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 MartínezIng. Marcos Rueda Enríquez

Arequipa – Perú

FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y BIOTECNOLÓGICASBIOTECNOLÓGICASBIOTECNOLÓGICASBIOTECNOLÓGICAS

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIAUNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIAUNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIAUNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA

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 quinuapropiamente, de la selección del grano yeliminación de los tallos y hojas ya sea para darlesuna aplicación como es en la obtención deharinas, ensilaje, ensaladas crudas o cocidas,concentrado para animales, obtención de ceniza omateria prima para la fabricación de papel ycarbón, o botarlo sin darle uso alguno eincrementar la contaminación ambiental; y dadoque en el presente año el gobierno peruano estáestimulando la cosecha de la quinua para suexportación siendo uno de los principalesproductores de ésta el Perú, es por ello que:

En el presente proyecto se busca utilizardichos residuos para la extracción demetabolitos secundarios, lo que permitiríael aprovechamiento al máximo y sosteniblede nuestros recursos naturales, así comobrindar productos más amigables al medioambiente.

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.

Enzimas Fúngicas

Químicamente son proteínas que actúan como

potentes y eficaces catalizadores.

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.

Objetivos

O Brindar un valor agregado a los residuos de la quinua(rastrojo)

O Recolectar muestras de las diferentes especies dequinua sembradas en El Pedregal – Arequipa.

O Extraer y medir la actividad celulolítica y pectinolíticaa partir de los residuos de la quinua (rastrojo).

Metodología

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

1.- Obtención 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

2.- Extracción de las enzimas de Interés

Tabla N° 1. Sistemas FES para la extracción enzimática

MUESTRA

(Rastrojo)INDUCTOR

Solución de

lavadoAspergillus 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 Nelson

Azucares reductores en las pectinasaspectinasaspectinasaspectinasas.

O Kit de glicemia enzimática

Azucares reductores de las celulasascelulasascelulasascelulasas

determinando glucosa como producto final

Actividad Actividad Actividad Actividad

especifica especifica especifica especifica de las enzimas para medir azucares reductores

O Método de Bradford

Resultados

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

Sistemas FES Peso Bruto (g)Peso

Placa/Tapa(g)Peso Neto (g)

Volumen Enzimas

(ml)

QrPN Buffer 48.32 27.12 21.20 13.00

QrPN Tween 44.80 34.28 10.52 12.00

QbPT Buffer 40.36 27.12 13.24 13.00

QbPT Tween 39.18 34.28 4.90 12.00

QbCN Tween 34.94 6.92 28.02 11.00

QbCN Buffer 44.20 6.42 37.78 13.00

QbPN Tween 36.92 34.28 2.64 12.00

QrCN Tween 37.38 34.28 3.10 10.00

QrCN Buffer 39.40 27.12 12.28 11.00

QbPN Buffer 37.66 34.28 3.38 12.00

QbCT Buffer 29.14 6.42 22.72 11.00

QbCT Tween 34.86 6.92 27.94 11.00

QrPT Buffer 37.82 6.42 31.40 11.00

QrPT Tween 35.52 6.92 28.60 11.00

QrCT Buffer 43.16 27.12 16.04 11.00

QrCT Tween 36.38 34.28 2.10 13.00

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

2.371

3.700

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0 20 40 60 80

Actividad

Enzimática (

Actividad

Enzimática (

Actividad

Enzimática (

Actividad

Enzimática ( U

/mg)

U/m

g)U/m

g)U/m

g)

Tiempo (min)Tiempo (min)Tiempo (min)Tiempo (min)

Actividad enzimática Pectinolítica del sistema QbNP vs Actividad enzimática Pectinolítica del sistema QbNP vs Actividad enzimática Pectinolítica del sistema QbNP vs Actividad enzimática Pectinolítica del sistema QbNP vs TiempoTiempoTiempoTiempo

Sin tween

con tween

0.4690.477

0.524

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Actividad

enzimática (UA/m

l)Actividad

enzimática (UA/m

l)Actividad

enzimática (UA/m

l)Actividad

enzimática (UA/m

l)

Tiempo (minTiempo (minTiempo (minTiempo (min))))

Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrNC vs Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrNC vs Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrNC vs Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrNC vs TiempoTiempoTiempoTiempo

con tween

Sin tween

9.524

18.14

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Actividad

enzimática (

Actividad

enzimática (

Actividad

enzimática (

Actividad

enzimática (U/m

g)U/m

g)U/m

g)U/m

g)

Tiempo (min)Tiempo (min)Tiempo (min)Tiempo (min)

Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrTC vs Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrTC vs Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrTC vs Actividad enzimática Celulolítica del sistema QrTC vs TiempoTiempoTiempoTiempo

sin tween

Con tween

2.981

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Actividad

enzimática (UA/m

l)Actividad

enzimática (UA/m

l)Actividad

enzimática (UA/m

l)Actividad

enzimática (UA/m

l)

Tiempo (min)Tiempo (min)Tiempo (min)Tiempo (min)

Actividad enzimática Actividad enzimática Actividad enzimática Actividad enzimática CelulolíticaCelulolíticaCelulolíticaCelulolítica del del del del sistema sistema sistema sistema QbTPQbTPQbTPQbTP vs vs vs vs TiempoTiempoTiempoTiempo

Sin tween

Con tween

Conclusiones

O Los rastrojos de la quinua son una fuente alternativapara la obtención de enzimas como las celulasas ypectinasas dándole un valor agregado a éstos.

O Se recolectó rastrojo de Quinua Blanca rosacea y deQuinua roja.

O La mayor actividad enzimática del extracto celulolíticofue a partir de quinua roja, utilizando el Trichodermasp. y para el extracto pectinolítico fue a partir dequinua 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.