¿Cómo analizar el contenido de AH en el caldo de fermentación?

Introducción

El ácido hialurónico (AH) es un polisacárido natural ampliamente utilizado en la industria farmacéutica, cosmética y biomédica. La producción de AH suele implicar la fermentación de cepas bacterianas, y el análisis del contenido de AH en el caldo de fermentación es un paso crucial en el proceso de producción para garantizar la calidad y pureza del producto final. En este artículo, discutiremos los métodos para analizar el contenido de AH en el caldo de fermentación. Esperamos que pueda conocer sus ventajas y desventajas y seleccionar los productos de HA adecuados para su investigación o negocio.

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Figura 1. Estructura química de la HA Estructura química del AH

¿Cómo producir AH utilizando el caldo de fermentación?

Elácido hialurónico se extraía convencionalmente de las crestas de gallo, pero este método se abandonó por su baja tasa de extracción, su complejo proceso de aislamiento y su enorme coste. Hoy en día, se produce HA a gran escala mediante fermentación microbiana, donde el HA se prepara mediante enzimas hialuronano sintasa en microorganismos vivos. Tiene las siguientes ventajas

• Nuevos nutrientes: Se crean nuevas sustancias beneficiosas para la absorción.
• Mayor tasa de extracción: Proteasas, celulasas y otras enzimas promueven la ruptura de las células vegetales y la liberación de ingredientes activos en el proceso, aumentando así el rendimiento y la tasa de extracción de HA en consecuencia.
• Más fácil de absorber: Se generan polipéptidos, polisacáridos y otras moléculas pequeñas de tamaño nanométrico, que son más fáciles de absorber.
• Menos efectos secundarios: Las células microbianas son capaces de descomponer las sustancias nocivas y reducir los factores inseguros.

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Figura 2. Diagrama de los sistemas HPLC

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¿Cómo analizar el contenido de AH en el caldo de fermentación?

Se han empleado numerosas técnicas para mejorar la eficiencia, productividad y pureza de la producción de ácido hialurónico. Entre ellas, se utilizan varios enfoques para el análisis del contenido de AH en el proceso de fermentación.

1. Precipitación con cloruro de cetilpiridinio

La precipitación con cloruro de cetilpiridinio (CPC) es un método analítico tradicional, seguido de una medición espectrofotométrica a 540 nm. Sin embargo, tiene limitaciones, como la interferencia de otros polisacáridos y la baja precisión.

2. Cromatografía líquida de alto rendimiento

Para superar estas limitaciones de la CPC, en los últimos años se han desarrollado varios métodos analíticos. Uno de ellos es la cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC). La HPLC implica la separación de las moléculas de AH en función de su peso molecular, seguida de la detección mediante un detector UV. La HPLC se ha empleado ampliamente debido a su alta sensibilidad, precisión y selectividad. Se puede emplear la HPLC para analizar tanto el peso molecular como el contenido de HA en el caldo de fermentación.

3. Electroforesis capilar

Otro método que ha ganado atención recientemente es la electroforesis capilar (CE). Se trata de una técnica analítica de alta resolución que separa las moléculas de AH en función de su relación carga/tamaño. Puede analizar tanto el peso molecular como el contenido de HA en el caldo de fermentación con alta resolución, bajo consumo de muestra y corto tiempo de análisis.

4. Espectroscopia infrarroja

En los últimos años, se han realizado esfuerzos para desarrollar nuevos métodos analíticos que puedan superar las limitaciones de los métodos existentes. Por ejemplo, se ha desarrollado un nuevo método basado en la espectroscopia infrarroja (IR). El método consiste en la medición directa de los espectros de absorción de las moléculas de HA, y los resultados se comparan con una curva de calibración para determinar el contenido de HA. Este medio presenta ventajas tales como una alta sensibilidad, un bajo coste y una preparación sencilla de la muestra.

5. Otros métodos

Además, se han generado otros métodos. Por ejemplo, se puede utilizar la espectrometría de masas (EM) para analizar el peso molecular y el contenido de HA mediante la detección de los iones producidos por las moléculas de HA. También se puede aplicar la cromatografía de permeación en gel (GPC) para separar las moléculas de HA en función de su peso molecular, a lo que sigue una medición espectrofotométrica a 205 nm.

La tabla 1 muestra los puntos fuertes y débiles de estos métodos. Puede consultarla para obtener más información.

Tabla 1. Comparación de los distintos métodos de análisis del contenido de AH

Conclusión

En una palabra, el análisis del contenido de AH en el caldo de fermentación es de gran importancia para la producción de AH. Se han desarrollado varios métodos analíticos, cada uno con sus limitaciones y ventajas. La elección del método depende de factores como la matriz de la muestra, la sensibilidad y la precisión requeridas, y el equipo y los recursos disponibles. El desarrollo de nuevos métodos analíticos es esencial para mejorar la precisión, sensibilidad y rentabilidad del análisis del contenido de AH en el caldo de fermentación.

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Referencias:

[1] Wang, Yan & Cai, Li-Quan & Nugraha, Bramasta & Gao, Yi & Leo, Hwa. (2013). Soluciones actuales de hidrogeles para la reparación y regeneración de tejidos complejos. Química medicinal actual. 21. 10.2174/0929867321666131212151855.

[2] Czaplicki, Sylwester. (2013). Cromatografía en el análisis de bioactividad de compuestos. 10.5772/55620.