Publicado

2017-05-01

Evaluación de métodos de extracción para la obtención del ácido giberélico en semillas germinadas de maíz (Zea mays L.)

Comparison of different extraction methods for giberelic acid obtention from corn (Zea mays L.) germinated seeds

DOI:

https://doi.org/10.15446/rev.colomb.quim.v46n2.63015

Palabras clave:

Fitohormonas, extracción dinámica con disolvente asistido por sonicación, lixiviación, cromatografía líquida de alta eficiencia (es)
Phytohormone, DSASE, lixiviation, HPLC, Zea mays L (en)

Descargas

Autores/as

  • Juan David Rivera Grupo de Investigación en Campos Electromagnéticos Medio Ambiente y Salud Pública. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Caldas. Sede Principal, calle 65 N° 26-10. Manizales, Colombia
  • Yaned Milena Correa Grupo de Investigación en Cromatografía y Técnicas Afines (GICTA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Caldas. Sede Principal, calle 65 N° 26-10. Manizales, Colombia
  • Juan Pablo Penagos Grupo de Investigación en Campos Electromagnéticos Medio Ambiente y Salud Pública. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Caldas. Sede Principal, calle 65 N° 26-10. Manizales, Colombia
El maíz (Zea mays L.) es el segundo cereal de mayor cultivo a nivel mundial el cual es empleado como materia prima en diferentes industrias. Hasta el momento no se han encontrado reportes de la obtención del ácido giberélico (GA3) en esta planta. En el presente trabajo se compararon los métodos de extracción sólido-líquido por lixiviación y la extracción dinámica con disolvente asistida por sonicación (DSASE) para la obtención del GA3 a partir de semillas germinadas de maíz. Los factores trabajados en la extracción por lixiviación fueron el método físico, el solvente y el tiempo, mientras que los parámetros por DSASE fueron el flujo, el solvente y el tiempo. La mayor concentración del GA3 se obtuvo con el método DSASE (30,012 mg/kg), empleando como solvente acetonitrilo-ácido fórmico 5% (80:20, v:v) a un flujo de 0,4 mL/min y un tiempo de extracción de 25,0 min. La identificación y la cuantificación del GA3 se realizó mediante cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) con detector de arreglo de diodos (DAD). Estos resultados evidenciaron que la DSASE es una alternativa novedosa para la obtención del GA3, dada su alta eficiencia, el bajo consumo de solvente y su simplicidad en la obtención del extracto.

Corn (Zea mays L.) is the second most cultivated cereal in the world and is use as raw material for different kind of industries. To date no reports about obtaining giberellic acid (GA3) from corn have been found. In the present study two methods for extracting solid samples were evaluated: lixiviation and dynamic sonication-assisted solvent extraction (DSASE), for obtaining giberellic acid from corn germinated seeds. In lixiviation, the physical method (agitation and sonication), solvent, and time were the parameters analyzed; while in DSASE the variables were: solvent, flow, and time. The most efficient technique was DSASE employing acetonitrile-formic acid 5% (80:20, v:v) as solvent at a flow of 0.4 mL/min for 25,0 min, obtaining a concentration 30.012 mg/kg giberellic acid. The identification and quantification were performed by high performance liquid chromatography (HPLC) with diode array detector (DAD). These results showed that dynamic sonication-assisted solvent extraction (DSASE) is a novel and powerful alternative technique for obtaining giberellic acid, because of its high efficiency; low solvent consumption and simplicity in obtaining the extract.

Referencias

Azcon-Bieto, J.; Talón, M. Fundamentos de fisiología vegetal, 2th ed. McGraw-Hill-Interamericana: Barcelona, 2013; pp 399-408.

Davies, P. J. Plant Hormones. Physiology, Biochemistry and Molecular Biology, First Edit. Springer – Science: New York, 1995; pp 66-80.

Ge, L.; Peh, C. Y. C.; Yong, J. W. H.; Tan, S. N.; Hua, L.; Ong, E. S. Analyses of gibberellins by capillary electrophoresis-mass spectrometry combined with solid-phase extraction. J. Chromatogr. A. 2007, 1159, 242-249. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.05.041

Salisbury, F. B.; Ross, C. Fisiología Vegetal, Primera Ed. Grupo Editorial Iberoamericano: Mexico, 1994.

Marcilla, A. Introducción a las operaciones de separación. Espagrafic: España, 1998; pp 20-27.

Doumas, P.; Imbault, N.; Moritz, T.; Odén, P. C. Detection and identification of gibberellins in Douglas fir (Pseudotsuga menziesu) shoots. Physiol Plant. 1992, 85, 489-494. DOI: https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1992.850312.x

Moritz, T. The use of combined capillary liquid chromatography/mass spectrometry for the identification of a gibberellin glucosyl conjugate. Phytochem Anal. 1992, 3, 32-37. DOI: https://doi.org/10.1002/pca.2800030106.

Hasan, O.; Ridoutt, B. G.; Davies, N. W.; Reid, J. B. Identification and quantification of endogenous gibberellins in apical buds and the cambial region of Eucalyptus. Physiol Plant. 1994, 90, 475-480. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1994.tb08804.x

Moritz, T. Biological activity, identification and quantification of gibberellins in seedlings of Norway spruce (Picea abies) grown under different photoperiods. Physiol Plant. 1995, 95, 67-72. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1995.tb00809.x.

Huanpu, M.; Blake, P. S.; Browning, G.; Taylor; J. M. Metabolism of gibberellins A1 and A3 in fruits and shoots of Prunus avium. Phytochemistry. 2001, 56, 67-76. DOI: https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)00354-X.

Macías, J. M.; Pournavab, R. F.; Reyes, M. H.; Benavides, A. Development of a Rapid and Efficient Liquid Chromatography Method for Determination of Gibberellin A4 in Plant Tissue, with Solid Phase Extraction for Purification and Quantification. Am J Plant Sci. 2014, 5, 573-583. DOI: https://doi.org/10.4236/ajps.2014.55072

Kojima, M.; Kamada, T.; Komatsu, H.; Takei, K.; Kuroha, T. Mizutani M, et al. Highly Sensitive and High-Throughput Analysis of Plant Hormones Using MS-Probe Modification and Liquid Chromatography – Tandem Mass Spectrometry : An Application for Hormone Profiling in Oryza sativa. Plant Cell Physiol. 2009, 50, 1201-1214. DOI: https://doi.org/10.1093/pcp/pcp057.

Bhalla, K.; Singh, S. B.; Agarwal, R. Quantitative determination of gibberellins by high performance liquid chromatography from various gibberellins producing Fusarium strains. Environ Monit Assess. 2010, 167, 515-520. DOI: https://doi.org/10.1007/s10661-009-1068-5.

Castillo, G.; Ortega, G.; Carabeo, V.; Delgado, G.; Michelena, G. Determinación cualitativa de giberelinas y auxinas por cromatografía de capa fina. ICIDCA Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar. 2007, XLI, 12-17.

Urbanová, T.; Tarkowská, D.; Novák, O.; Hedden, P.; Strnad, M. Analysis of gibberellins as free acids by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Talanta. 2013, 112, 85-94. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.03.068.

Stirk, W.; A.; Tarkowská, D.; Turečová, V.; Strnad, M.; Van Staden, J. Abscisic acid, gibberellins and brassinosteroids in Kelpak, a commercial seaweed extract made from Ecklonia maxima. J Appl Phycol. 2014, 26, 561-567. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s10811-013-0062-z.

Manzi, M.; Gómez, A.; Arbona, V. Rapid and reproducible determination of active gibberellins in citrus tissues by UPLC / ESI-MS / MS. Plant Physiol Biochem. 2015, 94, 1-9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2015.04.015.

Müller, M.; Munné, S. Rapid and sensitive hormonal profiling of complex plant samples by liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry. Plant Methods. 2011, 7 (1), 1-11. DOI: https://doi.org/10.1186/1746-4811-7-37

Moritz, T.; Odén, P. C. Metabolism of tritiated and deeterated gibberellin A9 in Norway spruce (Picea abks) shoots during the period of cone-bud differentiation. Physiol Plant. 1990, 79, 242-249. DOI: https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1990.790205.x

Moritz, T.; Philipson, J. J.; Oden, P. C. Detection and identification of gibberellins in Sitka spruce (Picea sitchensis) of different ages and coning ability by bioassay, radioimmunoassay and gas chromatography - mass spectrometry. Physiol Plant. 1989, 75, 325-332. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1989.tb04634.x

Stinemetz, C. L.; Roberts, B. R. An Analysis of the Gibberellic and Abscisic acid content of white ash seeds. J Arboric. 1984, 10 (10), 283-285.

Soriano, M. D.; Bottini, R. Gibberellin A3 levels in bark and flower buds of peach (Prunus persica L.) before leaf fall. Agriscientia. 1992, IX, 3-8.

Schneider, G.; Schaller, B.; Jensen, E. Reverse Phase High Pressure Liquid Chromatographic Separation of Permethylated Free and Glucosylated Gibberellins: a Method for the Analysis of Gibberellin Metabolites. Physiol Plant. 1994, 5, 111-115. DOI: https://doi.org/10.1002/pca.2800050305

Sanchez, C.; Ericsson, M.; Carlsson, H.; Colmsjo, A.; Dyremark, E. Dynamic sonication-assisted solvent extraction of organophosphate esters in air samples. J Chromatogr A. 2002, 957, 227-234. DOI: https://doi.org/10.1016/s0021-9673(02)00318-7

Sanchez, C.; Ericsson, M.; Carlsson, H.; Colmsjo, A. Determination of organophosphate esters in air samples by dynamic sonication-assisted solvent extraction coupled on-line with large-volume injection gas chromatography utilizing a programmed-temperature vaporizer. J Chromatogr A. 2003, 993, 103-110. DOI: https://doi.org/10.1016/s0021-9673(03)00355-8

De Los Santos, M.; Batlle, R.; Salafranca, J.; Nerín, C. Subcritical water and dynamic sonication-assisted solvent extraction of fluorescent whitening agents and azo dyes in paper samples. J Chromatogr A. 2005, 1064, 135-141. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.chroma.2004.12.072.

Gu, X.; Cai, J.; Zhu, X.; Su, Q. Dynamic ultrasound-assisted extraction of polyphenols in tobacco. J Sep Sci. 2005, 28, 2477–2481. DOI: https://doi.org/10.1002/jssc.200500064

Sackett, P. H. High-Performance Thin-Layer Chromatography of Gibberellins in Fermentation Broths. Anal Chem ACS. 1984, 56, 1600-1603. DOI: https://doi.org/10.1021/ac00273a014

Huntley, R. P.; Jones, L. H.; Hanke, D. E. Cytokinins and gibberellins in sap exudate of the oil palm. Phytochemistry. 2002, 60, 117-127. DOI: https://doi.org/10.1016/S0031-9422(02)00099-7.

Hamayun, M.; Khan, S. A.; Khan, A. L.; Ahmad, N.; Nawaz, Y.; Sher, H.; et al. Gibberellin producing Neosartorya sp. CC8 reprograms Chinese cabbage to higher growth. Sci Hortic (Amsterdam, Neth). 2011, 129, 347-352. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.scienta.2011.03.046.

Kang, S. M.; Radhakrishnan, R.; Latif, A.; Kim, M. J.; Park, J. M.; Kim, B. R.; et al. Gibberellin secreting rhizobacterium, Pseudomonas putida H-2-3 modulates the hormonal and stress physiology of soybean to improve the plant growth under saline and drought conditions. Plant Physiol Biochem. 2014, XXX, 1-10. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.plaphy.2014.09.001.

Wu, Q.; Wu, D.; Duan, C.; Shen, Z.; Guan, Y. Hollow fiber-based liquid-liquid-liquid micro-extraction with osmosis: II. Application to quantification of endogenous gibberellins in rice plant. J Chromatogr A. 2012, 1265, 17-23. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.chroma.2012.09.066.

Asturias, M. Á. Maíz de alimento sagrado a negocio del hambre. Acción Ecológica, Quito, 2004; pp 9-20.

FAO. El estado mundial de la agrícultura y la alimentación. Las politicas de recursos hidricos y la agricultura, Roma, 1993, pp 8-10.

Correa, Y. M.; Buriticá, L. M.; Rivera, J. D.; Penagos, J. P.; Torres, J. I. Optimización del protocolo para la extracción y la cuantificación de proteinas totales en semillas germinadas de maíz (Zea mays L.). Rev Ciencias Basicas - UMNG. 2017, 13 (1), 60-64. DOI: http://dx.doi.org/10.18359/rfcb.2756

López, Á. M.; Alvarez E.; Cortés, C.; Rosero, M.; Taborda, G.; Garzón, W.; et al. Implementación de una extracción dinámica con disolvente asistida por sonicación (DSASE) en matrices de hoja de Erythroxylum coca para el posterior análisis de cocaína por cromatografía de gases con detector de ionización de llama (CG–FID). Sci Chromatogr. 2016, 8, 119-124. DOI: https://doi.org/10.4322/sc.2016.022

Xie, W.; Han, C.; Zheng, Z.; Chen, X.; Qian, Y.; Ding, H.; et al. Determination of Gibberellin A3 residue in fruit samples by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Food Chem. 2011, 127, 890-892. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.foodchem.2011.01.018.

Urbanová, T.; Tarkowská, D.; Strnad, M.; Hedden, P. Gibberellins – terpenoid plant hormones: Biological importance and chemical analysis. Collect Czech Chem Commun. 2011, 76, 1669-1686. DOI: https://doi.org/10.1135/cccc2011098.

Robards, K.; Haddad, P. R.; Jackson, P. E. Principles and practice of modern chromatographic methods. Academic Press, San Diego, 1994; pp 326-329.

Özbek, B.; Ülgen, K. O. The stability of enzymes after sonication. Process Biochem. 2000, 35, 1037-1043. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-9592(00)00141-2.

Mason, T. J.; Cordemans, E. D. Ultrasonic intensification of chemical processing and related operations: A Review. Chem Eng Res Des. 1996, 74, 511-516.

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

2408

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Cómo citar

[1]
J. D. Rivera, Y. M. Correa, y J. P. Penagos, «Evaluación de métodos de extracción para la obtención del ácido giberélico en semillas germinadas de maíz (Zea mays L.)», Rev. Colomb. Quim., vol. 46, n.º 2, pp. 45–50, may 2017, doi: 10.15446/rev.colomb.quim.v46n2.63015.

Licencia

Derechos de autor 2017 Juan David Rivera, Yaned Milena Correa, Juan Pablo Penagos

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.

Los autores/as conservarán sus derechos de autor y garantizarán a la revista el derecho de primera publicación de su obra, el cuál estará simultáneamente sujeto a la Licencia de reconocimiento de Creative Commons (CC. Atribución 4.0) que permite a terceros compartir la obra siempre que se indique su autor y su primera publicación en esta revista.

Los autores/as podrán adoptar otros acuerdos de licencia no exclusiva de distribución de la versión de la obra publicada (p. ej.: depositarla en un archivo telemático institucional o publicarla en un volumen monográfico) siempre que se indique la publicación inicial en esta revista.

Se permite y recomienda a los autores/as difundir su obra a través de Internet (p. ej.: en archivos telemáticos institucionales o en su página web) antes y durante el proceso de envío, lo cual puede producir intercambios interesantes y aumentar las citas de la obra publicada. (Véase El efecto del acceso abierto).