Revista Colombiana de Química

Composición química y capacidad antioxidante de tres variedades de cascarilla de café (Coffea arabica)

Resumen La cascarilla de café es un residuo agrícola generado durante el procesamiento de granos de café que, aunque puede incidir en la contaminación ambiental, contiene metabolitos con actividad antioxidante. En esta investigación se propuso evaluar la composición química y la capacidad antioxidante de la cascarilla de tres variedades de café (Coffea arabica): Catucaí rojo (CR), Catucaí amarillo (CA) y San Salvador (SS), cosechadas en la provincia de El Oro, Ecuador. Se cuantificó espectrofotométricamente el contenido de fenoles totales equivalente a ácido gálico y de taninos en los extractos hidroalcohólicos obtenidos mediante sonicación. Los resultados mostraron que las variedades CR y SS tenían niveles significativamente más altos de fenoles, la variedad CR también mostró mayor cantidad de cafeína. La cromatografía líquida de alta eficacia acoplada a espectrometría de masas (CLAE-EM) facilitó la identificación de dicha xantina, de ácidos clorogénicos y flavonoides, todos referidos para la especie. La capacidad antioxidante equivalente a Trolox, evaluada mediante los métodos de FRAP y DPPH, demostró que todas las muestras pueden ser aprovechadas por tal propiedad, ya que se evidenció una correlación fuerte y positiva con los contenidos de los compuestos fenólicos determinados. Estos hallazgos sugieren que la cascarilla de café puede ser una fuente valiosa de antioxidantes con potenciales aplicaciones en la industria farmacéutica y alimentaria.

Resumo A casca de café é um resíduo agrícola gerado durante o processamento dos grãos de café que, embora possa causar poluição ambiental, contém metabólitos com atividade antioxidante. A pesquisa teve como objetivo avaliar a composição química e a capacidade antioxidante da casca de três variedades de café (Coffea arabica): Catucaí Vermelho (CR), Catucaí Amarelo (CA) e San Salvador (SS), colhidas na província de El Oro, Equador. O teor de fenóis totais equivalentes a ácido gálico e taninos nos extratos hidroalcoólicos obtidos por sonicação foi quantificado espectrofotometricamente. Os resultados mostraram que as variedades CR e SS apresentaram níveis significativamente mais elevados de fenóis e a variedade CR também apresentou maior quantidade de cafeína. A cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (HLAE-MS) facilitou a identificação das referidas xantinas, ácidos clorogênicos e flavonóides, todos referentes à espécie. A capacidade antioxidante equivalente ao Trolox avaliada pelos métodos FRAP e DPPH demonstrou que todas as amostras podem ser utilizadas pela sua capacidade antioxidante, apresentando correlação forte e positiva com os conteúdos dos compostos fenólicos determinados. Estas descobertas sugerem que a casca do café pode ser uma fonte valiosa de antioxidantes com aplicações potenciais nas indústrias farmacêutica e alimentar.

Abstract Coffee husk is an agricultural residue generated during the processing of coffee beans, which, although it can affect environmental pollution, contains metabolites with antioxidant activity. This research aimed to evaluate the chemical composition and antioxidant capacity of the husk of three varieties of coffee (Coffea arabica): Catucaí rojo (CR), Catucaí amarillo (CA), and San Salvador (SS), harvested in the province of El Oro, Ecuador. The content of total phenols equivalent to gallic acid and tannins in the hydroalcoholic extracts obtained by sonication was quantified spectrophotometrically. The results showed that the CR and SS varieties had significantly higher levels of phenols and the CR variety also showed a greater amount of caffeine. High-performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (HPLC-MS) facilitated the identification of xanthine, chlorogenic acids, and flavonoids, all referred to the species. The Trolox equivalent antioxidant capacity, evaluated by FRAP and DPPH methods, demonstrated that all samples can be used for their antioxidant capacity, showing a strong and positive correlation with the determined contents of phenolic compounds. These findings suggest that coffee husks may be a valuable source of antioxidants with potential applications in the pharmaceutical and food industries.

Detección y caracterización de enlaces halógenos por medio de espectrofotometría UV-Vis y modelado molecular

Abstract This study investigates halogen bonds (XBs) in bromine-acetone complexes (Br₂⋯Ac) using UV-Vis spectrophotometry and computational methods. Electronic structure calculations, including geometry optimizations and excited-state calculations, were carried out using the Gaussian 16 program. Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) method, with the M06-2X functional and def2-TZVP basis set, was employed to determine absorption energies corresponding to HOMO→LUMO transitions. Acetone solvation was simulated using the Polarizable Continuum Model (PCM). Experimental UV-Vis spectra of gaseous Br₂ revealed two absorption peaks at 238 nm (λ1,exp) and 454 nm (λ2,exp). Upon dissolution in acetone, λ2,exp underwent a hypsochromic (blue) shift, reaching 395 nm and 365 nm at 0.04 and 0.01 M Br₂, respectively. This shift is attributed to XB formation, supported by theoretical spectra showing peaks at 390 nm (Br₂⋯Ac) and 360 nm (Ac⋯Br₂⋯Ac). The 238 nm peak in Br₂(g) is associated with Br₂⋯Br₂ complexes, corroborated by a theoretical peak at 240 nm. A single peak at 415 nm in Br₂(g) diluted in air is attributed to Br₂⋯N₂ complexes, with a corresponding theoretical peak at 417 nm. Theoretical and experimental data align well, validating the methodology and highlighting the role of XBs and electronic transitions in modulating Br₂ spectrophotometric properties.

Resumen Este estudio analiza los enlaces de halógeno (XBs) en complejos de bromo y acetona (Br₂⋯Ac) mediante espectrofotometría UV-Vis y métodos computacionales. Se realizaron cálculos de estructura electrónica, optimización geométrica y estados excitados con el programa Gaussian 16. Se empleó el método de la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo (TD-DFT), con el funcional M06-2X y la base def2-TZVP, para calcular energías de absorción correspondientes a transiciones HOMO→LUMO. La solvatación en acetona se simuló usando el Modelo de Continuo Polarizable (PCM). Los espectros UV-Vis experimentales de Br₂ gaseoso mostraron picos de absorción a 238 nm (λ1,exp) y 454 nm (λ2,exp). Al disolverse en acetona, λ2,exp presentó un corrimiento hipsoacrómico que se observó a 395 y 365 nm para concentraciones de 0,04 y 0,01 M, respectivamente. Este cambio se atribuye a la formación de XBs, respaldado por espectros teóricos con picos a 390 nm (Br₂⋯Ac) y 360 nm (Ac⋯Br₂⋯Ac). El pico a 238 nm se asocia con complejos Br₂⋯Br₂, confirmado teóricamente a 240 nm. Un único pico a 415 nm en Br₂ diluido en aire se atribuye a complejos Br₂⋯N₂, con pico teórico a 417 nm. La concordancia entre datos teóricos y experimentales valida la metodología y destaca el papel de los XBs en las propiedades espectrofotométricas del Br₂.

Resumo Este estudo investiga as ligações de halogênio (XBs) em complexos de bromo e acetona (Br₂⋯Ac) por meio de espectrofotometria UV-Vis e métodos computacionais. Realizaram-se cálculos de estrutura eletrônica, otimizações geométricas e estados excitados com o programa Gaussian 16. O método da teoria funcional da densidade dependente do tempo (TD-DFT) foi empregado, com o funcional M06-2X e o conjunto de base def2-TZVP, para calcular as energias de absorção correspondentes às transições HOMO→LUMO. A solvação em acetona foi simulada com o Modelo de Continuum Polarizável (PCM). Os espectros UV-Vis experimentais de Br₂ gasoso revelaram picos de absorção em 238 nm (λ1,exp) e 454 nm (λ2,exp). Ao ser dissolvido em acetona, λ2,exp apresentou um deslocamento hipsoacrômico, observando-se em 395 e 365 nm para concentrações de 0,04 e 0,01 M, respectivamente. Esse deslocamento é atribuído à formação de XBs, sustentada por espectros teóricos com picos em 390 nm (Br₂⋯Ac) e 360 nm (Ac⋯Br₂⋯Ac). O pico em 238 nm está relacionado a complexos Br₂⋯Br₂, confirmado por cálculo teórico em 240 nm. Um único pico em 415 nm para Br₂ diluído em ar é atribuído a complexos Br₂⋯N₂, com pico teórico em 417 nm. Os dados teóricos e experimentais mostram boa concordância, validando a metodologia e destacando o papel dos XBs nas propriedades espectrofotométricas do Br₂.

Adsorción de α-D-glucosa en nanoclústeres de Al₂₄N₂₄ y Al₂₃N₂₄ dopados con metales de transición: nuevas perspectivas para la biodetección

Abstract This work examines the structural and electrical characteristics of pristine Al24N24 and X-doped Al23N24 nanoclusters (X = Co, Ni, or Si) in their interaction with α-D-glucose molecules. Utilizing B3LYP/6-311+G(d,p) computational methods, we examine the optimal geometries, binding energies, cohesive energies, and electrical properties of these nanoclusters. Our results indicate that SiAl23N24 has the maximum binding energy, whereas CoAl23N24 presents just a marginal positive binding energy. The adsorption energies of glucose on these nanoclusters suggest a chemisorption mechanism. The study found that hexagonal SiAl23N24 and tetrahedral NiAl23N24 exhibited the most promising characteristics for glucose sensing due to significant bandgap changes, charge transfer, and high sensitivity. Additionally, octagonal Al24N24 showed potential as a ϕ-type glucose sensor.

Resumen Este trabajo examina las características estructurales y eléctricas de nanoagrupaciones de Al24N24 virgen y Al23N24 dopado con X (X = Co, Ni o Si) en su interacción con moléculas de α-D-glucosa. Utilizando métodos computacionales B3LYP/6-311+G(d,p), examinamos las geometrías óptimas, las energías de enlace, las energías de cohesión y las propiedades eléctricas de estas nanoagrupaciones. Nuestros resultados indican que SiAl23N24 tiene la máxima energía de enlace, mientras que CoAl23N24 presenta solo una energía de enlace positiva marginal. Las energías de adsorción de glucosa en estas nanoagrupaciones sugieren un mecanismo de quimisorción. El estudio encontró que SiAl23N24 hexagonal y NiAl23N24 tetraédrico exhibieron las características más prometedoras para la detección de glucosa debido a cambios significativos de banda prohibida, transferencia de carga y alta sensibilidad. Además, Al24N24 octagonal mostró potencial como un sensor de glucosa de tipo ϕ.

Resumo Este trabalho examina as características estruturais e elétricas de nanoaglomerados virgens de Al24N24 e Al23N24 dopados com X (X = Co, Ni, Si) em relação à sua interação com moléculas de α-D-glicose. Utilizando métodos computacionais B3LYP/6-311+G(d,p), examinámos as geometrias ótimas, as energias de ligação, as energias coesivas e as propriedades elétricas destes nanoaglomerados. Os nossos resultados indicam que o SiAl23N24 apresenta a energia de ligação máxima, enquanto que o CoAl23N24 apresenta apenas uma energia de ligação positiva marginal. As energias de adsorção da glicose nestes nanoaglomerados sugerem um mecanismo de quimissorção. O estudo descobriu que o SiAl23N24 hexagonal e o NiAl23N24 tetraédrico exibiram as características mais promissoras para a deteção de glicose devido a alterações significativas no bandgap, transferência de carga e alta sensibilidade. Além disso, o Al24N24 octogonal apresentou potencial como sensor de glicose do tipo ϕ.

Estudio computacional de las transiciones morfológicas en la agregación del biosurfactante ácido láurico en agua

Resumen En este estudio se evaluaron las transiciones morfológicas en la agregación del ácido láurico en agua mediante simulaciones de dinámica molecular (DM) y utilizando el campo de fuerza GROMOS53A6 y el modelo de carga puntual simple (SPC). Para ello, se evaluaron sistemas con concentraciones variables de ácido láurico (de 1 a 80 moléculas) para analizar la formación, la estabilidad y los cambios estructurales de los agregados micelares. Los resultados mostraron que la morfología de los agregados depende de la concentración: a bajas concentraciones se formaron micelas esféricas, mientras que a mayores concentraciones se observaron estructuras elipsoidales. El radio de giro (Rg) y la excentricidad (e) confirmaron estas transiciones y se identificaron tres zonas de agregación. Además, se analizaron las interacciones tipo enlaces de hidrógeno, cruciales para la estabilidad micelar, mediante funciones de distribución acumulada (CDF). Este trabajo proporciona una visión a nivel molecular sobre el autoensamblaje de ácidos grasos, relevante para aplicaciones en nanotecnología y biomedicina.

Abstract In this study, morphological transitions in the aggregation of lauric acid in water were evaluated by molecular dynamics (MD) simulations using the GROMOS53A6 force field and Simple Point Charge (SPC) model. For this purpose, systems with varying concentrations of lauric acid (for 1 to 80 molecules) were evaluated to analyze the formation, stability, and structural changes of micellar aggregates. The results showed that the morphology of the aggregates was concentration-dependent: at low concentrations spherical micelles were formed, while at higher concentrations ellipsoidal structures were observed. The radius of gyration (Rg) and eccentricity (e) confirmed these transitions, and three aggregation zones were identified. In addition, hydrogen bond type interactions, crucial for micellar stability, were analyzed using cumulative distribution functions (CDF). This work provides molecular-level insight into the self-assembly of fatty acids, relevant to applications in nanotechnology and biomedicine.

Resumo Neste estudo, as transições morfológicas na agregação de ácido láurico em água foram avaliadas usando simulações de dinâmica molecular (MD) usando os campos de força GROMOS53A6 e o modelo de carga pontual simples (SPC). Para este fim, sistemas com concentrações variadas de ácido láurico (de 1 a 80 moléculas) foram testados para analisar a formação, estabilidade e mudanças estruturais de agregados micelares. Os resultados mostraram que a morfologia dos agregados é dependente da concentração: em baixas concentrações, micelas esféricas foram formadas, enquanto em concentrações mais altas, estruturas elipsoidais foram observadas. O raio de giração (Rg) e a excentricidade (e) confirmaram essas transições, e três zonas de agregação foram identificadas. Além disso, as interações de ligação de hidrogênio, cruciais para a estabilidade micelar, foram analisadas usando funções de distribuição cumulativas (CDF). Este trabalho fornece insights em nível molecular sobre a automontagem de ácidos graxos, relevantes para aplicações em nanotecnologia e biomedicina.

Acoplamiento molecular entre fármacos para Alzheimer y la enzima γ-secretasa

Resumen La enfermedad de Alzheimer (EA) es la forma más común de demencia y consiste en un deterioro cognitivo y conductual que afecta principalmente a los adultos mayores. Se estima que, en los próximos 30 años, 115 millones de personas en todo el mundo estarán afectadas por esta enfermedad. Ante el aumento previsto de casos, los investigadores están buscando alternativas para controlar la EA. Un enfoque importante es el estudio de la proteína γ-secretasa, relacionada con la neurotoxicidad de los péptidos involucrados en la cascada amiloide, una vía bioquímica fundamental en el desarrollo de la EA. En este trabajo se realizaron estudios in silico con los fármacos JNJ-40418677, GSM-1, bexaroteno y trodusquemina para evaluar su eficacia como moduladores del sitio activo de la subunidad catalítica presenilina 1 (PSEN-1), que forma parte del complejo γ-secretasa. Según los valores de energía de afinidad obtenidos en el acoplamiento molecular, JNJ-40418677 fue identificado como el compuesto con mayor potencial de unión a PSEN-1, seguido de trodusquemina, bexaroteno y GSM-1. Los resultados obtenidos aportan información relevante sobre las características químicas y físicas básicas que deberán ser consideradas en el diseño de moléculas con potencial inhibitorio sobre la γ-secretasa que, como consecuencia, tendrían implicaciones en el tratamiento de la EA.

Abstract Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia, characterized by cognitive and behavioral decline, and primarily affects older adults. It is estimated that worldwide, 115 million people will be affected by the disease in the next 30 years. Given the anticipated increase in cases, researchers are exploring various alternatives to control AD. One area of focus is the study of the γ-secretase protein, which is linked to peptide neurotoxicity involved in the amyloid cascade, a key biochemical pathway in the development of AD. In this study, in silico studies were conducted with the drugs JNJ-40418677, GSM-1, bexarotene, and trodusquemine to evaluate their efficacy as modulators of the active site of the presenilin catalytic subunit 1 (PSEN-1), which is part of the γ-secretase complex. According to the affinity energy values obtained from molecular docking, JNJ-40418677 was identified as the compound with the greatest binding potential to PSEN-1, followed by trodusquemine, bexarotene, and GSM-1. The results obtained provide relevant information on the basic chemical and physical characteristics that should be considered in the design of molecules with inhibitory potential on γ-secretase, which, as a result, would have implications for the treatment of AD.

Resumo A doença de Alzheimer (DA) é a forma mais comum de demência e consiste em comprometimento cognitivo e comportamental, que afeta principalmente adultos mais velhos. Estima-se que, nos próximos 30 anos, 115 milhões de pessoas em todo o mundo serão impactadas pela doença. Diante do aumento previsto de casos, pesquisadores estão investigando diversas alternativas para o controle da DA. Um dos focos de estudo é a proteína γ-secretase, associada à neurotoxicidade dos peptídeos envolvidos na cascata amiloide, uma via bioquímica crucial para o desenvolvimento da DA. Neste estudo, realizamos análises in silico com os medicamentos JNJ-40418677, GSM-1, bexaroteno e trodusquemina, visando avaliar sua eficácia como moduladores do sítio ativo da subunidade catalítica presenilina 1 (PSEN-1), parte do complexo γ-secretase. De acordo com os valores de energia de afinidade obtidos na metodologia de acoplamento molecular, o fármaco JNJ-40418677 foi identificado como o que apresenta o maior potencial de ligação com a subunidade PSEN-1, seguido pela trodusquemina, bexaroteno e GSM-1. Os resultados obtidos fornecem informações relevantes sobre os primeiros passos no design de moléculas com potencial inibitório sobre a γ-secretase o que, como consequência, teriam implicações no tratamento da EA.

Detección y cuantificación de hidrocarburos en agua y sedimentos por medio de fluorescencia usando un espectrofluorómetro comercial

Resumen En este estudio se utilizó un espectro-fluorómetro comercial (Cytation 3) para detectar hidrocarburos en muestras contaminadas artificialmente (dopadas) con agua y sedimentos por medio de fluorescencia de onda fija. Se identificaron los espectros de emisión y las señales de fluorescencia en pico de antraceno, fenantreno, pireno y fluoranteno con límites de detección 19, 89, 26 y 35 ppb, respectivamente. La recuperación de hidrocarburos en muestras dopadas de agua estuvo entre 86 y 100% individualmente, aunque en mezcla se observaron interferencias de señales por la cercanía en los picos de emisión generando aditividad. En muestras de sedimentos, la recuperación de hidrocarburos estuvo entre 10 y 25%, y hasta un 36% en mezcla. Los resultados indican que la detección individual de los hidrocarburos es factible con base en las señales detectadas y las cuantificaciones realizadas; sin embargo, es necesario investigar interacciones con otros compuestos y su comportamiento en muestras dopadas o muestras de sitios con alta contaminación obtenidas en campo para validar su aplicación en el monitoreo ambiental.

Abstract In this study, a commercial spectrofluorometer (Cytation 3) was employed to detect hydrocarbons in artificially contaminated (doped) water and sediment samples using fixed wavelength fluorescence. Emission spectra and peak fluorescence signal of anthracene, phenanthrene, pyrene, and fluoranthene were identified with detection limits of 19, 89, 26, and 35 ppb, respectively. The recovery of hydrocarbons in contaminated water samples ranged between 86 and 100% individually, although signal interferences were observed in mixture due to the proximity of the emission peaks, which generated additivity. In sediment samples, hydrocarbon recovery ranged from 10 to 25% and up to 36% in the mixture. The results indicate that the individual detection of hydrocarbons is feasible based on the signals detected and the quantifications performed, however, it is necessary to investigate interactions with other compounds and their behavior in doped samples or samples from highly contaminated sites obtained in the field to validate their application in environmental monitoring.

Resumo Neste estudo, um espectrofluorômetro comercial (Cytation 3) foi empregado para detectar hidrocarbonetos em amostras de água e sedimentos artificialmente contaminados por fluorescência de comprimento de onda fixo. Foram identificados os espectros de emissão e sinais de pico de fluorescência de antraceno, fenantreno, pireno e fluoranteno, com limites de detecção de 19, 89, 26 e 35 ppb, respectivamente. A recuperação de hidrocarbonetos em amostras de água contaminada variou entre 86 e 100% individualmente, mas foram observadas interferências de sinal devido à proximidade dos picos de emissão, o que gerou aditividade. Em amostras de sedimentos, as recuperações foram entre 10 e 25% e até 36% na mistura. Os resultados indicam que a detecção individual de hidrocarbonetos é viável com base nos espectros detectados e nas quantificações realizadas. No entanto, é necessário investigar as interações com outros compostos e seu comportamento em amostras reais obtidas em locais altamente contaminados, a fim de validar sua aplicação no monitoramento ambiental.