METODO PATA DETERMINAR LA ADSORCION DE

13.
MÉTODO PARA DETERMINAR LA ADSORCIÓN DE CAROTENOIDES EN
SOPORTES COMERCIALES.
Sofía Morán Ramos
Tutor: Dr. Eduardo Bárzana García
Departamento de Alimentos y Biotecnología
INTRODUCCIÓN
Recientemente se han desarrollado estudios para la extracción enzimática de luteína de la flor de
Cempacuchitl (Tapetes erecta), como alternativa para el mejoramiento de la extracción y
reducción de costos.(Breithaupt 2000).
El método tradicional consiste en un proceso de prensado, deshidratación y molienda de la flor;
posteriormente se realiza la extracción (con solventes) y se obtiene una oleorresina (carotenoides
esterificados con ácidos grasos mirístico y palmítico). El producto obtenido es saponificado
(hidrólisis alcalina) dejando a la luteína (entre otras xantofilas) en su forma libre. Sin embargo,
este proceso además de no ser muy limpio, ya no es redituable para la industria mexicana por los
altos costos. En la búsqueda de alternativas se han hechos avances tanto para la extracción de la
oleorresina como para la obtención de luteína libre a partir de diésteres de luteína.
Estudios realizados recientemente han probado la obtención de luteína a partir de
desesterificación enzimática, utilizando enzimas comerciales como Novozym 435 (Lipasa B de
Candida Antarctica) y Rizhomucor Miehei entre otras sin embargo se han encontrado con algunas
limitantes. En el caso de Novozym 435, se ha observado que para la reacción de hidrólisis la
tendencia es que a altos valores de Aw el rendimiento de la reacción disminuye, patrón no común
para reacciones de esta naturaleza, en donde el agua actúa también como sustrato.
En la búsqueda del mejoramiento de esta reacción se ha pensado que este comportamiento podría
suceder por una disminución de la adsorción de los diésteres de luteína por el soporte de
biocatalizador (Lewatit VP OC) a altos valores de Aw, lo que a su vez impediría el contacto de
los diésteres con la enzima.
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De esta manera el objetivo de este trabajo es establecer una metodología confiable que nos
permita medir la adsorción de los carotenoides sobre el soporte y así determinar si el Aw, tiene
algún efecto de esta naturaleza sobre la reacción.
DESARROLLO
Xantofilas
Las xantofilas son aquellos carotenoídes que además de carbono e hidrógeno incluyen en su
estructura molecular átomos de oxígeno. Se diferencian de los carotenos en que uno o ambos
anillos están hidroxilados, lo que hace posible la esterificación del carotenoide con un ácido graso
y lo diferencia en su disponibilidad biológica, así como en su potencia como pigmentante.
Las xantofilas son las responsables del color de las yemas de los huevos y de la carne, de ahí su
aplicación en la formulación de dietas para gallinas ponedoras y pollos de consumo.
Por otro lado, se sabe que tanto en plantas como en humanos la luteína tiene dos funciones
importantes: como filtro de la luz azul de alta energía y como antioxidante que previene la
aparición de oxigeno reactivo inducido por la luz. De esta manera, las investigaciones sugieren
que el consumo de luteína previene la degeneración macular provocada por el envejecimiento, así
como las cataratas, todo esto basado en que la luteína junto con su esteroisómero la zeaxantina se
encuentran en gran concentración en la macula del ojo, área de la retina responsable de la visión
central.
Las principales fuentes de xantofilas son entre otras la flor de Cempacuchitl y los chiles del
genero Capsicum. También se utilizan pigmentos de síntesis química como el apoester y la
cantaxantina.
Lewatit VP OC 1600
Esta es una resina macroporosa (polímero en esferas), elaborada a base de esteres metacrilicos y
entrecruzada con divinilbenceno (DVB). Las características básicas de esta resina son las
siguientes:
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Forma iónica
Neutra
Grupo funcional
Ninguno
Matriz
Metacrilato entrecruzado
Diámetro de poro
0.5 mL/g
Área superficial
130m2/g
Gracias a estas características, la resina tiene una capacidad adsorbente y funciona como
excelente soporte para enzimas.
ALÚMINA
La alúmina u oxido de aluminio es un mineral, un polvo blanco que interactúa con los electrones
de la capa Pi de las dobles ligaduras, característica que entre otras, como su porosidad, le provee
grandes capacidades adsorbentes. Este producto es utilizado para remover color y en columnas
cromatográficas, para separación de compuestos.
METODOLOGÍA
Para este estudio se utilizaron diésteres de luteína (carotenoides) en una solución de hexano con
una concentración de 0.5 mg/mL.
Esta metodología está basada en las condiciones generales de la reacción de hidrólisis enzimática
previamente determinada en otros estudios (Mora-Pale, Bárzana 2003) y que consiste en poner en
contacto el soporte con la solución de diésteres de luteína, incubar a 60°C y 130 rpm.
RESULTADOS
Para la medición de la adsorción de carotenoides se desarrollaron dos diferentes metodologías.
1. Medición directa de carotenoides adsorbidos sobre los soportes
2. Medición indirecta por disminución de concentración de carotenoides en solución
1. Esta metodología consiste en la medición directa de carotenoides de la superficie de los
soportes por espectrofotometría de reflactancia. Las mediciones de adsorción se realizaron sobre
Lewatit VP OC, soporte comercial de Novozym (Lipasa B de candida Antarctica) donado por
Lanxess-Bayer Alemania.
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Para el desarrollo de esta metodología se realizaron diferentes pruebas para medir el color en los
soportes, las cuales fueron:
Elaboración de pastillas
Elaboración de placas
Empacado del soporte en celdas de vidrio.
Esta última mostró ser la más estable y con mayor reproducibilidad en los datos.
Una vez elegida la técnica, se realizo una cinética de adsorción, la cual se muestra a
continuación:
Adsorción de diésteres de luteína en Lewatit
1
0.9
0.8
Lo 0.7
g 0.6
(1/ 0.5
R) 0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Tiempo (hr)
Grafica 1: Cinética de adsorción de diésteres en Lewatit
medida por reflactancia
Como podemos ver en la grafica 1, en muy poco tiempo se adsorbe una cantidad considerable de
diésteres, después se observa una disminución en la reflactancia y finalmente a partir de las 100
horas hay un nuevo aumento.
Se realizaron cortes en el soporte pintado y se observó diéster adsorbido en los poros interiores.
Con estos resultados y analizando las dos metodología podemos determinar que el mecanismo
por el cual se da la adsorción, es primero una adsorción de diésteres sobre la superficie del
soporte, estos diésteres van introduciéndose en los poros del soporte y dejan nuevamente espacios
libres en la superficie, por lo que se observa un decremento en la reflactancia, posteriormente hay
una nueva adsorción de diéster y el valor de reflactancia aumenta.
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2. Para la segunda metodología la cinética se realizo con dos soportes diferentes; Lewatit VP OC
y alúmina (oxido de aluminio).
Las muestras se incubaron de igual manera y a diferentes tiempos se tomaron muestras del
sobrenadante (diésteres en hexano) de las cuales se midió la concentración de diésteres de luteína
por absorbancia.
Los resultados mostrados en las graficas siguientes indican que tanto para Lewatit como alúmina
la concentración de diésteres disminuye a lo largo del tiempo:
Gráfica 2: desaparición de diésteres de luteína utilizando Lewatit
Analizando las graficas vemos que para el caso de Lewatit la adsorción de diésteres es
relativamente pequeña y muy lenta en comparación con la alúmina, en donde para ambos
valores de Aw se adsorbió casi la totalidad de los diésteres en un tiempo no mayor de 120
hrs.
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Desaparicion de diesteres Aw= 0.9
Conc. (mg/mL)
0.8
y = 0.4979e -0.0806x
0.6
R2 = 0.8921
0.4
0.2
0
0
10
20
30
40
50
60
Tiempo (hrs)
Grafica 3: Desaparición de diésteres de luteína con Alúmina (Aw = 0.9)
Conc. (mg/mL)
Desaparicion de diesteres Aw=0.1
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
20
40
60
80
Tiempo (min)
100
120
140
Grafica 4: Desaparición de diésteres de luteína con alúmina (Aw = 0.1)
Para ambos soportes se realizaron cinéticas a valores de Aw 0.1 y 0.9, podemos ver que para
Lewatit el efecto de esta es prácticamente nulo, mientras que para alúmina hay una considerable
disminución del tiempo en el que se adsorben los diésteres a bajos valores de Aw.
CONCLUSIONES
A través de los resultados obtenidos, se ha determinado que la metodología numero dos,
“Determinación indirecta de adsorción, por disminución de concentración en el sobrenadante”, es
la mas confiable. Esto se debe a que el método de medición por adsorción directa solo refleja la
cantidad superficial en el soporte por lo que no hay una cuantificación real del diéster adsorbido.
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BIBLIOGRAFIA
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(Tagetes erecta L.) and red paprika (Capsicum annuum L.) by commercial lipases and Pleurotus
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