Obtención de ácido gálico a partir de Caesalpinia spinosa (Fabaceae) “tara” producto de la fermentación en estado sólido

Arnaldoa 31 (1): 139-150, 2024 http://doi.org/10.22497/arnaldoa.311.31107 ISSN: 2413-3299 (online edition) Obtención de ácido gálico a partir de Caesalpinia spinosa (Fabaceae) “tara” producto de la fermentación en estado sólido Obtaining gallic acid from Caesalpinia spinosa (Fabaceae) “tara” product of solid state fermentation Willian Genaro Blas Cerdán Departamento Académico de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, PERÚ https://orcid.org/0000-0001-7581-9297 Willian Antonio Blas Roeder Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, PERÚ https://orcid.org/0000-0002-0469-1844 Gina Genara Zavaleta Espejo Departamento Académico de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, PERÚ https://orcid.org/0000-0001-9087-6767 Heber Max Robles Castillo Departamento Académico de Microbiología y Parasitología, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, PERÚ https://orcid.org/0000-0003-2967-7595 31 (1): Enero - Abril, 2024 139 Blas et al.: Obtención de ácido gálico de Caesalpinia spinosa (Fabaceae) producto de la fermentación en estado sólido José Antonio Saldaña Jiménez Departamento Academico de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, PERÚ https://orcid.org/0000-0001-6111-0869 Jaime Enrique Agreda Gaitán Departamento Académico de Microbiología y Parasitología, Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, PERÚ https://orcid.org/0000-0003-2005-085X Recibido: 12-XII-2023; aceptado: 10-I-2024; publicado online: 30-IV-2024 Resumen Esta investigación se realizó con el fin de obtener ácido gálico por la acción de las enzimas hidrolíticas de Aspergillus niger que degradan los taninos presentes en Caesalpinia spinosa (Fabaceae) “tara”, utilizando un biorreactor de estado sólido. Las fermentaciones se realizaron durante 2, 4 y 6 días a temperatura ambiente, con un pH inicial de 7,0 y un inóculo microbiano de 109 esporas/ ml. La máxima producción se obtuvo 4 días después del proceso de fermentación con una pureza de 28,71% de ácido gálico, según las lecturas proporcionadas por el espectrofotómetro UVVis con lector de microplacas. Según el análisis estadístico, los diferentes tiempos de exposición presentan diferencias significativas. Se determinó que existe una relación directa entre el tiempo de fermentación y la absorbancia. Palabras clave: Acido gálico, Aspergillus niger, Caesalpinia spinosa, biorreactor, estado sólido Abstract This research was carried out in order to obtain gallic acid by the action of the hydrolytic enzymes of Aspergillus niger that degrade the tannins presents in Caesalpinia spinosa (Fabaceae) “tara”, using a solid state bioreactor. The fermentations were carried out for 2, 4 and 6 days at room temperature, with an initial pH of 7.0 and a microbial inoculum of 109 espores/ml. The maximum production was obtained 4 days after the fermentation process with a purity of 28.71% gallic acid, according to the readings provided by the UV-Vis spectrophotometer with microplate reader. According to the statistical analysis, the different exposure times present significant differences. It was determined that there is a direct relationship between fermentation time and absorbance. Keywords: Gallic acid, Aspergillus niger, Caesalpinia spinosa, bioreactor, solid state Citación: Blas, W.; W. Blas; G. Zavaleta; H. Robles; J. Saldaña & J. Ágreda. 2024. Obtención de ácido gálico a partir de Caesalpinia spinosa (Fabaceae) “tara” producto de la fermentación en estado sólido. Arnaldoa 31 (1): 139-150 doi:http://doi.org/10.22497/arnaldoa.311.31107 140 31 (1): Enero - Abril, 2024 Blas et al.: Obtención de ácido gálico de Caesalpinia spinosa (Fabaceae) producto de la fermentación en estado sólido Introducción Caesalpinia spinosa “tara” es un vegetal perteneciente a la familia Fabaceae, proviene del Perú, cuya vaina contiene la mayor concentración de taninos utilizados en la industria (Chambi et al., 2013), principalmente en la fabricación de plásticos y adhesivos, galvanizados, vinos, clarificación, sustituto de la malta en la producción de cerveza, en la industria farmacéutica por su amplio uso terapéutico, en curtiduría por su capacidad de cambiar la estructura dérmica del cuero (Ballesteros et al., 2021; Lasso et al., 2020; Terán et al., 2018). Otro elemento que se obtiene de los taninos de C. spinosa, es el ácido gálico (3,4,5-trihidroxibenzoico) un polifenol que pertenece a los taninos hidrolizables, los cuales tienen propiedades antimicrobianas y anticancerígenas debido a su gran capacidad antioxidante que permiten atrapar fácilmente radicales libres (Wang et al., 2018). El ácido gálico se produce por hidrólisis ácida a partir del ácido tánico, pero los problemas de costos relacionados con su bajo rendimiento y pureza deben llevar a nuevas opciones, como la utilización de tanasas de un microorganismo (Terán et al., 2018). Las hidrolasas del ácido tánico, comúnmente conocidas como tanasas, son una de las enzimas hidrolíticas microbianas más importantes, que fue descubierta accidentalmente por Van Teighem (1987) quien llegó a demostrar la formación de ácido gálico durante la fermentación de taninos por Aspergillus niger (Prigione et al., 2018; Dhiman & Mukherjee, 2020). De hecho, se desarrollaron muchos sistemas de fermentación para la producción de enzimas por parte de hongos; entre ellas se pueden mencionar: fermentación líquida superficial, fermentación sumergida y fermentación en estado sólido. La fermentación en estado sólido (FES) consiste en hacer crecer un microorganismo sobre el sustrato, utilizando una fuente de nitrógeno y nutrientes minerales bajo ciertas condiciones como humedad, pH, aireación y temperatura. FES no presenta agua libre en su estructura, pero llega requerimiento de humedad (Gmoser et al., 2019; Wang et al., 2019). En los últimos años, los procesos de fermentación sobre sustrato sólido han recibido gran atención por parte del mundo científico; como resultado, se realizaron muchas investigaciones para su aplicación en la obtención de enzimas, ácidos orgánicos colorantes y otras sustancias de interés en las industrias alimentarias (Wang et al., 2019). Este proceso tiene la capacidad de mostrar un alto rendimiento en la transformación de sustrato en producto con menor inversión, comparando su costo de producción con la tradicional fermentación sumergida. Además, esta es una alternativa para el aprovechamiento de materiales de desecho provenientes de la agroindustria (Sandhu & Punia, 2017; Lasso et al., 2020; Li et al., 2020; Melnichuk et al., 2020). Los FES utilizan sustratos naturales que sirven como fuente de nutrientes y soporte físico para los microorganismos; el bajo contenido de humedad no permite que se desarrolle un grupo de microorganismos, especialmente levaduras y hongos. La FES implica que específicamente se pueden cultivar hongos filamentosos, porque tienen ciertas características que los hacen más adecuados para su crecimient (...truncated)