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PROYECTOS

Neurobiología de Plantas, un apasionante y novedoso campo de investigación

La era metabolómica muestra importantes y recientes avances en el campo de investigación concerniente al metabolismo secundario de plantas. Sin embargo, solamente se han descubierto y estudiado unos pocos fitoquímicos entre los cientos de miles de metabolitos secundarios producidos por plantas. En algunos casos, no han sido aún completamente dilucidados los roles funcionales de algunos compuestos en plantas. Por otro lado, se han descubierto algunas moléculas “originales” en plantas. Este es el caso de metabolitos “animales” típicos pero no exclusivos, tales como neuro- transmisores de mamíferos y neurohormonas indolamínicas (melatonina y serotonina), y catecolaminas (dopamina, norepinefrina y epinefrina).

 

Melatonina (MT, N-acetil-5-metoxitriptamina) es una indolamina ampliamente distribuida en la naturaleza, producida por los organismos unicelulares, plantas, hongos y animales. Desempeña un papel importante en la regulación de los ciclos fisiológicos, ya que su síntesis es muy dependiente de las condiciones de exposición a la luz. Además de la actividad hormonal, se ha demostrado en innumerables publicaciones que es un antioxidante potente y eficaz, presenta actividad inhibitoria sobre algunas formas de cáncer y muestra efectos beneficiosos sobre los trastornos neuronales. Esta indolamina se creía exclusiva del reino animal. MT ha sido detectada en hojas, flores, frutos y semillas de muchas plantas. Mientras que en vinos se han reportado muy recientemente la presencia de isómeros (MTIs) de esta indolamina.  Las concentraciones de MT difieren entre especies, entre variedades de una misma especie y según ciertas condiciones ambientales. Se ha detectado MT en la mayoría de las 108 hierbas medicinales utilizadas en medicina tradicional china. Notablemente, los mayores niveles se encontraron en los fitofármacos utilizados para tratar enfermedades relacionadas con radicales libres. Por otro lado, se han encontrado niveles elevados de MT en aceite de oliva, alimento que junto con el vino tinto es asociado a los efectos beneficiosos para la salud de la dieta mediterránea. A pesar de los recientes avances, el conocimiento de la función biológica de MT en plantas es muy limitado. 

 

Desarrollo de sensores electroquímicos desechables y su aplicación a la detección de analitos de interés agroalimentario

 

 

La sociedad actual demanda metodologías analíticas sencillas, de bajo coste, rápidas, asequibles para personal no especializado y fácilmente automatizables y miniaturizables para su implementación en dispositivos de relevancia clínica, alimentaria y medioambiental. En este ámbito los sensores electroquímicos ofrecen una alternativa interesante para el desarrollo de estas metodologías, ya que ofrecen grandes ventajas para la fabricación de dispositivos de bajo coste y fácilmente automatizables, con capacidad de multidetección para el análisis sensible, específico y rápido. 

Los últimos avances en sensores electroquímicos conducen a novedosas metodologías de fabricación y mejoras en las técnicas de análisis que hace que los sensores electroquímicos sean susceptibles de ser integrados en distintos sistemas de monitorización. Estos sensores son capaces de ofrecer información sobre diferentes factores en tiempo real. Hoy en día, el desarrollo de sensores químicos se presenta como una de las áreas más activas de la química analítica. Entre los sensores químicos, los electroquímicos, en los que el elemento transductor basa su respuesta en la medida de una propiedad eléctrica generada en un sistema electródico (potencial, corriente, relación de corriente-potencial), son los más estudiados. Según la técnica electroquímica utilizada, se dividen en conductimétricos, potenciométricos y amperométricos. Este tipo de transductores se caracteriza por su robustez, su sencilla y económica fabricación, su amplio intervalo de linealidad y cortos tiempos de respuesta.

 

Los compuestos fenólicos juegan un importante rol en plantas, alimentos y en los seres humanos. Es uno de los grupos más importantes, numerosos, y ampliamente distribuidos en el reino vegetal, siendo sintetizados durante el desempeño normal y en respuesta a diferentes situaciones (estrés biótico y abiótico, radiación UV, etc.). 

En particular, se ha reportado que los fenoles naturales presentan excelentes propiedades como conservantes de alimentos como así también un importante rol en la protección contra un gran número de enfermedades como la aterosclerosis, disfunción cerebral y algunos tipos de cáncer. Además los polifenoles tienen muchas aplicaciones industriales, por ejemplo pueden ser usados como colorantes y conservantes naturales tanto en alimentos como en pinturas, papel y cosméticos. Por estas razones es de mayor importancia contar con metodologías analíticas que permitan caracterizarlos en matrices vegetales y alimenticias de manera eficiente, rápida, sencilla y de bajo costo.

 

Período:

2015-2016. Monto: USD 35.000. Financiamiento: Fondo Pérez Guerrero para la Cooperación Sur-Sur ( G77+China).

Integrantes:

-Grupo Química Analítica Instituto de Biología Agrícola de Mendoza- CONICET- Universidad Nacional de Cuyo

- Universidad es Federal do Recôncavo do Bahia, UFRB, Brasil.

- Unidad de Tecnología de Alimentos / Facultad de Agronomía - UDeLaR / Universidad de la República / Uruguay

- Cátedra de Química Analítica / Facultad de Química - UDeLaR / Universidad de la República / Uruguay.

 

Evaluación Analítica de los efectos producidos en la calidad del vino por factores medioambientales.

Breve descripción:

La vid es el cultivo frutícola de mayor importancia a nivel mundial. Siendo su principal destino la producción de vino. La calidad organoléptica de los vinos es un factor preponderante a la hora de alcanzar vinos de alta calidad que permitan un elevado valor agregado para la industria. Los mismos son afectados por prácticas de manejo que modifican los niveles de fitohormonas o por acción de diferentes señales ambientales. De esta manera el perfil metabólico, al verse influenciado por las condiciones particulares de una región, determina también una marca o denominación de origen geográfica relacionada al terruño. Es por esta razón que la caracterización del perfil de compuestos de minoritarios (polifenoles, antocianos, terpenos, metales, entre otros) presentes en vinos adquiere una relevancia significativa desde el punto de vista científico-tecnológico. En el marco de este proyecto se prevé el estudio de la influencia de factores ambientales tales como la calidad del suelo, agua de riego, radiación y factores climáticos de tres regiones productivas de América Latina, Argentina, Brasil y Uruguay, con características marcadamente diferentes. Así, las partes que conforman este proyecto visualizan este financiamiento como una "semilla" para con el tiempo, generar una gran red de colaboración e integración de países latinoamericanos productores de vid con condiciones ambientales diferentes.

Generación de estrategias analíticas sustentables para  la determinación de analitos de interés agro alimentario. 

Período:

2015-2017. Monto: 210.000. Financiamiento: CONICET.

 

Con el propósito de reducir el impacto ambiental del proceso analítico total, se evalúan técnicas de vanguardia para las etapas de preparación de muestras, separación y detección. De esta manera se persigue el objetivo principal de desarrollar nuevos sistemas de extracción y clean-up miniaturizados y automatizables para la extracción de metabolitos bioactivos basados en la utilización de diferentes principios físico-químicos acoplados a separaciones cromatográficas (UPLC-MS/MS, HPLC-FM, HPLC-MWD) y Electroforesis Capilar (CE). Se estudian metabolitos tales como compuestos fenólicos, carotenoides e indolaminas en matrices vegetales de vid, tomate y olivo. Las estrategias desarrolladas buscan minimizar y/o eliminar el uso de solventes orgánicos, optimizar la selectividad de extracción, evitar la interconversión de especies, simplificar los procedimientos, obtener reproducibilidad, precisión y recuperación satisfactorias, disminuir tiempos de análisis, y garantizar mínimos costos.

De esta manera como objetivos específicos se proponen el desarrollo de técnicas miniaturizadas basadas en extracción asistida por ultrasonido, microondas (con especial énfasis en extracción por microondas libre de solventes, SFME), extracción en fase sólida y método QuEChERS. La utilización de solventes verdes como los tensoactivos y los solventes eutécticos naturales (NADES) también será evaluada en la generación de microsistemas sustentables. Además se desarrollan técnicas de preconcentración innovadoras off-line, in-line y on-line previo a CE con el objeto de alcanzar menores límites de detección. Para alcanzar este objetico se evaluan las siguientes estrategias: extracción por cloud point (simple y dual), SPE mediada por nanomateriales, stacking en diversos modos, isotacoforesis transciente, sweeping y sus combinaciones. En el mismo sentido se desarrollan nuevas fases pseudoestacionarias para electroforesis capilar basadas en micelas de agentes tensoactivos, ciclodextrinas, materiales porosos monolíticos y nanomateriales. Asimismo, se estudian las plataformas de separación con fases estacionarias diversas para LC (cromatografía de fase reversa C18 y C8 y de interacción hidrofílica (HILIC)) para las muestras complejas propuestas.

Las herramientas desarrolladas permitirán la integración entre la agricultura de calidad y el medio ambiente, la seguridad alimentaria, impacto sobre la salud humana y factores legales (detección de falsificaciones, declaración errónea de variedad/origen/edad, adulteraciones, etc.). Desde otro punto de vista, se logrará contribuir a la dilucidación del rol fisiológico de metabolitos bioactivos recientemente descubiertos en plantas, como es el caso de las indolaminas, otorgando herramientas fundamentales para disciplinas como la metabolómica.

Caracterización analítica y sensorial de aceites de oliva monovarietales de Mendoza. 

Período: 

2014-2015.Monto: $15.000. Financiamiento: Secretaría de Ciencia y Técnica, Universidad Nacional de Cuyo (SECTyP-UNCuyo).

 

Los aceites de oliva virgen (AOV) extraídos a partir de una única variedad (monovarietales) resultan muy valorados debido su flavor característico. Mendoza es uno de los principales productores de AOV en la región de Cuyo. Por lo tanto, el estudio de los aceites monovarietales producidos en nuestra provincia, en particular los extraídos de aceitunas del cultivar Arauco, emblemático de nuestro país, constituye una temática de gran relevancia científica y económica.

El objetivo general del presente trabajo es caracterizar los AOV monovarietales producidos en Mendoza a través de la cuantificación de sus componentes volátiles y fenólicos mediante metodologías de elevado impacto científico; estudiando la influencia de los componentes minoritarios sobre las características sensoriales, las propiedades antioxidantes y la clasificación varietal de los AOV. Los cultivares de olivo seleccionados son Arauco, Arbequina, Farga, Empeltre, Frantoio y Manzanilla.  

Se analizan muestras comerciales de AOV extra y muestras control de extracción en equipo piloto. El análisis de compuestos volátiles se realiza mediante Cromatografía de Gases con detector de Espectrometría de Masas y el de compuestos fenólicos por Cromatografia de Liquidos y Electroforesis Capilar. La capacidad antioxidante de los extractos

fenólicos se realizar mediante tres técnicas distintas. Por otro lado se realizara el análisis sensorial de las muestras por el Panel de Cata Mendoza de Aceite de Oliva perteneciente a la Facultad de Ciencias Agrarias, el cual se encuentra oficialmente reconocido por el Consejo Oleícola Internacional (COI). Los datos obtenidos mediante análisis químico y sensorial, acoplados a análisis

quimiométricos, permitirán la caracterización y la clasificación varietal de los aceites monovarietales estudiados, identificando compuestos y/o descriptores sensoriales, con elevado poder discriminante.

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