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A Highly Efficient Biocatalytic Conversion of Renewable Pectic Polysaccharide Biomass into Bioactive Oligogalacturonides

highly efficient bioatalytic Conversion


ACS Food Sci. Technol. 2021, XXXX, XXX, XXX-XXX
Publication Date:February 15, 2021 https://doi.org/10.1021/acsfoodscitech.0c00040
© 2021 American Chemical Society

Abstract
The quest for an efficient biodegradation of pectic polysaccharides into sustainable oligogalacturonide (OG) products for a recent bioactivity study and application is currently underway. This study reported highly efficient degradation of pectin into OGs (DP2–DP10) by a polygalacturonase (i.e., AnPG28A from Aspergillus niger). The activity of AnPG28A toward low-methoxyl pectin reached 42897 units/mL, and the protein concentration was 7.7 g/L after 96 h, the highest of the reported values. For further processing of commercial pectins to produce OGs, the physicochemical properties of different kinds of commercial pectins on the market were characterized. The preparation of high-purity OG standards (DP2–DP7) was achieved with polygalacturonic acid as a substrate by high-performance liquid chromatography, which helps the preparation of OG, its usage, and the study of its functional characteristics. Moreover, further OG production pilot experiments were performed on the basis of a response surface methodology. The OG yield was approximately 65% on the pilot scale. AnPG28A has many advantages, such as easy, inexpensive preparation, greenness, and excellent catalytic activity. The high yield and quality of OGs and the sustainability and eco-friendly process support the forthcoming commercialization of the biocatalytic transformation of pectin into high-value-added OGs.

Fuente: American Chemical Society

Rosalind Franklin (1920-1958) por Beatriz S. Méndez

Tapa de Time Magazine (1953) Rosalind Franlklin Visionary Scientist.

AutoraBeatriz S. Méndez
Departamento de Química Biológica. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina
bea@qb.fcen.uba.ar

Rosalind Franklin nació en Londres el 26 de julio de 1920. Hija de una familia culta y de muy buena posición económica tuvo una excelente educación familiar y escolar. En su hogar aprendió a pensar por sí misma y a defender sus ideas y convicciones. Tal vez, como se vio más adelante, esta actitud pudo ser perjudicial en esos tiempos.

Se educó en escuelas privadas de alto nivel distinguiéndose en ciencias, latín e idiomas extranjeros. Una anécdota, que ya perfilaba sus intereses científicos, se dio al obtener a los 15 años como premio escolar un libro de su elección. El elegido fue New Pathways in Science que trataba entre otros temas la teoría cuántica y energía sub atómica.

A los 18 años Rosalind entró en la Universidad de Cambridge para estudiar Ciencias Naturales. Allí por supuesto se destacó como estudiante y también participó en varias de las sociedades estudiantiles que poblaban Cambridge. Obtuvo su graduación luego de tres años de estudio, los últimos dos durante la segunda guerra mundial y recibió una beca de la Universidad que le permitió encarar su doctorado. El tema desarrollado fue a partir de su observación sobre la capacidad de los poros del carbón para permitir el pasaje de moléculas de determinado tamaño. Obtuvo su doctorado en 1945, a la par que produjo cinco publicaciones en revistas científicas. Estas tareas coincidieron con el fin de la guerra lo que le permitió mayor libertad para elegir temas para su etapa postdoctoral.

Distintos contactos en conferencias científicas la acercaron al equipo presidido por Jaques Mering que mediante difracción de rayos X estudiaba la estructura de sustancias amorfas, entre ellas el rayon. Fue así como en 1947 Rosalind se integró, como investigadora postdoctoral, a dicho equipo en el Laboratorio Central de Servicios Químicos del Estado en París y se convirtió en una consumada experta en el estudio de estructuras mediante difracción de rayos X. Analizó principalmente el proceso de transformación del carbón amorfo en grafito cristalino. La importancia de los estudios, además de las publicaciones, incluida una en Nature, tenía consecuencia social ya que en la época el carbón se usaba en la industria, en los hogares y en la confección de máscaras de protección para distintas actividades.

Aunque apreciaba el ambiente en Francia comprendió que debía retornar a su país y en enero de 1951 ingresó en el laboratorio de biofísica del King’s College en Londres. Dada su experiencia en difracción de rayos X, John Randall que dirigía la Unidad de Biofísica, decidió que aplicara dicha tecnología al estudio de la estructura de DNA y le asignó a Raymond Gosling, estudiante de doctorado, como su ayudante. En realidad ese trabajo ya había sido iniciado por Maurice Wilkins y Gosling pero con equipos poco avanzados. Como Randall no le comunicó a Wilkins su decisión, allí se estableció una tremenda fricción entre ambos científicos que empañó el logro que se alcanzaría con la dilucidación de la estructura. Aunque hubo más implicados en el tema, desde el principio conviene incluir a Randall quien pensaba que la competencia entre científicos hace adelantar la ciencia.

Rosalind, al poco tiempo de estar en el laboratorio descubrió el B DNA o sea la estructura que se obtiene en condiciones de alta humedad. En medios no acuosos se encuentra la forma A DNA. Un logro verdaderamente importante.

La estadía en King’s se hacía extremadamente incómoda por la relación entre Wilkins y Rosalind. Aumentada aún más por la presencia de James Watson que trataba de averiguar todos los datos de los estudios sobre DNA que ella y Gosling estaban realizando.

Watson no tenía una ocupación fija en Cambridge luego de su participación como estudiante en el grupo de los Fagos de la costa oeste norteamericana y estaba obsesionado por descubrir la estructura del DNA. Para ello contó con la colaboración de Francis Crick quien buscaba nuevos horizontes para sus investigaciones en la universidad. Tras escuchar la presentación de Rosalind sobre B DNA ambos decidieron poner manos a la obra en el análisis de la estructura. El primer experimento no fue exitoso ya que lograron una triple hélice dados sus escasos conocimientos de Química.

Por la molesta situación que había en King´s Franklin decidió partir hacia otro laboratorio, Birbeck College, pero un año antes de su partida mediante la mejora que había introducido en los métodos de difracción por rayos X obtuvo junto su becario Gosling la famosa foto 51 del B DNA, el 6 de mayo de 1952.




Esta es la histórica foto que reveló la estructura del DNA. Perfecta y hermosa fue objeto de culto y objeto del robo que empañó la gloria de su hallazgo (ver más adelante algunos entre muchos reconocimientos). Ver más


Revista QuímicaViva
ISSN 1666-7948 www.quimicaviva.qb.fcen.uba.arNúmero 3, año 19, Diciembre 2020 quimicaviva@qb.fcen.uba.ar

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Crónicas de Ingenios AzucarerosAutor: Andrés López Astudillo


Hacia el año de 1997 recibí mi título de Ingeniera Química (porque ya se había aceptado el hecho de que podíamos ser llamadas ingenieras y no ingenieros) y tuve la fortuna de empezar a trabajar en Cenicaña (Centro de Investigación de la caña de azúcar) bajo el cargo de “joven investigador”, figura creada por Conciencias para vincular profesionales recién egresados a empresas relacionadas con el área de investigación, las cuales servirían como semilleros de futuros investigadores.

Al ingresar a este centro de investigación me fue asignado un tutor, el cual era un Ingeniero Químico de aproximadamente 35 años que se había graduado de la Universidad de Santander y que toda su vida la había dedicado a realizar trabajos en el sector azucarero, era alto, delgado, cabello crespo negro y algo desgarbado, con un cierto aire de intelectual (por no decir de nerd), era una persona muy pasiva y definitivamente con mucho espíritu de investigador, su sueño era realizar un postgrado en el exterior con el fin de asegurar su permanencia en este sector, con él era con quien debería desarrollar mi trabajo principal (el cual se trataba de disminuir la pureza de las mieles finales del proceso azucarero, Anexo 1), y otros proyectos en los que estuvieran trabajando los ingenios de la región y para los cuales pidieran el apoyo de Cenicaña.

Entre esos ingenios se presentó uno, cuyo caso es muy particular. Era uno de los tres más pequeños del sector y su origen se remonta, como lo había mencionado inicialmente, a que surgió cuando dos familias se hicieron amigas y como sus haciendas quedaban vecinas y tenían grandes extensiones de tierra decidieron cultivar caña de azúcar y montar un trapiche para producción de panela, el negocio comenzó a dar frutos y entonces quisieron montar un ingenio para tener como producto principal el azúcar y utilizar las mieles para el funcionamiento del trapiche, pero debido a la reglamentación que salió, para proteger a los pequeños productores de panela, mediante la cual no se podían usar mieles del proceso azucarero, es decir de un ingenio, para la producción de panela, tuvieron que liquidar el trapiche y quedarse solo con el ingenio.

Lo que hacía particular este ingenio no eran sus orígenes, pues otros ingenios de la región surgieron de igual forma, sino que se caracterizaba por las personas y las políticas con las cuales se dirigía, tanto el Gerente como el sub-gerente (que a la vez es el Superintendente de Fábrica o lo que sería su equivalente el Director de Producción) tenían un carácter bastante hostil, por el cual, más que respetados, eran temidos tanto por sus subalternos como por las demás personas que debían realizar trabajos con ellos, pero al parecer esta situación no era solo actualmente, sino que se remontaba a sus orígenes, pues el anterior Superintendente, o sea uno de los fundadores y dueño de la mitad del negocio, era el padre del actual y tenía un carácter y una forma de tratar a las personas muy similar, o según decían, peor que éste.

El Gerente era descendiente de la otra familia fundadora del ingenio, era alto, robusto, escasos cabellos y un tono de voz grave, se caracterizaba porque casi nunca se le veía, llegaba a toda velocidad en su camioneta, salvándose a veces de arrollar a alguien, parqueaba su carro e inmediatamente se refugiaba en su oficina, hablaba muy poco con las personas y era un evento que visitara la fábrica. El Sub-Gerente por su parte era un hombre alto, muy delgado, de cabellos escasos y canosos, vestía unos jeans, una camisa manga corta y tenía una voz grave con un alto nivel autoritario (como es típico en los Superintendentes de los Ingenios). Ambos personajes fumaban de manera extrema, sobre todo en las reuniones a las cuales asistían, sin importar las personas que asistieran, y durante todo el tiempo tomaban grandes cantidades de café.

Cuando mi tutor se enteró que debíamos realizar un trabajo allá, me comentó lo difícil que era tratar con estas personas, especialmente con el sub-gerente, con quien tendríamos contacto directo, pues adicionalmente era una persona que no creía mucho en la investigación y mucho menos en los ingenieros químicos como lo éramos nosotros. Por otro lado, a nadie le gustaba emprender trabajos en este ingenio ya que sus pérdidas de azúcar eran bastante altas y tenía otros problemas que parecían imposibles de solucionar. La calidad de su azúcar no era muy buena como tampoco sus condiciones de limpieza ni había ninguna comodidad en sus instalaciones, pues pensaban que esto no daba ninguna rentabilidad o valor agregado al producto, aún no se manejaba el concepto de que el azúcar era un alimento y pensaban que las personas simplemente debían trabajar.