Integrantes: Q.F. Fernando Torres Vela Ing. María Mercedes Vargas Vilca Bachiller en Ing. Biotecnológica. Doménica Dongo Martínez

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Ángel Ferreyra Palma
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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE

BIOTECNOLÓGICAS Extracción y análisis de

de la cosecha de la quinua (Chenopodium quinoa),

para el desarrollo de colorantes en la industria

1 UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS, BIOQUIMICAS Y BIOTECNOLÓGICAS Extracción y análisis de metabolitos secundarios a partir de los residuos de la cosecha de la quinua (Chenopodium quinoa), mediante una técnica biotecnológica enzimática, para el desarrollo de colorantes en la industria de la región sur andina del Perú Integrantes: Q.F. Fernando Torres Vela Ing. María Mercedes Vargas Vilca Bachiller en Ing. Biotecnológica. Doménica Dongo Martínez

2 Introducción

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4 El pedregal

6 COLORantes naturales

7 Betalainas

9 Objetivos

10 OBJETIVOS PROPUESTOS DEL PRIMER SEMESTRE

11 OBJETIVOS PROPUESTOS PARA EL SEGUNDO SEMESTRE

12 Metodología

13 Recolección de muestra Estabilización de la planta Extracción enzimática Preparación y almacenamiento del inóculo Siembra del inóculo para producción de enzimas Extracción de enzimas Medición de Actividad Enzimática Kit de Glicemia Prueba de Bradford Método de Nelson-Somogy Rastrojo de Quinua Blanca rosácea y Roja Muestras frescas de Quinua Blanca Lavado y pesado con Hipoclorito de rosácea Roja. sodio al % Secado Pulverizado Siembra de Aspergillus niger y Trichoderma sp. Recolección Sustrato; rastrojo de esporas de Q.Blanca con NaCL 0,9% rosácea y Q.Roja Inoculación con 4,5 x 10^7 Solución de lavado: 10 ml de esporas Tween 80 al 0.1% 10 ml de Buffer Acetato Celulasas Actividad especifica de Pectinasas y Celulasas Pectinasas Prueba de Ovoalbumina Actividad amilásica Proteasas Amilasas

Obtención del colorante ENZIMATICAMENTE Rastrojo Planta de quinua: Tallos, hojas y panoja Obtención del colorante SIN ENZIMAS Planta de quinua: Tallos, hojas y panoja Estabilidad en la Extracción del

14 Obtención del colorante ENZIMATICAMENTE Rastrojo Planta de quinua: Tallos, hojas y panoja Obtención del colorante SIN ENZIMAS Planta de quinua: Tallos, hojas y panoja Estabilidad en la Extracción del colorante Análisis de los colorantes extraídos Rendimiento (%) de los colorantes extraídos Análisis Estadístico Almacenamiento a T ambiente Degradación de los Extractos enzimáticos Análisis físico Análisis cualitativo Análisis cromatográfico (placa Silica gel) Tiempo: 1 semana Variación de ph y color Tiempo: 4 días Variación en rendimiento de extracción de colorante. ph Densidad Determinar longitud de onda: nm Panojas Hojas Tallos Desviación estándar

15 Obtención de las enzimas de interés

16 Tabla N 1. Sistemas FES para la extracción enzimática MUESTRA (Rastrojo) INDUCTOR Solución de lavado Aspergillus 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

17 Obtención de colorante a partir de rastrojo Análisis físico y cualitativo

18 Obtención de colorantes de la planta de quinua Hipoclorito de sodio 10ppm Panoja Hojas Tallos y ramas 120 rpm por 90 minutos a temperatura ambiente. 120 rpm por 90 minutos a temperatura ambiente. Análisis físico y cualitativo 40ºC por 2 a 3 días

19 Resultados

20 1.- Características de las muestras recolectadas en cuanto al color. Muestra Panojas Hojas Tallos A Amarillo Verdes sin pigmentación Verdes con poca pigmentación roja B Morado Verdes con Pigmentación roja Verdes con bastante pigmentación roja C Rosado Oscuro Verdes con Pigmentación roja Verdes con bastante pigmentación roja D Rosado Claro Verdes sin pigmentación Verdes con bastante pigmentación roja E Rojo Verdes con leve pigmentación roja Verdes con bastante pigmentación roja

21 1.1.- Tratamiento de las muestras Muestras Parte de la muestra Peso Fresco (g) Peso Seco (g) Peso Muestra triturada (g) A Q. Blanca B Q. Roja C Q. Roja D Q. Roja E Q. Roja Hojas Panoja Tallo Hojas Panoja Tallo Hojas Panoja ,86 Tallo Hojas Panoja ,20 70,52 Tallo Hojas Panoja Tallo

22 2.- Extracción de los complejos enzimáticos Sistemas FES Peso Total (g) Peso Placa/Tapa(g) Peso Neto (g) Volumen Extracto de Enzimas (ml) QrPN Buffer QrPN Tween QbPT Buffer QbPT Tween QbCN Tween QbCN Buffer QbPN Tween QrCN Tween QrCN Buffer QbPN Buffer QbCT Buffer QbCT Tween QrPT Buffer QrPT Tween QrCT Buffer QrCT Tween (*) Qr: Quinua Roja, Qb: Quinua Blanca, C: Celulosa, P: Pectina, T: Trichoderma, N:

23 3.- Medición de la actividad enzimática 3.1. Para celulasas 3.2. Para pectinasas

24 3.1.- Actividad enzimática para Celulasas

25 3.2.- Actividad enzimática para Pectinasas

26 4.2. Colorantes Obtenidos a partir de Panojas, Tallos y Hojas de las plantas de quinua con diferentes volúmenes de Extracto enzimático de Celulasa y Pectinasa. 4.- Obtención de los Colorantes Naturales a partir de Residuos de Quinua Colorantes Obtenidos a partir de los rastrojos de la quinua Utilizando diferentes volúmenes de Extractos enzimáticos de Celulasa y Pectinasa.

27 4.1.- Colorantes Obtenidos a partir de los rastrojos de la quinua Utilizando diferentes volúmenes de Extractos enzimáticos de Celulasa y Pectinasa. Sustrato (Rastrojo) Extracto Enzimático (ml) Volumen colorante obtenido (ml) Color inicial QUINUA BLANCA QUINUA ROJA QUINUA BLANCA Pectinasa celulasa Pectinasa celulasa Mezcla de extractos enzimáticos Mostaza oscuro Marrón claro Marrón oscuro Naranja rojizo Marrón claro Naranja oscuro Café mostaza Café amarillento Café naranja

28 4.2.- Colorantes Obtenidos a partir de Panojas, Tallos y Hojas de las plantas de quinua con diferentes volúmenes de Extracto enzimático Panoja A B Peso sustrato Para las panojas: Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) 4 g 8 g 4 g 8 g Color Mostaza Mostaz a Mostaz a Marrón Marrón Marrón Morado claro Morado claro Morado claro Panoja C D Peso sustrato Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) Color Morado oscuro Morado oscuro 4 g 8 g 4 g 8 g Morado oscuro Palo Rosa claro Palo Rosa claro Palo Rosa claro Palo Rosa oscuro Palo Rosa oscuro Palo Rosa oscuro Crema rosáceo Crema claro Crema claro Crema rosáceo Crema rosáceo Crema rosáceo

Panoja Peso sustrato Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) E 1.5 g 3.0 g 0.040 0.020 0.010 0.040 0.020 0.010 12.

29 Panoja Peso sustrato Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) E 1.5 g 3.0 g Color Fucsia oscuro Fucsia oscuro Fucsia claro Fucsia claro Fucsia claro Fucsia oscuro

30 Para las Hojas: Hojas A B C Peso sustrato 1 g 1 g 1 g Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) Color Mostaza oscuro Mostaza Mostaza Guinda Guinda Rojo vino Hojas D E Peso sustrato 1 g 1 g Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) Color Mostaza Mostaza Mostaza Marrón Marrón verdoso Mostaza Marrón rojizo Rojizo naranja Rojizo naranja Las hojas provenientes de la planta B y E fueron nuevamente de las que se obtuvieron colores rojizos.

Para los Tallos: Tallos y ramas A B Peso sustrato 1.75 g 3.5 g 1.75 g 3.5 g Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) Color 0.018 0.009 0.004 0.036 0.018 0.009 0.018 0.009 0.004 0.036 0.018 0.009 33.

31 Para los Tallos: Tallos y ramas A B Peso sustrato 1.75 g 3.5 g 1.75 g 3.5 g Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) Color Amarillo claro Amarillo claro Amarillo claro Amarillo Amarillo Amarillo Fucsi a oscur o Fucsi a claro Fucsi a Rojo cereza Rojo cerez a Rojo cereza Tallos y ramas Peso sustrato Extracto Enzimático (ml) Volumen Colorante (ml) E 1.2 g Color Rosado Rosado Rosa palo

32 4.3.- Rendimientos de los Colorantes Naturales. Para los Rastrojos: Sustrato (Rastrojo) QUINUA BLANCA Extracto Enzimático (ml) Pectinasa celulasa Peso inicial sustrato (g) Peso neto colorante (g) Rendimiento residuo solido (%) QUINUA ROJA QUINUA BLANCA Pectinasa celulasa Mezcla de extractos enzimático s

33 Para las Panojas: PANOJAS Extracto Enzimático (ml) Peso inicial sustrato (g) Peso neto colorante (g) Rendimiento residuo solido (%) A (Mostaza) B (Morado) C (Palo rosa)

34 PANOJAS Extracto Enzimático (ml) Peso inicial sustrato (g) Peso neto colorante (g) Rendimiento residuo solido (%) D (Crema rosáceo) E (Fucsia)

35 Para las Hojas: HOJAS Extracto Enzimático (ml) Peso inicial sustrato (g) Peso neto colorante (g) Rendimiento residuo solido (%) A B C D E

36 Para los Tallos y Ramas: TALLOS Y RAMAS A (Mostaza) B (Fucsia) E (Rosado) Extracto Enzimático (ml) Peso inicial sustrato (g) Peso neto colorante (g) Rendimiento Residuo solido (%)

37 5. Rendimiento de colorantes naturales por disolución con agua MUESTRA Peso inicial sustrato (g) Peso neto residuos orgánicos(g) Rendimiento Residuo solido (%) Color A Mostaza PANOJ AS B Rojizo C Crema oscuro D Amarillo E Amarillo verdoso A Mostaza oscuro HOJA S B Marrón C Marrón D Marrón E Mostaza amarillento A Mostaza TALLO S Y RAMA S B Café C Amarillo D Crema oscuro E Amarillo

38 6. Análisis físico y cualitativo de los colorantes Análisis Físico Para Rastrojos: Sustrato (Rastrojo) QUINUA BLANCA QUINUA ROJA Densidad [Enzimas] (%) ph (g/ml) Pectinasa celulasa Pectinasa celulasa Análisis Físico Muestra Para Residuos de la planta: ph inicial ph final Densidad (g/ml) Panojas A, B, C, D, E Hojas A, B, C, D, E Tallos y ramas A,B, y E

39 Conclusiones

41 Agradecimientos ü FONDECYT - CONCYTEC por financiar el presente proyecto de investigación. ü Centro Interdisciplinario de Investigación de la Católica (CICA) de la Universidad Católica de Santa María, que brinda el laboratorio y apoyo. ü Agricultores de El Pedregal por brindarnos las muestras de quinua.

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