Lunes, 19 de Agosto del 2019

Laboratorio de Termodinámica Experimental

Las enzimas son proteínas que funcionan como catalizadores de las reacciones bioquímicas. La velocidad con la que suceden estas reacciones y los rendimientos al equilibrio dependen grandemente de las condiciones de reacción: temperatura, pH, concentraciones en disolución, etc. En este proyecto se ha probado un sistema automático de medición espectrofotométrica in situ para el estudio de algunas reacciones catalizadas por enzimas. El sistema utilizado en este Laboratorio tiene la ventaja de evitar la toma de muestras para análisis y así­ mantener el recipiente de reacción en condiciones controladas de agitación y temperatura. Otras técnicas espectroscópicas se desarrollan también como alternativas para complementar los estudios rigurosos de la actividad enzimática, de utilidad en ciertos procesos industriales o de análisis. Una parte de este proyecto fue financiada por los Fondos Sectoriales SEP-Conacyt para investigación básica. 

El oscurecimiento o pardeamiento de tejidos vivos, principalmente de origen vegetal, es iniciado por una reacción catalizada por la enzima polifenoloxidasa. Los fenoles presentes en los tejidos celulares son oxidados enzimáticamente para formar benzoquinonas, compuestos que posteriormente se polimerizan para formar un producto pardo característico en muchos alimentos. Este proceso es útil en productos como el té y el tabaco, pero indeseable en muchos alimentos que no pueden procesarse de manera adecuada, ocasionando pérdidas económicas para los productores agrícolas. Aunque se han propuesto diversas sustancias como inhibidores de la reacción enzimática, en este trabajo se propone la utilización de un compuesto natural extraído de la semilla de aguacate. Este extracto ha sido probado con éxito en la inhibición enzimática de la pulpa de aguacate. Aunque no se pudo identificar el componente activo del extracto, se han propuesto metodologías para el procesamiento de estos alimentos. También se ha desarrollado un análisis cinético del pardeamiento de la pulpa de aguacate siguiendo el cambio de coloración por medio de imágenes digitales. Este proyecto ha sido apoyado financieramente por la International Foundation for Science (IFS) y tuvo una colaboración con el Dr. Luis Manuel Peña Rodríguez del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY). 

El hidrógeno es un combustible atractivo como fuente alternativa de energía: es abundante en la naturaleza formando agua y sustancias orgánicas, y su combustión se puede hacer de una manera limpia para el medio ambiente. Sin embargo, aún no existe un método eficiente para la producción redituable de hidrógeno. Las microalgas de la especie Chlamydomonas reinhardtii, en condiciones de estrés, activan una ruta metabólica que incluye la producción de este gas como un compuesto residual. En esta investigación se estudia el efecto del medio de cultivo, la temperatura y la iluminancia en el crecimiento celular, así­ como el cosechado de células y la producción de hidrógeno por estas algas. Los resultados se utilizan para el diseño de biorreactores al aire libre que aprovechen la luz solar para el cultivo de biomasa y la producción del gas. Los reactores deben incluir distintos sensores que permiten evaluar el correcto desempeño del sistema y el control automático del proceso. Este método es interesante para comunidades rurales porque busca una producción autosostenible, además de captar dióxido de carbono de la atmósfera y generar biomasa potencialmente utilizable como alimento para animales o como abono para cultivos agrí­colas. En este trabajo se tiene una colaboración con el Dr. Daniel Robledo del Departamento de Recursos del Mar en Cinvestav-Mérida. El proyecto fue apoyado por Conacyt y por el Gobierno del Estado de Yucatán mediante Fondos Mixtos.

La fermentación empezó siendo en la antigüedad un proceso empírico importante en la actividad humana para la bioproducción de etanol. La biotecnología actual busca automatizar este importante proceso industrial mediante una metodología científica sistemática, económica y simple. Basados en experiencias previas con jugos de caña y agave, se pretende en este proyecto cuantificar y caracterizar los distintos carbohidratos en las etapas de extracción, cocimiento y fermentación alcohólica de varios jugos utilizados en la producción de licores y etanol. En colaboración con una empresa licorera, se propone un método rápido y preciso que combina la cromatografía simple con mediciones polarimétricas. La polarimetría es una técnica económica y muy práctica para la cuantificación de carbohidratos y otros compuestos quirales que tienen la propiedad de cambiar el ángulo de la luz polarizada incidente. El trabajo tiene una colaboración con el Dr. Ví­ctor Fájer del Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear (CEADEN) en Cuba. Se contó con un financiamiento para Proyecto Bilateral México-Cuba otorgado por el Conacyt y por el Ministerio de Ciencia, Tecnologí­a y Medio Ambiente de Cuba (CITMA).

Los monumentos prehispánicos constituyen en la zona maya un patrimonio cultural de gran valor que sufre los estragos del medio ambiente al ser atacados por el crecimiento de microorganismos en su superficie. En este proyecto se propone la utilización de circuitos cerrados de video como una técnica en tiempo real para la determinación del cambio de color de los correspondientes materiales de construcción por el crecimiento de los mencionados microorganismos. La caracterización de este fenómeno podrá evitar este proceso para la conservación de monumentos históricos. El trabajo forma parte de una colaboración con la Dra. Patricia Quintana, el Dr. Juan José Alvarado y el Dr. Gerko Oskam del Departamento de Física Aplicada en el Cinvestav-Mérida, así como con el Dr. Otto Ortega de la Universidad Autónoma de Campeche. Se contó con un financiamiento por parte del Conacyt y el Gobierno del Estado de Yucatán mediante Fondos Mixtos.

 

El hidrógeno es un combustible alternativo que se ha propuesto como vector energético para el aprovechamiento integral de las fuentes renovables de energía. Además de ser un proceso libre de emisiones contaminantes, su transformación energética es muy versátil a calor, energí­a mecánica o electricidad. Sin embargo, actualmente la producción de hidrógeno es un proceso que involucra en su mayoría el uso de combustibles fósiles. En este proyecto se hace un análisis de los recursos energéticos renovables de la península de Yucatán para la producción sostenible de hidrógeno. Se ha tenido el apoyo financiero del Departamento de Estado de los Estados Unidos de América, a través de una beca Fulbright en el Programa NEXUS.

 

 

Como parte del desarrollo de técnicas para el seguimiento remoto y en tiempo real de bioprocesos, se está proponiendo el uso de la fluorescencia y la luminosidad a través de imágenes digitales para seguir el crecimiento celular de cultivos de microalgas. Se ha diseñado y desarrollado una cámara de fluorescencia de bajo costo que puede acoplarse a un sistema espectrofotométrico para la detección automática. Para la excitación de la clorofila de microalgas se utilizan diodos emisores de luz como fuente de iluminación en un rango específico de longitud de onda. Por otro lado, se ha desarrollado también una metodología que permite seguir el crecimiento de cultivos microalgales a través de imágenes digitales. Las imágenes son capturadas por fotografía o video, y se ha encontrado una correlación lineal de la luminosidad de las imágenes con la concentración de biomasa. Este proyecto ha sido financiado por el Conacyt y el gobierno del Estado de Yucatán.

Este proyecto busca fomentar una cultura energética en México, promoviendo el uso racional de la energí­a y su producción a partir de fuentes renovables. Para ello, se organizaron cuatro talleres para públicos diferentes: uno para niños, otro para jóvenes, uno artí­stico y otro para tomadores de decisiones. Los dos primeros se implementaron en ocho entidades federativas para impartirse a mas de 8 mil niños y jóvenes, y los otros dos se organizaron en Mérida, Yucatán. Este trabajo fue financiado por el Conacyt a través de la Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica (Somedicyt). En él colaboraron colegas y estudiantes de instituciones académicas en Yucatán, Quinta Roo, Querétaro, San Luis Potosí, Guanajuato, Nuevo León, Coahuila y Distrito Federal. 

La termoelectricidad es un fenómeno ampliamente estudiado en materiales, generando un potencial eléctrico a partir de una diferencia de temperaturas. En este proyecto se propuso el estudio de este fenómeno en organismos vegetales, al inducir una diferencia de temperaturas entre la raíz y la parte aérea de la planta. Se ha estudiado una variedad de especies vegetales, logrando no sólo observar el fenómeno, sino que también se ha podido cuantificar el correspondiente coeficiente de Seebeck, característico para cada especie, pero dependiente de la edad de la planta y de la distancia entre la cual se colocan los electrodos. La dinámica de la respuesta eléctrica de las plantas también fue analizada, logrando observar diferencias en dependencia del sentido y la pendiente de las rampas de temperatura. Este trabajo fue iniciado en la Universidad de París VII - Diderot, Francia, en colaboración con el Prof. Christophe Goupil, con el apoyo de Conacyt para una estancia sabática. Posteriormente continuó en colaboración con el Dr. Miguel Munguía, del Departamento de Ecología Humana en Cinvestav-Mérida.

 

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Laboratorio de Termodinámica Experimental

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