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Análisis metabolómico en la caracterización de mecanismos de resistencia a agentes antineoplásicos en el cáncer de ovario y su uso para la identificación de potenciales blancos terapéuticos.
(Universidad de Concepción, 2023) Alarcón Zapata, Pedro Felipe; Zúñiga Arbalti, Felipe; Pérez De Armas, Andy
La resistencia a la quimioterapia en el cáncer de ovario es un desafío significativo que complica la efectividad de los tratamientos farmacológicos. Esta tesis se centró en la evaluación de dos modelos celulares de cáncer de ovario con distintas respuestas a fármacos antineoplásicos, utilizando una estrategia analítica metabolómica basada cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución. Las células sensibles mostraron un predominio en el metabolismo glucosídico y aminoacídico, mientras que las células resistentes presentaron una sobrerregulación en el metabolismo lipídico y del glutatión. La inhibición farmacológica del glutatión en las células resistentes generó un cambio significativo en la resistencia a los agentes antineoplásicos, aumentó la eficacia farmacológica. Además, mediante análisis lipídico, observamos un aumento en el metabolismo lipídico exclusivamente en las células resistentes, no en las células sensibles, lo que podría contribuir al fenotipo de resistencia a la quimioresistencia. Aunque esta investigación se centró en modelos celulares, las conclusiones obtenidas ofrecen perspectivas prometedoras para la investigación traslacional y futuras aplicaciones clínicas. Los análisis metabolómicos podrían utilizarse para predecir la resistencia a los fármacos en pacientes, permitiendo un enfoque de tratamiento más personalizado. Además, identificar metabolitos como posibles blancos terapéuticos podría ayudar a contrarrestar la quimiorresistencia manipulando las vías metabólicas clave en el cáncer de ovario.
Caracterización química y biológica de extractos de hojas y fruto de calafate para la evaluación de su efecto sobre estrés oxidativo, y en modelo animal sometido a una pauta de ejercicio aeróbico.
(Universidad de Concepción, 2023) Nova Baza, Daniela Alejandra Gertrudris; Mardones Peña, Claudia; Fuentealba Arcos, Jorge
El estrés oxidativo es un factor importante en el inicio de varias patologías, entre ellas enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y demencia senil; enfermedades cardiovasculares; cáncer entre otras. Diversos estudios indican que un estilo de vida que incluya una dieta rica en antioxidantes, ejercicio regular y vida social activa ayudarían a reducir o retardar los procesos celulares involucrados en el desarrollo de patologías asociadas al estrés oxidativo. En la búsqueda de alimentos funcionales, nuestro grupo de investigación ha estudiado un arbusto autóctono de la patagonia chileno argentina, el calafate (Berberis microphylla). El calafate posee una poderosa baya, consumida desde tiempos prehispánicos que posee altos niveles de compuestos bioactivos, especialmente compuestos fenólicos. El fruto es estacional, pero la planta es perenne, por lo cual las hojas se convierten en una interesante fuente de compuestos bioactivos para evaluar su potencial como alimento funcional. Se caracterizaron los compuestos polares y semipolares de los extractos metanólicos a través de HPLC-DAD-QTOF de cinco tipos de hojas de Berberis: Calafate (Berberis microphylla); Michay (Berberis darwinii); Calafatillo o Calafate enano (Berberis empetrifolia); Calafate o Michay (Berberis trigona); y Agracejo (Berberis vulgaris). Se lograron identificar en total 175 metabolitos diferentes entre los cinco extractos de hojas estudiadas. Además, se evaluó su potencial antioxidante y contenido de ácidos grasos. Posteriormente, se realizó una infusión acuosa con hojas de calafate, realizando una completa caracterización que implicó la cuantificación de los principales compuestos fenólicos presentes en la infusión, el contenido elemental, el efecto antioxidante de la infusión in vitro, su efecto sobre enzimas digestivas y sobre la viabilidad en modelos celulares, obteniendo resultados prometedores en Finalmente, en este trabajo de tesis se evaluó cómo la dieta y ejercicio impacta sobre el estrés oxidativo. Para esto se desarrolló en un modelo murino de estrés oxidativo, un plan de intervención que implicó una dieta suplementada con un extracto etanólico del fruto de calafate rico en compuestos (poli)fenólicos antioxidantes, el efecto del ejercicio aeróbico regular, además se evaluó el efecto sinérgico de ambas intervenciones. Finalizando la intervención, se analizaron muestras de plasma, cerebro e hipocampo de los animales, mediante UHPLC-QTOF-MS y se identificaron posibles biomarcadores de estrés oxidativo.
Optimización de una plataforma analítica para el aislamiento y carga de vesículas extracelulares pequeñas para el transporte de doxorrubicina.
(Universidad de Concepción, 2023) Contreras Moraga, Héctor Antonio; Zúñiga Arbalti, Felipe; Vergara Rosales, Carola
Las vesículas extracelulares (VEs) son pequeñas estructuras de origen celular. Participan en la comunicación intercelular y tienen gran un potencial como biomarcadores y para el transporte de moléculas. Sin embargo, los métodos de aislamiento y carga no están uniformemente establecidos. En esta tesis, se optimizaron las condiciones para purificar VEs pequeñas menores a 200 nm y cargarlas con Doxorrubicina. Se aplicó una metodología basada en ultrafiltración acoplada a cromatografía de exclusión por tamaño, y la carga por electroporación, mediante el Diseño de Experimentos (DoE). El método optimizado permitió aislar sobre un 70% de VEs entre 30-150 nm, siendo positivas para marcadores exosomales. Además, las fracciones de suero ricos en VEs exhibieron bajos niveles de Albúmina y Apo-B100. Durante la carga, el DoE reveló la importancia de la concentración inicial de la droga (DOX), demostrando la presencia de interacciones entre los factores que modifican su incorporación (DOXin). Además, se demostró que la agregación no sólo depende del campo eléctrico aplicado, sino también de la forma del pulso. En su conjunto, estos resultados sientan las bases de futuras investigaciones para lograr la carga efectiva y eficiente de moléculas en VEs.
Desarrollo y evaluación de métodos multivariados basados en datos gineco-obstétricos y espectrales de suero para la predicción de diabetes gestacional en el primer trimestre del embarazo.
(Universidad de Concepción, 2023) Mennickent Barros, Daniela Francisca; Guzmán Gutiérrez, Enrique Alberto; Araya Quintana, Juan Andrés
Introduction: Gestational diabetes mellitus (GDM) is a hyperglycemia state that is diagnosed in the second or third trimester of pregnancy, however by that time the fetal phenotype is already altered. Strategies to predict GDM in earlier stages of pregnancy are reported in literature; nevertheless they present low predictive power or require long times of analysis. General objective: To evaluate methods based on the multivariate analysis of gyneco-obstetrical and/or serum spectral data for the prediction of GDM in the first trimester of pregnancy. Analytical strategy: GDM predictive models were developed using single- and multi-block multivariate analysis techniques, and (1) gyneco-obstetrical data (53 clinical and 10 biochemical parameters); (2) near-infrared (NIR) serum spectral data; or (3) both (28 clinical parameters, and NIR). Results: The best models of (1), (2) and (3) achieved an area under the ROC curve of 0.867, 0.577 and 0.522, respectively. Only the first one increased the predictive power in comparison to the literature average. The best models of (2) and (3) achieved an analysis time of 32 minutes. Both decreased the time of analysis in comparison to the literature average. Conclusion: Strategies based on the multivariate analysis of first trimester gyneco-obstetrical and/or serum spectral data improve the prediction of GDM in early pregnancy, either by increasing the predictive power or by reducing the time of analysis.
Incidencia del estrés hídrico sobre la biosíntesis de metabolitos secundarios y la predisposición a la defoliación: un análisis metabolómico en especies forestales de interés comercial para Chile.
(Universidad de Concepción, 2023) Campos Rivera, Jasna Valentina; Pérez de Armas, Andy; Rubilar Pons, Rafael
Eucalyptus species are widely planted in Chile due to their rapid growth and adaptability. However, the production and sustainability of plantations are threatened by factors such as low water availability and susceptibility to pests. In this doctoral thesis, the incidence of drought and defoliation by the insect Gonipterus platensis on the specialized metabolism of trees of different Eucalyptus species was studied through a metabolomic approach based on UHPLC-QTOF-MS/MS. The species of significant commercial interest, E. globulus, E. nitens, and the hybrid species E. nitens × E. globulus were included. The results showed that the constitutive difference between E. globulus and E. nitens predisposes susceptibility to G. platensis attack. The absence of key enzymes in the susceptible E. globulus species, such as stilbene synthase (STS) and gallate 1-β-glucosyltransferase, was evidenced. On the other hand, metabolomic results of the water stress assay of six Eucalyptus species showed adverse effects on the biosynthesis of phenylpropanoids, such as flavonols and stilbenes. However, it was observed that up-regulation of phytoanticipins was induced upon drought stress, suggesting preparation for possible pest attacks.
Innovaciones Analíticas en Sistemas Miniaturizados de Extracción para la Determinación de Drogas y Fármacos en Muestras Biológicas.
(Universidad de Concepción, 2022) Vejar Vivar, Carmina Beatriz; Mardones Peña, Claudia
The complexity of biological matrices and the constat appearance of new drugs make toxicology a major analytical challenge. The need to increase the simplicity of the procedures and to reduce the environmental impact of chemical processes have encouraged the development of more efficient and sustainable analytical strategies. In this PhD Thesis, different analytical strategies for the detection of drugs in forensic matrices were developed. The main emphasis was placed on sample preparation processes and their instrumental coupling. The first method was developed for the analysis of antidepressants and benzodiazepines by direct coupling of a commercial microextraction device to a high-resolution mass spectrometer, thus reducing analysis times and the use of organic solvents. Two other methods focused on establishing the extractive capabilities of polydopamine. This polymer was used as coating material for microextraction devices in the analysis of antidepressants and drugs of abuse in saliva by mass spectrometry, without a previous chromatographic separation. Finally, a highly sensitive method was developed using ultra-high efficiency liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry as a screening method. Its application to postmortem blood samples from the Forensic Medical Service of Chile allowed the identification of drugs and metabolites from different pharmacological groups. These strategies allowed the efficient and relatively simple, analysis of drugs and pharmaceuticals in biological samples with a more environmentally friendly approach.
A novel metabolomics approach as integrative strategy for understanding changes in Pinus radiata D.Don metabolome in response to infestation by Sirex noctilio F.
(Universidad de Concepción., 2022) Riquelme Rifo, Sebastián Andrés; Pérez de Armas, Andy; Fiehn, Oliver
The production of renewable resources in forest plantations is one of Chile's most important industrial activities since it serves as the basis for essential primary industries such as wood, boards, pulp and chips. Consistent with the global trend, our country’s most extensive commercial plantations are monoculture forests, with Pinus radiata as the predominant planted species. Plantations of the species account for more than fifty per cent of the commercial plantations registered by 2021. Productivity and long-term viability of the forest economic sector in Chile, based on P. radiata plantations, are constantly threatened by droughts, fires, and disease outbreaks caused by exotic pests. Among these harmful pests, the insect Sirex noctilio (S. noctilio) may cause significant economic losses because it can kill trees quickly after just one infestation. The primary focus of scientific research regarding S. noctilio has been its symbiotic relationship with the fungus Amylostereum areolatum and the composition and physiological effects of the venom injected during oviposition. However, no studies have been published describing the biochemical processes triggered in the plant during infection. It is so far unknown the resistance and tolerance traits induced in Pinus radiata metabolome after S. noctilio infestation. Therefore, in the present thesis, we report the usefulness of LC-MS-based untargeted metabolomics for uncovering the systemic metabolome changes in needles (leaves) and wood of 14-year-old P. radiata trees in response to initial and long-term S. noctilio infestation. Needles suffered severe consequences from the chlorosis degrading photosystems after infestation. Photoprotection was immediately induced via up-regulation of catechin and procyanidin B1. Also, proline serves as an alternative substrate for respiration. In addition, extraordinary oxidative stress was also registered by an acute decrease in ascorbate levels (90-fold). Detoxification of venom toxin (noctilisin) via conjugation with glutathione (dropped by 17-fold) was hypothesized preceding the inevitable premature senescence observed within infested trees. Nonetheless, significant overexpression of auxins was detected, suggesting the activation of a tolerance mechanism. Finally, we evidenced that metabolomics accurately revealed the biochemical response of trees to the woodwasp infestation, indicating, in addition, the upstream molecular functions involved in the biochemical processes, as well as potentially new research and breeding targets.
Efecto benéfico del fruto de calafate sobre factores de riesgo asociados a enfermedad cardiovascular, mediante un ensayo de intervención nutricional y una estrategia metabolómica basada en UHPLC-QTOF/MS.
(Universidad de Concepción., 2022) Olivares Caro, Lia Paz; Mardones Peña, Claudia; Radojkovic Navarro, Claudia Pamela
La enfermedad cardiovascular corresponde a una de las primeras causas de muerte en Chile y en el mundo, siendo un problema de salud pública. Se ha descrito que los polifenoles podrían participar en la prevención de las enfermedades crónicas a través de una disminución del estrés oxidativo. En esta tesis, desarrollando un estudio metabolómico basado en UHPLC QTOF-MS complementado con ensayos in vitro e in vivo y la determinación de marcadores proteicos de estrés oxidativo e inflamación, se construyó una plataforma para el estudio holístico del efecto del consumo de calafate, en el contexto de la patología cardiovascular, siendo este fruto rico en polifenoles. Como resultado hemos demostrado que el extracto de calafate es capaz de disminuir el estrés oxidativo en un modelo de células endoteliales y en LDL humana, así como también provocar un cambio en el metaboloma de ratones alimentados con una dieta alta en grasa, cambios que son asociados al efecto protector de la ingesta de calafate frente a factores de riesgo de la patología cardiovascular. El estudio metabolómico incluyó el análisis de muestras de plasma y de tejido cardiaco, encontrando que el efecto es a nivel de parámetros asociados a estrés oxidativo, disfunción endotelial y peroxidación lipídica, activando el ciclo de Krebs y la oxidación de ácidos grasos.
Desarrollo de metodologías electroanalíticas basadas en electrodos modificados con nanomateriales de C/Au para el análisis de matrices ambientales complejas
(Universidad de Concepción., 2022) Contreras Pérez David Rodrigo; Salazar González Ricardo Andrés; Piña Hodges, Samuel Felipe
En la presente tesis se reporta el desarrollo de metodologías electroanalíticas basadas en electrodos confeccionados con una estructura hibrida de nanomateriales de carbono y oro para el análisis de contaminantes electroactivos con diferente naturaleza química: los isómeros orgánicos 1,4-dihidroxibenceno o hidroquinona y 1,2-dihroxibenceno o catecol en agua potable, agua de rio y en un RIL vitivinícola; y por otro lado se logró la determinación de arsenito en un efluente secundario de una planta de tratamiento, el cual fue tratado mediante electrocoagulación para la remoción de este contaminante y donde fue posible realizar el seguimiento del tratamiento utilizando la metodología desarrollada. Experimentos realizados mediante espectroscopia UV-visible, dispersión dinámica de luz (DLS), microscopia electrónica de transmisión (TEM) confirmaron la síntesis de las nanopartículas utilizadas en la confección de los sensores utilizados. Posteriormente, análisis de voltametría cíclica (VC) y microscopia electrónica de barrido (SEM) permitieron confirmar el aumento del área electroactiva de los electrodos nanoestructurados. Mediante VC se caracterizó la señal electroquímica de los analitos, obteniendo sus potenciales y corrientes de pico correspondientes a los procesos anódicos estudiados que sustentan la detección electroquímica de los analitos mediante voltametría de pulso diferencial (DPV), técnica electroanalítica en la cual se basaron ambas metodologías desarrolladas en esta tesis doctoral. También fue posible comprobar mediante estas técnicas la actividad electrocatalítica de las nanopartículas de oro sintetizadas. Se utilizaron como técnicas de referencia cromatografía liquida de alta eficiencia (HPLC) y espectrometría de absorción atómica con horno de grafito (GFAAS) para validar las metodologías electroanalíticas desarrolladas para hidroquinona-catecol y arsénico, respectivamente. En ambas metodologías fue posible el análisis directo de los contaminantes en matrices medioambientales estudiadas, utilizando un electrodo heteroestructurado de nanopartículas de oro soportadas en nanotubos de carbono aminados de pared múltiple.
Cuantificación elemental en concentrados de cobre por espectroscopía de plasma inducida por láser (LIBS) y métodos multivariados.
(Universidad de Concepción., 2022) Velásquez Flores, Marizú; Yánez Solorza, Jorge Carlos; Sbárbaro Hofer, Daniel
El precio comercial y los impuestos a las exportaciones de concentrados de cobre dependen de la composición de elementos valiosos como Cu, Ag y Mo que aumentan el precio y los elementos de penalización como As y Pb que lo reducen. La cuantificación multielemental de estos elementos en un amplio rango de concentraciones, que abarca desde las partes por millón (mg·kg-1) hasta porcentajes (%) se determinó mediante laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). Los factores como fluctuaciones de señal, efectos de matriz y auto-absorción disminuyen la efectividad de la técnica. Para hacer frente estos problemas, en este trabajo de tesis se propuso diferentes configuraciones experimentales y procesamiento de datos. Los arreglos experimentales involucran dos fuentes de excitación de longitud de onda de láser diferentes (266 y 532 nm), arreglos ópticos de recolección, atmósferas circundantes (aire ambiente y argón) y detectores (CCD e ICCD). La cuantificación de Cu, Ag, Mo y As se ha evaluado utilizando un "método juicioso de procesamiento de datos" que consiste en normalización espectral con estándar interno (ISSN), selección de longitudes de onda correlacionadas linealmente (LCW) y división de datos estratificados para los modelos Partial Least Square (PLS) y Artificial Neural Network (ANN) con Bayesian Regularization Back Propagation (BR-BP). La eficacia de este método propuesto se comparó utilizando datos de líneas espectrales de conocimiento previo (PKSL) con los modelos anteriores. El enfoque LCW para ANN con BR-BP obtuvo un 33% menos de error relativo de predicción (REP %) que PKSL para ANN con BR-BP y se encontró una tendencia similar en el caso de PLS. Un especial setup experimental LIBS fue usado para la determinación de As a bajos niveles (orden de mg·kg-1) en minerales de cobre. Los desafíos asociados con las líneas As como la menor intensidad relativa y la interferencia con las líneas de la matriz se abordaron en condiciones de ablación usando atmósfera controlada de argón (Ar) y resolviendo las líneas interferidas mediante un proceso de deconvolución (función Lorentziana). La cuantificación fue realizada usando ANN con Radial Basis Function (RBF) y las cifras de mérito para la predicción, tales como, la raíz del error cuadrático media (RMSE-P) y porcentaje de error relativo (REP %) fueron reportados con valores de 0.037% y 18.6%.
Desarrollo de una plataforma científica tecnológica para la identificación de compuestos bioactivos desde arrayán (luma apiculata) y evaluación del efecto de la nanoencapsulación sobre su bioaccesibilidad.
(Universidad de Concepción., 2020) Carrasco Sandoval, Jonathan; Von Baer Von Lochow, Dietrich; Aranda Bustos, Mario
Las Enfermedades Crónicas No Transmisibles (ECNT) son la principal causa de morbimortalidad del país y representan un problema nacional e internacional de salud pública. Como resultado, muchas especies nativas/autóctonas han sido estudiadas por su potencial fuente de compuestos fenólicos, los cuales pueden contribuir a la prevención y/o tr7atamiento de dichas enfermedades. Dentro de las especies nativas reconocidas por sus propiedades medicinales se encuentra el arrayán (Luma apiculata), cuyos compuestos bioactivos presentes en el fruto y la hoja podrían ser un aporte relevante para disminuir el riesgo de padecer ECNT. Sin embargo, los estudios reportados de esta especie son muy escasos. En consecuencia, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal desarrollar metodologías químico-analíticas para obtener datos científicos que sustenten la característica funcional del fruto y hoja del arrayán y preservar los compuestos bioactivos identificados mediante el empleo de la nanotecnología. Como paso previo al trabajo con arrayán, se desarrolló y optimizó un proceso de extracción asistida de ultrasonido de compuestos fenólicos desde semilla de quinoa. Basándose en este procedimiento, fue establecido y optimizado el proceso de extracción de dichos compuestos desde frutos y hojas de arrayán mediante extracción asistida por ultrasonido en baño ultrasónico. Esta optimización contempló un diseño factorial completo y un diseño central compuesto. Con las condiciones de extracción optimizadas, se evaluó la capacidad antioxidante de los extractos crudos y extractos ricos en compuestos fenólicos obtenidos por adsorción selectiva sobre la resina polimérica Amberlita XAD-7. La capacidad antioxidante se evaluó mediante dos metodologías: 2,2- Difenil-1- picrilhidrazilo (DPPH) y capacidad antioxidante reductor del hierro (FRAP). Además, se determinó el contenido de fenoles totales mediante la metodología de Folin-Ciocalteu (TPC). De acuerdo con los ensayos realizados, quedó en evidencia que los extractos de fruto y hoja de arrayán presentan una elevada concentración de compuestos fenólicos y una alta capacidad antioxidante, en especial, los extractos ricos en compuestos fenólicos. Para establecer el perfil fenólico de los extractos crudos, se implementó un método por cromatografía líquida de ultra-alta eficiencia (UHPLC) acoplada a espectrometría de masas (MS). El análisis cromatográfico, reveló la presencia de siete compuestos fenólicos en el extracto crudo de fruto de arrayán (quercetin 3-β-D glucósido, miricetina, quercetina, ácido p-cumárico, kaempferol glucósido, ácido gálico y kaempferol) y cinco compuestos fenólicos en el extracto crudo de hoja (quercetina 3-ß-D-glucósido, kaempferol 3-glucósido, miricetina, quercetina y ácido gálico). Considerando el perfil fenólico y el efecto antimicrobiano reportado para algunos de los compuestos fenólicos identificados, se determinó la actividad antiviral de extractos crudos (30% etanol) sobre el virus de la hepatitis A y norovirus murino, principales virus entéricos asociados a contaminación alimentaria. El extracto de hoja presentó un efecto antiviral significativo sobre ambos virus, mientras que el extracto de fruto tuvo un efecto moderado sobre el virus de la hepatitis A. Luego de establecer el perfil fenólico, estándares de los compuestos fenólicos puros fueron sometidos a un proceso de digestión gastrointestinal in vitro para estudiar la bioaccesibilidad de dichos compuestos. Paralelamente, se evaluó la potencialidad de tres sistemas nanoparticulados (nanopartículas de zeina, zeína recubierta de alginato y zeína recubierta de complejo alginato/quitosano), los cuales fueron obtenidos mediante los métodos de nanoprecipitación y deposición electrostática. La fracción bioaccesible de los compuestos bioactivos fue determinada mediante cromatografía líquida de alta eficiencia asociada a detección UV (HPLC/UV). Los compuestos fenólicos presentaron una limitada bioaccesibilidad, que varió entre un 3.4 y 16.1%, mientras que los tres sistemas nanoparticulados incrementaron significativamente la bioaccesibilidad de todos los compuestos fenólicos, en especial, las nanoparticulas de zeina recubiertas con complejo de alginato/quitosano, la cual varió entre un 65.8 y 84.0%. Finalmente, se implementó una plataforma científica-tecnológica por HPTLC/(bio)autografía/MS para detectar e identificar en los extractos crudos de fruto y hoja de arrayán compuestos con actividad antioxidante e inhibitoria sobre las enzimas α-glucosidasa y acetilcolinesterasa, consideradas como blancos terapéuticos para tratar la diabetes mellitus tipo 2 y enfermedades neurodegenerativas, respectivamente. El extracto de hoja sólo presentó bandas con actividad antioxidante, mientras que el extracto de fruto presentó un compuesto con marcada actividad antioxidante e inhibitoria sobre ambas enzimas, el cual fue identificado tentativamente mediante la interfaz TLC-MS como fraxetina (hidroxicumarina). Estos resultados permiten sustentar la característica funcional del fruto y hoja de arrayán, además de demostrar el potencial de la nanotecnología (sistemas nanoparticulados) en la preservación de los compuestos responsables de dicha funcionalidad.
Diferenciación varietal y evolución del perfil de flavonoides y actividad antioxidante del vino tinto durante el proceso de guarda.
(Universidad de Concepción., 2010) Vergara Rosales, Carola Andrea; Von Baer Von Lochow, Dietrich
El vino es un producto de lujo que está sujeto a las demandas del consumidor. El vino chileno es un producto de exportación que compite en mercados internacionales, por lo que debe cumplir con estándares de confianza como la autenticidad varietal y presentar características que lo hagan más atractivo para los consumidores, por el efecto beneficioso para la salud asociado a su consumo moderado. El objetivo de este trabajo fue el desarrollo e implementación de metodologías analíticas para la evaluación de parámetros de calidad, como es la autenticidad varietal en vinos de guarda, y el estudio de la evolución de compuestos antioxidantes del vino tinto durante dicho proceso. Una de las familias de compuestos usados para la diferenciación varietal de vinos tintos son los antocianos, que le confieren el color característico. La razón de antocianos acetilados y cumarilados (Rac/coum) determinados por HPLC en columnas de fase inversa que permite la diferenciación de ciertas variedades de vinos tintos, puede verse alterada por la formación de piranoantocianos durante el envejecimiento del vino. Estos pigmentos poliméricos interfieren en la determinación de antocianos cumarilados, por lo tanto, la resolución entre estos picos debe ser optimizada y rigurosamente controlada para cada columna para minimizar el riesgo de una clasificación errónea. Otra aproximación al problema, es evaluar columnas con una selectividad diferente a las columnas de fase inversa para la separación cromatográfica de antocianos y piranoantocianos. El vino Carménère es un producto emblema nacional, que tradicionalmente había sido confundido en Chile con la variedad Merlot. Como alternativa a la diferenciación varietal de vinos tintos por medio de perfiles de antocianos, se evaluó otro grupo de marcadores que permita mejorar su clasificación. Los perfiles de flavonoles permiten mejorar la separación entre vinos Carménère y Merlot, por medio de la concentración de quercetina total y miricetina total. Se encontró que la concentración de flavonoles promedio para vinos Carménère y Merlot es mayor que la concentración promedio de los vinos Cabernet Sauvignon. Los vinos estudiados presentaron concentraciones de flavonoles superiores a las reportadas en literatura. Por otro lado, una tendencia similar se encontró en pieles de uvas, en donde se encontró una concentración de flavonoles totales superior en la variedad Carménère. Los flavonoles, como compuesto de interés debido a sus propiedades antioxidantes, en vinos Carménère producidos completamente en barrica de roble presentaron la concentración de flavonoles totales más alta en comparación a vinos Carménère producidos en cubas de acero inoxidable. La variedad Carménère presenta los cambios mayores desde el inicio de la fermentación maloláctica que los vinos Cabernet Sauvignon, con respecto a la concentración de flavonoides, capacidad antioxidante y polifenoles totales, pero ambas variedades llegan a concentraciones similares al final del estudio. Se puede observar una mayor correlación entre la concentración de antocianos totales con la capacidad antioxidante, debido a la mayor proporción de éstos en el vino tinto. Debe considerarse además el sinergismo entre todos los polifenoles presentes en el vino sobre la capacidad antioxidante total de éste.
Implementación de tecnología analítica para el análisis y desarrollo de bioetanol desde material lignocelulósico.
(Universidad de Concepción., 2009) Valenzuela Pickrodt, Roberto; Freer Calderón, Juanita
Para que la producción de bioetanol desde material lignocelulósico sea económicamente viable, los costos de producción del proceso deben reducirse significativamente. Los métodos de pretratamiento y la tecnología para generar azúcares fermentables mediante hidrólisis enzimática son etapas fundamentales en la producción de bioetanol y son consideradas barreras económicas para el proceso global. Una alternativa para reducir los costos es utilizar enzimas inmovilizadas con el fin de retener y reciclar, sin pérdida de actividad enzimática, uno de los componentes más caros del proceso de producción de bioetanol. La elección del soporte en el que se inmoviliza la enzima es importante. La síntesis debe ser fácil y económica, pero por sobre todo debe ser fácil de separar de la mezcla de reacción y no debe afectar la actividad y estabilidad de la enzima. En el presente trabajo se estudia el uso de nanopartículas de magnetita como soporte de enzimas. Al ser un óxido de hierro que presenta características magnéticas, su separación desde las mezclas de reacción se puede realizar fácilmente a través de imanes. Dos metodologías diferentes para sintetizar nanopartículas de magnetita fueron estudiadas: la metodología de co-precipitación de los iones Fe2+/Fe3+ en medio básico y por medio de la oxidación de Fe(OH)2 por H2O2. Las nanopartículas sintetizadas por ambos métodos fueron caracterizadas fisicoquímicamente. Por medio de difracción de rayos-X (XRD) se analizó la estructura cristalina. Para confirmar la síntesis de magnetita en vez de meghemita, la cual posee un patrón de difracción de rayos-X idéntico, se utilizó espectroscopía fotoelectrónica de rayos-X (XPS) para examinar la estequiometría Fe:O. La distribución de tamaño, forma y morfología de las nanopartículas de magnetita se determinaron a través de microscopía electrónica de transmisión (TEM). El diámetro hidrodinámico de las muestras dispersadas se determinó por dispersión dinámica de luz (DLS). Las propiedades magnéticas se analizaron utilizando un magnetrónomo superconductor con dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID). Mediante el método de co-precipitación de los iones Fe2+/Fe3+ (razón molar 1:2) por adición de amonio bajo agitación mecánica a 10000 rpm, se obtuvieron nanopartículas superparamagnéticas de magnetita con un diámetro promedio de ~ 10 nm. Se encontró que ésta velocidad de agitación es la adecuada para la obtención de nanopartículas con este tamaño promedio. Una disminución en la velocidad de agitación da como resultado mayores tamaños (~19 nm) y distribución de tamaño más amplia. A 18000 rpm, además de magnetita, se sintetiza goetita a la forma de nanopartículas y nanovaras. A mayores velocidades de agitación (25000 rpm), la temperatura del núcleo de la solución aumenta, generando una mezcla de compuestos de hierro sin características magnéticas. Por medio de la metodología de oxidación de Fe(OH)2 por H2O2, se determinó que no sólo se sintetiza nanopartículas de magnetita de distintas formas y tamaño, si no que además cristales de lepidocrocita. Se inmovilizó la enzima b-glucosidasa de Trichoderma reesi sobre nanopartículas de magnetita con diámetro promedio de ~10 nm amino funcionalizadas con 3-aminopropiltrietoxisilano, y utilizando glutaraldehido como agente enlazante. Al ser las nanopartículas silanizadas se produce el aumento del diámetro hidrodinámico, mientras que la saturación magnética disminuye sin perder el superparamagnetismo. La enzima inmovilizada se mantuvo estable por al menos 45 días sin pérdida de actividad enzimática. La b-glucosidasa inmovilizada se utilizó para suplementar a la celulasa en la hidrólisis enzimática de paja de trigo pretratada por explosión por vapor. El porcentaje de hidrólisis tras 72 h fue sólo 8.1 % más bajo que la hidrólisis realizada con celulasa suplementada con b-glucosidasa libre. Aunque el rendimiento es un poco menor, el reciclaje de la enzima inmovilizada permite reducir el costo del proceso de sacarificación de material lignocelulósico. Durante las etapas iniciales de degradación de madera por hongos de pudrición parda se produce la degradación de carbohidratos sin remover lignina. Estos hongos utilizan agentes de degradación de baja masa molar para mediar la producción de radicales ·OH por la reacción de Fenton. Los metales tienen un rol importante en los procesos de degradción no enzimáticos debido a que en esta reacción formas reducidas de metales de transición reducen H2O2 a ·OH. Se realizó un estudio de los efectos de la reacción de Fenton sobre un compuesto modelo de lignina no fenólica y sobre una forma soluble de celulosa para determinar si los hongos de pudrición parda son adecuados para ser utilizados como pretratamiento biológico. Se determinó que la reacción de Fenton cuprosa asistida por el dihidroxibenceno catecol es más lenta y menos eficiente que la reacción de Fenton ferrosa asistida por catecol. La cromatografía líquida de intercambio aniónico con detector de pulso amperométrico (HPAEPAD) permite la separación de D-arabinosa, D-galactosa, D-glucosa, D-xilosa y D-manosa con buena resolución a tavés de la columna de intercambio aniónico CarboPac PA10, utilizando 1% de NaOH 200 mM y 99% de agua de calidad nanopura como fase móvil a flujo constante de 1,0 mL min-1. Esta metodología presenta bajos límites de detección y cuantificación, pero requiere grandes diluciones de las muestras de los hidrolizados del material lignocelulósico para que los carbohidratos de éstas puedan ser cuantificados por esta metodología.
Desarrollo de metodologías analíticas para la caracterización de compuestos de bajo peso molecular en Bio-Oil y su aplicación en la optimización del proceso de producción y fraccionamiento.
(Universidad de Concepción., 2011) Tessini Ortiz, Catherine Valeska; Von Baer Von Lochow, Dietrich
En la presente tesis se desarrollaron y evaluaron diferentes metodologías para la determinación de diversos componentes en el bio-oil. Para ello se emplearon distintas técnicas cromatográficas, con el objetivo de determinar ácidos orgánicos de cadena corta, compuestos volátiles, azúcares y aldehídos en bio-oil y sus fracciones. La caracterización y determinación de estos analitos además sirve de base para evaluar las condiciones óptimas de pirólisis de biomasa, para orientar el proceso hacia la obtención de productos químicos de interés industrial. Para la determinación de los aldehídos de bajo peso molecular, como formaldehído, acetaldehído y propionaldehído, se evaluó su determinación por HPLC-UV, previa derivatización con 2,4-DNPH. Las condiciones de esta derivatización pueden provocar reacciones no deseadas que afecten la estabilidad del bio-oil y de sus principales componentes. Por ello fue necesario desarrollar una metodología de mayor selectividad y en que la reacción de derivatización no se realice en condiciones que afecten la cuantificación. Este procedimiento está basado en la utilización de la microextracción en fase sólida en modo espacio de cabeza (head space), empleando la derivatización directamente en la fibra con PFBHA como agente derivatizante. Posteriormente la separación/detección es realizada en un sistema GC/MS. Esta metodología demostró ser sencilla y rápida. Además es posible su optimización, empleando herramientas quimiométricas. Alternativamente se desarrolló un método basado en la derivatización en la solución de la muestra, empleando el sistema de inyección en modo espacio de cabeza. Los aldehídos determinados por ambas metodologías fueron: formaldehído (~ 2 %), acetaldehído (~ 0.1 %) y propionaldehído (~ 0.05 %). Mediante cromatografía liquida de alta resolución, en la modalidad de fase inversa en serie con exclusión iónica y detección directa al UV a 210 nm, es posible la determinación por inyección directa de ácidos orgánicos (fórmico, acético y propiónico) en fracciones de bio-oil obtenidas por destilación. Ello no requiere un tratamiento previo de la muestra, sin embargo esta metodología no es aplicable a muestras de bio-oil crudo, por los interferentes que éste contiene. Los azúcares en bio-oil fueron determinados por HPTLC. Con esta técnica fue posible la cuantificación de los principales azúcares en el bio-oil. Para ello fue necesaria la implementación de un sistema de screening para descartar la presencia de glucosa en las muestras, ya que de estar presente en altas concentraciones, podría interferir en la cuantificación del celobiosano. Esta metodología puede aplicarse directamente a muestras de bio-oil crudo, fracciones de solventes orgánicos y fracciones acuosas e incluso a muestras de lignina pirolítica. Los principales azúcares que se determinaron fueron: levoglucosano (~ 1.5-3 %), celobiosano (~ 0.5-2.0 %), xilosa y arabinosa. Estos últimos en la mayoría de las muestras, si es que se detectaban, se encontraban bajo los límites de cuantificación del método. Además se desarrolló una metodología sencilla basada en la derivatización de analitos con BSTFA. Ello permite determinar ácidos orgánicos y azúcares, los cuales pueden ser derivatizados de forma simultánea y cuantificados en un solo cromatograma, empleando un estándar interno para cada grupo de compuestos. Los principales ácidos determinados mediante este método fueron ácido fórmico (~ 0.5-2 %), acético (~ 1.5-3.0 %), propiónico (~ 0.1-0.8 %), láctico (~ 0.1-0.6 %) y glicólico. A su vez, los principales azúcares determinados fueron levoglucosano (~ 1.5-2.8 %), celobiosano (~0.2-1.5 %), xilosa (~ 0.05 %) y arabinosa (~ 0.05 %). Dependiendo de la utilidad que tenga el bio-oil a nivel industrial, las metodologías desarrolladas pueden ser aplicadas de forma individual o complementada con el método general de caracterización de bio-oil mediante su inyección directa a GC/MS. De esta forma es posible contar con diferentes alternativas para la cuantificación de los compuestos en el bio-oil.
Perfiles de derivados de ácidos hidroxicinámicos y alcaloides en frutos de calafate (Berberis ssp.) y otros frutos de la Patagonia mediante HPLC-DAD-MS/MS en relación a su diversidad genética y distribución geográfica.
(Universidad de Concepción., 2013) Ruiz Muñoz, María Antonieta; Mardones Peña, Claudia
La promoción de una vida saludable es una estrategia que ha cobrado gran importancia en la actualidad, enfocada en la prevención de la obesidad y sobrepeso que afecta a altos porcentajes de la población, debido a las enfermedades crónicas no transmisibles que pueden producirse como consecuencia de dichos desordenes alimentarios. Dentro de este punto, se ha promovido el consumo de alimentos saludables, donde juegan un rol importante los berries, debido a su alto contenido de compuestos fenólicos, a los cuales se les ha atribuido efectos beneficiosos para la salud. El calafate (Berberis microphylla) es un berry nativo de la Patagonia Chilena y Argentina, el cual se caracteriza por ser una baya ovalada de color rojizo-azulado oscuro debido a su alto contenido de antocianos, y con altos niveles de capacidad antioxidante. Es una planta silvestre que no se cultiva, pero que ha sido utilizada desde tiempos remotos para la preparación de bebidas y mermeladas con su fruto y de colorantes con su raíz. Estudios previos han revelado que el fruto es una fuente importante de compuestos fenólicos, específicamente antocianos, sin embargo no se ha estudiado la diversidad de sus concentraciones ni la distribución de estos compuestos fenólicos en frutos obtenidos en diferentes latitudes. Tampoco existe información sobre la variabilidad genética de las poblaciones que conforman la especie. No se ha reportado en literatura el estudio de los perfiles y el contenido de derivados de ácidos hidroxicinámicos presentes en su fruto, compuestos responsables de interesantes efectos biológicos. Por otro lado, si bien se reportó la presencia de alcaloides en otras estructuras de la planta, no se ha encontrado información que indique niveles de dichos alcaloides en su fruto. En esta investigación se aborda el estudio de estos compuestos y su distribución de acuerdo a la zona de obtención de la muestra. Junto con ello, se estudian los perfiles de antocianos y flavonoles en un número alto de muestras obtenidas en distintas regiones de la Patagonia sur del país, con el objetivo de dar una explicación a las posibles diferencias en los perfiles de compuestos fenólicos observados. Con este objetivo, fue necesario desarrollar una estrategia analítica que permitiese la extracción, separación cromatográfica y detección adecuada de cada uno de los compuestos de interés. Para ello se usó columnas de fase mixta en el caso de los derivados hidroxicinámicos y columnas Extrelut en el caso de los alcaloides. Los gradientes de separación cromatográfica fueron optimizados utilizando como fases móviles, sistemas de solventes compatibles con detección mediante espectrometría de masas (MS/MS), para lo cual las condiciones también debieron ser optimizadas. También fue necesaria la caracterización mediante RMN de moléculas que no lograron serlo por espctrometría de masas. En forma paralela, fueron estudiados los perfiles de antocianos, flavonoles y derivados de ácidos hidroxicinámicos de otros berries magallánicos pertenecientes a familias Grossulariaceae, Ericaceae, Rosaceae, Myrtaceae y Onagraceae. Los resultados cuantitativos de los perfiles de compuestos fenólicos y actividad antioxidante de frutos de calafate de diferente origen geográfico y diferentes años de recolección, fueron abordados mediante herramientas quimiométricas. Dichos resultados fueron contrastados con datos de diversidad genética obtenida para las mismas muestras, siendo ambos concordantes, pudiendo concluir que las diferencias observadas serían mejor explicadas por factores ambientales y no genéticos. Por otro lado, los resultados comparativos con otros frutos magallánicos muestran que los niveles de compuestos fenólicos en calafate fueron mayores que los observados para frutos que crecen en las mismas zonas que éste, pudiendo clasificar al calafate como un “super fruto” por su alto potencial nutracéutico.
Implementación de metodologías analíticas y desarrollo de modelos predictivos para la caracterización de componentes estructurales en clones de Eucalyptus globulus.
(Universidad de Concepción., 2009) Norambuena Césped, Marcela; Freer Calderón, Juanita
En Chile, Eucalyptus globulus, es una de las especies forestales más importante utilizada como materia prima para la industria de pulpa y papel y posee un gran mercado de exportación a nivel mundial. Entre sus principales características, destacan su rápido crecimiento, su alta calidad de fibra y pulpa y su fácil adaptación a nuevos terrenos de cultivo. Se han realizado grandes esfuerzos dedicados a la selección y mejoramiento para aumentar la eficiencia de la producción de pulpa y disminuir el consumo de reactivos químicos del pulpaje y blanqueo, logrando seleccionar clones de E. globulus que presenten ganancia significativa en la producción de pulpas. Sin embargo, es bastante limitado el conocimiento de la influencia de las características estructurales y ultraestructurales de los biopolímeros de la madera sobre la habilidad pulpable. Con este objetivo, el presente trabajo esta orientado en determinar el efecto del contenido de carbohidratos, lignina y extraíbles y las características estructurales de la lignina como unidades de tipo siringilo no condensadas, frecuencia de enlaces β-O-4, relación S/G así como también, los grupos hidroxilos fenólicos y alifáticos totales, unidades siringilo y guaiacilo con hidroxilos fenólicos libres, y la relación eritro/treo del la estructura β-O-4 en el rendimiento pulpable, consumo específico y la densidad básica de los distintos genotipos de E. globulus. Con esta finalidad, se implementaron las técnicas analíticas de tioacidólisis y de RMN 31P para evaluar las diferencias estructurales de la lignina y su influencia sobre estos parámetros. Además, se estableció la influencia de las características químicas de la madera sobre las características físico-mecánicas de la madera y pulpa, mediante la evaluación de las respectivas correlaciones lineales y se determinó que características podría ser de interés como parámetro de selección clonal para la producción de pulpa kraft. Dado que los programas de mejoramiento genético requieren del análisis de un gran número de muestras, el desarrollo de modelos predictivos NIR como una herramienta rápida y no destructiva, es de gran utilidad para predecir parámetros que permitan la selección clonal Los principales resultados obtenidos señalaron que, un alto contenido de glucano, un bajo contenido de lignina, un alto contenido de unidades de tipo siringilo unidas por enlaces de tipos de β-O-4, y una alta frecuencia de este tipo de enlaces, son características favorables para la producción de pulpas kraft aumentando su rendimiento y disminuyendo el consumo de materia prima necesaria para su producción. Además, ciertas características de la lignina como la relación eritro/treo, e hidroxilos alifáticos, fenólicos y carboxílicos parecieran no tener una fuerte influencia en el rendimiento pulpable. Además, algunas de las propiedades físicas de la pulpa y papel analizadas, como; índice de tensión, de rasgado, de estallido y opacidad, no presentaron diferencias entre los distintos clones analizados, a pesar de los distintos rendimiento pulpables obtenidos. El desarrollo de los modelos NIR de predicción obtenidos de muestras de tarugos y astillas, otorgaron buenos modelos predictivos para el contenido de glucano, y lignina, mientras que, los modelos de predicción para el contenido de unidades de tipo siringilo no condensada y frecuencia de enlaces β-O-4 en la lignina, no fueron apropiados para predecir un set de muestras externas dado principalmente por la falta de robustez del modelo desarrollado. Adicionalmente, los modelos desarrollados, permitieron también predecir el rendimiento pulpable, consumo específico y densidad básica, en E. globulus con una alta precisión. La predicción de estas propiedades presenta una gran ventaja, sobre todo para la selección clonal, considerando que puede ser aplicado para muestras de tarugo obtenidas de árboles a temprana edad, pudiendo estimar su futuro comportamiento.
Implementación de una plataforma analítica HPTLC-bioensayo-MS de efecto dirigido para la identificación de compuestos bioactivos en chirimoya (Annona cherimola Mill.).
(Universidad de Concepción., 2019) Galarce Bustos, Oscar Francisco; Aranda Bustos, Mario Antonio; Arráez Román, David
El chirimoyo/a (Annona cherimola Mill.) es un árbol pequeño cultivado en diferentes países incluido Chile. Este árbol produce un fruto conocido como chirimoya que ha sido largamente utilizado en medicina tradicional. Algunas actividades biológicas beneficiosas para la salud humana han sido demostradas mediante ensayos in vitro, sin embargo son pocos los estudios que individualizan los compuestos que ejercen la bioactividad. El estudio de los componentes bioactivos de la chirimoya permitiría descubrir moléculas con potencial terapéutico para enfermedades crónicas no transmisibles, otorgando de esta manera un valor agregado a la fruta y subproductos generados. Para la determinación de compuestos bioactivos fue desarrollada e implementada una plataforma analítica HPTLC-bioensayo-MS de efecto dirigido que permite la determinación e identificación in situ de compuestos bioactivos mediante un flujo de trabajo simple y directo, que permite un screening general de la composición de piel, pulpa y semilla de chirimoya. El uso de esta herramienta analítica, permitió detectar en la piel de chirimoya tres compuestos con actividad inhibitoria sobre la enzima acetilcolinesterasa, que luego fueron analizados mediante HPTLC-MS y UHPLCDAD-MS/MS. Los compuestos fueron identificados como anonaina, glaucina, y un tercer candidato como xilopina, siendo por primera vez reportada la capacidad inhibitoria de estos alcaloides. Aplicando el mismo sistema, tres fenolamidas presentes en piel y semilla fueron detectadas e identificadas como inhibidores de a-glucosidasa, las cuales corresponden a N-trans-feruloil tiramina, N-trans-p-coumaroil tiramina y N-trans-feruloil fenetilamina, siendo primera vez que se reporta esta bioactividad así como la presencia de este último en chirimoya. Los compuestos antioxidantes presentes en extracto de piel y semilla fueron detectados vía ensayo HPTLC-DPPH, y la capacidad antioxidante fue cuantificada a partir del mismo ensayo mediante procesamiento de imagen digital usando el software ImageJ. Los compuestos que presentaron una mayor actividad, expresada como equivalentes de ácido cafeico, fueron estudiados directamente mediante un análisis TLC-MS y clasificados preliminarmente como como acetogeninas y fenolamidas. De esta manera, el ensayo HPTLC-DPPH-MS resultó en una metodología completa que permite detectar, cuantificar e identificar compuestos antioxidantes, estableciendo la aplicabilidad del procesamiento de imagen digital sobre otras metodologías HPTLC-bioensayo. El trabajo realizado logró establecer también un extracto de piel de chirimoya con destacada actividad inhibitoria de AChE, a-glucosada y capacidad antioxidante, obtenido mediante una metodología optimizada de extracción por fluidos supercríticos. La presencia de algunos de los compuestos, caracterizados en la plataforma analítica, fue cuantificada mediante un análisis UHPLC-ESI-MS. Adicionalmente, hojas de diferentes variedades de chirimoya fueron evaluados con la misma metodología, estableciendo su potencial como fuente de alcaloides inhibidores de AChE. En resumen, la aplicación de la plataforma analítica permitió evaluar el potencial de sub-productos de la agroindustrial, piel y semilla, como fuente de compuestos bioactivos con potencial terapéutico.
Fotoelextroxidación de compuestos disruptores endocrinos de origen esteroidal con electrodos de Ti/RuO2 – Acero inoxidable y evaluación de actividad estrógenica en muestras sintéticas.
(Universidad de Concepción., 2019) Diaz Solis, Naysa Agneli; Peña Farfal, Carlos
Para lograr la mejor degradación foto y electroquímica de Estriol (E3) y Etinilestradiol (EE2) utilizando electrodo Ti/RuO2-Acero inoxidable, fue necesario realizar estudios preliminares, donde se evaluaron de forma univariada el efecto del pH; concentración de sustrato y electrolito soporte, potencial, configuración de puente salino, volumen de reactor, fuente de Luz , logrando buenos resultados a concentraciones de 500 μg L -1 de sustrato, volúmenes de 90 mL de solución, puente salino de 30 cm de longitud, voltajes entre 0,8 -3 A, concentración de Na2SO4 de 0,1 M, pH entre 6 -10, lámpara UV 125 W. Seguido a los estudios preliminares, se seleccionaron las variables; concentración de Na2SO4 (0,05-2,5 M), Voltaje (0,6-3) y pH (4-10), para realizar optimizaciones mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR). Las condiciones óptimas encontradas para la degradación de 500 μg L-1 de solución de E3 y EE2, fueron: pH 10, concentración Na2SO4 0,05 M/0,1353 M, voltaje 1,6/1,5 A, obteniendo degradaciones de 47-64 % (E3/EE2) por Electroxidación, 85-95% (E3/EE2) por Fotoelectroxidación, con mineralizaciones de un 29 % (Electroxidación) y 84% (Fotoelectroxidación). Además, se realizaron pruebas post tratamiento que dieron cuenta de la efectividad del tratamiento aplicado (E-Screen), los cuales mostraron casi nula estrogenicidad a los 180 minutos de reacción por Fotoelectroxidación a diferencia de Electroxidación donde la actividad estrogénica es predominante hasta finales de la reacción. Los resultados obtenidos por los procesos electroquímicos fueron comparados con el tratamiento Foto Fentón, el cual al igual que los anteriores fue optimizado para la degradación de E3 y EE2, logrando las mejores condiciones de degradación a una concentración de 4-5 mg L-1 de H2O2 y Fe (II), con degradaciones de 82-90 % (E3/EE2) y mineralizaciones de un 31%. Por último, se evaluó la extracción de los analitos por Microextracción por sorción con disco rotatorio (RDSE), desde aguas servidas, logrando los mejores resultados bajo las siguientes condiciones: 100 mg de fase HLB, un volumen de 100 mL de muestra, velocidad de rotación para el disco de 3000 rpm, tiempo de extracción y desorción superiores a una hora. Bajo estas condiciones se obtuvieron recuperaciones superiores al 87 %, con coeficientes de variación inferiores al 10%. Los límites de detección de estas hormonas en HPLC-DAD fueron de 1,6 µgL -1 para Estriol y de 1,4 µg L -1 para Etinilestradiol. La determinación y cuantificación de hormonas en aguas servidas arrojo como resultado la presencia de Estriol y 17 α- Etinilestradiol a concentraciones de 103-75 μg L-1 en afluente, y concentraciones de 0,56-0,7 μg L-1 en aguas provenientes del tratamiento secundario, por lo que se justifica el presente estudio.
Revalorización de matrices lignocelulósicas como fuentes de lignanos.
(Universidad de Concepción., 2018) Inostroza Saldías, Juan Pablo; Vergara Rosales, Carola Andrea; Mardones Peña, Claudia
Los lignanos son metabolitos secundarios de las plantas que están relacionadas con su crecimiento y defensa. Su estructura química está compuesta por dos unidades fenilpropanoides enlazadas mediante el carbono La unidad fenilpropanoide es la misma que se utiliza como monómero de la lignina, por lo que lignano y lignina tienen una estrecha relación. Los lignanos son fitoestrógenos, en donde se caracterizan por tener una estructura similar a los estrógenos. Una vez ingeridos, los lignanos son transformados a enterolignanos mediante bacterias del tracto intestinal. Estos enterolignanos (principalmente enterodiol y enterolactona), poseen propiedades nticancerígenas, específicamente contra cáncer de mamas, próstata, colon y otros tipos de cáncer dependientes de hormonas, y también contra enfermedades cardiovasculares, osteoporosis y síndrome menopáusico.Exceptuando a la linaza, las oncentraciones de lignanos en vegetales son bajas, pero se ha descubierto que en algunas matrices leñosas, específicamente en los nudos de algunos árboles, se encuentran concentraciones altas de estos compuestos (5-30% p/p). En este trabajo se evaluaron algunas matrices lignocelulósicas consideradas desechos, como los sarmientos de vitis vinifera, huesos de aceitunas (olea europaea) de la industria XIII olivícola, zarzamoras (rubus ulmifolius) y zarzamoras (rubus ulmifolius) y desechos de la industria forestal (pinus radiata), con el fin de obtener un extracto rico en lignanos. Para llevar a cabo esto, se desarrollaron tres metodologías distintas de extracción: Extracción por Soxhlet, Extracción sólido-líquido asistida por ultrasonido y Extracción por fluido supercrítico. Se optimizaron los métodos y se evaluó finalmente que matriz posee mayor cantidad de lignanos y que metodología extractiva es la que genera resultados más favorables. La identificación y cuantificación de los lignanos se realizó mediante HPLC-DAD-ESI-MS/MS. Si bien algunas matrices no se detectaron lignanos en concentraciones importantes - como en la zarzamora o sarmientos-, en los desechos forestales se encontraron matairesinol y nortrachelogenina como los principales lignanos identificados en piñas y nudos, respectivamente. Los extractos producidos con Soxhlet y SFE produjeron 10 g de lignanos totales por 100 g de extracto seco. Aunque con ambos métodos se logran resultados similares, el uso de extracción de fluido supercrítico con CO2 produjo un extracto con menos uso de solventes y tiempo. El extracto final también tiene una gran capacidad antioxidante, por lo que podría ser una excelente opción como producto dirigido a la industria nutracéutica.
Desarrollo de una plataforma científica tecnológica para estudiar el proceso de clarificación de vinos orientada a disminuir la prevalencia de agentes clarificantes con potencial alergénico.
(Universidad de Concepción., 2019) Pavón Pérez, Jessy; Aranda Bustos, Mario Antonio; Henríquez Aedo, Karem
La caseína y la ovoalbúmina son usadas habitualmente como agentes clarificantes durante el proceso de elaboración del vino, con el objetivo de promover interacciones con compuestos no deseados como algunos polifenoles y taninos. Este tipo de proteínas pueden desencadenar reacciones alérgicas en individuos susceptibles, por tanto su presencia en vinos puede ser un riesgo para la salud humana, especialmente cuando su presencia no está reportada o indicada en la etiqueta. Es por esto que la Unión Europea estableció a través de su Directiva 2003/89/EC, actualizada en el año 2012 Directiva 2012/579/EC que las concentraciones mayores a 0.25 mg L-1 deben ser declaradas en la etiqueta. De ahí la necesidad de contar con técnicas con un alto poder de resolución que proporcionen la información necesaria para el análisis de estas proteínas en vino. En la presente tesis doctoral se demuestra el enorme poder que tiene la cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masa para la identificación y cuantificación de péptidos de caseína y ovoalbúmina en vinos. La extracción de las proteínas desde la matriz vino se realizó combinando el uso de membranas de ultracentrifugación y precipitación con solventes orgánicos. En particular el análisis se desarrolló a partir de la estrategia de trabajo bottom-up. El paso limitante de esta metodología son los largos tiempos de digestión enzimática que se requieren (12-24 horas). Debido a que varios factores (tiempo, temperatura, relación concentración enzima:proteína, etc) pueden afectar el rendimiento de la digestión tríptica la estrategia más eficiente es aplicar herramientas qumiométricas para su optimización. Se empleó un Diseño Central Compuesto para optimizar la digestión con tripsina aplicando una temperatura de 37oC y energías del infrarrojo, microondas y ultrasonido. Cada método fue evaluado a partir de SDS-PAGE y del % de sequence coverage (SQ) arrojado por la base de datos Mascot. En todos los casos fue posible disminuir los tiempos de digestión y aumentar su rendimiento. Para la determinación de los péptidos resultantes fue desarrollado, implementado y validado un método UHPLC-DAD-ESI-MS/MS el cual en conjunto con la comparación de los resultados teóricos arrojados por las bases de datos Swiss-Prot y Mascot permitió la identificación y cuantificación de un péptido marcador para la -caseína, -caseína y la ovoalbúmina en 60 muestras comerciales de vinos chilenos, empleando como estándar interno un péptido marcado isotópicamente. De las muestras analizadas 17 presentaron concentraciones de estas proteínas en un valor cercano o superior a lo regulado por la OIV, por consiguiente se hace necesario establecer normativas que normalicen su uso en Chile. Con la finalidad de lograr una mayor identificación de péptidos marcadores de caseína y ovoalbúmina en los vinos se desarrolló un método UHPLC-ESI-Q/TOF, identificándose y cuantificándose 5 péptidos para -caseína, 4 para -caseína, uno para -caseína y 3 para ovoalbúmina. Esto evidencia las ventajas de emplear analizadores de masa híbridos de alta resolución en los análisis proteómicos. La separación e identificación de los péptidos marcadores en vinos se realizó también mediante HPTLC-ESI-MS. El uso de esta herramienta analítica, permitió detectar de manera rápida dos bandas características de la -caseína y ovoalbúmina. Explorando alternativas para reducir o evitar el uso de estos clarificantes se realizó un estudio químico-analítico utilizando bentonita, tierras de diatomea, caseína y ovoalbúmina.Se evaluó su influencia sobre el color, turbidez, antocianinas y polifenoles del vino. En aras de no añadir al vino agentes exógenos se evaluó también la capacidad de eliminar caseína y ovoalbúmina por una membrana de ultracentrifugación con flujo cruzado y tamaño de poro de 10kDa. En vinos tratados con estas proteínas no se encontraron péptidos característicos luego de ser sometidos al proceso de filtración.

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