Estudio y caracterización de la composición química de compuestos orgánicos volátiles (COVs) en Plantas Medicinales y Aromáticas

Se realizará el estudio y caracterización química de la fracción orgánica volátil (COVs) presente en plantas Medicinales y Aromáticas. Dicho estudio se llevará a cabo mediante la utilización de la Microextracción en Fase Sólida (SPME) y posterior análisis cuali-cuantitativo por Cromatografía Gaseosa adosada a un Espectrómetro de Masas (GC-MS). Mediante el estudio y caracterización de los compuestos orgánicos volátiles presentes, se tratará de establecer similitudes y diferencias en especímenes de flora autóctona perteneciente al mismo género pero de diferentes especies. Además de esto, se tratarán de establecer las mejores condiciones de conservación y almacenamiento de aquellas plantas aromáticas que posean importancia económica reconocida (estabilidad de los COVs responsables de las características aromáticas, durante el proceso de conservación y almacenamiento). Por otra parte, se realizará la formación de recursos humanos en el área de la química orgánica analítica.

Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

Estudio y caracterización de compuestos orgánicos volátiles en plantas medicinales y aromáticas.

Se realiza el estudio y caracterización quí­mica de la fracción orgánica volátil (COVs) presente en plantas Medicinales y Aromáticas, mediante la utilización de la Microextracción en Fase Sólida (SPME) y posterior análisis cuali-cuantitativo por Cromatografí­a Gaseosa adosada a un Espectrómetro de Masas (GC-MS). A través del estudio y caracterización de los compuestos orgánicos volátiles presentes, se busca establecer similitudes y diferencias en especí­menes de flora autóctona perteneciente al mismo género pero de diferentes especies. En el caso de plantas aromáticas usadas en tecnologí­a de alimentos, se realizan también estudios sensoriales para investigar posibles correlaciones entre la aceptación por parte de consumidores y la composición de volátiles de las mismas. Además de esto, se trata de establecer las mejores condiciones de conservación y almacenamiento de aquellas plantas aromáticas que poseen importancia económica, evaluando así­ la estabilidad de los COVs responsables de las caracterí­sticas aromáticas, durante el proceso de conservación y almacenamiento

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

Estudio fitoquímico de plantas aromáticas: Usos alternativos de los aceites esenciales

Los primeros estudios de las esencias en especies cultivadas y silvestres prestaron escasa atención a la relación que podría existir entre las características cuali y cuantitativas de las mismas, su carga genética y condiciones ecológicas donde crecen las plantas que las producen. Cuando se tuvo en cuenta que el estudio de los compuestos volátiles de las esencias en especies cultivadas y silvestres, se pudo comprobar las variaciones intraespecíficas en la producción y calidad de las mismas que se presentaban en muchas especies. En los últimos tiempos ha existido un creciente interés en la aplicación de productos naturales como agentes de biocontrol y/o como material de partida en la elaboración de farmacoquímicos (aromoterapia). En este contexto los aceites esenciales toman un gran valor por las potencialidades que presentan como antibióticos, antioxidantes, ansiolíticos, insecticidas y herbicidas. En este contexto los aceites esenciales toman un gran valor por las potencialidades que presentan como antibióticos, antioxidantes, ansiolíticos, insecticidas y herbicidas. Objetivos generales * Caracterizar cuali y cuantitativamente los aceites volátiles producidos en las especies que crecen espontáneamente y las cultivadas en la región del centro y noroeste de la Argentina. * Realizar el relevamiento de la flora regional para la búsqueda de nuevas esencias. * Proponer usos alternativos de los aceites esenciales. * Transferir los resultados hacia las industrias farmacéutica, de perfumería, de los alimentos, etcétera. Objetivos específicos * Conocer la variabilidad de los componentes volátiles de acuerdo a las regiones geográficas en donde crecen las especies. * Utilizar los diferentes compuestos de los aceites esenciales como productos bioactivos (insecticidas, herbicidas, fungicidas), aditivos alimentarios y/o farmacoquímicos.

Caracterización de Compuestos Bioactivos Microencapsulados en Biopolímeros para su Aplicación en la Preservación de Alimentos y en la Formulación de Productos Nutracéuticos.

La exposición a la luz, al aire, a elevadas temperaturas y el almacenamiento prolongado produce alteraciones nutricionales y organolépticas en alimentos. Las modificaciones nutricionales pueden ser causadas por especies reactivas de oxígeno (ROS), las cuales producen oxidación de proteínas, lípidos, vitaminas, etc. Mientras que las alteraciones organolépticas involucran pérdidas del flavor por la generación de compuesto volátil off-flavor, debido principalmente al desarrollo de microorganismos y a oxidaciones. Compuestos bioactivos (CB) tales como carotenoides (Car) y flavonoides (Fl) cumplen relevantes funciones biológicas, entre las que se pueden destacar la capacidad antioxidante, antimicrobiana y antitumoral, entre otras. El propósito de este proyecto es el estudio de propiedades biológicas en particular capacidad antioxidante y antimicrobiana de CB como Car y Fl microencapsulados en biopolímeros para determinar el efecto de los mismos sobre las alteraciones nutricionales y organolépticas en alimentos durante el almacenamiento. Los CB serán microencapsulados por secado por aspersión spray drying, atrapamiento en liposomas o múltiple emulsificación evaporación de solvente, utilizando goma arábica, lecitina o quitosano como materiales de pared. Se estudiará la capacidad de los compuestos bioactivos y de los materiales de pared para desactivar ROS por espectroscopia de absorción UV-Vis. Se determinará la actividad antimicrobiana de los mismos frente a microorganismos especialmente psicrotrofos, por difusión en discos sobre placa de agar previamente inoculadas, por curvas de crecimiento y por ensayos de viabilidad. Posteriormente se analizarán las alteraciones nutricionales y organolépticas en muestras de leche en condiciones de iluminación y temperatura que simulen las de almacenamiento. Para tal fin, se evaluará la estabilidad de proteínas y vitaminas, por electroforesis capilar, la formación de compuestos volátiles se determinará por cromatografía de gases y el desarrollo de microorganismos por recuento estándar en placa. Finalmente se evaluará el efecto de la adición de carotenoides y flavonoides microencapsulados sobre la degradación de proteínas y vitaminas, la formación de off-flavor y el desarrollo de microorganismos durante el almacenamiento de leche. Con este proyecto se pretende determinar tanto la capacidad antioxidante como antimicrobiana de carotenoides y flavonoides puros y microencapsulados, así como de los biopolímeros usado para la microencapsulación y su potencial aplicación como conservantes en leche en la formulación de productos nutracéuticos.

Calidad química y sensorial de alimentos: desarrollo de metodologías analíticas basadas en la utilización de HS-SPME/GC y aceptabilidad sensorial para la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios.

El concepto de calidad ha evolucionado en los últimos años adquiriendo un extraordinario protagonismo. Un alimento puede ser descripto mediante una serie de parámetros o variables que se transforman en atributos de calidad por la percepción y preferencias de un usuario. Los valores que deben alcanzar los atributos para que la adecuación sea positiva, son las especificaciones de calidad. Entre los atributos de calidad de un alimento se encuentra la organoléptica o sensorial, que puede ser definida, medida y ponderada, estableciéndose niveles de confianza para el cumplimiento de las especificaciones de calidad acordadas. Los componentes químicos volátiles del alimento, estimulan las terminales sensitivas de boca y nariz, afectando a los atributos olor, aroma, fragancia, gusto y flavor. Por lo tanto, identificar dichos componentes y determinar su proporción en el producto es de vital importancia para establecer correlaciones con las respuestas sensoriales. En el presente proyecto se desarrollarán metodologías analíticas basadas en Microextracción en Fase Sólida del Espacio de Cabeza seguida de Cromatografía Gaseosa (HS-SPME/GC) y en aceptabilidad sensorial para su aplicación en la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios, con la finalidad de identificar los compuestos volátiles responsables de la aceptación o rechazo de los productos investigados, de evaluar el efecto del almacenamiento sobre las características de los mismos, y establecer similitudes y diferencias entre los perfiles químicos de diferentes productos del mismo tipo. Además, se realizarán protocolos de control de calidad para las muestras estudiadas.