Aprovechamiento de biomasa lignocelulósica de semilla de aguacate (Persea Americana Mill): evaluación de la capacidad fungistática y adsorción de metales pesados en solución acuosa

En la actualidad, uno de los retos ambientales de los investigadores a nivel nacional e internacional es el uso de materiales renovables y el aprovechamiento de sus propiedades biológicas, químicas y físicas. Estos materiales incluyen los residuos provenientes de fuentes naturales generalmente conocidas como biomasa residual. La semilla del Persea americana Mill (nombre común: aguacate o palta) es considerada como “residuo” de la industria alimenticia. Con el fin de aportar una alternativa adicional a las existentes para el aprovechamiento de la semilla de aguacate, se plantea en esta investigación evaluar las propiedades químicas, biológicas y físicas. De esta manera se realizó el estudio comparativo de la extracción de la semilla del Persea americana Mill por diversas técnicas (percolación, Soxleth, MWHD), siendo la extracción etanólica tipo Soxleth en la cual se obtuvo mayor porcentaje de extracción (7.7 %). El extracto etanólico obtenido fue caracterizado por UV-Vis, IR, RMN y GC-MS, técnicas que permitieron identificar que los compuestos mayoritarios son las avocatinas. La evaluación de las propiedades biológicas abarco el ensayo in vitro de inhibición sobre la cepa de Botrytis cinérea DSM5144 con el extracto etanólico de la semilla de aguacate, el cual demostró su poder fungistático con un porcentaje de inhibición del 82 % del crecimiento radial del fitopatógeno a una concentración de 6.0 mg/mL bajo la técnica de dilución en placa. Durante el ensayo in vivo sobre frutas de fragaria se obtuvo una inhibición del 40 % del crecimiento del fitopatógeno en 96 h. Igualmente, se evaluaron las capacidades físicas del residuo de semilla como materia prima para la producción de sistemas de filtración para medios filtrantes utilizados en la descontaminación de cuerpos de agua contaminados con metales pesados (Pb, Cr, Cu, Cd y Hg). En esta investigación se desarrollaron medios filtrantes a partir de la biomasa residual de aguacate modificada con ácido y el acoplamiento de nanopartículas sobre la misma biomasa calcinada (biochar). Los medios filtrantes fueron caracterizados por IR, SEM y TEM técnicas que permitieron identificar el tratamiento ácido como el de mayor efectividad para la formación de poros en la biomasa y de igual forma poder corroborar que las nanopartículas magnéticas fueron acopladas durante la síntesis sobre el biochar. Finalmente, los medios filtrantes fueron evaluados para bioadsorción, donde el resultado más relevante se obtuvo cuando se utilizó la biomasa residual de aguacate para la remoción del mercurio en solución (100 ppm) con un 91 % de remoción. Estos resultados permitieron postular la biomasa residual del aprovechamiento del aguacate como fuente de un extracto con propiedades biológicas como agente de control fungistático sobre el hongo fitopatógeno Botrytis cinérea y de igual manera a partir de este material obtener medios filtrantes que sirven como una alternativa viable para la remoción de metales en el agua, permitiendo darle un valor agregado a un residuo favoreciendo la disminución del impacto ambiental.

Currently, one of the environmental challenges of researchers at national and international level is the use of renewable materials and the use of their biological, chemical and physical properties. These materials include residues from natural sources generally known as residual biomass. The seed of the Persea americana Mill (common name: avocado or avocado) is considered as "residue" of the food industry. To provide an additional alternative to those existing for the exploitation of avocado seed, it is proposed in this research to evaluate the chemical, biological and physical properties. In this way, the comparative study of the extraction of the seed of Persea americana Mill was carried out by various techniques (percolation, Soxleth, MWHD), being the Soxleth-type ethanolic extraction in which a higher percentage of extraction was obtained (7.7 %). The ethanolic extract obtained was characterized by UV-Vis, IR, NMR and GC-MS, techniques that allowed identifying that the major compounds are avocatins. The evaluation of the biological properties of the Botrytis cinerea strain DSM5144 with the ethanolic extract of the avocado seed which demonstrated its fungistatic power with a percentage of inhibition of 82 % of the radial growth of the plant pathogen at a concentration of 6.0 mg/mL under the plate dilution technique. During the in vivo trial on fragaria fruits, a 40 % inhibition of phytopathogenic growth was obtained in 96 h. Likewise, the physical capacities of the seed residue as raw material to produce filtration systems for filter media used in the decontamination of water bodies contaminated with heavy metals (Pb, Cr, Cu, Cd and Hg) were evaluated. In this research, filter media were developed from the residual biomass of avocado modified with acid and the coupling of nanoparticles on the same calcined biomass (biochar). The filtering media were characterized by IR, SEM and TEM techniques that allowed identifying acid treatment as the most effective for the formation of pores in biomass and to corroborate those magnetic nanoparticles were coupled during synthesis on the biochar. Finally, the filter media were evaluated for bioadsorption, where the most relevant result was obtained when the residual avocado biomass was used for the removal of mercury in solution (100 ppm) with 91% removal. These results allowed to postulate the residual biomass of the utilization of the avocado as source of an extract with biological properties as fungistatic control agent on the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea and from this material to obtain means filters that serve as a viable alternative for removal of metals in water, allowing to give an added value to a waste favoring the decrease of the environmental impact.

Químico Ambiental

http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacion

Pregrado