PURIFICACION DE AGUAS CONTAMINADAS POR MEDIA DE LA PEROXIDASA DE CHAYOTE.

PURIFICACION DE AGUAS CONTAMINADAS POR MEDIA DE LA PEROXIDASA DE CHAYOTE.

Suaste Salazar A. D., Añorve Hernández X. T., Hernández Millán P. E., Rodríguez Vargas A. y Sánchez Pliego J. A.

Dani_9845@hotmail.es

Universidad Tecnológica de Tecámac Carretera Federal Mexico-Pachuca Km 37.5, sierra Hermosa, 55740 Tecámac, Estado de México. 015559388400

Resumen

Las peroxidasas son una clase de enzimas que catalizan la oxidación de una amplia variedad de contaminantes aromáticos. Sin embargo, la peroxidasa de Horseradish (Armoracia rusticana L.), la fuente más utilizada de éstas enzimas para este propósito no crece bien en México, por lo que en nuestro laboratorio se está estudiando al Chayote (Sechium edule Sw) como una fuente vegetal alternativa disponible localmente para la obtención de peroxidasas y poder así sustituir a las obtenidas de Horseradish. Los resultados indicaron que el fenol y 2-clorofenol son rápidamente removidos de aguas artificialmente contaminadas, lográndose valores de remoción del 88.5 y 95.9%, respectivamente. Por otro lado, el tratamiento de aguas residuales provenientes de una empresa textil, conteniendo a los colorantes negro directo y negro-22, mostró que éstos fueron removidos en más del 90 y 80%, respectivamente. Así, la peroxidasa de chayote presenta un gran potencial para la descontaminación de aguas residuales conteniendo compuestos fenólicos y colorantes del tipo azo-sulfonados, como los aquí mencionados.

Palabras clave: peroxidasa, chayote, contaminación, aguas residuales.

Abstract

Peroxidases are a class of enzymes that catalyze the oxidation of a wide variety of aromatic pollutants. However, Horseradish (Armoracia rusticana L.), the most used source of peroxidases, does not grow well in México. In our laboratory we are currently investigating the Chayote (Sechium edule Sw) as an alternative new source, since it is locally available and could be able to substitute Horseradish peroxidase. The results indicated that phenol and 2-chlorophenol were quickly removed from a formulated wastewater. Chayote peroxidase was able to remove 88.53% of phenol and 95.6% of 2-chlorophenol. Wastewater treatment of a textile industry effluent, containing direct black and black-22 dyes, were removed more than 90 and 80% respectively. Thus, peroxidase from chayote has a great potential for decontamination of wastewaters containing phenolic compounds and dyes of the azo kind.

Keywords: peroxidase, chayote, pollution, dyes wastewater

Introducción

Las peroxidasas son enzimas que catalizan reacciones de oxidación-reducción de sustancias orgánicas e inorgánicas utilizando peróxido de hidrógeno. La Comisión de Enzimas de la Unión Internacional de Bioquímicos las ha clasificado dentro de la subclase de las Óxido Reductasas como E.C. 1.11.1.7: Donador H2O2 Reacción: Donador + 2 H2O2 →Donador oxidado + 2H2O (1) Especificidad: Una gran variedad de sustancias pueden actuar como donadores. (Internacional Union of Biochemistry, 1984).

Un parámetro importante que caracteriza a las peroxidasas es el número de pureza o también conocido en la literatura como Reinheitzahl (RZ), el cual establece la relación de absorbancia entre la longitud de onda de Soret (cercana a 400 nm) y el contenido de aminoácidos (280 nm) y que es considerado como un criterio de pureza para éstas (Shannon et al., 1966). Sin embargo, el RZ no es una medida directa de la actividad enzimática, ya que es posible en principio encontrar preparaciones con valores de RZ altos y baja actividad.

La actividad enzimática es determinada usualmente mediante la formación de un producto coloreado. Han sido usados muchos sustratos reductores como o-dianisina, o-fenilendiamina y mesidina, pero debido a que las aminas aromáticas y sus productos de oxidación son cancerígenos, se ha preferido usar algún sustituto como el guayacol (Pütter, 1974).

Las peroxidasas han sido utilizadas para el tratamiento de compuestos aromáticos contaminantes en aguas provenientes de diferentes fuentes, pero principalmente la peroxidasa de Horseradish (HRP) se ha usado para la remoción de contaminantes fenólicos, así como también ha sido capaz de remover anilinas aromáticas, hidroxiquinoleína y carcinogénicos como benzidinas y naftilaminas (Wagner and Nicell, 2002) pero al ser una enzima de importación su costo es alto. A partir de la década de los 80’s se propuso el uso de hongos de la pudrición blanca como alternativa para realizar la decoloración de efluentes (Rodríguez y Vázquez, 1999), estos organismos poseen un sistema enzimático extracelular de carácter no específico, capaz de romper una gran cantidad de enlaces y por lo tanto degradar diferentes compuestos orgánicos.

Dentro de las enzimas constituyentes del complejo multienzimático de estos hongos se encuentra la lignina peroxidasa, manganeso peroxidasa y lacasa que han demostrado ser eficientes en el tratamiento de efluentes industriales coloreados (Rodríguez et al., 2003).

Mediante la peroxidasa de chayote (fruto utilizado básicamente para alimentación), ha sido posible eliminar fenol y algunos de sus derivados de aguas artificialmente contaminadas a bajas concentraciones (Villegas-Rosas et al., 2003) y esto nos motiva para utilizarla en la eliminación de compuestos más complejos como son los colorantes textiles, los cuales pueden ser potencialmente peligrosos por su alto grado de toxicidad cuando son degradados en el ambiente.

Estructura terciaria de la peroxidasa.

Material y Métodos

Se partió de 1.2 kg de fruto de chayote y se obtuvo el zumo, el cual fue centrifugado a 7000 rpm durante 30 min. a 4 ºC (centrífuga refrigerada, Sorvall R5C).

El sobrenadante fue sometido a un proceso de diálisis durante 15 h en amortiguador de acetato de sodio-ácido acético 10 mM, a un pH de 4.5 y a una temperatura de 4 ºC. Una vez concluido el tiempo, el dializado fue centrifugado a 7000 rpm durante 30 min a 4 ºC, el sólido obtenido fue separando del sobrenadante y a éste se le realizó una cromatografía de intercambio catiónico utilizando una columna cromatográfica de 2.5x20 cm la cual fue empaquetada con el intercambiador carboximetilcelulosa (CM-52, Whatman) previamente equilibrada a un pH de 4.5 y con un volumen de cama de 80 ml.

Las proteínas retenidas fueron eluidas con 100 ml del amortiguador de acetato de sodio-ácido acético 1M, a un pH de 4.5 y se obtuvo un volumen de 60 ml del concentrado de proteínas de chayote (CPCh). A éste se le realizó su espectro de absorción en el intervalo de longitudes de onda de 230 a 800 nm, utilizando una celda de cuarzo

...