-Santiago,
principal afluente de la laguna de Yuriria. Se propone emplear la celulosa del lirio
acuático como un nuevo reforzante en matrices poliméricas. Se obtuvieron diferentes
preformas variando el porcentaje en peso del lirio acuatico como fase dispersa y
resina poliéster como matriz. Los materiales compuestos fueron caracterizados
mecánicamente a partir de curvas Esfuerzo – Deformación y determinando el efecto
del reforzante en la dureza del material. Además, se realizó la caracterización
reológica determinando los módulos elásticos, viscosos y el ángulo de desfase de los
materiales compuestos. La caracterización mecánica de los materiales compuestos
obtenidos indicó que a mayor concentración de reforzante las propiedades
mecánicas (resilencia, esfuerzo máximo, módulo de elasticidad y resistencia a la
fractura) se incrementaron con respecto a los valores determinados para la matriz
polimérica. Estos resultados preliminares sugieren que el lirio acuático puede ser un
excelente reforzante en la generación de nuevos materiales que podrían ser
utilizados en la industria de la construcción, aeronáutica, automotriz, entre otras.
Proponiendo una nueva alternativa de aprovechamiento con impacto ecológico y
ambiental.
17Rocha R Agustín Hilario,1,* Hernández M Guadalupe Raquel,1,2 Peñalosa A Jesús Ángel, 1,2 Salazar
H Carmen,2, Corona A Jesús Ernesto,2 Rodríguez S Isis 2. Academia de Biologia1, Academia de
Materiales y Termofluidos2. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
UPIIG-IPN. Av. Mineral de Valenciana No. 200 Frac. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275, Silao de la
Victoria Gto, México.
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27
Prueba diagnóstica en la detección de brucelosis dirigida a personal de UPIIG-IPN18
Resumen La brucelosis es una enfermedad infecciosa causada por bacteria Brucella abortus.
El diagnóstico se basa en la NOM-022-SSA2-2012 La prueba inicial es con el
reactivo Rosa de Bengala, y las pruebas cuantitativas de Aglutinación Estándar
(SAT) y Aglutinación Estándar en presencia de 2-mercapto etanol (2-ME). Detección
de brucelosis por técnicas serológicas en personal de UPIIG-IPN
Se convocó al personal académico, administrativo para realizar el diagnóstico
serológico. Se obtuvieron 5 - 10 mL de sangre, se realizó la separación del suero
por centrifugación a 5000 rpm por 6 minutos a 10°C. Las determinaciones de
brucelosis se realizaron de acuerdo a la NOM-022-SSA2-2012. Acudieron un total de
66 voluntarios: 28 masculinos (42.4%) y 38 femeninos (57.6%). Cuyas edades entre
18 y 45 años. El 98.4% de la población participante revelo prueba a rosa de bengala
negativo; un voluntario (1.6%) reporto diagnóstico previo de brucelosis, al cual se le
realizo prueba confirmativa 2-ME cuyo resultado fue negativo. En este trabajo se
observó la importancia de continuar con la detección de brucelosis en personal y
alumnos de nuevo ingreso a UPIIG-IPN, de tal forma que en caso de presentarse
casos positivos sean adecuadamente diagnosticados y medicados.
18Rocha R Agustín Hilario,* Cardiel P Leonardo, Rubio M María Dolores, Romero M Fernando, Barajas
M Fernando,1 Morales G María del Rosario Jovita2 1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato UPIIG-IPN. Av. Mineral de
Valenciana No. 200 Frac. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275, Silao de la Victoria Gto. 2Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada CICATA-Querétaro, Cerro
Blanco No. 141, Col Colinas del Cimatario. Querétaro. México.
Correo del autor: * [email protected]
28
Inmunoactividad de pidotimod sobre el conteo de CD4+ y carga viral en pacientes con VIH, con/ sin tratamiento retroviral: reporte de dos
casos clínicos.19
Resumen La disminución células T CD4+ en paciente VIH/SIDA aumenta el riesgo de
morbimortalidad. Se realizó seguimiento de dos casos clínicos que recibieron
pidotimod. Caso 1: masculino de 37 años con Dx VIH 2010, Caso 2: femenino de 31
años con Dx VIH/SIDA en 2009; se inicia pidotimod con esquema: semana 1, 2 400
mg c/ 12 hrs, semana 3: 400 mg c/ 24 hrs, semana 4: 400 mg c/ 3er día,
posteriormente dosis de mantenimiento a los 30 días. Se analizó conteo de CD4+ y
copias de carga viral (CV) en resultados de laboratorio posterior al inicio de
pidotimod reportándose: caso1) CD4+ 700 cel. /ml, CV 19 mil a 3 meses; CD4+ de
700 cel. /ml y CV 14 mil a 10 meses. Caso 2) CD4+ 964 cel. /ml Abril 11, CV 50 mil
/ml; CD4+ 964 cel./ml Agosto 11; CD4+ 936 Octubre 11, CV indetectable a 10 meses.
En este trabajo se observó una recuperación importante de CD4+, disminución de CV
en ambos casos en un periodo menor a 14 meses, lo que traduce una mejor calidad
de vida. Además, considerar que reforzar el Sistema Inmune sea una respuesta
alterna al tratamiento retroviral.
19Rocha R Agustín Hilario,1,* Palacios R Aarón de Jesús,1,2 González M Joaquín2. Academia de
Biologia1, Academia de Quimica2. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus
Guanajuato UPIIG-IPN, Mineral de Valenciana No. 200 Frac. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275,
Silao de la Victoria Gto, México.
Correo del autor: * [email protected]
29
Cálculos teóricos de pidotimod sugieren expresión conformacional de anillo beta-lactamico20
Resumen El fármaco pidotimod es utilizado como refuerzo del sistema inmune activando
linfocitos T CD4+. Analizar el cálculo teórico de pidotimod mediante el software
Gaussian 0.3 y Gauss new como posible agente antimicrobiano y su demostración in
vitro. Se utilizó el software Gaussian 0.3 y Gauss new ingresando la estructura
química de pidotimod con optimizaciones geométricas a nivel de cálculo AM1 por
método numérico, posteriormente se realizaron antibiogramas en medio Mueller-
Hinton modificado contrastando la actividad del pitotimod sobre Bacillus s.,
Staphylococcus a. Se observaron y realizaron mediciones del radio de inhibición a
las diluciones 1:1, 1:4 y 1:8 del pitotimod y como control se utilizó ampicilina y
penicilina a las mismas diluciones. Los resultados preliminares demuestran que
pidotimod presenta cambios conformacionales de tipo beta-lactámico exponiendo el
grupo azufre, además in vitro pidotimod presenta sobre Bacillus subtilis y
Staphylococcus aureus halos de inhibición con radio de 1.2, 1.4 y 1.6 cm y de 1.4,
1,8 y 1.8 cm respectivamente. En este trabajo se observó que los cambios
conformacionales que sufre pidotimod puede explicar la causa de la actividad
antimicrobiana. Además, se puede considerar, que reforzar el Sistema Inmune sea
una respuesta alterna al tratamiento antimicrobiano.
20Rocha R Agustín Hilario,1,* Palacios R Aarón de Jesús,1,2 Piña T Víctor, 1,2 Soto M Erick Noe, 1,2Aguilar M Mario Josué,1 González M Joaquín2. Academia de Biologia1, Academia de Quimica2
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato UPIIG-IPN, Mineral de
Valenciana No. 200 Frac. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275, Silao de la Victoria Gto, México.
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30
Estudio farmacéutico de formulaciones sio2-arroz/fármacos21
Resumen En este proyecto se buscá realizar las formulaciones farmacéuticas que permitan la
elaboración de tabletas (sílice /ácido fólico) tipo comerciales para los sistemas ya
estudiados en UPIIG-IPN a partir de sílice biogénica obtenida de la cascara de arroz
(SiO2-arroz) y comprobar su uso como probable excipiente de fármacos. Se realizó la
investigación fisicoquímica y biofarmacéutica del principio activo solo y combinado
con el excipiente de sílice, se generaron tres formulaciones cuya composición
contiene sacarosa, almidón, sílice/fármaco, talco y esterato de magnesio. Los
estudios realizados a las tabletas fueron: biodisponibilidad, dureza y friabilidad. La
biodisponibilidad el fármaco (ácido fólico adsorbido en sílice) se determinó a 37°C y
tres diferentes pH: pH3 simulando las condiciones de jugo gástrico, pH5 condiciones
del duodeno después de ingerir alimentos y pH de 7 simulando el pH del duodeno
antes de la ingesta de alimentos. Los resultados obtenidos indicaron que las
formulaciones de tableteado presentaron una buena estabilidad mecánica y un
tiempo de desintegración alrededor de 15 min permitiendo una buena
biodisponibilidad del fármaco a condiciones fisiológicas.
21Bustamante, N., Salazar, C.* 1, Orozco, L. 2 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México. 2División de Ciencias Naturales y Exactas. Departamento de Farmacia. Universidad de Guanajuato,
2.Noria Alta s/n,C.P.36050,Guanajuato,Gto.Mexico
Correo del autor: *[email protected]
31
Evaluación de la capacidad de inhibición de peroxidación lipídica a nivel cerebral de fitoesteroles libres y conjugados.22
Resumen La oxidación de LDL-colesterol se relaciona con el desarrollo de enfermedades
neurodegenerativas por la formación de malondialdehído (MDA), capaz de modificar
la estructura de la apolipoproteína E3, vinculada con transporte y recaptación de
colesterol cerebral. El presente trabajo evaluó la capacidad de inhibición de
peroxidación lipidica a nivel cerebral de fitoesteroles libres y conjugados con ácido
ferúlico, utilizando ratones macho Bal/C, de 4-7 meses de edad, de 25-35 g. Durante
el ensayo se sometieron dos grupos a dieta alta en grasa saturada, adicionadas de
fitoesteroles libres o conjugados (200 mg/kg de masa corporal) respectivamente, el
tercer grupo, fue alimentado únicamente con dieta alta en grasa, el cuarto grupo fue
alimentado con dieta estándar (Rodent Lab Chow 5001). Al cabo del periodo de
prueba (12 semanas) se determinó colesterol total en sangre y concentración de
MDA en cerebro. La concentración de MDA/mg proteína en el grupo alimentado con
dieta grasa sin fitoesteroles libres o conjugados fue la más alta, en contraste los
grupos con dieta adicionada de fitoesteroles libres o conjugados, presentaron
concentraciones de MDA/mg proteína inferiores a las del grupo alimentado con dieta
estándar, lo que sugiere que estos compuestos inhiben la peroxidación lipidica a
nivel cerebral.
22 Arredondo Horta Julio Eduardo, Hernández Soto Rosa, 1* Canales Aguirre Alejandro.2 1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Campus Guanajuato, Instituto Politécnico
Nacional. Av. Mineral de Valenciana No. 200 Fracc. Industrial Puerto Interior Silao de la Victoria,
Guanajuato. C.P. 36275. Tel. (55) 57 29 60 00 Ext. 81380 2Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Av.
Normalistas 800 Colinas de la Normal, C.P. 44270. Guadalajara, Jal. México. Tel. y Fax:+52
33455200.
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32
Estudio del marcador CD19+ en linfocitos b en pacientes con leucemia linfoblástica aguda mediante nanopartículas metálicas conjugadas y espectroscopia raman de superficie amplificada23
Resumen En México, la leucemia es la principal causa de muerte en niños de 5 a 14 años, el
Hospital Infantil de México Federico Gómez reporta cerca de 100 nuevos casos de
LLA anuales. Para la detección de dicha enfermedad se deben realizar pruebas
presuntivas de laboratorio en el cual se detecta leucocitosis, sin embargo es
necesario llevar a cabo un estudio confirmativo mediante la toma de una biopsia de
la médula ósea para que sea sometida a un análisis citológico, citoquímico,
inmunofenotípico y citogenético. La línea B de las células con leucemia presenta la
expresión de diferentes antígenos, entre los que destaca el CD19+. Dicha molécula
es una inmunoglobulina de peso molecular de 95 kDa que forma un complejo con el
CD21, el cual tiene la función de activar las células B.
Las proteínas de membrana pueden ser estudiadas mediante métodos
espectroscópicos, dicha técnica permite detectar vibraciones moleculares,
basándose en la absorción de radiación en el infrarrojo y/o la dispersión Raman. Con
estas técnicas es posible obtener información sobre las estructuras químicas y
formas físicas de materiales orgánicos e inorgánicos, y nos permiten identificar y
cuantificar a través de un espectro de intensidades (huella digital) la cantidad de una
sustancia presente en la muestra bajo estudio. En el presente trabajo se estudió el
marcador de membrana CD19+ en muestras de Leucemia Linfoblástica Aguda (LLA)
mediante nanopartículas de oro conjugadas con el anticuerpo monoclonal antiCD19 y
espectroscopia Raman. Encontrando una diferencia significativa entre las
intensidades de los picos de las muestras de pacientes sanos y diagnosticados con
leucemia, cabe señalar que dichas diferencias se encontraron en los tres
23Funes-Oliva L.*1, Amtanus-Chequer N., Martínez-Espinoza J.C.,1
IPN-UPIIG. Av. Mineral de Valencia #200, Frcc. Puerto Interior.
Correo del autor: *[email protected]
33
tratamientos probados. Finalmente este estudio deja un precedente importante que
servirá como base para futuras investigaciones.
34
Obtención de nuevos derivados de chalconas y su evaluación biológica24
Resumen Las flavonas son productos naturales fenólicos que juegan un papel importante en el
desarrollo de fármacos, al presentar actividad frente a enfermedades metabólicas
(anti cancerígena, antioxidante) e infecciosas (anti bacteriana, anti protozoaria, anti
viral).
Nuestra estrategia de síntesis de nuevos análogos de flavonoides se basa en un
proceso en dos etapas: 1. Condensación de Claisen para formar chalconas,
poniendo a reaccionar acetofenona (0.008 mmol) con diferentes benzaldehídos
sustituidos (0.008 mmol) en presencia de una disolución alcalina de NaOH (0.016
mmol) irradiando por microondas (100 W, 80°C,3 a 5 min). La chalcona resultante
es sometida a una ciclación oxidativa intramolecular con 12/DMSO bajo reflujo (150
°C, 40 a 60 min.), purificándose el crudo onbtenido mediante cromatografía flash
sobre silica gel con Hexano/AcEtOH.
24Magdalena C. González and Joaquín G. Marrero1,* 1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato, IPN. Av. Minerala de
Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto Interior C.P. 36275 Silao de la Victoria, Guanajuato
México.
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35
Aplicación de la ecología industrial en el proceso de cultivo de la producción de biodiesel a partir de microalgas25
Resumen En la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (UPIBI) se realiza el
proyecto de la producción de biodiesel a partir de microalgas. En el cual el proceso
de cultivo y floculación, no se aprovecha el sobrenadante y se desecha.La cantidad
de medio sobrenadante que se tira al drenaje en la etapa de floculación del proceso
de producción de biodiesel a partir de microalgas va de 1000-1500 L por raceway de
2000 L (1800L volumen de operación), acompañado por los componentes residuales
del medio de cultivo, lo que causa un impacto ambiental y un mayor gasto económico
y energético. Por esto el Grupo de Investigación en Ecología Industrial (GIEI) trabaja
en la aplicación de la ecología industrial en la etapa de cultivo-floculación del proceso
de producción de biodiesel a partir de microalgas utilizando el sobrenadante de la
floculación y recircularlo al cultivo como alternativa de medio de crecimiento de la
microalgas. Con esto se pretende reducir el impacto ambiental, el uso de materiales,
los gastos económicos, los gastos energéticos y aumentar el porcentaje de reciclaje
del proceso de producción de biodiesel a partir de microalgas.
25Dávalos Navarrete Siikmine, Moreno Funes Saúl, Cervantes Torre-Marín Gemma
Grupo de Investigación en Ecología Industrial, UPIBI, IPN
36
Interacción electrostática ch-···n frena tautomerismo en bencimidazoles derivados de imidazoazinas e imidazotiazoles.26
Resumen Los bencimidazoles son heterociclos fusionados de importancia ya que varios
compuestos de este tipo son usados en la quimioterapia de las helmintiasis; tales son
los casos del tiabendazol, del mebendazol y del albendazol. Con el fin de generar
especies que pudieran servir como agentes antiobesidad, Lee y colaboradores1
llevaron a cabo la síntesis de índoles en los cuales la posición 3- está funcionalizada
con un 2’-bencimidazolilo. En aras de hacer uso del bioisosterismo2 para encontrar
especies que pudieran resultar con propiedades similares a las de los índoles
mencionados, llevamos a cabo la síntesis de imidazo[2,1-b]tiazoles 5-formilados,
imidazo[1,2-a]piridinas 3-formiladas y imidazo[1,2-a]pirimidinas 3-formiladas;
haciendolos reaccionar one-pot 3 o-fenilendiamina, ácido p-toluensulfónico y yodo,
obteniendo así los bencimidazoles correspondientes. Al llevar la elucidación
espectroscópica de estos mediante resonancia magnética nuclear de protón,
observamos el despliegue de las cuatro señales de hidrógeno correspondientes al
anillo de benceno del bencimidazol, y el hidrógeno de la posición 3- con
desplazamiento a campo bajo al parecer causado por el efecto peri del nitrógeno 3’-
del anillo de bencimidazol. La conformación adoptada la adjudicamos a un puente de
hidrógeno electrostático4, pero también a esta interacción adjudicamos la anulación
26Luna Salazar, César Ulises, Velázquez-Ponce, Manuel, Salazar Mena, Iván de Jesús1, Becerra-
Martínez, Elvia2, Vázquez-Guevara, Miguel Ángel3 1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato, Instituto Politécnico Nacional.
Av. Mineral de Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México. 2 Laboratorio de Nanociencias del Centro de Nanociencias, Micro y Nanotecnologías del Instituto
Politécnico Nacional, Calle Luis Enrique Erro s/n, Unidad Profesional Adolfo López Mateos, Col.
Zacatenco, C.P. 07738, México D.F. 3 Departamento de Química de la Sede Noria Alta del Campus Guanajuato de la Universidad de
Guanajuato, Col. Noria Alta s/n, C.P. 36050, Guanajuato, Gto .
Correo del autor: *[email protected]
37
del tautomerismo propio de los sistemas bencimidazólicos. Cálculos computacionales
efectuados con el método GIAO/B3LYP utilizando un set de bases 6-311++G(d,p)
confirmaron lo anterior.
38
Aislamiento de metabolitos de eysenhardtia polystachya con posible actividad biológica27
Resumen La especia Eysenhardtia Polystachya es utilizada tradicionalmente para combatir
afecciones urinarias, cálculos renales, diarrea en niños y como desinflamatorio;
propiedades que no han sido comprobadas. Es por ello que se decidió realizar un
estudio fitoquímico biodirigido. Se dejó secar la planta a temperatura ambiente, y se
maceró en acetona para obtener el extracto. Con este último se llevó a cabo la
partición de Kupchan, obteniéndose tres fracciones de diferente polaridad (C6H14,
CH2Cl2 y AcOEt). En colaboración del Dr. Fernando Calzada de la Unidad de
Investigación Médica en Farmacología de Productos Naturales del Centro Médico
Nacional Siglo XXI, se evaluó la actividad antiprotozoaria frente a E. histolytica, G.
lamblia y Trichomona vaginalis; se determinó el CI50 (µg/mL), resultando E.
histolytica el microorganismo más sensible a los diferentes extractos. Con la finalidad
de aislar las moléculas activas se llevaron a cabo cromatografías en sílica gel y
Sephadex, y actualmente se está a la espera de realizar la elucidación estructural de
los compuestos obtenidos. Se preparó el extracto de Eysenhardtia Polystachya, y se
fraccionó siguiendo el método de Kupchan. Todas las fracciones resultaron activas
en las pruebas antiparasitarias realizadas.
27Martha S. Diosdado, Soraya Osegueda y J. G. Marrero.* 1 1 Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
*Corresponding author: [email protected]
39
Análisis de metales pesados en suelo de la presa de San Germán como sitio receptor de las aguas de desecho y posible influencia en
la población cercana28
Resumen La Presa de San Germán tiene una extensión de 64 hectáreas, ubicada en la
localidad de Puerta de San Germán en el municipio de León, Gto. El desarrollo
industrial regional de la industria curtidora ha influido en cambios para este sitio. Se
sospecha de la acumulación de metales pesados, por ello interesa evaluar la
concentración de Cr, Pb, As y Cd así como de Na en suelo, estos elementos podrían
tener influencia contaminante sobre los cultivos cercanos a la zona y presencia en el
agua, pudiendo afectar a la población cercana. El estudio incluyó el muestreo de
suelo, el análisis de metales se realizó en muestra superficial y profunda (50 cm), se
digestaron en medio ácido y se analizaron por IPC-plasma por el método EPA
6010C, pH, conductividad y humedad fueron complementarios al análisis. La mayor
concentración de metales (Cr, Pb y Na) se localizó al centro de la Presa, la presencia
de Cd fue nula mientras que la concentración de As fue baja, localizada en 8 puntos,
siendo el Cr el principal metal en suelo profundo y superficial con 86.24 y 46.18
mg/Kg respectivamente. Las muestras del suelo a 50 cm de profundidad presentan el
Cr total por encima del valor máximo permisible para suelo, es claro que debe
analizarse el contenido de Cr hexavalente por su propiedad de alta solubilidad y
contaminación. Hernández, G.S., & Solorio, J.G. (2005). Monitoreo de contaminantes
en las cuencas de los ríos de Guanajuato, San Juan de Otates y turbio, impacto en
rio Lerma. México, D.F., EPA (2007), Method 6010C, inductively coupled plasma-
atomic emission spectrometry.
28Robledo Frausto Janet Stephanie*1
Departamento de Química, UPIG-IPN, Av. Mineral de Valenciana No. 200, Col. Fracc. Industrial
Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la Victoria, Gto. México.
Correo del autor: *[email protected]
40
Tuberización in vitro de la variedad de papa “fiana” mediante un nuevo sistema de inmersión temporal29
Resumen El cultivo de papa es de gran importancia en México, propagándose tradicionalmente
por tubérculos-semillas, teniendo como inconveniente la proliferación de
microorganismos durante su cultivo o almacenamiento. Aunque los sistemas de
inmersión temporal han mejorado el vigor y calidad de las plantas, tienen un costo
elevado. El objetivo de este trabajo fue la microtuberización de la variedad comercial
“Fiana” en un nuevo sistema de inmersión temporal económicamente rentable,
eficiente y de alta adaptabilidad. Para ello, se desinfectaron y germinaron tubérculos
de papa y segmentos apicales de las plantas germinadas de aproximadamente 4 cm
de longitud, se inocularon en sistemas de inmersión temporal en medio líquido
conteniendo Bencilaminopurina (BAP) y sacarosa. El sistema de inmersión temporal
consistió en un frasco de vidrio de 18 cm de altura y 5 cm de diámetro, donde las
plantas se sostuvieron sobre una rejilla de plástico y se pusieron en contacto con el
medio de cultivo durante 1 min/6 horas. Para la aireación, se utilizaron filtros de
profundidad de fibra de vidrio y algodón. Después de 21 días, se obtuvieron los
mejores resultados con BAP 8 mg/L y sacarosa al 12%, produciéndose un mínimo
de 3 microtubérculos por planta.
29Carolina Falcón*, Lisset Herrera1, Rosa María Rangel-Cano2
1Instituto Politécnico Nacional-Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenierías Campus
Guanajuato, Av. Mineral de Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao
de la Victoria. México 2Cinvestav U. Irapuato, Dpto. de Ingeniería Genética
Km. 9.6 Libramiento Norte Carr. Irapuato-León 36821 Irapuato Gto. México
Correo del autor: *[email protected]
41
Establecimiento in vitro de planta de lúpulo30
Resumen En el presente trabajo se desinfectaron semillas y hojas de plantas de lúpulo
provenientes de invernadero, utilizando de forma consecutiva una disolución de
alcohol etílico al 70% (v/v) y una disolución de NaClO al 10% (v/v) más detergente
comercial al 0.1% (v/v). El material vegetal desinfectado se implantó en medio MS
semisólido conteniendo varias concentraciones de Ácido Giberélico (GA3) (50, 100 y
200 mg/L). Se evaluó el porcentaje de desinfección, necrosis y germinación.
Después de 30 días, se obtuvo la germinación de las semillas de lúpulo con una
concentración de 200mg/L de GA3.
30Angel Enrique Arias Arenas*, Myrna Elizabeth Zavala Raya, Lisset Herrera Isidrón1, Héctor Gordon
Núñez Palenius2 1Instituto Politécnico Nacional. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
(IPN-UPIIG). 2Universidad de Guanajuato. Campus Irapuato-Salamanca.
Correo del autor: *[email protected]
42
Explorando la superficie de energía potencial de los sistemas e2p3, donde e = b, al, ga, in y tl31
Resumen
Uno de los productos de la activación del fósforo blanco (P4) da como resultado el
ciclo P3, el cual, se ha reportado que presenta una coordinación η3 con algunos
metales de transición (Nb, Co, Mo y Th). Dicha interacción se debe a la aromaticidad
π, que ha sido observada para otros ciclos de fósforo: P4-2 y P5
-, análogos a los
ciclos C4H4-2 y C5H5
- respectivamente. Por otro lado, la Química de Coordinación de
los metales del Grupo 13 con valencia (I) constituye un área de interés. Por ejemplo,
el compuesto organometálico GaC5H5 actúa como un excelente ligando σ, debido a
que tiene un par libre de electrones.
Dado lo anterior, se realizó una búsqueda exhaustiva sobre la superficie de energía
potencial utilizando el algoritmo Bilatu. Para cada una de las estructuras generadas,
se realizaron cálculos de optimización y frecuencias, utilizando el funcional y el
sistema de bases PBE/Def2-TZVP. Para corroborar las energías relativas de las
estructuras obtenidas, se reoptimizaron con MP2/Def2-
TZVPP//CCSD(T)/Def2TZVPP. Los resultados obtenidos muestran que el confórmero
más estable para los cúmulos de Al, Ga In y Tl tienen una simetría D3η
31M.T. Izaguirre Hernández*, A. M. Avecilla Ramírez, J. E. Cerpa Calixto1,A. C. Castro2 1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato, Instituto Politécnico Nacional.
Av. Mineral de Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México 2Institut de Química Computacional & Dept. de Química, Universitat de Girona, Campus Montilivi,
17071; Girona, España.
*Correo electrónico: [email protected]
43
Actividad antiprotozoaria del extracto acetónico de salvia patens var Guanajuato32
Resumen El género Salvia ha sido poco estudiado fitoquímicamente, en comparación con otros
géneros de la familia Lamiaceae. En el caso particular de la Salvia patens var
Guanajuato se conoce solo su descripción botánica. Debido al amplio espectro de
actividades biológicas que presentan las plantas de este género, entre las que cabe
mencionar antimicrobiana, antioxidante, citotóxica, anti VIH o tratamiento preventivo
para la enfermedad de Parkinson y Alzheimer, se espera que la Salvia pantens var
Guanajuato tenga actividad biológica interesante. Para aislar los compuestos
bioactivos, se partió de un extracto acetónico, que se fraccionó según el método de
Kupchan, obteniéndose cuatro extractos con polaridades diferentes. Los extracto
obtenidos fueron evaluados como agentes antiprotozoarios, en colaboración con el
Dr. Fernando Calzada, de la Unidad de Investigación Médica en Farmacología de
Productos Naturales del Centro Médico Nacional Siglo XXI. Se realizó la extracción y
fraccionamiento de Salvia patens var Guanajuato, resultando todos los extractos
activos en las pruebas antiprotozoarias.
32María del Rosario G. Márquez, María Soraya Osegueda, Marrero J.1*, Alfonso Romo de Vivar2 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México. 2Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad
Universitaria, Coyoacán, México, D.F. 04510, México.
Correo del autor: *[email protected]
44
Obtención del extracto acetónico de tecoma stans “tronadora” y purificación de moléculas con posible actividad biológica33
Resumen E. histolytica, G. lamblia y Trichomona son los protozoarios que presentan mayor
mortalidad, siendo sus efectos los principales problemas de salud pública en México
como son las enfermedades gastrointestinales, las cuales atacan principalmente la
población infantil. Así se ha motivado a la investigación de nuevos principios activos
más potentes y selectivos evitando los efectos secundarios causados por los
fármacos sintéticos, por lo que existe un amplio interés en los productos naturales.
Se presenta el estudio y la evaluación de la actividad antiprotozoaria de un extracto
acetónico de la planta Tecoma stans “Tronadora”, mediante una partición de
Kupchan que permite la separación de moléculas con actividad biológica
dependiendo de su afinidad con diversos disolventes, para la elucidación estructural
de estos metabolitos mediante resonancia magnética nuclear. Se evaluó la actividad
biológica del extracto obteniendo los mejores resultados en la fracción de
diclorometano siendo activo para E. histolytica con un Cl50 de 23.7 µg/ml, para G.
lambia con un Cl50 de 37.2 µg/ml y un Cl50 de 44.2 µg/ml en el caso de Trichomona.
33Mario E. Galván H., Joaquín González M., M Soraya Osegueda R.1* 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Dirección Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275
Silao de la Victoria, Guanajuato, México.
Correo del autor: * [email protected]
45
Obtención de biodiesel mediante transesterificación enzimática.34
Resumen El biodiesel permite reducir la dependencia de combustibles fósiles, también es
amigable con el medio ambiente: reduce la emisión de gases de invernadero como
CO2, y es biodegradable. En este proyecto, se estudia la posibilidad de obtener
biodiesel de una forma económicamente rentable, a partir del uso de recursos
naturales como el aceite vegetal usado, el uso de una lipasa y el disolvente
adecuado, obteniéndose además glicerina como subproducto. El uso de lipasas
como catalizadores, facilita la recuperación del subproducto, en comparación con el
proceso químico, obteniéndose un biodiesel de mayor calidad. Actualmente, estamos
optimizando las condiciones de reacción para la obtención de biodiesel por vía
enzimática, mediante el uso de tres diferentes enzimas usando agua como
disolvente. Se intenta obtener la proporción óptima enzima: sustrato, y minimizar los
tiempos de reacción, maximizando la conversión, mediante el cambio de variables
como pH y temperatura. Se logró obtener la elección de la enzima a utilizar para la
transesterificación del aceite usado, así como las condiciones de pH y temperatura.
34Fernanda G. Medina, Rosa Hernández Soto, Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México. 2Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad
Universitaria, Coyoacán, México, D.F. 04510, México.
Correo del autor: *[email protected]
46
Análisis comparativo de la expresión del gen xyl3 y la actividad enzimática de xilanasa en cepas defusarium oxysporum35
Resumen Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici es un hongo fitopatógeno que ocasiona en la
planta del tomate la enfermedad conocida como fusariosis. En este trabajo se analizó
la expresión mediante RT-PCR del gen xyl3 en la cepa silvestre y la mutante
rho1::hyg de F. oxysporum la cual es una cepa no patógena. Las condiciones de
crecimiento para la obtención del micelio a partir del cual se realizaron los análisis,
fue crecimiento en medio sintético de Arné empleando como fuente de carbono
xilano al 1% por 24 h. Bajo estas condiciones se observó una mayor expresión del
gen xyl3 en la cepa rho1::hyg a comparación de la cepa silvestre. Bajo las mismas
condiciones de crecimiento se midió la actividad enzimática total de xilanasa
mediante el método de DNS, detectando una mayor actividad en la cepa mutante a
comparación de la silvestre. Por lo que podemos sugerir la implicación de la proteína
Rho1 en la regulación de la expresión de xilanasa en el hongo F. oxysporum.
35Reyes Medina María Alejandra, Macías-Sánchez Karla Lizbeth1* 1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato. Avenida Mineral de
Valenciana No. 200, Fraccionamiento Industrial Puerto Interior, Silao de la Victoria, Guanajuato, C.P.
36275
Correo del autor: *[email protected]
47
Aislamiento de metabolitos de brickellia veronicaefolia (peixtó) con posible actividad antiprotozoaria.36
Resumen En México, durante los últimos años ha aumentado considerablemente el número de
muertes anuales a causa de las enfermedades endémicas causadas por
protozoarios. Actualmente se buscan tratamientos alternativos para combatir dichas
enfermedades; algunos de estos tratamientos están basados en el uso de
productos naturales. El presente trabajo pretende comprobar las propiedades
descritas en la medicina tradicional para la planta Brickellia veronicaefolia; a la cual
se le atribuyen propiedades antiprotozoarias, mediante la obtención de un extracto
acetónico y su posterior fraccionamiento empleando el método de Kupchan
modificado, del cual se obtuvieron tres fracciones: fracción hexánica, facción de
diclorometano y fracción de acetato de etilo. Estas fracciones fueron purificadas
empleando diversas técnicas cromatográfícas como lo son: Cromatografía en
columna de sílica gel, cromatografía en capa fina y cromatografía en columna
Sephadex; para su posterior elucidación estructural. Se determinó la capacidad de
inhibición del extracto acetónico como de las fracciones obtenidas hacia los tres
principales protozoarios causantes de enfermedades gastrointestinales (Entamoeba
histolytica, Giardia Lamblia y Trichomonas vaginalis), obteniendo una actividad de
moderada a buena tanto para el extracto original como para cada una de las
fracciones; teniendo en especial consideración la selectividad hacia E.histolytica.
36Samantha Martínez Medellín, Mara Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero.1*
1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato. Avenida Mineral de
Valenciana No. 200, Fraccionamiento Industrial Puerto Interior, Silao de la Victoria, Guanajuato, C.P.
36275
Correo del autor: *[email protected]
48
Aplicación de la ecología industrial en la etapa de cultivo de la producción de biodiesel a partir de microalgas37
Resumen En la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (UPIBI) se realiza el
proyecto de la producción de biodiesel a partir de microalgas. En el cual el proceso
de cultivo y floculación, no se aprovecha el sobrenadante y se desecha. Por esto el
Grupo de Investigación en Ecología Industrial (GIEI) trabaja en la aplicación de la
ecología industrial en la etapa de cultivo-floculación, utilizando el sobrenadante de la
floculación y recircularlo al cultivo como alternativa de medio de crecimiento de la
microalgas. Se diseñó el diagrama de flujo del proceso de producción de biodiesel a
partir de microalgas. Se cuantificó indirectamente la cantidad de quitosan que se
encontraba en el sobrenadante de la floculación de Nannochloropsis oculata (N.o.)
con la determinación de la demanda química de oxígeno (DQO). Se realizó una
cinética con duración de quince días, teniendo como medio el sobrenadante y
midiendo la absorbancia para ver el crecimiento indirectamente, con N.o.a un
volumen de 1 L. Se realizó una cinética con duración de quince días teniendo como
medio el sobrenadante mas la adición de nitratos, midiendo la absorbancia para ver
el crecimiento indirectamente, con N.o. a un volumen de 1 L y se comparó con la
cinética del sobrenadante sin la adición de nitratos. En el diagrama de flujo de la
etapa de cultivo se tomaron en cuenta como entrada: nutrientes, agua, inoculo de las
microalgas, CO2 y luz, como salida: caldo celular. En la etapa de floculación como
entrada el caldo celular y floculante en la salida: Flóculos de biomasa y
sobrenadante, teniendo como nueva sinergia al proceso la recirculación del
sobrenadante a la etapa de cultivo. En la cuantificación del quitosan en el
sobrenadante de la floculación por DQO, se obtuvo que el quitosan se queda
37Moreno Funes Saúl*, Dávalos Navarrete Siikmine, Cervantes Torre-Marín Gemma
Grupo de Investigación en Ecología Industrial, UPIBI, IPN
49
mayoritariamente en la biomasa floculada, dejando una cantidad de 100mg/L DQO
en el sobrenadante.
En la cinética de crecimiento de quince días con N.o. en sobrenadante sin adición de
nitratos, se obtuvo crecimiento de la microalga con una absorbancia máxima de
0.555.
En la cinética de crecimiento de quince días con N.o. en sobrenadante adicionando
los nitratos de la concentración inicial del medio fresco F2, se obtuvo crecimiento de
la microalga con una absorbancia máxima de 0.6, mientras que en la cinética con
únicamente sobrenadante, se llegó a una absorbancia máxima de 0.555. Se aplicó la
ecología industrial al proceso de producción de biodiesel a partir de microalgas en la
etapa de cultivo-floculación, determinando que el sobrenadante de la floculación es
apto para hacer crecer N.o. y ahorrar energía, materiales y agua en el proceso de
producción de biodiesel a partir de microalgas.
Comparando los resultados se obtuvo que la velocidad y porcentaje de crecimiento
de N.o. en sobrenadante solo son similares y ligeramente mayores al crecimiento en
el medio fresco F2. Al comparar los resultados, se obtuvo que el crecimiento máximo
y la velocidad de crecimiento de N.o. en sobrenadante con nitratos muestran una
tendencia similar al crecimiento en sobrenadante solo.
50
Aislamiento de carnosol38
Resumen El carnosol es un diterpeno abietatriénico, producido en plantas de la familia de las
Lamiaceae como Salvia officinalis L. y Rosmarinus oficinales L., a que se le han
atribuido importantes propiedades farmacológicas como agente antioxidante,
antiinflamatorio o anti-cancerígeno, entre otras. Sin embargo su precio en el
mercado es elevado, según la compañía, su precio varía entre los 162-224 USD los 5
mg. Se está desarrollando un método de obtención de carnosol a partir de salvia y
romero con el fin de hacer el proceso más rápido y a menor costo. A partir de
extractos acetónicos de la parte aérea de dichas plantas, se llevaron a cabo
extracciones con disolventes de diversas polaridades, y cambios de pH, para aislar
el producto de interés. Se logró obtener un método rápido y eficaz, para el
aislamiento del carnosol, a partir de un extracto acetónico de Salvia officinalis L.
38María Rico, Lisset Herrera Isidrón, Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero.*1
1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
Correo del autor: *[email protected]
51
Biotransformación de citral utilizando enzimas inmovilizadas en perlas de alginato de sodio: efecto de PH y H2O2
39
Resumen El citral es un compuesto que tiene dos isómeros (cis y trans) y está presente
naturalmente en numerosos aceites esenciales, en algunos de los cuales se
encuentra como principal constituyente (e.g. esencia de limón) y es ampliamente
utilizado en la industria cosmética y alimentaria, entre otras. Es un compuesto que
resulta muy interesante para su hidrogenación y/u oxidación ya que es a, b
insaturado, obteniendo con ello diversos productos como citronelol, citronelal, etc. En
este trabajo se utilizó la enzima xilanasa inmovilizada en perlas de alginato de sodio
y peróxido de hidrógeno (H2O2) como fuente de hidrogeno para llevar a cabo la
hidrogenación del citral. Se varió el pH (5-8.5) y la concentración del H2O2 (0.5 a 2
mM) monitoreando la actividad de la enzima por espectroscopia UV-vis (265 nm) por
24 h. Los resultados obtenidos muestran que a pH < 6 se obtiene mejor actividad
enzimática transformando más del 90% del citral inicial y obteniendo no solo nerol y
geraniol, sino también citronelal y citronelol. Además, la concentración de H2O2 no
alteró significativamente la actividad de la xilanasa, consiguiendo el reúso (3 veces)
de la enzima inmovilizada.
39José A. Hernández*, M. Guadalupe Cortes ávila1, Juan Manuel Salgado Roman3, Rosa Hernández
Soto1, Soraya Osegueda2 1 Academia de Biotecnologia y Farmacia (UPIIG-IPN) 2 Academia de Química (UPIIG-IPN)
Av. Mineral de Valencia, N° 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, Silao de la Victoria, Guanajuato,
México C. P. 36275
Correo del autor: *[email protected]
52
Micropropagación in vitro de romero (rosmarinus officinalis l.) En medio líquido para la obtención de carnosol y su cuantificación
mediante HPLC-UV40
Resumen El romero (Rosmarinus officinalis L.) es una planta de la familia Labiate, con hojas
pequeñas de color verde, que produce varios compuestos polifenólicos como el
Carnosol. Éste es un diterpeno con un esqueleto de abietano y un residuo de lactona
que resulta de la oxidación directa del Ácido Carnósico, el cual presenta efectos
antiinflamatorios, antioxidantes, antimicrobianos y anticarcinógenos. Se ha reportado
que en condiciones in vitro la concentración de metabolitos secundarios aumenta.
Para el establecimiento de las condiciones in vitro de romero, se desinfectaron
segmentos internodales del tallo con una disolución de NaClO al 15% (v/v) y
detergente comercial al 0.1% (v/v), para implantarlos en medio MS semisólido
durante nueve días. Posteriormente, se subcultivaron en medio MS líquido con
distintas concentraciones de Benciladenina (BA) y Ácido Naftalenacético (ANA) y se
evaluó la influencia de las frecuencias de inmersión sobre la producción de brotes,
obteniendo 79 brotes por explante cuando se utilizó BA=5 mg/L y una inmersión cada
12 h de 1 minuto cada una. La cuantificación de Carnosol en los tratamiento fue
determinada mediante HPLC-UV obteniendo como LD y de LQ: 3.68 y 12.62 μg/mL,
respectivamente.
40Eder Víctor Hugo Villegas Sánchez, Joaquín González Marrero, Mariana Macías Alonso, María
Soraya Osegueda Robles y Lisset Herrera Isidrón1*, Héctor Gordon Núñez Palenius2. 1 Instituto Politécnico Nacional. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato
(IPN, UPIIG). Av. Mineral de Valenciana No. 200. Col. Fracc. Industrial Puerto Interior. C. P. 36275.
Silao de la Victoria, Guanajuato, México. Tel. (472) 7484638. Correo electrónico: [email protected] 2 Universidad de Guanajuato. Campus Irapuato-Salamanca. División de Ciencias de la Vida. Ex
Hacienda El Copal, k. m. 9. Carretera Irapuato-Silao. A. P. 311; C. P. 36500. Irapuato, Guanajuato,
México. Tel. (462) 6241889. Correo electrónico: [email protected]
Correo del autor: *[email protected]
53
Sistema para el conteo en placa de colonias mesófilas aerobias totales mediante procesamiento de imagen41
Resumen El conteo de microorganismos mesófilos totales en placa es una prueba ampliamente
utilizado en la industria alimentaria para obtener información sobre la presencia de
microorganismos indicadores de patógenos o alterantes. Con la finalidad de
contribuir tecnológicamente en estas pruebas de laboratorio, fue desarrollado un
sistema para el conteo automático de colonias bacterianas mediante la aplicación de
diferentes algoritmos de procesamiento de imágenes. Las imágenes de las colonias
cultivadas en diferentes cajas petri fueron registradas a través de una webcam
comercial conectada al puerto USB de la computadora y posteriormente procesadas
en la plataforma de programación Matlab ver. R2011a. Los resultados preliminares
mostraron un 97% de confiabilidad en el conteo de dichas cepas bacterianas, en
comparación con el conteo manual. Finalmente concluimos que un dispositivo con
estas características beneficia en la obtención de resultados de conteo en el menor
tiempo posible, con un CCD económico y con un porcentaje de confiablidad alto.
41 J.C. Martínez Espinosa, O. Díaz Medina*, N. Chequer Ramírez, A. E. Reyes-Pablo, J. D. Ortiz
Alvarado1, M. Vargas Luna, T. Córdova-Fraga2 1Instituto Politécnico Nacional-UPIIG, Silao de la Victoria, GTO, México 2Departamento de Ingeniería Física-DCI, Universidad de Guanajuato campus León, GTO, México
Correo del autor: *[email protected]
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Biotransformación enzimática del Ácido Rosmarínico para la producción de Ácido Caféico a partir de extractos de salvia
officinalis l42
Resumen La enzima clorogenato esterasa cataliza la hidrólisis de los enlaces éster entre los
ácidos hidroxicinámicos, que constituyen una clase importante de ácidos fenólicos
ampliamente disponibles en semillas, frutas y verduras. Estos ácidos han recibido
una gran atención debido a su capacidad como antioxidantes naturales. El ácido
rosmarínico es un potente antioxidante, que se encuentra en especies de la familia
Lamiaceae, y que presenta acción antiinflamatoria, prevención de la enfermedad de
Alzheimer y anti-carcinogénica. Del ácido rosmarínico se deriva el ácido cafeico, un
ácido hidroxicinámico con propiedades antioxidantes y efecto inhibidor sobre las
enzimas específicas responsable de los radicales libres. Para la síntesis enzimática
del ácido cafeico empleando la enzima clorogenato esterasa, se ha utilizado como
sustrato subproductos agroindustriales naturales como manzana y pulpa de café. Sin
embargo la utilización de nuevos sustratos aumenta las posibilidades de obtención
de nuevos productos y propiedades antioxidantes. Con base en esto, la
transformación enzimática de los compuestos fenólicos en salvia (ácido rosmarínico)
con la enzima clorogenato esterasa, podría aumentar la capacidad antioxidante de la
planta. Se realizó el estudio de la relación enzima-sustrato a condiciones estándares
de pH 7 y 35 °C. Una vez establecida la relación enzima-sustrato, se varió las
condiciones de reacción mediante el control de temperatura y pH. La actividad
antioxidante de los productos obtenidos tras la realización de estos experimentos se
realizó con el método DPPH.
42Neri I. Padilla Caldera, Soraya Osegueda robles, Rosa Hernández Soto, Joaquín G. Marrero.*1
1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
*Corresponding author: [email protected]
55
Transformación enzimática de chalconas por xilanasa y lacasa comercial43
Resumen Las lacasas son un grupo de enzimas atractivas en la oxidación de sustratos que
incluyen diversidad de fenoles, y moléculas relacionadas con la lignina, generando
radicales fenoxi que pueden emplearse en una amplia gama de reacciones. Con
frecuencia los sustratos de interés no pueden ser oxidados directamente por
lacasas, por lo que se ha adiciona un mediador químico, que actúan como sustrato
intermedio para la dicha enzima. Entre los mediadores más eficaces se encuentra el
1-hidroxibenzotriazol (HBT). Por otro lado las xilanasas se han utilizado para
acelerar la cocción de pan, al romper los polisacáridos en la masa, aclaración de
cerveza y jugo, e hidrólisis parcial del xilano en alimentación animal.
Las chalconas son un grupo de compuestos con actividades biológicas contra el
cáncer, anti-inflamatoria, antipirética, analgésica, bactericida, insecticida, fungicida y
antioxidante. Estas pueden ser precursores de flavonoides, que son polifenoles con
aplicaciones anticancerígenas y antioxidantes. Se incluyen isoflavonas, flavonoides,
antocianidinas, flavonoles, flavonas y auronas.
Con base en esto, se espera que mediante la transformación enzimática de
chalconas con lacasa se puedan obtener nuevos derivados con propiedades
biológicas de interés. Se realizó el estudio de la reacción entre lacasa y la 4-
metoxifenilchalcona, optimizando la relación enzima-sustrato, condiciones de pH y
temperatura. Una vez seleccionado la mejor relación de enzima-sustrato se varió las
condiciones de reacción mediante el control de temperatura y pH, así como el uso
43Brenda L. García-Hurtado, Soraya Osegueda Robles, Rosa Hernández Soto, Joaquín G. Marrero.*1
1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
Correo del autor: *[email protected]
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del mediador HBT. Se llevó a cabo un análisis HPLC y así determinar si el uso de
un mediador permite minimizar tiempo y optimizar rendimiento.
57
Métodos analíticos para cuantificación de ramnolípidos44
Resumen Los ramnolípidos tienen la capacidad de quelar distintos metales formando un
complejo estable, son utilizados en biorremediaciones y tienen propiedades
antimicrobianas y antimicóticas; sin embargo, los métodos existentes para su
cuantificación son costosos, difíciles y extensos. Es por ello que se implementaron
dos técnicas analíticas simples para cuantificación de ramnolípidos producidos a
partir de P. aeruginosa en medio BHI a 30°C, 150 rpm por 48h. Se retiró la biomasa
del medio de producción mediante centrifugado a 6000 rpm por 20 minutos y se
procedió a realizar una extracción con una mezcla de solventes orgánicos en el
medio acidificado (pH=2). Por gravimetría, se cuantificaron 164 mg/L. La
cuantificación mediante microtitulación espectrofotométrica se realizó en un
espectrofotómetro UV-Visible 2505/24RS Labomed a 620 nm con ZnSO4 0.0025 M
como titulante a pH 7 y 10, utilizando como indicador Negro de eriocromo T; esta
técnica no fue efectiva debido a que el complejo que forma el Zn con el NET es más
estable que el que forma con los ramnolípidos.
44Dinorah Hernández Melchor*, María Sofía Navarro Ochoa†, Alma Itzel Servín Aguirre ‡1, Asesor Dra.
Claudia Amezcua Vega• 2. 1Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México. 2Universidad Politécnica de Sinaloa. Carretera Municipal Libre Mazatlán Higueras Km3 Col. Genaro
Estrada C.P. 82199 Mazatlán, Sinaloa, México.
*[email protected] † [email protected] ‡ [email protected] •[email protected]
58
Nuevos derivados del ácido ursólico45
Resúmen El ácido ursólico, compuesto con actividades biológicas muy interesantes y elevado
precio en el mercado, se aisló de Salvia officinalis L. y se purificó mediante una
reacción de bromolactonización. El ácido ursólico puro, ya separado del ácido
oleanólico, se sometió a una reacción de acilación, utilizando cloruro en presencia de
dimetilaminopiridina (DMAP) y piridina. El átomo de cloro del compuesto obtenido, se
sustituyó por una amina con interés biológico, obteniendo un nuevo compuesto de
gran interés farmacológico. Las aminas utilizadas son: 4-metoxifenetilamina, 3-
benciloxi-2-aminopiridina, 6-fluor-3-(piperidin-4-il)benzo[d]isoxazol, ácido oxámico,
morfolina y α-metilbenzilamina. Otro derivado sintetizado fue el aducto del áido 3-(2-
cloroacetil)ursólico y el grupo xantato, que se empleó para probar su adición
radicalaria a un anillo de furano, empleando peróxido de dilaurilo (DLP) como
catalizador y calentamiento en microondas. Los derivados obtenidos se mandaron a
pruebas de actividad biológica con la Dra. Laila Moujir Moujir de la Universidad de La
Laguna (España). Estos derivados pueden potencializar los efectos del ácido ursólico
en el organismo, obteniéndose así un posible fármaco que combata las
enfermedades de mayor interés en nuestro país, tales como diabetes, enfermedades
cardiovasculares y cáncer.
45Sandra L. Aguilera, Estefany G. Cruces, Mariana M. Alonso, Joaquín G. Marrero*1
1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
Correo del autor: * [email protected]
59
Contenido de metales en plantas de la presa San Germán, posible sitio contaminado46
Resumen La Presa de San Germán, localizada en el municipio de León, Guanajuato ha servido
como un vaso receptor de aguas residuales principalmente de curtiduría. Debido a
esto diversas especies vegetales se han afectado, las que han resistido representan
especies valiosas para la fitoremediación, estos vegetales se caracterizan por
acumular metales. Debido a que este sitio tiene población muy cercana el estudio
tiene el interés de evaluar alternativas de recuperación del sitio y reducir los efectos
de contaminación por metales. Tomando como base la evaluación de metales
pesados en el sitio se estudian las especies vegetales y su capacidad de
acumulación a Cr, As, Cd, Pb y Na. El material vegetal se limpió y procesó para su
digestión y análisis de metales por ICP-plasma método EPA 6010c. Los Resultados
indican 16 especies diferentes con capacidad de resistencia y acumulación de Cr. El
análisis de correlación de Pearson para determinar la relación lineal entre suelo-tallo
y suelo-raíz, así como raíz-tallo. 23 de las 31 plantas recolectadas presentan
resistencia a altos contenidos de cromo. Se identificaron 3 especies
hiperacumuladora de Cr. La cubierta vegetal representa un elemento para evitar la
diseminación de polvos con alto contenido en metales pesados.
46Pérez Medina Luis Jordan*: de la rosa García Luis ángel; Hernández Maldonado José Alfredo1;
Maldonado Vega María2. 1UPIIG-IPN, Av. Mineral de Valenciana No. 200 Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao
de la Victoria, Gto México. 2CIATEC, A.C. Investigacion en Ambiental, Omega 201, Fracc. Industrial Delta, CP 37545, León,
Guanajuato México. Tel.+52 (477) 710011 email: [email protected]
Correo del autor: * [email protected]
60
Modelo para optimizar la biorremediación de suelo contaminado con diésel mediante un biorreactor a escala laboratorio: tambor
rotatorio47
Resumen Existen en México alrededor de 1163 hectáreas de zonas contaminadas con
hidrocarburos debido a fugas, derrames, tomas clandestinas y accidentes, de las
cuales, sólo el 2.3% ha sido restaurado. Entre los procesos de Biorremediación, el
tambor rotatorio presenta una alternativa promisoria para la restauración ex situ de
los suelos contaminados. En el presente proyecto se hace un estudio de un diseño
experimental factorial fraccionado mediante el Modelo de “Box-Behnken” de variables
críticas del proceso de biodegradación de hidrocarburos en suelos (aireación,
proporción molar carbono-nitrógeno y velocidad de rotación) a tres diferentes niveles.
Para la optimización de dichas variables, se emplea un nivel de contaminación de
1x104 mg/kg base seca. Las variables de respuesta del modelo son: sustrato
(diésel), el cual se extraerá mediante el método Soxhlet, para una posterior
cuantificación por HPLC, biomasa (microorganismos hidrocarbonoclásticos)
cuantificado por medio de conteo directo en placa y cuantificación de nitrógeno
orgánico total utilizando por el método Kjeldahl. Se estimaron los parámetros
capacidad de campo, tamaño de partícula y pH. Se llevó a cabo el diseño y
construcción de los reactores tambor rotatorio, se acoplaron los sistemas de
aireación y mezclado para la modificación de las variables del proceso. Hasta el
momento, se siguen desarrollando las cinéticas de los controles del modelo, al
47Méndez Zamora Andrés*, Torres Navarro María Soledad, Ramírez Sáenz Diana1 & Aguilar Méndez
Mario Josué2,1
1Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Unidad Guanajuato, Silao de la Victoria,
Guanajuato, México. 2Universidad de Guanajuato, Facultad de Minas, Guanajuato, Guanajuato, México.
Correo del autor: *[email protected]
61
finalizar, se pretende realizar un análisis de la variable “sustrato”, para determinar el
porcentaje de remoción del diésel y la correlación de éste con las variables del
modelo.
62
EXTENSOS
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 63
Aislamiento de metabolitos de Brickellia veronicaefolia (Peixtó) con posible actividad antiprotozoaria1
Resumen Durante los últimos años, en México años se ha incrementado considerablemente
el número de muertes anuales a causa de las enfermedades endémicas causadas
por protozoarios. Actualmente se buscan tratamientos alternativos para combatir
dichas enfermedades; algunos de estos tratamientos están basados en el uso de
productos naturales. El presente trabajo pretende comprobar las propiedades
descritas en la medicina tradicional para la planta Brickellia veronicaefolia (Peixtó),
a la que se le atribuyen propiedades antiprotozoarias, mediante la obtención de un
extracto acetónico y su posterior fraccionamiento empleando el método de
Kupchan modificado, obteniéndose así tres fracciones: fracción hexánica, fracción
de diclorometano y fracción de acetato de etilo. Estas fracciones fueron purificadas
empleando diversas técnicas cromatográfícas como son: Cromatografía en
columna de gel de sílice, cromatografía en capa fina y cromatografía en columna
gel de Sephadex; para la posterior elucidación estructural de los productos puros
obtenidos. Se determinó la capacidad de inhibición tanto del extracto acetónico
como de las fracciones obtenidas hacia los tres principales protozoarios causantes
de enfermedades gastrointestinales (Entamoeba histolytica, Giardia Lamblia y
Trichomona vaginalis), obteniendo una actividad de moderada a buena tanto para
el extracto original como para cada una de las fracciones; teniendo en especial
consideración la selectividad hacia E.histolytica.
Palabras clave: Brickellia veronicaefolia, Astereaceae, protozoarios, método de
Kupchan modificado, cromatografía.
1Samantha Martínez Medellín, María Soraya Osegueda Robles, Joaquín González Marrero1. 1Instituto Politécnico Nacional; Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato.
Corresponding author: [email protected]
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 64
Introducción Los protozoarios son organismos unicelulares formados por una masa de cuerpos
cromatínicos y citoplasma el cual está rodeado por una membrana [1]. Estos
parásitos crecen en zonas con alto grado de humedad por lo que en los hospederos
humanos se localizan principalmente en el tracto digestivo y en ocasiones en el
sistema circulatorio; por esta razón son los principales causantes de infecciones
estomacales, las cuales se pueden ver agravadas debido a que la patogenicidad de
estos organismos se suma con su capacidad de alojar bacterias y virus [2].
Existen miles de especies de protozoarios, de las cuales sólo 20 de ellas se
consideran patógenos humanos, sin embargo su impacto en la salud pública es
inmenso [3]. En México la cuarta causa de muerte de niños de 1-14 años son las
enfermedades gastrointestinales, entre las que destacan las causadas por
protozoarios [4,5]. Las especies de protozoarios que más afectan a la sociedad
mexicana son: Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Balantidium coli, Dientamoeba
fragilis, Lehismania mexicana y Cryptosporidium parvum [6].
El tratamiento seleccionado que permita la inactivación del parásito, depende de la
capacidad infectiva de cada una de las especies de protozoarios, así como la etapa
en la cual se encuentre el reservorio.
Existen diversos medicamentos empleados para el tratamiento de estos
padecimientos, sin embargo en ocasiones estos no son efectivos debido a diversos
factores, entre los que se encuentran: microorganismos resistentes, baja efectividad
y efectos secundarios; por lo cual es necesario buscar nuevas alternativas para tratar
estas enfermedades [7,8]. Se sabe que el uso de medicina natural es un método
efectivo para el tratamiento de enfermedades, ya que empleado de una forma
correcta no causa efectos secundarios [9]. Es por esto que actualmente se están
buscando tratamientos alternativos usando como base la medicina tradicional; entre
los padecimientos que se pretenden tratar mediante estos métodos se encuentran
las enfermedades gastrointestinales. En la búsqueda de dichos tratamientos se ha
evaluado la actividad de diversas familias de plantas, entre las cuales destacan las
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 65
pertenecientes a la familia Asteraceae. Estas plantas son comúnmente usadas como
alimento, repelente contra insectos y en el tratamiento de enfermedades, incluidas
las antiparasitarias [10].
La familia Asteraceae está conformada por alrededor de 30, 000 especies, de las
cuales 2,598 pueden ser localizadas en México, dichas plantas se encuentran
presentes en gran parte del territorio nacional debido a su amplia capacidad de
adaptación [10,11].
Dentro de esta familia se pueden encontrar diversos géneros, entre los cuales
destaca el género Brickellia [12]. Estas plantas son arbustos perenes que habitan
comúnmente en el continente Americano, y que pueden alcanzar los dos metros de
altura. Existen alrededor de 100 especies del género Brickellia, de las cuales la
especie veronicaefolia puede ser localizada en el estado de Guanajuato [13]. Tan
solo el 20% de las especies pertenecientes a este género han sido estudiadas.
Brickellia veronicaefolia, comúnmente conocida como Peixtó, es un arbusto de follaje
muy abundante con una altura de entre 60-90 cm, se localiza en los estados de
Aguascalientes, Chihuahua, Durango, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco,
Oaxaca, Puebla, Querétaro, Tamaulipas y Zacatecas. Es usada comúnmente en el
tratamiento de infecciones gastrointestinales (dolor estomacal, disentería, dispepsia y
cólicos biliares); así como artritis y diabetes, entre otras [14]. En la figura (1) se
muestra una imagen de Brickellia veronicaefolia.
Figura 1.Brickellia veronicaefolia (Peixtó).
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 66
Material y Métodos Recolección de la planta
La planta Brickellia veronicaefolia fue recolectada en la sierra gorda del estado de
Guanajuato, en Agosto del 2012.
Preparación del extracto 62 g de parte aérea de la planta (hojas, tallos y flores) fueron puestos a secar a
temperatura ambiente (20 a 25°C) y en ausencia de luz; una vez seca fue molida
utilizando un molino de aspas. La planta molida fue macerada en 100 ml de acetona;
después de 72h se recupero el solvente mediante filtración y la planta nuevamente
fue macerada con acetona (50 ml) en dos ocasiones más, utilizando un volumen total
de 200 ml de acetona para la obtención del extracto. Se obtuvo así 5.68g de extracto
acetónico de Brickellia veronicaefolia, con un rendimiento del 9% respecto al peso de
la planta seca.
Figura 2. Diagrama del Método de Kupchan modificado.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 67
Fraccionamiento del extracto El extracto fue fraccionado empleando el método de Kupchan modificado [15],
obteniendo así tres fracciones orgánicas (FO): Fracción n-Hexano (FO2), fracción
diclorometano (FO3) y fracción AcOEt (FO4). La figura (2) explica el método
empleado.
Cromatografías en capa fina (CCF) Se realizaron CCF para identificar los productos en las diferentes fracciones, para la
su realización se emplearon cromatofólios de aluminio con gel de sílice; y como fase
móvil varias mezcla hexano-acetato de etilo a diferentes proporciones. Las placas
fueron reveladas con óleum (ácido acético-agua-ácido sulfúrico, 80:16:4).
Aislamiento y purificación La purificación de los productos se llevó a cabo por columnas cromatográfícas:
Cromatografía en columna flash en sílica gel, utilizando como eluyente una mezcla n-
hexano-acetato de etilo en polaridad creciente.
Cromatografía Sephadex LH-20, utilizando como eluyente acetato de etilo.
Determinación de la actividad antiprotozoaria La actividad antiprotozoaria, tanto de extracto puro como de cada una de las
fracciones, se realizó a través de la determinación del IC50 para Entamoeba
histolytica, Giardia lamblia y Trichomona vaginalis. Estas pruebas se llevaron a cabo
en colaboración con el Dr. Fernando Calzada Bermejo, de la Unidad de Investigación
Médica en Farmacología de Productos Naturales del Centro Médico Nacional Siglo
XXI.
Resultados Se obtuvo el extracto acetónico de Brickellia veronicefolia, el cual fue fraccionado por
el método de Kupchan modificado obteniendo así tres facciones orgánicas: Fracción
n-Hexano (FO2), fracción diclorometano (FO3) y fracción AcOEt (FO4); a las cuales
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 68
se les realizó una prueba para determinar la actividad ante los principales
protozoarios patógenos para el hombre; los resultados se muestran en la tabla 1.
Tabla 1. Determinación del IC50 ante protozoarios, del extracto acetónico y las
fracciones obtenidas.
Posteriormente estas fracciones fueron purificadas empleando columnas
cromatográficas de sílica gel y columnas cromatográficas Sephadex LH-20, al
término de estas purificaciones se obtuvieron 7 productos puros; los cuales serán
llevados a resonancia magnética nuclear (RMN) tanto mono como bidimensional,
para continuar con su elucidación estructural.
Conclusiones Se preparó el extracto acetónico de la parte aérea de Brickellia veronicaefolia
(Peixtó), que se fraccionó en tres divisiones diferentes, según la polaridad de las
mismos. Tanto el extracto original como las fracciones se evaluaron frente a actividad
antiparasitaria, obteniéndose valores buenos (en el caso de los extractos crudos, los
valores del CI50 deben estar por debajo de 100 ug/mL para que en este ensayo de
tamizaje se pueda decir que hay una buena actividad) [16]. Se está a la espera de
IC50 (ug/ml) Protozoario
E. histolytica G. Lamblia T. vaginalis
Extracto puro
39.3 (39.8-38.8)
65.2 (65.8-64.6)
56.8 (57.3-56.2)
Fracción n-Hexano
30.3 (30.7-30.1)
44.7 (44.9-44.2)
72.7 (73.0-72.4)
Fracción diclorometano
36.7 (36.9-36.2)
65.7 (65.9-65.2)
86.7 (86.9-86.2)
Fracción Acetato de etilo
36.2 (36.5-36.0)
58.2 (58.4-58.1)
82.9 (83.0-82.5)
Metronidazol 0.23 1.22 0.04
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 69
elucidar las estructuras de los productos aislados, así como a ensayar su actividad
antiprotozoaria.
Agradecimientos
Este trabajo fue realizado con recursos otorgados por el Sistema de Administración
de Programas y Proyectos de Investigación (SAPPI) con las claves de los proyectos:
20131726 y 20130970.
Referencias [1] Ochoterena, L & Limón, S. El maravilloso mundo de los protozaoarios. Rev. Soc.
Mex. Hist. Nat. 2007, 1:231-237.
[2] Molina, P., Mendez D., & Ayala, P. Tratamiento de las enfermedades causadas
por parásitos. Enferm Infecc Microbiol Clin. 2010, 28(1):44-59.
[3] Vera García. Introducción a la microbiología. 2ª edición. Editorial EUNED, 2004.
[4] Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI). Boletín de estadísticas
citles. INEGI
[5] Sistema Nacional de Información en Salud (SNIS). Principales causas de
mortalidad. 2011.
[6] Romero Cabello R. & Herrera Benavente I. Síndrome diarreico infeccioso.
Editorial Médica Panamericana, 2012.
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Pract. Gastroenterol. Hepatol. 2006, 3(8):436-445.
[8] Upcroft, P. & Upcroft, J. Drugs targets mechanism of resistance in the anaerobic
protozoa. Clin Microbiol Rev., 2001, 14(1):150-64.
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la medicina tradicional en América Latina. Salud Pública de México, 2001, 43(1):41-
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[10] Cabrera & otros. Catálogo ilustrado de las Compositae (Astereaceae).
Universidad Nacional de la Plata, Facultad de Ciencias naturales. La Plata,
Argentina; 2000.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 70
[11] Villaseñor, J., & Ortíz, E. Patrones geográficos de la flora sinantrópica de
México. Instituto de biología de la UNAM, México D.F, 2012.
[12] Kunth, & Rob, B.L. Brickellia veronicifolia, 1901.
[13] UNLP. Clasificación de especies: Brickellia veronicaefolia. Facultad de ciencias
naturales y museo: UNLP: colección de herbario.
[14] Palacios Espinoza & otros. Antinociceptive, hypoglicemic and spasmolitic effects
of Brickellia veronicifolia. J. Ethnopharmacol. 2008, 118(3), 448-454.
[15]Kupchan, S. M., Streelman, D. R., & Sneden, A. T. J. Nat. Prod. 1980, 43(2), 296.
[16] Soh PN, Benoit-Vical F. J. Ethnopharmacol. 2007, 114(2):130-140.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 71
Aislamiento de carnosol2
Resumen El carnosol es un diterpeno abietatriénico producido en plantas de la familia de las
Lamiaceae1 como Salvia officinalis L. y Rosmarinus officinalis L., al que se le han
atribuido importantes propiedades farmacológicas como agente antioxidante,
antiinflamatorio o anti-cancerígeno2-3, entre otras. Sin embargo su elevado precio
en el mercado (32400-44800 USD/g) limita su uso comercial. Se está desarrollando
un método de obtención de carnosol a partir de extractos de salvia y romero con el
fin de hacer el proceso más rápido y a menor costo. La metodología de aislamiento
del carnosol se basa en el uso de diversos solventes de diferente polaridad para
eliminar membranas, lípidos y otras moléculas. El objetivo del trabajo es optimizar
el proceso y escalarlo para que la producción y que la razón de carnosol por Kg de
salvia u romero de los cuales se extrae, se vea aumentada. El rendimiento
obtenido es de 2 g de carnosol/Kg de salvia. Cabe mencionar que en el presente
trabajo se utilizó sólo Salvia officinalis.
Introducción El carnosol es un diterpeno presente en plantas como la salvia (Salvia officinalis), el
romero (Rosmarinus officinalis) y otras plantas aromáticas, todas pertenecientes a la
familia de las labiadas5. La familia de las labiadas es la segunda más abundante en
México después de las cactáceas, en el mundo tiene aproximadamente 6700
especies distribuidas en sus 252 géneros. Se caracterizan por ser arbustos
pequeños en formas herbáceas. 6
Muchas de las especies son utilizadas en la alimentación humana y como parte de la
medicina natural tradicional de varias culturas5, un ejemplo, la región mediterránea
que las consume con frecuencia, las personas han presentado tener menos 2María Rico, Lisset Herrera Isidrón, María Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero.*1 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
*Corresponding author: [email protected]
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 72
problemas relacionados con el cáncer, gastrointestinales, de diabetes, hipertensión,
etc. Y se atribuyen principalmente a las propiedades antioxidantes, actividades
farmacológicas debidas a la presencia de fenoles, monoterpenos, diterpenos,
triterpenos y aceites esenciales en estas plantas.
Salvia officinalis L. Se le conoce también como Salvia de jardín, es un arbusto de
hasta un metro de altura que florece en los meses de mayo y junio y la coloración de
las flores varia con la región, va desde el azul, rojo y blanco. En las hojas presenta la
mayor concentración de diterpenos, y aumenta cuando la planta es expuesta al
estrés. Salvia officinalis produce una mayor concentración de ácido carnósico y
carnosol cual se encuentra a temperaturas bajas y/o por falta de agua, es decir
durante el invierno; por otro lado, las altas temperaturas afectan la producción de
estos diterpenos, ya que se presenta la menos concentración en verano. 4
A partir del ácido carnósico presente en las hojas, se metabolizan otros diterpenos,
en presencia de oxigeno se producen carnosol y ácido rosmarínico.
Figura 1. Salvia officinalis L.
El carnosol. La actividad del carnosol como antioxidante tiene importante efectos
inhibitorios sobre los radicales libres a nivel celular. El proceso de acción de éste
inicia cuando la mitocondria libera aniones superóxidos y otros compuestos
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 73
oxigenados por acción de la respiración celular, entonces la molécula de carnosol
captura el ion superóxido deteniendo las reacciones de Fentón2 mediante la cuales
se producen cadenas de producción de radicales libres, responsables de la inducción
del cáncer . Los radicales son altamente reactivos que llegan a modificar las
estructuras y funcionalidad de las biomoléculas presentes en la célula, alterando las
membranas de la célula hasta el ADN, he ahí la importancia del carnosol en el
mantenimiento y protección a nivel celular.2
Inhibe la 5-lipooxigenasa y se suprime la producción de NO, otro radical libre de alta
relevancia que participa en la inflamación y diversas etapas de la carcinogénesis.1
H3C CH3
C
O
O
HO
OH
Figura 2.Estructructura química del carnosol
Material y Métodos Compra de Salvia officinalis L. en un mercado de la región de Guanajuato, México.
Preparación del extracto 1 Kg de la parte aérea de Salvia officinalis L. seca fue molida, el polvo obtenido fue
inundado con acetona y se dejó reposar por 3 días, en ausencia de luz, levemente
tapado. El líquido fue recuperado (Extracto), el sólido fue inundado de nuevo con
acetona repitiéndose el proceso anterior dos veces más.
Los tres extractos obtenidos fueron colocados en un solo frasco de ámbar.
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Salvia officinalis L.
Extracto
Fase acuosaFase orgánica
Fase orgánicaFase acuosa
Acetato de etilo
Fosfato disódico
Fase orgánica Fase acuosa
NaOH
Fase acuosaFase orgánica
Ácido fosfórico
Acetona
Fase acuosa
Acetato de etilo
Fraccionamiento del extracto El fraccionamiento fue llevado a cabo como se muestra en la figura 3, de forma que
durante el proceso el carnosol se disolvió en la fase orgánica, al adicionar una base
fuerte, el carnosol pierde un protón al medio y la molécula queda con carga negativa
la cual es soluble en la solución básica, lo anterior con el fin de eliminar aquellos
residuos que se quedaron en la fase orgánica, para devolverle el protón a la
molécula, se adicionó un ácido y de nuevo fue posible disolver el carnosol en la fase
orgánica.
En cada una de las fracciones se realizaron pruebas cromatográficas de placa fina a
los extractos, para monitorear la presencia de carnosol en los mismos.
Purificación El último extracto orgánico de acetato de etilo se purificó mediante cromatografía de
exclusión molecular, con una columna de Sephadex LH-20, la cual separa los
compuestos por peso molecular.
El carnosol purificado se recristalizó en cloroformo.
Figura 3. Metodología de extracción de carnosol a partir de Salvia officinalis L.
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Resultados Se obtuvieron 2 gramos de carnosol a partir de 1 Kg de salvia seca
Conclusiones Mediante este proceso se obtuvo carnosol puro utilizando sólo solventes y la
columna de Sephadex, los costos de la purificación de carnosol disminuyeron, por lo
que el proceso diseñado es apto para la purificación de este importante compuesto.
Referencias [1] Poeckel, D.; Greiner, C.; Verhoff, M.; Rau, O.; Taush, L.; Horning, C.; Steinhilber,
D.; Schubert-Zsilavecz, M.; Werz, O. BIOCHEMICAL PHARMACOLOGY. 2008, 76,
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2013, 4, 1-4.
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Aislamiento de metabolitos de Eysenhardtia Polystachya con posible actividad biológica3
Resumen A la especie Eysenhardtia Polystachya se le atribuyen propiedades farmacológicas
que no han sido comprobadas, es por ello que se realiza el estudio fitoquímico,
mediante un aislamiento biodigido: Se deja secar la planta y se coloca en acetona
para obtener el extracto. Con este último se llevó a cabo la partición de Kupchan,
se obteniendose tres fracciones de diferente polaridad (C6H14, CH2Cl2 y AcEt). Se
evaluó la actividad antiprotozoaria para E. histolytica, G. lamblia y Trichomona; se
determinó el CI50 (µg/mL) resultando más activa en todas las fracciones contra E.
histolytica. Con la finalidad de aislar las moléculas activas se llevaron a cabo
cromatografías en capa fina de las fracciones, las de mayor interés se colocaron en
columnas de Sílica y posteriormente en gel Sephadex.
Introducción El uso de plantas medicinales comenzó como una alternativa para combatir
malestares y dolores, a partir del decenio de 1990 resurgió el interés por el estudio
de las plantas que son utilizadas como materias primas en la industria. Actualmente
se realiza un aislamiento biodirigído con el propósito de aislar únicamente los
metabolitos biológicamente activos [1, 2].
La OMS determinó entre los cinco principales problemas de salud pública se
encuentra la diarrea, además de que los altos índices de morbilidad y mortalidad
infantil en los países en desarrollo se deben a esta enfermedad; algunos de los
parásitos que han detectado positivos a esta enfermedad son: Blastocystis hominis,
Guardia lamblia, Entamoeba histolytica [3. 4].
3Sánchez, M., Osegueda, MS., Marrero, J.*1 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
* Corresponding autor: [email protected]
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Eysenhardtia polystachya es un arbusto de especie caducifolia de género
hermafrodita. Es conocido comúnmente en algunos estados de México como: cuate,
coatillo o palo dulce. Es miembro de la familia Fabaceae, subfamilia Papilionoideae
que incluye 686 géneros y más de 18,000 especies distribuidas en todo el mundo
[5,6]. Esta planta mide de 3 a 6 m, con un diámetro de 15 cm, posee hojas alternas
pinnadas de 3 a 5 cm de largo con glándulas resinosas aromáticas, su tallo es
ramificado color café oscuro [6, 7]. Su corteza rugosa y escamosa en el exterior es
color amarillo y pardo rojizo por el interior (Figura 1), sus flores fragantes están
dispuestas en racimos de 5 a 7 cm de largo y están formadas por cinco pétalos libres
(Figura 1). Brinda frutos en forma de vainas ligeramente curvada de 7 a 9.5 mm de
largo, cada vaina contiene una semilla [7].
Figura 1. Flores y hojas (izquierda) y corteza (derecha) de la especie Eysenhardtia
Polystachya
Material y Métodos Recolección de la planta. La planta Eysenhardtia polystachya fue recolectada en la
Sierra Gorda del estado de Guanajuato, en Agosto del 2012.
Preparación del extracto. Una vez recolectada la planta se dejó secar a temperatura
ambiente y en ausencia de la luz; la planta seca se molió en un molino de aspas. Se
tomaron 15 g de la misma y se colocó en un vaso de precipitados con 70 mL de
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acetona, se realizaron dos maceraciones adicionales a la planta. Posteriormente se
filtró y se eliminó el exceso de disolvente con ayuda de un rota evaporador a presión
reducida a 40°C.
Fraccionamiento del extracto acetónico. Con la finalidad de obtener tres diferentes
fracciones del extracto, cada una con diferente polaridad (polar, no polar y polaridad
media) se empleó el método de Kupchan modificado [8]. El extracto acetónico
obtenido se disolvió con 30 mL de una mezcla de metanol-agua (27 mL de MeOH y 3
mL de H2O), se adicionó 20 mL de hexano. La mezcla obtenida se colocó en un
embudo de separación y se agitó constantemente; se obtuvo una fase orgánica (FO)
y una acuosa (FA). De esta manera se obtiene 1.2 g la primera fracción de interés, la
fracción orgánica (FO).
A la fracción metanólica-acuosa (FA) se le adicionó 80 mL de agua (proporción 1:1
MeOH/H2O), obteniendose una fracción acuosa (FA1), que se extrajo dos veces más
con 50 mL de diclorometano, originando así la fracción acuosa (FA2), y 2.4 g de la
segunda fracción orgánica de interés (FO1).
La fracción metanólica-acuosa (FA2) se extrajo con dos porciones de 50 mL de
acetato de etilo, dando lugar a 2.6 d de la tercera fracción orgánica de interés (FO2).
De esta manera se obtuvieron tres fracciones de polaridad diferente: la fracción de
C6H14, CH2Cl2 y AcEt. En cada fase obtenida se eliminó el disolvente, y de cada una
se tomaron 20 mg para llevar a cabo las pruebas biológicas.
Cromatografías en capa fina. A las tres fracciones obtenidas de la partición de
Kupchan modificado se agregaron 5 mL de cloroformo para reconstituir el extracto de
cada fracción. Se realizaron placas de Cromatografía en Capa Fina para cada
fracción orgánica obtenida colocándose la muestra en la capa de Sílica gel a 0.5 cm
del borde inferior de la placa, cada fracción se analizó con una mezcla de
Hexano/Acetato de etilo. Las placas realizadas se observaron a una longitud de onda
de 250 nm y se revelaron con óleum (H2SO4-H2O- C2H4O2).
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Aislamiento y purificación. Se llevó a cabo en columnas cromatográficas la primera
fue una de columna flash en sílice gel con el propósito de aislar los productos
mayoritarios, se utilizó como eluyente una mezcla de hexano/acetato de etilo en
polaridad creciente; la segunda se utilizó con la finalidad de purificar en una columna
de Sephadex LH-20 en la cual se utilizó como eluyente acetato de etilo.
Determinación de la actividad antiprotozoaria. Se llevó a cabo con la colaboración del
Dr. Fernando Calzada de la Unidad de Investigación Médica en Farmacología de
Productos Naturales del Centro Médico Nacional del Siglo XXI, en el que se evaluó
tanto el extracto acetónico como cada una de las fracciones obtenidas. Se determinó
la IC50 para los protozoos Entamoeba histolytica, Giardia lamblia y Trichomona
vaginalis.
Resultados. Se obtuvo el extracto puro de la Eysenhardtia polystachya y a partir de
éste se obtuvieron tres extractos (extracto de hexano, extracto de iclorometano y
extracto de acetato de etilo) con diferente polaridad, siguiendo el método de Kupchan
modificado. A cada fracción se le determinó su actividad antiprotozoaria, mediante el
IC50, los resultados se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Determinación del IC50 ante protozoarios, del extracto acetónico y las
fracciones obtenidas.
IC50 (ug/mL) Protozoario E. histolytica G. Lamblia Trichomona
vaginalis Extracto acetónico 35.3
(35.7-35.2) 47.0
(47.7-46.4) 58.3
(58.7-58.1) Fracción n-Hexano 65.9
(66.1-65.3) 93.8
(94.0-93.2) 100.8
(101.0-100.6) Fracción diclorometano 37.2
(37.6-37.0) 84.8
(85.0-84.6) 87.9
(88.1-87.3) Fracción Acetato de etilo
43.2 (43.6-43.0)
75.2 (75.6-75.0)
74.2 (74.6-74.0)
Metronidazole 0.23 1.22 0.04
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Como se observa en la Tabla 1, las fracciones más activas contra los protozoos
fueron la fracción de diclorometano y la de acetato de etilo, es por ello que estas
fracciones fueron purificadas exhaustivamente, utilizando columnas cromatógraficas
de sílice gel y posteriormente se pasaron a columnas de Sephadex con la finalidad
de purificar.
Del extracto de diclorometano al término de estas columnas se obtuvieron 3
productos puros (Figura 2), dichos productos están siendo caracterizados mediante
resonancia magnética nuclear para elucidar su estructura.
Figura 2. Placa cromatográfica de los productos provenientes de la fracción de
diclorometano, obtenidos de la columna de Sephadex.
Conclusiones
Se fraccionó el extracto acetónico obtenido de la planta Eysenhardtia polystachya,
por lo que se recaudaron las tres fracciones formadas y se evaluó la actividad
antiparasitaria de las mismas.
Resultando más activas las fraciones de diclorometano y acetato de etilo, mismas
que fueron purificadas en columnas de sílica gel y posteriormente en columnas de
Sephadex. Del extracto con diclorometano se obtuvieron 3 productos puros para su
posterior caracterización.
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Agradecimientos
Este trabajo fue realizado con recursos otorgados por el Sistema de Administración
de Programas y Proyectos de Investigación (SAPPI) con las claves de los proyectos:
20131726 y 2013097, en las instalaciones de la Unidad Profesional Interdisciplinaria
de Ingeniería campus Guanajuato y con las colaboraciones del Dr. Fernando
Calzada de la Unidad de Investigación Médica en Farmacología de Productos
Naturales del Centro Médico Nacional del Siglo XXI y de la Dra. María del Rocío
Gámez Montaño de la Facultad de Química de la Universidad de Guanajuato.
Referencias [1] Carranza González Eleazar. 2005. Conocimiento actual de la flora y la diversidad
vegetal del Estado de Guanajuato, México. Fascículo complementario 16: 2-5.
[2] Hernández Magaña Rafael. 1981. Plantas medicinales. 1ra Edición. Árbol
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2011. Scielo 15: 1-11.
[4] Terrés Arturo.Casas Torres Lidia. 2002. Enfermedad diarreica e intolerancia a la
lactosa en México. Medica IMSS 4: 329-341.
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Superior) del valle del cajón, provincia de Catamarca, Argentina. Ameghiniana 44:
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1892.
[7] Gazca Guzmán Maira. 2011. Ensayo de seis especies arbóreas de a familia
leguminosae para la reforestación de la 2ª sección del bosque de Chapultepec.
Universidad Nacional Autónoma de México: 25-26.
[8] Kupcham, S.M.; Streelman, D.R.; Sneden, A.T. 1980.Journal of Natural Products
43: 296
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Biotransformación enzimática del ácido rosmarínico para la producción de ácido cafeico a partir de extractos de Salvia (Salvia
officinalis L.)4
Resumen En los últimos años ha existido un creciente interés en los compuestos naturales
fenólicos, debido principalmente a su capacidad antioxidante y los beneficios a la
salud. La enzima clorogenato esterasa cataliza la hidrólisis de los enlaces éster
entre los ácidos hidroxicinámicos, que constituyen una clase importante de ácidos
fenólicos ampliamente disponibles en semillas, frutas y verduras. Estos ácidos han
recibido una gran atención debido a su capacidad como antioxidantes naturales. El
ácido rosmarínico es un potente antioxidante, que se encuentra en especies de la
familia Lamiaceae, y que presenta acción antiinflamatoria, prevención de la
enfermedad de Alzheimer y anti-carcinogénica. Del ácido rosmarínico se deriva el
ácido cafeico, un ácido hidroxicinámico con propiedades antioxidantes y efecto
inhibidor sobre las enzimas específicas responsable de los radicales libres. Para la
síntesis enzimática del ácido cafeico empleando la enzima clorogenato esterasa,
se ha utilizado como sustrato subproductos agroindustriales naturales como
manzana y pulpa de café. Sin embargo la utilización de nuevos sustratos aumenta
las posibilidades de obtención de nuevos productos y propiedades antioxidantes.
Con base en esto, la transformación enzimática de los compuestos fenólicos en
salvia (ácido rosmarínico) con la enzima clorogenato esterasa, podría aumentar la
capacidad antioxidante de la planta. Se realizó el estudio de la relación enzima-
sustrato a condiciones estándares de pH 7 y 35 °C. Una vez establecida la relación
enzima-sustrato, se varió las condiciones de reacción mediante el control de
temperatura y pH. La actividad antioxidante de los productos obtenidos tras la
realización de estos experimentos se realizó con el método DPPH.
4Neri I. Padilla Caldera, María Soraya Osegueda Osegueda Robles, Rosa Hernández Soto, Joaquín
G. Marrero.*1
1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato.
Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
*Corresponding author: [email protected]
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Introducción En los últimos años ha existido un creciente interés en los compuestos naturales
fenólicos, debido principalmente a su capacidad antioxidante y los beneficios a la
salud.[1] Los radicales libres son especies químicas altamente reactivas, causantes
de diversas enfermedades tales como cirrosis, aterosclerosis, cáncer y diabetes, y
las sustancias capaces de inhibir su formación, o destruirlos, tienen un gran potencial
para el tratamiento de dichas enfermedades.[2] Los antioxidantes sintéticos tales
como BHA, BHT, TBHQ y PG son altamente efectivos, aunque están sometidos a
una regulación estricta debido a que son sospechosos de producir daños a la
salud.[3]
Por este motivo, se está en la búsqueda de nuevos antioxidantes de origen natural.
En este contexto, debemos indicar que el género salvia, constituido por unas 900
especies pertenecientes a la familia Lamiaceae, es una importante fuente de
antioxidantes naturales, por lo que ha despertado nuestro interés. Algunas especies
de Salvia han sido cultivadas en todo el mundo para el uso en la medicina popular y
con fines culinarios. [4] Esto, aunado al amplio uso que se ha hecho de la biocatálisis
para la preparación de nuevos antioxidantes, nos ha llevado a investigar el uso de la
enzima clorogenato esterasa [5] para la obtención de nuevos y mejores compuestos
con este tipo de propiedades, a partir de extractos de Salvia officinalis L., rica en
compuestos fenólicos como el ácido rosmarínico. Del ácido rosmarínico se deriva el
ácido cafeico, un ácido hidroxicinámico [6] con propiedades antioxidantes y efecto
inhibidor sobre las enzimas específicas responsable de los radicales libres. [7]
En el presente resumen, presentamos los trabajos prelimares del tratamiento de los
extractos de Salvia officinalis L. con dicha enzima. Se describe el proceso
biocatalítico realizado, así como los resultados obtenidos en la prueba de
antioxidante realizada, en este caso la de inhibición de radicales libres DPPH.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 84
Figura 1.Esquema de la transformación enzimática.
Material y Métodos Reacción enzimática del extracto de salvia
Se trabajo el extracto acetónico de la parte aérea de Salvia officinalis L. (previamente
obtenido por maceración de la parte aérea de la planta en acetona a temperatura
ambiente), disolviendose en buffer fosfato (pH 7) y etanol (10%), y se trató con la
enzima clorogenato esterasa a diferentes concentraciones (5 y 10% enzima respecto
al extracto). La disolución se agitó a 35°C durante toda la noche (17−20 h). Después
de ese tiempo, la mezcla de reacción se extrajo con acetato de etilo, se secó la fase
orgánica sobre MgSO4, y el disolvente se eliminó a vacío.
Cromatografías en capa fina (CCF)
Se realizaron CCF para identificar los productos en las diferentes fracciones. Para su
realización se emplearon cromatofólios de aluminio con gel de sílice; y como fase
móvil una mezcla etanol-acetato de etilo en diferentes proporciones y etanol al 100
%. Las placas fueron reveladas con óleum (ácido acético-agua-ácido sulfúrico,
80:16:4).
Comprobación de la capacidad antioxidante
Una vez obtenido el extracto modificado, se evaluó su capacidad antioxidante
aplicando el método descrito por Burda y Oleszek.[8] Se prepararon varias
disoluciones a diferentes concentraciones del extracto en metanol, y se adicionaron
por separado a una disolución de DPPH también previamente disuelto en metanol
(7.5mg/250mL). La disolución resultante se dejó en reposo durante 90 minutos y
posteriormente se midió la absorbancia a 520nm. Los resultados obtenidos fueron
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promediados y la actividad antiradicalaria fue calculada como porcentaje de DPPH
remanente mediante la siguiente ecuación:
% DPPHR = [1-(DPPH)T/(DPPH)T=0] x 100
Donde (DPPH)T es la concentración de DPPH a los 90 minutos, (DPPH)T=0 es la
concentración de DPPH inicial. El porcentaje de DPPH remanente se representó
frente a la concentración de la muestra para obtener la cantidad necesaria de
antioxidante (nM) necesaria para disminuir la cantidad inicial de DPPH un 50%
(EC50)
Resultados En la tabla adjunta (Tabla 1), se presentan los resultados obtenidos para la
capacidad antioxidante de cada una de las muestras obtenidas mediante el
tratamiento enzimático; considerando que los datos reportados son el promedio
(cada una de las muestras se analizaron por triplicado).
Tabla 1. Resultados de la prueba antioxidante obtenidos.
Fase a la cual se
realizó el análisis
Muestra Absorbancia promedio
Capacidad antioxidante
(nM)
Extracto inicial sin tratar 5.3 mg/ 10 mL. 0.181 79.13
Fase orgánica
Muestra tratada con 5 % enzima con concentración 5.1 mg/ 10 mL.
0.1625 83.21
Muestra tratada con 10 % enzima con concentración 5.3 mg/ 10 mL.
0.1986 76.11
Muestra tratada con 20 % enzima con concentración 5.3 mg/ 10 mL.
0.2656 60.27
Fase acuosa Muestra tratada con 5 % enzima con 0.163 80.54
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Conclusiones Como se puede observar en la tabla 1, hemos conseguido incrementar la capacidad
antioxidante del extracto inicial, siendo la misma función de la cantidad de enzima
empleada en la reacción. En este caso la reacción donde se empleó 20% de enzima,
proprocionó el extracto con mayor capacidad capacidad atrapadora de radicales
libres.
Actualmente se están modificando las condiciones de reacción, así como las
enzimas, para optimizar el proceso. En un futuro próximo, se ensayaran otros
sustratos diferentes a Salvia Officinalis L.
Agradecimientos
Este trabajo fue realizado con recursos otorgados por el Sistema de Administración
de Programas y Proyectos de Investigación (SAPPI) con las claves de los proyectos:
20131726 y 20130970, y por el Programa Integral de Fortalecimiento Institucional
(PIFI).
Referencias [1] Penarrieta, J.M., Salluca, T., Tejeda, L., Alvarado, J.A., Bergenstahl, B. J. Food
Compos. Anal. 2011, 24, 580.
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39, 80; (b) Gerber, M., Boutron-Ruault, M.C., Hercberg, S., Riboli, E., Scalbert, A.,
concentración 5.1 mg/ 10 mL Muestra tratada con 10 % enzima con concentración 5.1 mg/ 10 mL
0.155 82.14
(DPPH)T=0 Solución de DPPH 0.87
Se emplea como blanco en la ecuación, representando la cantidad inicial de DPPH
inicial
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 87
Siess, M.H. Bull. Cancer 2002, 89, 293; (c) Serafini, M., Bellocco, R., Wolk, A.,
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Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 88
Biotransformación de Citral utilizando enzimas inmovilizadas en perlas de alginato de Sodio: efecto de pH y H2O2
5
Resumen El citral es un compuesto que tiene dos isómeros (cis y trans) y está presente
naturalmente en numerosos aceites esenciales, en algunos de los cuales se
encuentra como principal constituyente (e.g. esencia de limón) y es ampliamente
utilizado en la industria cosmética y alimentaria, entre otras. Es un compuesto que
resulta muy interesante para su hidrogenación y/u oxidación ya que es a, b
insaturado, obteniendo con ello diversos productos como citronelol, citronelal, etc.
En este trabajo se utilizó la enzima xilanasa inmovilizada en perlas de alginato de
sodio y peróxido de hidrógeno (H2O2) como fuente de hidrogeno para llevar a cabo
la hidrogenación del citral. Se varió el pH (5-8.5) y la concentración del H2O2 (0.5 a
2 mM) monitoreando la actividad de la enzima por espectroscopia UV-vis (265 nm)
por 24 h. Los resultados obtenidos muestran que a pH < 6 se obtiene mejor
actividad enzimática transformando más del 90% del citral inicial y obteniendo no
solo nerol y geraniol, sino también citronelal y citronelol. Además, la concentración
de H2O2 no alteró significativamente la actividad de la xilanasa, consiguiendo el
reúso (3 veces) de la enzima inmovilizada.
Palabras clave: Xilanasa, citral, H2O2, hidrogenación, Citral
5José A. Hernández*, M. Guadalupe Cortez Ávila, Juan Manuel Salgado Roman, Rosa Hernández
Soto1, Soraya Osegueda2 1 Academia de Biotecnologia y Farmacia (UPIIG-IPN) Av. Mineral de Valencia, N° 200, Col. Fracc.
Industrial Puerto Interior, Silao de la Victoria, Guanajuato, México C. P. 36275 2 Academia de Química (UPIIG-IPN) Av. Mineral de Valencia, N° 200, Col. Fracc. Industrial Puerto
Interior, Silao de la Victoria, Guanajuato, México C. P. 36275
*Corresponding author: [email protected]
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 89
Introducción El citral es un compuesto químico que tiene un ingrediente aromático, compuesto por
los aceites de las flores y posee un olor característico a cítrico. Se puede obtener
sintéticamente u obtenidos de fuentes de aceites naturales [1], y es un intermediario
importante para la producción de perfumes, fragancias y productos farmacéuticos [2].
El citral es un compuesto interesante para la hidrogenación, ya que contiene un
enlace doble aislado y conjugado así como un grupo de carbonilo [3]. Mediante la
hidrogenación del citral se obtienen una gran gama de productos, entre los aldehídos
más importantes son el geraniol, nerol (isómeros), citronelol [4], etc., que se ilustra en
la figura 1.
Figura 1. Esquema de reacción de la hidrogenación de Citral [5].
Algunos catalizadores basados en metales nobles (Pd, Pt, Au y Ru) [4, 6-8], se han
utilizado para hidrogenación de citral, obteniendo alta selectividad hacia la
formación de nerol y geraniol, pero una conversión de sólo 20% de citral a 80 °C [6].
Además, se ha investigado la hidrogenación de citral utilizando soportados
mesoporosos como MCM-41 observando que los catalizadores tiene la ventaja de
poseer una gran área superficial, facilidad de recuperación, regeneración, fácil
modificación de la superficie, etc., todo esto para tener una mejor actividad y diversas
vías de transformaciones del geraniol [9].
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En los últimos años el estudio de sistemas bilógicos se ha incrementado para la
hidrogenación de este tipo de materiales. Durante la aplicación industrial, la enzima
libre se enfrenta a dificultades como la inestabilidad de la estructura de la enzima,
sensibilidad y la no recuperación de la forma activa de la enzima después de la
reacción [10]. La inmovilización de enzimas tiene ventajas significativas con la
oportunidad la reutilización de la enzima [11], y por lo tanto ahorrar costos de
producción [12, 13]. La inmovilización puede efectuarse mediante atrapamiento,
interacción iónica, formación compleja con metal, enlace covalente, encapsulación y
adsorción en superficies hidrofóbicas o hidrofílicas [14]. El alginato de sodio es un
polímero que es utilizado como soporte de inmovilización en productos alimenticios y
farmacéuticos debido a su espaciamiento, estabilidad y formación del gel [15]. Por
estas características, se ha utiliza para la inmovilización de enzimas. Estudios
recientes han demostrado que la inmovilización de enzimas en sol-gel y alginato
ofrece ventajas como el incremento de la estabilidad enzimática contra
desnaturalizantes químicos y térmicos; sin embargo también se ha observado que
muchas enzimas pierden totalmente o disminuyen significativamente su actividad al
ser inmovilizadas [16.]
El uso de la CPO en la elaboración de productos farmacéuticos, control ambiental,
remoción de aminas aromáticas carcinogénicas de los efluentes industriales, de
fenoles a partir de residuos acuosos, etc., ha demostrado que esta enzima es capaz
de catalizar reacciones de oxidación/hidrogenación de compuestos fenólicos, como
el limoneno (compuesto aromático de limón) [17]. La Xilanasa se ha aplicado en
diversos procesos industriales [18]. La está clasificada como una enzima hidrolasa,
de la cual se tiene que su acción catalítica se expresa en la escisión de los enlaces
entre átomos de carbono y nitrógeno (C-N) o carbono oxigeno (C-O);
simultáneamente se obtiene la hidrólisis (reacción de un compuesto con el agua) de
una molécula de agua [18]. Ambas enzimas reúne las características deseadas para
ser el biocatalizador de la hidrogenación del citral, sin embargo el alto costo que tiene
la CPO y la necesidad de constar con un sistema con una alta selectividad hacia la
formación de nerol y geraniol, se utilizara la Xilanasa inmovilizada en perlas alginato
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de sodio, además de usar peróxido de hidrógeno (H2O2) como fuente de H2 en la
reacción [19]. Para obtener la determinación de la bioconversión del citral y la
obtención de productos se utilizara espectroscopia UV-Vis y el consumo de H2O2 se
monitoreará mediante permanganometría.
Experimentación. Para la inmovilización de enzimas se utilizó una perlas de alginato
de sodio 2% vol. (Mayer, 100%). Esta solución se calienta a 50 °C en agitación
vigorosa. Se preparó una solución de CaCl2 0.2 M (Fermant, 99.5%) y se enfría a 4
°C, y se dejan caer gotas de alginato para formar las perlas y se almacenan por 24 h
en CaCl2 0.02 M (Fermant, 99.5%) a 4 °C, para que las perlas se endurezcan.
Las perlas de alginato, se deben filtrar para retirar el CaCl2 0.02 M y realizar lavados
de 10 veces el volumen de CaCl2 utilizad con agua destilada. Después, son
agregadas a una solución de glutaraldehído al 9% vol., buffer citrato a pH 0 4 en
agitación por 15 min. Posteriormente, se guardan las perlas en el glutaraldehído con
buffer citrato a 4 °C hasta el uso de las perlas. [20]
Se filtran las perlas para retirar el glutaraldehído y buffer citrato, y se lavaron las con
agua destilada y posteriormente se colocaron en la solución de endo-1,4-β-Xilanase
Tricoderma longibrachiatum (40 UI/mL) y se dejó en agitación vigorosa por 90 min
con las perlas. Después, se guardó las perlas con la enzima a 4 °C, hasta su uso.
En base a la literatura [21], se establecen que las variables a estudiar, debido a su
influencia en el proceso de biotransformación son: pH y concentración de H2O2. Para
lo cual se usara un diseño de experimentos de bloques completos aleotarizados,
como se ilustra en la figura 2:
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Figura 2. Diseño de experimentos para hidrogenación de Citral
Se colocaron la perlas de alginato con enzima (40 UI/mL) buffer fosfato al pH
deseado. Se añadió la solución de citral y H2O2, dando inicio a la reacción; los
matraces se colocaron en un Shaker (Zhchene, modelo ZHWY-200D) a 150 rpm y 25
°C. La actividad fue monitoreada por 24 h. Se toma muestra cada 90 min y se leyó la
absorbancia a longitud de 205, 215, 265, 280 y 295 nm en un espectrofotómetro de
UV-Vis (JENWAY, modelo 6715). El tiempo de reacción es de 24 h, con 150 rpm a
25 °C, tomando muestra cada 90 min.
Para monitorear el consumo de H2O2, se utilizó el procedimiento descrito en [22]
Resultados y discusión Para llevar a cabo el seguimiento de la transformación de citral mediante
espectroscopia UV-Vis, se construyó una curva de calibración (Figura 3) con un
factor de dilución de 0.12, para cumplir con la ley de Lambert-Beer, ya que la
concentración máxima de la reacción (2.4 mM), tiene una absorbancia mayor a 1.
Como se puede observar el comportamiento cumple con las características de la ley,
ya que tiene un comportamiento lineal.
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0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
Con
cent
raci
ón d
e ci
tral
, mM
Absorbancia, u. a.
λ = 265 nm
y = 0.096xr2 = 0.9983
Figura 3. Curva de calibración de Citral (factor de dilución 0.12).
Observando la Figura 4, la concentración de citral disminuye con el tiempo,
independientemente de la concentración de H2O2 que se encuentre en él medio.
Además, de que se logra una conversión de más del 98% y una alta selectividad
hacia la formación de nerol y geraniol. Lo mismo ocurre para los demás pH (Figura 5
y 6), por lo que se puede determinar que la concentración del H2O2 no tiene un
impacto significativo en la actividad enzimática de la Xilanasa, además, a pH mayor a
6 se observa que la concentración de citral aumenta después de las 12 h de
reacción, esto se puede deber a la actividad de la enzima provoca que se transforme
el nerol y geraniol a citral, tomando el oxígeno que hay en el medio debido al H2O2.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Con
cent
raci
ón d
e C
itral
, mM
t, h
H2O2, mM 0.5 1.0 1.5 2.0
Buffer de fosfatos pH = 5.88
T = 25 °C150 rpm
Figura 4. Consumo de citral a pH = 5.88 a diferentes concentraciones de H2O2.
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Sin embargo, no se tiene ningún reporte de la actividad de la enzima con citral u otro
derivado del mismo, aunque hay estudios realizados con Gluconobacter oxydans [23]
y S. cerevisiae [24], teniendo buenos resultados para biotransformación de neral
(isómero del citral), obteniendo citronelal y citronelol.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240.0
0.5
1.0
1.5
2.0
T = 25 °C150 rpm
Con
cent
raci
ón d
e C
itral
, mM
t, h
H2O2, mM 0.5 1.0 1.5 2.0
Buffer de fosfatos pH = 6.8
Figura 5. Consumo de Citral a pH = 6.8 a diferentes concentraciones de H2O2.
Comparando con los sistemas catalíticos basados Pt, Au y otros metales en
diferentes soportes [25-31], tienen una conversión del 100% a tiempos de 6 h, para
obtener mentoles, citronelal, y otros derivados, aunque en sus estudios utilizan
condiciones más drásticas como lo son: temperatura mayor 100 °C, alta presión de
H2 (mayor a 50 atm) y alrededor de 800 rpm de agitación, que llevan a que el
proceso se vuelva caro.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240.0
0.5
1.0
1.5
2.0
T = 25 °C150 rpm
Con
cent
raci
ón d
e C
itral
, mM
t, h
H2O2, mM 0.5 1.0 1.5 2.0
Buffer de fosfatos pH = 8.46
Figura 6. Consumo de Citral a pH = 8.46 a diferentes concentraciones de H2O2
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En la figura 7, se observa el cambio de la concentración de citral con respecto a los
diferentes pH utilizando, donde se muestra que a medida que aumenta el pH, la
transformación de citral disminuye, esto se debe a que la Xilanasa tiene su máxima
actividad a pH < 6 entre 25-30 °C.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Con
cent
raci
ón d
e C
itral
, mM
t, h
T = 25 °C150 rpm[H2O2] = 2 mM
pH 5.88 6.65 8.42
Figura 7. Efecto del pH en el consumo de Citral a a 2 mM de H2O2
También se observó con los datos obtenidos que el rendimiento hacia la formación
de nerol y geraniol, disminuye, a pH > 6, dándose la formación de citronelal, citronelol
y otros derivados del citral (Figura 1).
A pesar que la concentración de H2O2 no afecta significativamente a hidrogenación
de citral [30], se deben de tomar en cuenta que este puede inhibir la actividad de la
Xilanasa, por lo cual se debe de añadir lentamente. El consumo de H2O2 resulta ser
importante, y debido que es muy complicado seguirlo a través de alguna
espectroscopia, se utilizó permanganometría para conocer cuánto H2O2, está
presente en la solución. En la tabla 1, se muestra los moles consumidos a cada
tiempo de reacción.
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Tabla 1. Consumo de H2O2 durante la reacción
Moles consumidos tiempo, h 1 mM 2 Mm 0 0.12677419 1.20E-01 1.5 0.12677419 1.20E-01 3 0.12677419 1.20E-01 4.5 0.12677419 1.20E-01 6 0.12677419 1.20E-01 7.5 0.12677419 1.20E-01 9 0.12677419 1.20E-01 10.5 0.12677419 1.20E-01 12 0.12677419 1.20E-01 13.5 0.12677419 1.20E-01 15 0.12677419 1.20E-01 16.5 0.12677419 1.20E-01 18 0.12677419 1.20E-01 22.5 0.12677419 1.20E-01 24 0 0.00E+00
Considerando que la concentración inicial de H2O2, fue de 0.127 y 0.121 moles,
respectivamente, que representan el doble de H2O2 estequiométrico, se tiene un
consumo del 99.8%. Lo que se puede inferir que no solo se hidrógeno el citral, sino
sus demás derivados, como se muestra en la figura 1.
Conclusiones
En base a los resultados obtenidos en este trabajo se puede determinar el efecto de
H2O2 y pH, demostrándose que este último no solo tiene influencia en la actividad
enzimática de la Xilanasa, sino también en la formación de los derivados de la
hidrogenación del citral. El trabajo a futuro a realizar es tener cuantitativamente el
rendimiento de los derivados de la reacción para confirmar lo observado mediante
espectroscopia UV-Vis.
Agradecimientos
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Los autores quieren agradecerle a la UPIIG por la infraestructura prestada y a SAPPI
(registro SIP 20130806) por el apoyo económico prestado para la realización de este
proyecto.
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Efecto de fitoesteroles libres y conjugados sobre la peroxidación lipídica a nivel cerebral6
Resumen La oxidación de LDL-colesterol se relaciona con el desarrollo de enfermedades
neurodegenerativas por la formación de malondialdehído (MDA), capaz de
modificar la estructura de la apolipoproteína E3, vinculada con transporte y
recaptación de colesterol cerebral. El presente trabajo evaluó la capacidad de
inhibición de peroxidación lipidica a nivel cerebral de fitoesteroles libres y
conjugados con ácido ferúlico, utilizando ratones macho Bal/C, de 4-7 meses de
edad, de 25-35 g. Durante el ensayo se sometieron dos grupos a dieta alta en
grasa saturada, adicionadas de fitoesteroles libres o conjugados (200 mg/kg de
masa corporal) respectivamente, el tercer grupo, fue alimentado únicamente con
dieta alta en grasa, el cuarto grupo fue alimentado con dieta estándar (Rodent Lab
Chow 5001). Al cabo del periodo de prueba (12 semanas) se determinó colesterol
total en sangre y concentración de MDA en cerebro. La concentración de MDA/mg
proteína en el grupo alimentado con dieta grasa (4.10 µM MDA/µg de proteína
cerebral) sin fitoesteroles libres o conjugados fue la más alta, en contraste los
grupos con dieta adicionada de fitoesteroles libres o conjugados, presentaron
concentraciones de 1.90 y 1.73 µM MDA/mg proteína respectivamente, valores
inferiores a las del grupo alimentado con dieta estándar, lo que sugiere que estos
compuestos inhiben la peroxidación lipidica a nivel cerebral.
Introducción Los fitoesteroles o esteroles vegetales son esteroles de origen vegetal con estructura
química muy similar y funciones análogas al colesterol, difiriendo únicamente en la
presencia de sustituyentes de tipo metilo o etilo en el carbono c-24 de la cadena 6Arredondo Horta Julio Eduardo, Rosa Hernández Soto1*, Alejandro Canales Aguirre2. 1Instituto Politécnico Nacional: Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenierías Campus
Guanajuato (UPIIG), Silao de la Victoria, Guanajuato México. 2Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Av.
Normalistas 800 Colinas de la Normal, C.P. 44270. Guadalajara, Jal. México.
Corresponding author: *[email protected]
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lateral de la molécula (Piironen, Lindsay et al. 2000; Moreau, Whitaker et al. 2002;
Valenzuela and Ronco 2004; Moreau and Hicks 2005). En la naturaleza los
fitoesteroles se pueden encontrar en forma libre o conjugados, en los cuales el grupo
3b-OH del esterol está esterificado por una molécula de ácido graso, ácido fenólico o
glicosilados (Moreau, Whitaker et al. 2002; Nystrom, Makinen et al. 2005). En los
últimos años, los fitoesteroles han sido objeto de múltiples investigaciones debido a
sus propidades biológicas, entre las que destacan: propiedades antiinflamatorias
(Michelle and Manohar 2009), antitumorales, antiaterosclerótica (Moghadasian and
Frohlich 1999), anticancerígenas (Awad and Fink 2000), antioxidante (Wang, Hicks et
al. 2002) y antifúngicas (Smania, Delle Monache et al. 2003), sin embargo el efecto
mejor caracterizado es el hipocolesterolémico (Moreau, Whitaker et al. 2002; Brufau,
Canela et al. 2008). En términos generales, se reconoce que con una ingesta diaria
de 1.5 g de fitoesteroles libres, reduce hasta un 10% los niveles de colesterol,
mientras que con 1.0 g de fitoesteroles esterificados, se obtienen reducciones
similares de colesterol-LDL (Brufau, Canela et al. 2008), sin afectar las
concentraciones de colesterol-HDL y triglicéridos (Moghadasian and Frohlich 1999;
Jones, Raeini-Sarjaz et al. 2000; Valenzuela and Ronco 2004; Palou, Picó et al.
2005; Nyström, Achrenius et al. 2007).
Por otro lado, diversos autores sugieren que la oxidación de LDL-colesterol está
relacionada con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, dado que el
cerebro humano, posee altos niveles de ácidos grasos, fácilmente oxidables y bajos
niveles de enzimas antioxidantes (Kaizer, da Silva et al. 2004; Hooijmans and Kiliaan
2008). Los principales productos de oxidación lipídica, 4-hidroxinonenal (4-HNE) y
malondialdehído (MDA), son compuestos citotóxicos, capaces de modificar la
estructura de la apolipoproteína E3, vinculada con el transporte y recaptación de
colesterol a nivel cerebral (Galloway, Pallebage-Gamarallage et al. 2008; Butterfield,
Bader Lange et al. 2010), además de provocar alteraciones en la permeabilidad de la
membrana celular, acumulación de sustancias de desecho, disminución de la fluidez
y daño a proteínas (Spiteller 2001; Granholm, Bimonte-Nelson et al. 2008; Zarkovic,
Cipak et al. 2013). En consecuencia, el presente estudio tuvo por objetivo evaluar la
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capacidad de inhibición de peroxidación lipidica a nivel cerebral de fitoesteroles libres
y esterificados con ácido ferúlico.
Materiales y metodos Biomodelos
Ratón macho de la cepa Balb/c (Mus musculus), con edades comprendidas entre los
4 a 7 meses, con peso de 25 a 35 g, proporcionados por el Bioterio de la Universidad
de Guanajuato. El manejo de animales de laboratorio se efectúo de acuerdo a
normas Oficiales (NOM-062-200-1999).
Reactivos
Tiras reactivas Reflotron test para Colesterol total, kit de determinación colorimétrica
de peroxidación de lípidos (Product No. FR 12 de Oxford Biomedical Research),
Albumina bovina fracción V con pureza > 95 % usada como estándar. Todos las
demás sustancias empleadas fueron grado reactivo o HPLC de Sigma-Aldrich.
Extracción y esterificación de fitoesteroles
Se utilizó el método propuesto por Hernández (2011), empleando hexano en lugar de
cloroformo para la extracción. Los fitoesteroles extraídos fueron divididos en partes
iguales, una de ellas fue almacenada en frascos ámbar a 4 C, hasta su uso,
mientras que la otra parte fue procesada para su esterificación de acuerdo a la
metodología de Hernández (2008).
Tratamiento con fitoesteroles
En el periodo de aclimatación los animales se alimentaron con Rodent Lab Chow
5001 (Purina), posteriormente los animales fueron asignados aleatoriamente en 4
diferentes grupos. Durante el ensayo se alimentó a los sujetos de prueba de acuerdo
al tratamiento correspondiente (tabla 1). Al cabo de 12 semanas, los animales fueron
sacrificados.
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Tabla 1. Composición de dietas suministradas durante el ensayo.
Grupo Alimento estándar
(%)
Grasas saturadas
(%)
Fitoesteroles libres*
(mg/Kg)
Fitoesteroles modificados
* (mg/Kg)
DE 100 ---- ---- ----
DG 75 25 ---- ----
DF 75 25 200 ----
DM 75 25 ----- 200
DE: Estándar Rodent Lab Chow 5001; DG: dieta alta en grasa; DF: dieta grasa
adicionada de fitoesteroles libres y DM dieta grasa adicionada de fitoesteroles
esterificados con ácido ferúlico.
*mg de fitoesteroles por kilogramo de masa corporal promedio del grupo de prueba.
Determinación de colesterol total
Una vez transcurrido el periodo de prueba, previó al sacrificio de los individuos, se
determinó el nivel de colesterol total (CT), por método colorimétrico usando tiras
reactivas, con ayuda de un equipo analizador Accutrend Plus. El nivel de colesterol
total se expresó en mg de colesterol /dl de muestra sanguínea.
Obtención de tejido cerebral
Al finalizar el periodo de prueba, a todos los animales se les administró una dosis
subletal de pentobarbital sódico (50 mg/Kg). Posteriormente se realizó perfusión
intravascular y se extrajo el cerebro, el cual se incorporó en un 1 mL de solución
amortiguadora de Tris-HCl 20 NM, pH 7.4 a 4°C con una proporción 1:10 (g/mL), se
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añadieron 10 µL de BHT en concentración 0.5 M en acetonitrilo para prevenir la
oxidación. El tejido fue homogenizado y almacenado a -20 °C, hasta su análisis.
Determinación de proteínas en homogenato cerebral por el método de Bradford.
La cuantificación de proteínas se realizó por el método de Bradford (Bradford 1976).
Usando como estándar albúmina bovina (BSA, Sigma), para la generación de la
curva de calibración. La lectura se realizó a 595 nm, con un espectrofotómetro Cintra
6, (Marca GBC, V 3579). La concentración de proteína fue calculada y expresada en
mg de proteína por mL de homogenato cerebral.
Determinación de lipoperoxidación a nivel cerebral
En la cuantificación de MDA se utilizó el kit de determinación colorimétrica de
peroxidación lipídica Product No. FR 12 de Oxford Biomedical Research. Finalmente
se calculó la concentración de MDA por interpolación a partir de la curva de
calibración. La concentración de productos de lipoperoxidación fue expresada en μM
de MDA/mL de homogenato cerebral.
Evaluación de propiedades antioxidantes “in vitro” por la técnica de DPPH.
Se utilizó el método de Brand-Williams (1995) con algunas modificaciones. Se
prepararon las soluciones correspondientes a 150 µM en metanol de ácido ferúlico,
BHT, catequina, fitoesteroles libres, fitoesteroles conjugados y 1,1-difenil-2-picrildrazil
(DPPH). La actividad antioxidante total se calculó como % de inhibición de oxidación
de acuerdo a la ecuación 1, donde A es la absorbancia del blanco (DPPH) y A1
representa la absorbancia de la muestra problema.
% 𝐼𝑛ℎ𝑖𝑏𝑖𝑐𝑖ó𝑛 = % 𝐼 =𝐴 − 𝐴1𝐴
𝑥 100 (1)
Análisis estadístico
Todos los análisis fueron realizados por triplicado y los resultados se presentan como
valores promedio ±, desviación estándar.
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Resultados y discusión Determinación de colesterol total
Los resultados obtenidos se muestran en la en la tabla 2.
Tabla 2. Concentración de colesterol total
Grupo Colesterol Total (mg/dL)
DE 158 ± 1.22
DG 167.8 ± 6.9
DF 170.6 ± 8.7
DM 167.5 ± 9.01
El grupo DE presentó la menor concentración de colesterol total de 158 mg/dl, lo que
concuerda con el tipo de dieta suministrada durante el ensayo, por otro lado los
grupos DG, DF y DM, cuyas dietas estuvieron adicionadas de la misma
concentración de grasas saturadas, diferenciándose únicamente en la adición de
fitoesteroles libres o fitoesteroles modificados, presentaron niveles de colesterol
semejantes, DG (167.8 mg/dl), DF (170.6 mg/dl) y DM (167.5 mg/dl), lo que sugiere
que una dieta rica en grasas saturadas induce mayor nivel de colesterol total que
dietas equilibradas. Por otro lado, pese a que las propiedades hipocolesterolémicas
de los fitoesteroles han sido ampliamente comprobadas (Grundy and Denke 1990;
Moghadasian and Frohlich 1999; Piironen, Lindsay et al. 2000; Ostlund 2007) los
resultados obtenidos en la presente investigación, no coinciden con estos autores, ya
que el grupo suplementado con fitoesteroles libres presentó una mayor
concentración de colesterol total, mientras que el grupo con dieta adicionada de
fitoesteroles modificados, tuvo concentraciones de colesterol total similares a las del
grupo de dieta grasa, lo anterior podría explicarse dado que la concentración de
colesterol plasmático es el resultado de una compleja homeostasis, donde
intervienen la biosíntesis, la utilización metabólica, la excreción biliar, la reabsorción
en el tracto digestivo, la edad, peso, sexo, hábitos alimentarios, estados fisiológicos y
la genética del individuo (de Jong, Plat et al. 2003; Valenzuela and Ronco 2004;
Palou, Picó et al. 2005).
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Determinación de proteínas y lipoperoxidación a nivel cerebral
Los resultados obtenidos se concentran en la tabla 3.
Tabla 3. Concentración deproteinas y peroxidación lipídica en homogenatos
cerebrales
Grupo Concentración de proteínas (μg/ μl)
MDA/ proteína (μM/ μg)
DE 0.86 ± 0.19 2.10 ± 0.13 DG 0.66 ± 0.19 4.11 ± 0.11 DF 0.80 ±0.05 1.91 ± 0.04 DM 0.72 ±0.23 1.74 ± 0.06
En la tabla se observa que las concentraciones más bajas de productos de
lipoperoxidación lipídica fueron obtenidas por los grupos sometidos a tratamiento con
fitoesteroles modificados y fitoesteroles libres respectivamente, donde se obtuvieron
concentraciones de MDA/µg de proteína cerebral inferiores a las que presentó el
grupo alimentado con dieta estándar durante todo el ensayo.
Los resultados obtenidos sugieren que una dieta alta en grasa saturada promueven
un incremento en los niveles de peroxidación lipídica a nivel cerebral,
independientemente de que este hecho se vea reflejado o no en la concentración de
colesterol total de los sujetos de prueba, ya que a pesar de que los niveles de
colesterol determinados para los grupos DF y DG, fueron similares a los obtenidos
para el grupo DG, la diferencia en la concentración de productos de peroxidación
lipídica es significativa, el efecto inhibitorio de los fitoesteroles libres y modificados
sobre la lipoperoxidación a nivel cerebral puede atribuirse a la lipofilicidad de los
fitoesteroles, los cuales pueden reducir los niveles plasmáticos de colesterol LDL, ya
sea inhibiendo la absorción a nivel intestinal, o evitando su esterificación y transporte
a los quilomicrones, aunque los fitoesteroles también actúan disminuyendo las
posibilidades de oxidación del colesterol LDL, evitando la formación de placas que
pueden desencadenar una serie de reacciones como la alteración de la membrana
sanguínea cerebral, oxidación de lípidos y proteínas neuronales, inflamación y en
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última instancia a la disfunción y muerte neuronal. (Dorado M. C, Rugerio V. C et al.
2003; Cynshi and Stocker 2005; Galloway, Pallebage-Gamarallage et al. 2008;
Hooijmans and Kiliaan 2008).
La concentración de proteína cuantificada en el grupo DG, fue la más baja de los
cuatros grupos de estudio, lo que sumado al hecho de que este grupo también
presentó la concentración más alta de productos de peroxidación lipídica sugieren
que el daño a las cadenas peptídicas puede presentarse debido a los productos de
peroxidación lipídica MDA y 4-HNE, formando aductos que inducen disfunción en las
proteínas y alteran la respuesta celular (Pamplona, Portero-Otín et al. 2004;
Butterfield, Bader Lange et al. 2010; Zarkovic, Cipak et al. 2013). En contraste el
grupo DE, presentó la mayor concentración de proteínas, lo que sugiere menor daño
en la estructura y función de las proteínas cerebrales.
Evaluación de la capacidad antioxidante de los fitoesteroles libres y conjugados
mediante la técnica DPPH.
En la tabla 4, se concentran los resultados de la evaluación de la capacidad
antioxidante “in vitro”, aplicada a fitoesteroles libres y fitoesteroles conjugados y a los
compuestos BHT, catequina y ácido ferúlico, ampliamente reconocidos por sus
propiedades antioxidantes.
Tabla 4. Evaluación antioxidante mediante la técnica analítica DPPH
Compuesto Capacidad
antioxidante (%)
Fitoesteroles libres 74.96 Fitoesteroles modificados
78.61
Ácido ferúlico 84.1 3 BHT 75.56
Catequina
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De acuerdo a lo esperado, la mayor capacidad de inhibición de oxidación, la presentó
el ácido ferúlico, ya que los compuestos fenólicos poseen una actividad antioxidante
ampliamente referenciada (Rukhsana, Agrippino et al. 2005; Nyström, Achrenius et
al. 2007; Singh, Arseneault et al. 2008). La capacidad antioxidante de los
fitoesteroles modificados, fue superior a la que presentarón los compuestos BHT y
catequina, mientras que los fitoesteroles libres sólo superar la capacidad antioxidante
de la catequina, compuesto que presento el nivel de inhibición más bajo, pese a lo
anterior es necesario considerar que la catequina y el BHT son ampliamente
utilizados como antioxidantes. La capacidad del ácido ferúlico y los ferulatos de
fitoesteroles para inhibir la oxidación probablemente se deba a al tipo de estructura
molecular que poseen estos compuestos, ya que la presencia de grupos OH de la
molécula, les confiere importantes propiedades reductoras(Zielinski and Kozlowska
2000; Nyström, Achrenius et al. 2007; Frankel and Finley 2008)
Conclusión Dietas con alto contenido en grasas saturadas, tienen efectos desfavorables para la
salud vascular y cerebral, aumentando la concentración de productos de
peroxidación lipídica, lo que indica daño a proteínas y lípidos poliinsaturados, lo cual
puede ser contrarrestado con dietas adicionadas de fitoesteroles libres y
esterificados
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Obtención de biodiesel mediante transesterificación enzimática.7
Resumen El biodiesel permite reducir la dependencia de combustibles fósiles, también es
amigable con el medio ambiente: reduce la emisión de gases de invernadero como
CO2, y es biodegradable. En este proyecto, se estudia la posibilidad de obtener
biodiesel de una forma económicamente rentable, a partir del uso de recursos
naturales como el aceite vegetal usado, el uso de una lipasa y el disolvente
adecuado, obteniéndose además glicerina como subproducto. El uso de lipasas
como catalizadores facilita la recuperación del subproducto, en comparación con el
proceso químico, obteniéndose un biodiesel de mayor calidad. Actualmente
estamos optimizando las condiciones de reacción para la obtención de biodiesel
por vía enzimática, mediante el uso de tres diferentes enzimas usando agua como
disolvente. Se intenta obtener la proporción óptima enzima: sustrato, y minimizar
los tiempos de reacción, maximizando la conversión, mediante el cambio de
variables como pH y temperatura.
Palabras claves. Biodiesel, aceite usado, lipasas.
Introducción En México, al igual que en el resto de los países a nivel mundial, tendrá en pocos
años una crisis energética muy fuerte. Se espera que las reservas estimadas para
muchos países productores de petróleo a mediados de siglo estén muy bajas y
debido a esto los precios tanto del crudo como de los combustibles como gasolina,
diesel y otros suban considerablemente y será necesario pensar y buscar
combustibles alternos. Además el impacto ecológico que estos causan en el medio
ambiente, han motivado el estudio sobre métodos de obtención de energías limpias
(alternativas) que no produzcan emanaciones o, en el peor de los casos, las reduzca
lo más posible. En este sentido, el biodiesel tiene la oportunidad de contribuir a la
7Fernanda G. Medina, Rosa Hernández Soto, Soraya Osegueda Robles, Joaquín G. Marrero1*
1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la
Victoria, Guanajuato, México.
*Corresponding author: [email protected]
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sustitución de los combustibles tradicionales de origen fósil, no solo en el sector de la
automoción, sino en importantes sectores como la agricultura, la aeronáutica.
El aprovechamiento de productos naturales o residuos vegetales para generar
energía es cada vez más común, en especial cuando escuchamos que el planeta se
contamina a causa de los gases que emiten los vehículos. Uno de esos combustibles
biodegradables, renovables y que pueden ser producidos de manera doméstica e
industrial es el biodiesel, el cual se fabrica de manera sencilla con aceites vegetales
o a partir del reciclado de grasas de los restaurantes.
El biodiesel es un bio-carburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y
grasas animales, siendo la colza, el girasol y la soja las materias primas más
utilizadas para este fin. Las propiedades del biodiesel son prácticamente las mismas
que las del gasóleo de automoción en cuanto a densidad y número de cetano.
Además, presenta un punto de inflamación superior. Por todo ello, el biodiesel puede
mezclarse con el gasóleo para su uso en motores e incluso sustituirlo totalmente si
se adaptan éstos convenientemente.
El biodiesel es un éster que puede ser obtenido mediante un proceso denominado
de transesterificación. Los aceites se combinan con el alcohol (metanol o etanol)
para formar los metil o etílicos correspondientes (Figura 1) [1]. La transesterificación
de un compuesto graso es el resultado de tres reacciones reversibles consecutivas, y
ésta se puede llevar a cabo mediante tres vías, siendo la enzimática la más
productiva, ya que la ácida es muy lenta y la alcalina tiene un efecto negativo sobre
la producción de ésteres, formación de jabones y dificulta la purificación. Por otro
lado la actividad molar de las enzimas es muy alta: una molécula de enzima puede
transformar hasta 600.000 moléculas de sustrato por segundo [2]. La actuación de la
enzima permite que los reactantes (sustratos) se unan a su centro activo con una
orientación óptima para que la reacción se produzca y modifica las propiedades
químicas del sustrato unido a su centro activo, debilitando los enlaces existentes y
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facilitando la formación de otros nuevos. Las lipasas son enzimas que hidrolizan los
enlaces ésteres de los triglicéridos en una interfase aceite/agua.
Figura 1. Transesterificación de triglicéridos catalizada por una lipasa inmovilizada y
la esterificación de ácidos grasos a los alquil ésteres simples [3].
Material y Métodos Recolección del aceite
El aceite crudo fue recolectado de la cafetería de UPIIG, en Junio del 2013.
Pre-tratamiento
Se dejó en activación las enzimas a utilizar aproximadamente 48 h.
Reacción
Se puso en contacto el sustrato (aceite crudo) con la enzima a una temperatura de
34ºC, y se adicionó el disolvente, en este caso agua. Se mantuvo la reacción en
agitación por aproximadamente 14 h.
Cromatografía en capa fina (CCF)
Se realizaron CCF para identificar los productos en las diferentes fracciones, para su
realización se emplearon cromatofólios de aluminio con gel de sílice; y como fase
móvil una mezcla hexano-acetato de etilo en diferentes proporciones. Las placas
fueron reveladas con óleum (ácido acético-agua-ácido sulfúrico, 80:16:4).
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Fraccionamiento
Se separaron por decantación la enzima de los productos obtenidos, posteriormente
se adicionó sosa y agua para volver a separar y finalmente se aciduló llegando a un
pH de 4.
Cuantificación de ácidos grasos (FA)
Por medio valoraciones ácido-base se obtuvo la concentración de FA producidos en
la reacción.
Resultados El tratamiento de los aceites usados con las lipasas seleccionadas, usando agua
como disolvente, se obtuvieron los ácidos grasos (FA) correspondientes (Esquema
1).
Esquema 1. Esquema de reacción.
Una vez finalizada la reacción, comprobado mediante CCF, se obtuvieron las
concentraciones de FA formados en la reacción mediante una valoración ácido-base,
para cada una de las enzimas que se probaron en la reacción de transesterificación,
con el fin de obtener los rendimientos de cada una y así poder elegir la mejor y
optimizar la primer parte del proyecto de la obtención del biodiesel. Los resultados se
muestran en la tabla 1.
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Enzima FA inicial (N)
FA total (N)
FA producido (N)
1 0.00152 0.1842 0.1826 2 0.00152 0.0301 0.0285 3 0.00152 0.1542 0.1526
Tabla 1. Normalidad de FA presentes en el aceite crudo (inicial), en la reacción (total)
y el producido a través de la transesterificación. Comparando el producido de cada
enzima.
Conclusión Los resultados obtenidos, nos permitieron seleccionar la enzima 1 como la más
efectiva para la reacción de transesterificación de aceites usados empleando agua
como disolvente, debido a que fue la que mostró la mayor concentración de FA
producidos durante la reacción.
Una vez seleccionada la enzima, se procederá a optimizar la reacción, mediante el
estudio de variables como concentraciones óptimas de enzima-sustrato, pH y
temperatura. Una vez optimizada la reacción, se procederá al escalamiento del
proceso.
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Obtención del extracto acetónico de Tecoma stans “Tronadora” y purificación de moléculas con posible actividad biológica8
Resumen E. histolytica, G. lamblia y Trichomona son los protozoarios que presentan mayor
mortalidad, siendo sus efectos los principales problemas de salud pública en
México como son las enfermedades gastrointestinales, las cuales atacan
principalmente la población infantil. Así se ha impulsado la investigación de
nuevos principios activos más potentes y selectivos evitando los efectos
secundarios causados por los fármacos sintéticos, por lo que existe un amplio
interés en los productos naturales.
Se presenta el estudio y la evaluación de la actividad antiprotozoaria de un extracto
acetónico de la planta Tecoma stans “Tronadora”, mediante una partición de
Kupchan que permite la separación de moléculas con actividad biológica
dependiendo de su afinidad con diversos disolventes. Se evaluó la actividad
biológica del extracto obteniendo los mejores resultados en la fracción de
diclorometano siendo activo para E. histolytica con un Cl50 de 23.7 µg/ml, para G.
lambia con un Cl50 de 37.2 µg/ml y un Cl50 de 44.2 µg/ml en el caso de
Trichomona.
Introducción
Las enfermedades gastrointestinales representan un problema importante de salud
pública en México, que se adquieren mediante el consumo de agua y alimentos
contaminados. El Instituto Mexicano del Seguro Social reporta más de 2 millones de
consultas debido a enfermedades gastrointestinales cada año, así también la
Secretaria de Salud (SSA) informa que estas enfermedades ocupan la decimocuarta
causa de fallecimiento a nivel nacional, donde Chiapas, Oaxaca, Guanajuato,
8Mario E. Galván H., Joaquín González M., M Soraya Osegueda R.1* 1Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato
1. Dirección Av. Mineral de Valenciana, No. 200, Col. Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275
Silao de la Victoria, Guanajuato, México.
Corresponding author: *[email protected]
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Veracruz, Puebla, y el Distrito Federal; se encuentran entre los estados más
afectados. Los protozoarios que presentan mayor mortalidad son E. histolytica y G.
lamblia los cuales atacan principalmente a la población infantil. [1-3] Por otro lado, T.
vaginalis es un parásito que causa la trichomoniasis, que junto a la candidiasis, son
las infecciones de transmisión sexual más frecuentes en mujeres. [4]
Los medicamentos utilizados para tratar estas enfermedades tienen muchos efectos
secundarios lo que ha incentivado la investigación de nuevos principios activos más
potentes y selectivos evitando los efectos adversos causados por los fármacos
sintéticos, por lo que existe un amplio interés en los productos naturales. [2]
Tecoma stans es una planta originaria de México, perteneciente a la familia de
Bignoniaceae. Esta planta se reporta como planta medicinal desde el siglo XVI, en el
códice Florentino para el tratamiento de los riñones, dolor de cabeza y
descomposturas de las manos [5]. Se han reportado más de 54 usos en la medicina
tradicional diferentes a la planta “Tronadora”, entre los que se encuentran la
utilización para el tratamiento de diversas enfermedades como lo son: diabetes,
enfermedades del corazón, sífilis, enfermedades gastrointestinales (diarrea,
disentería, etc.) así como propiedades antiamibiana, antihelmíntica, vermífugo,
eupépticas, analgésicas, etc. [6] En la Figura 1 se muestra la imagen de Tecoma
stans.
Figura 1.Tecoma stans (Tronadora).
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Material y Métodos Recolección de la planta
La planta Tecoma stans fue recolectada en la sierra gorda del estado de Guanajuato.
Las hojas, tallos y flores de la planta fueron puestos a secar a temperatura ambiente
y en ausencia de luz; una vez secos fueron molidos utilizando un molino de aspas.
Obtención del extracto
Se realizó el extracto de la planta seca y molida (49.277 g) mediante maceración con
100 mL de acetona a temperatura ambiente, se dejó reposar la maceración durante 3
días. El extracto acetónico se recuperó mediante filtración. La biomasa se sometió a
una segunda maceración, y se colectaron ambos extractos en una sola fracción. Se
elimino el disolvente del extracto con ayuda de una campana de extracción a
temperatura ambiente, obteniendo el extracto seco.
Fraccionamiento del extracto
El extracto seco fue fraccionado empleando un sistema de partición de Kupchan
modificado. Obteniendo 3 fracciones orgánicas: fracción n-Hexano (FO1), fracción
diclorometano (FO2) y fracción de acetato de etilo (FO3). [7] La Figura 2 muestra el
esquema utilizado para el fraccionamiento del extracto.
Figura 2. Fraccionamiento de Kupchan modificado.
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Cromatografías en capa fina (CCF)
Se realizaron CCF para identificar los productos en las diferentes fracciones, para la
su realización se emplearon placas de aluminio con gel de sílice; y como fase móvil
varias mezcla hexano-acetato de etilo a diferentes proporciones. Las placas fueron
reveladas con óleum (ácido acético-agua-ácido sulfúrico, 80:16:4).
Aislamiento y purificación
La purificación de los productos se llevo a cabo por columnas cromatográficas:
Cromatografía en columna flash en sílica gel, utilizando como eluyente una mezcla n-
hexano-acetato de etilo en polaridad creciente.
Cromatografía en Sephadex LH-20, utilizando como eluyente acetato de etilo.
Determinación anti-prozoaria
La actividad anti-protozoaria para Entamoeba histolytica, Giardia lamblia y
Trichomona vaginalis, tanto de extracto puro como para cada una de las fracciones,
se realizaron en colaboración con el Dr. Fernando Calzada, de la Unidad de
Investigación Médica en Farmacología de Productos Naturales del Centro Médico
Nacional Siglo XXI.
Resultados
Se obtuvo el extracto acetónico de Tecoma stans, el cual se sometió a un sistema de
fraccionamiento por el método de Kupchan modificado obteniendo así tres fracciones
orgánicas: Fracción n-Hexano (FO1), fracción diclorometano (FO2) y fracción AcOEt
(FO3). Se evaluó la actividad biológica ante los principales protozoarios, tanto del
extracto como de cada una de las fracciones generadas, los resultados se muestran
en la tabla 1.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 123
Tabla 1. Determinación del CI50 de las pruebas anti-protozoarias del extracto y las fracciones generadas.
Fracción E. histolytica CI50 (µg/ml)
G. lamblia CI50 (µg/ml)
Trichomona CI50 (µg/ml)
Extracto acetonico 34.8 (34.9-34.3)
59.7 (60.3-59.1)
52.7 (53.2-52.1)
Fracción de acetato de etilo
27.3 (27.7-27.0)
81.7 (82.0-82.3)
83.2 (83.7-83.0)
Fracción de hexano 23.2 (23.7-23.1)
42.7 (43.0-43.1)
51.8 (52.0-51.6)
Fracción de diclorometano
23.7 (23.9-23.2)
37.2 (37.6-37.0)
44.2 (44.8-44.0)
Metronidazol 0.23 1.22 0.04
La fracción de diclorometano se sometió a un proceso de separación de compuestos,
utilizando columnas cromatográficas de silica gel y Sephadex LH-20. Al final de estas
separaciones en las columnas cromatográficas se obtuvieron 2 compuestos puros,
los cuales posteriormente serán caracterizadas mediante Resonancia Magnética
Nuclear (RMN) para la elucidación estructural, así como la evaluación de su actividad
anti-protozoaria.
Conclusiones
Se obtuvo el extracto acetónico de la Tecoma stans (Tronadora) y se generaron 3
fracciones orgánicas con diferente polaridad.
Se realizo la actividad antiparasitaria, obteniéndose los mejores resultados en el caso
de la fracción de diclorometano. Siendo estos resultados favorables se espera
obtener un compuesto puro altamente eficaz.
Mediante Cromatografía en columna, con diferentes fases estacionarias, se logró
purificar 2 compuestos los cuales serán llevados a Resonancia Magnética Nuclear y
a su respectiva evaluación de actividad anti-protozoaria.
Agradecimientos Este trabajo fue realizado con recursos otorgados por el Sistema de Administración
de Programas y Proyectos de Investigación (SAPPI) con las claves de los proyectos:
20131726 y 20130970.
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Cálculos teóricos de Pidotimod sugieren expresión conformacional de anillo beta-lactamico9
Resumen El fármaco pidotimod es utilizado como refuerzo del sistema inmune activando
linfocitos T CD4+. Analizar el cálculo teórico de pidotimod mediante el software
Gaussian 0.3 y Gauss new como posible agente antimicrobiano y su demostración
in vitro. Material y métodos. Se utilizó el software Gaussian 0.3 y Gauss new
ingresando la estructura química de pidotimod con optimizaciones geométricas a
nivel de cálculo AM1 por método numérico, posteriormente se realizaron
antibiogramas en medio Mueller-Hinton modificado contrastando la actividad del
pitotimod sobre Bacillus s., Staphylococcus a. Se observaron y realizaron
mediciones del radio de inhibición a las diluciones 1:1, 1:4 y 1:8 del pitotimod y
como control se utilizó ampicilina y penicilina a las mismas diluciones. Los
resultados preliminares demuestran que pidotimod presenta cambios
conformacionales de tipo beta-lactámico exponiendo el grupo azufre, además in
vitro pidotimod presenta sobre Bacillus subtilis y Staphylococcus aureus halos de
inhibición con radio de 1.2, 1.4 y 1.6 cm y de 1.4, 1,8 y 1.8 cm respectivamente. En
este trabajo se observó que los cambios conformacionales que sufre pidotimod
puede explicar la causa de la actividad antimicrobiana. Además, se puede
considerar, que reforzar el Sistema Inmune sea una respuesta alterna al
tratamiento antimicrobiano.
Palabras Clave: linfocitos CD4+, Pidotimod, inmunoestimulante,
software Gaussian 0.3 y Gauss new, fármacos beta-lactamicos
9Rocha R Agustín Hilario1,*, Aguilar M Mario Josué1, Palacios R Aarón de Jesús1,2, Piña T Víctor1,2,
Soto M Erick Noe1,2, González M Joaquín2.
Academia de Biologia1
Academia de Quimica2
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato UPIIG-IPN, Mineral de
Valenciana No. 200 Frac. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275, Silao de la Victoria Gto, México.
*Corresponding author: [email protected]
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Introducción
Los linfocitos T son células producto del desarrollo hematopoyético de linaje linfoide,
en la que también pertenecen los linfocitos B y células Natural Killer (NK), también
conocidos como glóbulos blancos. Los linfocitos T son células del sistema inmune
celular de origen timico (edad fetal) e infancia y de medula ósea (principalmente en el
adulto) [1]. En timo son diferenciados mediante selección positiva en subtipos
dependiendo del marcador que presentan en la superficie de la membrana celular y
son: a) linfocito T cooperador (Th) CD4⁺, MHC ll(complejo mayor de
histocompatibilidad) , CD3⁺, CD7⁺, linfocito T citotoxico (Tc) CD8⁺, MHC l, así como
su receptor especifico TCR. El receptor TCR de los linfocitos T es un receptor
específico para el reconocimiento de los antígenos procesados y presentados
previamente por las células presentadoras de antígeno (APC), además de contar con
otros receptores de superficie como quimiosinas y adhesinas [1]. El TCR es un
complejo proteico heterodimero de estructura tridimensional compuesto por cadenas
α y β de 50 y 47 kDa respectivamente unidas por puentes disulfuro. Cada cadena
dispone de dos dominios extracelulares de poli péptidos similares a las
inmunoglobulinas de aproximadamente 110 a.a, ancladas a la membrana por
dominios transmembrana y extremo citoplasmático corto Estas células son
responsables en la generación de la respuesta inmune celular y otras como los
macrófagos y sus productos de secreción en la modulación de la respuesta
inmune[1][2]. Pidotimod en un fármaco con actividad inmunoestimulante de la
respuesta inmune celular, indicada como coadyuvante en el tratamiento de
enfermedades del aparato respiratorio[3]. Estudios recientes han demostrado que el
uso de pidotimod en menores de edad entre los 6 y 16 años que presentan cuadros
recurrentes de procesos infecciosos respiratorios, además de alérgicos como la rinitis
alérgica o el asma, fue capaz de reducir la recurrencias de estas patologías [3][8][9].
Pidotimod es un dipéptido sintético, polvo de color blanco, peso molecular de 244.27
kDa, fórmula química: C9H12N2O4S, pureza de 98% [15] con actividad inmunológica
moduladora tanto en respuesta innata como adaptativa. Los reportes de pidotimod
demuestran actividad en la maduración de células dendríticas y regulares la
expresión de moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) clase ll
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 127
HLADR y moléculas coestimuladoras como CD83 y CD86 que activan la
comunicación de las células de la inmunidad adaptativa [18]. Está descrito que
pidotimod estimula a las células dendríticas para liberar moléculas pro- inflamatoria
como (TNFα y MCP-1), IL-2 y la inhibición de apoptosis de los timocitos[4][5][16][17].
Las enfermedades respiratorias se encuentran entre las enfermedades infecto-
contagiosas con mayor índice de morbi-mortalidad en la población mexicana de alto
riesgo como son la edad pediátrica [3].
En estudios realizados con pidotimod se ha demostrado su uso terapéutico y utilidad
en el refuerzo del sistema inmune en enfermedades del aparato respiratorio,
aumentado la respuesta celular mediada por linfocitos T. Sin embargo no está del
todo claro el mecanismo de acción de cómo pidotimod realiza este efecto [3][4][5][6].
Se ha demostrado recientemente en rinitis alérgica y en general en la respuesta
inmune de mucosas del tracto respiratorio, que pidotimod, es capaz de elevar la
respuesta inmune mediada por células con el consiguiente efecto favorable en este
padecimiento [4][5].
La respuesta inmune es un proceso multifactorial donde la participación del sistema
inmune innato (sistema inmune mediado por células) y sus componentes son de gran
importancia en los primeros eventos en la interacción huésped-patógeno y hasta el
momento se desconoce la interacción fármaco-receptor en el caso de pidotimod. Sin
embargo el contacto inicial entre pidotimod y su célula blanco es el primer evento en
el que, por razones no del todo conocidas, ocurre un reconocimiento fármaco-
receptor, modulado por moléculas de superficie y quizás por moléculas solubles que
dan origen a cambios moleculares, bioquímicos, estructurales y quizás morfológicos
en el proceso de adaptación así como su efecto de protección y supervivencia del
linfocito T. Actualmente se ha demostrado por técnicas computacionales y
cromatografícas, propiedades físico-químicas de pidotimod basados en topografía e
interferometria [9-12]. Los compuestos químicos beta-lactamicos son ampliamente
utilizados como agentes antimicrobianos en el cual comparte un anillo beta-lactamico
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 128
y sus principales actividades biológicas son;1) actividad antimicrobiana, 2)
inestabilidad frente ácidos, 3) resistencia bacteriana y 4) reacciones alérgicas [19].
Nosotros pretendemos estudiar la participación de pidotimod, por técnicas
cibernéticas: modelos computacionales en la que nos permita demostrar los posibles
cambios biomoleculares, estructurales y conformacionales de la estructura química
de pidotimod como posibles sitios específicos de interacción fármaco-receptor que
participen en el mecanismo de acción.
Objetivos 1) Análisis mediante el software computacional Gaussian 3.0, Gaussian new y
Spartan, las características moleculares, estructurales y conformacionales de
pidotimod que puedan participar como posibles sitios de mecanismo de acción.
2) Análisis de la posible actividad antimicrobiana intrínseca del pidotimod utilizando
antibiograma.
Material y métodos Simulación por computadora
Se utilizó el software Gaussian 0.3, Gauss new y SPARTAN ingresando la estructura
química de pidotimod con optimizaciones geométricas a nivel de cálculo AM1 por
método numérico; consiste en las interacciones que presenta el fármaco
dependiendo su afinidad y posibles cambios conformacionales.
ANTIBIOGRAMA
Se utilizaron cepas bacterianas gram positivas:1) Staphylococcus aureus y 2)
Bacillus subtilis
Realización del cultivo:
1. Se inocula por extensión en placas petri con medio de cultivo agar Mouller-Hinton
modificado en ambas cepas:
staphylococcus aureus y Bacillus subtilis a una densidad de 1x109 UFC/ml cada una.
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2. Se colocan 3 sencidiscos a una concentración de 1:1, 1:4 y 1:8 de pidotimod
comercial. Todas las diluciones se realizaron con agua destilada estéril. Esto es 1 ml
de pidotimod más 4 ml de agua destilada. Previamente se esterilizaron los
sencidiscos.
3. Se incubaron los cultivos en estufa a 37ª centígrados por 24 hrs
4. Como control se utilizó ampicilina comercial 1gr solución inyectable a las mismas
concentraciones (diluciones 1:1, 1:4 y 1:8) y se incubo a 37ª grados por 24 hrs.
Resultados Los resultados preliminares en el cálculo teórico demuestran que pidotimod presenta
cambios conformacionales de tipo beta-lactámico encontrando formación de puente
de hidrogeno intermolecular y exponiendo el grupo azufre (flecha), además in vitro
pidotimod presenta sobre Bacillus subtilis y Staphylococcus aureus halos de
inhibición con un radio de 1.2 cm, 1.4 cm y 1.6 cm y de 1.4 cm, 1,8 cm y 1.8 cm
respectivamente, considerándose cepas sensibles a beta lactámicos.
Figura 1. Estructura de la molécula de Pidotimod mediante simulación teórica con
formación de puente de hidrogeno intermolecular (flecha roja)
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Figura 2. Comparación estructural de Pidotimod y fármacos Beta-lactamicos.
Figura 3. Antibiograma de Pidotimod versus Ampicilina: A1-A2 Bacillus subtilis, B1-B2
Staphylococcus aureus
Pidotimod
Pidotimod
A1 A2
B1 B2
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Figura 4. Antibiograma de Pidotimod comparado con Penicilina solo taphylococcus
aureus
Conclusiones
En este trabajo se observó que los cambios conformacionales que sufre el pidotimod
en su estructura pueden ser la causa de la actividad antimicrobiana presentada.
Además, de realizar en etapas futuras la comprobación de la interacción fármaco-
receptor por simulación teórica, como hipótesis en relación al sitio de unión de
pidotimod con el sitio activo del linfocito T (TCR). Por otro lado, queda la expectativa
de realizar pruebas consecutivas en otras cepas sensibles y posiblemente con otro
grupo de organismos microbiológicos como cepas fúngicas y virales así como la
demostración in vivo. En base a lo anterior, se puede considerar, que reforzar el
Sistema Inmune sea una respuesta alterna al tratamiento antimicrobiano, y en un
futuro quizás al tratamiento viral y retroviral [6,7].
Agradecimientos Todo el trabajo se realizó en las instalaciones del Instituto Politécnico Nacional;
Unidad Profesional Interdisciplinaria campus Guanajuato (UPIIG), en colaboración
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especial con los profesores de las academias de Biología y Química para la
realización de este proyecto.
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Desempeño de un deshidratador solar indirecto para el deshidratado de tomate saladette.10
Resumen El deshidratado de productos agrícolas ha sido implementado desde hace mucho
tiempo debido a la creciente necesidad de conservación y facilitar su adquisición.
Hoy en día el deshidratado solar es una alternativa económicamente viable y
amigable con el medio ambiente, razón por la cual se minimiza el uso de energías
provenientes de fuentes no renovables, disminuyendo las emisiones de gases que
contribuyen al efecto invernadero. En este trabajo se presenta la construcción y
evaluación de un deshidratador solar indirecto, fue construido con: vidrio, madera,
unicel, papel aluminio y lámina. El dispositivo se evaluó con y sin carga, sin y con
reflectores, el dispositivo fue cargado con 2Kg de tomate saladette (cuartos y
rodajas) evaluando su desempeño, registrando condiciones climáticas, temperatura
en diferentes zonas de la cámara de secado (superior, media e inferior). Cuando el
dispositivo se evalúa sin y con carga (cuartos), sin reflectores, la temperatura
obtenida en la parte superior es de 55°C y 45°C respectivamente, con reflectores
sin y con carga (rodajas), la temperatura alcanzada fue de 65°C y 55°C. Las
curvas para predecir los tiempos de secado fueron ajustadas a diferentes modelos
matemáticos. El colocar reflectores permite alcanzar mayores temperaturas y
minimizar los periodos de secado.
OCIS codes: Deshidratador solar, evaluación, tomate saladette, reflectores.
Introducción
El tomate (Lycopersicon esculentum) cuyo porcentaje de humedad oscila entre el 95
% [1]. Es una hortaliza esencial y de gran importancia en la dieta de la población por
sus propiedades ricas en vitaminas A, C, E, K y las de los grupos B, minerales como
calcio, magnesio, manganeso, zinc, fósforo, hierro, cobre, potasio y sodio; además
10C. Mezquitillo-Bocanegra, B. Ruiz-Camacho, O. Martinez-Alvarez*1. 1Ingeniería en Energía. Universidad Politécnica de Guanajuato. Avenida Universidad Norte sin
número, sin colonia, Localidad Juan Alonso Cortázar, Gto. C.P. 38483.
*Corresponding author: [email protected]
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de carotenoides de los cuales el licopeno destaca por ser el compuesto responsable
del color rojo, que actúa como protector de las células ante los efectos de la
oxidación y ante ciertas enfermedades [2,3]. Desde hace muchos años la sociedad
fue implementando y rediseñando técnicas que le permitieran conservar los
productos de origen vegetal y animal durante largos periodos de tiempo, entre estas
técnicas el secado al aire libre es la más antigua y que actualmente se sigue
empleando en ciertas partes del mundo; sin embargo esta técnica trae consigo una
serie de desventajas como lo son: grandes pérdidas por descomposición en tiempos
de lluvia, el producto final es de baja calidad pues absorbe directamente la energía
solar disminuyendo sus propiedades nutrimentales, al estar expuesto a la intemperie
es blanco de roedores y alojamiento de agentes contaminantes los cuales circulan en
el aire [4]. Una opción atractiva para la conservación de productos agrícolas es la
deshidratación solar, cuyo impacto ambiental es nulo, puesto que la energía utilizada
para el funcionamiento de este tipo de dispositivos es limpia y gratuita, lo que ayuda
a disminuir los gases que contribuyen al efecto invernadero [5].
Para llevar a cabo el proceso de deshidratación solar son empleados diferentes tipos
de dispositivos entre los que destacan el secador solar indirecto, directo y mixto, en
la figura 1 se pueden apreciar. Estos dispositivos constan principalmente de dos
elementos; la cámara de secado donde el producto es colocado en cada una de las
rejillas y el colector solar el cual calienta el aire que pasa a través de este,
generalmente el colector costa de un aislante térmico en su parte trasera para evitar
pérdidas de calor, estos dispositivos tienen como objetivo primordial eliminar la
mayor cantidad de agua contenida en el producto por evaporación de la misma [6,7].
El secador solar indirecto consta de un colector incorporado a la cámara de secado,
el colector capta la radiación solar, calentando el fluido (aire) que circula a través de
él y por diferencia de densidades este comienza a ascender hacia la cámara de
secado, removiendo así la cantidad de humedad contenida en el producto a
deshidratar, finalmente el aire es expulsado por la chimenea [8]. Directo, en el cual la
cámara de secado que de igual forma cumple la función de colector captando la
radiación solar, así mismo en este tipo de dispositivos la radiación es absorbida por
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el producto disminuyendo considerablemente los periodos de secado, pero afectando
sus propiedades nutrimentales así como el aspecto en el producto final [9]. Mixto, en
este tipo de dispositivos se combina tanto el tipo directo como indirecto, donde la
absorción de radiación se presenta tanto en un colector solar previo a la cámara de
secado como en la misma cámara de secado, permitiendo reducir así el tiempo de
secado del producto [10].
Figura 1. Tipos de secadores solares.
El usar dispositivos que funcionen con energía térmica como los secadores solares
presentan grandes ventajas por ejemplo: menor tiempo de secado en comparación
con el secado al aire libre, mayor seguridad de que el producto esté libre de
impurezas, menor pérdida por descomposición y lo más importante la fuente de
energía proviene de un recurso renovable e inagotable [4,11]. Con la finalidad de
contribuir en el tema se llevó a cabo la construcción y evaluación de un secador
solar indirecto tipo gabinete con reflectores, eligiendo el tipo indirecto, debido a que
la radiación solar no incide directamente sobre el producto, permitiendo mantener el
aspecto y los nutrientes en el tomate deshidratado final, el propósito de colocar
reflectores es con la finalidad de homogenizar la temperatura en la cámara de
secado y disminuir estos periodos, como lo muestran algunos trabajos realizados
[12,13].
Para la fabricación del secador solar indirecto se utilizó material reciclado como:
lámina, madera, vidrio, unicel, pintura negro mate y papel aluminio. El dispositivo al
ser indirecto tipo gabinete consta de dos elementos, la cámara de secado y el
colector. En la figura 2 se muestran los elementos que componen el secador solar
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indirecto tipo gabinete con reflectores. Primero se llevó a cabo la construcción de la
cámara de secado cuyas medidas son 0.32 x 0.33 x 0.725 m, cuenta con 5 secciones
en la parte frontal con 0.10 m de separación entre cada una de ellas, en estas
secciones es donde van colocadas las rejillas que contendrán el producto a
deshidratar. La cámara de secado tiene en la parte inferior trasera una ranura de
0.15 m de altura, esta permite la circulación de aire al interior de la cámara de
secado, en la parte superior se encuentra la chimenea de 0.07 m de diámetro, medio
por el cual será expulsado el aire con cierto porcentaje de humedad, después de
estar construida completamente se pinta con pintura negro mate la cual permite que
la energía solar se absorba. El colector cuyo material de construcción es madera,
vidrio y unicel tiene unas dimensiones de 0.42 x 0.41 x 0.80 m. En la pared frontal se
encuentra la puerta de acceso a la cámara de secado, tiene una ranura de 0.15 m
en la parte inferior, la cual permite la entrada de flujo de aire, en la pared trasera se
colocó una placa de material aislante (unicel) con el objetivo de evitar pérdidas de
calor y conservar las temperaturas adquiridas en el dispositivo, en la parte superior
cuenta con una abertura que permite la salida de la chimenea de la cámara de
secado de 0.09 m de diámetro.
Los reflectores están fabricados con madera y posteriormente se forraron de papel
aluminio, sus dimensiones son 0.42 x 0.70 m. El dispositivo es colocado con una
orientación hacia el sur con respecto a la superficie horizontal, de esta forma y con
respecto a la trayectoria del sol se aprovecha al máximo la cantidad de energía
reflejada en cada una de las caras del colector y posteriormente transferida a la
cámara de secado. Los reflectores son colocados a diferentes ángulos de inclinación,
el reflector lateral derecho está colocado a 45⁰ aprovechando la energía reflejada de
9:00-12:00 h. El frontal a 15⁰ captando la energía de 12:00-13:00 h. y el lateral
izquierdo colocado a 15⁰ aprovechando la energía después del mediodía hasta las
17:00 h.
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Figura 2. Secador solar tipo gabinete con reflectores.
El objetivo principal del dispositivo es eliminar el agua que contiene el tomate y así
obtener un producto deshidratado, para ello se sigue un proceso secuencial que se
describirá a continuación.
El fluido en este caso el aire, que por convección natural entra por la abertura que se
encuentra en la parte inferior frontal del colector, se desplaza al interior por las
paredes laterales adquiriendo cierta temperatura, ingresa por la abertura trasera de
la cámara de secado con una cierta temperatura y por diferencia densidades
asciende a través de cada una de las rejillas, removiendo la cantidad de humedad
contenida en el tomate, por último el aire comienza a salir por la chimenea, este
proceso es repetitivo hasta que el producto es deshidratado, el hecho de colocar los
reflectores nos permite homogenizar temperaturas en toda la cámara de secado y de
esta forma los tiempo de secado se ven disminuidos considerablemente.
Al evaluar el dispositivo con y sin carga con y sin reflectores se registraron
parámetros de radiación solar, velocidad del viento, humedad, temperatura ambiente
y temperatura en diferentes zonas de la cámara de secado (parte superior, media e
inferior). Cuando el dispositivo es evaluado con producto se seleccionaron 2 kg de
tomate saladette, con características similares, tonalidades de color, tamaño y no
muy maduros. Se lavaron los tomates para eliminar suciedad y se desinfectaron,
estos se cortaron en dos configuraciones, cuartos en la primera prueba y rodajas en
la segunda, removiendo cuidadosamente las semilla, para evitar que se queden
impregnadas en las rejillas, las rejillas fueron pesadas sin producto, se les colocaron
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 139
los cortes de los tomates en las rejillas y nuevamente se pesan con el producto, esto
se realiza con la finalidad de conocer el peso inicial de producto y así poder
establecer cuanto peso se perdió en cada una de las rejillas durante el proceso de
secado. La pérdida de humedad se determina a partir de la diferencia de peso
monitoreada cada hora mediante una balanza granataria, de igual manera se
midieron los parámetros de, luminosidad, color (rojo, amarillo (positivo) y verde, azul
(negativo) correspondientes a L*, a* y b*, esto se llevó a cabo con un colorímetro
minolta CR-400/410. Los datos experimentales referentes a pérdida de humedad
obtenidos y durante el proceso de secado son ajustados mediante diferentes
modelos matemáticos: Newton, Page, Page modificado, Logarítmico, Henderson y
Pabis [14].
Figura 3. Evaluación de temperatura superior, media e inferior en la cámara de
secado, sin reflectores sin carga así como radiación solar.
En la figura 3 se muestra la variación de temperaturas, superior, media e inferior,
evaluadas en el secador solar tipo gabinete sin reflectores sin carga, obtenidas
durante un periodo de evaluación de nueve horas, así mismo se presentan las
condiciones de radiación solar incidente, siendo estas condiciones muy similares en
todas las evaluaciones. Se observa que las temperaturas predominantes en la parte
superior por un periodo de cinco horas es de 55°C, esta temperatura decrece 10°C,
en la parte media 45°C y en la parte inferior 35°C. Esta disminución de temperaturas
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es notable ya que la cantidad de energía solar se ve afectada por la distancia
existente entre la parte superior e inferior del gabinete.
Figura 4. Variación de temperaturas en la cámara de secado cuando es evaluado
con carga, sin reflectores y radiación solar incidente.
En la figura 4 se presenta la variación de temperaturas alcanzadas cuando el
dispositivo es evaluado si reflectores con 2 Kg de tomate saladette cuya
configuración de corte es cuartos, en la parte superior el promedio es de 45°C
durante 5 horas, en la parte media e inferior se presenta una disminución de
temperaturas con una proporción de 8ºC, estas temperaturas afectan el proceso de
remoción de humedad, presentándose de forma no homogénea en toda la cámara de
secado, por lo que el periodo de secado se prolonga.
Figura 5. Curva de pérdida de humedad en función del tiempo ajustadas a los
diferentes modelos matemáticos, evaluado en el secador solar sin reflectores.
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La pérdida de humedad con respecto al tiempo, cuando se evaluó el dispositivo sin
reflectores cuya configuración de corte fue en cuartos se puede apreciar en la figura
5. En las rejillas 1 y 2 se observa que la remoción de agua es mayor llegando a un
10% de humedad en un periodo de 35 horas, mientras que las rejillas 3 a 5 en un
lapso de 40 horas presentan todavía 20% de humedad, estas diferencias se deben a
que la temperatura no es uniforme en toda la cámara de secado. Los resultados
obtenidos son ajustados mediante diferentes modelos matemáticos, los cuales
ayudan a determinar la velocidad de secado, Dichos modelos son enlistados en la
tabla 1. Las rejillas 1 y 2 presentan un comportamiento logarítmico en tanto las
rejillas 3 a 5 se ajustan al modelo de Page.
Tabla 1. Modelos matemáticos para predecir curvas de secado.
Modelo Ecuación Newton MR= exp (-kt) Page MR= exp (-ktn) Page
modificado MR= exp (-(kt)n)
Logarítmico MR= a exp (-kt) + c Henderson y
Pabis MR= a exp (-kt)
En la figura 6 se representan las temperaturas obtenidas en el secador sin carga, con
reflectores, el promedio de temperatura en la parte superior es de 65°C, en la zona
media e inferior un promedio de 55 °C por un periodo de 6 horas. Colocar superficies
reflectoras ayuda a aumentar significativamente las temperaturas en toda la cámara
de secado.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 142
Figura 6. Variación de temperaturas en la cámara de secado evaluadas con
reflectores sin carga y radiación solar.
Figura 7. Variación de temperatura superior, media e inferior evaluadas en la cámara
de secado con carga con reflectores así como radiación solar.
La figura 7 muestra las temperaturas alcanzadas cuando el dispositivo es evaluado
con reflectores con tomate en rodajas, en la parte superior el promedio es de 55°C
esta temperatura es similar en la parte media, en la parte inferior la temperatura por
un periodo de 5 horas es de 45°C. Estas temperaturas son óptimas para llevar a
cabo la deshidratación de tomate.
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Temperatura superior Temperatura inferiorTemperatura media Radiacion solar incidente
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La figura 8 presenta la perdida de humedad del tomate con respecto al tiempo,
evaluada en el secador con reflectores. Las rejilla 1 y 5 muestran un 95% en pérdida
de humedad en un periodo de casi 10 horas, en tanto las rejillas 2-4 mantienen un
porcentaje entre el 10 y 27 % de humedad en el mismo periodo de tiempo. El
instalar los reflectores permite que la remoción de humedad se presente de forma
más homogénea en las rejillas en comparación cuando no son instalados los
reflectores. Los resultados obtenidos son ajustados a diferentes modelos
matemáticos de los cuales el modelo de page modificado presenta una mayor
correlación.
Figura 8. Perdida de humedad del tomate en rodajas con respecto al tiempo,
evaluando el dispositivo con reflectores.
Uno de los parámetros importantes a considerar para determinar la calidad del
tomate deshidratado son el color, el cual es atribuido al contenido de carotenoides
que son los responsables de proporcionar el color rojo al tomate, el licopeno es el
principal carotenoide presente en el producto [14].
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Hum
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Tiempo de deshidratado (h)
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Tabla 2. Evaluación L*, a*, b*, saturación y color del tomate deshidratado
En el proceso de secado sin reflectores (en cuartos) y con reflectores (rodajas)
fueron evaluados los parámetros de luminosidad (L*), y color (a*, b*) en cada una de
las rejillas. La saturación C* es obtenida por la ecuación 1 la cual depende de la
concentración de los colorantes o pigmentos y la diferencia de color E∆ descrita en
la ecuación 2 [15].
2*2** baC += (1)
Las diferencias de color (ΔE) correspondientes a cada una de las rejillas es obtenida
mediante la ecuación 2.
2*2*2* baLE ∆+∆+∆=∆ (2)
La tabla 2 muestra los valores de color contenido en los tomates, cuando es
deshidratado, los valores de ΔE representan la degradación de licopeno [15], esta
degradación es similar en varias de las rejillas, en las que se cuenta con valores
mayores de ΔE es debido a que en estas rejillas el tomate se quedó con un
porcentaje mayor de humedad.
Corte Rejilla L* a* b* C* ΔE
Rodajas
1 37.24 24.28 23.86 34.04 7.37 2 41.20 22.88 24.40 33.44 10.42 3 36.97 19.20 21.07 28.50 9.09 4 46.03 27.15 32.36 42.24 7.18 5 42.59 21.20 29.36 36.22 10.36
1 34.63 11.67 16.35 20.09 6.66 2 36.38 16.52 19.88 25.24 6.76
Cuartos 3 34.05 16.01 18.09 24.16 6.55 4 35.74 13.12 17.56 21.92 8.33 5 34.76 16.44 17.47 23.98 10.08
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Conclusiones
Fácil poder de adquisición de este tipo de dispositivos ya que por el tipo de
materiales utilizados su costo es bajo, también permite disminuir el uso de energías
provenientes de fuentes convencionales puesto que la fuente principal para su
funcionamiento es natural y gratuita.
Al ser evaluado el dispositivo sin reflectores las temperaturas son menores y no
homogéneas. Por lo tanto la remoción de humedad no se refleja uniformemente
prolongando el tiempo de secado.
Cuando es valuado con reflectores las temperaturas presentadas son mayores y
homogéneas, por los tanto la remoción de humedad es más uniforme en las rejillas,
minimizando los periodos de secado. Las curvas de secado son ajustadas al modelo
de page.
En base a los resultados arrojados previamente es claro que el usar reflectores
permite eficientar el dispositivo, homogenizando y elevando las temperaturas en la
cámara de secado.
Agradecimientos
A la Universidad Politécnica de Guanajuato mediante el Programa de Fortalecimiento
Institucional (PIFI), por su apoyo en la presentación de este trabajo en este foro.
Referencias [1] AA. El-Sebaii, S. Aboul-Enein, MRI. Ramadan, HG. El-Gohary. “Experimental
investigation of an indirect type natural convection solar dryer. Energy Conversion &
Management,” Appl. Opt. 43, 2251–66 (2002).
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Alvarez. “Deshidratado de tomates mediante un secador solar tipo gabinete con y sin
reflectores”, Memorias del XXXIV Encuentro Nacional y III Congreso Internacional de
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[13] C. Mezquitillo-Bocanegra, B. Ruiz-Camacho, O. Martínez –Alvarez.
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tomate saladette”, Revista Química hoy (aceptado 2013).
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by HPLC witn the L*, a*, b* color readings of a hydroponic tomato and relationship of
maturity with color and lycopene content,” 48, 1697-1702, (2000).
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 147
Diseño y construcción de un calentador solar con materiales de bajo costo.11
Resumen La implementación de calentadores solares para el calentamiento de agua
comienza a tener un mayor auge en nuestro país por el alto costo de los
combustibles fósiles, estos dispositivos reducen hasta un 80% el uso de estos
combustibles, reflejando así no solo un ahorro económico sino también un menor
daño ambiental. En el mercado existen dos tipos de calentadores solares; los de
tubo al vacío que alcanzan temperaturas hasta de 200°C y los calentadores planos
que alcanzan temperaturas de 80°C. Actualmente la adquisición de estos
calentadores solares resulta un tanto difícil, ya que por ser considerados nueva
tecnología su costo es elevado. El principal objetivo fue la elaboración de un
calentador solar plano de bajo costo, para esto los materiales con lo que se
construyó son reciclados, buscando siempre que la eficiencia de este, sea
equivalente a los comerciales. En esta primera etapa se realizóuna evaluación
tanto teórica como experimental al colector de placa plana para determinar las
pérdidas de calor que podrían presentarse y así determinar su eficiencia.
Palabras clave: calentador solar, colector de placa plana, materiales reciclados
Introducción
El calentamiento de agua constituye un gasto energético importante en el hogar
teniendo diversos usos como la higiene personal y la limpieza de la casa. A nivel
internacional existen algunos estudios referentes a este consumo. En general se
considera que un consumo medio típico es del orden de los 40 litros al día por
persona. En los países en desarrollo este consumo constituye entre el 30 y el 40%
del gasto de energía de un hogar, este porcentaje es mayor que en los países
11R. Mendoza-Rojas, B. Ruiz-Camacho, O. Martínez-Alvarez.*
Ingeniería en Energía. Universidad Politécnica de Guanajuato. Avenida Universidad Norte sin número,
sin colonia, Localidad Juan Alonso Cortázar, Gto.
*Corresponding author: [email protected]
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 148
desarrollados, donde el consumo de energía para producir agua caliente sanitaria, se
supone del 26% del consumo total de la vivienda [1].A nivel mundial, se ha
convertido en el segundo uso energético doméstico en importancia después de la
calefacción y la refrigeración. Por esta razón, el calentamiento de agua mediante
energía solar, más allá de ser una alternativa ecológica, se ha convertido en una
tecnología económicamente atractiva y competitiva en muchos países.
En los últimos años se está produciendo un aumento notable de instalaciones de
energía solar térmica en el mundo; los avances tecnológicos permiten la fabricación
de sistemas de mejor calidad, menor costo y la sociedad está concibiendo la
necesidad de sustituir los combustibles fósiles.
Los colectores solares son dispositivos utilizados para colectar, absorber y transferir
energía solar a un fluido, que puede ser agua o aire. La energía solar, puede ser
utilizada para calentar agua, para sistemas de calefacción o para climatización de
piscinas. Desde su primera invención, hace 120 años, se han desarrollado diversas
formas de colectores solares térmicos, que van desde los colectores planos a los
colectores parabólicos y helióstatos. Se estima que en todo el mundo, el área
instalada de colectores solares supera los 58x106
m2. En América Latina el uso de
colectores solares con este fin es muy bajo en contraste con otros países como los
europeos y China [2]. Para calentar agua a temperatura media, para calefacción de
espacios y para procesos industriales, las aplicaciones más utilizadas son los
colectores planos, en los cuales el área de la superficie absolvedora es la misma que
el área total del colector; o tubulares, en los que el absorvedor se encuentra dentro
de un tubo de vidrio al vacío. Estos últimos pueden incluir, ya sea dentro o fuera del
tubo, espejos cilindros-parabólicos para centrar la energía solar en el absorvedor.
Temperaturas de 40 a 70 ºC son alcanzadas fácilmente por los colectores planos; el
uso de superficies selectivas y reflectores junto a la retención de calor, hace que los
colectores de tubos de vacío alcancen temperaturas significativamente más elevadas
que van de 70 a 177 °C.
Un colector necesita ser seleccionado cuidadosamente de acuerdo a la temperatura
del fluido que debe proporcionar, para la aplicación prevista y de acuerdo al clima del
lugar en el cual va a estar emplazado. Con la finalidad de contribuir en el tema y
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siendo el colector de placa plana la parte en donde la energía solar incide de forma
directa, se llevó a cabo el diseño y construcción de dicho colector (Fig. 1) y su
utilización en un calentador solar plano, como el que se muestra en la figura 2, fue
construido de materiales reciclados, con la finalidad de disminuir hasta un 50%de su
costo. Los materiales empleados para la construcción fueron, madera, aluminio,
vidrio templado, lamina, tubo y conexiones de pvc hidráulico, pintura negra mate y
unicel. Para la elección de la tubería se evaluaron tres distintos materiales: cpvc,
cobre y latas de aluminio, los cuales fueron pintados de color negro y expuestos a
radiación solar, las temperaturas obtenidas en los diferentes materiales son
presentadas en la figura 3, en donde se observa que el aluminio presenta una ligera
temperatura mayor que los otros materiales evaluados incluso sobre el cobre que
presenta una mayor conductividad térmica, sin embargo las latas dealuminio al tener
paredes más delgadas que la tubería de cobre aumenta la conducción de calor y se
manifiesta en un ligero aumento de temperatura mayor que el de cobre.
Figura 1. Colector de placa plana construido de materiales reciclados.
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Figura 2. Calentador solar de placa plana [3].
Figura 3. Temperaturas obtenidas en la evaluación de distintos materiales y radiación
solar.
Primero se llevó a cabo la construcción de la base donde se ubica el vidrio, al ser de
un automóvil y tener figura de trapecio estará definiendo la forma y dimensiones del
colector, las medidas son 2.17 m. x 1.89 m. y con un ancho de 0.5m, formando así la
cubierta del dispositivo. Las latas de Aluminio fueron unidas con silicón para altas
temperaturas formando así pequeñas ecciones de la tubería posteriormente se
acoplaron codos de pvc hidráulico de 1 1/2in pues coincide su diámetro exterior con
el diámetro interior de las latas, de esta forma la tubería adquiere una configuración
en serpentín. La tubería está unida a la placa de lámina metálica utilizando
abrazaderas constituidas con las mismas latas de Aluminio evitando así
movimientos, dando mayor soporte y rigidez, para que la tubería no pueda separase.
Con la finalidad de evitar pérdidas de calor por los lados y la parte de abajo del
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colector se colocaron hojas de unicel como aislante con un espesor de 0.05m que a
su vez está cubierto por lámina tratando de mantener un equilibrio de temperaturas.
Para los cálculos teóricos de pérdidas de temperatura es importante definir las
características de los materiales. Espesor del aislante en el fondo y a los lados de
0.05 m. Distancia entre placa y cubierta 0.08 m. Emitancia de la placa de absorción
(película selectiva) y del vidrio, 0.12 y 0.88 respectivamente. Inclinación del colector
22º. Temperatura promedio de la placa de absorción 70.0º C Altura del colector
0.16m. Conductividad térmica del aislante 0.06 W/m C. teniendo en cuenta las
condiciones de temperatura y velocidad de viento promedio en lugar donde se
instalara el colector, temperatura ambiente de 23.8 °C y una velocidad de 1.8m/s.
Para evaluar la pérdida global de calor se siguió la metodología establecida por
diferentes autores acoplando las características de nuestros materiales [4-7]. Se
determinó el coeficiente de pérdidas superiores considerando una temperatura
promedio en la placa absolvedora de 70º C. utilizando la siguiente ecuación:
achrhwcphrcphc
Ut
−++
−+−
=
,1
,,1
1 (1)
Se determinó el coeficiente convectivo.
CmWvhw 2/54.12)8.1(8.37.58.37.5 =+=+= (2)
La temperatura promedio de placa Tp, suponiendo una temperatura de cubierta, Tc
inicial, igual a 45º C (restando 30º C a la temperatura de placa).
( )( )( )( )TaTc
TsTcTsTcTsTcachr c
−−++
=−22
,σε (3)
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Se considera que la temperatura del firmamento Ts, es igual a la temperatura
ambiente Ta, así la ecuación anterior se reduce a:
( )( )22, TsTcTsTcachr ++=− σε (3)
( )( )( ) KmW
xachr222
8
/774.515.29515.31815.29515.31888.01067.5,
=+
+=− −
Después, hr,p-c se calcula por la ecuación
( )( )111,
22
−+
++=−
cp
TcTpTcTpcphr
εε
σ (4)
( )( )
KmWcphr
xcphr
2
228
/992.0,
188.01
0121
15.31815.34815.31815.3481067.5,
=−
−+
++=−
−
Número de Rayleigh
vaTLgRa
3∆=
β (5)
( )( )
525
3
1019.21088.115.333
7.0)31815.348(81.9 xx
Ra =−
=−
El número de Nusselt es el coeficiente convectivo entre la placa y cubierta
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KmWLKNucphc 2/382.3, ==− (6)
Se obtiene el coeficiente de perdidas
KmWUt 2/436.3
774.5241.101
992.0382.31
1=
++
+
=
Ahora se determina una nueva temperatura de la cubierta la cual es:
( ) K
cphrcphcTaTpUtTpTc 84.306
,,=
−+−−
== (7)
Se calculó las pérdidas de borde e inferiores
CmWLKUb 2/2.1
05.006.0
=== (8)
El perímetro exterior fue usado para calcular las pérdidas del borde:
Ac
PGcLK
Ue
= (9)
( )( )( ) CmWUe 2/735.0015.1
09.091.62.1==
Finalmente el coeficiente global de pérdidas del colector es
UeUbUtUL ++= (10)
CUL 25.565W/m0.7351.23.629 =++=
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Conclusiones
La finalidad de utilizar materiales reciclados fue disminuir costos y evaluar con un
material diferente a lo que usualmente se utiliza, el cobre. Este material reciclado es
de aluminio, donde las características de transferencia de calor son menores a las
del cobre, sin embargo el espesor que se utiliza convencionalmente es mayor al
utilizado en este proyecto y esta es una ventaja clara bien utilizada en la parte de
conductividad del metal al fluido. El colector de placa plana es la parte esencial en un
calentador solar, en esta parte del proyecto se evaluó la perdida de calor en dicho
colector y presenta una buena eficiencia, sin embargo las pérdidas del colector se
pueden reducir aún más al tener un mejor aislante, en una segunda etapa se
evaluara y construirá el termo tanque, el cual se acoplara al colector, para determinar
las pérdidas totales del sistema y por consiguiente su eficiencia global.
Agradecimientos
A la Universidad Politécnica de Guanajuato mediante el Programa de Fortalecimiento
Institucional (PIFI), por su apoyo en la presentación de este trabajo en este foro.
También a Juan Manuel Rojas Peña por su apoyo para realizar este proyecto.
Referencias [1]. White Paper – ISES (Internacional Solar EnergySociety)- “Un Futuro Para el
Mundo en Desarrollo Basada en las Fuentes Renovables de Energía.” DieterHolm,
D.Arch. 2005.
[2]. C. Placco. L. Saravia. C. Cadena. Colectores solares para agua caliente.
INENCO, UNas –CONICET.
[3].http://www.alternativaenergetica.com.mx/calentador-solar-hipotecas-verdes.html
[4]. C. A. Flores barrios. M. M. Ruiz amelio Evaluación técnica y experimental de un
colector solar plano instalado en la uam-i México, D.F. abril 2005.
[5]. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente Área de
Desarrollo Sostenible y Salud Ambiental Organización Panamericana de la Salud.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 155
Oficina Sanitaria Panamericana – Oficina Regional de la. Organización Mundial de la
Salud. Teoría para el diseño de calentadores solares de agua.
[6]. C. Agustín. L. Martínez Díaz. V Sousa Santos. Cálculo de una instalación solar
térmica y fotovoltaica.
[7]. A. C. González. P. A. Rodríguez Aumente. Diseño de una instalación solar
térmica multipropósito para un edificio de viviendas en granada.
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Efecto de la longitud de las cadenas hidrocarbonadas de moléculas iónicas en las propiedades reológicas de crudos pesados12
Resumen En la producción y procesamiento del petróleo crudo, la agregación y precipitación
de asfáltenos impacta negativamente en la industria petrolera. Una vez
precipitados los asfáltenos tienden a actuar como estabilizadores de las
emulsiones que se generan en el mismo y causar problemas de movilidad y
separación. Se sabe que el petróleo posee entre sus componentes moléculas de
alto contenido de carbonos lineales, dichas moléculas, llamadas resinas son las
responsables de mantener al petróleo en estado fluido, es decir, evitan la
aglomeración de los asfaltenos. Una vez extraído el petróleo del pozo las
interacciones entre resinas-asfaltenos se ven alteradas de tal forma que comienza
el proceso de aglomeración y sedimentación de los asfaltenos. Bajo esta premisa
se propone el empleo de una serie de productos iónicos sintetizados cuyas
estructuras poseen largas cadenas de carbonos lineales (12 a 16 carbonos), con el
objeto de conseguir el efecto natural de las resinas y evitar la deposición de los
mismos, disminuyendo la viscosidad de la mezcla estudiada. Se presenta la
evaluación reológica del efecto del tamaño de las moléculas iónicas sintetizadas
(12 a 16 carbonos), la concentración del producto iónico empleado (200, 100 y 50
ppm) a la temperatura de trabajo del sistema 25ºC.
Palabras clave: Líquido iónico, asfaltenos, reología, crudo pesado.
12Nohra Gallardo-Rivas*, Ángel Moreno-Guerrero, Ana Mendoza-Martínez, Adriana Reyes-De la Torre,
Nancy Díaz-Zavala1, José Domínguez-Esquivel2. 1 División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Cd. Madero, J. Rosas y J.
Urueta S/N Col. Los Mangos, C.P. 89440, Cd. Madero, Tam., +52 (833) 357-48-20 Ext. 3111 2 Instituto Mexicano del Petróleo, Eje Central Lázaro Cárdenas, Norte 152, Col. San Bartolo
Atepehuacan, 07730 México D.F., +52 (55) 91758392
*Corresponding author: [email protected]
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Introducción
El principal desafío del desarrollo humano en el siglo XXI es conciliar la ciencia y la
tecnología orientada hacia la innovación productiva con la preservación de la
naturaleza y la satisfacción de la necesidades sociales de toda la humanidad en un
marco de sostenibilidad. Ante este panorama han surgido numerosos programas de
actuación que promueven el diseño, desarrollo e implementación de productos y
procesos químicos que reduzcan o eliminen el uso y producción de sustancias
peligrosas para el medio ambiente y la salud. Así, el continuo desarrollo tecnológico
que se está llevando en todas las áreas de la ciencia, y en particular en la química,
va orientado a la mejora de emisiones al ambiente, que resulten más económicos,
que utilicen menos cantidades de energía y materias primas. En definitiva, lo que se
pretende es la optimización de los mismos para alcanzar los máximos rendimientos
posibles con el menor impacto sobre el medio ambiente [1].
Los asfaltenos son los componentes más aromáticos y complejos de los aceites
crudos; grandes masas de los asfaltenos son los que definen las características de
los aceites pesados y bitúmenes [2], también parecen jugar un rol muy importante en
el ciclo global del carbono, derivando en asfaltenos iónicos que se encuentran por
toneladas en el lecho marino [3-4]. En particular, la comprensión del comportamiento
que provoca su precipitación para el eficiente uso de los recursos disponibles para su
análisis [5].
Estos materiales tienen la característica de que son sólidos de apariencia fina, su
color va desde el negro hasta el café oscuro, y se obtienen a partir del petróleo,
residuos del petróleo o materiales bituminosos, empleando disolventes parafínicos de
bajo peso molecular como el n-pentano y el n-heptano; son solubles en tolueno y
otros solventes aromáticos, como disulfuro de carbono y cloroformo (u otros
solventes de hidrocarburos clorados), no tienen un punto de fusión definido y
usualmente espuman y expanden cuando se calientan para dejar residuos
carbonáceos. Los asfaltenos comúnmente tienen un peso molecular alto, que va
desde 1000 hasta 20000 Da y un punto de ebullición por arriba de 540°C. Esta
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variación en el peso molecular manifiesta la existencia del fenómeno de asociación
intermolecular en los asfaltenos, y da como resultado valores altos en el peso
molecular [6].
A pesar de la diversidad de criterios que se adoptan al definir a los asfaltenos, hay un
acuerdo que establece que no son una especie química, sino una familia de
compuestos que presentan un comportamiento global característico, el cual causa un
marcado aumento en la viscosidad del crudo, provocando problemas en su
transporte y procesado.
Están constituidos principalmente por anillos aromáticos ligados con cadenas
alquílicas, cicloalcanos y compuestos heterocíclicos que poseen N, S y O. La
composición de esta fracción insoluble varía de yacimiento a yacimiento, y la
característica común, que los hace importantes para su estudio es que suelen
originar precipitados (sólidos de alta viscosidad) [7].
Los líquidos iónicos (LI´s) representan una alternativa con enorme potencial para
mantener dispersos a los asfaltenos, evitando la formación de grandes cadenas. Son
sales orgánicas que se encuentran en estado líquido a temperaturas próximas a la
ambiente. A estos nuevos disolventes se les ha atribuido el calificativo de “verde” por
el hecho de presentar una presión de vapor despreciable a temperatura ambiente,
siendo además fácilmente reciclables y reutilizables [8].
Además, las propiedades de los LI´s son fácilmente modulables mediante la
adecuada selección del anión y catión constituyentes del mismo, lo que permitiría
diseñar un producto para cada aplicación concreta [9]. Esta propiedad permite el
diseño de LI´s de baja toxicidad y alta degradabilidad para la aplicación en las
diversas áreas de química, síntesis orgánica, bioquímica, electroquímica y catálisis.
Las grandes posibilidades científico-técnicas que presentan los líquidos iónicos han
suscitado un enorme interés en la comunidad científica tal y como se pone de
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manifiesto en el crecimiento exponencial del número de publicaciones sobre este
tema en los últimos años [10-12].
El presente trabajo se desarrolló a partir de la problemática que presentan los
asfaltenos dentro del transporte de crudo, sintetizando una serie de LI´s teniendo
como base el catión imidazol y variando la longitud de la cadena hidrocarbonada
sustituyente para producir cationes funcionalizados, esto con el objeto de mejorar las
propiedades reológicas del crudo tratado y a su vez conocer las propiedades de esta
nueva familia sintetizada.
Metodología
En la tabla (1), se enlistan los diversos reactivos empleados en la síntesis de los
diferentes líquidos iónicos, a partir del imidazol, todos los reactivos fueron
suministrados por Sigma Aldrich Co.
Tabla 1. Reactivos y sus características.
Nombre Densidad (g/cm3)
Punto de ebullición
(0C) Pureza
(%)
Imidazol ----- 256 99 Bromododecano 1.04 145 97
Bromotetradecano 0.932 175 97 Bromohexadecano 0.999 190 97 Etanoato de sodio 1.528 300 99
Eter etílico 0.71 34.6 ≥ 99 Etanol 0.806 78 99.5
Síntesis del líquido iónico
Se sintetizaron 9 líquidos iónicos repartidos en 3 familias cuyos miembros guardan
cierta relación en sus características estructurales. Esto implica un igual número de
mecanismos de reacción. Sin embargo, es posible agruparlos en dos reacciones
generales, la primera constituye la formación de los precusores (N-alquilimidazol) y la
segunda reacción es para la generación del catión funcionalizado o cuaternización de
la molécula precursora (N,N-dialquilimidazol.
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Síntesis de los precursores N-alquilimidazol
Se sintetizaron precursores catiónicos mono-alquilados o N–alquilimidazol a partir del
compuesto imidazol, mediante el siguiente mecanismo:
NH N + R1 Br +R1
N N Na Br
NaOEtEtOH
T = 60 - 80 ºC
24 horasAtmosfera N2
Agitación
Se tiene una reacción de sustitución, donde se elimina el protón del imidazol para ser
sustituido por la cadena alquílica del respectivo bromo alcano.
Síntesis y funcionalización de los cationes N, N´-dialquilimidazol
Para la obtención de los cationes funcionalizados se recurre a la técnica de
cuaternización del N-alquilimidazol, es decir, mediante protonación de la molécula
que constituirá la parte catiónica del líquido iónico, mediante el siguiente mecanismo
de síntesis general:
R1N N +
R1
N
N+
R2
R2 X X-
DisolventeT = 80 ºC
24 horasAgitación
X: Br-
La metodología de síntesis es similar a la obtención de los N-alquilimidazol con sus
variantes en el disolvente y no hay obtención de productos secundarios, aquí
tenemos una reacción de adición en donde todos los elementos que constituyen al
compuesto protonador se adicionan al N-alquilimidazol como parte del catión mismo
o bien como anión.
Evaluación de propiedades reológicas de crudos pesados
La materia prima utilizada fue el crudo Cacalilao, el cual fue proporcionado por el
Instituto Mexicano del Petroleo (IMP). Donde se utilizaron 3 de los 9 líquidos iónicos
sintetizados (Tabla 2), los cuales para facilitar su nomenclatura se les otorgó una
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clave a cada uno, siendo estas : 1B12, 2B14 y 3B16 respectivamente en orden de
aparición. Después se procedió a realizar una solución de NaOH a O.1 N.
Posteriormente se pesaron las cantidades necesarias de cada liquido iónico para
obtener la concentración deseada (50, 100 y 200 ppm) los cuales fueron disueltos en
el NaOH previamente preparado. Se pesaron 3 gr. de cada crudo para llevar a cabo
las pruebas.
Se analizaron en el reómetro con una cantidad de 2 ml. de la solución preparada
para cada líquido iónico, donde fue previamente homogeneizada la mezlca. Se
obtuvieron los resultados de la evaluación reologica para el posterior análisis del
efecto producido por el LI en el crudo.
Se utilizó el reómetro Anton Paar MC301 en las instalaciones de la División de
Estudios de Posgrado e Investigación del ITCM; con la geometría de placas
paralelas; [d=1 mm], velocidad de corte d(gamma)/dt = 15 1/s y número de puntos de
medición 31 Pts.
Tabla 2. Series de líquidos iónicos.
N N
Br-
N N
Br-
Br-
N N N N
Br-
N N
Br-
1B12 1B14 1B16
2B12
3B12
2B14
3B14
2B16
3B16
Br-
N N
Br-
N N
Br-
N N
Br-
N N
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Resultados
Síntesis y caracterización general de los líquidos iónicos
Se sintetizaron un total de nueve líquidos iónicos, con características físicas bien
definidas, en la tabla 3 se presentan el aspecto (imagen fotográfica), peso molecular,
coloración. Se observa cómo un cambio en la coloración y en la consistencia con un
incremento en el número de carbonos en las cadenas incrustadas en el imidazol,
teniendo que la coloración se intensifica al aumentar la cadena y también se inicia el
proceso de solidificación, comenzando con una cristalización.
Tabla 3. Aspectos generales de los líquidos iónicos sintetizados.
En la tabla 4 se presentan la viscosidad y gravedad específica del crudo utilizado,
Cacalilao, determinado mediante el método ASTM-D-70, el valor obtenido de
gravedad especifica (12.90 °API) coloca al crudo estudiado dentro de la clasificación
Nombre: Bromuro de 1-dodecil 3-dodecilimidazol PM: 484.909 Color: oro claro 80% traslucido Aspecto: líquido proceso de cristalización
1B12
Nombre: Bromuro de 1-dodecil 3-tetradecilimidazol PM: 512.909 Color: amarillo canario claro opaco Aspecto: Cristalizado
1B14
Nombre: Bromuro de 1-dodecil 3-hexadecilimidazol PM: 539.909 Color: amarillo claro 10% traslucido Aspecto: líquido con sedimentación de cristales blancos
1B16
Nombre: Bromuro de 1-tetradecil 3-dodecilimidazol PM: 512.909 Color: hueso Aspecto: sólido grumoso
2B12
Nombre: Bromuro de 1-tetradecil 3-tetradecilimidazol PM: 540.909 Color: amarillo claro Aspecto: Cristalizado
2B14
Nombre: Bromuro de 1-tetradecil 3-hexadecilimidazol PM: 565.909 Color: oro claro 60% Aspecto: líquido con cristales
2B16
Nombre: Bromuro de 1-hexadecil 3-dodecilimidazol PM: 537.909 Color: oro claro 40% Aspecto: líquido con sedimentación cremosa
3B12
Nombre: Bromuro de 1-hexadecil 3-tetradecilimidazol PM: 565.909 Color: oro claro 80% Aspecto: líquido espeso
3B14
Nombre: Bromuro de 1-hexadecil 3-hexadecilimidazol PM: 590.909 Color: beige claro Aspecto: sólido mantecoso
3B16
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de crudo pesado, esta clasificación es establecida por el Instituto Americano del
Petróleo (American Petroleum Institute, API)[13].
Tabla 4. Características generales del crudo
Cacalilao
Abreviatura Viscosidad (cP)
Gravedad Especifica
(°API) C1 16.066 12.90
Por otro lado en la tabla 5 se presenta la fracción de SARA (% peso) del crudo
estudiado, determinado mediante el método ASTM-D2007-98. Se observa que el
crudo Cacalilao posee 15.39 % de asfaltenos, estos componentes son los que le dan
el carácter de crudo pesado a un petróleo, esto y su relación con las resinas permiten
clasificar y diseñar el tipo de moléculas que podrían ser utilizadas para cambiar sus
propiedades reológicas, dicho de otra manera, disminuir su viscosidad.
Tabla 5. Fracción de SARA en % peso del
crudo.
Componente % Saturados 20.83 Aromáticos 34.46
Resinas 29.32 Asfáltenos 15.39
Análisis reológico a crudos pesados
Se realizó la evaluación reológica del crudo Cacalilao, se analizó el blanco a dos
temperaturas de trabajo (25 y 50°C) con la finalidad de tener un punto de referencia
y hacer una comparación cuando se adicione el agente alcalinizante (NaOH) y de
esta manera correlacionar los efectos que involucran el sistema crudo/LI/NaOH.
Con los datos de cada corrida se realizó la comparación del efecto del aditivo,
temperatura y los líquidos iónicos en la reducción de la viscosidad. En la figura 1 se
presenta la gráfica perteneciente al blanco de Cacalilao (C1), donde se varió la
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cantidad de disolvente NaOH 0.1 N a diferentes volúmenes (0.5, 1 y 2 ml), en este
caso cuando se le adiciona NaOH 0.1 N con 0.5 y 1 ml solo reduce un 50 % la
viscosidad con respecto al C1 a 25°C, caso contrario cuando se le adiciona 2 ml se
logra observar una reducción de hasta el 99%, por tal motivo este misma relación de
2 ml se probó en los experimentos sucesivos.
Figura 1. Viscosidades del C1 con diferentes volúmenes de NaOH 0.1 N.
La tabla 6 presenta los valores de viscosidad y porcentajes de reducción obtenidos a
25 y 50°C con el disolvente (NaOH 0.1 N) a diferentes volúmenes. Este resultado
permite la elección de las condiciones de trabajo posteriores (medio y temperatura),
esta evaluación considera que la temperatura de extracción del petróleo de
yacimiento está entre 50-60°C y que una condición alcalina favorece la movilidad del
petróleo, reduciendo la viscosidad de este.
Tabla 6. Viscosidades de blancos de crudo C1 a T = 25°C y 50°C
Muestra Viscosidad [cP]
Disminución [%]
C1 25°C 18976 ----------------- C1 Bco + 0.5 ml
NaOH 1959.70 89.67
C1 Bco + 1 ml NaOH 1418.80 92.52
C1 Bco + 2 ml NaOH 62.22 99.67
C1 50°C 3490.90 81.60 C1 Bco + 2 ml 40.39 99.78
0 20 40 60 80 1000
5000
10000
15000
20000Vi
scos
idad
[cP]
Velocidad de corte [ 1/s ]
C1 BLANCO C1 Blanco + 1 ml NaOH C1 Blanco + 0.5 ml NaOH C1 Blanco 50°C C1 Blanco + 2 ml NaOH 50°C C1 Blanco + 2 ml NaOH
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NaOH (50 °C)
La figura 2 se presenta los reogramas de C1 con los tres líquidos iónicos de estudio
a una concentración de 200 ppm con un volumen constante de 2 ml, se observa a
bajas velocidades de corte (< 5 1/s) una inestabilidad que puede ser atribuida al
proceso de homogenización de la muestra. A mayores velocidades de corte (a partir
de 10 1/s), se presentan comportamientos tipo newtoniano, la caída de la grafica es
más notable en la muestra C1-2B14, seguida de la C1-1B12 y por último la muestra
C1-3B16 presenta un comportamiento lineal, se observa que la variación en la
concentración del LI tuvo un efecto significativo ya que presentan reducciones de
viscosidad del orden del 99.75 % comparándolo con el blanco del crudo C1 a 25 °C
(figura 1), los efectos de los tres líquidos iónicos empleados son similares con una
diferencia menor al 1 %.
Figura 2. Viscosidades del C1 con diferentes líquidos iónicos a 200 ppm.
La tabla 7 presenta los valores de viscosidad y porcentajes de reducción obtenidos
para cada líquido iónico estudiado a 25°C con el disolvente (NaOH 0.1 N) a 200 ppm.
Tabla 7. Viscosidades C1 con diferentes líquidos iónicos a 200 ppm a T = 25°C.
Muestra Viscosidad [Cp]
Disminución %
Cacalilao (C1) 18976 --------------- C1 - 1B12 22.1 98.88 C1 - 2B14 46.9 99.75
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C1 - 3B16 29.5 99.84
La figura 3 se presenta los reogramas de C1 con los tres líquidos iónicos de estudio
a una concentración de 100 ppm con un volumen constante de 2 ml, se observa a
bajas velocidades de corte (< 5 1/s) una pequeña inestabilidad para los sistemas C1-
1B12 y C1-3B16 que puede ser atribuida al proceso de homogenización de la
muestra, mientras que la muestra C1-2B14 presenta mayores inestabilidades
prácticamente hasta una velocidad de corte de 20 1/s esto podría atribuirse a la
disminución de la concentración, una menor disponibilidad de moléculas que
estabilicen el sistema, sin embargo se tendrá que corroborar a concentraciones
menores. En los sistemas 1B12 y 3B16 el equilibrio se alcanza a la misma viscosidad
final, sin embargo es más rápido cuando se trabaja con el 3B16, se puede pensar
que el tamaño de la molécula influye en la rapidez, pero que además un sistema que
emplee moléculas de gran tamaño tendería a hacer equilibrios menos dispersos aun
a bajas velocidades de corte. Nuevamente se observa el comportamiento
newtoniano, variando únicamente la intensidad del comportamiento, es decir, la
caída de la grafica es más claro y notable en la muestra C1-1B12 y C1-3B16,
mientras que la muestra C1-2B14 presenta un comportamiento más dispar
preservando de manera general la tendencia, se observa que la variación en la
concentración del LI tuvo un efecto significativo ya que presentan reducciones de
viscosidad del orden del 99.84 % comparándolo con el blanco del crudo C1 a 25 °C
(figura 1), los efectos de los tres líquidos iónicos empleados son similares con una
diferencia menor al 0.1 %.
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Figura 3. Viscosidades del C1 con diferentes líquidos iónicos a 100 ppm.
La tabla 8 presenta los valores de viscosidad y porcentajes de reducción obtenidos
para cada líquido iónico estudiado a 25°C con el disolvente (NaOH 0.1 N) a 100 ppm.
Tabla 8. Viscosidades C1 con diferentes líquidos iónicos a 100 ppm a T = 25°C.
Muestra Viscosidad [Cp]
Disminución %
Cacalilao (C1) 18976 --------------- C1 - 1B12 29.8 99.84 C1 - 2B14 17 99.91 C1 - 3B16 28.7 99.85
La figura 4 se presenta los reogramas de C1 con los tres líquidos iónicos de estudio,
a la menor concentración de este estudio (50 ppm) con un volumen constante de 2
ml, se observan inestabilidades en los tres sistemas hasta una velocidad de corte de
15 1/s esto al igual que en los casos anteriores se puede atribuir al proceso de
homogenización de la muestra o bien a la disminución de la concentración, una
menor disponibilidad de moléculas de líquido iónico que estabilicen el sistema esto
0
20
40
60
80
100
120cP
0 20 40 60 80 1001/s
Shear Rate .
Dra. Nohra V. Gallardo Rivas - ITCM
Visc
osid
ad [c
P]
C1-3B16-100 ppm 1
PP50-SN23123; [d=1 mm]
Velocidad de corte [1/s]
C1-1B12-100PPM 1
PP50-SN23123; [d=1 mm]
C1-2B14-100 ppm 1
PP50-SN23123; [d=1 mm]
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se observó a una concentración mayor (100 ppm) por lo se corrobora este
comportamiento. Nuevamente se observa el comportamiento newtoniano, la caída de
la viscosidad en las graficas 1B12 y 3B16 es más claro, mientras que en la muestra
2B14 presenta un comportamiento disperso preservando de manera general la
tendencia, se observa que la variación en la concentración del LI tuvo un efecto
significativo ya que presentan reducciones de viscosidad del orden del 99.78%
comparándolo con el blanco del crudo C1 a 25 °C (figura 1), los efectos de los tres
líquidos iónicos empleados son similares con una diferencia menor al 0.1%.
Figura 4. Viscosidades del C1 con diferentes líquidos iónicos a 50
ppm.
La tabla 9 presenta los valores de viscosidad y porcentajes de reducción obtenidos
para cada líquido iónico estudiado a 25 °C con el disolvente (NaOH 0.1 N) a 50 ppm.
0
20
40
60
80
100
120cP
0 20 40 60 80 1001/s
Shear Rate .
Dra. Nohra V. Gallardo Rivas - ITCM
Visc
osid
ad [c
P]
Velocidad de corte [1/s]
C1-1B12-50 ppm 1
PP50-SN23123; [d=1 mm]
C1-3B16-50 ppm 1
PP50-SN23123; [d=1 mm]
C1-2B14-50 ppm 1
PP50-SN23123; [d=1 mm]
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 169
Tabla 9. Viscosidades C1 con diferentes líquidos iónicos a 50 ppm a T = 25°C.
Muestra Viscosidad
[Cp] Disminución
% Cacalilao (C1) 18976 ---------------
C1 - 1B12 31.1 99.83
C1 - 2B14 23.9 99.87
C1 - 3B16 42.3 99.78
Conclusiones
Fue posible sintetizar una serie de líquidos iónicos con cationes funcionalizados con
moléculas alquílicas alcanzando características fisicoquímicas idóneas para ser
utilizados como modificadores de la viscosidad del crudo Cacalilao (C1). Se concluye
además que todos los productos estudiados favorecen la reducción de la viscosidad
del crudo estudiado, logrando reducciones 99.88% hasta el 99.91%, la variación de
la concentración no ofrece demasiadas diferencias en cuanto a la eficiencia, sin
embargo la disminución de la misma tiende a conseguir sistemas más estables aun a
bajas velocidades de corte. Por último el incremento de la cadena hidrocarbonada no
afecta de manera significativa la reducción de viscosidad, pero tiende, al igual que la
concentración, a generar sistemas más estables y que requieren velocidades de
corte más bajas para alcanzar el equilibrio.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Instituto Tecnológico de Cd. Madero por el apoyo otorgado
para lograr los objetivos de este trabajo, y se agradece además al Fondo SENER-
CONACyT por el apoyo al proyecto “Mejoramiento de las propiedades físicas de
crudos pesados” Clave de Registro ITCM 130363.
Referencias [1] A. Pérez, Los líquidos iónicos como nuevos medios de reacción y separación en
reacciones de transesterificación enzimática, Universidad de Murcia, España;
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 170
Facultad de Química; Departamento de Ingeniería Química; Tesis Doctoral, pag. 1.
(2007).
[2] O. C. Mullins, E. Y. Sheu, Hammami, A. Marshall, A. G., Eds., Asphaltene, Heavy
Oils and Petroleomics, Springer: New York. (2007).
[3] T. Koch, T. Dittmar. Thermogenic organic matter dissolved in the abyssal ocean.
Marine Chemestry, num.102, pag. 208–217. (2006).
[4] L. A. Stanford, S. Kim, G. C. Klein, D. F. Smith, R. P. Rodgers, A. G. Marshall.
Identification of water-soluble heavy crude oil organic acids, bases, and neutrals by
electrospray ionization and field desorption ionization Fourier transform ion cyclotron
resonance mass spectrometry, Environmental Science & Technology, num.41, 2696–
2702.(2007).
[5] H. Zeng, Y. Song, D. Johnson, O. Mullins. Critical Nanoaggregate Concentration
of Asphaltenes by Direct-Current (DC) Electrical Conductivity, Energy & Fuels, num.
23, pag. 1208. (2009).
[6] J. G. Speight. The chemistry and technology of petroleum, Marcel Dekker. (1998).
[7] R. Sheldon, Catalytic reactions in ionic liquids, Chemical Communications. vol 23,
pag. 2399 – 2407. (2001).
[8] S. Dzyuba, A. Bartsch, Recent advances in applications of room-temperature ionic
liquid – superficial carbon dioxide systems. Angewandte Chemie International Edition
Vol. 42, pag. 148 – 150. (2003).
[9] H. Olivier-Bourbigou, L. Magna, Ionic liquids: Perspectives for organic and
catalytic reactions, Journal of Molecular Catalysis A, pag. 182-183 (2002).
[10] E. J. Beckman, Supercritical and near-critical CO2 in green chemical synthesis
and processing, The Journal of Supercritical Fluids, vol.28, pag. 121-191. (2003).
[11] P. Wasserscheid, T. Welton, Eds. Ionic Liquids in Synthesis; Wiley –VHC Verlag:
Weinheim, Germany. (2003).
[12] M. J. Atkins, P. Davey, G. Fitzwater, O. Rouher, K. R. Seddon, J. Swindall,
(QUILL), Ionic Liquids: A map por industrial
innovation.(2004).
[13] Tipos de petróleos crudos. http://www.imp.mx/petroleo/tipos.htm. (2012).
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 171
Estudio de la hidrodinámica en un tanque agitado aireado13
Resumen En los procesos industriales se requiere conocer el comportamiento hidrodinámico
de cada operación unitaria con el fin de predecir y controlar alguna variable de
interés. En el estudio de la hidrodinámica de tanques agitados intervienen variables
como: el diámetro del tanque, la velocidad y potencia de agitación, el tipo de
impulsor, el flujo de gas, etc. En la industria un aspecto importante es el gasto
energético, el cual puede traducirse en pérdidas económicas; éstas pueden ser
minimizadas a través del estudio hidrodinámico que permitirá la optimización del
sistema. En este estudio se realizaron experimentos en un equipo tipo tanque
agitado (marca GUNT CE-320) con un volumen de operación de 13 L y un impulsor
tipo pala plana, el cual fue acondicionado con un sistema de aireación. Se
observaron patrones de flujo a distintas condiciones de velocidad de agitación y
flujo de gas, se obtuvieron curvas para determinar la potencia de mezclado aireada
y no aireada en función del número de aireación y del número de Reynolds,
respectivamente. También se obtuvo una correlación tipo Michel & Miller para
determinar la potencia gaseada para este tipo de sistema. Se demuestra que la
correlación obtenida concuerda con lo reportado en la literatura
OCIS codes: Impulsor tipo pala, potencia de agitación gaseada, correlación tipo
Michel & Miller.
Introducción
El estudio de la hidrodinámica comprende de todo aquel fluido en movimiento,
entiéndase por fluido tanto líquidos como gases. La descripción hidrodinámica de un
sistema no se puede realizar solamente en base a datos teóricos ya que cada
sistema es diferente, así como sus condiciones de operación [1], por lo que es
indispensable realizar experimentos adecuados que arrojen datos congruentes, a
13J.C. Rodríguez Sierra*, Alida Monserrat Rojas Velázquez, Laura Zoe Vargas Aldaco1 1Departamento de Formación Integral e Institucional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de
Ingeniería Campus Guanajuato del Instituto Politécnico Nacional. Av. Mineral de Valenciana No. 200
Fracc. Industrial Puerto Interior, C.P. 36275 Silao de la Victoria, Guanajuato, México.
*Corresponding author: [email protected]
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 172
partir de los cuales se pueda generar información estadística y relevante para
describir a un sistema en particular. Los reactores son ampliamente usados en las
industrias biotecnológica, farmacéutica y alimenticia, entre otras. Existen muchos
tipos de reactores y se pueden clasificar de acuerdo a su modo de operación: lote,
lote alimentado y continuo, también se dividen a su vez en reactores tipo tanque
agitado y tubulares [2,3]. Los tanques agitados son a menudo utilizados para realizar
biorreacciones, en los cuales se requiere de la implementación de gases, por
ejemplo oxígeno; de ahí el nombre de tanque agitado aireado. Para introducir algún
gas de interés a los tanques agitados es necesario el uso de spargers o aspersores,
éstos son diseñados con geometrías y materiales diversos con el objetivo de
distribuir del gas. Para mezclas gas-líquido se utilizan spargers en forma de “L”, de
anillo con múltiples orificios, de placa perforada y los de boquilla u orificio simple. El
sparger y el impulsor son diseñados dependiendo del objetivo del proceso (ej.
establecer un patrón de flujo, obtener un tamaño específico de burbuja, aumentar la
transferencia de calor y/o de masa, etc.). Los patrones de flujo dependen en gran
medida del tipo de impulsor, por lo que los impulsores se han clasificado
dependiendo del patrón de flujo que estos ofrezcan: de flujo axial y de flujo radial [3].
Los impulsores de flujo axial son todos aquellos que cuentan con algún tipo de
inclinación o ángulo (𝜃 < 90°) en sus aspas con respecto a la horizontal, como el
impulsor tipo hélice. Los impulsores clásicos de flujo radial son los llamados Rushton
y de palas planas (de 2 o más aspas), estos tienen sus aspas en un ángulo recto. El
mezclado es uno de los factores más importantes en los tanques agitados, siendo la
operación que induce el movimiento del fluido en el sistema. El movimiento es
proporcionado por uno o más impulsores, el o los cuales están sujetos a una flecha y
su configuración de espaciado depende de la altura del líquido en el tanque. El
impulsor requiere de cierta energía para producir el movimiento del fluido, esta
energía se describe como la potencia requerida para homogenizar el sistema a
través de un impulsor, y se puede dividir en dos casos: potencia no aireada
(interacción de la fase líquida) y potencia aireada o gaseada (interacción entre dos
fases: gas y líquido). El cálculo experimental de la potencia no aireada y aireada se
puede obtener al estimar la potencia neta inyectada al líquido o sistema multifásico
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 173
de estudio. El gaseado afecta el consumo de potencia, esto se debe a que el gas en
forma de burbujas cambia las propiedades del sistema, disminuyendo la densidad de
la mezcla, particularmente en la vecindad del impulsor [4,5]. La aireación puede
reducir hasta en un tercio del valor original de la potencia. Una de las expresiones
más conocidas que se ha usado para determinar el efecto de la aireación sobre el
consumo de la potencia es la correlación de Michel & Miller [4,6]. Sin embargo,
algunas correlaciones de este tipo están sujetas a los factores de forma (geometría)
del tanque y del impulsor, además no todas las correlaciones muestran los intervalos
en las que son válidas. Este trabajo se centra en la obtención de las correlaciones
del tipo Michel & Miller, así como determinar los intervalos de valides para un tanque
agitado aireado no convencional.
Materiales y Métodos
La experimentación se llevó a cabo en un equipo de tanque agitado marca GUNT
CE-320 con capacidad máxima de 25 𝐿 y un diámetro de 25 𝑐𝑚. El impulsor tipo pala
plana se localizó a 10 𝑐𝑚 sobre el fondo del recipiente, el diámetro del impulsor es de
10 𝑐𝑚 y tiene un ancho de pala de 1.3 𝑐𝑚. La altura del líquido es igual al diámetro
del tanque, el tanque tiene cuatro deflectores de 4 𝑐𝑚 de ancho y están separados a
1 𝑐𝑚 de la pared aproximadamente. La aireación se realizó a través de un aspersor
tipo L de boquilla simple con un diámetro nominal de 1 8� ", éste fue fijado al tanque y
colocado por debajo el impulsor, el flujo suministrado de aire fue controlado y medido
por un rotámetro marca Cole-Parmer de acrílico con una escala de 2 − 25 𝐿𝑃𝑀. La
potencia consumida por el motor para el sistema no-aireado y aireado, se estimó por
la siguiente ecuación:
𝑃 = 𝐴 ∙ 𝑉 (1)
Donde 𝑃 es la potencia en Watts, 𝑉 el voltaje en Volts y 𝐼 es la corriente en Ampers.
La corriente fue medida a través un multímetro digital marca PROMAX modelo PD-
185. La experimentación se realizó con agua de servicio a temperatura y presión
ambiente.
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2.1 Estimación de la Potencia Neta
Para determinar la potencia neta (𝑃𝑁) se requiere estimar la potencia disipada (𝑃𝐷), la
potencia disipada se estimó realizando corridas a diferentes velocidades de
agitación, utilizando aire como fluido. La potencia neta se calcula a través de la
siguiente ecuación:
𝑃𝑁 = 𝑃𝐵 − 𝑃𝐷 (2)
Donde 𝑃𝐵 es la potencia bruta y se obtuvo directamente de las corridas
experimentales.
2.2 Estimación de la Potencia no-Aireada
La potencia de agitación no-aireada se determinó a distintas velocidades (𝑁𝑖), la
relación 𝐻𝐿 𝐷𝑇⁄ fue de 1:1, las mediciones se realizaron con intervalos de 50 rpm
iniciando en 50 rpm y hasta 1000 rpm. Con los datos obtenidos se puede construir un
gráfico donde se relaciona al número de Reynolds (𝑅𝑒𝑖) y el número de potencia
(𝑁𝑝), donde se define al número de Reynolds como:
𝑅𝑒𝑖 = 𝜌∙𝑁𝑖∙𝐷𝑖2
𝜇 (3)
y el número de potencia como:
𝑁𝑝 = 𝑃𝑁𝜌∙𝑁𝑖3∙𝐷𝑖
5 (4)
2.3 Estimación de la Potencia Aireada.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 175
La potencia de agitación aireada se determinó a distintas velocidades (𝑁𝑖) y
diferentes velocidades de aireación: 0.416, 0.833, 1.25 𝑦 1.64 𝑣𝑣𝑚 respectivamente.
En cada corrida se fijó una velocidad de aireación y se variaron las velocidades de
agitación en intervalos de 50 rpm iniciando en 50 rpm y hasta 1000 rpm. Con los
datos se puede elaborar un gráfico para determinar la potencia gaseada como una
relación de la potencia aireada/potencia no-aireada �𝑃𝑔 𝑃𝑁� � en función del número
de aireación 𝑁𝑎, donde el número de aireación se define como:
𝑁𝑎 = 𝐹𝑔𝑁𝑖∙𝐷𝑖
3 (5)
Donde 𝐹𝑔 es el flujo volumétrico de gas en 𝑚3𝑠� . Por otro lado, Michel y Miller
proponen la siguiente ecuación para determinar la potencia gaseada:
𝑃𝑔 = 𝛼 ∙ �𝑃𝑁2𝑁𝑖𝐷𝑖3
𝐹𝑔0.56� �
𝑛
(6)
Donde 𝑛 = 0.45. La Ec. (6) fue linealizada de la siguiente manera:
ln (𝑃𝑔) = ln(𝛼) + 𝑛 ∙ 𝑙𝑛 �𝑃𝑁2𝑁𝑖𝐷𝑖3
𝐹𝑔0.56� � (7)
Para el sistema gas-líquido se puede encontrar las constantes de esta correlación a
través de una regresión.
Resultados y Discusión La Figura (1) muestra el patrón de flujo observado, el cual tiene un comportamiento
del tipo radial (mostrado a través de flechas).
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 176
Figura 1. Patrón de flujo observado para un tanque agitado aireado con un impulsor
de pala plana y un sistema de aireación tipo L de boquilla simple.
La Figura (2) muestra la correlación que hay entre el número de potencia (𝑁𝑝) y el
número de Reynolds (𝑅𝑒𝑖), donde se observar una región laminar alrededor del 104,
sin embargo la región transitoria puede estar entre 4 ∙ 104 y 2 ∙ 105, la región
turbulenta se espera esté a 𝑅𝑒𝑖 > 3 ∙ 105. También se observa el valor de 𝑁𝑝
constante alrededor de 4 para la región turbulenta.
Figura 2. Correlación entre número de potencia y el número de Reynolds para un
impulsor tipo pala plana sin aireación.
De la Figura (3) a la Figura (5) se muestran la relación de la potencia aireada con la
no aireada en función del número de aireación. En la Figura (3) se observa que a
1
10
100
1.00E+03 1.00E+04 1.00E+05 1.00E+06
Np
Rei
Potencia No-Aireada
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bajas velocidades de agitación la potencia se mantiene constante, es decir, la
potencia no se ve afectada por el flujo de gas ni tampoco por la velocidad del
impulsor en el intervalo de 50 a 100 rpm.
Figura 3. Requerimientos de potencia para la agitación de sistemas aireados con un
impulsor tipo pala plana en un intervalo de velocidades de 50-105 rpm.
En la Figura (4) se observa una relación de la potencia aireada con la no aireada con
un valor constante de 0.65 ± 0.05 , esta relación es válida para velocidades de
agitación en un intervalo de 150 a 450 rpm y números de aireación de 0.01 a 0.14.
Figura 4. Requerimientos de potencia para la agitación de sistemas aireados con un
impulsor tipo pala plana en un intervalo de velocidades de 153-450 rpm.
La Figura (5) muestra como decrece la potencia gaseada en función del número de
aireación para velocidades de 500 a 1000 rpm y números de aireación de 5 ∙ 10−3 a
4 ∙ 10−2. Este comportamiento sigue lo mostrado por la literatura [3,4], sin embargo
los resultados obtenidos no pueden ser comparados directamente con la literatura
0.0
1.0
2.0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Pg/P
N
Na
Potencia Aireada
50 rpm 62 rpm 70 rpm 80 rpm 92 rpm 105 rpm
0.0
0.5
1.0
0 0.05 0.1 0.15
Pg/P
N
Na
Potencia Aireada
153 rpm 200 rpm 252 rpm 301 rpm
353 rpm 402 rpm 450 rpm
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 178
por que no se tienen los factores de forma estándar, sin embargo se puede realizar
una corrección para su comparación, como se menciona en [4].
Figura 5. Requerimientos de potencia para la agitación de sistemas aireados con un
impulsor tipo pala plana en un intervalo de velocidades de 503-1004 rpm.
La Figura (6) muestra la regresión lineal para la estimación de la constante de la Ec.
(6), se encuentra que esta constante tiene un valor de 𝛼 = 0.6598, la correlación
obtenida es:
𝑃𝑔 = 0.6598 ∙ �𝑃𝑁2𝑁𝑖𝐷𝑖3
𝐹𝑔0.56� �
0.45
(8)
La constante 𝛼 es una respuesta de los factores de forma (geometría) del sistema.
La correlación es válida para velocidades de agitación entre 50 − 1000 𝑟𝑝𝑚 y
velocidades de aireación de 0.4 − 1.64 𝑣𝑣𝑚.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.01 0.02 0.03 0.04
Pg/P
N
Na
Potencia Aireada 503 rpm
555 rpm
604 rpm
653 rpm
704 prm
753 rpm
805 rpm
855 rpm
904 rpm
952 rpm
1005 rpm
Prom
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 179
Figura 6. Regresión lineal para determinar la constante de la correlación de Michel &
Miller para sistemas gaseados.
La Figura (7) muestra la regresión lineal para la estimación de las constantes de la
Ec. (6) de acuerdo a la linelización obtenida en la Ec. (7), donde 𝑛 = 0.3704 y
𝛼 = 1.4142, por lo tanto la correlación tipo Michel y Miller es:
ln (𝑃𝑔) = 0.3466 + 0.3704 ∙ 𝑙𝑛 �𝑃𝑁2𝑁𝑖𝐷𝑖3
𝐹𝑔0.56� � (9)
Es decir:
𝑃𝑔 = 1.4142 ∙ �𝑃𝑁2𝑁𝑖𝐷𝑖3
𝐹𝑔0.56� �
0.3704
(10)
Esta ecuación es válida para para velocidades de agitación de 150 − 1000 𝑟𝑝𝑚 y
velocidades de aireación de 0.4 − 1.64 𝑣𝑣𝑚.
y = 0.6598x R² = 0.9642
020406080
100120140160
0 50 100 150 200
Pg
(PN2*Ni*Di3/Fg0.56)0.45
Constante Michel & Miller
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 180
Figura 7. Regresión lineal para determinar las constantes 𝛼 y 𝑛 de la correlación tipo
Michel & Miller para sistemas gaseados.
Conclusiones
Se observaron patrones de flujo del tipo radial, los cuales son representativos del
impulsor de pala plana. Se determinaron los regímenes de los patrones de flujo a
través de un gráfico de 𝑁𝑝 vs. 𝑅𝑒𝑖. Se identificaron tres comportamientos en la
estimación de la potencia aireada, estos comportamientos están en función de
velocidad de agitación. Se obtuvo la constante de la correlación de Michel & Miller
para el sistema aireado de estudio. Se estimaron los parámetros de una correlación
del tipo de Michel & Miller la cual se adapta al sistema de estudio.
Agradecimientos
A la Secretaria de Investigación y Posgrado del Instituto Politécnico Nacional (Clave
SIP: 20131101) por el apoyo financiero brindado para la realización de este proyecto
(JCRS).
Referencias [1] J. E. Díaz, “Fundamentos del Flujo de Fluidos” Mecánica de Fluidos e Hidráulica,
89 Universidad del Valle. Cali, Colombia (2006).
[2] F. L., Tiscareño.”Reactores Ideales Isotérmicos en Fase Líquida” ABC Para
Comprender Reactores Químicos con Multireacción, 148, Reverté, México (2008).
[3] P., Doran. “Fluid Flow and Mixing” Bioprocess Engineering Principles. 151-154,
Elsevier Science And Technology Books (1995)
y = 0.3704x + 0.3466 R² = 0.9885
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12 14
ln(P
g)
ln(PN2*Ni*Di3/Fg0.56)
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 181
[4] S. Aiba., A.Humphery, N. Millis. “Biochemical Engineering” American Press”. 2 ed.
Academic Press, Inc. New York (1973).
[5] J. Markopoulos; E. Pantuflas. “Power Consumption in Gas-Liquid Contactors
Agitated by Double-Stage Rushton Turbines” Chemical Engineering and Technolgy,
24, 1149, Verlag GmbH, Weinheim, Fed. Rep. of Germany ( 2001)
[6] R. Quintero “Ingeniería bioquímica: teoría y aplicaciones”, Ed. Alhambra
Mexicana, 372 págs. (1981)
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 182
Micropropagación in vitro de romero (Rosmarinus officinalis L.) en medio líquido para la obtención de Carnosol y su cuantificación
mediante HPLC-UV.14
Resumen El romero (Rosmarinus officinalis L.) es una planta de la familia Labiatae, con hojas
pequeñas de color verde, que produce varios compuestos polifenólicos como el
Carnosol. Éste es un diterpeno con un esqueleto de abietano y un residuo de
lactona que resulta de la oxidación directa del Ácido Carnósico, el cual presenta
efectos antiinflamatorios, antioxidantes, antimicrobianos y anticarcinógenos. Se ha
reportado que en condiciones in vitro la concentración de metabolitos secundarios
aumenta. Para el establecimiento de las condiciones in vitro de romero, se
desinfectaron segmentos internodales del tallo con una disolución de NaClO al 15
%(v/v) y detergente comercial al 0.1 %(v/v), para implantarlos en medio MS
semisólido durante nueve días. Posteriormente, se subcultivaron en medio MS
líquido con distintas concentraciones de Benciladenina (BA) y Ácido
Naftalenacético (ANA) y se evaluó la influencia de las frecuencias de inmersión
sobre la producción de brotes, obteniendo 79 brotes por explante cuando se utilizó
BA=5 mg/L y una inmersión cada 12 h de 1 min. cada una. La cuantificación de
Carnosol en los tratamiento fue determinada mediante HPLC-UV obteniendo como
LD y de LQ: 3.68 y 12.62 μg/mL, respectivamente.
Palabras clave: romero, antioxidantes, Carnosol, Benciladenina, HPLC-UV.
14María Soraya Osegueda Robles*, Eder Víctor Hugo Villegas Sánchez, Joaquín González Marrero,
Mariana Macías Alonso, Lisset Herrera Isidrón1 y Héctor Gordon Núñez Palenius2. 1Instituto Politécnico Nacional. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería campus Guanajuato
(IPN, UPIIG). Av. Mineral de Valenciana No. 200. Col. Fracc. Industrial Puerto Interior. C. P. 36275.
Silao de la Victoria, Guanajuato, México. Tel. (472) 7484638. Correo electrónico: [email protected] 2Universidad de Guanajuato. Campus Irapuato-Salamanca. División de Ciencias de la Vida. Ex
Hacienda El Copal, k. m. 9. Carretera Irapuato-Silao. A. P. 311; C. P. 36500. Irapuato, Guanajuato,
México. Tel. (462) 6241889. Correo electrónico: [email protected]
Corresponding author: [email protected]*
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 183
Introducción El romero (Rosmarinus officinalis L.) es una planta perteneciente a la familia
Labiatae, utilizada desde la antigüedad para el tratamiento de diversas
enfermedades y como condimento en una gran variedad de platillos.
Es un arbusto ramificado que mide hasta 2 m de altura y presenta un gran número de
hojas pequeñas, lineales y perenes de color verde en la parte superior, y
blanquecinas en la parte inferior, cubiertas por vellosidades como se observa en la
Figura 1.
Florece dos veces al año (durante la primavera y el otoño) y sus flores son de color
azul-violeta acampanadas y muy aromáticas [1].
Figura 1. Planta de romero (Rosamrinus officinalis L.).
La planta produce más de 60 principios activos como los terpenos (Carnosol, Ácido
Oleanólico, Ácido Ursólico, Ácido Carnósico), flavonoides (Apigenina, Hispidulina),
Ácidos Fenólicos (Rosmarínico, Clorogénico), taninos y pequeñas cantidades de
alcaloides. Estas moléculas orgánicas son responsables de las actividades
antioxidantes, antiinflamatorias, antimutagénicas, anticarcinógenas, antidiabéticas,
antimicrobianas y antivirales [2].
Los principales componentes antioxidantes presentes en los extractos de romero son
el Ácido rosmarínico, el Ácido carnósico y el Carnosol, representando estos dos
últimos el 5% del peso seco total de la planta [3] [4].
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 184
En la Figura 2A se muestra la molécula del Carnosol, el cual es un diterpeno
difenólico con un esqueleto de abietano y un residuo de lactona en el anillo B, con
grupos hidroxilo en los carbonos 11 y 12. Este compuesto es resultado de la
oxidación del Ácido Carnósico representado en la Figura 2B [5].
A B
Figura 2. Estructuras del Carnosol (A) y del Ácido Carnósico (B).
Las técnicas de cultivo in vitro favorecen al aumento de la concentración de
metabolitos secundarios en los tejidos vegetales, garantizando además una
producción homogénea de plantas de alta calidad fitosanitaria [6].
Debido a que el Carnosol se encuentra en pequeñas cantidades, para su
cuantificación se utilizó la Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) debido a
que permite la determinación de compuestos biológicos y orgánicos a nivel de trazas.
El objetivo de este trabajo fue establecer el cultivo in vitro de plantas de romero
(Rosmarinus officinalis L.) en medio líquido para la obtención y cuantificación de
Carnosol, mediante Cromatografía Líquida de Alta Resolución con Detección
Ultravioleta (HPLC-UV).
Materiales y métodos Desinfección de explantes de romero
Como material vegetal se utilizaron plantas de Rosmarinus officinalis L. provenientes
de invernadero.
Se seleccionaron segmentos internodales de 2 cm de longitud aproximadamente de
las plantas de romero con 2 a 4 hojas que fueron sometidos a un protocolo de
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desinfección. Los explantes se colocaron en una disolución de Hipoclorito de Sodio
(NaClO) al 15 %(v/v) y detergente comercial al 0.1 %(v/v) en agitación durante 5 min.
para después realizar 12 lavados de 5 min. cada uno con agua destilada estéril.
Las partes necrosadas de cada explante por acción del cloro, fueron cortadas para
luego colocarlos en medio Murashige & Skoog (MS) semisólido [6]. Los explantes se
incubaron en una cámara de crecimiento a 28°C, con un fotoperíodo de 12 h durante
9 días, después de lo cual se determinaron los porcentajes de contaminación y
necrosis.
Determinación de concentraciones óptimas de reguladores de crecimiento vegetal
para la formación de brotes
Los explantes de romero desinfectados fueron subcultivados en medio MS líquido
con los reguladores de crecimiento vegetal Benciladenina (BA) a 0.2, 2.5 ó 5 mg/L y
Ácido Naftalenacético (ANA) a 0.5, 1 ó 2.5 mg/L. De cada tratamiento se realizaron 5
réplicas. Los frascos se incubaron en la cámara de crecimiento durante 42 días,
haciendo una inmersión cada 24 h de 1 min. Se evaluó el efecto hormonal sobre el
número de brotes por explante, siendo el mejor resultado con BA= 5 mg/L y 29
brotes.
Se estudió el efecto de las frecuencias de inmersión (1 y 2 inmersiones al día) y la
duración de éstas (1, 5 y 10 min.) sobre el número de brotes, considerando las
concentraciones de BA= 2.5 y 5.0 mg/L. De cada tratamiento hormonal se realizaron
4 réplicas y se evaluó el número de brotes nuevos.
Espectro de absorción del Carnosol
Se obtuvo un espectro de absorción del estándar de Carnosol disuelto en Metanol en
un espectrofotómetro de Ultravioleta con una disolución del analito de 700 µg/mL en
la región de 200-400 nm para determinar la longitud de onda de trabajo para el
análisis cromatográfico.
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Condiciones de operación de la columna de HPLC para la cuantificación de Carnosol
Para el análisis cromatográfico del estándar de Carnosol, se utilizó un Cromatógrafo
BAS y una columna de fase reversa Hypersil C18 BDS (250x4.6mm, 5μm) siguiendo
el método propuesto por Kamatou y colaboradores en 2010 con modificaciones. El
volumen de muestra inyectado fue de 20 μL. La fase móvil utilizada (previamente
desgasificada al vacío) se conformó por Ácido Fórmico 10 mM a pH 3.0 y
Acetonitrilo, en un tiempo de análisis de 30 min. La detección espectrofotométrica de
las muestras se realizó a una longitud de onda de 293 nm y 320 nm y se determinó el
tiempo de retención en cada una de ellas. Mediante la ecuación 1, se calculó el factor
de retención (κ) considerando el tiempo de retención del analito (tR) y el tiempo
muerto (t0) al estudiar el efecto de la composición de la fase móvil [7].
Ec. (1)
También se estudió el efecto del flujo dentro de la columna cromatográfica, en el
rango de 1.0 a 1.5 mL/min. sobre la resolución de la señal del analito.
Para determinar la concentración de Carnosol, se obtuvo una curva de calibración
con el estándar del Carnosol en un intervalo de 150 a 385 μg/mL.
Con los datos obtenidos de la recta de calibrado, se obtuvieron los parámetros
analíticos siguientes: los Límites de Detección y Cuantificación (LD y LQ).
Resultados y discusión
El protocolo de desinfección de los explantes de romero utilizando NaClO al 15
%(v/v) resultó ser el más adecuado al obtener un 10% de contaminación y un 8% de
necrosis.
El mayor número de brotes nuevos de romero por explante fue de 79, con BA a 5
mg/L y una inmersión de 1 min. cada 12 h. En la Figura 3 se presentan los resultados
obtenidos de este ensayo.
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Figura 3. Representación gráfica del comportamiento del número de brotes y callos
después de 48 días con 1 y 2 inmersiones al día y diferentes concentraciones de BA
y tiempos de inmersión.
El número de brotes obtenidos por explante de romero en medio líquido resultó ser
mayor que el reportado por Gabor y Pop en 2007, quienes indujeron un promedio de
16 brotes de romero utilizando BA a 2 mg/L+ Ácido Indolacético a 1 mg/L, en medio
de cultivo MS semisólido. En la Figura 4 se muestra el crecimiento de los brotes
obtenidos en diferentes periodos, en días, de iniciado el cultivo.
Figura 4. Desarrollo de los explantes de romero (Rosmarinus officinalis L.) con 2
frecuencias de inmersión al día de 1 min. cada una y BA=5 mg/L en diferentes
tiempos.
Para el estudio cromatográfico, primeramente,se obtuvo el espectro de absorbancia
del estándar de carnosol. En la figura 5 se muestra dicho espectro, presentándose la
mayor absortividad molar a 293 nm, correspondientes a las transiciones π-π* y n-π*
de las insaturaciones de los anillos aromáticos de la estructura del analito. Este valor
de longitud de onda, será utilizado para la detección en la separación cromatográfica.
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Figura 5. Espectro de absorbancia del estándar de 700 μg/mL de Carnosol (Sigma-
Aldrich).
Se estudió el efecto de la variación de la composición de fase móvil en la señal
cromatográfica del analito. En la Tabla 1 se presentan estos resultados así como el
factor de retención correspondiente. Donde se puede observar que el factor de
retención más bajo se obtiene con una composición de Ácido Fórmico 10
mM/Acetonitrilo (60:40)
Tabla 1. Variación del tiempo de retención y del factor de retención, respecto a la
composición de la fase móvil en %(v/v) a un flujo de 1.0 mL/min y λ=293 nm.
Composición de la fase móvil: Ácido Fórmico 10 mM:
Acetonitrilo %(v/v)
Tiempo de retención
(min)
Tiempo muerto (min)
Factor de retención
(k)
50:50 18.097 2.441 6.41 60:40 18.317 2.922 5.27 70:30 35.06 2.628 12.34 65:35 19.825 2.599 6.63
También se realizó el estudio del efecto del flujo de la fase móvil dentro de la
columna cromatográfica. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 2 donde
se puede observar que a un flujo de 1.2 mL/min se logra obtener un factor de
retención aún más bajo.
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Tabla 2. Variación del tiempo de retención y del factor de retención, respecto al flujo
de la fase móvil: Ácido Fórmico 10 mM: Acetonitrilo (60:40) en mL/min con λ=293 nm.
Flujo de la fase móvil en la columna
(mL/min)
Tiempo de retención
(min)
Tiempo muerto (min)
Factor de retención (k)
1.0 14.81 2.513 4.89 1.1 13.44 2.293 4.86 1.2 10.74 2.680 3.01 1.5 11.32 2.147 4.27
El factor de retención (κ) de 3.01 resultó ser en el que el tiempo de retención se
redujo a 11.6 min. Esto indica que la separación cromatográfica fue adecuada bajo
las condiciones de operación antes mencionadas, debido a que si este factor tomara
un valor menor a 2, indica que la separación es pobre al encontrarse la señal del
analito cercana a la de otros compuestos. Mientras que si el valor es mayor a 10, la
separación es muy lenta ya que el analito es detectado en un tiempo de retención
muy prolongado, lo que implica un gasto de reactivos y tiempo [7].
Curva de calibración para el estándar de Carnosol mediante HPLC
Finalmente para el estudio del efecto de la concentración del analito en la respuesta
del detector se realizó la curva de calibración del estándar del Carnosol, los
resultados se muestran en la figura 6, en un intervalo dinámico de 150 a 385 μg/mL,
que fueron determinadas mediante el equipo de HPLC.
Figura 6. Curva de calibración del Carnosol en una Columna Hypersil BDS C18
(25cmx4.6mm, 5µm), Ác. Fórmico 10 mM/Acetonitrilo (60:40), 1.2 mL/min y λ=293
nm.
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Los parámetros analíticos de dicha curva de calibración se describen en la Tabla 3.
Tabla 1. Parámetros evaluados en la calibración espectrofotométrica para Carnosol.
λ anal, nm 293 t ret, min. 10.7
Función de calibración y= 0.005x + 0.0256
R2 0.9894 SD de Intercepto 3.0 x 10-4
SD de la pendiente 0.0256 LD, µg/mL 3.68 LQ, µg/mL 12.62
SD– Desviación Estándar; LD- Límite de Deteccción (calculado en base a tres
desviaciones estándar del ruido); LC- Límite de Cuantificación (calculado en base a
diez desviaciones estándar del ruido).
Conclusiones
La desinfección de explantes de romero utilizando NaClO al 15%(v/v), junto con
detergente comercial presentaron bajos niveles de necrosis (8%) y contaminación
(10%). El mayor número de brotes por explante (79 brotes) se logró con BA=5mg/L y
una inmersión de 1 min. cada 12 h.
El tiempo de retención del Carnosol resultó menor (10.7 min.) en la composición de
60:40 con la fase móvil: Ácido Fórmico 10mM/Acetonitrilo (60:40) con un flujo de 1.2
mL/min, observándose una adecuada separación y definición de la señal del analito.
El factor de retención resultó ser κ=3.01, lo que indica una adecuada separación
cromatográfica.
Los límites de detección y cuantificación fueron de 3.68 y 12.62 μg/mL,
respectivamente.
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Agradecimientos
Este trabajo fue realizado con recursos otorgados por el Sistema de Administración
de Programas y Proyectos de Investigación (SAPPI) con la clave de proyecto:
20131726. Así mismo, agradecemos al Programa Integral de Fortalecimiento
Institucional (PIFI) del IPN por la beca otorgada a nuestro estudiante.
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activities and HPLC analysis of South African Salvia species. Food Chemistry 119:
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lipopolysaccharide-actived microglia. Pharmaceutical Biology. Institute of human
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[7] Smith, Roger. 1995. Retention and selectivity in liquid chromatography: prediction,
standardization and phase comparisons. Journal of chromatography. Vol. 57. pp: 48-
53.
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Transformación redox de Hexaclorobenceno15
Resumen El Hexaclorobenceno (HCB) está clasificado como un Compuesto Orgánicos
Persistentes (COP). El grado de toxicidad está relacionado con el número de
halógenos presentes en su estructura. Por lo cual, diversos métodos han sido
reportados para el control y/o tratamiento. En esta dirección la electroquímica
puede ser una alternativa viable. En este trabajo se describen dos metodologías
para el tratamiento de HCB por un lado la deshalogenación catódica, en este
estudio, se presentará la caracterización de los productos formados durante la
reducción electroquímica, usando la cromatografía de líquidos de alta presión con
un detector espectrofotométrico (HPLC-UV) y la cinética de reducción del HCB, por
otra parte se plantea la transformación del HCB utilizando TiO2, como
fotocatalizador (proceso oxidativo), se evalúa el efecto de la incorporación del
catalizador a un sustrato de vidrio, sus características morfológicas, estudiadas por
microscopia electrónica de barrido y microscopia de fuerza atómica, y cómo
influyen estás en la eficiencia de la conversión de HCB. Los resultados obtenidos
se llevaron a cabo en medio orgánico y acuo-orgánico.
Palabras clave: Hexaclorobenceno, TiO2, reducción electroquímica, fotocatálisis.
Introducción
La contaminación ambiental se origina, principalmente por el crecimiento no
planificado de los centros de población, las actividades industriales y el no
cumplimiento de las políticas de regulación y disposición. Cuando los desechos que
se arrojan al medio ambiente causan daño a los seres vivos se les denomina
residuos peligrosos. Muchos de los residuos peligrosos son bioacumulables y tienden 15Ulises Páramo-García*, Laura N. Sánchez-Gonzalez, Mayra L. Rodríguez-Cisneros, Josué Pérez-
Sánchez, Nohra V. Gallardo-Rivas, Nancy P.Díaz-Zavala1, Silvia Gutiérrez-Granados2.
1División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Cd. Madero, J. Rosas y J.
Urueta S/N Col. Los Mangos, C.P. 89440, Cd. Madero, Tam. México +52 (833) 357-48-20 Ext. 3111 2División de Ciencias Naturales y Exactas, Depto. de Química, Universidad de Guanajuato, Cerro de
la Venada S/N, Col. Pueblito de Rocha, 36050 Guanajuato, México
*Corresponding author: [email protected]
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a ser consumidos por los seres vivos [1-3]. Dentro de este tipo de contaminantes existe
una serie de organoclorados de gran toxicidad [4-5] como son: los Bifenilos
Policlorados (PCB), el lindano, el Hexaclorobenceno (HCB), los Clorofenoles, el DDT,
el Tetracloroetileno (TCE), entre otros. Según datos de la Organización Mundial de la
Salud (OMS), anualmente se intoxican dos millones de personas por exposición
directa o indirecta con este tipo de compuestos orgánicos persistentes (COP) [6].
Dentro de esta gama de contaminantes se encuentra el HCB y se considera que este
compuesto tiene potencial carcinógeno [7]. El HCB es un compuesto biocompatible y
se acumula en el tejido adiposo [7]. El HCB se adsorbe fuertemente a las partículas
sólidas en los cuerpos de agua y de este modo se acumula en los sedimentos. El
tiempo de vida media estimado (abiótico y biótico) del HCB es superior a un año y no
se degrada en los cuerpos de agua superficiales [7]. Se considera que la toxicidad de
este tipo de compuestos está relacionada con el número de halógenos presentes en
la estructura del mismo. En la figura 1, se muestra la estructura del HCB.
Figura 1. Estructura del Hexaclorobenceno (HCB).
Existen diferentes metodologías para su tratamiento, entre los que se encuentran el
confinamiento, el uso de carbón activado, la incineración y el tratamiento biológico. Y
los métodos electroquímicos y fotoquímicos son una alternativa viable. Dada la baja
solubilidad de los compuestos orgánicos halogenados en agua, la transformación
electroquímica de estos compuestos (p. ej. Lindano, Aldrín, DDT, HCB, entre otros),
se ha realizado en medios orgánicos como metanol, DMF, DMSO y acetonitrilo [8-9].
Para llevar a cabo la transformación electroquímica, en los procesos de reducción de
compuestos orgánicos halogenados (RX) se han utilizado diversos materiales de
electrodo como el Pb, carbón, entre otros [10].
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Szebenyi y col. [11] realizaron la reducción electroquímica directa de Pentaclorofenol
en medio acuoso, usando como electrolito NaOH 0.1M/Na2SO4 1.0M, y reportaron
eficiencias de deshalogenación de PCF del 80%.
Debido a la baja solubilidad de los compuestos orgánicos halogenados en agua, [8]
reportan el uso de solventes binarios (medio acuo-orgánico) en diferentes
proporciones (DMF-H2O y Metanol-H2O) para la reducción electroquímica de CCl4,
con el fin de estudiar el efecto del agua en el mecanismo de reducción. Así mismo,
observaron que en presencia de agua la reducción se lleva a cabo a potenciales
menos catódicos.
Por otra parte, para llevar a cabo el proceso de fotocatálisis es necesario contar con
un material semiconductor, el cual al ser excitado, provoque que ocurran distintas
reacciones en su superficie. Diversos semiconductores han sido estudiados y uno de
los más empleados es el TiO2, que es capaz de producir pares electrón-hueco por
absorción de luz en el ultravioleta cercano con longitudes de onda menores a 400 nm
y se considera un semiconductor del tipo n [12-13]. El TiO2 presenta cuatro fases
cristalinas: anatasa (estructura octaédrica, formada a 500°C), rutilo (estructura
tetragonal, formada entre 600 y 900°C), broquita (estructura ortorrómbica, obtenida a
1300°C) y una de alta presión del tipo α-TiO2. Principalmente la fase anatasa es
ampliamente utilizada, atribuido a sus propiedades ópticas y electrónicas, bajo costo,
estabilidad química y baja toxicidad. Un gran número de trabajos han reportado que
es un buen material fotocatalítico [14].
En este estudio se muestran los resultados obtenidos para el estudio oxido-reductivo
de Hexaclorobenceno por una parte la la formación de materiales semiconductores
de TiO2 y su aplicación en el proceso de oxidación y por otro lado la
deshalogenación en medios orgánicos y acuo-orgánicos (acetonitrilo, ACN - H2O), e
incorporando un catalizador de cobalto salen (CoSalen).
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Metodología
Se presenta en dos secciones: a) el proceso oxidativo y b) el proceso reductivo.
Proceso oxidativo
Formación del semiconductor de TiO2 (Metodología sol-gel)
La preparación de una disolución precursora de TiO2 se llevó a cabo a partir del
Isopropóxido de Titanio IV (Sigma-Aldrich, 97%), 2-propanol (J.T. Baker, 99.9%) y
Ácido Nítrico (J.T. Baker, 65.9%), como se muestra en la figura 2. Con una base
volumétrica de 17 mL, se mantuvo una relación molar Alcohol/Alcóxido de 25 y una
relación molar Ácido/Alcóxido de 7. El pH de la mezcla es monitoreado y debe
aproximarse a 1. En esta mezcla no se adicionó agua, debido a que esto propicia la
formación del gel y por consiguiente la preformación de partículas de TiO2. La
hidrólisis y condensación ocurre durante la centrifugación y se propicia la formación
de la película sobre la superficie del sustrato de vidrio.
Figura 2. Preparación de la mezcla precursora de TiO2.
Fotodegradación
Se prepararon muestras acuo-orgánicas a diferentes relaciones H2O-ACN % v/v (90-
10, 50-50, 10-90 y 100-0) y dos más en presencia de Metanol-HCB. Las muestras
acuo-orgánicas se prepararon a partir de una solución estándar (53.1 ppm HCB).
Una vez que se tienen las diferentes muestras se utiliza un reactor que contiene una
lámpara UV, se deja un tiempo de reacción determinado y se procede al análisis por
medio de un espectrofotómetro UV-Vis (GBC, Modelo Cintra).
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Proceso reductivo
Los reactivos utilizados son grado analítico de diferentes marcas comerciales (Baker,
Aldrich, Fluka). Se utiliza agua desionizada milliQ (18 M ) para la preparación de la
fase móvil y para la preparación de los reactivos en medio acuoso. Los estándares
utilizados para la cuantificación de HCB y sus productos de electrólisis son:
Pentaclorobenceno (PCB, Sigma-Aldrich), 1,2,3,4-Tetraclorobenceno (1,2,3,4-TCB,
SUPELCO), 1,2,4,5-Tetraclorobenceno (1,2,4,5-TCB, Sigma-Aldrich), 1,2,3-
Triclorobenceno (1,2,3-TriCB, SUPELCO), 1,3,5-Triclorobenceno (1,3,5-TriCB,
SUPELCO), 1,3-Diclorobenceno (1,3-DCB, Aldrich), Clorobenceno (CB, SUPELCO) y
Benceno (B, Baker).
Para la separación cromatográfica se utilizó una columna Hypersil ODS 3 mm, 100
mm x 4.6 mm (SUPELCO). El equipo para el análisis de HPLC es un sistema modelo
BAS Liquid Cromatography CC-5, una bomba terciaria BAS Solvent Delivery System
PM-80, un desgasificador marca BAS Vacuum Degasser LC-268 y un detector
ultravioleta modelo UV-116A BAS. En todos los experimentos la inyección de la
muestra fue de 20 mL con una válvula de inyección Rheodyne 7125. Las soluciones
y (2) estándares fueron preparados con acetonitrilo y metanol grado HPLC. Las fases
móviles fueron filtradas a través de una membrana de nylon de tamaño de poro 0.45
mm (Millipore). El sistema electroquímico utilizado consta de una celda
electroquímica de tres electrodos, como electrodo de trabajo se utiliza un electrodo
de carbón vítreo, como electrodo auxiliar un alambre de platino y como referencia un
electrodo de Ag/AgCl. Los diversos experimentos realizados en este trabajo se
efectúan en un potenciostato/galvanostato PAR modelo 273A, con interfase PAR
modelo 276 y un procesador de datos PAR M270.
Resultados Proceso Oxidativo. La difracción de rayos X de haz rasante de los materiales,
permitió determinar que el TiO2 obtenido en forma de películas se presenta en su
fase anatasa, la que presenta estructura tetragonal con constantes de red a=3.74 y
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b=9.39 [15]. Las Figuras 3.2, 3.3 y 3.4 muestran los difractogramas de las nueve
combinaciones experimentales. Se puede observar que los sustratos con 5
recubrimientos presentan una señal muy débil de la presencia del TiO2 (Figuras 3.2a,
3.3a y 3.4a), lo que hace suponer que la película es muy delgada como para difractar
los haces de luz, o bien que el tamaño de cristal en la película no es lo
suficientemente grande para generar señal.
A mayor número de recubrimientos (Figuras 3.2a y b, 3.3a y b, 3.4a y b), mayor es la
intensidad de la difracción, lo que permite argumentar, de forma preliminar e
independientemente del espesor de la película, que con cada recubrimiento se logra
cierta contribución a la cantidad de material depositado y que por lo tanto el espesor
de la película puede ser modificado empleando la metodología experimental
propuesta en este proyecto.
El difractograma para el TiO2 calcinado a 500°C corresponde a la fase anatasa en su
forma tetragonal de acuerdo a la tarjeta ASTM 21-1272, los picos con mayor
intensidad se localizan en 25.2, 38, 48, 54 y 55° en la escala 2θ. Los sustratos
recubiertos con el óxido, muestran las mismas difracciones, concluyendo que se
logra la formación del TiO2 por el método empleado. La figura 3, muestra la
identificación, como ejemplo, para las películas generadas.
Figura 3. Difractogramas de las películas a 400 rpm: a) TA5, b) TA10, c) TA15.
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Los valores de Eg de las películas se encuentran entre 3.2 y 3.3 eV, característico de
la fase anatasa. No se observa algún comportamiento específico o tendencia
respecto a la velocidad o número de recubrimientos implementados. Las aplicaciones
más viables para las películas de TiO2 generadas en este trabajo son como
materiales fotovoltaicos o como fotocatalizadores. Las especies fotogeneradas
pueden participar en reacciones redox con diversas especies químicas, ya que el
hueco de la banda de valencia es fuertemente oxidante y el electrón de la banda de
conducción es moderadamente reductor. La eficiencia de este proceso depende del
tipo de adsorción o de la forma de unión química de la molécula de colorante sobre el
conductor, ya que la transferencia de carga a la banda de conducción debe
alcanzarse durante el tiempo de vida del estado excitado [16-17].
En la figura 4, se muestran los resultados de la caracterización morfológica de
sustratos de vidrio recubiertos con TiO2, con diferentes números de capas. De la
Figura 4-a, se deduce que, con 5 recubrimientos, la velocidad de centrifugación tiene
un efecto en la morfología superficial y la transmitancia de la película, en este estudio
se trabajaron con velocidades de 400. 600 y 800 rpm, obteniéndose los mejores
resultados a 800 rpm. Cuando se tienen 10 (Figura 4-b) y 15 recubrimientos (Figura
4-c), la morfología superficial y la cantidad de material depositado comienzan a
estabilizarse y se regula la transparencia, indicando que el espesor se mantiene
constante, lo que se verificará con el estudio morfológico de los materiales. Esto se
puede deber, a que conforme se adicionan capas de TiO2, los huecos generados
durante la centrifugación en la capa anterior, van llenándose gradualmente. Se
espera que la cantidad de material esté ligado con la eficiencia en la transformación
de HCB.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 199
(a)
(b)
(c)
Figura 4. Formación de películas de TiO2 en sustratos de vidrio a 800 rpm: (a) 5, (b)
10 y (c) 15 recubrimientos.
En la figura 5, se muestra las imágenes obtenidas por microscopía de fuerza atómica
(MFA) de los materiales generados con 5, 10 y 15 recubrimientos, respectivamente.
Se observa que a medida que aumenta el número de recubrimientos, el crecimiento
de la película comienza a homogeneizarse en un crecimiento 2D extendiéndose a un
crecimiento 3D de bajo perfil. Sin embargo, la distribución del material es pobre y se
forman cúmulos o dunas, que pueden deberse a la evaporación parcial del solvente
antes de distribuir el material precursor sobre el área total del sustrato.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 200
(a)
(b)
(c)
Figura 5. Micrografía de fase del sustrato de vidrio modificado con TiO2: (a) 5, (b) 10
y (c) 15 recubrimientos.
Con los diferentes materiales obtenidos se procedió a efectuar el proceso de
fotocatálisis- En la Figura 6 se muestra la curva de calibración obtenidas para el
HCB. El coeficiente de regresión obtenido es cercano a uno y se obtuvo de un
promedio de 4 lecturas aplicadas. La presencia de agua en el sistema provoca
perturbaciones en las lecturas, sobretodo en sistemas con una mayor cantidad de
agua. Esto se atribuye a la baja solubilidad del HCB.
Figura 6. Curva de calibración de Hexaclorobenceno.
Memoria Ciencia y Tegnologia IPN-UPIIG, ISBN: 978-607-441-303-8 201
La siguiente parte del estudio consiste en la aplicación de los sustratos de vidrio
modificados con TiO2 en el proceso de foto-oxidación del HCB. En la tabla 1, se
muestran los porcentajes de conversión de HCB cuando se utilizado un material con
15 recubrimiento y un tiempo de reacción de 30 min. Al utilizar los materiales con 5 y
10 recubrimientos, los resultados no son reproducibles. Lo cual se atribuye a la baja
distribución de TiO2 sobre el sustrato de vidrio. Se observa que conforme se
incrementa la cantidad de agua en el sistema la reproducibilidad se afecta. De la
misma forma, el porcentaje de conversión en el sistema 90 % agua y 10 %
Acetonitrilo (ACN), no se logro obtener una medición.
Tabla 1. Porcentaje de conversión de HCB en los diferentes sistemas de reacción.
Relación H2O/ACN % de Conversión de HCB 0/100 50.35±1.26
10/90 43.80±3.43
50/50 55.32±5.65
90/10 -------
Proceso reductivo. El estudio del comportamiento electroquímico se llevó a cabo en
acetonitrilo (ACN) dada la obtención de buenas señales en el proceso
electroquímico.
En la figura 7 se muestra el voltamperograma cíclico del HCB a diferentes
concentraciones (25 y 50 ppm), en solución de tetrafluoroborato de tetrabutilamonio
(TBAF 0.1 M) en ACN. En la curva a se observa el comportamiento del electrolito
soporte (TBAF 0.1 M en ACN), el cual no muestra señales en el intervalo de
potencial estudiado. Los voltamperogramas b y c muestran las señales de reducción
del HCB a concentraciones de 25 y 50 ppm respectivamente. En los
voltamperogramas se observan dos señales de reducción irreversibles a potenciales
de -1.36 y -1.60 V (para ambas concentraciones), las cuales se deben a la formación
de Pentaclorobenceno (PCB) y Tetraclorobenceno (TCB). Estas señales se
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corroboraron observando el comportamiento de los estándares solos de PCB y TCB
en solución de electrolito, lo cual está en acuerdo a lo reportado en la literatura. El
pico que aparece a un potencial de -1.36 V, corresponde a la siguiente reacción:
C6Cl6 + 2e- + H+ C6HCl5 + Cl- (1)
y la segunda señal que aparece a un potencial de -1.60 V corresponde a :
C6HCl5 + 2e- + H+C6H2Cl4 + Cl- (2)
Figura 7 Voltamperogramas cíclicos del HCB en ACN: a) electrolito soporte (TBAF
0.1 M en ACN), b) 25 ppm y c) 50 ppm de HCB. [v = 100 mV/s]
El método analítico utilizado para la caracterización del HCB es la Cromatografía
Líquida de Alta Resolución con detector ultavioleta visible (HPLC-UV). En la figura 8
se muestran los cromatogramas de la curva de calibración para el HCB, en la cual se
utilizaron las siguientes condiciones estandarizadas, una fase móvil que contiene
70% ACN y 30% metanol, una columna de separación Hypersil ODS 3 mm, 100 mm
X 4.6 mm (SUPELCO INC.), una temperatura de trabajo de 35oC y se seleccionó una
longitud de onda de 227 nm.
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Figura 8. Cromatograma de HCB por HPLC-UV.
Con la finalidad de lograr la conversión a compuestos con un menor número de
cloros incorporados en su estructura, en la figura 9 se muestran los
voltamperogramas cíclicos obtenidos al utilizar un catalizador de cobalto salen en el
medio. Se observa la aparición de más señales de reducción que están identificados
con la eliminación de cloros. Lo que significa que al utilizar un catalizador se logra
una mayor deshalogenación.
Figura 9. Voltamperogramas cíclicos del HCB en presencia de catalizador de
CoSalen.
En la figura 10 se muestran el cromatograma obtenido para la caracterización de
CoSalen. En el cual se observa que este compuesto parece a un tiempo de elución
de 2.8 min.
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Figura 10. Cromatograma del CoSalen por HPLC-UV.
Una vez que se tiene caracterizado el sistema en estudio en la figura 11 se
muestran los cromatogramas obtenidos para los diferentes estándares de especies
que contienen cloro en su estructura (clorobenceno, diclorobenceno, triclorobenceno,
tetraclorobenceno, pentaclorobenceno y HCB). Con lo cual se encuentra los tiempos
de elución para cada especie de interés.
Figura 11. Cromatogramas de caracterización de estándares de n-benceno (n=1 a 6
cloros presentes).
Con los resultados obtenidos en el estudio por voltamperometría cíclica (figura 2 y 4).
Es posible seleccionar un potencial en el cual se lleve a cabo la reacción de
deshalogenación. Dependiendo de este potencial se puede obtener de forma
selectiva la formación de una especie de interés. En caso particular se desea llegar a
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Fase móvil
t / min
AbsCoSalen
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
t/min
1,3-DCB
CB
1,2,3-TriCB
B
1,3,5-TriCB
PCB
HCB
1,2,4,5-TCB
1,2,3,4-TCB
0 1 2 3 4 5 6 7
Abs
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la formación de una especie con la menor cantidad de cloros en su estructura.
Recordando que la toxicidad depende de la cantidad de cloros presentes.
En cuanto a la cinética de deshalogenación del hexaclorobenceno, se realizó el
seguimiento de esta a 0, 60, 120 y 180 minutos, analizando las muestras obtenidas
por HPLC-UV para la cuantificación de la concentración de HCB con el tiempo y a su
vez la evaluación de cada especie halogenada que se formaba por efecto del
consumo de hexaclorobenceno. Para la correcta cuantificación de las especies
estudiadas se fijaron en el cromatograma de los estándares (figura 6) las
concentraciones iniciales de todas las posibles especies que podrían surgir en la
deshalogenación del hexaclorobenceno (tabla 2).
Tabla 2. Concentraciones iniciales de las especies halogenadas de estudio.
Especie Concentración inicial (ppm)
Benceno (B) 8.8 Clorobenceno (CB) 1.56
Diclorobenceno (1,3 DCB) 1.61
Triclorobenceno 1,3,5-TriCB 8.5 1,2,3-TriCB 8.0
Tetraclorobenceno 1,2,4,5-TCB 1.7 1,2,3,4-TCB 1.9
Pentaclorobenceno (PCB) 9.5 Hexaclorobenceno (HCB) 2.0
Para la cinética se evaluaron dos sistemas a) -1600 mV en presencia de CoSalen, en
medio orgánico y b) -1200 mV en presencia de CoSalen en medio acuo-orgánico. En
la figura 12 se presentan los gráficos de concentración contra tiempo para la cinética
del sistema a) -1600 mV en presencia de CoSalen, en medio orgánico.
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Figura 12. Sistema: -1600 mV en presencia de CoSalen, en medio orgánico. (a)
Cinética de las todas las especies halogenadas presentes. (b) Cinética de la
desaparición de HCB.
De manera general se observa el decremento de la concentración de
hexaclorobenceno con el tiempo, y la correspondiente aparición de las demás
especies halogenadas, el sistema de estudio obedece a una reacción de
deshalogenación de orden de reacción fraccionario de 1.5 con una constante de
reacción (k) 1.165 x 10-2 (l/mg)0.5min-1. Se observa además que la deshalogenación
del hexaclorobenceno alcance un equilibrio cinético a partir de los 150 min
aproximadamente, fenómeno que es equilibrado por la aparición de las demás
especies halogenadas este proceso es meramente convectivo y la reacción de
deshalogenación en estas condiciones ocurre sin una etapa lenta.
Por otra parte en la figura 13 se presentan los gráficos de concentración contra
tiempo para la cinética del sistema a) -1200 mV en presencia de CoSalen en medio
acuo-orgánico.
y = 0.0059x + 0.4798 R² = 0.9823
0
2
0 100 200
1/[H
CB]^
0.5
t/min
Orden de reacción 1.5
(a)
(b)
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Figura 13. Sistema: -1200 mV en presencia de CoSalen en medio acuo-orgánico. (a)
Cinética de las todas las especies halogenadas presentes. (b) Cinética de la
desaparición de HCB.
Al igual que en el sistema anterior se observa un decremento en la concentración del
hexaclorobenceno disminuyendo con el paso del tiempo, mientras que las demás
especies hacen su aparición de manera gradual y sistemática, nuevamente este
comportamiento es generalizado tanto para los cambios de potencial, como para el
medio de deshalogenación (orgánico y acuo-orgánico). Se observa además que la
deshalogenación del hexaclorobenceno hasta los 180 minutos de análisis aún no ha
alcanzado el equilibrio pareciendo que este será posible a tiempos superiores a los
250 minutos por tanto se considera que la aparición de las demás especies
halogenadas podría continuar aumentando a tiempos mayores. Considerando el
estudio cinético hasta este punto la reacción de deshalogenación de orden de
reacción cero con una constante de reacción (k) 1.62 x 10-2 min-1. La constante de
reacción (k) no presenta cambios significativos mientras que el orden de reacción
cambia de 1.5 para medio orgánico a 0 para medio acuo-orgánico, lo que nos lleva a
establecer que el medio orgánico es la mejor opción para la deshalogenación de
hexaclorobenceno ya que la cinética no solo depende del tiempo transcurrido sino
también de la concentración empleada, sin embargo la adición de agua al sistema no
inhibe el proceso, solo tiende a retrasarlo (dependencia del sistema en función del
(a) (b)
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tiempo), esta consideración ha de tomarse en cuenta al momento de elegir usar un
medio u otro (orgánico o un acuo-organico) basándose no solo en los aspectos de
eficiencia sino de contaminación excesiva, que es sabido es mayor con los
compuestos orgánicos en cualquier sistema que se trabaje.
Conclusiones El estudio fundamental de la transformación de HCB en medio orgánico y acuo-
orgánico presentan diferentes procesos de deshalogenación, si bien no se tiene aun
evidencia del mecanismo este depende fuertemente del medio de reacción en que se
lleve a cabo el estudio (presencia de agua). La miscibilidad del ACN-H2O juega un
papel importante para llevar a cabo la reacción catalítica de oxidación. Por lo que, los
mejores medios para llevar a cabo la reducción son: en medio orgánico y en medio
orgánico-acuoso en relación 50/50 (% v/v). Sin embargo, en la relación 50/50 el nivel
de reproducibilidad se afecta ligeramente. Los resultados obtenidos para la
electrólisis muestran de manera general que a mayor potencial existe una
transformación del HCB a una mayor de producción de especies menos
halogenados, las rutas de deshalogenación son diversas y es posible que las
especies con cinco y cuatro cloros en su estructura una vez formadas también son
reducidas, con lo cual se sigue diferentes rutas de reducción. La variación de
parámetros como la composición de la fase móvil, flujo del mismo, temperatura y la
longitud de onda del detector, permitieron encontrar las condiciones cromatográficas
(HPLC-UV) más adecuadas para detectar la transformación del HCB, y los productos
de conversión de manera simultánea. La cinética de deshalogenación demuestra la
desaparición de la especie con 6 cloros (HCB) y la subsiguiente aparición de las
demás especies halogenadas, se concluye que los sistemas estudiados obedecen a
un orden de reacción de 1.5 con valores de constante de reacción de 1.165 x 10-2 y
3.76 x 10-3 (l/mg)0.5min-1 y que el medio orgánico favorece el proceso, sin embargo el
uso de medio mixto no compromete la eficiencia del sistema, solo se ve afectado el
tiempo en que se alcanza el equilibrio de la deshalogenación.
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Agradecimientos
Se agradece el apoyo al Instituto Tecnológico de Cd. Madero, a la Universidad de
Guanajuato y el apoyo del proyecto PROMEP 103.5/12/3413.
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