Estudio de los carragenanos "solubles" del alga roja Iridaea undulosa Bory (Familia : Gigartinaceae)

• Autores: Stortz, Carlos Arturo
• Año de publicación: 1984
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cerezo, Alberto Saúl
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los objetivos de este trabajo de Tesis fueron caracterizar alos carragenanos "solubles" del alga roja Iridaea undulosa, poniendoénfasis en los factores estructurales que promueven su solubilidad,y hallar métodos apropiados para profundizar este tipo de estudios. Se desarrollaron los siguientes temas: 1) Una revisión taxonómica de las algas, incluyendo la presentación delos principales géneros, las formas de reproducción de las florídeas yla ubicación taxonómica de la Iridaea undulosa Bory. 2) Un resumen que abarca los trabajos químicos llevados a cabo sobre loscarragenanos desde su descubrimiento hasta la actualidad; por separadose detallan los estudios efectuados sobre los carragenanos de Iridaeaundulosa. 3) Una descripción del estado en que se halla la industria y el comerciode las algas y sus mucílagos (ágar, carragenanos, ácido algínico) en losdistintos países productores; también se describen los usos de esosmucílagos y las perspectivas, con el desarrollo del cultivo (maricultura). 4) Una reseña histórica de los métodos utilizados para la desulfatación depolisacáridos y otros productos; se analizan las ventajas y desventajasde los distintos procedimientos. 5) La descripción de las aplicaciones de la espectroscopía de resonanciamagnética nuclear de 13C para la elucidación estructural de carragenanosy un resumen de los estudios efectuados con compuestos más sencillos,como polisacáridos de estructura más simple, oligo- y monosacáridos ylos derivados sulfatados de estos últimos. 6) Ya que el uso de alditoles acetilados como derivados volátiles enaplicaciones útiles en cromatografía gas-líquido y espectrometría de masapara la determinación de la identidad y cuantificación de monosacáridoses ampliamente conocido, se describe la utilidad de los aldononitrilosacetilados como derivados de azúcares con sus oxhidrilos libres y/ometilados; se enuncian también los principales caminos de fragmentaciónen la espectrometría de masa por impacto electrónico de los aldononitrilosdi-, tri- y tetra-O-metilados. 7) La descripción y discusión de los resultados obtenidos en estetrabajo de investigación, que pueden subdividirse en siete partes: 7.1.- El carragenano soluble (C) en cloruro de potasio 2M se aisló porprecipitación en bloque de los productos insolubles a esa concentraciónde cloruro de potasio. Los datos analíticos indicaron la presencia dedistintos tipos de sulfato. El carragenano C se metiló por una secuencia de cinco metilacionesde Haworth; la evaluación de los resultados de metilación permitiódeterminar que paralelamente se produjo degradación parcial, ya que hubopérdida de sulfato, destrucción de 3,6-anhidrogalactosa y ciclaciónalcalina de algunas unidades de galactosa sulfatadas en C-6. El análisisdel curso de la metilación permitió evaluar también la reactividad delos distintos oxhidrilos frente a la metilación, comprobándose el orden 0-6 > 0-2 > 0-4 > 0-3. Los resultados evidenciaron el predominio deunidades monosulfatadas y no ramificadas en el carragenano C, entre lasque se destacaban la indicada por 2,6-di-O-metil- (40,3%) y 4,6-di-O-metilgalactosa (19,4%), que sugieren que este carragenano está fundamentalmente compuesto por unidades de tipo μ- y λ-. Fue significativatambién la determinación de 2,3,4-tri-O-metilxilosa sin haberse encontradootros derivados metilados de este azúcar, y la presencia de diversosproductos metilados que indicaron la existencia de unidades desconocidashasta el momento. 7.2.- El carragenano soluble C se sometió a la acción del dimetilsulfóxidoa fin de desulfatarlo; se comprobó que la pérdida de sulfato eraescasa (20%), pero que en la reacción se producía la separación de unproducto que se solubiiizaba en el DMSO y otro que permanecía insolubleen el mismo, y que el primero estaba enriquecido en 3,6-anhidrogalactosa;se investigó la acción del DMSO en diferentes condiciones, comprobándoseque la separación sólo era efectiva con la sal de piridinio del producto,y que el tiempo de solubilización podía acortarse notoriamente. Una vez efectuado el fraccionamiento preparativo se obtuvo unproducto soluble (SD, rendimiento 57,7%) y un insoluble (ID, 38,8%). Los análisis indicaron que la fracción ID estaba prácticamente exenta de 3,6-anhidrogalactosa, mientras que la SD contenía 6,8% de ese azúcar;pudo observarse también que el motivo del fraccionamiento fue fundamentalmente la diferencia en los pesos moleculares, sin que se haya comprobado desulfatación concomitante ni degradación apreciable. Los carragenanos SD e ID fueron metilados (Haworth). Los resultadospara el carragenano ID confirmaron lo que podía predecirse conlos datos preliminares, es decir una estructura en la que predominanlos azúcares que caracterizan a un λ-carragenano: 4,6-di-O-metilgalactosa (43,3%) y 3-O-metilgalactosa (6,7%), aunque también aparecen unidadesque indican la presencia de carragenano de tipo μ-, y azúcares queindican unidades "inusuales": uniones (1→2), galactosa 2,6-disulfatoenlazada por la posición 3-, residuos de xilopiranosa que actúa comoramificación, posiblemente unida a la cadena principal a través de laposición 6-. En el carragenano SD metilado, en cambio, predomina la 2,6-di-O-metilgalactosa (41,1%) que caracteriza a los μ-carragenanos,mientras que se encuentran proporciones importantes de 4,6-di-O-metilgalactosa (16,9%) que caracteriza a λ-carragenanos; también se hallan las otras unidades inusuales antes determinadas. 7.3.- Por tratamiento alcalino del carragenano C, por cada 100 unidadesse produjo un incremento de 23 unidades de 3,6-anhidrogalactosa, con ladesaparición concomitante de 19 sulfatos. Por fraccionamiento con clorurode potasio se observó la presencia de 33,0% de material insolublea 0,4M de KCl (C—TI) y 56,3% de soluble en KCl 2M (C-TS), siendo mínimala proporción de fracciones intermedias; ésto indicaba - y confirmabanuestros resultados anteriores - la presencia de productos de tipo μ- yλ- en el carragenano C. El tratamiento alcalino del carragenano ID y su posterior fraccionamientocon cloruro de potasio indicaron que sólo se producía unafracción principal, soluble en KCl 2M (ID-TS, 89,2%), y escasa proporciónde material insoluble, lo que estaba de acuerdo con el carácter λdel carragenano ID. En cambio, el tratamiento alcalino y fraccionamientodel carragenano SD dió por resultado la presencia de dos fraccionesprincipales: insoluble en KCl 0,4M (50,9%, SD-TI) y soluble en KCl 2M (42,8%, SD-TS), lo que indicaba la gran proporción de material presenteen el carragenano SD que no correspondía a un μ-carragenano. Los carragenanos ID-TS, SD-TI y SD-TS fueron sometidos a metilación;en SD-TI se comprobó la presencia fundamental de 2,6-di-O-metilgalactosa (50,7%) que caracteriza una estructura de K- ó L-carragenano, con unidadesinusuales y en los carragenanos ID-TS y SD-TS se destaca la presencia de 4,6-di-O-metilgalactosa, indicando que ambos - estructuralmentemuy similares - provienen de un producto de tipo λ-, en el que losresiduos inusuales comprenden importantes proporciones. Se ha analizado la composición de los seis carragenanos estudiados,describiendo sus posibles estructuras, las características de lasunidades que los forman, y fundamentalmente los factores estructuralesque serían los promotores de su solubilidad. 7.4.- Se estudió la autohidrólisis del carragenano; en las primerasexperiencias se demostró que a 60° se producía apreciable degradacióncon pérdida de sulfato del 15%. Con los estudios realizados sobrelos productos C, SD , ID antes obtenidos, y sobre el producto TTI, másrico en 3,6-anhidrogalactosa se demostró que por autohidrólisis a 60°pueden romperse selectivamente las uniones 3,6-anhidrogalactosídicasen una reacción que es de primer orden respecto de la concentración deesas uniones, y cuya vida media es de 7,8-8,7 horas; la pérdida desulfato fue de aproximadamente 25%. 7.5.- Los productos autohidrolizados se sometieron a espectroscopía deresonancia magnética nuclear de 13C. Previamente se ampliaron los datosde literatura, calculando los efectos de los grupos sulfato sobre losdesplazamientos de unidades tabuladas; por otra parte se desarrolló unprograma de computadora que permitió agilizar las comparaciones y cotejarlas similitudes de un dado espectro con diferentes productos característicos. Se informaron los espectros de siete productos diferentes, analizandosus posibles asignaciones y los significados estructurales de lasmismas; por otra parte se justificaron las asignaciones efectuadas enel espectro de la K-carrabiosa, y se discutieron las efectuadas aciertos carragenanos insolubles naturales antes y después del tratamientoalcalino. 7.6.- Como aporte a la determinación de la estructura de carragenanosy otros galactanos se ha estudiado la separación e identificación de los O-acetil-O-metilgalactononitriios por cromatografía gas-líquido y espectrometría de masa. Se informaron los tiempos de retención de losdistintos azúcares y su posible relación con factores conformacionales;por otra parte se informaron los picos principales en los espectros demasa de los acetatos de los galactononitrilos parcialmente metilados;los de los di-, tri- y tetrametiléteres concuerdan con los registradospara derivados de otras hexosas. Se estudiaron las rupturas para losmonometil derivados, hasta ahora no analizados y se describieron loscaminos principaies de fragmentación. Se encontró un camino que esespecífico para algunos aldononitrilos (derivados de galactosa, 6-O-metilgalactosa y 2,6-di-O-metilga Consulte el resumen completo en el documento.
Fil: Stortz, Carlos Arturo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.