Revista Colombiana de Química

Condiciones para el análisis de proteínas del micelio de Lentinuia edodes obtenido por fermentación en estado líquido

Resumen Pocos son los trabajos enfocados en la producción biotecnológica y el desarrollo de herramientas analíticas en torno a la Lentinuia edodes, seta comestible con potencial para el desarrollo de nutracéuticos. Por esto, en esta investigación, se estudió la producción de biomasa del hongo en el tiempo, mediante fermentación en estado líquido, y se seleccionaron las condiciones que permitieron la obtención de extractos para la aplicación de herramientas para análisis proteómico. Los métodos de extracción de proteínas, ácido tricloroacético (TCA) - acetona y TCA - acetona - fenol, fueron comparados en términos del rendimiento de extracción y los perfiles de separación usando electroforesis en 1D (SDS-PAGE) y 2D (IEF-SDS PAGE). Se determinó que a los 10 días de crecimiento se obtiene la mayor producción de biomasa y proteína total. La extracción con TCA - acetona - fenol presentó un mayor rendimiento, resolución y número de bandas en la electroforesis 1D. En 2DE, los dos métodos permitieron la extracción de proteínas con puntos isoeléctricos en el rango de pH 3-10, pero el método TCA - acetona - fenol conllevó a una extracción diferencial, favoreciendo el rango de masa de 33 a 113 kDa. Estos resultados se constituyen en una primera aplicación de técnicas de separación electroforética para futuros estudios proteómicos.

Abstract Few are the investigations focused on the biotechnological production and the development of analytical tools about Lentinuia edodes, an edible mushroom which has a potential for being used in the development of nutraceutical products. For this reason, in this research, the production of biomass of the mushroom over time by liquid state fermentation (LSF) was studied. Then, the conditions that allow obtaining protein extracts for the application of tools for proteomic analysis were selected. Trichloroacetic acid (TCA) - acetone and TCA - acetone - phenol were the two protein extraction methods which were compared in terms of extraction yield and separation profiles in 1D (SDS-PAGE) and 2D (IEF-SDS PAGE) electrophoresis. The highest production of biomass and total protein content was obtained after 10 days of LSF. Protein extraction with TCA - acetone -phenol presented the highest yield, resolution and number of bands in 1D electrophoresis. In 2DE the two methods allowed the extraction of proteins with isoelectric points in pH 3-10 range but, the TCA - acetone - phenol method favored a differential extraction of proteins in the range of 33 to 113 kDa. These results constitute a first application of electrophoretic separation techniques for future proteomic studies.

Resumo Lentinuia edodes é um cogumelo comestível com potencial para o desenvolvimento de nutracêuticos. Entretanto, os trabalhos voltados para a produção biotecnológica e o desenvolvimento de ferramentas analíticas que permitem aprofundar sua composição são incipientes. Nesta pesquisa, a produção de biomassa do fungo ao longo do tempo por meio de fermentação no estado líquido foi estudada e as condições que permitem obter extratos para a aplicação de ferramentas para análise proteômica foram selecionadas. Os métodos de extração de proteínas usados foram ácido tricloroacético (TCA) - acetona e TCA - acetona - fenol e comparada em termos de rendimento de extracção e perfis de separação utilizando electroforese 1D (SDS-PAGE) e 2D (IEF-SDS PAGE). Foi determinado que após 10 dias de crescimento, a maior produção de biomassa e proteína total foi obtida. A extração com TCA - acetona - fenol apresentou maior rendimento, maior resolução e número de bandas em eletroforese 1D. No 2DE os dois métodos permitiram a extração de proteínas com pontos isoelétricos na faixa de pH 3-10, mas o método TCA - acetona - fenol levou a uma extração diferencial, favorecendo a faixa de 33 a 113 kDa. Estes resultados constituem uma primeira aplicação de técnicas de separação eletroforética para futuros estudos proteômicos.

Caracterización química y actividad antibacteriana del aceite esencial de Mangifera indica L. de tres regiones de Venezuela

Resumen El presente trabajo describe la caracterización química cuali-cuantitativa y la evaluación antibacteriana de los aceites esenciales (AE) presentes en las hojas de Mangifera indica L., los cuales fueron recolectados en los estados de Mérida (M), Barinas (B), y Portuguesa (P), en la República Bolivariana de Venezuela, empleando la técnica de la hidrodestilación, acoplada a la trampa de Clevenger, obteniéndose 0,1 mL (0,0025%), 1,4 mL (0,035%) y 1,0 mL (0,025%), respectivamente. Los AE se caracterizaron por el método de cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (CG/EM). Se identificaron 30 compuestos en la muestra recolectada en M, 24 en B y 14 en P, siendo los principales en M: β-selineno (22,56%), α-gurjuneno (14,66%) y β-cariofileno (10 40%); en B: β-cariofileno (36,32%), α-humuleno (22,71%) y a-gurjuneno (21,43%); y en P: β -cariofileno (36,07%), a-gurjuneno (22,55%) y c -humuleno (21,24%). Debido al rendimiento, solo se determinó la actividad antibacteriana en los AE de B y P, por el método de difusión en agar con discos, frente a bacterias de referencia internacional (Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae ATCC 23357 y Pseudomonas aureginosa ATCC 27853). Ambos AE inhibieron el desarrollo de S. aureus y E. faecalis con una concentración inhibitoria mínima de 200 µL/mL y 300 µL/ mL, respectivamente. Este es el primer estudio comparativo y actividad antibacteriana del aceite esencial obtenido de las hojas de M. indica L. de tres regiones de la República Bolivariana de Venezuela.

Abstract The present work describes the qualitative-quantitative chemical characterization of essential oils (EO) present in the leaves of Mangifera indica L. which were collected in the states of Mérida (M), Barinas (B), and Portuguese (P), in the Bolivarian Republic of Venezuela, using the technique of hydrodistillation, coupled to the trap of Clevenger. Volumes of 0.1 mL (0.0025%), 1.4 mL (0.035%) and 1.0 mL (0.025%) were obtained, respectively. The essential oils were characterized by the method of gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). 30 compounds in the sample collected in M, 24 in B and 14inP were identified, being the majority in the M: β -selinene (22,56%), α-gurjunene (14,66%) and β-caryophyllene (10 40%); en B: β-caryophyllene (36,32%), a-humulene (22,71%) and α-gurjunene (21,43%); and in P: β -caryophyllene (36.07%), α-gurjunene (22.55%) and a-humulene (21.24%). Due to the low yield, the antibacterial activity was determined in the EO of B and P, by the agar diffusion method with disks, by various international reference bacteria (Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae ATCC 23357, Pseudomonas aureginosa ATCC 27853). Both AE inhibited the development of S. aureus and E. faecalis with a minimum inhibitory concentration of 200 µL/ mL and 300 µL/mL, respectively. This is the first comparative study and antibacterial activity of the essential oil obtained from the leaves of M. indica L. in three regions in the Bolivarian Republic of Venezuela.

Resumo O presente trabalho descreve a caracterização química qualitativa e quantitativa e a avaliação antibacteriana dos óleos essenciais (EA) presentes nas folhas de Mangifera indica L., quais foram coletadas nos estados de Mérida (M), Barinas (B) e Português (P), na República Bolivariana da Venezuela, utilizando a técnica de hidro-destilação, acoplada à armadilha de Clevenger, obtendo 0,1 mL (0,0025%), 1,4 mL (0,035%) e 1,0 mL (0,025%), respectivamente. Os EAs foram caracterizados pelo método de cromatografia gasosa acoplado a espectrometría de massa (GC / MS). Foram identificados trinta compostos na amostra coletada em M, 24 em B e 14 em P, sendo os principais M: β -selineno (22,56%), α-gurjuneno (14,66%) e β -cariofileno (10 40%); em B: β -cariofileno (36,32%), α-humuleno (22,71%) e α-gurjuneno (21,43%); e em P: β -cariofileno (36,07%), a-gurjuneno (22,55%) e α-humuleno (21,24%). Devido ao rendimento, apenas a atividade antibacteriana nos EA de B e P foi determinada, pelo método de difusão em ágar com discos, contra bactérias de referência internacional (Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae ATCC 23357 e Pseudomonas aureginosa ATCC 27853). Ambos os EA inibiram o desenvolvimento de S. aureus e E. faecalis com uma concentração inibitória mínima de 200 µL/mL e 300 µL/mL, respectivamente. Este é o primeiro estudo comparativo e atividade antibacteriana do óleo essencial obtido das folhas de M. indica L. de três regiões da República Bolivariana da Venezuela.

Evaluación de un reactor para la degradación fotocatalítica de glifosato empleando un catalizador de TiO₂-Mn

Resumen En el presente trabajo se evaluó la degradación fotocatalítica del herbicida glifosato en solución acuosa con un catalizador comercial (TiO2 Degussa P25) y un catalizador sintetizado a partir de TiO2 dopado con manganeso (TiO2-Mn), soportados en anillos de borosilicato de diámetro interno y externo de 6,52 mm y 7,59 mm, respectivamente, y una longitud aproximada de 9,43 mm, mediante el uso de un reactor continuo de lecho empacado. El catalizador fue caracterizado por FTIR, SEM-EDS y AFM, con lo cual se determinaron algunas propiedades físicas y químicas del mismo. Las condiciones de operación del reactor fueron un caudal de alimentación de 4,25 mL min-1 de una solución de glifosato de pH natural de 4,45 y un tiempo de retención de 1 h y 25 min, en el cual se llevaron a cabo ensayos de fotocatálisis heterogénea, fotólisis y adsorción por un tiempo de 150 min. De lo anterior, se obtuvieron los porcentajes de remoción y el orden de la reacción fotocatalítica para el catalizador soportado en los anillos. A partir de los estudios de degradación realizados, con el TiO2-Mn soportado en los anillos, se logró un porcentaje máximo de degradación de 39.19%, mientras que, con el catalizador comercial TiO2 Degussa P25, se alcanzó un 28.6% de remoción. El modelo de reacción que sigue la degradación del glifosato es de difusión intrapartícula, debido a los procesos difusivos en los que la molécula de glifosato es adsorbida en los poros del catalizador para luego ser degradada.

Abstract In this work, the photocatalytic degradation of the herbicide glyphosate in aqueous solution was evaluated. Assays were performed on a commercial catalyst (TiO2 Degussa P25) and a catalyst synthesized from TiO2 doped with manganese (TiO2-Mn) supported on borosilicate rings, with an internal and external diameter of 6.52 mm and 7.59 mm respectively, and an approximate length of 9.43 mm, using a continuous packed bed reactor. The synthesized catalyst was characterized with techniques as FTIR, SEM-EDS, and AFM, which allowed to evaluating its chemical and physical properties. The reactor operating conditions were a feed flow rate of 4.25 mL min-1 of a pH 4.45 glyphosate solution and retention time of 1 h and 25 min. In such experiments, heterogeneous photocatalysis, photolysis, and adsorption test were carried out for 150 min, obtaining results of degradation percentages and the order of photocatalytic reaction for the catalyst supported in the rings and the powder in suspension. From the removal studies, a maximum degradation percentage of 39.19% was reached with TiO2-Mn supported in the rings. In contrast, the commercial catalyst TiO2 Degussa P25 had a 28.6% of removal. The glyphosate degradation follows an intraparticle diffusion model due to a diffusive process, where the glyphosate molecule is adsorbed in the catalyst pores and then degraded.

Resumo Neste trabalho, a degradação fotocatalítica de glifosato em solução aquosa foi avaliada com um catalisador comercial (TiO2 Degussa P25) e sintetizado a partir de TiO2 dopado com manganês (Mn-TiO2) com suporte em anéis de borosilicato de diâmetro interno e externo de catalisador 6,52 mm e 7,59 mm, respectivamente e um comprimento de aproximadamente 9,43 mm, usando um leito empacotado reator contínuo. O catalisador sintetizado foi caracterizado com FTIR, SEM-EDS and AFM, o que permitiu a sua morfologia e composição. As condições de operação do reactor foi alimentada à velocidade de 4,25 mL min-1 de uma solução de pH natural de 4,45 glifosato e um tempo de retenção de 1 hora e 25 minutos; em que foram realizados ensaios de fotocatálise heterogénea, fotólise, tempo de adsorção de 150 minutos, obtendo-se como percentagens resultados de remoção e com a reação fotocatalítica para o catalisador suportado em anéis. A partir dos estudos, foi obtido uma taxa máxima de degradação com TiO2-Mn suportado em anéis de 39,19% em comparação com o catalisador comercial de TiO2 Degussa P25 com os quais obtiveram porcentagens de degradação de 28,6%. A degradação do glifosato segue um modelo de difusão intrapartícula devido ao processo difusivo em que a molécula de glifosato é adsorvida no catalisador poros logo a ser degradada.

Aplicación de un circuito de corriente continua para la colección y almacenamiento de bioelectricidad producida por celdas de combustible microbianas

Abstract Every year the demand for energy worldwide is increasing. There are some alternatives to reduce these problems, such as clean energy or renewable energy. A particular alternative is the microbial fuel cells. These cells are biochemical reactors that convert chemical energy into electricity. The present research evaluated the dairy serum to produce bioelectricity from micro fuel cells (MFC) that were constructed with low-cost materials and with isolated bacteria in anaerobic sediments, located in Ecuadorian national territory, producing maximum voltages of 0.830 V in the circuit and a maximum power density of 30 mW / m2. This low voltage was worked with 50 mL MFCs and with an output voltage of 300 mV. Under these conditions, a FLYBACK lift circuit isolated by the transformer was designed. This new circuit could increase the voltage from 30 mV to enough voltage to light a 2.5 V LED. Therefore, the energy produced by the MFC can be directly used to light a LED and to charge capacitors. This study shows that these MFCs, together with the designed circuit, could be used potentially to generate clean energy.

Resumen Cada año la demanda de energía, en todo el mundo, va en aumento. Existen algunas alternativas para reducir estos problemas, tales como las energías limpias y renovables. Una alternativa muy específica es el uso de celdas de combustible microbianas. Dichas celdas son reactores bioquímicos que convierten la energía química en electricidad. La presente investigación evaluó el suero lácteo para la producción de bioelectricidad en celdas de combustible microbianas (MFC). Estas fueron construidas con materiales de bajo costo y con bacterias aisladas en sedimentos anaeróbicos, ubicados en territorio nacional ecuatoriano, produciendo voltajes máximos de 0,830 V en el circuito y una densidad de potencia máxima de 30 mW / m2. Este bajo voltaje se trabajó con MFC de 50 mL y con un voltaje de salida de 300 mV. Bajo estas condiciones, se diseñó un circuito de elevación FLYBACK aislado por transformador. Este nuevo circuito aumentará el voltaje de 30 mV a un voltaje suficiente para encender un LED de 2.5 V. Por lo tanto, la energía producida por las MFC puede ser directamente utilizable para encender un LED y cargar los condensadores. Este estudio muestra que dichas celdas MFC, junto con el circuito diseñado, podrían utilizarse, potencialmente, para generar energía limpia.

Resumo Todos os anos a demanda por energia, em todo o mundo, está aumentando. Existem algumas alternativas para reduzir esses problemas, como energias limpas e renováveis. Uma alternativa muito específica é o uso de células combustíveis microbianas. Essas células são reatores bioquímicos que convertem energia química em eletricidade. O presente trabalho avaliou o soro lácteo para a produção de bioeletricidade em células a combustível microbianas (CCM), Estes foram construídos com materiais de baixo custo e bactérias isoladas em sedimentos anaeróbios, localizados no território nacional equatoriano, produzindo tensões máximas de 0,830 V no circuito e uma densidade de potência máxima de 30 mW / m2. Esta baixa voltagem trabalhamos com CCM de 50 mL e com uma voltagem de saída de 300 mV. Sob essas condições, um circuito de elevação FLYBACK isolado por transformador foi projetado. Este novo circuito aumentará a tensão de 30 mV para uma tensão suficiente para ligar um LED de 2,5 V. Portanto, a energia produzida pelo MFC pode ser diretamente utilizável para ligar um LED e carregar os capacitores. Este estudo mostra que essas células CCM, juntamente com o circuito projetado, poderiam ser usadas para gerar energia limpa.

Desarrollo de un material de referencia certificado para análisis elemental de agua potable

Resumen La producción de un material de referencia (MR) es un proceso en el que se realizan estudios relacionados con la preparación, envasado y caracterización (incluye homogeneidad y estabilidad). En este trabajo se presentan los resultados del desarrollo de un MR de agua potable. El envasado se realiza aplicando dos procedimientos (envasado convencional e inmersión). La caracterización se realizó por Absorción Atómica, ICPMS y Cromatografía iónica. La evaluación de homogeneidad del material se realizó para Na, Mg, Ca, Fe, K, Co, Pb, Mo, As, Ni, Se, Cu, Al, Cr Zn y aniones como NO3 - y Cl-. La estabilidad se evaluó a corto (condiciones aceleradas) y largo plazo por ICPMS y CI, además se realizó seguimiento gravimétrico. La homogeneidad y estabilidad se evaluaron con base en su incertidumbre. La incertidumbre asociada a la homogeneidad y estabilidad MR evidenció resultados aceptables para la mayoría de los analitos. Los resultados del seguimiento gravimétrico permitieron detectar pérdidas de masa del material, por lo que se planteó un nuevo esquema para evaluar la estabilidad a través de métodos gravimétricos. Finalmente, se encontró que el MR presenta incertidumbres expandidas entre el 0,93% y el 4,38%, siendo apto para el uso previsto.

Abstract The production of reference materials (RM) is a process that involves carrying out different studies related to the preparation, packaging and chemical stability of the analytes. This paper presents the results of the development of a drinking water RM. The packaging is done by applying two procedures (conventional packaging and immersion). The characterization of this material was carried out through atomic absorption, ICPMS and ion chromatography. The assessment of the homogeneity of the material was carried out for Na, Mg, Ca, Fe, K, Co, Pb, Mo, As, Ni, Se, Cu, Al, Cr Zn and anions as NO3 - y Cl-. The stability studies were evaluated in the short term (accelerated conditions), and long term by ICPMS and IC, and gravimetric monitoring was also performed. Homogeneity and stability were evaluated based on their uncertainty. The uncertainty associated with homogeneity and MR stability evidenced acceptable results for most analytes. The results of the gravimetric monitoring allowed to detect losses of mass of the material, reason why a new scheme was proposed to evaluate the stability through gravimetric methods. Finally, it was found that the RM presents expanded uncertainties between 0,93% and 4,38%, which makes it suitable for the intended use.

Resumo Este artigo apresenta os resultados do desenvolvimento de um MR de água potável. A embalagem é feita aplicando dois procedimentos (embalagem convencional e imersão). A caracterização foi realizada por Absorção Atômica, ICPMS e Cromatografia Iônica. A avaliação da homogeneidade do material foi realizada para Na, Mg, Ca, Fe, K, Co, Pb, Mo, As, Ni, Se, Cu, Al, Cr Zn e ânions como NO3 - y Cl-. A estabilidade foi avaliada em curto prazo (condições aceleradas) e em longo prazo pelo ICPMS e IC, e também foi realizada monitoração gravimétrica. A homogeneidade e estabilidade foram avaliadas com base na incerteza. A incerteza associada à homogeneidade e estabilidade da RM evidenciou resultados aceitáveis para a maioria dos analitos. Os resultados do monitoramento gravimétrico permitiram detectar perdas de massa do material, pelo que foi proposto um novo esquema para avaliar a estabilidade por métodos gravimétricos. Por fim, verificou-se que o RM apresenta incertezas expandidas entre 0,93% e 4,38%, sendo adequado para o uso pretendido.

Caracterización de los compuestos de aroma del aceite de sacha inchi (Plukenetia volubilis L.) por HS-SPME-GC-MS-O

Resumen Se identificaron los componentes aromáticos activos provenientes de muestras comerciales del aceite de sacha inchi, obtenidos de cultivos de Santa Rosa de Osos (Antioquia, Colombia), mediante la técnica de microextracción en fase sólida acoplada a cromatografía de gases, espectrometría de masas y olfatometría (HS-SPME-GC-MS-O). En la optimización de la técnica de extracción se definieron las siguientes condiciones: fibra de SPME de divinilbenceno/ carboxen/polidimetilsiloxano (DVB/CAR/PDMS), temperatura de extracción de 50 °C y tiempo de exposición de 40 min. Bajo estas condiciones, se encontraron un total de 20 compuestos aromáticos activos, donde se destacan el E-2-octenal, E-heptanal, (E,E)-3,5-octadien-2-ona, ácido hexanóico y (E,E)-2,4-heptadienal como los componentes con mayor aporte a la formación del aroma del aceite de sacha inchi.

Abstract The active aromatic components from commercial samples of sacha inchi oil obtained from Santa Rosa de Osos (Antioquia, Colombia) crops were identified by solid phase microextraction technique coupled to gas chromatography, mass spectrometry, and olfactometry (HS -SPME-GC-MS-O). In the optimization of the extraction technique, the following conditions were defined: SPME fiber of divinylbenzene/carboxen/ polydimethylsiloxane (DVB/CAR/PDMS), extraction temperature 50 °C, and exposure time 40 min. Under these conditions, a total of 20 active aromatic compounds were found, which include E-2-octenal, E-heptanal, (E,E)-3,5-octadien-2-one, hexanoic acid and (E,E)-2,4-heptadienal as the components with the greatest contribution to the aroma formation of sacha inchi oil.

Resumo Os componentes de aroma ativos de amostras comerciais de óleo de sacha inchi obtidos de Santa Rosa de Osos (Antioquia, Colômbia) foram separados pela técnica de microextração em fase sólida acoplada a cromatografia gasosa, espectrometria de massas e olfatometria para a identificação (HS-SPME-GC-MS-O). Na otimização da técnica de extração, foram definidas as seguintes condições: fibra de SPME de divinilbenzeno/carboxeno/polidimetilsiloxano (DVB/CAR/PDMS), temperatura de extração 50 °C e tempo de exposição de 40 min. Nestas condições, foi encontrado um total de 20 compostos de aroma ativos no óleo, que incluem E-2-octenal, E-heptanal, (E,E)-3,5-octadien-2-ona, ácido hexanoico e (E,E)-2,4 heptadienal como os componentes com maior contribuição para a formação do aroma.