Comparación de dos métodos de extracción de aceite esencial utilizando Piper Aduncum (Cordoncillo) procedente de la zona cafetera
Autor: Albarracín Montoya, Gloria Cristina
Asesor: Montoya Cadavid, Gildardo (Thesis advisor)
Fecha: 2003-12
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: El aceite esencial de Piper aduncum L. procedente de la zona cafetera, se extrajo de hojas y espigas utilizando las técnicas de arrastre con vapor de agua e hidrodestilación. El mejor rendimiento (2,1493%) fue obtenido por el método de hidrodestilación aplicado a las espigas del material, luego de incluir en el montaje el manejo de equipos presurizados. La determinación de la composición química del aceite utilizando cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (CG/EM) mostró como componente mayoritario el apiol con proporciones entre 54,4 y 70,664%, otros compuestos en cantidades significativas fueron: germacreno-d, cariofileno y piperitona. Se realizarón pruebas fisicoquímicas de las esencias y se estudió el tiempo de extracción como variable de influencia sobre su rendimiento y composición. Las sustancias encontradas y sus respectivas cantidades en el aceite obtenido de la planta de esta región, plantean la posibilidad de sus utilización final como insecticida de acuerdo a la información recopilada sobre los estudios y usos del aceite esencial de Piper aduncum. Se realizó un cálculo preliminar del costo de producción del aceite obtenido. De acuerdo al rendimiento del aceite, tiempos de extracción, propiedades evaluadas y componentes identificados, se compararon los dos métodos de extracción

COMPARACIÓN DE DOS MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE ACEITE
ESENCIAL UTILIZANDO PIPER ADUNCUM (CORDONCILLO) PROCEDENTE
DE LA ZONA CAFETERA
GLORIA CRISTINA ALBARRACÍN MONTOYA
SONIA GIOVANNA GALLO PALMA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
INGENIERIA QUÍMICA
DICIEMBRE DE 2003COMPARACIÓN DE DOS MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE ACEITE
ESENCIAL UTILIZANDO PIPER ADUNCUM (CORDONCILLO) PROCEDENTE
DE LA ZONA CAFETERA
ELABORADO POR
GLORIA CRISTINA ALBARRACÍN MONTOYA Cód 396502
SONIA GIOVANNA GALLO PALMA Cód. 397018
Trabajo de grado para optar el título de “Ingeniero Químico”
LINEA DE PROFUNDIZACIÓN
TECNOLOGÍA EN ALIMENTOS
MODALIDAD
TRABAJO FINAL
DIRECTOR
Qco. Msc. GILDARDO MONTOYA CADAVID
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
INGENIERÍA QUÍMICA
DICIEMBRE DE 2003
2AGRADECIMIENTOS
Los autores del presente trabajo expresan sus agradecimientos a:
Carlos López, Decano de la Facultad de Química de la Universidad de Antioquia.
Jair Gaviria Arango, Director del Laboratorio de Análisis Instrumental de la Universidad
Nacional de Colombia sede Medellín.
Jaime Sepúlveda Subdirector de recursos naturales de Corpocaldas.
3TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN.............................................................................................................................1
INTRODUCCIÓN.................................................................................................................1
1. OBJETIVOS.....................................................................................................................3
1.1 OBJETIVO GENERAL..................................................................................................3
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS..........................................................................................3
2. ANTECEDENTES............................................................................................................4
3. MARCO TEÓRICO...........................................................................................................7
3.1 GENERALIDADES SOBRE PIPERACEAS (Piperaceae)...........................................7
3.1.2 Aspectos químicos......................................................................................................7
3.2 HOJAS Y ESPIGAS DE PIPER ADUNCUM...............................................................8
3.2.1 Principales componentes del aceite esencial de las hojas y espigas de Piper aduncum9
3.3 ACEITES ESENCIALES.............................................................................................12
3.3.1 Definición...................................................................................................................12
3.3.2 Clasificación de los aceites esenciales.......................................................................14
3.3.3 Distribución y estado natural.....................................................................................15
3.3.4 Propiedades de los aceites esenciales.........................................................................16
3.3.5 Extracción y aislamiento............................................................................................17
3.3.6 Análisis de la composición de los aceites esenciales.................................................24
3.3.7 Propiedades fisicoquímicas de los aceites esenciales................................................28
4. METODOLOGÍA...........................................................................................................33
4.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS HOJAS Y ESPIGAS DE PIPER ADUNCUM.............33
4.2 EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM...........................33
4.2.1 Diseño experimental...................................................................................................34
4.2.2 Extracción de aceite esencial mediante arrastre con vapor de agua...........................35
4.2.3 Extracción Del Aceite Esencial Mediante Hidrodestilacion......................................42
44.3 EVALUACION DE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL ACEITE........46
4.4 IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DEL ACEITE
ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM..................................................................................47
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS......................................................49
5.1 PROPIEDADES FÍSICAS DEL ACEITE ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM.......49
5.2 RESULTADOS DE LA EXTRACCIÓN DEL ACEITE ESENCIAL DE PIPER
ADUNCUM.........................................................................................................................50
5.3 IDENTIFICACIÓN QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS EN EL ACEITE
ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM..................................................................................51
5.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS.............................................................56
5.5 DETERMINACIÓN DE LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN DEL ACEITE..............67
6. BALANCES DE MATERIA..........................................................................................70
7. USOS DEL ACEITE ESENCIAL OBTENIDO.............................................................73
8. DIAGRAMA DE BLOQUES PRELIMINAR DEL PROCESO.....................................78
9. CONCLUSIONES...........................................................................................................79
10. RECOMENDACIONES................................................................................................81
BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................82
5LISTA DE TABLAS
pag
Tabla 1. Propiedades de la piperitona. 12
Tabla 2. Parámetros analíticos empleados en el control
de calidad de aceites esenciales. 29
Tabla 3. Diseño experimental. 34
Tabla 4. Propiedades físicas del aceite esencial extraído 49
Tabla 5. Resultados de la extracción del aceite esencial obtenido 50
Tabla 6 Rendimientos en base a la cantidad de materia prima fresca
Por ensayo 51
Tabla 7. Compuestos identificados muestra 1. 52
Tabla 8. Compuestos identificados muestra 2. 53
Tabla 9. Compuestos identificados muestra 3. 53
Tabla 10. Compuestos identificados muestra 4. 53
Tabla 11. Compuestos identificados muestra 5. 54
Tabla 12. Compuestos identificados muestra 6. 54
Tabla 13. Compuestos identificados muestra 8. 55
Tabla 14. Compuestos identificados muestra 9. 55
Tabla 15. Compuestos identificados muestra 10. 55
Tabla 16. Compuestos identificados muestra 11 56
Tabla 17. Análisis de varianza para la densidad 60
Tabla 18. Análisis de varianza para rendimiento 62
Tabla 19. Análisis de varianza para índice de refracción 65
Tabla 20. Costo preliminar de producción del aceite esencial 69
6Tabla 21. Condiciones de operación, arrastre con vapor de agua, hojas.
Tabla 22. Condiciones de operación, arrastre con vapor de agua, espigas. 85
Tabla 23. Condiciones de operación, hidrodestilación, hojas. 85
Tabla 24. Condiciones de operación, hidrodestilación, espigas. 86
86
7LISTA DE FIGURAS
pag
Figura 1. Fórmula estructural del Dilapiol. 9
Figura 2. Fórmula estructural de la Miristicina. 10
Figura 3. Fórmula estructural de la Piperitona. 11
Figura 4. Métodos de extracción de mezclas aromáticas. 17
Figura 5. Equipo de extracción en vidrio para arrastre con vapor de agua 35
Figura 6. Generador de vapor. 38
Figura 7. Cámara de extracción. 39
Figura 8. Condensador. 39
Figura 9. Vaso florentino. 40
Figura 10. Montaje a presión para extracción de aceite
esencial mediante arrastre con vapor de agua. 40
Figura 11. Equipo de extracción en vidrio para hidordestilación 43
Figura 12. Montaje a presión para extracción de aceite esencial
Mediante hidrodestilación 45
Figura 13 Patrones de comparación para el apiol 52
Figura 14. Efectos principales sobre densidad 61
Figura 15. Efectos principales sobre rendimiento 64
Figura 16. Efectos principales sobre índice de refracción 66
Figura 17. Gráfico de cajas y bigotes 67
Figura 18. Fórmula estructural del apiol 73
Figura 19. Fórmula estructural del germacreno 74
Figura 20. Fórmula estructural del cariofileno 74
Figura 21. Fórmula estructural del fenaldreno 75
Figura 22. Fórmula estructural del beta-pineno 75
Figura 23. Fórmula estructural del linalol 76
8LISTA DE ANEXOS
ANEXO A. CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA EXTRACCIÓN MEDIANTE
ARRASTRE CON VAPOR DE AGUA ........................................................................85
ANEXO B. CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA EXTRACCIÓN MEDIANTE
HIDRODESTILACIÓN.......................................................................................................86
ANEXO C. NUMERACIÓN DE LOS ENSAYOS REALIZADOS.................................87
ANEXO D. FOTOGRAFÍAS DEL MATERIAL Y LOS EQUIPOS UTILIZADOS.........88
ANEXO E. MÉTODOS UTILIZADOS EN LA CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE
ESENCIAL EXTRAÍDO.....................................................................................................90
ANEXO F. ESPECTROS CROMATOGRÁFICOS GC/MS DE LAS MUESTRAS
ANALIZADAS DEL ACEITE ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM................................93
9RESUMEN
El aceite esencial de Piper aduncum L. procedente de la zona cafetera, se extrajo de hojas y
espigas utilizando las técnicas de arrastre con vapor de agua e hidrodestilación. El mejor
rendimiento (2,1493%) fue obtenido por el método de hidrodestilación aplicado a las
espigas del material, luego de incluir en el montaje el manejo de equipos presurizados.
La determinación de la composición química del aceite utilizando cromatografía de gases
acoplada a espectrometría de masas (CG/EM) mostró como componente mayoritario el
apiol con proporciones entre 54,4 y 70,664%, otros compuestos en cantidades significativas
fueron: germacreno-d, cariofileno y piperitona. Se realizarón pruebas fisicoquímicas de las
esencias y se estudió el tiempo de extracción como variable de influencia sobre su
rendimiento y composición.
Las sustancias encontradas y sus respectivas cantidades en el aceite obtenido de la planta de
esta región, plantean la posibilidad de sus utilización final como insecticida de acuerdo a la
información recopilada sobre los estudios y usos del aceite esencial de Piper aduncum. Se
realizó un cálculo preliminar del costo de producción del aceite obtenido.
De acuerdo al rendimiento del aceite, tiempos de extracción, propiedades evaluadas y
componentes identificados, se compararon los dos métodos de extracción.INTRODUCCIÓN
El estudio de los aceites esenciales como materias primas básicas para la industria de
fragancias y sabores, se ha transformado en una de las áreas de investigación y desarrollo
más importantes para muchos países. Inicialmente considerados como material de desecho
del metabolismo de las plantas, la importancia biológica de los aceites esenciales ha sido
reconocida sólo recientemente. [1]
Los aceites esenciales son las fracciones líquidas volátiles, generalmente obtenidos por
destilación con arrastre con vapor de agua, que contienen las sustancias responsables del
aroma de las plantas y que son importantes en la industria cosmética (perfumes y
aromatizantes), de alimentos (condimentos y saborizantes), farmacéutica, agricultura
(insecticidas) entre otros. [2]
Los principales métodos de extracción de estos aceites son: métodos directos (compresión,
raspado, lesiones mecánicas de la corteza), destilación (con agua o hidrodestilación,
destilación con agua y vapor, destilación con vapor seco), extracción (con solventes
volátiles, con solventes no volátiles, con fluidos supercríticos), enfluerage (adsorción
sólido-líquido y/o sólido-gas), headspace (purga y trampa simultáneas, purga y extracción
con solvente simultáneas).[3]
En general, los usos de los aceites esenciales dependen de los constituyentes mayoritarios
identificados, la presencia o ausencia de unos u otros depende de características como:
condiciones geobotánicas (suelo, luz, humedad y la altitud), método de cultivo (abonos,
agroquímicos, momento de siembra, riego, pesticidas), época de recolección de la planta,
método de almacenamiento del material vegetal (fresco, seco, etc), método de obtención del
aceite (destilación, maceración, prensado, extracción con solventes o sin ellos, tipo de
solvente, etc), edad de la planta. [4]Debido al interés cada vez mayor de explotar los recursos naturales disponibles en nuestro
país surge la necesidad de realizar estudios para identificar las especies vegetales
promisorias que no han sido hasta ahora estudiadas o que se conoce de su uso a través del
conocimiento popular. [5]
Los aceites esenciales se encuentran en una gran variedad de plantas, incluidas las
Piperáceas (familia a la cual pertenece el Piper aduncum) una cualidad de las plantas de
este género es la de poseer aromas que son característicos de cada especie. [6]
Aunque en Colombia se realizó un estudio sobre el aceite esencial de Piper aduncum
recolectado en Santandercito (Cundinamarca)[7], los compuestos mayoritarios, o sus
cantidades pueden variar de acuerdo a la región de donde provenga la especie[4]. Con este
trabajo se busca caracterizar el aceite de Piper aduncum de la Zona Cafetera y comparar
los métodos de extracción según el rendimiento, propiedades y componentes identificados.
La mayoría de los estudios realizados con piperáceas reportan el método de
hidrodestilación para la extracción de su aceite esencial, en este trabajo se pretende
comparar este método con la técnica de arrastre con vapor de agua y así reportar diferencias
y/o ventajas entre estos dos.
21. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Comparar dos métodos de extracción (hidrodestilación y arrastre con vapor de agua) de
aceite esencial, utilizando Piper aduncum (cordoncillo) procedente de la Zona Cafetera.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Obtener aceite esencial de Piper aduncum mediante los métodos de
hidrodestilación y arrastre con vapor de agua.
• Determinar los rendimientos de los aceites extraídos a través de los balances de
masas.
• Determinar la influencia del tiempo de operación sobre los dos procesos de
extracción.
• Evaluar algunas propiedades fisicoquímicas de los aceites extraídos.
• Determinar la composición química de los aceites obtenidos por métodos
espectroscópicos.
• Consultar las posibles aplicaciones del aceite esencial obtenido.
• Estimar el valor comercial del aceite puro.
32. ANTECEDENTES
Las piperáceas son una familia tropical con ocho géneros que se reconocen por sus hojas
simples y por tener flores muy pequeñas, sin perianto, en forma de espiga simple y
apretada. Generalmente son hierbas, arbustos o árboles muy pequeños. El género Piper
(constituído por más de 700 especies) presenta tallos con nudos engrosados y las
inflorescencias son espigas solitarias opuestas a las hojas que están dispuestas en forma
alternada.[8]
Morton (1981) recopiló una serie de usos que se le dan en la medicina popular de América:
en Guatemala y México la planta tiene valor como astringente, estimulante digestivo y
diurético. En Cuba se utiliza además como hemostático y como remedio para las
hemorroides, gonorrea, leucorrea, para las hemorragias menstruales y, en baños, para el
tratamiento de varias dolencias externas. En Islas Vírgenes se toma la decocción de la
planta como sedante, laxante y bebida refrescante.[9]
En América Central y Brasil, tiene usos semejantes. En Brasil se usa además contra la
diarrea y la disentería, para dolores de muela, carminativo y antiulceroso [10]
Desde el punto de vista químico, se encuentran en la literatura estudios acerca de la
identificación de los componentes mayoritarios del aceite esencial de esta especie y de
algunas variedades recolectadas en diversas partes del mundo. Smith y Kassim (1979)
informaron que los constituyentes principales del aceite obtenido por destilación al vapor
de hojas frescas recolectadas en las Islas Fiji son dilapiol (58%) y piperitona (4%). Gottlieb
y otros (1981) estudiaron los componentes principales de las variedades brasileñas P.
aduncum var. aduncum y P. aduncum var. cordulatum encontrando dilapiol (74.5% y
88.4% respectivamente) y trazas de alcanfor en la primera. Gupta y otros (1983)
investigaron la composición del aceite esencial de las hojas frescas de la planta recolectada
4en Panamá encontrando dilapiol (90%) como componente mayoritario, pero no encontraron
piperitona[9]; El aceite esencial obtenido de 4 diferentes variedades en la región amazónica
tiene como componente mayoritario al dilapiol en un rango desde 3.4 a 12 %. [11]
Díaz y otros (1984), identificaron de la planta recolectada en Colombia (en la zona de
Santandersito, Cundinamarca), como constituyentes mayoritarios dilapiol, miristicina y
piperitona[7]. En este mismo trabajo, se reporta un porcentaje de extracción de 0.8%,
obtenido por hidrodestilación de hojas frescas y con propiedades η 25= 1.5040 y ρ20=
D
0,9796 g/ml [7].
La extracción de los constituyentes volátiles de hojas y espigas de Piper aduncum
procedentes de Costa Rica, utilizando la técnica de hidrodestilación en hojas y espigas, tuvo
un rendimiento entre 0.4 y 1.3 % de aceite, presentándose la mayor cantidad en sus espigas,
los valores de las propiedades fueron η 20: Entre 1.506 y 1.516, ρ22: Entre 1.020 y 1.050
D
g/ml.[9]
El aceite esencial de Piper aduncum en concentración de 20 mg/ml presenta actividad
antimicrobiana contra Bacillus subtilis, Staphylococus aureus, Escherichia coli,
Cryptococus neofrormans, Sacharomyces cerevisiae y Mycobacterium smegmatis y una
débil actividad contra Aspergillus flavus y Trochophyton mentagrophytes[10]. El
componente químico aislado 2,6-dihidroxi-4-metoxichalcone inhibió el crecimiento in vitro
del 98% de los parásitos de leishmania amazonensis[12] .
El dilapiol, uno de los componentes mayoritarios del aceite esencial de Piper aduncum,
reduce el crecimiento de larvas de pestes de insectos, incluida la larva de la mayor peste de
maíz en Norte América, Ostrinia nubilalis[13]; La miristicina se comporta como sustancia
oxitócica, actúa como inhibidor de la monoaminoxidasa comportándose como
antidepresivo; ambos componentes, el dilapiol y miristicina, son conocidos por su actividad
insecticida y su uso como sinergistas de insecticidas organofosforados y carbamatos[13].
5El dilapiol y su isómero el isodilapiol han demostrado actividad fungitóxica contra el
Helminthosporium oryzae y el Aspergillus Níger[15].
A través de estudios realizados por Lichtenstein y otros se reportó la actividad insecticida y
biológica de los componentes mayoritarios del Piper aduncum: Apiol, dilapiol y
miristicina, estos mostraron mayor actividad que otros compuestos como el d-carbona que
también está presente en plantas[16]. La piperitona ha sido también reportada como
repelente[17] y presenta actividad funguicida en hongos patógenos de la caña de azúcar [18]; a
partir de mezclas racémicas de piperitona se realizaron bioensayos que mostraron su
efectividad como repelente de la mosca doméstica [19].
63. MARCO TEÓRICO
3.1 GENERALIDADES SOBRE PIPERACEAS (Piperaceae)
3.1.1 Aspectos botánicos
Las Piperaceas son una familia tropical de arbolitos, arbustos y trepadoras leñosas, esta
familia comprende 10 géneros, siendo los principales Piper y Peperomia. Las Piperaceas
como una familia pantropical se cree que crecen principalmente en los bosques pluviales.
Sus caracteres diagnósticos son: hojas alternas, simples, enteras, con glándulas que
contienen esencia de olor picante y pecíolos que abrazan el tallo; las estípulas cuando
existen se encuentran soldadas al pecíolo; flores diminutas, desnudas, bisexuales o
unisexuales dispuestas en racimo o en espiga, generalmente opuestos a las hojas, los tallos
tienen nodos, pueden ser articulados aéreos y subterráneos, presentan el tejido vascular
primario en 2 o más anillos, o anillos pequeños esparcidos; el fruto es una drupa o baya, y
consta de una semilla[20].
3.1.2 Aspectos químicos
En el genero Piper ha sido reportada la presencia de metabolitos del ácido mevalónico
(monoterpenos y sesquiterpenos), metabolitos del ácido acético y shikimico (flavonoides) y
relacionados al ácido shikimico (lignoides, arilopropanoides, amidas, etc.). Los metabolitos
más frecuentemente aislados son amidas (cinnamoilamidas y alquilamidas), aristolactamas
y otros alcaloides, flavonoides (flavona, dihidroflavonas, dihidrochalconas, y o-
metilflavonoides) notándose que la o-glicosilación es rara[20].
73.2 HOJAS Y ESPIGAS DE PIPER ADUNCUM
El Piper aduncum es una planta dicotiledónea, arbustiva, perenne de 1,80 a 5 m de altura,
raíz pivotante, tallo erguido, leñoso, ramificado, con ramas ascendentes, nudoso, con
entrenudos floríferos más bien delgados y cortos, esparcidamente pubescente, hojas
lanceoladas o subelípticas, agudamente acuminadas, con la base redondeada o un poco
cordada, pinnadamente nerviadas hasta la mitad o tercera parte superior, con 6 a 8
nervaduras en cada lado, con pecíolos cortos; influorescencia en espigas, gradualmente
encorvadas y con cabillo largo, las flores son inconspicuas, sésiles, glabaras, de color
blanquecino o amarillento; el fruto es pequeño ovoide, más o menos di o tetrágono y
glabro; se propaga por semilla y vegetativamente por estacas[12].
El Piper aduncum contribuye en la reforestación y conservación de la biodiversidad y
biomasa del bosque y actúa como barrera natural contra la erosión; Su madera es utilizada
como combustible, en estacas, cercas e incluso haciendo parte de construcciones
rudimentarias. Crece en zonas con altitudes entre 0 y 1.800 msnm y temperatura superiores
a 17,5°C, es maleza en cultivos, potreros, caminos y cafetales, es una planta de importancia
apícola, es medicinal y se usa como antineurálgica y estupefaciente de la lengua, la
decocción de las hojas se usa como tónico en disentería, para curar llagas rebeldes. La raíz
en decocción se usa contra hemorragias internas[8].
83.2.1 Principales componentes del aceite esencial de las hojas y espigas de Piper
aduncum
Dilapiol (C H O )
12 14 4
5-Alil-1,6 dimetoxi-2,3-metilendioxibenzeno.
Figura 1. Fórmula estructural del dilapiol
El dilapiol es un fenilpropanoide derivado del ácido benzóico, monolignoide.
• Aislamiento: por destilación fraccionada.
• Caracterización: en tratamiento con exceso de bromuro forma monobromoapiole
C H Br O ; incoloro que funde a 107°C ; en tratamiento con KOH alcohólico se
12 13 3 4
convierte en diisoapiol, que funde a 44°C y ebulle a 296°C; en oxidación con
solución de K MnO alcalino se convierte en dilapiolaldehido C H O que funde a
2 4 10 10 5
75°C y ácido dilapiólico C H O que funde entre 151°C y 152°C[15].
10 10 6
• Propiedades: el dilapiol es viscoso e inodoro n 25=1,52778; pe=285; PM= 222,23[22]
D
9Miristicina: (C H O )
11 12 3
4-alil-6-metoxi-1,2-metilendioxibenceno.
Figura 2. Fórmula estructural de la miristicina.
• Aislamiento: por destilación fraccionada
• Caracterización: en tratamiento con bromuro la miristicina da dibromomiristicina
dibromuro (C3H5Br2)*C6Br2(O2CH2)*(OCH3) que funde a 130°C.; la miristicina
en oxidación con permanganato produce miristicina aldehido que funde a 130°C y
ácido miristicínico, que funde entre 208°C y 210°C[22].
• Propiedades: olor ligeramente aromático, no congelable a bajas temperaturas, Se
encuentra principalmente en el aceite de nuez moscada, es cristalina y debido a su
elevado punto de ebullición se encuentra principalmente en las últimas fracciones
del destilado, es tóxica para el hombre, dosis elevadas de nuez moscada o de su
esencia pueden producir convulsiones, la miristicina se relaciona con las
anfetaminas[24]. También aparece en el aceite de eneldo y en el aceite de los frutos
del perejil[28], n 20 = 1,54032. ; PM=192,21.
D
10Piperitona: (C H O)
10 16
3-metil – 6 (1- metiletil) – 1,2-ciclohexano
Figura 3. Fórmula estructural de la piperitona.
La molécula está constituida por: C: 78,89% H: 10,59 %
O: 10,51 %. La forma racémica de la piperitona puede ser preparada sintéticamente
mientras ambas formas (d y l) aparecen en muchos aceites esenciales.
d-piperitona: puede ser encontrada en el aceite de Menta arvensis var. Piperascens; esta
forma el componente mayoritario del aceite de Andropogon iwarancusa (cerca al 80%) y
del aceite de cymbopogon sennaarensis (cerca al 45%).
l-piperitona: se presenta en muchas especies de eucalipto, por ejemplo eucalyptus dives
(cerca del 40%) y del eucalyptus radiata
• Aislamiento: por destilación fraccionada.
• Caracterización: para la preparación de l-piperitona puede emplearse baja
temperatura y recristalización a partir del aislamiento de este derivado terpénico; la
piperitona puede ser detectada por la reducción de la cetona en una solución
alcohol-éter con amalgama de sodio que reacciona para producir pinacone
(C H O ); un tratamiento con semicarbacida da una mezcla de dos semicarbazones
20 34 2
(dl piperitona)[22].
11• Propiedades: piperitona en aceite posee un olor de menta alcanfor; incolora cuando
está recién destilada para tornarse amarilla en agitación, PM=152,23[22]
Tabla 1. Propiedades de la piperitona.
d-piperitona l-piperitona dl-piperitona
Indice de refracción 1,4848 1,4848 1,4845
N 20
D
Punto de ebullición 116-118,5 232,5-234,7 235-237
°C
3.3 ACEITES ESENCIALES
3.3.1 Definición
Se trata de sustancias líquidas, aromáticas y volátiles situadas en cualquier parte del
vegetal, (cavidades, células, pelos o canales secretores) conformadas por un grupo
heterogéneo de sustancias orgánicas (alcoholes, aldehidos, ésteres, cetonas, etc)[14]. Los
aceites esenciales generalmente son mezclas complejas de hasta más de 100 componentes
que pueden tener la siguiente naturaleza química:
Compuestos alifáticos de bajo peso molecular (alcanos, alcoholes, aldehídos, cetonas,
ésteres y ácidos)
• Monoterpenos (diez carbonos)
• Sesquiterpenos (quince carbonos)
• Fenilpropanos[2].
12En su gran mayoría son de olor agradable, aunque existen algunos de olor relativamente
desagradable como por ejemplo los componentes que forman parte de la fracción aromática
del ajo y la cebolla, los cuales contienen compuestos azufrados[2].
Los aceites pueden estar asociados formando mezclas con otros productos naturales como
es el caso de las resinas y productos relacionados[2].
Siendo una parte del metabolismo de la planta, la composición química de una esencia está
permanentemente variando, modificándose las proporciones de sus constituyentes o
transformándose unos constituyentes en otros, según la parte de la planta, el momento de su
desarrollo o el momento del día. Más aún debe tenerse en cuenta que dada su compleja
composición, presenta una alta probabilidad de sufrir modificaciones fisicoquímicas por
reacciones entre sus propios constituyentes o entre éstos y el medio (la luz, la temperatura,
presencia de enzimas, los componentes del reservorio donde se almacena la esencia, etc)[2]
Una esencia está en permanente cambio, no solamente mientras forma parte del
metabolismo de la planta, también después de extraída; esto habla de una estabilidad
reducida y de un proceso de transformación continuo, que genera tres etapas en la vida de
una esencia: la de maduración o añejamiento, la de estabilidad o vida útil y la de
descomposición o enranciamiento, cada esencia tiene distintos tiempos para cada etapa,
inclusive según el caso, la etapa intermedia, donde se considera que los cambios habidos no
modifican significativamente la calidad de la misma, puede tener una tendencia positiva o
negativa[2].
Debido a la complejidad de la composición química de una esencia, se hace una
discriminación entre los compuestos contenidos en ella, se habla entonces de compuestos
mayoritarios, cuando están en la esencia en una proporción mayor al 1 o 0,5% [2].
133.3.2 Clasificación de los aceites esenciales
Los aceites esenciales se agrupan de acuerdo a diferentes criterios: consistencia, origen y
naturaleza química de los componentes mayoritarios[2].
Consistencia
Según su consistencia los aceites esenciales se clasifican en esencias fluidas, bálsamos y
oleorresinas. Las esencias fluidas son líquidos volátiles a temperatura ambiente. Los
bálsamos son más espesos, son poco volátiles y propensos a sufrir reacciones de
polimerización, por ejemplo el bálsamo de copaiba, el bálsamo del Perú, Benjuí, bálsamo
de Tolú, Estoraque, etc. Las oleorresinas tienen el aroma de las plantas en forma
concentrada y son típicamente líquidos muy viscosos o sustancias semisólidas (caucho,
gutapercha, chicle, oleorresina de paprika, de pimienta negra, de clavero, etc.)[2].
Origen
Pueden ser de origen natural, artificial o sintético. Los naturales se obtienen directamente
de la planta y no sufren modificaciones físicas ni químicas posteriores, debido a su
rendimiento tan bajo son muy costosas. Los artificiales se obtienen a través de procesos de
enriquecimiento de la misma esencia con uno o varios de sus componentes, por ejemplo la
mezcla de esencias de rosa, geranio y jazmín enriquecida con linalol o la esencia de anís
enriquecida con anetol. Los aceites esenciales sintéticos como su nombre lo indica son los
producidos por la combinación de sus componentes los cuales, la mayoría de las veces, se
producen por procesos de síntesis química. Estos son más económicos y por lo tanto son
mucho más utilizados como aromatizantes y saborizantes (esencias de vainilla, limón,
frutilla, etc.).[2]
14Componentes mayoritarios
Desde el punto de vista químico y a pesar de su complejidad, los aceites esenciales se
pueden clasificar de acuerdo con los componentes mayoritarios como:
• Monoterpénicos: por ejemplo los que contienen la hierbabuena, la albahaca y la
salvia.
• Sesquiterpénicos como los de copaiba, pino y junípero.
Los monoterpernos y sesquiterpenos son terpenos de 10 y 15 átomos derivados
biosintéticamente de geranilpirofosfato (GPP) y farnesilpirofosfato (FPP)
respectivamente[24].
• Fenilpropanoides como los de clavo, canela y anís.
Los fenilpropanos son sustancias naturales ampliamente distribuidas en los vegetales
caracterizadas por un anillo aromático unido a una cadena de 3 carbonos y derivados
biosintéticamente del ácido shikímico, la cadena lateral puede presentar varios estados de
oxidación (grupos metilo, hidroximetileno, aldehído y carboxilo) e instauración. El anillo
aromático generalmente está sustituido en los carbonos 3, 4 y 5, siendo estos sustituyentes
grupos hidroxilo, metoxilo o metiléndioxi, principalmente[24].
Aunque esta clasificación es muy general resulta útil para estudiar algunos aspectos
fitoquímicos de dichos compuestos, sin embargo existen clasificaciones más complejas que
tienen en cuenta otros aspectos químicos.
3.3.3 Distribución y estado natural
Los aceites esenciales se encuentran ampliamente distribuidos en plantas que incluyen las
labiadas, lauráceas, mirtáceas, pináceas, rosáceas, rutáceas, umbelíferas, etc.
Se les puede encontrar en diferentes partes de la planta: en las hojas (ajenjo, albahaca,
eucalipto, hierbabuena, mejorana, menta, pachulí, romero, salvia, etc.), en las raíces
(angélica, cúrcuma, jengibre, sándalo, sasafrás, valeriana, vetiver, etc.), en el pericarpio del
fruto (cítricos como limón, mandarina, naranja, etc.), en las semillas (anís, cardamomo,
15hinojo, comino, etc.), en el tallo (canela, etc.), en las flores (lavanda, manzanilla, piretro,
tomillo, rosa, etc.) y en los frutos (nuez moscada, perejil, pimienta, etc.).
Aunque en los aceites esenciales tanto los monoterpenos, los sesquiterpenos y los
fenilpropanos se les encuentra en forma libre, más recientemente se han investigado los que
están ligados a carbohidratos ya que se considera que son los precursores inmediatos del
aceite como tal[2].
3.3.4 Propiedades de los aceites esenciales
Los aceites esenciales se caracterizan por su olor pronunciado y penetrante, generalmente
agradable, que siempre nos recuerda el olor del vegetal del que proviene, pero
generalmente menos suave. Tienen sabor cáustico, acre e irritante y a veces aromático,
dulce y delicado. Son sustancias de aspecto oleoso poco solubles o insolubles en el agua, a
la que le comunican su aroma característico; solubles en alcohol absoluto, en el sulfuro de
carbono, en éter de petróleo, en tetracloruro de carbono y demás solventes orgánicos, son
volátiles y en su mayoría líquidos a la temperatura ambiente. Su peso específico a 15°C
oscila entre 0.8 y 1.2 , en los aceites etéreos el punto de ebullición varía entre 150 y 300°C.
En lo que respecta a la volatilidad, todos los perfumes son más o menos volátiles y el
conocimiento de su grado de volatilidad es un factor de importancia, pues estas esencias no
se preparan aisladas, sino en combinación con otras que deben tener las mismas
características, tanto en la solubilidad como en la volatilidad[5].
Si los aceites esenciales se dejan en contacto con el aire, se oxidan, solidifican y resinifican,
perdiendo su olor característico, al igual que se alteran fácilmente bajo la acción de la luz,
volviéndose amarillos y oscuros, modificándose asimismo su perfume[5]. La acción del aire
sobre estas sustancias, se debe a la transformación de los terpenos, razón por la cual se trata
de eliminarlos por distintos procedimientos, obteniéndose entonces las esencias
desterpenadas cuya solubilidad e inalterabilidad es mucho más grande[5].
16Las esencias se unen con facilidad a las grasas y a los aceites fijos a los que disuelve.
Cuando se encuentran puros son incoloros, pero como siempre llevan disueltos ciertas
impurezas afectan diversos colores así, son amarillos y pardos como el clavo aromático,
azulados como el ajenjo, la manzanilla y el cálamo o bien verdes como la bergamota y el
Cayeput. Arden fácilmente como llama fuliginosa[5].
En algunos casos como consecuencia de la oxidación, llega a producir ácido carbónico,
como por ejemplo la esencia de anís; otras veces ácido benzoico, como en la esencia de
almendra y también ácido cinámico, como en el de canela[5].
Los aceites esenciales refractan la luz polarizada, propiedad que se usa para su control de
pureza, pues tienen por ello un índice de refracción característico. También presentan un
poder rotatorio característico, en razón de que poseen en su composición numerosos
productos ópticamente activos[2].
3.3.5 Extracción y aislamiento
Los diferentes procesos de extracción utilizados en la obtención de aceites esenciales y
extractos aromáticos, se pueden resumir de la siguiente forma:
Figura 4. Métodos de extracción de mezclas aromáticas[2].
Extrusión
Macerado
17Destilación con agua (hidrodestilación)
El principio de la destilación en agua es llevar a estado de ebullición una suspensión acuosa
de un material vegetal aromático, de tal manera que los vapores generados puedan ser
condensados y colectados. El aceite, que es inmiscible en agua, se separa posteriormente[5].
En la destilación con agua el material vegetal siempre debe encontrarse en contacto con el
agua, si el calentamiento del equipo es con fuego directo, el agua presente en la cámara
extractora debe ser suficiente y permanente para llevar a cabo toda la destilación a fin de
evitar el sobrecalentamiento y carbonización del material vegetal, dado que este hecho
provoca la formación de olores desagradables en el producto final; el material vegetal debe
ser mantenido en constante agitación a fin de evitar aglomeraciones o sedimentación del
mismo en el fondo del recipiente, lo cual puede provocar su degradación térmica. [5]
El tiempo total de destilación es función de los componentes presentes en el aceite esencial.
Si el aceite contiene compuestos de alto punto de ebullición, el tiempo de destilación
deberá ser mayor, los aceites esenciales obtenidos mediante destilación en agua
normalmente presentan notas más fuertes y un color más oscuro con respecto a los
producidos por otros métodos[5].
18Destilación por arrastre con vapor de agua.
En la destilación por arrastre con vapor de agua, la muestra vegetal generalmente fresca y
cortada en trozos pequeños, se coloca en un recipiente cerrado y sometida a una corriente
de vapor de agua, la esencia así arrastrada es posteriormente condensada, recolectada y
separada de la fracción acuosa. Esta técnica es muy utilizada especialmente para esencias
muy volátiles, por ejemplo las utilizadas para perfumería. Se utiliza a nivel industrial
debido a su alto rendimiento, a la pureza del aceite obtenido y porque no requiere
tecnología sofisticada. [5]
La destilación por arrastre con vapor que se emplea para extraer la mayoría de los aceites
esenciales es una destilación de mezcla de dos líquidos inmiscibles y consiste en una
vaporización a temperaturas inferiores a las de ebullición de cada uno de los componentes
volátiles por efecto de una corriente directa de vapor de agua, el cual ejerce la doble
función de calentar la mezcla hasta su punto de ebullición y adicionar tensión de vapor a la
de los componentes volátiles del aceite esencial; los vapores que salen de la cámara
extractora se enfrían en un condensador donde regresan a la fase líquida, los dos productos
inmiscibles, agua y aceite finalmente se separan en un dispositivo decantador o vaso
florentino[5].
Destilación con agua – vapor
En este caso el vapor puede ser generado mediante una fuente externa o dentro de la propia
cámara extractora, aunque separado del material vegetal, la diferencia radical existente
entre este sistema y los anteriormente mencionados es que el material vegetal se encuentra
suspendido sobre un tramado (falso fondo) que impide el contacto del material vegetal con
el medio líquido en ebullición, este sistema reduce la capacidad neta de carga de materia
prima dentro del extractor pero mejora la calidad del aceite obtenido[5]
19Estos procesos de destilación como tal no tienen una diferencia fundamental desde el punto
de vista teórico, sin embargo existen ciertas variaciones en la práctica y en los resultados
obtenidos que en muchos casos son considerables, esto depende del método empleado
porque ciertas reacciones pueden ocurrir durante la destilación[21].
Los principales efectos que acompañan estos procesos son:
• Difusión del aceite esencial y del agua caliente a través de las membranas de la
planta.
• Hidrólisis de ciertos componentes del aceite esencial.
• Descomposición ocasionada por el calor[21].
En la destilación por arrastre con vapor, los componentes volátiles son retenidos por las
membranas si estas se encuentran secas (material vegetal seco) lo que hace necesario un
remojo del material, esto se logra con la condición de vapor saturado. Diferentes
condiciones son logradas si el material se remoja con agua fría o caliente además, entran en
juego factores como la solubilidad y las temperaturas[21].
En la presencia de agua y particularmente a altas temperaturas pueden ocurrir reacciones
que favorecen la formación de compuestos, como alcoholes y ácidos por descomposición
de los ésteres, causantes de una disminución en la producción del aceite, esta es una de las
desventajas de la hidrodestilación pues por la cantidad de agua presente puede producirse
mayor hidrólisis; En el caso de la destilación agua vapor, el grado de hidrólisis es mucho
menor y lo es aún menos en la destilación por arrastre con vapor de agua [21].
Prácticamente todos los constituyentes de los aceites esenciales son algo inestables a altas
temperaturas; Para obtener la mejor calidad del aceite es necesario asegurar que durante la
destilación haya una baja temperatura o si es del caso tener altas temperaturas durante el
menor tiempo posible. En el caso de la hidrodestilación o la destilación agua- vapor la
temperatura es determinada por la presión de operación; En la destilación por arrastre con
20vapor de agua la temperatura puede ser cercana a 100 °C dependiendo de si es usado vapor
saturado a baja presión o vapor sobrecalentado[21].
Extracción con solventes volátiles
En este método, la muestra seca y molida se pone en contacto con solventes tales como
alcohol, cloroformo, etc. Estos solventes solubilizan la esencia pero también solubilizan y
extraen otras sustancias tales como grasas y ceras, obteniéndose al final una esencia
impura. Se utiliza a escala de laboratorio pues a nivel industrial resulta costoso por el valor
comercial de los solventes, pues se obtienen esencias impurificadas con otras sustancias, y
además por el riesgo de explosión e incendio característicos de muchos solventes orgánicos
volátiles[5].
Enfleurage
En el método de enflorado o enfleurage, el material vegetal (generalmente flores) es puesto
en contacto con una grasa. La esencia se solubiliza en la grasa que actúa como vehículo
extractor. Se obtiene inicialmente una mezcla (concreto) de aceite esencial y grasa la cual
se separa posteriormente por otros medios fisico-químicos. En general se recurre al
agregado de alcohol caliente a la mezcla y su posterior enfriamiento para separar la grasa
(insoluble) y el extracto aromático (absoluto). Esta técnica se emplea para la obtención de
esencias florales (rosa, jazmín, azahar, etc.), pero su bajo rendimiento y la difícil separación
del aceite extractor la hacen costosa[5].
Destilación previa maceración
En algunos casos las plantas aromáticas requieren ser sometidas a un proceso de
maceración en agua caliente para favorecer la separación de su aceite esencial ya que sus
componentes volátiles están ligados a componentes glicosidados[2]
21Procesos de expresión aplicados a frutos cítricos
Los fenómenos que ocurren durante la extracción del aceite se clasifican en varias etapas:
• Laceración de la epidermis y de las celdas que contienen la esencia.
• Generación en la cáscara de áreas con presión mayor que sus circundantes a través
de las cuales el aceite fluye al exterior.
• Abrasión de la cáscara, con la formación de pequeñas partículas de la raspadura.
La extracción del aceite se realiza sobre la fruta entera o sobre la cáscara y en
ambos procesos se puede realizar con un proceso manual o mecánico[5]
Utilización de los ultrasonidos en el proceso extractivo de hidrodestilación.
La aplicación del ultrasonido facilita la liberación del aceite esencial de las paredes
celulares de la materia vegetal sometida al proceso extractivo, se caracteriza por transmitir
cantidades sustanciales de energía por la acción de vibraciones de las partículas presentes
en el medio de extracción, la aplicación del ultrasonido depende de la composición del
fenómeno acústico que se produce dentro del tipo del material al cual es aplicado, además
que las presiones acústicas causan fenómenos de cavitación aunado a microcorrientes en los
líquidos, calentamiento y fatiga en los sólidos. Así mismo hay que tomar en cuenta que la
aceleración ultrasonora es responsable de la inestabilidad que ocurre en la interfase líquido-
líquido y líquido-gas[5].
Extracción por microondas
Consiste en calentar el agua contenida en el material vegetal, que a su vez está inmerso en
un disolvente “transparente” a las microondas como puede ser el Cl C, el hexano o el
4
tolueno. Al aumentar la temperatura del medio, se rompen las estructuras celulares que
contienen a la esencia por efecto de su presión de vapor. La esencia es así liberada y
disuelta en el disolvente presente en el medio. La principal ventaja de esta técnica es su
22velocidad, pues pueden lograrse extracciones en minutos, cuando comparativamente una
técnica tradicional como la hidrodestilación necesita varias horas[5].
La implementación del sistema de microondas a escala industrial, si bien es factible
tecnológicamente, implica una fuerte inversión económica. Además, debe tenerse en
cuenta que, como en cualquier cambio de las tecnologías tradicionales, los productos
obtenidos suelen diferir en calidad de los normalmente ofrecidos en el mercado
internacional y pueden por lo tanto significar un problema para competir con el producto
comercialmente consagrado[5].
Extracción con fluidos en estado supercrítico
El principio básico de esta técnica se basa en el cambio de propiedades de transporte y de
solubilidad que presenta un solvente en este estado. Para el caso de dióxido de carbono
como fluido en estado supercrítico dos factores compiten en la influencia de la solubilidad
de los solutos. Al incrementar la temperatura se incrementa la presión de vapor del soluto y
por lo tanto su solubilidad; Sin embargo simultáneamente a un incremento en la
temperatura se disminuye la densidad del CO con lo cual tiende a decrecer la solubilidad
2
del soluto; Conforme la presión se incrementa por encima del punto crítico del dióxido de
carbono (7.38 MPa), la densidad del fluido se vuelve menos dependiente de la temperatura
y la presión de vapor del soluto se vuelve dominante, de manera que la solubilidad del
soluto se incrementa con la temperatura[5].
El método de extracción con fluidos supercríticos, es de desarrollo más reciente. El material
vegetal cortado en trozos pequeños, licuado o molido, se empaca en una cámara de acero
inoxidable y se hace circular a través de la muestra un fluido en estado supercrítico (por
ejemplo CO2), las esencias son así solubilizadas y arrastradas y el fluido supercrítico, que
actúa como solvente extractor, se elimina por descompresión progresiva hasta alcanzar la
presión y temperatura ambiente finalmente se obtiene una esencia cuyo grado de pureza
depende de las condiciones de extracción. Aunque presenta varias ventajas como alto
23rendimiento, es ecológicamente compatible, el solvente se elimina fácilmente e inclusive se
puede reciclar y las bajas temperaturas utilizadas para la extracción no cambian
químicamente los componentes de la esencia, sin embargo el equipo requerido es
relativamente costoso ya que se necesitan bombas de alta presión y sistemas de extracción
también resistentes a las altas presiones[5].
3.3.6 Análisis de la composición de los aceites esenciales.
Los aceites esenciales son mezclas que pueden llegar a ser muy complejas, por lo que la
identificación de sus componentes no es una tarea simple; Anteriormente, esta
identificación se convertía en una larga y tediosa operación, que consumía muchísimo
tiempo, ya que requería el aislamiento y purificación de cada componente (utilizando, por
ejemplo, cromatografía en capa fina, cromatografía en columna, destilación fraccionada,
etc) y su posterior determinación estructural por métodos tradicionales (obtención de
derivados, reacciones de coloración, pruebas de grupos funcionales, etc)[5].
En las últimas décadas, el desarrollo de técnicas instrumentales de análisis y su
acoplamiento a sistemas informáticos y bases de datos, ha cambiado sustancialmente el
panorama, agilizando de forma notable la identificación de los componentes de las
esencias, han contribuido especialmente a este cambio, el desarrollo de técnicas como:
• Técnicas cromatográficas de alta resolución, principalmente la cromatografía de
gases con columnas capilares.
• Técnicas espectroscópicas, particularmente la espectrometría de masas (EM), la
espectroscopia infrarroja (IR) y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear
(RMN).
• Sistemas cromatográficos acoplados a técnicas espectroscópicas, especialmente la
cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (CG-MS) y la
cromatografía de gases acoplada a la espectroscopia infrarroja (CG-FTIR)[5].
24Cromatografía en fase gaseosa
La cromatografía de gases es una técnica de separación basada principalmente en
fenómenos de partición entre una fase móvil gaseosa (helio, argón, hidrógeno, nitrógeno) y
una fase estacionaria constituida por un líquido muy viscoso retenido en el interior de una
columna cromatográfica. La columna se coloca en un horno con temperatura regulable y
programable, lo que nos permite influir de forma decisiva en la separación de los
componentes de la mezcla. El cromatógrafo se completa con un sistema de inyección, que
nos permite introducir la muestra en la columna y un detector que muestra las diferentes
sustancias a medida que van saliendo de la columna, una vez separadas. Las columnas
cromatográficas utilizadas actualmente son de tipo capilar: están constituidas por un tubo
de cuarzo flexible de diámetro muy pequeño (normalmente 0.25 mm) y muy largo (25 a 60
m, hasta 200 m); proporcionan alta resolución y permiten separar las mezclas
multicomponentes de sustancias de diversa polaridad y/o peso molecular (monoterpernos,
sesquiterpenos, etc)[5].
Para la identificación de los componentes del aceite esencial mediante CG se ha utilizado
frecuentemente la comparación de sus tiempos de retención (tiempo transcurrido entre la
inyección de la muestra y la aparición del pico cromatográfico) con los de los patrones. Sin
embargo, los tiempos de retención están fuertemente influenciados por numerosas
variables, como la técnica de inyección, las variaciones de temperatura o flujo de los gases,
es diseño de equipo, etc. Por este motivo ha sido necesario la introducción de parámetros
relativos como son los tiempos de retención relativos y los índices de retención. La
identificación de los componentes del aceite se realiza a través de comparación de los
índices de retención de las sustancias patrones en dos fases estacionarias, polar y apolar,
con los índices obtenidos para los componentes del aceite esencial[5].
25Cromatografía en fase gaseosa acoplada a espectrometría de masas
Durante las dos últimas décadas se ha demostrado que uno de los métodos más eficientes
para el estudio de la composición de los aceites esenciales es la cromatografía de gases
acoplada a la espectrometría de masas (CG-EM). Es un método muy adecuado para la
identificación debido a que los componentes del aceite son compuestos volátiles y de bajo
peso molecular. La esencia se inyecta directamente en el cromatógrafo, sin ningún
tratamiento previo, lo cual elimina posibles modificaciones en la composición de la muestra
o en la estructura de sus constituyentes debidas a pretratamiento. No se eliminan las
alteraciones debidas a la temperatura de análisis, que puede afectar componentes
termosensibles. En el cromatógrafo, los componentes de la esencia se separan, tras lo cual
penetran en el espectrómetro de masas, que permite registrar el correspondiente espectro de
cada una de las sustancias separadas. Los constituyentes del aceite esencial se identifican
gracias a los diferentes patrones de fragmentación que se observan en sus espectros de
masas[5].
La CG-EM permite realizar en una sola operación, para una muestra del orden de 1 µL, un
análisis cualitativo junto con una indicación de las proporciones en las que se encuentran
componentes. Cuando se dispone de sustancia patrón, la calibración del equipo permite un
análisis cuantitativo exacto de la muestra[5].
Es posible determinar índices de retención en el CG-EM, pero estos pueden no ser
comparables con los bibliográficos, que generalmente se han obtenido con cromatógrafos
no acoplados a un espectómetro[5].
Espectrometría de masas
La identificación de los componentes de los aceites esenciales se realiza con base en sus
espectros de masas (EM), obtenidos por impacto electrónico y/o por ionización química.
26Varios analizadores másicos (magnético, cuadrupolar, de trampa iónica) se utilizan en
espectrómetros de masas acoplados a cromatógrafos de gases. En los últimos años los
detectores de trampa iónica se emplean cada vez con más frecuencia en los estudios de
mezclas complejas, incluyendo los aceites esenciales, sobre todo cuando se requiere alta
sensibilidad en los análisis. En un espectro de masas, se observa, en abscisas, la relación
masa/carga (m/z) de los iones formados al fragmentarse la molécula y en las ordenadas, la
intensidad (abundancia) de cada uno de los iones formados. Dado que la carga suele ser
unitaria, m/z corresponde generalmente a la masa de los fragmentos iónicos[5].
Las masas de los iones formados a partir de los terpenos, principales constituyentes de los
aceites esenciales, son bastante parecidas. Sin embargo difieren en su abundancia lo cual
permite su identificación[5].
Otras técnicas instrumentales de análisis
Cromatografía de gases multidimensional, cromatografía en fase gaseosa acoplada a
espectroscopia infrarroja y espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN)[5].
Combinación de técnicas y otros recursos
La identificación de un componente de un aceite esencial mediante una sola técnica de las
descritas no suele considerarse suficientemente fiable. Normalmente se combinan varias de
ellas, para que una sustancia se considere correctamente identificada deben haberse
obtenido resultados coherentes con esa identificación en un mínimo de dos técnicas,
empleando, en el caso de la cromatografía de gases, dos columnas de distinta polaridad[5].
La combinación más frecuentemente utilizada es el análisis del aceite esencial por CG para
determinación de los índices de retención y por CG-EM para el registro de los espectros de
masas[5].
273.3.7 Propiedades fisicoquímicas de los aceites esenciales
El control de calidad de un aceite esencial tiene como objetivo garantizar que posea unas
determinadas características analíticas y que éstas se mantengan de un lote de producción a
otro. A través de un análisis se puede evaluar:
• El cumplimiento con normas de calidad.
• La detección de adulteraciones: por ejemplo el agregado de diluyentes, u otros
casos como el agregado de mentol a esencias naturales de mentas, o el de terpenos
críticos a la esencia de limón.
• Discriminación de calidades: como puede ser diferenciar una esencia de Geranio de
Reunión de una de origen africano.
• Normalización de calidades: como la estandarización de una esencia de menta por
mezclado de distintas partidas con diferentes calidades.
• Determinación de que el producto es realmente natural.
Las características estudiadas deben ser suficientemente descriptivas del producto para que
permitan detectar aquellas desviaciones que se consideren suficientes para rechazar el lote.
Se utilizan diferentes parámetros analíticos y los valores obtenidos para una muestra se
comparan con los establecidos en la correspondiente norma, que habrá sido dictada por
algún organismo de normalización o, en su defecto, por el propio interesado[5].
Parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales.
Los parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales se
clasifican en seis tipos, que van desde las características organolépticas hasta las
características espectroscópicas, pasando por la determinación de constantes físicas e
índices químicos y el estudio del perfil cromatográfico, que incluirá la determinación
cuantitativa de los principales componentes[5].
28Tabla 2. Parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales[5].
Descripción Parámetros
1. Características organolépticas • Olor
• Color
• Apariencia
2. Determinaciones físicas • Densidad
• Poder rotatorio
• Índice de refracción
• Miscibilidad en etanol
• Punto de congelación
• Punto de inflamación
• Rango de destilación
3. Índices químicos • Índice de acidez
• Índice de éster
• Índice de saponificación
• Índice de acetilo
• Índice de fenoles
4. Características cromatográficas • Perfil cromatográfico por CG
• Cuantificación de los principales
componentes
5. Características espectroscópicas • Ultravioleta – visible
• Infrarrojo
6. Otras determinaciones • Pesticidas
• Metales pesados
a. Características organolépticas
Las características a tener en cuenta en este apartado son el olor, el color, y la apariencia.
El primero de ellos reviste especial importancia, ya que muchos usos de los aceites
esenciales se relacionan con el olor[5].
29b. Determinaciones físicas
Se trata principalmente de la determinación de constantes físicas, entre las que se destacan
la densidad, el índice de refracción y el poder rotatorio.
La densidad puede determinarse con un picnómetro, o un densímetro electrónico. Debe
indicarse la temperatura de trabajo (normalmente 20°C). Casi todas las esencias poseen
una densidad menor que el agua.
El índice de refracción puede determinarse mediante un refractómetro electrónico y suele
medirse también a 20°C, o de lo contrario se realiza una corrección por diferencia de
temperatura. Este parámetro tiene interés para detectar adulteraciones y sus principales
ventajas son la rapidez y sencillez con que pueden obtenerse.
Los componentes de los aceites esenciales con frecuencia son ópticamente activos, siendo
un isómero óptico el que predomina. Por esta razón, la determinación del poder rotatorio
puede ser de gran utilidad para la detección de adulteraciones o falsificaciones.
La miscibilidad en etanol se estudia en alcohol de determinada graduación. Este se va
añadiendo a razón de 0,5 ml sobre una muestra de 1 ml de esencia, observando el
comportamiento de esta última. Según la Farmacopea Europea, para un alcohol de una
graduación dada, el aceite esencial puede ser soluble, soluble con enturbiamiento al diluir,
soluble con enturbiamiento entre n1 y n2 volúmenes, o bien soluble con opalescencia. La
solubilidad de las esencias en alcohol da una idea de su contenido en monoterpenos: cuanto
mayor sea la solubilidad, menor será el contenido de éstos en la esencia, o mayor será su
contenido de compuestos oxigenados, como alcoholes y fenoles. Es además, una técnica
muy sencilla para detectar adulteraciones provocadas por el agregado de aceites vegetales o
minerales, que son insolubles en alcohol.
La determinación del punto de congelación, puede ser reflejo de la calidad de un aceite
esencial.
30El punto de inflamación tiene importancia para el transporte de este tipo de materias, en
relación con su peligrosidad, este parámetro tiene exclusivamente un valor relativo, no tiene
influencia sobre la calidad del producto en sí, las normas de calidad no suelen exigir su
determinación.
El rango de destilación suele usarse para determinar la volatilidad de la esencia. Se
controla la temperatura mínima a la cual comienza a destilar la esencia, y la temperatura
máxima a la cual se destila su totalidad. También puede indicarse qué porcentajes destilan
a determinados rangos de temperaturas[5].
c. Índices químicos y otras determinaciones químicas
Índice de acidez: se define como el número de miligramos de hidróxido potásico necesarios
para neutralizar la acidez contenida en un gramo de aceite esencial.
Índice de éster: se define como el número de miligramos de hidróxido potásico necesarios
par saponificar los ésteres contenidos en un gramo de aceite esencial.
Índice de saponificación: es la suma de los dos índices anteriores[5].
Características cromatográficas
En el control de calidad, la CG se utiliza para obtener el perfil cromatográfico y cuantificar
los principales componentes del aceite esencial, es decir los mayoritarios o aquellos que,
sin ser mayoritarios, tengan una especial tendencia para la calidad (responsabilidad en las
propiedades olfativas, por ejemplo). El mayor valor de un perfil cromatográfico es
permitir, ante la presencia de un componente inusual, o ante la ausencia de un constituyente
típico, el rechazo de un aceite esencial[5].
31Características espectroscópicas
Se utilizan principalmente la espectroscopia ultravioleta – visible y la infrarroja. En la
espectroscopia infrarroja, el perfil del espectro IR de la esencia puede emplearse como
parámetro de calidad en relación a un estándar establecido[5].
Otras determinaciones
Se supone que muchas esencias deben tener algún grado de contaminación por pesticidas,
por la pavorosa difusión de su uso, su alarmante estabilidad ante factores climáticos o
metabólicos y su liposubilidad, sin embargo no existen casi antecedentes bibliográficos que
permitan conocer qué grado de contaminación poseen, y esto es debido en gran parte a la
extrema dilución en que pueden estar presentes y al complejo método de análisis que se
requiere para su determinación[5].
324. METODOLOGÍA
4.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS HOJAS Y ESPIGAS DE PIPER ADUNCUM
Tomada una muestra del material a identificar, esta se guarda durante 3 días en
refrigeración y posteriormente se somete a un secado con el fin de eliminar los posibles
microorganismos que pueda contener y detener su deterioro . La muestra seca se compara
con los ejemplares previamente reconocidos que se encuentran en el herbario y de acuerdo
a las similitudes que presente se clasifica. Esta caracterización se lleva a cabo en el herbario
de la Universidad de Caldas, donde luego del reconocimiento de la planta se obtiene la
siguiente información general:
El Piper aduncum que pertenece a la familia de las piperáceas, es un arbusto de 2.5 a 3
metros de altura con ramas pubescentes, oblongolanceoladas, perfectamente acuminadas,
peciólo de 0.5 c.m de largo, pubescente.
El material botánico se clasificó de la siguiente manera:
Clase: Dicotiledónea.
Orden: Piperales.
Familia: Piperaceae.
Género: Piper.
Especie: Aduncum L.
4.2 EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM
La extracción del aceite esencial de Piper aduncum procedente de la zona cafetera, se
realizó por medio de dos métodos: hidrodestilación y arrastre con vapor de agua, esto con el
33fin de compararlos desde el punto de vista de rendimiento del aceite y calidad del mismo.
Inicialmente el procedimiento se realizó en un equipo de vidrio, sin embargo debido a los
bajos rendimientos fue necesario cambiarlo por un montaje en el cual fuera posible
manipular otras variables para aumentar el rendimiento del aceite.
4.2.1 Diseño experimental.
El diagrama general del diseño experimental es como sigue:
Tabla 3. Diseño experimental
Tiempo de Método 1 Método 2
operación (min) Hojas Espigas Hojas Espigas
60 X X X X
135 X X X X
El número de corridas es igual a:
N° de corridas = 22 * 2
El estudio se realiza por medio de un diseño experimental al azar de 22*2 del cual resultan
8 tratamientos que se realizaron por duplicado.
Las variables que se presentaron en el diseño experimental corresponden al montaje donde
se incluyó el manejo de la presión. Para ambos métodos se tienen como variable de
respuesta:
• Rendimiento
• Propiedades físicas del aceite obtenido.
Las variables de control fueron:
• Tiempo de extracción 60 minutos.
• Tiempo de extracción 135 minutos
34Para la selección de los tiempos de operación se llevó a cabo una etapa pre-experimental,
así se evaluó la conveniencia de los tiempos escogidos, el primer tiempo de operación es
representativo de la fracción inicial de la extracción (60 minutos) y el segundo representa la
fase final de la misma extracción (135 minutos). La selección de estos dos tiempos dio
lugar a dos muestras por ensayo realizado.
Las variables fijas fueron establecidas para cada método teniendo en cuenta que las
condiciones de operación de cada uno varían, por ejemplo la hidrodestilación no requiere
fuente generadora de vapor y el material debe estar inmerso en agua.
4.2.2 Extracción de aceite esencial mediante arrastre con vapor de agua.
Equipo utilizado para el montaje de vidrio
Figura 5. Equipo de extracción por arrastre con vapor de agua en vidrio
35Descripción del equipo utilizado:
1. Fuente de vapor: balón de fondo redondo, de 2 litros
2. Cámara extractora: balón de fondo redondo de 10 litros con desprendimiento lateral.
3. La condensación se llevó a cabo en un condensador de bolas de 1 metro de largo
Procedimiento utilizado para la extracción del aceite esencial mediante arrastre con
vapor de agua.
Este procedimiento se realizó de manera análoga para hojas y luego para espigas
1. El material vegetal (hojas y espigas) se lavó , se pesaron 500 gramos del material y
se cortó en trozos de aproximadamente 2 cm, este material se colocó en la cámara
extractora (Figura 5), se agregó agua suficiente para evitar que el material pudiera
sufrir daños por quemaduras.
2. Se realizó un precalentamiento del balón que contenía la materia prima para evitar
la condensación del vapor procedente del generador de vapor.
3. Se agregaron perlas de ebullición y agua suficiente en el balón generador de vapor,
este se calentó hasta ebullición del agua, se revisó que el balón utilizado como
extractor no se llenara de agua producto de la condensación del vapor procedente
del generador.
4. La práctica se realizó durante 135 minutos, contados después de la obtención de la
primera gota de destilado; Se recogieron dos fracciones de destilado la primera a los
60 minutos (fracción de cabeza) y la segunda a los 135 minutos (fracción de cola),
después de la recolección de la primera fracción y antes de continuar con la
extracción se agitó el contenido del segundo balón con el fin de aumentar el
rendimiento de la extracción.
5. Para cada fracción se tomaron los siguientes datos: temperatura del fluido de
servicio a la entrada, temperatura del fluido de servicio a la salida, volumen de la
fracción de destilado, temperatura del destilado, flujo del destilado.
366. Es de esperarse que el aceite (fase orgánica) se separe del agua en una fase diferente
fácilmente visible e identificable. Para los ensayos realizados en el montaje de
laboratorio y a presión atmosférica, el destilado obtenido (una emulsión) no
presentaba una capa de aceite considerable; estas muestras se secaron sobre sulfato
de sodio anhidro y se trataron con 3 tipos diferentes de solventes (cloroformo, éter
etílico, éter de petróleo) para tratar de extraer la mayor cantidad de aceite, sin
embargo con ninguno de estos el volumen de aceite superó los 0,2 ml (ver tabla 5).
Se deduce entonces que el rendimiento del aceite es demasiado bajo, lo que no
permite realizar las pruebas de caracterización e identificación del aceite, esto como
consecuencia de problemas presentados por el equipo y por el tipo de extracción en
general.
Problemas presentados por el equipo de arrastre con vapor de agua en vidrio:
• Como el montaje de laboratorio es de vidrio y no está aislado, las pérdidas de calor
a los alrededores son muy altas, lo que hace que el vapor se condense con
demasiada facilidad.
• El flujo de vapor producido en el generador no fué adecuado (demasiado bajo) para
la cantidad de materia prima utilizada.
• La temperatura del vapor suministrado por el generador era baja, condición que lo
hacia fácilmente condensable al entrar en contacto con las paredes del extractor
(aunque este fue precalentado) o con el agua contenida en éste y dispuesta para
proteger el material vegetal del fuego.
• El material vegetal no se encontraba en contacto directo con el vapor, lo que
dificultaba el arrastre de los componentes volátiles.
• La mayoría de los componentes volátiles extraídos del material vegetal quedan
atrapados en el balón extractor, debido a la baja temperatura del vapor y a su baja
velocidad de producción.
• El contacto del vapor producido en el generador con el agua líquida contenida en el
balón extractor aumenta el nivel de condensación, lo que se traduce en un aumento
notable del volumen de agua en su interior.
37Modificaciones implementadas al equipo de arrastre con vapor de agua en vidrio:
Para solucionar los problemas presentados por el equipo se decidió cambiar el montaje
por uno que permitiera manipular la temperatura del vapor a través de la presión; Se
concentró la atención en no modificar la esencia del método, tratando de solucionar los
problemas descritos:
• Generador de vapor: fue reemplazado por un calderín de dimensiones:
Diámetro: 30 cm, altura: 60 cm; cuenta con un manómetro de 0 a 30 psi, una válvula de
seguridad y un limnímetro para verificar el nivel del agua contenida en el calderín.
Figura 6. Generador de vapor.
• El balón utilizado para la extracción fue reemplazado por un recipiente a
presión, de acero inoxidable, aislado mediante un recubrimiento de fibra de vidrio,
con una capacidad de 6 litros, para suministrar el vapor de manera uniforme se
adaptó en el fondo del recipiente un anillo de alimentación provisto de agujeros que
38distribuyen el vapor, cuenta además con un manómetro de 0 a 30 psi y una válvula
de seguridad.
Figura 7. Cámara de extracción.
• Condensador: se utilizó un tubo de aluminio de 3/8 de pulgada y 1,20 m de
largo, una coraza de PVC de 1,5 pulgadas.
Figura 8. Condensador
39• Trampa de aceite o separador de fases (vaso florentino): tiene la forma mostrada
en la figura 12, el objetivo es que al dejar pasar el condensado, el agua salga por la parte
inferior de la manguera y el aceite se quede en la parte superior (diferencia de
densidades), sin embargo el aceite era demasiado poco y quedaba adherido a las paredes
del embudo y la manguera.
Figura 9. Vaso florentino
Figura 10. Montaje a presión para arrastre con vapor de agua
40Este montaje a diferencia del primero permite la manipulación de la presión.
Variables fijas:
1. Cantidad de materia prima: 500 g
2. Presión en la cámara extractora: se manejó un intervalo entre 6 y 7 psi.
3. Presión en el generador de vapor: entre 6 y 7 psi.
4. Cantidad de agua en el calderín: 20 L, agua desionizada y esterilizada.
Variables de control:
1. Tiempo de extracción 60 y 135 minutos
Variables de respuesta:
1. Rendimiento.
2. Propiedades fisicoquímicas del aceite obtenido.
El procedimiento llevado a cabo fue el mismo hasta la carga de la materia prima en la
cámara extractora, la operación del equipo después de esto fue como sigue:
• Se comienza el calentamiento en el generador de vapor manteniendo cerrada la llave
de paso a la cámara extractora hasta alcanzar en el generador la presión de
operación seleccionada (6-7 psi) y aproximadamente 98°C.
• Cuando se alcanza la presión de operación en el generador se permite el paso del
vapor a la cámara de extracción, manteniendo cerrada la llave de paso al
condensador, esto hasta alcanzar una presión de 7 psi en la cámara.
• Luego de alcanzar la presión de operación en el generador y después de unos
minutos de mantenerse el generador y la cámara a la misma presión se abre la llave
de paso al condensador, permitiendo entonces la salida de los componentes volátiles
de la planta arrastrados por el vapor.
41• La práctica se llevó a cabo durante 135 minutos contados después de la obtención
de la primera gota de destilado, se recogieron dos fracciones representativas de
producto de cabeza y cola (60 y 135 minutos), para cada una de las cuales se
tomaron los siguientes datos: temperatura y presión en el calderín, presión en la
cámara de extracción, volumen del destilado, temperatura del destilado, temperatura
de entrada y salida del agua de servicio, caudal del destilado, caudal del agua a la
salida del condensador.
• El destilado se recolectó en frascos que se mantuvieron refrigerados y en reposo
durante 24 horas, después se separó la fase orgánica (ahora visible) utilizando una
jeringa de 2 ml, el aceite se almacenó en frascos color ámbar y se agregó Sulfato de
sodio anhidro como secante, se almacenó para análisis fisicoquímico y
cromatográfico.
4.2.3 Extracción Del Aceite Esencial Mediante Hidrodestilacion
El principio de la destilación con agua (hidrodestilación) es llevar a estado de ebullición
una suspensión acuosa de un material vegetal aromático, de tal manera que los vapores
generados se puedan condensar y colectar. En este método el vapor de agua se genera en el
mismo espacio donde se deposita el material vegetal es decir, no se requiere un generador
de vapor externo.
42Equipo utilizado para el montaje de vidrio
Figura 11. Equipo de extracción en vidrio para hidrodestilación.
Descripción del equipo utilizado:
1. Cámara extractora: balón de fondo redondo, de 10 litros.
2. Condensador: de vidrio y bolas de 1 metro de largo.
Procedimiento utilizado para la extracción del aceite esencial mediante
hidrodestilación.
1. Recolección de la materia prima: además de las especificaciones ya mencionadas,
en el momento de la recolección se descartaron las plantas ubicadas a borde de
carretera, para evitar la contaminación del aceite esencial con metales pesados.
2. El material vegetal previamente lavado y cortado en trozos de aproximadamente 2
cm, es sumergido totalmente en agua al interior de la cámara extractora.
3. Se realizó el montaje mostrado en la figura 11.
434. La práctica se realizó durante135 minutos, contados después de la obtención de la
primera gota de destilado, se recogieron dos fracciones de destilado, la primera a los
60 minutos (fracción de cabeza) y la segunda a los 135 minutos (fracción de cola),
se agitó el contenido del segundo balón con el fin de aumentar el rendimiento de la
extracción.
5. Para cada fracción se tomaron los siguientes datos: temperatura del fluido de
servicio a la entrada, temperatura del fluido de servicio a la salida, volumen de la
fracción de destilado, temperatura del destilado, flujo del destilado.
6. Es de esperarse que el aceite (fase orgánica) se separe del agua en una fase
diferente fácilmente visible e identificable; Para los ensayos realizados en el
montaje de laboratorio y a presión atmosférica, el destilado obtenido (una emulsión)
no presentaba una capa de aceite considerable, estas muestras se secaron sobre
sulfato de sodio anhidro y se trataron con 3 tipos diferentes de solventes
(cloroformo, éter etílico, éter de petróleo) para tratar de extraer la mayor cantidad de
aceite;
Problemas presentados por el equipo:
Aunque el rendimiento fue algo mayor que en el primer método, arrastre con vapor de
agua, el aceite obtenido no fue suficiente para llevar a cabo las pruebas de laboratorio
necesarias. A continuación se explican los principales problemas presentados por el
equipo utilizado para la extracción mediante hidrodestilación:
• En este método el material vegetal está inmerso en agua, al no suministrarse
calor de manera uniforme el vapor producido por la ebullición del agua en la
que se encuentra inmerso el material forma acanalamiento es decir, el vapor
busca siempre las mismas salidas formando canales en el material, fácilmente
visibles, dejando parte del material sin contacto con éste.
• El calentamiento suministrado a la cámara extractora no es lo suficientemente
fuerte para que el vapor producido arrastre los compuestos volátiles de la planta.
44Modificaciones realizadas:
El montaje que presenta las soluciones a estos problemas se esquematiza como sigue.
Figura 12. Montaje a presión para extracción de aceite esencial mediante
hidrodestilación
.
Variables fijas:
1. Cantidad de materia prima: 500 g
2. Presión en la cámara extractora: se manejó un intervalo entre 6 y 7 psi.
3. Cantidad de agua en la cámara extractora: 4 L, agua desionizada y
esterilizada
Variables de control:
1. Tiempo de extracción 60 y 135 minutos
45Variables de respuesta:
1. Rendimiento.
2. Propiedades fisicoquímicas del aceite obtenido.
la operación del equipo fue la siguiente:
• Después de tener la materia prima cargada en la cámara se suministró calor hasta
alcanzar una presión de 7 psi, manteniendo cerrada la llave de paso al condensador.
• Una vez alcanzado este valor se abre la llave que permite el paso de los vapores al
condensador.
• La práctica se llevó a cabo durante 135 minutos, se recogieron dos fracciones de
destilado representativas de productos cabeza y cola, para las dos fracciones se
tomaron datos de presión en la cámara, temperatura del agua de servicio a la entrada
y a la salida del condensador, temperatura, caudal y volumen del destilado, y caudal
del agua que sale del condensador.
• El destilado se recolectó en frascos que se mantuvieron refrigerados y en reposo
durante 24 horas, después se separó fase orgánica (ahora visible) utilizando una
jeringa de 2 ml, el aceite se almacenó en frascos color ámbar y se agregó Sulfato de
sodio anhidro como secante, se procedió con las prácticas de laboratorio.
En el anexo D pueden verse las fotografías de los montajes modificados para ambos
métodos.
4.3 EVALUACION DE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL ACEITE
Para el aceite obtenido en cada uno de las fracciones se evaluaron densidad e índice de
refracción (tabla 5), las demás pruebas fisicoquímicas (rotación óptica y punto de
46ebullición) requerían una cantidad de aceite superior a 1ml, el cual no se obtuvo para
ninguna de las fracciones como puede verse en la tabla 5. El aceite obtenido fue destinado
para pruebas cromatográficas y para las fisicoquímicas que no requerían más que una
pequeña cantidad de aceite. Los procedimientos realizados para determinar estas
propiedades se muestran en el Anexo E.
4.4 IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DEL ACEITE
ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM
Para el aceite esencial obtenido fueron realizadas pruebas de identificación; aunque
inicialmente se propuso realizar cromatografías de gases, se realizó GC/MS a una mayor
cantidad de muestras, ya que esta prueba es mucho más precisa y cuantificable.
Utilizando la técnica cromatografía de gases acoplada a espectroscopia de masas se
identificaron los componentes mayoritarios de las muestras obtenidas durante la extracción
utilizando el software wsearch32. Este programa compara el patrón obtenido en la GC/MS
de la sustancia problema con patrones teóricos de las sustancias más parecidas y mediante
la diferencia de las gráficas entre estos, convertidas en probabilidad, se determina cuál es el
compuesto; Este programa permite además calcular las áreas bajo cada pico, lo que se
traduce en el porcentaje del compuesto en la muestra problema. A partir del cromatograma
de masas se calcula la masa exacta de cada compuesto en la muestra.
Se analizaron los picos más representativos del cromatograma, de acuerdo a su altura,
resolución y tamaño.
Las pruebas fueron realizadas en el laboratorio de Análisis Instrumental de la Universidad
de Antioquia, utilizando un equipo Hewlett Packard con una columna capilar de 30 m * 0,5
mm, equipada con un detector split con inyección manual, las condiciones de corrida
fueron:
Gas de arrastre: Helio.
47Velocidad del gas de arrastre: 32 cm/s.
Temperatura del inyector: 250°C.
Temperatura de la interfase: 250°C.
Arranque del horno: 75°C durante 4 minutos, la temperatura debe subir hasta 200°C a una
razón de 3°C/mi, cuando la temperatura alcanza un valor de 200°C, debe permanecer allí 8
minutos.
Preparación de la muestra: se realizan diluciones en diclorometano en relación 10:1.
485. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
5.1 PROPIEDADES FÍSICAS DEL ACEITE ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM
Tabla 4. Propiedades físicas del aceite esencial de Piper aduncum.
Aceite Esencial Propiedades
Apariencia Líquido claro, aceitoso.
Color Amarillo pálido, transparente
Olor Picante
Densidad Entre 1,708 y 1,4553
Índice de refracción Entre 1,5015 y 1,5242
Solubilidad en:
Agua Insoluble
Alcohol Insoluble
Cloroformo Soluble
Eter etílico Soluble
Eter de petróleo Soluble
Las propiedades determinadas se ajustan a los valores reportados en estudios previos
del aceite esencial de Piper Aduncum[5],[7] . La diferencia entre las densidades esperadas
y las obtenidas durante los ensayos pueden deberse al método de medida sin embargo
era completamente visible que el aceite obtenido presentaba una densidad mayor a la
del agua. La insolubilidad presentada por el aceite en alcohol indica que la esencia tiene
gran cantidad de monoterpenos como la piperitona y el fenaldreno y sesquiterpenos
como el cariofileno y germacreno-d entre otros.
495.2 RESULTADOS DE LA EXTRACCIÓN DEL ACEITE ESENCIAL DE PIPER
ADUNCUM
En la tabla 5 se muestran los resultados de rendimientos con base en la cantidad de
materia prima fresca y el índice de refracción obtenidos para cada una de las fracciones
obtenidas en las extracciones; Se reportan únicamente 8 datos pues los realizados para
las réplicas no presentaron variaciones significativas.
Tabla 5. Resultados de la extracción del aceite esencial de Piper aduncum.
Muestra Densidad ml aceite/g %Rendimiento Índice de
(g/ml) m.p* g aceite/g mp* refracción
1 1,3387 0,00062 0,0830 1.5080
2 1,4553 0,00060 0,0873 1.5232
3 1,4527 0,00030 0,0436 1.5095
4 1,8450 0,00025 0,0471 1.5204
5 1,0708 0,00680 0,7281 1.5015
6 1,0884 0,00100 0,1088 1.5160
7 1,0746 0,02000 2,1493 1.5064
8 1,0782 0,01560 1,6819 1.5242
mp*: materia prima: hojas o espigas.
50Tabla 6. Rendimientos en base a la cantidad de materia prima fresca por ensayo realizado.
Ensayo Densidad Ml aceite/g m.p* %Rendimiento
(g/ml) g aceite/g mp*
1 1,3970 0,00127 0,1704
2 1,6489 0,00055 0,0907
3 1,0796 0,00780 0,8421
4 1,0764 0,0356 3,8320
m.p*: materia prima, hojas o espigas.
Ver en el anexo C la numeración de los ensayos realizados, de acuerdo al método, parte de
la planta y tiempo de extracción.
5.3 IDENTIFICACIÓN QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS EN EL ACEITE
ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM
Esta identificación se realiza por comparación. Se pueden observar tres espectros: el
primero corresponde al teórico del compuesto que el software selecciona como
identificación, el tercero es el correspondiente al pico de la muestra y el segundo representa
la diferencia entre estos dos, entre menor sea la diferencia mayor es la probabilidad que el
compuesto identificado corresponda con el seleccionado por el software.
Como ejemplo se muestra en la figura 13 uno de los picos mas representativos de la
muestra número 1 que corresponde al Apiol (con un porcentaje de 47,319%).
51Figura 13. Patrones de comparación para el Apiol.
En el anexo F se presentan los resultados cromatográficos de cada una de las 11 muestras
analizadas. En las siguientes tablas se reportan los componentes mayoritarios encontrados
en cada muestra.
• Muestra 1: Arrastre con vapor, hojas, destilado total.
Tabla 7. Componentes identificados muestra 1.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 31.992 3624018 1014627173 47.319
Germacreno D 26.046 4726563 463156801 21.6
Gama Elemeno 26.579 3175848 166677886 7.773
Cariofileno 23.421 2945591 129451655 6.037
Miristicina 27.555 1621950 84921961 3.96
52• Muestra 2: Arrastre con vapor de agua, hojas, 135 minutos.
Tabla 8. Componentes identificados: muestra 2
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en
la muestra
Apiol 33.01 8344941 263558694 47.706
Beta Cubebeno 21.09 6026776 84414008 15.279
Cariofileno 24.33 4157709 52308179 9.468
Gama Elemeno 27.41 2794407 28595607 5.176
Miristicina 33.01 8344941 263558694 5.034
• Muestra 3: Arrastre con vapor, espigas, 60 minutos.
Tabla 9. Componentes identificados muestra 3.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 31.717 3376796 531642988 70.664
Germacreno D 25.901 2204436 93378159 12.411
Gama Elemeno 26.489 547443 23389307 3.109
Cariofileno 23.360 507138 19374509 2.575
Piperitona 16.405 518720 18547897 2.465
• Muestra 4: Arrastre con vapor de agua, espigas, 135 minutos.
Tabla 10. Componentes identificados muestra 4.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 35.14 24111762 1682358042 19.238
Germacreno D 27.57 18725155 1649002704 18.856
Cariofileno 24.52 13400454 588716941 6.732
Copaeno 22.49 8762335 176458771 2.018
53• Muestra 5: Hidrodestilación, hojas, 60 minutos.
Tabla 11. Componentes identificados muestra 5.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 32.031 3684969 1118177405 54.456
Germacreno D 26.007 4446472 355461806 17.311
Cariofileno 23.410 2538203 104711348 5.1
Gama Elemeno 26.546 1932271 88730449 4.321
Miristicina 27.527 8884361 36387195 1.772
• Muestra 6: Hidrodestilación, hojas, 60 minutos.
Tabla 12. Componentes identificados muestra 6.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 31.627 3243217 314189206 78.712
Germacreno D 25.878 1152621 44010764 11.026
Cariofileno 23.360 273467 10388755 2.603
Gama Elemeno 26.478 212540 8688445 2.177
Miristicina 27.465 124744 4894921 1.226
• Muestra 7: hidrodestilación, hojas, 135 minutos.
Puede observarse el cromatograma para la muestra número 7 (anexo F), no presentó picos
representativos correspondientes a los compuestos generales del Piper aduncum, los
compuestos presentados (Nonanal, tiempo de retención: 11:01min; 2-decenal tiempo de
retención: 17:46min; 2-undecenal tiempo de retención: 22:07min) pueden ser producto de
la degradación del aceite, causado por un aumento en la presión[15]. Sin embargo se
identificó el Apiol en un tiempo de retención de 32:37 minutos, en un pico muy pequeño
con un porcentaje aproximado de 1,61%, fue imposible determinar los demás compuestos.
54• Muestra 8: Hidrodestilación, espigas, 60 minutos.
Tabla 13. Componentes identificados muestra 8.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 31.952 3660092 1016906272 57.337
Piperitona 16.606 4461527 436456326 24.609
Miristicina 27.521 1366295 62609186 3.530
Germacreno D 25.872 1231873 49241574 2.776
linalol 10.033 1379659 43956041 2.478
• Muestra 9: Hidrodestilación, espigas, 60 minutos.
Tabla 14. Componentes identificados muestra 9.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 32.222 3855545 1571844607 57.725
Piperitona 16.663 4852656 571326695 20.982
Miristicina 27.572 2539741 128910388 4.734
Germacreno D 25.912 2493068 109202721 4.010
Beta Pineno 7.554 1992586 77380362 2.842
• Muestra 10: Hidrodestilación, espigas, 60 minutos.
Tabla 15. Componentes identificados muestra 10.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en la
muestra
Apiol 32.351 4017354 1954066488 54.486
Piperitona 16.696 5099974 739383329 20.616
Miristicina 27.589 2975507 183810004 5.125
Germacreno D 25.928 3062265 155749120 4.343
Beta Pineno 7.559 2640514 107269774 2.991
55• Muestra 11: Hidrodestilación, espigas, 135 minutos.
Tabla 16. Componentes identificados muestra 11.
Compuesto Tiempo de Altura del pico Área del pico Porcentaje del
identificado retención compuesto en
la muestra
Apiol 35.22 13101917 582691341 11.404
Piperitona 17.53 8609632 356105262 6.970
Germacreno D 27.28 9703318 111407829 2.180
Copaeno 22.44 5196074 70164477 1.373
Beta 8.19 4330092 50491992 0.987
Fenaldreno
5.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS
En las tablas de resultados se muestran los 8 ensayos originales, las réplicas fueron
reproducidas bajo las mismas condiciones de operación (ver Anexos A y B), los resultados
para estas no son mostrados pues no presentaron variaciones significativas. A continuación
se presenta una prueba de medias para las variables de respuesta.
Pruebas de comparación de medias y desviaciones estándar para las variables de
respuesta medidas en el ensayo original y en su réplica.
• Rendimiento
Comparación de medias:
Ho: no existe diferencias de medias entre los valores de ensayo y réplica.
Hi: existe diferencias de medias entre los valores de ensayo y réplica.
Con un 95% intervalo de confianza:
56para media del rendimiento original: 0,534225+/- 0,720622 [-0,186397;1,25435]
para media del rendimiento réplica: 0,533825+/- 0,720268 [-0,186443;1,25409]
para la diferencia entre medias: asumiendo varianza igual:
0,0004+/-0,92415 [-0,92374;0,92454]
asumiendo varianza igual: valor p = 0,999272
como el valor p es mayor que 0.005 se acepta la hipótesis nula, según la cual no existe
diferencias significativas entre las medias de las muestras.
Comparación de desviaciones estándar:
Con un intervalo de confianza de 95%:
Desviación estándar para el rendimiento original: [0,569908;1,75433]
Desviación estándar para el rendimiento en la réplica: [0,569628;1,75347]
Test de comparación de desviación estándar:
Ho: las desviaciones estándar son iguales para las dos muestras.
Hi: las desviaciones estándar son diferentes.
Valor p: 0,999; es decir se acepta la hipótesis nula según la cual no existe diferencia entre
las desviaciones estándar de las dos muestras.
• Densidad
Comparación de medias:
Con un intervalo de confianza del 95%:
Para media de la densidad original: 1,29991+/-0,233306 [1,06661;1,53322]
Para media de la densidad en la réplica: 1,30229+/-0,236675 [1,06561;1,53896]
Para la diferencia entre medias: asumiendo igual varianza:
-0,002375+/-0,301438 [-0,303813;0,299063]
Test de comparación de medias:
Ho: las medias de las dos muestras son iguales.
Hi: las medias de las dos muestras son diferentes.
57Asumiendo igual varianza: valor-p: 0,986756. Es decir se acepta la hipótesis nula, según
la cual no existe diferencia entre las medias.
Comparación de desviaciones estándar:
densidad densrep
------------------------------------------------------------
Standard deviation 0.279067 0.283096
Variance 0.0778781 0.0801434
Df 7 7
Con un intervalo de confianza de 95%:
Desviación estándar para la densidad original: [0,18412;0,567976]
Desviación estándar para la densidad en la réplica: [0,187176;0,576178]
Test de comparación de la desviación estándar
Ho: la desviación estándar es igual para las dos muestras.
Hi: la desviación estándar es diferente para las dos muestras.
valor p: 0,970802; es decir se acepta la hipótesis nula según la cual las desviaciones
estándar son iguales para las dos muestras.
• Índice de refracción
Comparación de medias:
Con un intervalo de confianza del 95%:
Para la media del índice de refracción original: 1,51365+/-0,00708629 [1,50656;1,52074]
Para la media del índice de refracción en la réplica: 1,51307+/-0,00738095
[1,50569;1,52046]
Para la diferencia entre medias: asumiendo igual varianza:
0,000575+/-0,00928074 [-0,00870574;0,00985574]
Test de comparación de medias:
Ho: no existe diferencia entre las medias.
Hi: si existe diferencia entre las medias.
58Asumiendo varianzas iguales: valor p: 0,28988; como es mayor que 0,05 se acepta la
hipótesis nula; lo que significa que no existe diferencia significativa entre las medias.
Comparación de desviación estándar
IR IRrep
------------------------------------------------------------
Standard deviation 0.00847619 0.00882865
Variance 0.0000718457 0.000077945
Df 7 7
Con un intervalo de confianza del 95%:
La desviación estándar para el índice de refracción original: [0,00560423;0,0172513]
La desviación estándar para el índice de refracción en la réplica: [0,00583727;0,0179687]
Test para comparar desviaciones estándar
Ho: la desviación estándar es igual para las dos muestras.
Hi: la desviación estándar es diferente para las dos muestras.
Como valor p=0,917163 es mayor que 0,05 se acepta entonces la hipótesis nula, según la
cual no existe diferencias entre las desviaciones estándar.
Análisis de la incidencia de los factores sobre la densidad
Estos cálculos se realizaron apoyadas en el paquete estadístico STATGRAPHICS 5.0.
Para estos cálculos se plantearon las siguientes juegos de hipótesis para cada factor:
Factor A: método de extracción
Ho: no existe incidencia del método utilizado sobre la densidad.
H : si existe incidencia del método utilizado sobre la densidad.
1
Factor B: parte de la planta
Ho: no existe incidencia de la parte de la planta utilizada sobre la densidad.
H : si existe incidencia de la parte de la planta utilizada sobre la densidad.
1
59Factor C: Tiempo de extracción
Ho: no existe incidencia del tiempo de extracción sobre la densidad.
H : si existe incidencia del tiempo de extracción sobre la densidad.
1
Tabla 17. Análisis de varianza para densidad.
Analysis of Variance for Densidad
--------------------------------------------------------------------------------
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value
--------------------------------------------------------------------------------
A:Métodos 0.397877 1 0.397877 39.11 0.1009
B:Partes 0.0314629 1 0.0314629 3.09 0.3292
C:Tiempo 0.0345451 1 0.0345451 3.40 0.3165
AB 0.0319666 1 0.0319666 3.14 0.3270
AC 0.0302703 1 0.0302703 2.98 0.3345
BC 0.00885115 1 0.00885115 0.87 0.5222
Total error 0.0101745 1 0.0101745
--------------------------------------------------------------------------------
Total (corr.) 0.545147 7
Como p-valor es > 0.05 entonces se acepta la hipótesis nula y se rechaza la hipótesis
alternativa, de donde se puede concluir que ninguno de los factores ni las interacciones
entre ellos tienen un efecto significativo sobre la densidad.
Los datos de la variable de respuesta densidad, se sometieron a un ajuste, a continuación se
reportan el modelo escogido y los coeficientes de regresión, también se hace una predicción
de la densidad usando este modelo.
Regression coeffs. for Densidad
----------------------------------------------------------------------
constant = 0.760513
A:Métodos = 0.302325
B:Partes = 0.305125
C:Tiempo = 0.300925
AB = -0.25285
AC = -0.24605
BC = 0.13305
----------------------------------------------------------------------
El modelo encontrado sería entonces:
Densidad = 0.760513 + 0.302325*Métodos + 0.305125*Partes +
0.300925*Tiempo - 0.25285*Métodos*Partes - 0.24605*Métodos*Tiempo +
0.13305*Partes*Tiempo
60A partir del modelo obtenido pueden tener las predicciones sobre la densidad:
Estimation Results for Densidad
----------------------------------------------------------------------
Observed Fitted Lower 95.0% CL Upper 95.0% CL
Row Value Value for Mean for Mean
----------------------------------------------------------------------
1 1.3387 1.30304 0.104155 2.50192
2 1.0708 1.10646 -0.0924201 2.30535
3 1.4527 1.48836 0.28948 2.68725
4 1.0746 1.03894 -0.159945 2.23782
5 1.4553 1.49096 0.29208 2.68985
6 1.084 1.04834 -0.150545 2.24722
7 1.845 1.80934 0.610455 3.00822
8 1.0782 1.11386 -0.0850201 2.31275
----------------------------------------------------------------------
En el gráfico de los efectos principales puede verse la influencia de cada factor sobre la
variable de respuesta, entre mayor sea la pendiente habrá mayor incidencia, una pendiente
negativa descarta la influencia del factor sobre la variable de respuesta.
Aunque de acuerdo con el criterio del p-valor ninguno de los factores tiene incidencia sobre
la densidad, según la gráfica de los efectos principales puede verse que los factores partes y
tiempo son los que tienen mayor influencia.
Figura 14. Efectos principales sobre la densidad.
Efectos principales
1.6
1.5
dadisneD
1.4
1.3
1.2
1.1
1
1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 2.0
Métodos Partes Tiempo
61Análisis de la incidencia de los factores sobre el rendimiento
Análogamente a la densidad, para el rendimiento se plantearon las siguientes hipótesis:
Factor A: método de extracción
Ho: no existe incidencia del método utilizado sobre el rendimiento.
H : si existe incidencia del método utilizado sobre el rendimiento.
1
Factor B: parte de la planta
Ho: no existe incidencia de la parte de la planta utilizada sobre el rendimiento.
H : si existe incidencia de la parte de la planta utilizada sobre el rendimiento.
1
Factor C: Tiempo de extracción
Ho: no existe incidencia del tiempo de extracción sobre el rendimiento.
H : si existe incidencia del tiempo de extracción sobre el rendimiento.
1
Tabla 18. Análisis de varianza para el rendimiento.
Analysis of Variance for Rendimiento
--------------------------------------------------------------------------------
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value
--------------------------------------------------------------------------------
A:Métodos 2.42782 1 2.42782 832.97 0.0220
B:Partes 1.06193 1 1.06193 364.34 0.0333
C:Tiempo 0.145503 1 0.145503 49.92 0.0895
AB 1.18111 1 1.18111 405.23 0.0316
AC 0.149741 1 0.149741 51.38 0.0882
BC 0.0028539 1 0.0028539 0.98 0.5034
Total error 0.00291466 1 0.00291466
--------------------------------------------------------------------------------
Total (corr.) 4.97187 7
De estos resultados se puede concluir que tanto los métodos de extracción como las partes
de la planta tienen influencia directa sobre el rendimiento obtenido, a diferencia del tiempo
62de extracción; en cuanto a las interacciones entre los factores, puede concluirse que la
combinación método y parte incide en la variable de respuesta mientras las demás
interacciones no la tienen..
Los coeficientes de regresión, el modelo obtenido mediante ajuste de los datos y
predicciones para el rendimiento son:
Regression coeffs. for Rendimiento
----------------------------------------------------------------------
constant = 0.671862
A:Métodos = -0.382775
B:Partes = -1.69008
C:Tiempo = 0.437825
AB = 1.53695
AC = -0.54725
BC = 0.07555
----------------------------------------------------------------------
La ecuación del modelo ajustado es:
Rendimiento = 0.671862 - 0.382775*Métodos - 1.69008*Partes +
0.437825*Tiempo + 1.53695*Métodos*Partes - 0.54725*Métodos*Tiempo +
0.07555*Partes*Tiempo
A partir de este modelo se realizaron predicciones del rendimiento.
Estimation Results for Rendimiento
----------------------------------------------------------------------
Observed Fitted Lower 95.0% CL Upper 95.0% CL
Row Value Value for Mean for Mean
----------------------------------------------------------------------
1 0.083 0.102087 -0.539586 0.743761
2 0.7281 0.709013 0.0673393 1.35069
3 0.0436 0.0245125 -0.617161 0.666186
4 2.1493 2.16839 1.52671 2.81006
5 0.0873 0.0682125 -0.573461 0.709886
6 0.1088 0.127888 -0.513786 0.769561
7 0.0471 0.0661875 -0.575486 0.707861
8 1.6819 1.66281 1.02114 2.30449
----------------------------------------------------------------------
63Figura 15. Efectos principales sobre el rendimiento
Efectos principales
1.2
1
otneimidneR
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 2.0
Métodos Partes Tiempo
Según la tendencia de esta gráfica puede observarse que la influencia de los métodos es
mayor que la de partes o tiempo sobre el rendimiento. En la tabla 5 pueden compararse
los rendimientos obtenidos de acuerdo a los métodos utilizados, el mayor rendimiento
se presentó utilizando el método de hidrodestilación (aplicado a espigas).
Análisis de la incidencia de los factores sobre el índice de refracción.
Factor A: método de extracción
Ho: no existe incidencia del método utilizado sobre el índice de refracción.
H : si existe incidencia del método utilizado sobre el índice de refracción.
1
Factor B: parte de la planta
Ho: no existe incidencia de la parte de la planta utilizada sobre el índice de refracción.
H : si existe incidencia de la parte de la planta utilizada el índice de refracción.
1
64Factor C: Tiempo de extracción
Ho: no existe incidencia del tiempo de extracción sobre el índice de refracción.
H : si existe incidencia del tiempo de extracción sobre el índice de refracción.
1
Tabla 19. Análisis de varianza para el índice de refracción.
Analysis of Variance for Refracción
--------------------------------------------------------------------------------
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value
--------------------------------------------------------------------------------
A:Métodos 0.00042632 1 0.00042632 59.05 0.0824
B:Partes 0.000017405 1 0.000017405 2.41 0.3643
C:Tiempo 0.000021125 1 0.000021125 2.93 0.3368
AB 1.25E-7 1 1.25E-7 0.02 0.9167
AC 0.000004805 1 0.000004805 0.67 0.5644
BC 0.00002592 1 0.00002592 3.59 0.3092
Total error 0.00000722 1 0.00000722
--------------------------------------------------------------------------------
Total (corr.) 0.00050292 7
Del análisis de varianza y el valor p puede concluirse que ninguno de los factores ni
ninguna interacción entre ellos causa una incidencia directa sobre el índice de refracción.
Coeficientes de regresión para el índice de refracción:
Regression coeffs. for Refracción
----------------------------------------------------------------------
constant = 1.51425
A:Métodos = 0.0107
B:Partes = -0.0071
C:Tiempo = -0.0187
AB = -0.0005
AC = 0.0031
BC = 0.0072
----------------------------------------------------------------------
La ecuación para el modelo obtenido es:
Refracción = 1.51425 + 0.0107*Métodos - 0.0071*Partes - 0.0187*Tiempo
- 0.0005*Métodos*Partes + 0.0031*Métodos*Tiempo + 0.0072*Partes*Tiempo
65Predicciones:
Estimation Results for Refracción
----------------------------------------------------------------------
Observed Fitted Lower 95.0% CL Upper 95.0% CL
Row Value Value for Mean for Mean
----------------------------------------------------------------------
1 1.508 1.50895 1.47701 1.54089
2 1.5232 1.52225 1.49031 1.55419
3 1.5095 1.50855 1.47661 1.54049
4 1.5204 1.52135 1.48941 1.55329
5 1.5015 1.50055 1.46861 1.53249
6 1.516 1.51695 1.48501 1.54889
7 1.5064 1.50735 1.47541 1.53929
8 1.5242 1.52325 1.49131 1.55519
----------------------------------------------------------------------
Figura 16. Efectos principales sobre el índice de refracción
Efectos principales
1.528
1.524
1.52
1.516
RI
1.512
1.508
1.504
1.5
1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 2.0
Métodos Partes Tiempo
Aunque de acuerdo con el criterio del p-valor ninguno de los factores tiene incidencia sobre
el índice de refracción, según la gráfica de los efectos principales puede verse que el factor
método es el que tiene mayor influencia.
66Gráfico de cajas y bigotes
En esta gráfica puede observarse que para la densidad los datos varían desde 1,0708 a
1,845; para el índice de refracción varía entre 1,5015 a 1,5242; y para el rendimiento entre
0,0435 y 2,1493, en este diagrama puede observarse que tan cercanos o distantes se
encuentran los datos.
Figura 17. Gráfica de cajas y bigotes.
Cajas y bigotes
Densidad
Refracción
Rendimiento
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4
response
5.5 DETERMINACIÓN DE LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN DEL ACEITE
Agua total requerida
Para determinar el agua total requerida es necesario calcular el agua del proceso sumada al
agua de lavado y el agua de enfriamiento:
Agua de proceso = (Flujo másico de vapor/ ρ )*tiempo
H2O
67= (1,3177 g/min)/(1g/ml))*135 min
= 1527,8895 ml H O
2
Agua de enfriamiento = (Flujo másico de agua/ρ )*tiempo
H2O
= (37,5 ml/s)*(60s/min)*135min
= 303750 ml H O
2
Agua total = agua de lavado + agua del proceso + agua de enfriamiento
= 1000 ml + 1527,895 ml + 303750 ml
= 306277,8895 ml H O / 500 g de materia prima
2
= 612,575 ml H O / g materia prima
2
Valor de 1ml de agua = $2,865*10-5
Valor de agua total por gramo de materia prima= $1,755*10-2
Gas necesario para el proceso
Para realizar este cálculo es necesario realizar un balance de energía en el generador para
determinar el flujo de calor.
Q = F*Cp*(T – T ) + F*λ
2 1 v
= (11,3177g/min)*(4,177J/g*K)*(371,15-293,15)K + (11,3177g/min)*(2275J/g)
= 29435,1421 J/min
= 1766,1085 KJ/h
Donde:
Q : flujo de calor en el generador.
F: flujo de vapor de agua en el generador =11.3177 g/min
Cp: capacidad calorífica del agua líquida = 4.177 J/g*K
λ : calor de vaporización del agua a 585 mmHg.
v
T = temperatura inicial = 20°C=293,15 K
1
68T = temperatura final = 98°C = 371,15 K
2
Masa de gas necesario:
M = Q*(1/pc)*ρ
gas
= (29435,1421 J/min)*(1ml/38,89J)*0.00058 g/ml
= 3,2518*10-3 g gas
Valor de gas = ($1,307*10-5 ) por gramo de materia prima.
Tabla 20. Costo preliminar de producción
CONCEPTO VALOR/ g MATERIA PRIMA
RECOLECCIÓN $1500
TRANSPORTE $1500
AGUA $1,755*10-2
GAS $1,307*10-5
TOTAL 3000,0175
Con un rendimiento promedio de 1,2339, se obtiene un valor estimado del aceite de
$2431,3788/g aceite.
Para estimar el valor comercial que tendría el aceite es necesario realizar pruebas a escala
piloto que permitan a través del manejo de más variables (como diferentes presiones,
tiempos de extracción, mayor cantidad de materia prima) conocer cual es el máximo
rendimiento que puede esperarse, sabiendo a partir de los ensayos a nivel de laboratorio que
el método de hidrodestilación proporciona un mayor rendimiento. Un valor aproximado
podría obtenerse comparando el precio del aceite obtenido de Piper Aduncum con el precio
de otra planta perteneciente a la misma familia pero con movimiento comercial;
Actualmente los estudios sobre piperaceas como Piper marginatum (Anisillo), Piper
auritum (Santamaría), Piper lenticellosum (Cordoncillo oloroso) entre otras, apenas se
desarrollan, Piper nigrum conocida como pimienta negra es la piperácea de mayor
69comercialización a nivel mundial,[23] sin embargo su uso es muy diferente al que podría
tener el aceite de Piper Aduncum aquí tratado.
6. BALANCES DE MATERIA
• Arrastre con vapor de agua:
Calderín
Balance de agua:
Entra – Sale + Genera = Acumula
dm
−F =
dt
dh
F =−ρ*A*
dt
135 −1g 19,8059
F* ∫ dt = *180cm2 * ∫dh
cm3
0 28,2942
F = 11,3177 g/min
Donde:
dm/dt: Variación de la masa de agua dentro del calderín con respecto al tiempo.
ρ: Densidad del agua = 1g/cm3
A: Area del generador = 180 cm2
dh/dt: Variación de la altura del agua dentro del calderín con respecto al tiempo.
F: Flujo de vapor que sale del calderín.
70Cámara extractora
Balance de agua:
Entra – Sale + Genera = Acumula
dm
F −X *F =
1 1 dt
g ⎛ g ⎞ dm
11,3177 −0,9995*⎜10,3555 ⎟=
min ⎝ min⎠ dt
g 135 mH20
0,9674 * ∫dt = ∫dm
min H2O
0 0
m = 130,5960 g
H2O
Donde:
F: Flujo másico de vapor que entra al extractor = 11,3177 g/min
F : Flujo másico de salida de vapor más aceite = 10,3555g/min
1
X : Composición del agua en la corriente de salida del extractor = 0,9995
1
T: Tiempo de extracción = 135 minutos.
Balance de aceite:
Entra – Sale + Genera = Acumula
dM
−(1−X)*F =
1 dt
g dM
−(0.0005)*10,355 =
min dt
135 M
0,0052* ∫dt = ∫dM
0 0
-(M – 500) = 0,7020
71M = 500 – 0,7020
M = 499,2980 g
Donde:
F : Flujo másico de salida de vapor más aceite.
1
(1-X): Composición másica del aceite en la corriente de salida del extractor = 0,0005
M: Masa de materia prima más aceite que sale de la cámara extractora en un tiempo de 135
minutos.
dM/dt: Variación de la masa de materia prima más aceite con respecto al tiempo
• Hidrodestilación:
Balance de agua:
Entra – Sale + Genera = Acumula
dm
− X *F = H2O
1 1 dt
dm
−(0.9981)*(15.1852)= H2O
dt
(m – m ) = -2046,1070
f 0
m – 4000 = -2046,1070
f
m = 1953,893 g
f
Balance de aceite:
Entra – Sale + Genera = Acumula
dm
−(1−X)F =
1 dt
dm
( )
− 0.019 *15,1852=
dt
135 M
0,028852* ∫dt =− ∫dm
0 500
3,8950 = - (M - 500)
72M = 496,1050
m = 3,8950
aceite
7. USOS DEL ACEITE ESENCIAL OBTENIDO
Entre los constituyentes predominantes del aceite extraído fueron encontrados: Apiol,
germacreno-D, miristicina, piperitona, cariofileno, copaeno, fenaldreno, beta-pineno, linalol
Apiol: C H O
12 14 4
Figura 18. Fórmula estructural del Apiol.
1,2-metilendioxi-3,6-dimetoxi-4-alilbenzeno
• Aislamiento: Por enfriamiento del aceite a bajas temperaturas y posterior
recristalización con alcohol y éter de petróleo.[22]
• Caracterización: En oxidación con permanganato de potasio produce apiol aldehido
y ácido apiólico cada uno con punto de fisión de 102°C y 173°C respectivamente;
Tratado en exceso con bromo en bisulfito de carbono produce bromo apiol
dibromuro (CH O) C Br(O CH )*C H Br que funde entre 80 y 85 °C. [22]
3 2 6 2 2 3 5 2
73• Propiedades: El apiol se cristaliza en forma de largas puntas incoloras, su olor es
débil y semejante al del perejil, es casi insoluble en agua, soluble en éter, alcohol y
aceites grasos. Punto de fusión: 28°C, punto de ebullición: 292°C, N 14:1.5380. [22]
D
Germacreno D: C H
15 24
Figura 19. Fórmula estructural del Germacreno D
Sesquiterpeno que se encuentra en plantas como el girasol rojo, erva cidreira, azahar del
campo y centella asiática.
Se utiliza como plaguicida y constituye una importante feromona que estimula la
comunicación entre insectos.[22]
Cariofileno: C H
15 24
Figura 20. Fórmula estructural del Cariofileno.
74Peso específico (20°C): 0.903, N 20:1.5, intervalo de ebullición: 258°C – 261°C.
D
presenta actividad como agente antiasmático, antibacterial, antinflamatoria,
antiespasmódico, es utilizado como sedante y tiene propiedades funguicidas, pesticidas e
insecticidas. Es usado en odontología, repostería, perfumería y en jabones.[25]
Fenaldreno: C H
10 16
Figura 21. Fórmula estructural del Fenaldreno.
Terpeno monocíclico que se encuentra en forma de isómeros d y l.
Propiedades: Aceite móvil de olor agradable, insoluble en agua y alcohol, soluble en éter,
de toxicidad no conocida. Peso específico (20°C):0.832, N :1,48,intervalo de ebullición:
D
171°C-172°C. Es utilizado como aromatizante y en perfumería.[25]
Beta Pineno: C H
10 16
Figura 22. Fórmula estructural del Beta Pineno.
75Hidrocarburo terpénico obtenido de la trementina de la madera, es levógiro y se encuentra
junto al alfa pineno en los aceites de madera y pino y en otros aceites etéreos. Es un líquido
transparente, de olor característico, peso específico (15.5/15.5 °C): 0.8740-0.8770,
N 20:1.4775-1.4790, rotación óptica: -22°, intervalo de ebullición: 164°C – 169°C.
D
Antinflamatorio, antiséptico, antiespasmódico, herbicida, insecticida, pesticida. Es utilizado
en resinas poliméricas, en la industria de perfumes y aromatizantes.[22]
Linalol: C H O
10 18
Figura 23. Fórmula estructural del linalol.
Se deriva de muchos aceites esenciales, particularmente de los de palo de rosa, madera de
linaloe, aceite de bergamota y otros. Se obtienen sintéticamente a partir del geraniol.
Líquido incoloro, olor parecido al del aceite de bergamota, soluble en alcohol y eter,
intervalo de ebullición: 195°C - 199°C. Se utiliza en perfumerías y como aromatizante.[25]
76La existencia de una sustancia en particular puede dar origen al uso que pueda tener el
aceite obtenido; La combinación de los elementos apiol, miristicina y piperitona en las
cantidades obtenidas de 57.7%, 24.609% y 5.125% respectivamente indican que puede ser
tratado como insecticida o como agente sinergista. La condición de sinergista es atribuida a
una sustancia cuando potencia la actividad de otra al ser adicionada (requiriéndose menor
cantidad de la segunda). Estos porcentajes corresponden a la extracción realizada a través
de hidrodestilación, utilizando espigas.
Cuatro componentes de familias de plantas aromáticas han sido reconocidos como
insecticidas: D- carvona, miristicina, apiol y su isómero el dilapiol. D- carvona posee alta
actividad biológica cuando se encuentra en altas concentraciones, sin embargo el apiol,
dilapiol y la miristicina son mucho mas tóxicos para insectos que d- carvona y tambien
actúan como sinergistas de insecticidas sintéticos en dosis menores.[16]
El apiol tiene 2 grupos metóxilos que aparentemente son mas tóxicos que la miristicina con
un solo grupo y es mejor sinergista con el insecticida Paration (O-paranitrofenilfosfotioato )
que con el carbaryl (N-metil carbamato de 1 naftilo).[16] Para la piperitona se reporta su
actividad como repelente [17],[19] y funguicida [18]. Otros componentes encontrados como el
germacreno-d, β- pineno y cariofileno se atribuyen propiedades plaguicidas e insecticidas.
778. DIAGRAMA DE BLOQUES PRELIMINAR DEL PROCESO
Recolección de la materia prima: hojas, espigas
Transporte hasta la planta
Recepción y almacenamiento: refrigeración
Selección de la materia prima
Lavado de la materia prima
Disminución de tamaño
Extracción del aceite mediante la hidrodestilación
Extracción del aceite mediante arrastre
A g u a + a c e i t e Agua + aceite
Separación de aceite
Separación de aceite
Envasado
Almacenado
789. CONCLUSIONES
• Los rendimientos obtenidos se ven seriamente afectados por la clase de equipo que
se utilice y el manejo de variables como la presión y la temperatura; al presurizar el
equipo se obtienen rendimientos mucho mayores, sin embargo por lo observado en
la práctica no es recomendable un incremento superior a 7,0 psi pues es posible que
los compuestos sufran algún tipo de descomposición.
• Los rendimientos más altos obtenidos durante la práctica se presentaron en el
método de hidrodestilación y utilizando como materia prima espigas (2,1493%), sin
embargo este aceite presentó características de apariencia desfavorables. Es
mediante este método que se obtienen las cantidades mas altas de los compuestos
aprovechables para el uso del aceite como insecticida (apiol, miristicina y
piperitona)
• El tiempo no influye de manera notable sobre los rendimientos, para las 2 fracciones
de cada ensayo se presentaron porcentajes similares (ver tabla 5). La incidencia del
tiempo puede notarse en los compuestos que enriquecen las diferentes fracciones de
destilación del aceite sin embargo, cuando se trabaja a presiones diferentes a la
atmosférica se disminuye el tiempo que tarda en ebullir un compuesto lo que hizo
que compuestos con alto punto de ebullición (como el apiol y el cariofileno) se
presentaran en las primeras fracciones recogidas durante la destilación.
• El aceite esencial de Piper aduncum procedente de la zona cafetera presentó
diferencias considerables con respecto al aceite esencial de plantas de otras
regiones, desde el punto de vista de la composición química. Se identificó el apiol
como compuesto predominante en el aceite con porcentajes entre 54,4 y 70,664%,
siendo las primeras fracciones del destilado enriquecidas con este compuesto en
79ambos métodos. Germacreno-d, cariofileno, piperitona y miristicina son otros
compuestos que aparecen en abundancia con porcentajes de 17.3, 9.468, 24.609,
5.125 % respectivamente . Se encontraron además fenaldreno, β cubebeno, γ
elemeno, copaeno y linalol en proporciones pequeñas pero considerables dentro de
las muestras analizadas.
.
8010. RECOMENDACIONES
• Dado el impacto medioambiental que tienen hoy día los productos químicos y
dentro de ellos los insecticidas es importante reconocer el uso que puedan tener
como tal algunos productos naturales.
• Aprovechar la biodiversidad existente, centrando la atención en la investigación de
especies nativas promisorias, desarrollando nuevos productos a partir de ellas.
• Reconociendo la actualidad de las investigaciones realizadas en aceites esenciales
deben implementarse equipos que permitan el desarrollo de nuevos estudios y que a
la vez impliquen la interacción de la ingeniería química con áreas afines
• Es importante adquirir conocimientos en áreas afines a la ingeniería química, tales
como la instrumentación, ya que estas son técnicas de mucha utilidad aplicables a
estudios ingenieriles.
81BIBLIOGRAFÍA
[1] www.geocities.com
[2] www.bilbo.edu.uy
[3] STASHENKO, Elena. Plantas aromáticas y aceites esenciales. Bucaramanga
(Colombia). Universidad Industrial de Santander. Grupo de fitoquímica, escuela de
química. 1995.
[4] RAMÍREZ, J. E. LARGO, Luz Adriana. Estudio y extracción de un aceite esencial a
partir de la manzanilla. Trabajo de grado. Universidad Nacional de Colombia. 1995.
[5] BANDONI, Arnoldo. Los recursos vegetales aromáticos en Latinoamérica. Argentina.
Editorial Universidad Nacional de la Plata. 2000
[6] CICCIÓ, José F; Constituyentes del aceite esencial de las hojas de piper terrrabanum.
Centro de Investigaciones en Productos Naturales. Escuela de Química. Universidad de
Costa Rica. San José (Costa Rica).
[7] DIAZ, P.P; MALDONADO, E; OSPINA, E. Aceite esencial de piper aduncum. En:
Revista Latinoamericana de Química. Vol 15. No 3. 1984. pág 136-138.
[8] GOMEZ ARISTIZABAL, Alvaro. Descripción de malezas en plantaciones de café.
Centro nacional de investigaciones del café CENICAFE. Chinchina, Caldas. 1987.
82[9] CICCIÓ, José F; BALLESTERO Cynthia M. Constituyentes volátiles de las hojas y
espigas de piper aduncum (piperaceae) de Costa Rica. En: International Journal of Tropical
Biology and Conservation. Vol 15. No 2. Junio 1997. pag 783-790.
[10] GUPTA, M.P. 270 plantas medicinales iberoamericanas. Convenio Andrés Bello-
CYTED-SECAB. Santafé de Bogotá. Colombia. 1995.
[11] MAIA, J.G.S., M.G.B. Zohhbi, E.H.A. Andrade, A.S. Santos, M.H.L. da Silva, A.I.R.
Luz, C.N. Bastos, and M.H.L. da Silva. 1998. Constituents of the essential oil of Piper
aduncum L. Growing wild in the Amazon region. Flavour and Fragrance Journal Vol 13.
N°4. Pág 269-272.
[12] http://www.fs.fed.us/global/iitf/pdf/Piper%20aduncum.pdf
[13] BERNARD, C.B; CHAURET, D y otros. Insecticidal defenses of piperaceae from the
neotropics. En: Journal of Chemical Ecology. Vol 21. No 6. 1995. pag 801-
811.
[14] www.plantasmedicionales.org
[15] SAXENA-DB; Tomar-SS; Singh-RP. Fungitoxicity of chemical components and
some derivatives from Anethum sowa and Acorus calamus. Indian perfumer. Vol 34 N° 3.
1990 pág 199-203
[16] LICHTENSTEIN, E. Paul y otros. Insecticidal and synergistic components isolated
from dill plants. Journal of agriculture and food chemistry. Vol 22. N° 4. 1974. pág 68-664
83[17] BOWERS-WS; Ortego-F; You-XQ; Evans-PH. Insect repellents from the Chinese
prickly ash Zanthoxylum bungeanum. Journal of natural products. Vol 56. N° 6. 1993 pág:
935-938
[18] SINGH-SP; Rao-GP; Upadhyaya-PP. Fungitoxicity of essential oils of some aromatic
plants against sugarcane pathogens. Sugar-Cane. 1998, No. 2, 14-17;
[19] Wimalaratne-PDC; Slessor-KN; Borden-JH; Chong-LJ; Abate-T. Isolation and
identification of house fly, Musca domestica L., repellents from pepper tree, Schinus molle
L. Journal of chemical ecology. Vol 22. N° 1. 1996. pág: 49-59
[20] PINO Benitez, Nayibe. Compuestos químicos mayoritarios en esencia de Piper
auritum H.B.K. Revista Institucional Universidad tecnológica del Chocó. No 16. Pág 13-
17. 2002.
[21] GUENTHER, Ernest. The essential Oils. Volumen 1. Editorial New York. 1942.
[22] GUENTHER, Ernest. The essential Oils. Volumen 3. Editorial New York. 1942.
[23] GUENTHER, Ernest. The essential Oils. Volumen 5. Editorial New York. 1942.
[24] WC, Evans. Farmacología. 13° edición. Editorial Mc Graw Hill. 1991.
[25] GESSNER G, Hawley. Diccionario de química y de productos químicos. Segunda
edición. Ediciones Omega S.A. Barcelona 1985.
[26] CALLEJAS, Paulo. Obtención de extractos etanólicos de plantas en medios acuosos.
Trabajo de grado. Universidad Nacional de Colombia. 2001.
84ANEXO A. CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA EXTRACCIÓN
MEDIANTE ARRASTRE CON VAPOR DE AGUA
Para todos los ensayos en este método la cantidad de materia prima fue de 500 gramos, y el
agua en el calderín de 20 litros.
Solo se reportan los datos para un ensayo, ya que no presentan mucha variación entre un
ensayo y la réplica.
Fracción 1: 60 minutos (fracción de cabeza)
Fracción 2: 135 minutos (fracción de cola)
• Hojas
Tabla 21. Condiciones de operación, arrastre con vapor, hojas.
Fracción Pcalderín Pcámara Tcalderín Vol. Destilado TH O (sal) TH O (ent) QH2O (sal) Tdest
2 2
(psi) (psi) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml/s)
1 7 6,5 98 668 26,5 19,8 12,5 23,7
2 6,5 6 98 730 27,2 20,1 25 23,4
• Espigas
Tabla 22. Condiciones de operación, arrastre, espigas.
Fracción Pcalderín Pcámara Tcalderín Vol. Destilado TH O (sal) TH O (ent) QH2O (sal) Tdest
2 2
(psi) (psi) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml/s)
1 5 5 98 1375 27,2 19,8 41,6667 23,4
2 5 5 98 1500 28,4 19,8 27,7778 23,3
85ANEXO B. CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LA EXTRACCIÓN
MEDIANTE HIDRODESTILACIÓN
Para todos los ensayos en este método la cantidad de materia prima fue de 500 gramos, y el
agua en el calderín de 20 litros.
Solo se reportan los datos para un ensayo, ya que no presentan mucha variación entre un
ensayo y la réplica.
Fracción 1: 60 minutos (fracción de cabeza)
Fracción 2: 135 minutos (fracción de cola)
• Hojas
Tabla 23. Condiciones de operación, hidrodestilación, hojas.
Fracción P cámara T destilado T H O entrada T H O salida Vol destilado Q H O
2 2 2
(psi) (°C) (°C) (°C) (ml) (l/s)
1 7 22,7 19,4 30,2 1190 0,0156
2 7,5 21,7 20,2 26,7 860 0,0227
• Espigas
Tabla 24. Condiciones de operación, hidrodestilación, espigas.
Fracción P cámara T destilado T H O entrada T H O salida Vol destilado Q H O
2 2 2
(psi) (°C) (°C) (°C) (ml) (l/s)
1 6,5 21,5 19,8 22,4 850 0,0500
2 6,5 22,2 19,8 23,8 730 0,0357
86ANEXO C. NUMERACIÓN DE LOS ENSAYOS REALIZADOS
NUMERO DE NUMERO MÉTODO PARTE DE LA TIEMPO DE
ENSAYO DE 1. Arrastre PLANTA EXTRACCIÓN
MUESTRA 2. Hidrodesilación 1. Hojas 1. 60 min
2. Espigas 2. 135 min
1 1 1 1
1
2 1 1 2
3 1 2 1
2
4 1 2 2
5 2 1 1
3
6 2 1 2
7 2 2 1
4
8 2 2 2
Estos ensayos fueron realizados por duplicado.
87ANEXO D. FOTOGRAFÍAS DEL MATERIAL Y LOS EQUIPOS UTILIZADOS
a. Hojas y espigas de Piper aduncum.
b. Equipos utilizados para la extracción por arrastre con vapor de agua.
88c. Equipos utilizados para la extracción por hidrodestilación.
89ANEXO E. MÉTODOS UTILIZADOS EN LA CARACTERIZACIÓN DEL
ACEITE ESENCIAL EXTRAÍDO
Las propiedades fisicoquímicas evaluadas fueron: densidad, índice de refracción,
rotación óptica, punto de ebullición y solubilidad en etanol:
Índice de refracción: el índice de refracción de un compuesto (aceite esencial) con
respecto al del aire, corresponde a la razón del seno del ángulo de incidencia al seno del
ángulo de refracción emitido, de un rayo de luz que pasa del aire al aceite. Para su
medición se requiere de un refractómetro común. Es importante realizar las medidas a
la misma temperatura, para lo cual se hace circular a través del prisma, una corriente de
agua a 20°C, además se debe limpiar cuidadosamente el prisma con una mezcla etanol-
éter.[26]
La prueba fue realizada utilizando un refractómetro Fisher Scientific. Se agregan unas
cuantas gotas del aceite esencial sobre el cristal del refractómetro y se ajusta la mirilla
derecha, de manera que las dos porciones se dividan por una línea de color.
Posteriormente se hace la lectura por medio de la mirilla izquierda [26].
Densidad: el procedimiento general para determinar la densidad de una sustancia
incluye el manejo de un picnometró. Debido a las cantidades tan bajas obtenidas en las
extracciones, esta propiedad fue evaluada mediante el peso y el volumen ocupado por el
aceite en la jeringa utilizada para su extracción. Se empleó una balanza analítica marca
Perkin Elmer.
Solubilidad en alcohol: todos los aceites esenciales son solubles en alcohol etílico
absoluto y muchos son solubles en alcohol etílico diluido. Así, es posible determinar el
90número de volúmenes de alcohol diluido para completar la solubilidad de un volumen
de aceite. Por lo general, los aceites más oxigenados son más fácilmente disueltos en
alcohol, que los ricos en terpenos[5].
Para determinar la solubilidad en alcohol, se utilizó alcohol etílico al 95 % de acuerdo
con el siguiente procedimiento[26]:
1. Introducir exactamente 1 cc de aceite esencial dentro de una probeta con tapa de 10
cc calibrada a 0.1 cc, y adicionar lentamente pequeñas porciones de alcohol de
concentración conocida. Las concentraciones más empleadas son: 50, 60, 70, 80, 90,
95 porcentaje en volumen.
2. Verificar que la solución se encuentre a 20°C.
3. Agitar la probeta después de cada adición.
4. Cuando la solución se acabe (se disuelva), apuntar la concentración y el número de
volúmenes que se usaron. Para describir la apariencia de la mezcla se define la
siguiente escala :
• Claramente soluble (CS)
• Ligeramente nebuloso (LN)
• Nebuloso (N)
• Ligeramente opaco (LO)
• Opaco (O)
• Ligeramente turbio (LT)
• Turbio (T)
• Oscuro (Oc)
5. Continuar la adición hasta completar los 10 cc. Si la solución se torna opaca o turbia
apuntar los volúmenes a los cuales ocurrió el evento.
6. Reportar el dato como:
Característica de apariencia en volúmenes de alcohol de concentración del alcohol y al
completar volúmenes de alcohol se torna características de apariencia. Por ejemplo:
91CS-2.7-60%-8-LO significa completamente soluble en 2.7 cc de alcohol al 60% y al
completar 8 cc se torna ligeramente opaco.
Si no se logra la disolución intentar de nuevo con una concentración de alcohol mayor.
La solubilidad del aceite obtenido en cloroformo, éter de petróleo y éter etílico se
determinó por adición y posterior agitación del aceite con estos solventes.
Estas pruebas fueron realizadas en los laboratorios de la Universidad Nacional sede
Manizales.
92ANEXO F. ESPECTROS CROMATOGRÁFICOS GC/MS DE LAS MUESTRAS
ANALIZADAS DEL ACEITE ESENCIAL DE PIPER ADUNCUM
• Muestra 1: Arrastre con vapor de agua, hojas, destilado total.
93• Muestra 2: Arrastre con vapor de agua, hojas, 135 minutos.
94Muestra 3: Arrastre con vapor de agua, espigas, 60 minutos.
95• Muestra 4: Arrastre con vapor de agua, espigas, 135 minutos
96• Muestra 5: Hidrodestilación, hojas, 60 minutos.
97• Muestra 6: Hidrodestilación, hojas, 60 minutos.
98• Muestra 7 : Hidrodestilación, hojas, 135 minutos.
99• Muestra 8: Hidrodestilación, espigas, 60 minutos.
100• Muestra 9: Hidrodestilación,espigas,60 minutos.
101• Muestra 10: Hidrodestilación, espigas, 60 minutos.
102• Muestra 11: Hidrodestilación, espigas, 135 minutos.
103