Uso integral del almidón de amaranto (Amaranthus hypochondriacus L.) en la producción de CGTasa para la síntesis de ciclodextrinas

Durante la degradación del almidón, que es catalizada por la enzima bacteriana del género Bacillus, ciclodextrina glucosiltransferasa (CGTasa), se obtienen compuestos denominados ciclodextrinas (CDs) que son ampliamente utilizados en la industria alimentaría por su capacidad para formar complejos de...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: MARIA BELEM ARCE VAZQUEZ
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2017
País:México
Institución:Universidad Autónoma Metropolitana
Repositorio:Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
Idioma:español
OAI Identifier:oai:bindani.izt.uam.mx:9g54xj280
Acceso en línea:https://doi.org/10.24275/uami.9g54xj280
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:info:eu-repo/classification/LEM/Amaranths
info:eu-repo/classification/LEM/Cyclodextrins
info:eu-repo/classification/LEM/Amarantos
info:eu-repo/classification/LEM/Ciclodextrinas
info:eu-repo/classification/cti/6
Descripción
Sumario:Durante la degradación del almidón, que es catalizada por la enzima bacteriana del género Bacillus, ciclodextrina glucosiltransferasa (CGTasa), se obtienen compuestos denominados ciclodextrinas (CDs) que son ampliamente utilizados en la industria alimentaría por su capacidad para formar complejos de inclusión. Esta investigación propone el uso integral de la planta de amaranto a partir del grano, mediante la extracción y aplicación del almidón de amaranto (AA) como una fuente alternativa para la obtención de CGTasa y CDs, así como también para la obtención de polifenoles no extraíbles (PNE) a partir de la fibra del rastrojo de amaranto, en los cuales se evaluó la formación de complejos de inclusión β-CD/polifenol. Al realizar la caracterización una fermentación sumergida por Bacillus megaterium probando AA como fuente de carbono, se obtuvieron los siguientes parámetros cinéticos: µ=0.094±2x10-3 (h-1 ), YX/S=11.47 (gXg-1S), YE/X=9775 (Ug-1X) YE/S=44602 (Ug-1S). La máxima actividad de ciclación específica (106.62±8.33 Umg-1 ) se observó a las 36 h. La CGTasa obtenida después de dos etapas de purificación presentó un rendimiento de 10.25% (p/v) y un aumento en la actividad específica hasta 3946 Umg-1 , con respecto al extracto crudo, presentó un peso molecular aparente de 66KDa mediante electroforesis SDS-PAGE, un pH óptimo de 8 y una temperatura óptima de 50 °C, así como una Km de 7.6 mgmL-1 y una Vmáx de 1.53 mg mL-1h -1 al utilizar AA como sustrato, observándose una afinidad 50% más alta en comparación con el almidón de maíz. Al utilizar la CGTasa parcialmente purificada en la síntesis de CDs, se obtuvo una producción de α-CD, β-CD y γ-CD, las cuales se identificaron por espectrofotometría de masa con una m/z de 983.6412, 1157.35 y 1301.5763 respectivamente. La β-CD fue la que estuvo en mayor proporción y al ser purificada mediante un proceso de cristalización presentó un rendimiento del 15.2%. La productividad de β-CD se aumentó hasta un 50% al realizar una pre-gelatinización a 50°C con el 3% (p/v) de AA en presencia de etanol (0.01% v/v). Mediante una hidrólisis ácida realizada en un reactor tipo Parr a 120°C durante 150 minutos con 5% de H2SO4, se obtuvieron PNE (93.11 ± 5.18 mg eq AG/g) de la fibra de la planta de amaranto, los cuales al evaluar su actividad antioxidante, presentaron un IC50 sobre el DPPH• de 0.89 ± 0.05 mg eq AG/g y un IC50 sobre el ABTS• de 0.54 ± 0.017 mg eq AG/g. Los PNE fueron identificados por ESI-MS como ácido 4- hidroxibenzoico, ácido ferúlico, ácido gálico, rutinoside y el kaempferol; m/z = 132.99, 193.02, 172.99, 327.21 y 297.14 respectivamente. Los PNE se incluyeron en la β-CD de AA mediante una mezcla física. El complejo de inclusión β-CD-PNE fue identificado por el efecto hipocrómico presentado en los patrones de absorbencia. Al evaluar la actividad antioxidante del complejo de inclusión β-CD-PNE se observó que se mantiene durante 7 semanas. Esta investigación concluye que el almidón de amaranto tiene un gran potencial para ser utilizado en los procesos de producción de CGTasa y de β-CD, permitiendo sustituir a los almidones convencionales de maíz utilizados para este fin, así mismo, el amaranto es una planta que puede ser aprovechada para la obtención de antioxidantes naturales, los cuales a su vez pueden formar inclusiones con la β-CD para mantener su actividad antioxidante.

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