Método alternativo de obtención de queratina empleando sulfuro de sodio, sin diálisis, para la reconversión de biomasa de la industria avícola

ORJUELA PALACIO, JULIANA MARCELA ; SCIAMMARO, LEONARDO PABLO; ZARITZKY, NOEMÍ E

La Plata

Jornada; 7ma Jornada de Investigación, Transferencia, Extensión y Enseñanza ? Edición 2023; 2023

UNLP

La queratina es una proteína con alto contenido de grupos cistina con enlaces disulfuro (S-S), que la hacen insoluble en solventes polares; es el componente principal de las plumas de pollo, biomasa generada por la industria avícola que puede ser revalorizada para generar biomateriales con aplicación en el campo agrícola, ambiental, etc. Para obtener la queratina de la biomasa es necesario cortar los enlaces (S-S) y los puentes de hidrógeno, sin afectar los enlaces peptídicos. La reducción de los enlaces puede lograrse con agentes reductores como el 2-mercaptoetanol, Ditiotreitol (DTT) ampliamente usados en la industria, sin embargo, muy contaminantes y de alto costo. El sulfuro de sodio (Na2S) actúa como agente reductor de los enlaces (S-S) de las moléculas de cistina dando lugar a aminoácidos libres solubles, es menos tóxico y más económico que los agentes convencionales. La solubilización de las plumas se realizó mediante la reducción con Na2S: Q(a): 5 g de plumas por 1 g de Na2S, C Na2S = 7,8 g/L, 60°C y 1 h; Q (b): 10 g de plumas por 1 g de Na2S, C Na2S = 10 g/L, 30°C a 3, 6 y 24 h. Las dispersiones se filtraron para retirar los residuos sin disolver, se ajustó el pH a 4,2 para precipitar la proteína y se centrifugó (3000 rpm, 10 min, 10°C), los pellets se lavaron con abundante agua destilada, se congelaron a -40ºC y liofilizaron. Con el método Q (a) se alcanzó el mayor rendimiento de solubilización de la biomasa representando un 89% y un 0,25 g proteína/g pluma de proteína soluble medida mediante el método de Biuret. En el método Q (b) el rendimiento aumento con el tiempo de reacción, a las 3 h de proceso se obtuvo un 50% alcanzando el 66% a las 24 h y 0,22 g proteína/g pluma de proteína soluble. El uso de Na 2 S para la obtención de queratina a partir de plumas se ha reportado indicando rendimientos mayores a 80% cuando aplicaron Na2S [500mM] a 50°C, del 65% a partir de las 12 h de con Na 2 S 10 g/L a 30˚C. El análisis estructural (FTIR-ATR) de la queratina confirmó la presencia de bandas características de su forma nativa indicando que en las condiciones de proceso se logró extraer queratina sin degradarla totalmente. El análisis de las masas moleculares (MM) de los hidrolizados se realizó mediante la electroforesis en gel de Tricina/SDS-PAGE, las muestras se incubaron a 100°C por 3 min en condiciones reductoras (DTT 1%p/v). Se identificaron dos fracciones de 66 y 14,4 kDa en todas las muestras. En Q (a) predomina la fracción 14,4 kDa (monómero) sobre la fracción 66 kDa; mientras que en Q (b) la fracción monométrica fue menos notoria, se presentó mayor manchado del gel que incrementa con el tiempo de extracción, esto puede sugerir que ocurrió algún daño en la cadena. La ausencia de fracciones por debajo de 14,4 kDa y menor manchado sugiere que la cadena primaria de la queratina se mantuvo intacta a tiempos cortos de procesamiento Q (a) y Q (b) . La queratina se puede extraer de manera eficiente a partir de las plumas usando Na2S sin diálisis, aplicar 60ºC por 1 h puede aumentar el rendimiento de extracción conservando la estructura de la proteína. Esta metodología es una alternativa viable para la obtención de queratina a nivel industrial.