Análisis y control decalidad de aceites esenciales 2. La calidad de las plantas aromáticas Para la utilización de los aceites esenciales es necesario conocer su composición detallada y sus características fisicoquímicas y organolépticas, como parámetros imprescindibles para establecer las normas que determinen sus requisitos mínimos de calidad. A estas determinaciones habrá que agregarles los ensayos que aseguren su eficacia y la inocuidad de su uso. Se debe controlar también la calidad de la materia prima de la obtención de los aceites esenciales: las plantas aromáticas. Estas, también se comercializan para su consumo en forma directa, ya sea con finalidad medicinal, alimenticia, cosmética, etc. Las exigencias de los controles de calidad, difieren según el uso final que se le dará a la planta o al aceite esencial que de ella se obtenga, por lo que no es posible indicar un único control de calidad analítico. Daremos aquí los conceptos básicos y comunes a la mayoría de ellas. 3. Las Drogas vegetales aromáticas como Materia Prima Las drogas vegetales aromáticas pueden hallarse en el mercado enteras o bien troceadas con diferentes tipos de corte. Se pueden transportar en distintos recipientes (ej yute , papel) Cuando se las recepciona, tras controlarse el peso e inspeccionar que su contenido corresponda a lo indicado en los envases contenedores y notas de entrega, así como la ausencia de posibles daños ocasionados durante el transporte (por ejemplo, infestación por insectos u hongos, contaminación cruzada por olores, envases mojados, etc.), deben someterse a un periodo de cuarentena, hasta evaluar su calidad. De cada lote se efectúa una toma de muestras siguiendo un esquema predeterminado, descrito en algunas farmacopeas o normas específicas, siendo éste lo más representativo del lote posible. 4. Objetivos del control de calidad de las drogas vegetales aromáticas: Asegurar la identidad del material, es decir, confirmar que corresponde a la parte de la planta y a la especie vegetal correspondiente. Asegurar que se encuentra en las condiciones adecuadas de comercialización por lo que se refiere a su estado de conservación y su pureza, es decir, que no ha sufrido alteraciones, adulteraciones ni excede los límites de materias extrañas u otros contaminantes. Asegurar que contiene la cantidad adecuada de aceite esencial y que su composición es la correcta. (En caso de un uso específico, como medicinal, cosmético o alimenticio, puede ser conveniente el análisis de otros grupos de principios activos también) 5. Tipo de análisis Métodos usados olor organolépticos color sabor macroscópicos histoquímicos Ensayos botánicos Indice de estomas Micrografía de polvo Materia extraña Humedad Pureza Cenizas totales, insolubles en ácidos Metales pesados Pesticidas, agroquímicos Reacciones de caracterización Cualitativos Análisis cromatográfico por CG, HPLC y TLCFisicoquímicos Materia extraíble por distintos solventes Cuantitativos Determinación de contenido en aceite esencial Contenido en otros constituyentes activos Microorganismos aerobios totales (bacteria, mohos, microbilógicos levaduras Higiénicos Escherichia coli (ausencia) Otros Aflatoxinas (ausencia) 6. Los ensayos botánicos corresponden a los caracteres morfológicos, tanto macroscópicos como microscópicos y permiten la identificación de la planta y, a veces, detectar falsificaciones y adulteraciones En materia extraña se determina el contenido en elementos extraños, tanto los procedentes de la planta originaria (partes no usadas, como por ejemplo: partes de raíces en la menta) partes que no corresponden a la planta de origen, (partes de otras especies vegetales), animal (insectos, plumas, etc.) o mineral (tierra, polvo de ladrillo, arena, etc.). Las especies vegetales deben estar exentas de enmohecimiento, de
insectos y de otras contaminaciones de origen animal. El control de la humedad es importante para la conservación del material vegetal. Debemos recordar que en el caso de las plantas aromáticas, su determinación en estufa mediante evaporación hasta peso constante del material entraña un resultado erróneo por exceso, ya que incluye también al aceite esencial o buena parte del mismo. No debemos olvidar los ensayos microbiológicos. Junto con el de pesticidas y metales pesados, el control de los contaminantes microbiológicos (bacterias, hongos) tiene una especial importancia por razones higiénicas y toxicológicas. Los límites de carga microbiana pueden variar según el destino previsto para la especie vegetal (Cañigueral y col., 1998), y se encuentran especificados en muchas normas y farmacopeas Los ensayos fisicoquímicos cualitativos contribuyen también al análisis de identidad y pureza de la planta. Para ello se emplean reacciones de caracterización (generalmente de coloración o de precipitación) de grupos químicos de fitoconstituyentes, o bien el análisis de extractos de la planta por cromatografía en capa fina (CCF o TLC), cromatografía de gases (CG) o cromatografía en fase líquida de alta resolución (CLAR o HPLC). Éstos últimos nos dan el perfil cromatográfico y nos ayudan a identificar la presencia de componentes característicos de la planta, o posibles adulterantes. En relación a su costo, la TLC resulta particularmente interesante, puesto que siendo una técnica mucho más barata que las instrumentales, da mucha información con cantidades pequeñas de muestra y de reactivos Para los ensayos fisicoquímicos cuantitativos, el más destacable en el caso de las plantas aromáticas es la determinación del contenido en esencia, según extractor de FA VII Ed. Con el aceite esencial obtenido en este ensayo pueden efectuarse análisis cromatográficos, que nos permitirán ver el perfil de la esencia (TLC, CG) y cuantificar sus principales componentes (CG).. 7. Determinación del contenido de aceite esencial en un material vegetal Colector de destilación empleado para la determinación del contenido en esencia de una especie vegetal según la Farmacopea Argentina VII Ed. Medidas en mm. 8. Fundamento, desventajas Se basa en efectuar una hidrodestilación de un peso conocido de material vegetal y recoger el aceite esencial en un tubo graduado, que se encuentra en un colector de destilación especialmente diseñado para este tipo de análisis. El colector se acopla a un matraz que contiene el material vegetal y un cierto volumen de agua, que se calienta para provocar la destilación y regular su velocidad. El aceite esencial es arrastrado por el vapor generado en el matraz, y es atrapado por la trampa de xileno, donde luego se lee. El principal problema que tiene es que el material vegetal está constantemente inmerso en el agua hirviendo durante todo el tiempo de extracción. Esto hace que si la planta tiene productos termolábiles, puedan descomponerse parcial o totalmente (por ejemplo la hidrólisis de ésteres, o la oxidación de aldehidos y cetonas), modificando o la calidad o el rendimiento del producto obtenido. Se ha visto experimentalmente por ejemplo que en las esencias de lavanda, el contenido de acetato de linalilo puede disminuir hasta un 10% con respecto al contenido original presente en la planta. Al estar el agua en continuo contacto con el material vegetal va bajando su acidez, llegando a veces hasta pH 5 o menores, lo que favorece algunas conversiones o hidrólisis de los productos naturales (Koedam y col., 1980). Boutekedjiret y col. (1997) encontraron por ejemplo que el rendimiento de la esencia de romero en una hidrodestilación es la mitad del obtenido con extracción con vapor de agua 9. Ahora: Análisis de la composición de 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 Antiguamente, esta identificación se convertía en una larga y tediosa operación, que consumía muchísimo tiempo, ya que requería el aislamiento y purificación de cada componente por técnicas combinadas de destilación fraccionada, TLC, CC, cristalización, etc. Por ello se usaban más comunmente para el control, la determinación de sus constantes físicas (principalmente solubilidad, densidad, poder rotatorio e índice de refracción) o algunos índices químicos (de acidez, de éster, de acetilo, de fenoles, etc.). 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 cromatográficas de alta resolución, principalmente la cromatografía de gases con columnas capilares. • Técnicas espectroscópicas, particularmente la espectrometría de masas (EM), la espectroscopía 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 espectroscopía infrarroja (CG-FTIR) 10. Control de calidad de aceites esenciales El control de la 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 11. A través de estos 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 cítricos a la esencia de limón. Discriminación de calidades: como puede ser diferenciar una esencia de Geranio de Reunión de otra 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. 12. Análisis realizados para control de calidad de aceites esenciales1.- Características organolépticas Olor- sabor- color2.- Determinaciones físicas • Densidad • Poder rotatorio • Índice de refracción • Miscibilidad en etanol • Punto de congelación • Punto de inflamación • Rango de destilación3.- Indices químicos • Índice de acidez • Índice de éster • Índice de saponificación • Índice de acetilo • Índice de fenoles4.- Cromatografía cuali y • Perfil cromatográfico por CGcuantitativa • Cuantificación de los principales componentes5. Característica espectroscópicas • Ultravioleta-visible • Infrarrojo6.- Otras determinaciones • Pesticidas • Metales pesados 13. Comparación con monografías de referencia 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. 14. Parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales : Determinaciones físicas El índice de refracción, permite detectar adulteraciones y envejecimientos, y sus principales ventajas son la rapidez y sencillez con que pueden obtenerse. La determinación del punto de congelación, puede ser reflejo de la calidad de un aceite esencial. Este es el caso de la esencia de anís, cuyo punto de congelación depende del contenido en anetol, componente mayoritario de la esencia La miscibilidad en etanol,
es una técnica muy sencilla para detectar adulteraciones por el agregado de acietes fijos o minerales, insolubles en etanol. El punto de inflamación tiene importancia para el transporte de este tipo de materias, en relación con su peligrosidad 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 15. Parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales : Determinaciones químicas Su uso va decayendo debido a la implantación de métodos cromatográficos y espectroscópicos, que tienen las ventajas de ser más rápidos, completos y sensibles. Sin embargo en algunos casos (por razones económicas, logísticas, etc.) siguen siendo muy útiles, y por eso se incluyen en casi todas las normas existentes Índice de acidez. Se refiere al grado de acidez de un aceite esencial y 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 refiere al contenido de ésteres de la muestra. Se define como el número de miligramos de hidróxido potásico necesarios para saponificar los ésteres contenidos en un gramo de aceite esencial. Índice de saponificación. Es la suma de los dos índices anteriores. Índice de acetilo. Indica la riqueza en hidroxilos alcohólicos. Su determinación requiere un proceso de acetilación seguido de una saponificación. Índice de fenoles. Se refiere al contenido en fenoles de un aceite esencial y ha sido utilizado para aquellas esencias con elevado contenido en este tipo de compuestos, como puede ser la de clavo (eugenol) o la de tomillo (timol y/o carvacrol). Se basa en el cambio de solubilidad que sufren los fenoles de esas esencias al formar el correspondiente fenato (en medio básico), pasando de la fase oleosa a la fase acuosa. 16. Parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales : Análisis cromatográfico La técnica cromatográfica más importante para el análisis de los aceites esenciales es, la cromatografía de gases (CG). Se utiliza para obtener el perfil cromatográfico y cuantificar los principales componentes del aceite esencial. Podemos también comparar el cromatograma de la muestra con un cromatograma patrón. El mayor valor de un perfil cromatográfico es que permite, ante la presencia de un componente inusual, o ante la ausencia de un constituyente típico, el rechazo de una partida de aceite esencial. Sin embargo, el manejo de perfiles cromatográficos para la caracterización de aceites esenciales requiere de la suficiente experiencia y criterio como para evitar malas interpretaciones o falsas conclusiones. El principal problema radica en que por un lado los aceites esenciales suelen tener una composición química sumamente compleja, lo que muchas veces supera las posibilidades analíticas del método cromatográfico simple. En algunos casos sería necesario disponer de varias columnas y varios detectores, como para lograr un análisis completo que dé una idea acabada de la calidad de la esencia en estudio. Es casi imposible determinar si una esencia de vainilla es natural o no por cromatografía en fase gaseosa, y dos cromatogramas de esencia de menta con distintos perfiles cromatográficos pueden ser de calidades comparables y aceptables. Por ello, sigue siendo polémico el agregado de perfiles cromatográficos a las normas. Para paliar este problema es que las normas están en constante revisión, y su actualización requiere de un cuidadoso y pragmático estudio. La única manera de asegurarse un resultado adecuado puede ser usando patrones de referencia, es decir esencias consideradas como buenas, y a las que deberían corresponderse las sucesivas muestras. Sin embargo no debe olvidarse que la
elección del patrón de referencia puede ser totalmente arbitrario, y que las esencias, como todo producto de origen natural, siempre tendrá diferencias. 17. Parámetros analíticos empleados en el control de calidad de aceites esenciales : Otras determinaciones Caracterísitcas espectroscópicas: Se utilizan principalmente la espectroscopía ultravioleta-visible y la infrarroja. En la espectroscopía infrarroja, el perfil del espectro IR de la esencia puede emplearse como parámetro de calidad en relación a un estándar establecido. Una colección interesante de espectros IR de aceites esenciales y de algunos de sus componentes fue publicada por Bellanato e Hidalgo (1971). Otras determinaciones: Merece una especial atención el análisis de pesticidas en aceites esenciales, debido a su liposolubilidad, es necesario detectar su presencia. Sobre estos contaminantes existe muy poca información, pero debe sí destacarse el trabajo realizado por Schilcher y col. (1997, 1998). A pesar de la gran difusión de su uso, debe admitirse como lo hacen estos autores que las dosis y la forma de uso de un aceite esencial, aún en medicina y en alimentación, juegan a favor de las mismas, y resulta altamente improbable que surja algún problema toxicológico por esta causa. 18. Normas de calidadpara aceites esenciales 19. Para fragancias: La calidad está determinada principalmente por las características olfativas. La industria de fragancias suele utilizar patrones propios de referencia, típicos para cada empresa, y a veces para cada producto terminado donde va a ser usado. Debe destacarse en este ámbito el rol que juegan las normas IFRA (International Fragrance Association), como determinantes de aquellos productos aromáticos que tienen restricciones o prohibición de uso. 20. Para sabores o alimentación La calidad depende de su sabor y olor. Las normas correspondientes están inscriptas en los Códigos Alimentarios y legislaciones nacionales sobre alimentos. También en este caso debe recalcarse la importancia de las normas IOFI (International Organization of the Flavour Industry), que al igual que con las normas IFRA para la industria de fragancias, tratan de regular o restringir el uso de determinadas materias primas, tanto naturales como sintéticas. 21. Para la industria farmacéutica y cosmética La calidad está supeditada a la presencia de constituyentes activos definidos, los que deben ser cuantificados, o a su actividad farmacológica, aunque no se conozca con certeza cuál o cuáles son los principios activos. En estos casos solamente se podrá hacer una evaluación a través de un perfil cromatográfico, contra patrón. Las normas están dadas por las Farmacopeas oficiales, tanto nacionales, como regionales (Farmacopea Europea)o herbarias (como la Farmacopea Ufficiale italiana (1992) o la British Herbal Pharmacopoeia (1996). Cuando el uso es cosmético, las normas más empleadas son las publicadas por FMA (Fragrance Material Association), IFRA (International Fragrance Association), y las AFNOR (Francia), ISO (Internacionales), o las normas nacionales existentes en muchos otros países. 22. Para uso industria Se buscan disolvente, agente de flotación de minerales, etc. Aquí pueden ser parámetros trascendentes la densidad relativa, el rango de destilación, el color, la constante dieléctrica, su poder oxidante o el punto de inflamación, poder disolvente o el porcentaje de residuo de evaporación a determinadas temperaturas, sin importar tanto el olor, el sabor o la constitución específica de cada esencia. 23. Bibliografía Los recursos vegetales aromáticos en Latinoamérica, Dr. Bandoni A., CYTED. (2002) Bases de datos MEDLINE, AGRICOLA. Chemical Abstracts- Section
Essential Oils. (Chemical Titles) Bellanato, J. e Hidalgo, A. (1971) Infrared analysis of essential oils. Heyden & Son Ltd., Londres.153 pág.. Boutekedjiret, C. y col. (1997). Influence du mode d’extraction sur le rendement et la composition de l’huile essentielle de Rosmarinus officinalis L. Riv. it. EPPOS(22):33-35 Cañigueral, S.; Vila, R. y Wichtl, M. (Eds.) (1998). Plantas medicinales y drogas vegetales para infusión y tisana. OEMF International srl, Milán. 606 pág. Koedam, A. y A. Looman. (1980). Effect of pH during distillation on the composition of the volatile oil from Juniperus sabina. Planta Medica(supl.):22-28. Schilcher, H. y M. Habenicht. (1997). A new method for the determination of organochlorine pesticides in essential oils with results of analysis of 110 essential oil samples and 10 medicinal products. Proceedings of the 27th International Symposium on Essential Oils (Vienna).Ed. Allured Publ. Co. 342 pág. Schilcher, H. y M. Habenicht. (1998). New analytical method for the detection of organochlorine pesticides in essential oils and results of the investigation in 110 commercial essential oil samples and finished drugs. Part 5. On hazardous contaminant contents in plants drugs and drug preparations. Pharm-Ind. 60(3):249-252.
