Revista de la Sociedad Química del Perú

Las serpientes venenosas: un modelo de evolución y de producción de componentes tóxicos

Catalysts based on Ru-Fe supported on titania for hydrogenation of methyl palmitate towards cethyl alcohol

Resumen: Se estudió el sistema catalítico Ru-Fe soportado sobre titania para la hidrogenación selectiva del palmitato de metilo al producto alcohol cetílico. Los catalizadores basados en Ru-Fe soportados en TiO2 fueron preparados por el método de coimpregnación húmeda: Ru, como metal activo y Fe, como promotor catalítico, soportado en TiO2, sintetizado por el método sol-gel, que permitió mejores propiedades texturales con respecto al soporte comercial. El análisis de sorción de N2(g) mostró isotermas de tipo IV con poros cilíndricos y los difractogramas XRD revelaron perfiles similares al soporte, sugiriendo una alta dispersión metálica. Los perfiles de reducción del catalizador Ru-Fe/TiO2 mostraron un desplazamiento de los picos de consumo de hidrógeno hacia mayores temperaturas con el aumento de la carga metálica, evidenciando una posible interacción metal-soporte. El análisis TPD-H2 mostró que los catalizadores Ru-Fe soportados en titania presentaron más tipos de adsorción de hidrógeno que su contraparte monometálica. La reacción se realizó en un reactor batch de flujo no continuo de H2(g) a 280 ºC y 5,5 MPa de presión. Los productos de la reacción usando el catalizador 10 % Ru(4)/Fe(1) mostraron una alta conversión de 90 % y 12 % de selectividad hacia alcohol cetílico, posiblemente debido a la capacidad del catalizador de almacenar mayor cantidad de H2 selectivo promocionado por interacciones metal-soporte.

Abstract: Ru-Fe catalytic system supported on titania for the selective hydrogenation of methyl palmitate towards the cetyl alcohol product was studied. The Ru-Fe-based catalysts supported on TiO2 were prepared by the wet coimpregnation method: Ru, as active metal and Fe, as a catalytic promoter, supported on TiO2, synthesized by the sol-gel method, which allowed better textural properties with respect to commercial support. Sorption analysis of N2(g) showed type IV isotherms with cylindrical pores and XRD diffractograms revealed profiles similar to the support, suggesting high metal dispersion. The reduction profiles of the Ru-Fe/TiO2 catalysts showed a shift of the hydrogen consumption peaks towards higher temperatures with the increase of the metal loading, indicating a possible metal-support interaction. TPD-H2 analysis showed that the Ru-Fe catalysts supported on titania presented more types of hydrogen adsorption than their monometallic counterpart. The reaction was carried out in a batch reactor of non-continuous flow of H2(g) at 280 °C and 5.5 MPa of pressure. The reaction products corresponding to the catalyst 10% Ru(4)/Fe(1) system showed a high conversion of 90% and 12% selectivity towards cetyl alcohol, possibly due to the ability of the catalyst to store more selective H2 promoted by metal-support interactions.

Effect of substrate temperature on the structure and electrical resistivity of thin films of molybdenum nitride

Resumen: Películas delgadas de nitruro de molibdeno fueron depositadas sobre obleas de silicio (111) mediante la técnica de la pulverización catódica magnética reactiva DC, a la temperatura de sustrato de 100, 200, 300 y 400 °C, en la mezcla de gases (Ar+N2) a la presión de trabajo de 4,3x-3 torr. La composición de las películas ha sido definida con espectroscopia Auger (AES). La difracción de rayos X muestra que tales películas presentan una orientación cristalográfica preferencial a lo largo del plano (112) y el tamaño de grano se incrementa desde 8,21 a 13,16 nm en el rango de 100 a 400 °C de la temperatura de sustrato. La resistividad de las películas disminuye con el aumento de la temperatura de sustrato desde 74,20 a 2,45 μΩ.cm mostrando características óhmicas. El valor más bajo de la resistividad eléctrica fue de 2,45 μΩ.cm a la temperatura de sustrato de 400 °C.

Abstract: Thin films of molybdenum nitride were deposited on silicon wafers (111) by means of the DC reactive magnetic sputtering technique, at the substrate temperature of 100, 200, 300 and 400 °C, in the gas mixture (Ar+N ) at the working pressure of 4,3x-3 torr. The composition of the films has been defined with Auger Electron Spectroscopy (AES). X-ray diffraction shows that such films have a preferential crystallographic orientation along the plane (112) and the grain size increases from 8,21 to 13,16 nm in the range of 100 to 400 °C the substrate temperature. The resistivity of the films decreases with increasing substrate temperature from 74,20 to 2,45 μΩ.cm showing ohmic characteristics. The lowest value of the electrical resistivity was 2,45 μΩ.cm at the substrate temperature of 400 °C.

Preliminary study of the nutritional composition of the edible mushroom Pleurotus ostreatus grown in coffee pulp

Resumen Este trabajo de investigación tiene como finalidad obtener un alimento proteico y nutritivo mediante el cultivo de setas a partir de los residuos agrícolas e industriales, siendo la pulpa de café un residuo potencial para este propósito, con el fin de mejorar la salud pública y ambiental, reduciendo así la contaminación que estos residuos sólidos generan. La composición nutricional de la seta Pleurotus ostreatus cultivado en pulpa de café fue estudiado, como un control de calidad para su consumo. La seta fue obtenida mediante la biotransformación del residuo sólido lignocelulósico (pulpa de café), fermentación en estado sólido. La pulpa de café fue suministrada por los cafetaleros del departamento de Amazonas (selva peruana) y Piura (sierra peruana). Los resultados mostraron que el contenido de macronutrientes y micronutrientes en la seta Pleurotus ostreatus cultivado en pulpa de café procedente de los departamentos de Amazonas y Piura fueron similares. El contenido de proteína cruda, en muestra seca, fue de 28,6 % y 29,7 %, respectivamente, con un alto contenido de agua (~ 86 %) y un bajo contenido en carbohidratos (< 8 %) y grasas (< 1 %) en muestra fresca. El contenido de micronutrientes fue mayoritariamente de potasio, seguido de calcio, magnesio, sodio y trazas de hierro. La cantidad de cafeína en la seta fue menor a 10 µg/g en muestra seca. Por consiguiente, esto indica que el alimento (seta de ostra) obtenido a partir del residuo pulpa de café es altamente proteico y saludable, el cual podría ser incluido en la dieta diaria para mejorar la salud de las personas, nutrición y controlar enfermedades.

Abstract This research work aims to obtain a nutritious and protein food by growing of edible mushrooms from agricultural and industrial waste, being the coffee pulp a potential waste for this purpose, in order to improve public and environmental health, thus reducing the pollution that these solid waste generate. The nutritional composition of the edible mushroom Pleurotus ostreatus grown in coffee pulp was studied as a quality control for its human consumption. The edible mushroom was obtained by the biotransformation of the lignocellulosic solid waste (coffee pulp), i.e. solid-state fermentation. The waste of coffee pulp was supplied by coffee farmers from the Department of Amazonas (Peruvian Rainforest) and Piura (Peruvian Highlands). The results showed that the content of macro and micronutrients in the oyster mushroom grown in coffee pulp from the department of Amazonas and Piura were similar. The content of crude protein, in dry sample, was of 28,6 % and 29,7 % respectively, with a high-water content (~ 86 %) and a low content of carbohydrates (< 8%) and fats (< 1%), in fresh sample. The micronutrient content was mostly potassium, followed by calcium, magnesium, sodium and traces of iron. The content of caffeine in the oyster mushroom was less than 10 µg/g in dry sample. Therefore, this indicates that the oyster mushroom grown on coffee pulp waste is highly nutritious and healthy, which could be included in the daily diet to improve people’s health, nutrition and control diseases.

Theoretical study of the plasmon in gold nanospheres

Resumen En el presente trabajo se realizó la simulación del comportamiento plasmónico de nanoesferas de oro con diámetros de 10, 20, 30, 40, 50 y 60 nm en medio acuoso frente a la luz en el rango de longitudes de onda de 400 a 650 nm. Se observó una mayor contribución de la dispersión al espectro de extinción en función del tamaño de nanoesferas, el cual presentó un comportamiento exponencial.

Abstract In the present work the simulation of the plasmonic behavior of gold nanospheres with diameters of 10, 20, 30, 40, 50 y 60 nm in aqueous medium against light with wavelenghts ranging from 400 to 650 nm was done. A greater contribution of the scattering to the extinction spectrum was observed as a function of the size of the nanosphere, which exhibited an exponential behavior.

Influence of pH on releasing platelet-derived growth factor (PDGF-BB) from a Β-chitosan-based hydrogel

Resumen Se desarrolló un hidrogel con matriz de β-quitosano que retarde la liberación del factor de crecimiento derivado de plaquetas - BB (PDGF - BB), el cual forma parte del lisado plaquetario (LP), obtenido a partir del plasma rico en plaquetas (PRP). Para la elaboración del hidrogel se preparó la solución de β-quitosano 1,5% (p/v) en ácido acético 2 % (v/v), LP al 6 % o 12 % (v/v) y glutaraldehído a una concentración final de 0,03M. El β-quitosano usado como materia prima, se caracterizó por tener 12,47 % de humedad relativa promedio, grado de desacetilación promedio de 94,53 % y peso molecular promedio de 145,94 kDa; atributos importantes que permitieron formular un hidrogel de consistencia semi-sólida, incoloro y fácil de manipular. La liberación retardada se logró con el hidrogel con 12 % de LP, pues la liberación de PDGF - BB no difiere significativamente (p < 0,05) al variar el pH de 6,5 (5 491,42 pg de PDGF - BB/mL de LP) a 7,4 (5 387,39 pg de PDGF - BB/mL de LP) luego de 32 horas. Por el contrario, el hidrogel con 6 % de LP, sí mostró una diferencia significativa en la cantidad de PDGF - BB liberado al variar el pH de 6,5 (12 687,66 pg de PDGF - BB/mL de LP) a 7,4 (9 396,58 pg de PDGF - BB/mL de LP) luego de 32 horas.

Abstract A hydrogel with β-chitosan matrix that retards the release of platelet-derived growth factor - BB (PDGF - BB), which is part of the platelet lysate (LP) obtained from platelet rich plasma (PRP), was developed. The hydrogel was composed of a solution of 1.5 % (w/v) β-chitosan in 2 % (v/v) acetic acid, 6% or 12 % LP (v/v) and glutaraldehyde 0.03M. The β-chitosan used as raw material had 12.47 % of average relative humidity, 94.53 of average deacetylation degree and an estimated average molecular weight of 145.94 kDa; important attributes to formulate a hydrogel of semi-solid consistency, colorless and easy to handle. Delayed release was achieved with the 12 % LP hydrogel since the release of PDGF - BB does not differ significantly (p <0.05) by varying the pH from 6.5 (5 491.42 pg of PDGF - BB/mL of LP) to 7.4 (5 387.39 pg of PDGF - BB/mL of LP) after 32 hours. In contrast, the 6% LP hydrogel show a significant difference in the amount of PDGF-BB released by varying the pH from 6.5 (12 687.66 pg of PDGF - BB/mL of LP) to 7.4 (9 396.58 pg of PDGF - BB/mL of LP) after 32 hours.

Models of lead migration of two cellulose containers in contact with food simulant

Resumen El objetivo de la investigación fue estimar modelos matemáticos para la migración del plomo (µg/l) desde una matriz celulósica hacia un simulante de alimentos de pH neutro, tomando dos variables independientes: la migración total (mg/dm2) y el área de contacto (dm2), utilizando la regresión lineal múltiple. Las muestras evaluadas fueron dos envases celulósicos destinados al contacto con alimentos, siendo la procedencia de la celulosa de Chile y Brasil. Los ensayos de migración total y específica se realizaron con las metodologías de la Resolución N°12 del MERCOSUR (1995) y el método 3111 B de la APHA (2005), respectivamente, bajo condiciones de contacto prolongado y a una temperatura de 50° C. Los resultados de esta investigación demuestran que sólo el modelo para la celulosa de Brasil (Y = -55,864 - 0,304X1 + 9,173X2) resultó adecuado estadísticamente para realizar pronósticos, siendo su coeficiente de correlación (R2) de 0,899. Del análisis estadístico descriptivo, la variable migración específica del plomo con respecto a las variables migración total y área presentaron relación lineal, según el estadístico de Pearson (0,854/0,944). El modelo para la celulosa de Chile (Y = 0,113 + 1,386X1 - 0,085X2) obtuvo un coeficiente de correlación (R2) de 0,615 y una moderada relación lineal entre las variables según el estadístico de Pearson (0,784/0,538), siendo el modelo no adecuado para realizar pronósticos.

Abstract The objective of the research was to estimate mathematical models for lead migration (μg/l) from a cellulose matrix using a neutral pH food simulant, taking two independent variables: total migration (mg/dm2) and the contact area (dm2), using multiple linear regression. The evaluated samples were two cellulose containers destined to the contact with food, being the origin of the cellulose from Chile and Brazil. Total and specific migration tests were carried out with the methodologies of Resolution No. 12 of MERCOSUR (1995) and method 3111 B of APHA (2005) respectively, under conditions of prolonged contact and at a temperature of 50 °C. The results of this research show that only the model for Brazilian pulp (Y = -55,864 - 0,304X1 + 9,173X2) was statistically adequate to make forecasts, with its correlation coefficient (R2) of 0,899. From the descriptive statistical analysis, the variable specific migration of lead with respect to the variables total migration and area presented a linear relationship, according to the Pearson (0,854/0,944) statistic. The model for Chilean pulp (Y = 0,113 + 1,386X1 - 0,085X2) obtained a correlation coefficient (R2) of 0,615 and a moderate linear relationship between the variables according to the Pearson (0,784/0,538) statistic, being the model not suitable for forecasting.

Preparation and characterization of biosorbents based on MWCNT-Magnetite-Hydroxyapatite composites and its potential application in the removal of heavy metals

Resumen: En el presente estudio, se prepararon nuevos biosorbentes basados en compósitos de magnetita (Fe3O4), hidroxiapatita (HAp) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT). Los materiales preparados fueron caracterizados mediante técnicas de dispersión dinámica de luz (DLS) espectroscopía infrarroja (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), magnetometría de muestra vibrante (VSM), espectroscopía Raman y voltamperometría de onda cuadrada. La magnetita sintetizada presentó un comportamiento ferromagnético. La HAp tuvo menor tamaño mediante la síntesis hidrotermal. Además, se evaluó el posible uso del compósito que involucraba a los tres materiales de partida (Fe3O4/MWCNT/HAp) en la remoción de un metal pesado como As(V) en solución acuosa, teniendo en cuenta la influencia de factores como pH, masa de adsorbente y tiempo de contacto. Se obtuvo los valores máximos de porcentaje de remoción de este metal (mayor a 85 %) a condiciones de pH 6, dosis de adsorbente de 0,5 g L-1 y un tiempo de contacto de 2 h.

Abstract: In the present study, new biosorbents based on magnetite (Fe3O4), hydroxyapatite (HAp) and multiple-walled carbon nanotubes (MWCNT) composites were prepared. The materials were characterized by dynamic light scattering (DLS), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), vibrating sample magnetometry (VSM), raman spectroscopy and square wave voltammetry (SWV). The synthesized magnetite presented a ferromagnetic behavior. HAp was smaller by hydrothermal synthesis. In addition, the possible use of the composite involving the 3 starting materials (Fe3O4/MWCNT/HAp) in the removal of a heavy metal such as As(V) in aqueous solution was evaluated, taking into account the influence of factors such as pH, adsorbent mass and contact time. The maximum values of percentage of removal of this metal (greater than 85 %) were obtained under conditions of pH 6, adsorbent dose of 0. 5 g L-1 and a contact time of 2 hours.

Pre-treatment and enzymatic sacrification of rice husk

Resumen: El presente estudio evaluó la hidrólisis de la cascarilla de arroz, mediante el pretratamiento alcalino-peróxido, ácido-peróxido y silicato-peróxido, seguido de hidrólisis enzimática utilizando celulasas, con alto nivel de β-glucosidasas y hemicelulasas. Los pretratamientos fueron realizados variando las concentraciones del medio alcalino (0, 2, 4 y 6 % p/v), ácido (0, 5, 10 y 15 % v/v) y silicato (0, 5, 10 y 15 % p/v) en concentraciones variables de peróxido (0, 5, 10 y 15 % v/v). La hidrólisis enzimática fue realizada a 50 °C, pH de 5, 72 h, 0,3 mL de enzima por g de cascarilla y con una carga del 5 % p/v. La caracterización morfológica de la superficie de la cascarilla de arroz mediante el SEM presentó una mayor transformación en medio alcalino-peróxido. La concentración de azúcares reductores después del pretratamiento alcalino-peróxido (6 % p/v KOH - 15 % v/v H2O2, pH de 11, 70 °C, 3 h y con una carga del 10 % p/v) y de una hidrólisis enzimática (50 °C, pH de 5, 72 h, 0,3 mL/g; con una carga del 5 p/v) alcanzó una sacarificación de hasta 73,2 %. Los azúcares reductores liberados podrían ser fermentados en el proceso de obtención de etanol 2G.

Abstract: The present study evaluated the hydrolysis of rice husk, by means of alkaline peroxide, acid peroxide and silicate peroxide pretreatment, followed by enzymatic hydrolysis using cellulases, with a high level of β-glucosidases and hemicellulases. Pretreatments were performed by varying the concentrations of the alkaline medium (0, 2, 4 and 6 % p/v), acid (0, 5, 10 and 15 % v/v) and silicates (0, 5, 10 and 15 % v/v) in varying concentrations of peroxide (0, 5, 10 and 15 % v/v). Enzymatic hydrolysis was performed at 50 °C, pH 5, 72 h, 0.3 mL of enzyme per g of husk, with a load of 5 % w/v. The morphological characterization of the surface of the rice husk by means of the SEM presented a greater transformation in alkaline-peroxide medium. The concentration of reducing sugars after the alkaline peroxide pretreatment (6 % KOH - 15 % H2O2, pH 11, 70 °C, 3 h and with a load 10 % p/v) and the enzymatic hydrolysis (50 °C, pH 5, 72 h, 0.3 mL/g, with a load of 5% w/v) reached a saccharification of up to 73.2 %. The released reducing sugars could be fermented in the process of obtaining 2G ethanol.

Production and chemical characterization of biochar from organic agricultural waste

Resumen: Los sistemas avícolas intensivos generan residuos orgánicos (gallinaza y pollinaza), las cuales, al ser utilizadas frescas causan impactos negativos al ambiente, sin embargo, estos residuos orgánicos son ricos en nutrientes que pueden ser utilizados como enmiendas del suelo, siendo la producción de biochar una alternativa para su aprovechamiento. En esta investigación, la producción del biochar se efectuó con un horno pirolizador (5 kg de capacidad). Midiéndose en la etapa de producción los parámetros: temperatura, rendimientos y densidad del material resultante. Asimismo, se caracterizó tanto la materia prima (gallinaza y pollinaza) como el biochar obtenido, determinándose: pH, humedad, cenizas, carbono orgánico total y contenidos de los macro y micronutrientes. Al evaluar las propiedades del biochar se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas entre la pollinaza y gallinaza en rendimientos, densidad, pH, humedad, cenizas, nitrógeno, fósforo total, calcio, magnesio y fierro. El biochar fue sometido a pruebas de bioensayo para determinar el índice de crecimiento de las semillas y el crecimiento de los tallos de los primeros diez días. El índice de germinación del biochar de la gallinaza resultó significativo con el tratamiento del 3 % y como consecuencia la longitud de crecimiento de los tallos de las plántulas fue significativa.

Abstract: The intensive poultry systems generate organic waste (poultry manure and poultry litter); which, when used fresh, cause negative impacts to the environment, however, these organic residues are rich in nutrients that can be used as soil amendments, being the biochar production an alternative for their use. In this investigation, the biochar production was carried out with a pyrolyzing furnace (5 kg capacity). Measuring in the production stage the parameters: temperature, yields and density of the resulting material. Likewise, the raw material (chicken and poultry litter) and the biochar obtained were characterized, determining: pH, humidity, ash, total organic carbon and contents of the macro and micronutrients. When evaluating the properties of the biochar, statistically significant differences were obtained between the poultry litter and chicken manure in yields, density, pH, humidity, ash, nitrogen, total phosphorus, calcium, magnesium and iron. The biochar was subjected to bioassay tests to determine the growth rate of the seeds and the growth of the stems of the first ten days. The germination rate of the biochar of the chicken manure was significant with the treatment of 3% and as a consequence the length of growth of the stems of the seedlings was significant.

Purification and some biochemical and molecular properties of an new not myotoxic phospholipase A2 from Bothrops atrox snake venom

Resumen: Las fosfolipasas A2 (PLA2) del veneno de las serpientes, son enzimas con una variedad de efectos biológicos, debido a sus diferentes isoformas y algunas pudiendo ser miotoxinas. El objetivo de la investigación fue purificar, caracterizar y evaluar la actividad miotóxica de una isoforma de PLA2 ácida (BaPer-PLA2a). Se purificó por DEAE Sephadex-A50, Sephadex-G75 y un sistema automatizado de presión media-NGC. La BaPer-PLA2a tuvo una actividad específica de 34,1 U/mg y un peso molecular de ~14,5 kDa por PAGE-SDS en condiciones no reductoras. Del veneno se obtuvo el ARN total, para la síntesis de ADNc y un amplificado de ~480 pb. Se dedujo de la secuencia de ADNc una proteína madura de 124 aminoácidos con un punto isoeléctrico (4,41), siendo una isoforma ácida, asimismo presentó una estructura primaria con regiones conservadas y los residuos His48, Asp49 y Tyr52 identificados en el centro catalítico. Adicionalmente, el modelo teórico estructural posee una identidad mayor al 70 % con otras PLA2 ácidas. Finalmente, la BaPer-PLA2a no presenta actividad miotóxica, sin embargo, al combinarla con la isoforma de PLA2 básica incrementó la actividad miotoxina de esta última en 21,58 %.

Abstract: Phospholipases A2 (PLA2) from snake venom are enzymes with highly variety of biological effects, due to their different isoforms and some may be myotoxins. This research aimed was to purify, characterize and evaluate the myotoxic activity of an isoform of acid PLA2 (BaPer-PLA2a). For purification, in DEAE Sephadex-A50, Sephadex-G75 and an automated medium pressure system-NGC were used. BaPer-PLA2a had a specific activity of 34.1 U/ mg and a MW of ~ 14.5 kDa by SDS-PAGE, non-reducing conditions. From venom were obtained total RNA, to synthesis of cDNA and an amplified of ~ 480 bp. A mature protein of 124 amino acids was deduced from the cDNA sequence with a pI (4.41), being an acidic isoform, likewise presented primary structure with conserved regions and residues His48, Asp49 and Tyr52 identified in the catalytic center. Additionally, the structural theoretical model has an identity greater than 70 % with other acidic PLA2. Finally, BaPer-PLA2a did not have myotoxic activity, however, when combined with the basic PLA2 isoform increased the last 's myotoxic activity in 21.58 %.

Total selenium and celular viability for obtaining selenium-yeast

Resumen: Se obtiene selenio-levadura mediante el cultivo de la levadura Saccharomyces cerevisiae LALVIN Bourgovin RC 212 en el medio YEPD, con la adición de selenito de sodio (en concentraciones de 2 a 10 mg Se(IV)/L) durante la fase de crecimiento exponencial, después de 48 horas a 30°C y 200 rpm. La cuantificación de selenio total intracelular en la selenio-levadura es factible con el método espectrofotométrico almidón-yoduro a 590 nm y la adición de 8 mg Se(IV)/L proporciona mayor biomasa, una viabilidad celular superior al 90 %, coloración rosada y un contenido de selenio total intracelular de 738±30 mg/kg en base seca. Finalmente, la metodología utilizada para determinar el porcentaje de viabilidad celular y el método analítico propuesto para cuantificar el selenio total intracelular, son alternativas accesibles para el control del bioproceso.

Abstract: Selenium-yeast is obtained by the culture of Saccharomyces cerevisiae LALVIN Bourgovin RC 212 in the medium YEPD, with sodium selenite addition (concentrations of 2 to 10 mg Se(IV)/L) during exponential growth phase, after 48 hours at 30°C and 200 rpm. Total intracellular selenium quantification in the selenium-yeast is feasible with the starch-iodine spectrophotometric method at 590 nm and the addition of 8 mg Se(IV)/L yields the most biomass, a >90% cellular viability, pink coloration and a total intracellular selenium of 738±30 mg/kg in dry basis. Finally, the used methodology to find the cellular viability and the analytical method proposed to determine the total intracellular selenium are accessible for monitoring the bioprocess.