Adsorción de polifenoles derivados de la biomasa del NEA en zeolitas: Estudio teórico

Abstract

Dentro de los objetivos de investigación se plantea integrar capacidades del IQUIBA-NEA para el aislamiento de fracciones ricas de polifenoles, optimización de métodos extractivos, separativos, cromatógrafos y construcción de una base de datos de extractos polifenólicos con calidad y rigor científico. En este sentido, el modelado molecular constituye una herramienta de gran utilidad que permite realizar predicciones de sistemas moleculares complejos como los involucrados entre extractos polifenólicos y materiales silíceos potenciales para su aislamiento. Específicamente laszeolitas se presentan como materiales potenciales para la adsorción de compuestos derivados de biomasa debido a sus propiedades fisicoquímicas como escasa toxicidad, estabilidad térmica, gran área superficial, intercambio iónico excepcional, capacidad de adsorción de iones y moléculas orgánicas. Estudios previos mostraron la potencial aplicación de la zeolita Beta comparada con adsorbentes comerciales para adsorber polifenoles presentes en extractos acuosos de semillas de trigo y canola, siendo adsorbentes prometedores para el desarrollo de nuevos procesos paraaislar polifenoles de recursos renovables,[1] así como en la recuperación selectiva de polifenoles de aguas residuales de la industria alimentaria.[2] Se ha estudiado también el potencial de la zeolitas naturales como portadores de fármacos, específicamente en la microencapsulación de extractos ricos en catequinas y la posterior capacidad del liberación in vitro del sistema compuesto polifenol-material silíceo.[3] En este trabajo se estudia la adsorción sobre laszeolitas del tipo BEA y FAU de polifenoles (PFs) elegidos en base a su presencia y/o abundancia en materias primas regionales del NEA como ser sorgo colorado (Sorghum bicolor L.), poroto caupí (Vigna unguiculata), laurel amarillo (Nectandra angustifolia), naranja amarga (Citrus aurantium) y quebracho chaqueño (schinopsis balansae). Se estudiaron descriptores claves y características electrónicas de los siguientes PFs: ácido gálico, ácido protocatecuico, ácido p-hidroxibenzoico, ácido p-cumárico, catequina y quercetina. Para los estudios de adsorción, se seleccionaronlas zeolitas BEA y FAU, estas tienen diferente composición química, tamaño y morfología de sus canales internos, y fueron elegidas para explorar diferentes escenarios de adsorción. La estructura de las zeolitas se representó con unmodelo de agregado 52T para BEA y 84T para FAU. Los cálculos se realizaron con el programa Gaussian16 con el método ONIOM de dos capas a nivel M06-2X/6-31+G(d,p):PM6. Los cálculos de modelado molecular revelan la disposición geométrica de los polifenoles en los canales y cavidades de las zeolitas y la energía de adsorción entre lasuperficie del adsorbato y las moléculas orgánicas. La adsorción se puede relacionar con las interacciones entre las moléculas huésped y el adsorbato. Estos resultados preliminares confirman la posibilidad de utilizar las zeolitas BEA y FAU para la adsorción de polifenoles presentes en biomasa regional.