Revista Colombiana de Química

Exoidrolases de frutanos e sua importância no metabolismo de frutanos em Agave tequilana Weber var. azul

Resumen Los fructanos son carbohidratos de estructura química diversa distribuidos en diferentes taxa. En las plantas, además de constituir una importante fuente de carbono, han sido asociados con la tolerancia a diferentes tipos de estrés. La biosíntesis de estos compuestos se lleva a cabo por la acción de las enzimas fructosiltransferasas, mientras que su degradación es mediada por las exohidrolasas fructosílicas, ambos tipos forman parte de la familia 32 de las enzimas hidrolasas glicosídicas. Las exohidrolasas fructosílicas son exoenzimas que liberan secuencialmente residuos de fructosa terminales de los fructanos para hacerlos disponibles como fuente de carbono en diferentes procesos celulares o bien moléculas de señalización. En esta revisión se hace una descripción de los fructanos y las exohidrolasas fructosílicas en algunas plantas importantes para el consumo humano y para el aprovechamiento industrial, con un enfoque particular en el género Agave, específicamente en A. tequilana. Concluimos, que el estudio de las exohidrolasas fructosílicas en agaves podría ser útil en varias aplicaciones biotecnológicas como en la hidrólisis de estructuras de fructanos no digeridos durante la etapa de cocción del agave en el proceso de producción de tequila. Sin embargo, el primer paso es conocer la funcionalidad de estas enzimas, lo que podría facilitar su incorporación en diferentes procesos biotecnológicos.

Abstract Fructans are carbohydrates of diverse chemical structure that are distributed in different taxa. In plants, in addition to be an important source of carbon, they have been associated with tolerance to different types of stress. The biosynthesis of these compounds is carried out by the action of enzymes called fructosyltransferases, while their degradation is mediated by fructan exohydrolases, both types are part of the 32 family of glycosidic hydrolase enzymes. Fructan exohydrolases are exo-enzymes that sequentially release terminal fructose residues from fructans to make them available as carbon sources for different cellular processes or as signaling molecules. In this review, a description is made of fructans, y of fructosyl exohydrolases in some plants important for human consumption or for industrial use, such as the Agave genus, specifically in A. tequilana. We conclude that the study of fructan exohydrolases in agaves could be useful in various biotechnological applications, for example, in the hydrolysis of undigested fructan structures during the agave cooking stage in the tequila production process. However, the first step is to determinate the enzymatic activity in which they are involved, for its posterior inclusion in biotechnology processes.

Resumo Os frutanos são carboidratos de estrutura química diversificada distribuídos em diferentes táxons. Nas plantas, além de serem uma importante fonte de carbono, eles têm sido associados à tolerância a diferentes tipos de estresse. A biossíntese desses compostos é realizada pela ação das enzimas fructosiltransferases, enquanto sua degradação é mediada por frutossil exohidrolases, ambos os tipos fazem parte da família 32 de enzimas glicosídicas da hidrolase. As exo-hidrolases de frutossil são exo-enzimas que liberam seqüencialmente resíduos terminais de frutose dos frutanos para torná-los disponíveis como fonte de carbono em diferentes processos celulares, ou como sinalizadores. Nesta revisão, é feita uma descrição dos frutanos e das frutossil exohidrolases em algumas plantas importantes para o consumo humano ou para uso industrial, como o gênero Agave, especificamente no A. tequilana. Concluímos que o estudo de frutossil exo-hidrolases em agaves pode ser útil em várias aplicações biotecnológicas, por exemplo, na hidrólise de estruturas de frutano não digeridas durante a fase de cozimento da agave no processo de produção de tequila. Para isso, o primeiro passo é conhecer o tipo de atividade enzimática que eles desempenham, para sua posterior inclusão no campo da biotecnologia.

Síntese e avaliação citotóxica de protoanemonina e três derivados bromados

Abstract The protoanemonin, a natural furanone, was synthesized from (Z)-4-bromo-5-(bromomethylene)-furan-2(5H)-one by a reductive dehalogenation reaction with zinc. The 5-(dibromomethylene)-2(5H)-furanone and (E)-5-(bromomethylene)-2(5H)-furanone were also synthetized from levulinic acid bromination and acid promoted cyclization. The antiproliferative activity of all synthesized compounds against the human cancer cell lines PC-3 (prostate) and U-251 (glioblastoma) was investigated. The results showed that all the obtained furanones are more active than the reference drug cisplatin, with iC50 values in the range of 0.31 ± 0.02 to 7.30 ± 0.08 µM. However, (E)-5-(bromomethylene)-2(5H)-furanone, with a bromine atom in the double bond, was the most active, and demonstrated to be about 25-fold more active than the reference drug cisplatin.

Resumen La protoanemonina, una furanona de origen natural, fue sintetizada a partir de la (Z)-4-bromo-5-(bromometilen)-furan-2(5H)-ona mediante una deshalogenación reductiva con zinc. La 5-(dibromometilen)-2(5H)-furanona y la (E)-5-(bromometilen)-2(5H)-furanona también fueron sintetizadas a partir del ácido levulínico mediante bromación y posterior ciclación promovida por ácido. Se investigó la actividad antiproliferativa de todos los compuestos sintetizados en las líneas celulares de cáncer humano PC-3 (próstata) y U-251 (glioblastoma). Los resultados demostraron que todas las furanonas obtenidas son más activas que el fármaco de referencia cisplatino, con un intervalo de Ci50 de 0,31 ± 0,02 hasta 7,30 ± 0,08 µM. Sin embargo, la (E)-5-(bromometilen)-2(5H)-furanona, con un átomo de bromo en el doble enlace, demostró ser 25 veces más activa que el fármaco de referencia cisplatino.

Resumo Protoanemonina, uma furanona natural, foi sintetizada de (Z)-4-bromo-5-(bromometileno)-furan-2(5H)-ona por desalógenação redutora do zinco. Também foram sintetizados 5-(Dibromometileno)-2(5H)-furanona e (E)-5-(Bromometileno)-2(5H)-furanona a partir da brominação com ácido levulínico e ciclização promovida por ácido. Foi investigada a atividade antiproliferativa de todos os compostos sintetizados nas linhas celulares humanas de câncer PC-3 (próstata) e U-251 (glioblastoma). Os resultados mostram que todos os furanonas obtidos são mais ativos que a cisplatina do medicamento de referência, com intervalo Ci50 de 0,31 ± 0,02 até 7,30 ± 0,08 µM. Entretanto, a mais ativa foi a (E)-5-(Bromometileno)-2(5H)-furanona, que com um átomo de bromo na dupla ligação exocíclica, provou ser 25 vezes mais ativa que a medicamento de referência cisplatina.

Extração, Separação e Avaliação do Efeito Antioxidante das Diferentes Frações de Polifenóis de Grãos de Cacau

Abstract Polyphenol Extracts (PE) hold antioxidant properties, which might be related to positive effects on human health. It has been stated that PE, obtained from cocoa beans, contain fractions of flavan-3-ols with different degrees of polymerization (DP). However, it is unknown which of the fractions or their mixture drives the best antioxidant activity. This paper reports the study conducted to elucidate the role of each fraction (with different DP) on Antioxidant Capacity (AC). First, the process of extraction and separation of polyphenols' fractions in cocoa beans was executed; afterward, AC was determined for each fraction individually and their combinations (monomers, dimers and oligomers). Solid-liquid extraction was made by using a 50% (v/v) ethanol solution and a mass:solvent ratio of 1:120 in an ultrasound bath. PE were separated into monomers, dimers, and oligomers by HPLC using a semipreparative column. The results obtained show that PE contain 95.35, 7.45, and 21.75 mg EE (epicatechin equivalents) / g ds of monomers, dimers, and oligomers, respectively. Finally, the AC of each fraction was evaluated using a complete cubic model mix design. According to the results, the best AC was obtained for dimers. However, when monomers, dimers and oligomers were mixed, an antagonistic effect on AC was observed.

Resumen Los extractos polifenólicos (PE) tienen propiedades antioxidantes positivas para la salud humana. Se conoce que los PE obtenidos del cacao contienen fracciones de flavan-3-ols con diferentes grados de polimerización (DP). Sin embargo, se desconoce qué fracción o mezcla de ellos posee mayor capacidad antioxidante. Este trabajo se realizó con el fin de evaluar la capacidad antioxidante (AC) de cada fracción polifenólica (con diferentes DP) extraída del cacao. Primero, se realizó un proceso de extracción y separación de las fracciones de polifenoles en los granos de cacao. Luego, se determinó la AC para cada fracción individual y combinada (monómeros, dímeros y oligómeros). La extracción sólido-líquido se realizó utilizando una solución de etanol en agua al 50 % (v/v) y una relación masa:solvente de 1:120 en un baño de ultrasonido. El extracto PE se separó en monómeros, dímeros y oligómeros por HPLC usando una columna semipreparativa. Los resultados obtenidos muestran que el extracto PE contiene 95,35, 7,45 y 21,75 mg EE (equivalentes de epicatequina) / g ds de monómeros, dímeros y oligómeros, respectivamente. Finalmente, se evaluó la CA de cada fracción utilizando un diseño de mezcla de modelo cúbico completo. Según los resultados, se obtuvo una mayor AC para dímeros; sin embargo, se observó un efecto antagonista de la AC cuando se mezclan monómeros, dímeros y oligómeros.

Resumo Os extratos de polifenóis (PE) possuem propriedades antioxidantes, que podem estar relacionadas a efeitos positivos para a saúde humana. Foi afirmado que o PE, obtido a partir de grãos de cacau, contém frações de flavan-3-ols com diferentes graus de polimerização (DP). No entanto, não se sabe qual fração ou mistura deles impulsiona a melhor atividade antioxidante. Este artigo relata os achados de um estudo realizado com o objetivo de elucidar o papel de cada fração (com DP diferente) na capacidade antioxidante (AC). Inicialmente, o processo de extração e separação de frações de polifenóis 'em grãos de cacau é descrito. Posteriormente, é determinada a AC para cada fração isolada e combinada (monômeros, dímeros e oligômeros). A extração sólido-líquido foi realizada utilizando uma solução de etanol a 50% (v/v) e uma razão massa: solvente de 1: 120 em um banho de ultrassom. O PE foi separado em monômeros, dímeros e oligômeros por HPLC usando uma coluna semi-preparativa. Os resultados obtidos mostram que o PE contém 95,35, 7,45 e 21,75 mg EE (equivalentes de epicatequina) / g ds de monômeros, dímeros e oligômeros, respectivamente. Finalmente, o efeito de cada fração na AC foi avaliado usando um modelo de mistura cúbica completo. De acordo com os resultados, a melhor AC foi obtida para os dímeros; no entanto, um efeito antagônico na AC foi observado quando monômeros, dímeros e oligômeros foram misturados.

Influência de um campo magnético oscilante em colunas poliméricas com nanopartículas magnéticas

Resumen Las nanopartículas magnéticas de magnetita (MNP) presentan comportamiento superparamagnético, lo que les confiere propiedades importantes como bajo campo coercitivo, fácil modificación superficial y niveles de magnetización aceptables. Esto las hace útiles en técnicas de separación. Sin embargo, pocos estudios han experimentado con las interacciones de las MNP con campos magnéticos. Por tanto, el objetivo de esta investigación fue estudiar la influencia de un campo magnético oscilante (CMO) en columnas monolíticas poliméricas con nanopartículas magnéticas vinilizadas (VMNP) para cromatografía líquida capilar (cLC). Para ello, se sintetizaron MNP mediante coprecipitación de sales de hierro. La preparación de las columnas monolíticas poliméricas se realizó por copolimerización y la agregación de VMNP. Aprovechando las propiedades magnéticas de las MNP, se estudió la influencia de los parámetros como frecuencia de resonancia, intensidad y tiempo de exposición de un CMO, aplicado a las columnas sintetizadas. Como resultado se obtuvo una mejor separación de la muestra según los parámetros medidos, de modo que se logró una resolución de la columna (Rs) de 1,35. Las propiedades morfológicas de las columnas fueron evaluadas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados de las propiedades cromatográficas revelaron que la mejor separación de la muestra de alquilbencenos se da en condiciones de 5,5 kHz y 10 min de exposición en el CMO. Este estudio constituye una primera aplicación en técnicas de separación cromatográficas para futuras investigaciones en nanotecnología.

Abstract Magnetite magnetic nanoparticles (MNP) exhibit superparamagnetic behavior, which gives them important properties such as low coercive field, easy surface modification and acceptable levels of magnetization, making them useful in separation techniques. However, few studies have experimented the interactions they have with magnetic fields. For this reason, in this research, the influence of an oscillating magnetic field (CMO) on polymeric monolithic columns containing vinylized magnetite magnetic nanoparticles (VMNP) for capillary liquid chromatography was studied. For this, MNP were synthesized, by co-precipitation of iron salts. The preparation of the polymeric monolithic columns was carried out by the copolymerization method and the subsequent aggregation of VMNP. Taking advantage of the magnetic properties of the MNPs, the influence of various parameters (resonance frequency, intensity, and exposure time) of an CMO applied to the synthesized columns was studied. As a result, a better separation of the sample according to the measured parameters was obtained. Thus, achieving a column resolution (Rs) of 1.35. The morphological properties of monolithic columns were evaluated using scanning electron microscopy (SEM). The results of the chromatographic properties showed that the best separation of the sample of alkylbenzenes (ABS) in cLC occurs under conditions of 5.5 kHz and 10 min of exposure in the CMO. This study constitutes the first application in chromatographic separation techniques for future nanotechnology research.

Resumo As nanopartículas de magnetita magnética (MNPs) têm comportamento superparamagnético, o que lhes confere propriedades importantes como baixo campo coercitivo, fácil modificação da superfície e níveis aceitáveis de magnetização, tornando os úteis nas técnicas de separação. No entanto, poucos estudos foram realizados experimentando as interações exercidas pelos campos magnéticos. Portanto, o objetivo da presente investigação foi estudar a influência de um campo magnético oscilante (CMO) em colunas monolíticas poliméricas contendo nanopartículas magnéticas vinilizadas (VMNPs) para cromatografia líquida capilar (cLC). Para isso, MNPs foram sintetizados por co-precipitação de sais de ferro. A preparação das colunas monolíticas poliméricas foi realizada por copolimerização e subsequente agregação de VMNPs. Em seguida, aproveitando as propriedades magnéticas do MNPs, estudou-se a influência de vários parâmetros (frequência de ressonância, intensidade e tempo de exposição) de uma CMO aplicada nas colunas sintetizadas, obtendo vantagens como uma melhor separação da amostra e uma resolução (Rs) de coluna de 1,35. As propriedades morfológicas das colunas monolíticas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM). Os resultados das propriedades cromatográficas mostraram que a melhor separação da amostra de alquilbenzenos (ABS) em cLC ocorre em condições de 5,5 kHz e 10 min de exposição na CMO. Este estudo constitui uma primeira aplicação em técnicas de separação cromatográfica para futuras investigações em nanotecnologia.

Biossorção de chumbo (II) em solução aquosa com biomassa de cladódios de pera espinhosa (Opuntia ficus indica)

Resumen Se investigó la remoción de plomo de soluciones acuosas por biomasa de los cladodios de la tuna (BCT), una especie abundante en la sierra peruana. Las propiedades físicas y químicas de la BCT se determinaron por técnicas de FTIR y SEM/ EDX. El análisis FTIR confirmó la presencia de grupos -OH, CO-C, C=O y -NH2, los cuales interactuarían con el metal. La micrografía SEM reveló que la morfología superficial de la BCT tiene porosidad adecuada para la biosorción. En un sistema discontinuo se obtuvo la más alta capacidad de biosorción (qe) con una relación masa BCT/volumen de 4 g/L, pH 4,5 y tiempo de contacto de 1 h. La biosorción siguió un modelo cinético de pseudo-segundo orden y el proceso de difusión intraparticular fue el factor principal de control de la velocidad. Los datos en el equilibrio fueron correlacionados con cinco modelos (Langmuir, Freundlich, Temkin, D-R y Redlich-Peterson) y se ajustaron mejor al modelo de Langmuir, lo que indica que el proceso se realiza en centros activos energéticamente homogéneos, el valor de qe máxima fue 50,25 mg/g. Los resultados obtenidos demuestran que la BCT puede ser usada como biosorbente eficiente para el tratamiento de aguas contaminadas con Pb (II).

Abstract The removal of lead from aqueous solutions by the biomass of prickly pear cladodes (BCT), a species found in abundance in the Sierra region in Peru, was investigated. The physical and chemical properties of BCT were determined by FTIR and SEM/EDX techniques. The FTIR analysis confirmed the presence of -OH, C-O-C, C=O and -NH2 groups which would interact with the metal. The SEM micrograph revealed that the surface morphology of the BCT shows adequate porosity for biosorption. In a discontinuous system, the highest biosorption capacity (qe) was obtained with a BCT mass/volume ratio of 4 g/L, pH 4.5 and 1 h of contact time. Biosorption followed a pseudo-second order kinetic model and the intraparticle diffusion process was the main factor controlling speed. Data at equilibrium were correlated using five models (Langmuir, Freundlich, Temkin, DR, and Redlich-Peterson) and were better fitted to the Langmuir model, which would indicate that the process is carried out in energetically homogeneous active centers, the value of qe maximum was 50.25 mg/g. The results obtained demonstrate that BCT can be used as an efficient biosorbent for the treatment of waters contaminated with Pb (II).

Resumo Investigou-se a remoção de chumbo de soluções aquosas pela biomassa de cladódios de pera espinhosa (BCT), espécie encontrada em abundância na região da Sierra, no Peru, e as propriedades físicas e químicas do BCT foram determinadas por técnicas de FTIR y SEM/EDX. A análise por FTIR confirma a presença dos grupos -OH, C-O-C, C=O e -NH2 que interagem com o metal; a micrografia SEM revela que a morfologia da superfície do BCT mostra porosidade adequada para biossorção. Em um sistema descontínuo, a maior capacidade de biossorção (qe) foi obtida com uma relação massa/volume de BCT de 4 g/L, pH 4,5 e tempo de contato 1 h. A biossorção seguiu um modelo cinético de pseudo-segunda ordem e o processo de difusão intrapartículas foi o principal fator de controle da velocidade. Os dados em equilíbrio foram correlacionados usando cinco modelos (Langmuir, Freundlich, Temkin, DR e Redlich-Peterson) e foram melhor ajustados ao modelo de Langmuir, o que indicaria que o processo é realizado em centros ativos energeticamente homogêneos, o valor de qe o máximo foi de 50,25 mg/g. Os resultados obtidos demonstram que o BCT pode ser usado como um biossorvente eficiente para o tratamento de águas contaminadas com Pb (II).

Detecção de minas terrestres antipessoal contendo explosivo à base de ANFO: Uma revisão

Resumen After an internal conflict that lasted over half a century, the detection and removal of antipersonnel landmines in Colombia have become cumbersome challenges. Antipersonnel landmines remain scattered in Colombia and with a considerable impact on the central-western region. Most of these devices are handmade (therefore, they can also be classified as improvised explosive devices) and composed of ammonium nitrate and fossil fuel blend, a mixture known as ANFO. Due to several unique factors, including concealment tactics and non-conventional manufacturing techniques employed by guerrilla fighters, the most efficient method for the detection of ANFO-based antipersonnel landmines is the use of trained canines. This review aims at describing the current chemical strategies used in the detection of ANFO-based antipersonnel landmines. First, a detailed description of the different techniques used in the detection of explosives is made. Then, all the strategies reported in the world for antipersonnel landmines detection are described. Finally, the importance of the use of canines for antipersonnel landmines detection is explained.

Abstract Después de un conflicto interno que duró más de medio siglo, la detección y eliminación de minas antipersonales en Colombia se han convertido en desafíos engorrosos. Las minas antipersonales siguen dispersas en la región centro-occidental de Colombia. La mayoría de estos dispositivos están hechos a mano (hecho que puede clasificarlos como artefactos explosivos improvisados, AEI) y están compuestos por una mezcla de nitrato de amonio y un combustible fósil, una mezcla conocida como ANFO. Debido a varios factores únicos, que incluyen tácticas de ocultación y técnicas de fabricación no convencionales empleadas por guerrilleros, el método más eficiente para la detección minas antipersonales basadas en ANFO es el uso de caninos entrenados. Esta revisión tiene como objetivo describir las estrategias químicas actuales utilizadas en la detección de minas antipersonales basadas en ANFO. En primer lugar, se hace una descripcion detallada de las diferentes técnicas utilizadas en la detección de explosivos; luego, se describen todas las estrategias reportadas en el mundo para la detección de minas antipersonales y, finalmente, se explica la importancia del uso de caninos para la detección de minas antipersonales.

Resumo Após um conflito interno que durou mais de meio século, a detecção e remoção de minas antipessoal na Colômbia se tornaram desafios complexos. As minas antipessoal continuam espalhadas na região centro-oeste da Colômbia. A maioria desses dispositivos é feita à mão (fato que pode classificá-los como dispositivos explosivos improvisados, DEI) e composta de uma mistura de nitrato de amônio e um combustível fóssil - uma mistura conhecida como ANFO. Devido a vários fatores únicos, incluindo táticas de ocultação e técnicas de fabricação não convencionais empregadas por guerrilheiros, o método mais eficiente para a detecção de minas antipessoal baseadas em ANFO é o uso de caninos treinados. Esta revisão visa descrever as estratégias químicas atuais usadas na detecção de minas antipessoal baseadas em ANFO. Primeiro, é feita uma descrição detalhada das diferentes técnicas utilizadas na detecção de explosivos; Em seguida, são descritas todas as estratégias relatadas no mundo para a detecção de minas antipessoal e, finalmente, é explicada a importância do uso de caninos para a detecção de minas antipessoal.