11. Presentación de José Vizcarra - Perú

FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y BIOTECNOLÓGICAS UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA

Evaluación de la actividad enzimática a partir de los desechos de la quinua (Chenopodium Quinoa) utilizando dos cepas fúngicas aisladas de suelos agrícolas de la ciudad de Arequipa Perú

Ing. José Daniel Vizcarra Llerena, Ing. María Mercedes Vargas Vilca Ing. Doménica Dongo Martínez Ing. Marcos Rueda Enríquez

Arequipa – Perú

Introducción En la actualidad, la sociedad demanda cada vez más el desarrollo de procesos para la obtención de productos de utilidad, amigables con el Medio Ambiente.

La tecnología enzimática ocupa un lugar importante dentro de la biotecnología y específicamente, dentro del sector industrial.

Alrededor de un 65% de las enzimas que se producen industrialmente están de una u otra manera relacionadas con la industria debido a su alta eficiencia y bajo costo de las mismas; por lo que puede considerarse que los diferentes procesos biotecnológicos, que emplean bacterias y hongos para la obtención de enzimas, en los que se metabolizan sustratos para elaborar aditivos destinados a la industria.

Los residuos de la cosecha de la quinua propiamente, de la selección del grano y eliminación de los tallos y hojas ya sea para darles una aplicación como es en la obtención de harinas, ensilaje, ensaladas crudas o cocidas, concentrado para animales, obtención de ceniza o materia prima para la fabricación de papel y carbón, o botarlo sin darle uso alguno e incrementar la contaminación ambiental; y dado que en el presente año el gobierno peruano está estimulando la cosecha de la quinua para su exportación siendo uno de los principales productores de ésta el Perú, es por ello que:

En el presente proyecto se busca utilizar dichos residuos para la extracción de metabolitos secundarios, lo que permitiría el aprovechamiento al máximo y sostenible de nuestros recursos naturales, así como brindar productos más amigables al medio ambiente.

A 68 km de la Ciudad de Arequipa se encuentra el distrito de Majes, uno de los veinte distritos que conforman la provincia de Caylloma en el Departamento de Arequipa, bajo la administración del Gobierno regional de Arequipa, en el sur del Perú. Limita por el noreste con el distrito de Lluta; por el sureste con los distritos de Santa Isabel de Siguas y San Juan de Siguas; por el sur con los distritos de Quilca y Samuel Pastor; por el noroeste, con el Distrito de Nicolás de Piérola de la provincia de Camaná y los distritos de Uraca y Huancarqui de la provincia de Castilla. El Pedregal se encuentra en una altura 1410 m.n.s.m, su suelo es arenoso y presenta un pH de 8.1 que lo hace apto para el crecimiento de la quinua y otros cultivos. El clima es cálido moderado, ligeramente húmedo con escasas precipitaciones estacionales de verano, se caracteriza por la presencia de sol en casi todo el año.

Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química, hasta hacerla instantánea o casi instantánea al disminuir la energía de activación. Actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente (Obregón, 2008).

No llevan a cabo reacciones que sean energéticamente desfavorables, ni tampoco modifican el sentido de los equilibrios químicos, sino que aceleran su consecución.

Las dos características más destacadas de las enzimas, en su papel de catalizadores son: alta actividad y su especificidad.

Químicamente son proteínas que actúan como potentes y eficaces catalizadores.

Enzimas Fúngicas

Objetivos O Brindar un valor agregado a los residuos de la quinua

(rastrojo) O Recolectar muestras de las diferentes especies de

quinua sembradas en El Pedregal – Arequipa. O Extraer y medir la actividad celulolítica y pectinolítica

a partir de los residuos de la quinua (rastrojo).

Metodología 1.- Obtención de las enzimas de interés Producción enzimática Esterilización y pesado del rastrojo Inoculación del hongo Agregado de la solución de inducción Agregar buffer acetato ph 4.8 Incubar a temperatura ambiente por 1 semana Mantener en agitación constante

2.- Extracción de las enzimas de Interés Extracción enzimática

Lavado con cloruro de sodio al 0.9% Centrifugado a 1000 rpm por 5 min

Filtrado al vacio

Medir la actividad especifica enzimática

Tabla N° 1. Sistemas FES para la extracción enzimática MUESTRA (Rastrojo)

INDUCTOR

Solución de lavado

Aspergillus niger

Trichoderma sp.

Quinua Blanca

Pectina

Tween 80

X

X

Quinua Blanca

Pectina

Buffer

X

X

Quinua Blanca

CMC

Tween 80

X

X

Quinua Blanca

CMC

Buffer

X

X

Quinua Roja

Pectina

Tween 80

X

X

Quinua Roja

Pectina

Buffer

X

X

Quinua Roja

CMC

Tween 80

X

X

Quinua Roja

CMC

Buffer

X

X

3.- Medición de la Actividad O Somogy O Método de

Nelson

Bradford

Actividad especifica de las enzimas para medir azucares reductores

Azucares reductores en las pectinasas. pectinasas

O Kit de glicemia enzimática

Azucares reductores de las celulasas determinando glucosa como producto final

Resultados

Tabla N°2. Sistemas de FES y su producción enzimática Sistemas FES

Peso Bruto (g)

QrPN Buffer QrPN Tween QbPT Buffer QbPT Tween QbCN Tween QbCN Buffer QbPN Tween QrCN Tween QrCN Buffer QbPN Buffer QbCT Buffer QbCT Tween QrPT Buffer QrPT Tween QrCT Buffer QrCT Tween

48.32 44.80 40.36 39.18 34.94 44.20 36.92 37.38 39.40 37.66 29.14 34.86 37.82 35.52 43.16 36.38

Peso Placa/Tapa(g) 27.12 34.28 27.12 34.28 6.92 6.42 34.28 34.28 27.12 34.28 6.42 6.92 6.42 6.92 27.12 34.28

Peso Neto (g) 21.20 10.52 13.24 4.90 28.02 37.78 2.64 3.10 12.28 3.38 22.72 27.94 31.40 28.60 16.04 2.10

(*) Qr: Quinua Roja, Qb: Quinua Blanca, C: Celulosa, P: Pectina, T: Trichoderma, N: Níger

Volumen Enzimas (ml) 13.00 12.00 13.00 12.00 11.00 13.00 12.00 10.00 11.00 12.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 13.00

Actividad enzimática Pectinolítica del sistema QbNP vs Tiempo 4.00

3.700

U/mg) Actividad Enzimática ((U/mg)

3.50 3.00 2.50

2.371

2.00 Sin tween 1.50

con tween

1.00 0.50 0.00 0

-0.50

20

40

Tiempo (min)

60

80

Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrNC vs Tiempo 0.600 0.524

Actividad enzimática (UA/ml)

0.500

0.477

0.469

0.400

0.300

con tween Sin tween

0.200

0.100

0.000 0

10

20

30

40 Tiempo (min)

50

60

70

80

Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrTC vs Tiempo 20.00 18.14

U/mg) Actividad enzimática ((U/mg)

18.00 16.00 14.00 12.00 10.00

9.524

sin tween Con tween

8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0

10

20

30

40

50

Tiempo (min)

60

70

80

Actividad enzimática Celulolítica del sistema QbTP vs Tiempo 3.500

Actividad enzimática (UA/ml)

3.000

2.981

2.500

2.000 Sin tween 1.500

Con tween

1.000

0.500

0.000 0

10

20

30

Tiempo (min) 40

50

60

70

80

Conclusiones O Los rastrojos de la quinua son una fuente alternativa

para la obtención de enzimas como las celulasas y pectinasas dándole un valor agregado a éstos. O Se recolectó rastrojo de Quinua Blanca rosacea y de

Quinua roja. O La mayor actividad enzimática del extracto celulolítico

fue a partir de quinua roja, utilizando el Trichoderma sp. y para el extracto pectinolítico fue a partir de quinua blanca utilizando Aspergillus Niger.


FONDECYT - CONCYTEC por financiar el presente proyecto de investigación.
Centro Interdisciplinario de Investigación de la Católica (CICA) de la Universidad Católica de Santa María, que brinda el laboratorio y apoyo.
Agricultores de El Pedregal por brindarnos las muestras de quinua.
Al QF Fernando Torres quien apoya y contribuye de este proyecto.