Examinando por Autor "Pellegrini Malpiedi, Luciana"
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Ítem Embargo Biosurfactantes obtenidos a partir de especies de Pseudomonas syringae: producción, caracterización y exploración de sus propiedades fisicoquímicas(2023) Haidar, Carla Nahir; Pellegrini Malpiedi, Luciana; Nerli, Bibiana BeatrizEncontrar nuevos compuestos naturales biocompatibles con actividad interfacial/superficial adecuada y baja toxicidad sigue representando un gran desafío en la actualidad para la comunidad científica. En este contexto, este trabajo de tesis doctoral se focalizó en el estudio de la producción de biosurfactantes a partir de bacterias pertenecientes a la especie Pseudomonas syringae. Inicialmente, se realizó un análisis comparativo sobre la producción de biosurfactantes a partir de tres patovares de la especie mencionada: P. syringae pv tabaci, P. syringae pv tomato DC 3000 y P. syringae pv syringae. El mejor desempeño se observó para P. syringae pv tabaci, con productividad de 1,3 g/L y productividad específica de 0,8 g/g; valores significativamente superiores a los alcanzados por las otras cepas. Los análisis preliminares de caracterización química sugirieron la secreción de lipopéptidos para todas las P. syringae. Los extractos obtenidos demostraron una excelente actividad emulsionante y estabilidad frente a distintos compuestos hidrocarbonados. Además, no mostraron efecto citotóxico a dosis inferiores a 10,00 g/L contra la línea celular normal de riñón humano HEK-293, pero sí tuvieron una citotoxicidad diferencial contra líneas celulares tumorales humanas de melanoma SK MEL-28 y carcinoma de mama MDA MB231. En base a estos resultados, se seleccionó a P. syringae pv tabaci como microorganismo productor para ulteriores estudios. Posteriormente, se evaluaron diferentes fuentes de carbono hidrofílicas en el medio de cultivo de P. syringae pv tabaci. De todas ellas, el glicerol resultó ser el más adecuado para la producción de biosurfactantes, siendo seleccionado para ensayar su combinación con una fuente de carbono hidrofóbica: aceite residual de cocina, un producto de desecho altamente contaminante. Se demostró que la inclusión de este residuo indujo a una mayor síntesis de biosurfactantes, incrementando la productividad de 1,5 a 2,7 g/L. Además, el extracto de biosurfactantes a una dosis de 1,00 g/L resultó altamente compatible con las líneas celulares humanas ensayadas previamente, indicando que a las concentraciones de trabajo no es tóxico y, por ende, es adecuado para aplicaciones alimentarias y farmacéuticas. Una identificación más precisa y rigurosa de las moléculas tensoactivas presentes en los medios seleccionados (conteniendo solo glicerol o la combinación glicerol/aceite), fue realizada mediante espectrometría de masas. Se detectaron varios compuestos, entre ellos tres lipopéptidos cíclicos: siringomicina E, artrofactinas y siringopeptina 22-PhvB. Al comparar los compuestos presentes en cada medio, se observó que la inclusión del aceite residual en el medio de cultivo afectó levemente la biosíntesis de los mismos. A posteriori, se realizó una caracterización fisicoquímica de los extractos, focalizando los análisis en las propiedades de actividad superficial y emulsificante. Ambos extractos mostraron una actividad superficial similar, logrando una concentración micelar crítica cercana a los 900 mg/L. Adicionalmente, los mismos fueron capaces de emulsionar una amplia gama de compuestos hidrocarbonados a concentraciones relativamente bajas (0,10 a 1,00 mg/L). Por último, se observó que, para ambos extractos, variaciones en las condiciones experimentales de temperatura, salinidad y pH no afectaron sus propiedades fisicoquímicas. Inclusive, bajo algunas condiciones mejoraron notablemente sus desempeños, denotando un gran potencial para ser utilizados en varias aplicaciones a nivel industrial. Finalmente, se estudió el escalado de los procesos fermentativos mediante el empleo de dos reactores con geometrías diferentes, acoplados a una columna de fraccionamiento de espuma. Los resultados obtenidos demostraron la factibilidad de utilizar este método para integrar la producción y extracción de los biosurfactantes. Estos estudios permitieron concluir que P. syringae pv tabaci resultó ser un microorganismo productor de extractos de biosurfactantes con prometedoras propiedades fisicoquímicas, baja toxicidad y elevada estabilidad. Asimismo, se demostró la factibilidad de escalar el proceso productivo utilizando biorreactores acoplados a una columna de fraccionamiento de espumas.Ítem Acceso Abierto Desarrollo de procesos alternativos para la detoxificación de subproductos de soja(Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas., 2018-02-19) Coscueta, Ezequiel Ricardo; Nerli, Bibiana Beatriz; Pellegrini Malpiedi, LucianaEn el presente trabajo de tesis se planteó el desarrollo de un proceso de detoxificación no-destructivo de harinas de soja que permitiera extraer dos de sus principales factores antinutricionales, los inhibidores de proteasas y los oligosacáridos indigeribles, preservando la calidad nutricional y propiedades bioactivas del material tratado. Se evaluó la posibilidad de recuperar simultáneamente isoflavonas de soja como otro subproducto del proceso, junto a los mencionados antinutrientes. Se emplearon, como potenciales extractantes, sistemas micelares acuosos formados por los alcoholes alifáticos etoxilados Genapol X-080 (GX), Tergitol 15-S-7 (Tg7) y Tergitol 15-S-9 (Tg9), todos ellos surfactantes no-tóxicos y biodegradables. Como punto de partida se caracterizaron fisicoquímicamente los sistemas micelares propuestos determinando parámetros y patrones de comportamiento vinculados a su organización supramolecular tales como la concentración micelar crítica (CMC), el tamaño y morfología micelar y las curvas de coexistencia de fases, ya que estos están vinculados al poder tensoactivo, al comportamiento hidrodinámico y a la capacidad solubilizante de los mencionados sistemas. Los valores de CMC resultaron del orden de 10-3 % m/m, evidenciando la formación de micelas y por ende propiedades extractivas a concentraciones muy inferiores a aquellas correspondientes a otros alcoholes etoxilados alquilfenólicos. Los puntos de turbidez de 46, 39 y 61 °C, obtenidos para sistemas acuosos al 1 % m/m de GX, Tg7 y Tg9 respectivamente, se mostraron sensibles a la presencia de citrato de sodio (NaCit 50-200 mM) descendiendo alrededor de 10 °C y mejorando las condiciones para la recuperación de moléculas lábiles. En relación con el tamaño y morfología micelar, analizando en forma comparativa los sistemas, se observó que el ensamblado de GX y Tg7 se resolvió en micelas más asimétricas y de mayor tamaño (mayores masa, diámetro hidrodinámico y número de agregación) que el Tg9 bajo las mismas condiciones (1 % m/m a 25 °C) pudiendo establecerse vínculos entre sus características estructurales y la configuración adoptada. El seguimiento y valoración del proceso extractivo aplicado sobre harina de soja se realizó cuantificando las isoflavonas y los antinutrientes (oligosacáridos de la familia de la rafinosa -RFOs- e inhibidores de tripsina) extraídos y evaluando en paralelo en dicho extracto y en el material tratado, el contenido y bioactividad proteicos (actividades antioxidante y antihipertensiva obtenidas en un sistema de simulación gastrointestinal in-vitro). Particularmente, para la determinación de los inhibidores de tripsina, se desarrolló una metodología continua, basada en la inhibición de la actividad tríptica frente a un sustrato cromogénico específico, con ventajas comparativas que la hacen más adecuada para el seguimiento de procesos industriales que el método tradicionalmente utilizado. La misma no requiere de clarificación ni elaboración de blancos de reactivos, implica una drástica reducción del tiempo y volúmenes de reacción, y permite expresar sus resultados en las mismas unidades que el método tradicional a los fines comparativos interlaboratorio. Se demostró que los tres surfactantes ensayados exhiben buenas cualidades extractivas de isoflavonas de soja en comparación a otros tensoactivos e inclusive en relación a solventes orgánicos tradicionales, destacándose el desempeño del GX. Preliminarmente, mediante un adecuado diseño experimental y su riguroso análisis con las herramientas estadísticas correctas, desarrollado sobre una matriz más simple, se logró identificar y optimizar las variables que afectan al proceso (GX 11 % m/m, pH 4,5; temperatura 54°C y tiempo 60 min). Una extrapolación de dichas condiciones, permitió recuperar a partir de harina de soja una cantidad de isoflavonas tres veces superior a la lograda por metanol, bajo idénticas condiciones. En relación a la extracción de los antinutrientes, un diseño del tipo Box-Behnken con aplicación de la función deseabilidad de Derringer fue utilizado para determinar las condiciones óptimas que conjuntamente maximizan la extracción de los inhibidores de tripsina y de isoflavonas, y minimizan la extracción de material proteico nutricional. Se estableció, entonces, la condición óptima de 5% m/m de surfactante en solución acuosa de citrato de sodio 50 mM pH 4,5, a 45 °C durante 45 min, común a los tres surfactantes empleados. Aplicando las condiciones optimizadas precedentemente, se diseñó y llevó a cabo un proceso de detoxificación consistente en una primera etapa extractiva con sistemas micelares, aplicada sobre harina de soja durante 45 min a 45 °C, seguida de la separación de fases del extracto por incubación a temperaturas por encima de los correspondientes puntos de turbidez por 15 min. Paralelamente, como referencia, se utilizó el método ácido clásico de producción de concentrado proteico de soja. A partir del proceso propuesto se extrajeron diferentes cantidades de isoflavonas según el sistema micelar aplicado, pero siempre superiores (34 - 55%) a lo obtenido con la metodología clásica de concentrado. Para GX las isoflavonas totales extraídas rondaron 1,581 mg/g de harina, mientras que con Tg7 y Tg9 se lograron 1,363 mg/g y 1,067 mg/g respectivamente. Si bien GX fue más eficiente que los tergitoles en la cantidad total extraída de isoflavonas, los rendimientos alcanzados en la fase micelar, luego de la segunda etapa de separación de fases, fueron similares para los tres surfactantes y próximos al 60 - 64%. Con respecto a los oligosacáridos no-digeribles, ningún sistema micelar se diferenció de los otros, pero todos fueron mejores que la metodología clásica, extrayendo entre 26 - 35% más de estos azúcares. Luego de la separación de fases, el 79-85 % de este antinutriente fue recuperado en la fase acuosa, separándose de las isoflavonas. Finalmente, luego de la extracción con sistemas micelares se obtuvieron concentrados proteicos de soja con más de 50% de proteína y una actividad de inhibición de tripsina reducida en aproximadamente un 90%, valores similares a los obtenidos en el concentrado clásico. La simulación gastrointestinal in-vitro de estos productos generó actividades antioxidante y antihipertensiva comparables. Esto permite afirmar que los procesos con sistemas micelares acuosos son una interesante alternativa de detoxificación de derivados de soja, tales como las harinas/sémolas, y de producción de concentrados proteicos. La metodología propuesta, por un lado, es superadora de los procesos físicos de detoxificación destructivos, al permitir simultáneamente tanto la recuperación de inhibidores de tripsina en su estado nativo, los cuales son valorados como alternativas terapéuticas en dolencias graves como las oncológicas, así como la reducción en el producto final de otros factores antinutricionales, los RFOs, que enfoques clásicos como el tostado, no consiguen eliminar. Por otro lado, esta propuesta aventaja al concentrado clásico con una mayor eliminación no-destructiva de factores antinutricionales, así como la recuperación de mayor cantidad de isoflavonas y una purificación y concentración de las mismas.Ítem Embargo Estudio de las variables que afectan la producción de biosurfactantes por parte de Pseudomonas spp(2018) Vespertini, Felisa; Pellegrini Malpiedi, LucianaLos biosurfactantes son moléculas tensoactivas producidas por diferentes microorganismos. Los mismos presentan diversas aplicaciones a nivel industrial, tecnológico y ambiental. No obstante, aún existen limitaciones para su industrialización y comercialización, debido a sus elevados costos. En este contexto, este trabajo de tesina tuvo como objetivo principal estudiar las variables que afectan la producción de biosurfactantes por parte de Pseudomonas syringae. Para ello se trabajó con P. syringae pv. tomato, P. syringae pv. tabaci y P. syringae pv. syringae. En todos los casos se utilizó el medio de cultivo King Broth a dos temperaturas: 22°C y 28°C, y la producción de biosurfactantes fue monitoreada a partir de su capacidad emulsificante. Los mejores resultados fueron observados para P. syringae pv. tabaci, a 28°C, obteniéndose índices de emulsificación cercanos al 70% y una estabilidad superior al 90%. Posteriormente, dicho microorganismo fue utilizado para evaluar la factibilidad de emplear medios de cultivo de bajo costo. A partir de los resultados obtenidos, pudo observarse que el empleo de glicerol proveniente de la industria del biodiesel arrojó valores satisfactorios de producción. Dichos resultados constituyen el punto de partida para una ulterior optimización de la producción de biosurfactantes por parte de P. syringae pv. tabaci, empleando desechos/subproductos de la industria local.Ítem Embargo Evaluación de la extracción de polifenoles de la semilla de chía utilizando sistemas micelares(2022) Gaudenzio, María Celeste; Boeris, Valeria; Pellegrini Malpiedi, LucianaEn este trabajo se evaluaron metodologías alternativas amigables con el medio ambiente para la extracción de polifenoles (PFs) naturales de semillas de chía. La metodología propuesta en este trabajo estuvo basada en la extracción sólido-líquido empleando sistemas micelares acuosos (SMA) formados por Genapol X-080, Tergitol 15-S-7, citrato de sodio y agua. En la primera etapa se extrajeron los PFs utilizando diferentes solventes orgánicos y SMA, y se observó que los SMA estudiados permitieron extraer PFs con una mayor eficiencia. En la segunda etapa, se determinó su capacidad antioxidante mediante los métodos de captura de radicales DPPH (2,2-difenil-1- picrilhidrazil) y ABTS (monocatión de 2,2'-azinobis- (ácido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico)), y en sistemas alimentarios mediante la actividad inhibitoria del pardeamiento de frutas y la inhibición de la peroxidación lipídica. Al comparar la eficiencia extractiva de los SMA formados por Genapol X-080 y Tergitol 15-S-7 disueltos en citrato de sodio a pH 5,00 y 7,00 respecto a los solventes orgánicos, se observó que la extracción con los SMA permitió obtener una cantidad significativamente mayor de PFs naturales. El SMA con Genapol X-080 pH 7,00 presentó la mayor eficiencia de extracción. Sin embargo, la mayor actividad antioxidante se observó para el SMA que contenía Tergitol 15-S-7 pH 7,00.Ítem Acceso Abierto Production of soy protein concentrate with the recovery of bioactive compounds: From destruction to valorization(Elsevier B.V., 2022-11-11) Coscueta, Ezequiel Ricardo; Pellegrini Malpiedi, Luciana; Pintado, Maria Manuela; Nerli, Bibiana B.Ítem Embargo Sistemas micelares biocompatibles formados por surfactantes sintéticos y biológicos: formulación, análisis y aplicaciones(2024) Martini, Georgina; Pellegrini Malpiedi, Luciana; Bustillo, SoledadEl presente trabajo de tesis se centró en el desarrollo y caracterización fisicoquímica de nuevas formulaciones de micelas mixtas biocompatibles, formadas por biosurfactantes (BS) y surfactantes (SF) sintéticos no iónicos. Inicialmente, se estudiaron las propiedades fisicoquímicas y aplicaciones de un extracto de BS del tipo lipopéptidos (LP) producido por Pseudomonas syringae pv. tabaci (PTA) en un biorreactor con columna de fraccionamiento de espumas. Tras 14 h de fermentación, se obtuvo un índice de emulsificación (IE) del 63% y una concentración de BS de 550 mg/L. La concentración micelar crítica (CMC) fue de 1.844,68 mg/L, reduciendo la tensión superficial a 30,07 mN/m. Al estudiar el efecto del pH en soluciones acuosas de citrato de sodio (NaCit), se observó una disminución significativa en la CMC, la cual disminuyó hasta 863,20 mg/L en pH 5,00 y hasta 341,98 mg/L en pH 7,00. El diámetro hidrodinámico (Dh) de los autoensamblados formados fue de 87,63 nm en agua, incrementando su valor hasta 173 nm en presencia de NaCit. Las emulsiones formadas con hidrocarburos mostraron una estabilidad superior al 90% después de 24 horas. Posteriormente, se abordó la formulación y caracterización fisicoquímica de sistemas micelares mixtos combinando surfactantes sintéticos (SF) como Tergitol 15-S-7 (Tg7) y Genapol X-080 (GX) con biosurfactantes (BS) como ramnolípidos (RL) comerciales y extracto de LP producido en nuestro laboratorio. Se encontró que la CMC de Tg7 y GX en agua fue de 18,23 mg/L y 21,14 mg/L, respectivamente. Ambos valores disminuyeron en presencia de aniones comsmotrópicos como el NaCit. Al combinar los SF con BS, se observó sinergia en los sistemas con LP, mientras que los sistemas con RL mostraron interacciones desfavorables. Se determinó la concentración necesaria para reducir la tensión superficial en 20 mN/m (C20), con valores de 13,75 mg/L para Tg7 y 10,55 mg/L para GX en agua, mejorando en medios con NaCit y en sistemas con LP. El análisis hidrodinámico mostró un aumento en el Dh de las micelas con el pH y la presencia de NaCit, indicando la formación de estructuras más asimétricas en ambientes de alta fuerza iónica. En cuanto al potencial zeta (ζ), la adición de RL aumentó la carga negativa en pH 7,00. En cambio, los LP no modificaron significativamente el ζ. Finalmente, las curvas de coexistencia para la separación de fases revelaron que los sistemas en NaCit a pH 7,00 alcanzaron las temperaturas de separación de fase más bajas, lo que, junto con la presencia de LP, favoreció la separación de fases a menores temperaturas, lo que puede ser útil en procesos de extracción de biomoléculas y aplicaciones industriales sostenibles. En una tercera etapa, se exploró el uso de sistemas micelares de dos fases acuosas (SMDFA) para la extracción de biomoléculas, específicamente tocoferoles (TF) y el colorante azul cibacron (AC), empleando combinaciones de SF sintéticos (Tg7 y GX) y BS (RL y LP). Los resultados mostraron que los valores de coeficiente de reparto (Kr) para AC en SMDFA sin BS fueron mayores a 5, con preferencia por la fase superior rica en micelas. La adición de RL y LP mostró efectos distintos en la extracción de AC, siendo el extracto de LP el que presentó menor eficacia, probablemente debido a su composición química. Un diseño factorial 2³ identificó las mejores condiciones extractivas para los TF, que consistieron en utilizar Tg7 al 9% p/p y RL al 0,25% p/p en NaCit 100 mM a pH 5,00 y 56°C, logrando una recuperación casi completa de TF en la fase superior, con alta actividad antioxidante. Además, se compararon dos metodologías de recuperación de TF de desodorizado de soja: saponificación modificada seguida de extracción con SMDFA y saponificación convencional seguida de extracción con solventes. La saponificación modificada seguida de extracción con SMDFA superó al método convencional, alcanzando un índice de acidez de 1,44% y una recuperación de γ-tocoferol del 91,98% en la fase superior micelar. Además, se obtuvo una alta eficiencia de asociación (94% para α-tocoferol), sugiriendo que los SMDFA también pueden mejorar la estabilidad y biodisponibilidad de los TF. Finalmente, se evaluó la citotoxicidad y actividad antimicrobiana de los SF Tg7, GX y el extracto de LP de PTA en células eucariotas y bacterianas. En células C2C12, Tg7 y GX demostraron baja citotoxicidad a concentraciones menores de 0,05 mg/mL, mientras que el extracto LP no fue citotóxico hasta 5 mg/mL. En mezclas de surfactantes, el efecto citotóxico se atribuyó a las mayores concentraciones de Tg7 y GX. Además, se observó que el extracto LP indujo necrosis celular, confirmado mediante pruebas de morfología y liberación de LDH. En cuanto a su potencial antitumoral, el LP inhibió en un 58% la adhesión de células tumorales LM3 y en un 37% su migración, sugiriendo que puede obstaculizar la propagación de células cancerígenas. Los ensayos antimicrobianos mostraron inhibición significativa de Staphylococcus aureus con el extracto LP y otros surfactantes, mientras que no hubo actividad inhibitoria contra Escherichia coli. Estos resultados evidencian la baja citotoxicidad y el potencial del extracto LP como agente antimicrobiano y antitumoral en distintas aplicaciones biotecnológicas.