Diseño de una planta para la extracción de Taninos a partir de hojas del Almendro Maladar (Terminalia (Terminalia cattapa L.)
Ingeniería química
Autores: •
Galdámez Barrientos Daniel Alberto López Villanueva Gishel Pérez González Arturo •
•
Tutor: Abud Archila Miguel
Taller de investigación 1
Tuxtla Gutiérrez hia!as" 1 de #unio de $%1&
ontenido I'Introducción((((((((('''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' I'Introducción((((((((('''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''' & II' #usti)icación(((((((((((((((( #usti)icación((((((((((((((((((((((((((( ((((((((((('' '' * III' +lanteamiento del !roblema((((((((( !roblema (((((((((((((((((((( ((((((((((('' * I,' Antecedentes((((((((((((((((( An tecedentes((((((((((((((((((((((((((( (((((((((( I,'1 Almendro Malabar .Terminalia catta!a /'0 (((((((((((((''' I,'I'I aracterísticas mor)ológicas((((((((((((((( mor)ológicas(((((((((((((((((((((((((I,'I'II aracterísticas de d e hoas(((((((((((((((((((((' hoas(((((((((((((((((((((' I,'I'III 2sos de la Terminalia Te rminalia catta!a /' (((((((((((((((((' 3 I,'II Taninos(((((((((((((((((((((((((((((' 4 I,'II'I lasi)icación((((((((((((((( lasi)icación((((((((((((((((((((((((((' (((((((((((' 11 I,'II'I'I Taninos condens ados(((((((((((((((( ados((((((((((((((((((( ((( ((''1$ I,'II'I'II Taninos hidrolizables (((((((((((((((((((( ((((((((((((((((((((('''1$ ('''1$ I,'II'I'II'I Galotaninos(((((((((((((( Galotaninos((((((((((((((((((((((((( ((((((((((('''1$ '''1$ I,'II'I'II'II 5lagitaninos(((((((((((((((((((((((((16 I,'II'I'II'II'I +unicalagina 7 +unicalina((((((((((((((( +unicalina(((((((((((((((((('''18 ((('''18 I,'II'II Métodos de extracción extracc ión de taninos ((((((((((((((((('1& ((((((((((((((((('1& I,'II'II'I on solución metanol9agua(((((((((( metanol9agua (((((((((((((((((((' (((((((((''1& '1& I,'II'II'II on solución agua(((((((((((((((( agua((((((((((((((((((((((( ((((((( 1* 2
I,'II'II'III Método de extracción en es!ecies maderables((((((((('' 1* I,'II'II'I, on solución acetona9agua((((((((((((((((((' aceto na9agua(((((((((((((((((('1* 1* I,'II'II', el ti!o rural(((((((((( r ural((((((((((((((((((((( ((((((((((((((('1(((('1I,'III 5xtracción solido ; liquido de taninos((((((((((((((((13 I,'III'I
=betivo general((((((((((((((( general((((((((((((((((((((((((($6 (((((((((($6
,'I ,'I
=betivos es!ecí)icos((((((((((((((((( es!ecí)icos((((((((((((((((((((((($6 (((((($6
,I'
Metodología((((((((((((((((((((((((((($6
,I'I Materia !rima((((((((((((( !rima((((((((((((((((((((((((( ((((((((((((((''$6 ((''$6 ,I'II +rocesos !ara la extracción de taninos((((((((((((((('' '$8 ,I'II'I'I An>lisis cualitativo con solución acuosa de gelatina 7 ?al al 1@ 7 al 1%@ res!ectivamente(((((((((((((((((((((((((('' res!ectivamente((((((((((((((((((( ((((((('' ($8 ,I'II'I'II An>lisis cualitativo con cloruro )érrico(((((((((((((((''$& ,I'II'II eterminación del !orcentae de taninos !or el método de tiasn7((($&
,I'III iseBo 5x!erimental((((((((((((((((((((((' '$* ,I'III iseBo de !lanta((((((((((((((((((((((((''$* ,II'
ronograma de actividades((((((((((((((((((( $-
,III'
Ce)erencia bibliogr>)icas((((((((((((((((((('($3
I'
Introducción
5l Almendro Malabar DTerminalia catappa L. E es un >rbol tro!ical de gran !orte" dentro la )amilia de las combret>ceas" es cultivado como un >rbol ornamental am!liamente en las regiones tro!icales del !laneta" siendo una de ellas el estado de hia!as de acuerdo a DE' 5ntre la com!osición química de sus hoas se encuentran: )lavonoides" taninos" sa!oninas 7 )itosteroles de los cuales sobresalen los taninos' /os taninos son com!uestos que se han desarrollado en la industria a lo largo de los aBos en la elaboración de !roductos químicos " )iadores en la industria textil" en la )abricación de tintas" !roductos )armacéuticos" como agente clari)icador en la elaboración del vino" adem>s como antidiarreico" cicatrizante 7 otras a!licaciones en la medicina !or su )usión antioxidante' abe constatar que debido a la !resencia de dichos !rinci!ios activos" lo vuelve ideal !ara su a!rovechamiento en la región del estado de hia!as' 5n el !resente trabao se !ro!uso una metodología ex!erimental com!letamente al azar !ara la extracción de taninos !resentes en las hoas de la Terminalia cattapa L. donde las variables de estudio son: la com!osición del solvente" el
tamaBo de !artícula" la !ro!orción sólido9líquido 7 el tiem!o de extracción' Así mismo se !lanteó la línea de !roceso !ara su !osible a!licación a nivel industrial'
II'
#usti)icación
/os )enoles son metabólitos secundarios am!liamente distribuidos en el reino vegetal" estos com!uestos !oseen im!ortantes bioactividades" tales como: actividad
antioxidante"
!ro!iedades
antiin)lamatorias"
antialérgicas"
anticancerígenas" antivirales 7 !resentan !rotección contra en)ermedades degenerativas' /os com!uestos que !oseen tres o m>s sub9unidades )enólicas se denomina taninos los cuales tienen ma7or actividad antioxidante que los )enoles monoméricos sim!les' ebido al uso !otencial que tiene la actividad antioxidante en el desarrollo de )>rmacos 7 cosméticos" resulta de interés desarrollar una metodología que logre el meor rendimiento en la extracción de taninos" !ara o)recer a la industria un !roceso rentable' 5n la actualidad existe una variedad de metodologías !ara la extracción de taninos" debido a la diversidad de materias !rimas que los contienen" mas sin embargo no se ha desarrollado un metodología donde se use las hoas del Almendro Malabar" la cual resulta viable !or su )>cil obtención" !or lo que desarrollar un !roceso de extracción de taninos" cu7a materia !rima sea este es!ecie" o)recer> una alternativa a la industria )armacéutica 7 de cosmética' III'
+lanteamiento del !roblema
Ante la demanda del consumidor de !roductos antioxidantes en )>rmacos 7 cosméticos" le surge a la industria la necesidad de encontrar una metodología ca!az de obtener la ma7or concentración de taninos' icha metodología deber> analizar las variables que intervengan en el !roceso de extracción" tales como: tamaBo de !artícula" concentración de solvente 7 !ro!orción solvente9materia' Cesultar> im!ortante evaluar el e)ecto que tienen dichas variables" adem>s de la interacción que existe entre ellas !ara así establecer un sistema de extracción en el que se obtenga la ma7or concentración de taninos
I,'
Antecedentes
I,'I Almendro Malabar Terminalia cattapa L.! Terminalia del latín terminalis9e" en los extremos" alude a que sus hoas crecen en los extremos de las ramas' ata!!a es el nombre !o!ular mala7o Fata!!an' Malabar es el nombre de una región del sur de la India DMartínez" $%11E' /a Terminalia cata!!a /' DAlmendro de la IndiaE es una es!ecie que abunda en uba 7 constitu7e un eem!lar de sumo valor !orque sus hoas son ricas en com!uestos conocidos como taninos hidrolizables" los cuales !oseen e)ectos biológicos com!robados que resultan de interés 7 se les atribu7e una !otente acción antioxidante Dern>ndez" $%%6E' I,'I'I aracterísticas mor)ológicas Hrbol de hasta 8% m de alto" con tronco recto 7 corteza gris a ca)é gris>ceo" su!er)icialmente )isurada' o!a con )orma de !araguas" ramas extendidas 7 horizontales en ca!as" )ollae durante algunos meses' /a madera es blanca" c>scara lisa" roa !or dentro' oas ovaladas como es!>tulas cóncavas" de 3 x & hasta 63 x 14 cm' oas grandes" nerviosas" ovoides" algo angostadas !or sus extremos 7 rematando en !unta" verdes o moraduzcas" verdes amarillosas !or debao 7 >s!eras'
cido' I,'I'II aracterísticas de hoas /os com!uestos !resentes en las hoas de la Terminalia cata!!a son )undamentalmente taninos hidrolizables como: !unicalagina" !unicalina" >cido chebul>gico" geranina" corilagina" 19degaloil eugenina" granatina" tercataina" ter)lavina" tergalagina DMartínez" $%11E' I,'I'III 2sos de la Terminalia cattapa L.
/a Terminalia cata!!a /' es una ombretaceae am!liamente distribuida en zonas tro!icales 7 subtro!icales" las hoas de esta !lanta han sido em!leadas en la Medicina Tradicional !ara el tratamiento de la dermatitis 7 la he!atitis en Taian" /a India" cido ascórbico en homogenatos de hígado de ratas 7" adem>s" !resentó actividad scavenger de radical su!eróxido" lo que se com!robó mediante el uso de resonancia electrónica de es!in 7 técnicas de cambios de es!ín' Tanto la !unicalina como la !unicalagina mostraron actividad antihe!atotóxica 7 una )uerte acción antioxidante a dosis mu7 baas en un modelo de daBo he!>tico inducido !or tetracloruro de carbono Dl 8E en ratas" !resentando también actividad antiin)lamatoria a dosis baas en modelo de inducción de in)lamación !or carragenina en esta misma es!ecie' 2n extracto acuoso de las hoas de la Terminalia cata!!a tiene e)ecto anticlastogénico in vitro e in vivo mediante la su!resión de los micronJcleos inducidos !or mitomicina en células =9K 1 7 !or intubación g>strica con el extracto acuoso en ratones" res!ectivamente' e obtuvo" adem>s" que inhibe de )orma dosis de!endiente la !eroxidación li!ídica in vitro 7 la )ormación de !eróxido de hidrógeno en leucocitos mononucleares humanos" inducida !or el >cido ! 9 tiobarbitJrico DT+AE' /os e)ectos anticlastogénicos in vitro e in vivo se atribu7en a su !otencial oxidativo' Al investigarse los mJlti!les e)ectos antioxidantes de los taninos !resentes en la Terminalia cata!!a /' se evaluó: la habilidad de estos !ara !revenir la !eroxidación li!ídica" la )ormación de radical anión su!eróxido 7 la actividad scavenger de radicales libres' /os resultados indicaron que todos estos com!onentes mostraron una actividad antioxidante !otente' +unicalina 7 !unicalagina )ueron los com!uestos
m>s abundantes 7 exhibieron los e)ectos antioxidantes m>s )uertes de este gru!o de taninos' 5l >cido el>gico aislado a !artir de extractos metanólicos de las hoas del Almendro de la India mostró un actividad antioxidante )uerte en los sistemas de ensa7os siguientes: actividad scavenging radical di)enil !icril hidrazilo D++E" oxidación del >cido linoleico 7 el ensa7o oxidativo de muerte celular' +unicalagina 7 extractos acuosos de las hoas de Terminalia cata!!a /' exhiben e)ectos !rotectores sobre la genotoxicidad inducida !or la bleomicina en cultivo de células ov>ricas de h>mster chinos" al su!rimir la generación intracelular de radicales libres Dsu!eróxidos 7 !eróxido de hidrógenoE' 5n investigaciones relacionadas con los taninos m>s abundantes en las hoas de Terminalia cata!!a" se com!robó que estos !oseen e)ectos sobre la re!licación del ,I" !orque inhiben la reverso transcri!tasa ,I91$8 7 adem>s inhiben la anhidrasa carbónica' 2tilizado como remedio !ara la disentería 7 la diarrea' +or sus !ro!iedades de antibiótico natural es utilizado como in)usión en los acuarios !ara !revenir en)ermedades 7 !ar>sitos de !eces DLetta" astillo" Marin" =rtuno" el Cio" 144-E' I,'II Taninos /os taninos son com!uestos !oli)enólicos de origen natural que se encuentran !resentes en diversas !artes de las !lantas vasculares así como también en diversas )rutas !or eem!lo: Granadas" ontienen una gran variedad de taninos" es!ecialmente taninos
hidrolizables' 5l m>s abundante se llama +unicalagina' 5ste com!uesto es el res!onsable de la acción antioxidante 7 bene)iciosa !ara la salud'
#a$uis" Algunos caquis son mu7 astringentes 7 no comestibles cuando no est>n
mu7 maduros Den concreto los de orea" América 7 #a!ónE'
Ba%as" /a ma7oría de las ba7as" como los ar>ndanos" las )resas 7 las
!acanas Dnueces lisasE" condensados'
contienen
taninos
hidrolizables
7
&rutos secos: /os )rutos de c>scara que !ueden ser consumidos crudos" como las
avellanas" las nueces" 7 las !acanas" contienen altas cantidades de taninos'
5stos com!uestos se caracterizan !or su ca!acidad !ara )ormar )uertes com!leos con macromoléculas D!roteínas" celulosa 7 almidón" entre otrosE 7 minerales" causando su !reci!itación' +or su interacción con las !roteínas" los taninos se han utilizado desde hace miles de aBos !ara el curtido de !ieles D
5l mecanismo de acción de estos com!uestos ha sido tema de mJlti!les estudios 7 debates" 7a que !oseen numerosos e)ectos biológicos inclu7endo regulación de la ex!resión de genes 7 actividad de diversas enzimas" entre otros' in embargo" sus
!otenciales e)ectos biológicos de!enden de numerosos )actores que aJn no son bien com!rendidos" como su absorción o metabolismo" que a su vez de!ende de la naturaleza química del com!uesto DLeecher" $%%6 Andrés et al'" $%1%E' 5n la medicina tradicional de hina 7 #a!ón" los extractos vegetales ricos en taninos han sido utilizados como agentes astringentes" antidiarreicos" diuréticos" antiin)lamatorios" antisé!ticos 7 antihemorr>gicos' +or su ca!acidad !ara !reci!itar metales !esados 7 algunos alcaloides" los taninos se !ueden usar en el tratamiento de envenenamiento causados !or estas sustancias' /os !rinci!ios activos de las !lantas medicinales suelen ser com!uestos !oli)enólicos 7 en aBos recientes ha habido un gran interés cientí)ico sobre este gru!o de com!uestos !or su !oder antioxidante 7 anticancerígeno Darretero9Accame" $%%% Khanbabaee 7 ,an Cee" $%%1E' /os taninos son com!uestos resistentes a la biodegradación" !or lo que se consideran altamente contaminantes 7 se !ueden convertir en un !roblema ambiental al acumularse como en los e)luentes de las curtidurías 7 los desechos de la !roducción de ca)é D
I,'II'I'I Taninos condensados /os taninos condensados son una clase de )lavonoides Dsintetizados !or las !lantas !or la Nvía biosintética de los )lavonoidesNE que son los !igmentos !rinci!ales de muchas semillas" 7 también est>n !resentes en los teidos vegetativos de algunas !lantas )orraeras' on !olímeros )ormados !or unidades de antocianidina Dun )lavonoideE' omo !ueden ser hidrolizados en sus antocianidinas constitu7entes si se los trata con >cidos )uertes" a veces son conocidos como !roantocianidinas' 5n el caso del tanino de !e!ita se libera cianidina" !or lo que se denomina !rocianidina' 5n el caso del tanino de holleo se trata de una mezcla de !rocianidina 7 !rodel)inidina' 5l nombre genérico de !roantocianidina se usa cuando se desconoce la antocianidina )ormada' Ouímicamente se trata de !olímeros de )lavanoles' I,'II'I'II Taninos hidrolizables 5stos son !olímeros heterogéneos )ormados !or >cidos )enólicos" en !articular >cido g>lico" 7 azJcares sim!les' on m>s !equeBos que los taninos condensados 7 son hidrolizados con m>s )acilidad' on esteres de >cidos )enólicos
DG>lico
7 5l>gicoE" con una azJcar DglucosaE o un !olialcohol' e
hidrolizan !or >cidos" >cidos" >lcalis 7 enzimas' 5ste gru!o se subdivide en Galotaninos 7 5lagitaninos" de!endiendo del >cido )enólico del que se constitu7a' /os taninos hidrolizables est>n !resentes en un ma7or nJmero de es!ecies del reino vegetal 7 se han re!ortado en !r>cticamente todas las !artes de la !lanta' I,'II'I'II'I Galotaninos' /os
Galotaninos
son
una
clase
de
moléculas
que
!ertenece
a
los taninos hidrolizables' /os !olímeros de galotaninos se )orman cuando el >cido G>lico D)igura &'E" un monómero !oli)enol" se esteri)ica 7 se une con el gru!o hidroxilo de un !oliol de hidratos de carbono tales como glucosa" unida des de >cido g>lico !or medio de enlaces .m9di!side0'
lico
I,'II'I'II'II 5lagitaninos' /os elagitaninos son una clase diversa de taninos hidrolizables" un ti!o de !oli)enol )ormado !rinci!almente de la unión oxidativa de gru!os galoil DAcido G>licoE" en glucosa 1"$"6"8"*9!entagallo7l o 1"$"6"8"*9!entagaloil9glucosa que es la !entahidroxi >cido g>lico un éster de glucosa' 5ste es el !recursor comJn de los Galotaninos 7 los relacionados 5lagitaninos' /os 5lagitaninos di)ieren de los Galotaninos" en que sus gru!os galoil DAcido G>licoE" est>n vinculados a través de enlaces 9" mientras que los gru!os galoil en los galotaninos est>n unidos !or dé!sidos Dcom!uesto !oli)enólico que consta de dos o m>s unidades arom>ticas monocíclicas unidas !or un enlace ésterE' /a característica de los elagitaninos son las unidades + o Hcido hexahidroxidi)enico D)igura *'E que se aco!lan en las !osiciones 89* o la !osición $9 6 de la unidad 9gluco!iranosa DglucosaE" 7 tienen la con)ormación DE" mientras que el aco!lamiento en las !osiciones 69* conduce Jnicamente a la )ormación DCE de las unidades +' /os aco!lamientos en 19* son raros en la naturaleza D/ei' 7 col'" $%%$E'
lico
/os elagitaninos se !ueden clasi)icar de acuerdo al nJmero de gru!os + en la molécula debido a que" los monómeros de elagitaninos !ueden ser oxidados en las !lantas 7 )ormar dímeros" trímeros 7 tetr>meros" oligómeros 7 !olímeros" con !esos moleculares de 8%%% a $%%%% a Darretero" $%%% Khanbabaee 7 ,an Cee" $%%1E' uando los elagitaninos son ex!uestos a >cidos o bases" los enlaces éster son hidrolizados 7 el gru!o + se libera" !ara tener estabilidad la molécula se 13
lactoniza de manera es!ont>nea" !ara )ormar al >cido el>gico D)igura -'E" esta es una molécula de naturaleza )enólica que !uede estar !resente en )orma libre en algunas
14
es!ecies vegetales como !roducto del metabolismo de las mismas" o bien !uede encontrarse a !artir de sus !recursores" los elagitaninos DKa!onen 7 a!!onen" $%%-E'
lico
I,'II'I'II'II'I +unicalagina 7 +unicalina' /a +unicalina es un elagitanino'
e
!uede
encontrar
en
Punica
'ranatum .Granada0 o en las hoas de Terminalia catappa " una !lanta usada !ara
tratar la dermatitis 7 la he!atitis' También se encuentra en #ombretum 'lutinosum" las tres es!ecies de (%rtales" las dos Jltimas de la )amilia #ombretaceae ' 5s un mu7 activo inhibidor de la anhidrasa carbónica' +unicalagina 7 !unicalina )ueron aisladas de las hoas de Terminalia cata!!a /'" una !lanta ombretaceae distribuidos a lo largo !la7as tro!icales 7 subtro!icales" que se utiliza !ara el tratamiento de la dermatitis 7 la he!atitis' ?uestros estudios anteriores mostraron que ambos de estos com!uestos eercen actividad antioxidante' 5n este estudio" se evaluó la actividad antihe!atotóxica de !unicalagina 7 !unicalina sobre la toxicidad inducida !or !aracetamol en el hígado de rata' es!ués de evaluar los cambios de varias )unciones bioquímicas en suero" los niveles de as!artato aminotrans)erasa 7 alanina aminotrans)erasa se incrementaron !or la administración de acetamino)eno 7 reducidas !or !unicalagina 7 !unicalina' /os cambios histológicos de todo el daBo oxidativo 7 la vena central de he!>tica inducida !or acetamino)eno también se recu!eraron !or ambos com!uestos' /os datos muestran que tanto !unicalagina 7 !unicalina eercen actividad antihe!atotóxica" !ero el tratamiento con dosis ma7ores meoradas daBo he!>tico' 5stos resultados sugieren que" incluso si !unicalagina 7 !unicalina tienen actividad antioxidante en !equeBas dosis" el tratamiento con dosis m>s grandes !osiblemente inducir> algunas toxicidades celulares'
/os taninos hidrolizables en los cuales des!ués de una hidrólisis >cida se libera >cido g>lico o >cido el>gico' e denominan galotaninos o elagitaninos res!ectivamente' /os elagitaninos est>n estructurados como moléculas lineales de glucosa enlazadas a las )unciones carboxilo de los gru!os hexahidroxidi)énicos del >cido el>gico" mientras que los galotaninos est>n constituidos !or nJcleos de glucosa en )orma cíclica que )orman enlaces con la )unción >cida del >cido g>lico' 5n ambos casos se trata de estructuras de una com!leidad relativa /os taninos hidrolizables se han convertido en un tema de interés cientí)ico debido a su !otencial nutraceutico' Tanto los galotatninos como los elagitaninos muestran diversas !ro!iedades bioquímicas que" dentro del individuo que las consume" se traducen en diversos bene)icios !ara
la salud
Danti9diabéticas" anti9
mutagénica" antimicrobianasE asociados a su ca!acidad antioxidante' I,'II'II Métodos de extracción de taninos I,'II'II'I on solución metanol9agua e toma la materia !rima de %'&% cm de longitud 7 se somete a secado al vacío a tem!eratura de 8%P" !or intervalos de 1& minutos' e colocaron en un reci!iente de vidrio de 1/" $'%% g de la muestra seca con $%% m/ de una solución 1:1 de metanol9agua D1%% m/ de metanol Q 1%% m/ de agua destiladaE' Todo el sistema se dis!one sobre un baBo de hielo 7 se agita con un rodete de dos !alas accionado !or un motor de R h! !or 6 horas' /a mezcla resultante del !roceso de agitación" se centri)uga !or 8% minutos a $%%r!m" obteniendo como !roducto de esta o!eración mec>nica dos )ases" en la cual la )ase sólida est> con)ormada !or la muestra con menos contenido de !oli)enoles 7 la )ase líquida est> )ormada !or metanol" agua 7 taninos' +or Jltimo se recolecta el sobrenadante en un reci!iente con ta!a 7 se almacena en el re)rigerador a 8P" hasta el instante !revio de su uso en la cuanti)icación de taninos D)racción metanólicaE'
I,'II'II'II on solución agua e toma 1% g materia !rima de %'&% cm de longitud 7 se sometió a secado al vacío a tem!eratura de 8%P" !or intervalos de 1& minutos' e colocaron en un reci!iente de vidrio de 1/" $'%% g de la muestra seca con $%% m/ de agua' /a !re!aración se agita !or 1& minutos con un rodete de dos !alas accionado !or un motor de R h!' 2na vez terminada la )ase de agitación de la muestra" ésta se coloca en la hornilla hasta ebullición !or 8 horas' /uego se deó re!osar" deando que alcanzara la tem!eratura ambiente' +or Jltimo" se )iltra la muestra 7 se recolecta el )iltrado en un reci!iente con ta!a almacen>ndola en el re)rigerador a 8P" hasta el instante !revio de su uso en la cuanti)icación de taninos D)racción acuosaE D/astra 7 Codríguez" $%%8E' I,'II'II'III Método de extracción en es!ecies maderables /os taninos condensados extraíbles de la corteza seca de 11 es!ecies de >rboles maderables de las regiones ?orte 7 entral de osta Cica' Cealizando extracciones !or tri!licado" a $& g de cada una de las muestras molidas se les adicionaron $%% m/ de etanol al 4&@" dicha mezcla se !uso a re)luo a -% S durante dos horas" con agitación continua' Al )inalizar este !eriodo" las muestras se )iltraron en caliente" al vacío" utilizando un !a!el hatman U&8 !ara )iltración r>!ida DtamaBo de !oro $$ mmE' /os extractos )iltrados se concentraron en un eva!orador rotatorio 7 se lio)ilizaron en un equi!o /abconco cter !olar" los taninos se han extraído generalmente con mezclas de alcoholes con agua en diversas !ro!orciones' in embargo la mezcla m>s usada es acetona9agua D-%:6%E o iso!ro!anol9agua D*&:6&E utilizando ultrasonido en cuatro extracciones'
es!ués de eliminar el solvente org>nico !or destilación a !resión reducida" es costumbre hacer re!etición es costumbre hacer !artición líquido ; líquido de la & )ase acuosa en secuencia" éter etílico o diclorometano" acetato de etilo 7 n9 butanol' /as )racciones de acetato de etilo" n9butanol 7 acuosa se someten !rimero a cromatogra)ía en columna sobre IAI=? +9$% con gradiente agua9 metanol D1%%:% a 6%:-%E" luego se hace se!aración de las )racciones sobre To7o!earl 98% 7 la !uri)icación )inal sobre MI Gel +9$% 7Vo =' ada eta!a de se!aración se monitorea !or es!ectro)otometría 2, de $3% nm 7 !or +/9A' /as )racciones con !er)iles cromatogr>)icos similares se untan 7 se someten a la siguiente eta!a' I,'II'II', el ti!o rural 5l !rocedimiento !ara extraer los taninos de las !lantas comienza con la molienda" tanto en que las !artes de las !lantas se muelen hasta )ormar astillas o virutas' /uego se !rocede a la extracción" que !uede ser de ti!o rural o industrial' 5n la extracción de ti!o rural" se !onen las virutas en varias cubas grandes de madera u ollas de barro cocido" 7 luego se le agrega agua a la !rimera hasta cubrir !or com!leto el material vegetal !ara evitar la oxidación" al día siguiente se transvasa el agua a la segunda 7 se vuelve a agregar agua caliente Dno hirviendoE a la !rimera" al tercer día se transvasa de la segunda a la tercera 7 de la !rimera a la segunda" volviéndose a agregar agua en la !rimera" 7 así se re!ite el !rocedimiento durante unos 1$ días" durante los cuales se va llenando un de!ósito de reserva con el agua que 7a se considera que extrao la su)iciente cantidad de material' +ara evitar que los taninos se estro!een durante el !roceso" el agua utilizada Dllamada Nugo curtienteNE no debe contener cal ni hierro Ddebe ser Nagua blandaNE" normalmente es agua de lluvia o río lim!ia" si es necesario se )iltra antes del !roceso' /os instrumentos em!leados deben ser de barro" madera" cobre" latón o cestería" nunca de hierro !ues el hierro reacciona con los taninos )ormando >cido )errox>lico' I,'III 5xtracción solido ; liquido de taninos'
/a extracción solido liquido es un !roceso en el cual se extrae de un sólido" uno o varios constitu7entes" mediante la utilización de un constitu7ente liquido' /os
constitu7entes que se desean extraer deben ser solubles en el solvente utilizado 7 el resto del solido debe ser inerte al disolvente' i se va a usar una materia !rima de origen vegetal se debe tener en consideración que los com!uestos de interés se encuentran dentro de su célula" si las !aredes celulares !ermanecen intactas des!ues de la ex!osición a un disolvente adecuado" entonces en la acción de extracción interviene la ósmosis del soluto a través de las !aredes celulares' 5ste !roceso !uede ser lento" sin embargo" moler el material a un tamaBo de !artícula m>s !equeBo" a7uda a liberar el contenido de las células 7 en consecuencia" reducir el tiem!o de extracción' 5sta o!eración unitaria tiene como )inalidad la se!aración de uno o m>s com!onentes contenidos en una )ase sólida" mediante la utilización de una )ase líquida o disolvente' 5l com!onente o com!onentes que se trans)ieren de la )ase sólida a la líquida reciben el nombre de soluto" mientras que el sólido insoluble se denomina inerte' 5ntre m>s grande sea la su!er)icie de contacto entre la !arte sólida 7 el líquido que le atraviesa aumenta la e)iciencia de la extracción 7 !ara que se dé esto es necesario que la !arte sólida se le someta a un !re tratamiento de secado 7 molienda' I,'III'I nicoE' 5l éxito de la técnica de!ende b>sicamente de la di)erencia de solubilidad en el disolvente de extracción entre el com!uesto deseado 7 los otros com!uestos !resentes en la mezcla inicial'
I,'III'II Ti!os de extracción' I,'III'II'I 5xtracción sólido9líquido discontinua /a se!aración de una mezcla de com!uestos sólidos también se !uede llevar a cabo a!rovechando di)erencias de solubilidad de los mismos en un determinado disolvente' 5n el caso )avorable de una mezcla de sólidos en la cual uno de los com!uestos es soluble en un determinado disolvente Dnormalmente un disolvente org>nicoE" mientras que los otros son insolubles" !odemos hacer una extracción consistente en aBadir este disolvente a la mezcla contenida en un vaso de !reci!itados" un matraz o una c>!sula de !orcelana" en )río o en caliente" agitar o triturar con a7uda de una varilla de vidrio 7 se!arar !or )iltración la disolución que contiene el !roducto extraído 7 la )racción insoluble que contiene las im!urezas' i" al contrario" lo que se !retende es disolver las im!urezas de la mezcla sólida" deando el !roducto deseado como )racción insoluble" el !roceso" en lugar de extracción" se denomina lavado' I,'III'II'II 5xtracción sólido9líquido continua' /a extracción sólido9líquido suele ser mucho m>s e)iciente cuando se hace de manera continua con el disolvente de extracción caliente en un sistema cerrado" utilizando una metodología similar a la comentada !ara la extracción líquido9 líquido continua" basada en la maceración con disolvente org>nico" !reviamente va!orizado en un matraz 7 condensado en un re)rigerante" de la mezcla sólida a extraer contenida dentro de un cartucho o bolsa de celulosa que se coloca en la c>mara de extracción' 5l !aso del disolvente org>nico con !arte del !roducto extraído al matraz inicial" !ermite que el mismo disolvente org>nico vuelva a ser va!orizado" re!itiendo un nuevo ciclo de extracción" mientras que el !roducto extraído" no vol>til" se va concentrando en el matraz Daldas" $%1$E' I,'III'II'II'I 5xtracción con equi!o soxhlet 5l equi!o oxhlet D)igura 3'E tiene como )unción recircular los va!ores condensados con a7uda de un si)ón a la )uente de disolvente que se encuentra en
eva!oración continua" arrastrando consigo los !rinci!ios activos de la materia !rima contenido
en los cartuchos desechables' /a ca!acidad a!roximada en un equi!o de laboratorio es de &%% ml de volumen !rimario con una recirculación de 1%% ml cadcinco minutos a!roximadamente en estado estable' /a velocidad de re)luo de!ende directamente de la e)iciencia 7 el tamaBo del condensador' /a sustancia sólida se introduce en un cartucho !oroso Dgeneralmente hecho con !a!el de )iltro" que !ermite al solvente entrar 7 salir reteniendo al sólidoE que se coloca dentro del reci!iente DLE' e adosa un balón DE a dicho reci!iente donde se coloca el volumen de solvente que se utilizar> en la extracción' +or el extremo su!erior del reci!iente DLE" se coloca un condensador DE' 5l solvente se calienta" los va!ores ascienden !or el tubo D5E" condensan en el re)rigerante DE 7 caen dentro del reci!iente DLE im!regnando al sólido que se encuentra en el cartucho DAE' 5/ reci!iente DLE se va llenando lentamente de líquido hasta que llega al to!e del tubo Dticamente hasta que la extracción se com!leta' 5l solvente de extracción se eva!ora" recu!erando así a la sustancia deseada'
I,'III'III Avances en la extracción de taninos I,'III'III'I 5xtracción 2ltrasonidos
sólido9líquido
Asistida
!or
onsiste en un sistema heterogéneo )ases inmiscibles" tales como líquidos o líquido9líquido9sólido' 2ltrasonido alta cizalladura 7 )uerzas cavitacional meoran las tasas de disolución de solutos signi)icativamente hacia una extracción m>s r>!ida 7 m>s com!leta' Adem>s" este e)ecto !uede utilizarse !ara reducir la cantidad de solvente o >cido utilizado' omo una técnica !robada" la extracción asistida !or ultrasonido se utiliza cada vez m>s debido a una demanda creciente de técnicas de extracción res!etuosa del medio ambiente con tiem!o de extracción acortado 7 reducido consumo de disolventes org>nico' uando las ondas del ultrasonido !otente se untan en un medio de extracción liquido" las ondas crean ciclos de !resión variable" cuando son ciclos de baa !resión" !equeBas burbuas emergen en el líquido estas burbuas crecen en ciclos de baa !resión hasta que 7a no !ueden absorber m>s energía" al !asar a un ciclo de alta !resión" estas burbuas ex!lotan sJbitamente 7 !asan a la eta!a de cavitación ultrasónica" la cual consiste en ondas ultrasónicas de ultrasonido de alta intensidad generan cavitación en líquidos' avitación !rovoca e)ectos extremos localmente" como chorros de líquido de
hasta 1%%% FmVh"
tem!eraturas de hasta &%%% Kelvin 7 !resiones de hasta $%%%atm' I,'III'III'II extracción oxhlet ultrasónico 5l ultrasonido aumenta a la trans)erencia de masa entre la muestra 7 solvente' e este modo" uso de disolventes !uede reducirse o evitarse com!letamente' /a duración de la extracción se acorta dr>sticamente !ara que los extractos no queden ex!uestos al largo !eríodo de cale)acción' 5sto signi)ica que se !uede evitar la descom!osición del extracto' 5l ultrasonido !uede ser )>cilmente integrado en una instalación de extracción
oxhlet ; introduciendo el cuerno ultrasónico en la c>mara oxhlet D)igura 4E o
mediante sonicación la c>mara oxhlet indirectamente a través de la !ared del vaso' 5l extracción oxhlet ultrasónica los resultados en un ma7ores rendimientos dentro de menor tiem!o de extracción bao m>s suave condiciones de extracción'
,'
=betivo general
iseBar una !lanta de extracción de taninos !resentes en las hoas del Almendro Maladar terminalia cattapa L.! ,'I •
=betivos es!ecí)icos
onocer los métodos de extracción de taninos que existen en la actualidad !ara las diversas )uentes de obtención de origen vegetal'
•
Investigar las !ro!iedades )ísicas 7 químicas de los taninos que les concede las !ro!iedades que los caracterizan'
•
5valuar las variables de ex!erimentación !ro!uestas !ara o!timizar la extracción de taninos'
•
iseBar la línea de o!eración que !ueda ser a!licada a nivel industrial en la extracción de taninos'
,I'
Metodología
,I'I Materia !rima /as hoas de almendro Malabar Terminalia cattapa L.! ser>n recolectadas en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez cu7as coordenadas geogr>)icas son: 1*P63W 7 1*P&1W de latitud norte 7 46P%$W 7 48P1&W de longitud oeste" con una altitud de &$$ metros sobre el nivel del mar' +ara esto se !odar> a los es!ecímenes adultos" cu7o di>metro sea su!erior a $%cm a)ín de que no se !rovoque daBos a los Almendros" obteniendo de ellos una cantidad de 6% Fg de hoas estas deber>n !oseer las siguientes características olor: verde oscuro o brillante TamaBo de: 1%918 cm de ancho 7 1&9$& cm de largo' /as
hoas obtenidas ser>n lavadas con agua corriente" !ara eliminar todo
contaminante adherido a la su!er)icie de las hoas" coloc>ndolas en bolsas con un !revio recubrimiento del !a!el !eriódico !ara evitar que estas se daBen'
,I'II +rocesos !ara la extracción de taninos 5l !roceso de extracción constara en evaluar la cantidad de taninos obtenidos" considerando las siguientes variables: •
Tiem!o de extracción en el trascurso de X$"8"*Y horas
•
+ro!orción solido ; liquido a 1:&"1:1% X+V,Y
•
TamaBo de !artícula'
/a materia !rima recolectada se colocara en una estu)a de secado a una tem!eratura de &%P hasta alcanzar una humedad del 1&@" !osteriormente se !asara a un molino !ara alcanzar di)erentes tamaBos de !artícula
X1'1*3"
%'366" %'&34Y mm" la cual ser> se!ara !or tamizado en mallas de numero X18" $%" $3Y'
e toma 1% gr muestra de tamaBo de !artícula X1'1*3" %'366" %'&34Y mm" los cuales se contendr>n en un matraz con ta!ón de $&% ml con !ro!orción X1:&" 1:1%Y de solvente etanol9agua X8&" -%" 4&Y @' e somatar> a un calentamiento con una
!arrilla con agitador magnético 1%% r!m 7 a tem!eratura constante de -%P" durante un tiem!o de X$" 8" *Y hr' e dea en)riar el extracto a una tem!eratura de $&P" !osteriormente se )iltra a vacio' 5l )iltrado obtenido se destila a -* P
!ara recu!erar el etanol' e
eva!ora el agua restante !ara obtener como !roducto )inal" residuos adheridos en el matraz erlenme7er estos ser>n sometidos a !ruebas cuantitativas 7 cualitativas de taninos' ,I'II'I'I An>lisis cualitativo con solución acuosa de gelatina 7 ?al al 1@ 7 al 1%@ res!ectivamente' e oloca & ml de disolución al &@ del extracto t>nico en un tubo de ensa7o' e aBade 1% gotas de solución acuosa de gelatina 7
?al al 1@ 7 al 1%@
res!ectivamente' /a obtención de un !reci!itado indicara la !resencia de taninos en el extracto' ,I'II'I'II An>lisis cualitativo con cloruro )érrico e coloca & ml de disolución al &@ del extracto t>nico en un tubo de ensa7o' e aBade 1% gotas de solución de lisis de la solución acuosa de gelatina 7 ?al al 1@ 7 al 1%@ res!ectivamente" la a!arición de una coloración verde gris>ceo im!lica la !resencia de taninos del ti!o condensados" mientras que la a!arición de una coloración azul gris>ceo im!lica la !resencia de taninos del ti!o hidrolizable" estos Jltimos son los de interés" !or lo que si resulta un !rueba !ositiva !ara taninos hidrolizable" se !rosigue con el an>lisis cuantitativo' ,I'II'II eterminación del !orcentae de taninos !or el método de tiasn7' e disuelve una muestra de 1 grama de extracto t>nico en 1%%ml de agua desmineralizada" !osteriormente se adiciona 1% ml de l a 1%M 7 $% ml de )ormaldehido al 6-@' e calienta a re)luo !or 6% minutos D)igura 1%'E' e )iltra en caliente tarando !reviamente el !ale )iltro' 5l !reci!itado se lava con agua desmineralizada caliente" hasta
acabar con el )iltrado" se seca la muestra retenida !or el !a!el )iltro en una desecadora con
al$' e !esa el !roducto obtenido !ara determinar el contenido t>nico' 5l rendimiento se ex!resa como !orcentae del !eso del material inicial DTezén" $%%3E'
,I'III iseBo 5x!erimental 5l desarrollo ex!erimental se realizara de )orma )actorial" donde se investigaran todas las !osibles combinaciones de las condiciones en las variables en cada ré!lica del ex!erimento' 5l ex!erimento )actorial a)ecta a los diseBos de tratamientos" que se re)iere a la elección de los variables a estudiar" sus condiciones 7 la combinación de ellos' e acuerdo a esto se tiene en cuenta que las variables de estudio constan de di)erentes condiciones" las cuales se muestran en la Tabla ?o'1' Variable de Estudio Tiempo de Extracción [hrs Tamaño de $art%cula [mm Concentración del -ol.ente [/ $roporción -olido1 2i3uido [p4.
Condición A
B
C
!
"
#
&')*
&')++
,',#)
"(
0&
*(
,5&
,5,&
-
Tabla 1' iseBo ex!erimental'
+or lo tanto este diseBo ex!erimental constara de &8 ex!erimentos" las cuales al realizarlos 7 analizarlos se !odr> conocer las condiciones ó!timas en cuales se lleva ma7or !ro!orción de extracción de taninos' ,I'III iseBo de !lanta
A continuación se re!resenta el !rimer diagrama de )luo del !roceso de extracción de tanino" el cual ser> modi)icado una vez que se tenga los resultados de la !arte
ex!erimental de este !ro7ecto' in embargo el orden !reliminar del !roceso se muestra a continuación:
1'
/a trituradora vertical homogenizara la materia !rima recolectada'
$' 5l secador de bandea secara la materia !rima a un !orcentae de humedad deseado' 6'
5l molino de martillo reducir> al tamaBo de !artícula adecuado'
8' 5n el extractor se realizara la mezcla 7 extracción de taninos con solvente etanol 9 agua en las !ro!orciones adecuadas que ser>n determinadas una vez )inalice la eta!a ex!erimental' &' 5n la centri)uga discontinua" ser> la o!eración unitaria encargada de se!arar el extracto t>nico del la torta residual' *' 5n la torre de !latos se realizara un !roceso de destilación !ara recu!erar al etanol" deando un extracto t>nico acuoso' -' 5n la se!aración !or as!ersión se !retende se!arar el agua del extracto t>nico' ,II'
ronograma de actividades
A continuación se indican las actividades realizadas en el inicio del !ro7ecto 7 a aquellas a eecutar !ara culminarlas' Crono6rama de Acti.idades !&,
7echa Acti.idad
#
!&,# 0
)
*
, ! + " # , ! + " #
Cevisión Libliogr>)ica Asesorías 5lección del Tema 5laboración de =betivos 7 #usti)icación lisis de Cesultados iseBo de la +lanta 5laboración de onclusiones Titulación Actividades Cealizadas Actividades a Cealizar
,III'
Ce)erencia bibliogr>)icas
Aguilar" '?'" Augur" '" lez" G' D$%%1bE' +roduction o) tannase b7 As!ergillus niger Aa9$% in submerged and solid9state )ermentation: in)luence o) glucose and tannic acid' #ournal o) Industrial Microbiolog7 and Liotechnolog7 $* D&E: $4* 9 6%$' A?C\" '" Medina" A'" /lorach" C'" 2r!i" M'" Khan" ?'" hiva" G'" ]amora" C'" Cotches" M'" /amuela" C' $%1%' +henolic com!ounds: chemistr7 and ocurrance in )ruits and vegetables' L555C" G' $%%6' =vervie o) dietar7 )lavonoids: ?omenclature" ocurrence and intaFe' #ournal o) ?utrition 166:6$83s96$&8s' Lenavente García" ='" astillo" #'" Marin" <'C'" =rtuno" A'" el Cio" #'A'" 144-" 2ses and !ro!erties o) citrus )lavonoids' #ournal o) Agricultural s" G'" Gir>ldez" <'#' [ Mantecón" A'C' D$%%8E' Cevie' Tannins and ruminant nutrition' !anish #ournal o) Agricultural Cesearch $ D$E: 141 9 $%$'
