FITOQUIMICA.pdf

FITOQUÍMICOS Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos. Tema 2. Polisacáridos. Tema 3. Terpenos y esteroides. Tema 4. Fenoles simples. Tema 5. Polifenoles. Tema 6. Curcuminoides. Tema 7. Taninos. Tema 8. Lignanos y antraquinonas. Tema 9. Alcaloides

T. Girbes y P. Jiménez

Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos. 1. Métodos de separación (cromatográficos). 2. Métodos de elucidación estructural (espectrofotométricos, electroforéticos, etc.). 3. Métodos farmacológicos (actividad microbiana, insecticida, parasiticida, antitumoral, antiviral, inmunoestimulante, etc.; Planta bench‐top assays). Extracto

OPERACIONES PRELIMINARES

Separación grosera

Identificación botánica del material (muchas variedades)

Separación fina

Selección de la parte del vegetal a extraer (parte útil)

Caracterización

Inactivación de los sistemas enzimáticos del vegetal si se trabaja con material fresco

Propiedades

Desecación de los vegetales bajo condiciones controladas para evitar transformaciones químicas de los componentes T. Girbes y P. Jiménez

Farmacológicas y/o saludables

Tema 1. Introducción. Definiciones. Procedimientos generales de aislamiento y caracterización de fitoquímicos. 1. Métodos de separación (cromatográficos). 2. Métodos de elucidación estructural (espectrofotométricos, electroforéticos, etc.). 3. Métodos farmacológicos (actividad microbiana, insecticida, parasiticida, antitumoral, antiviral, inmunoestimulante, etc.; Planta bench‐top assays). Extracto

OPERACIONES PRELIMINARES

Separación grosera

Identificación botánica del material (muchas variedades)

Separación fina

Selección de la parte del vegetal a extraer (parte útil)

Caracterización

Inactivación de los sistemas enzimáticos del vegetal si se trabaja con material fresco

Propiedades

Desecación de los vegetales bajo condiciones controladas para evitar transformaciones químicas de los componentes T. Girbes y P. Jiménez

Farmacológicas y/o saludables

Compuestos químicos

estroma

Planta

molturación para destruir el estroma

FACILITAR la liberación de los principios

Extracción de los principios activos T. Girbes y P. Jiménez

Compuestos químicos

estroma

Planta

molturación para destruir el estroma

FACILITAR la liberación de los principios

Extracción de los principios activos T. Girbes y P. Jiménez

Cultivo de callos vegetales de una planta seleccionada (ej. libre de virus)

Cultivo de plantitas derivadas de callos vegetales de una planta seleccionada (ej. libre de virus)


ADN RTasa

mRNA

Fragmentos de ADN

cADN Inserción en plásmidos (ej. fago lambda

( Agrobacterium spp.)


paclitaxel


EXTRACCIÓN Tratamiento de la planta con disolventes para facilitar la interacción fitoquímico‐disolvente.

‐Extracción simple o maceración (en caliente se denomina infusión) ‐Extracción continua o percolación (se utiliza para la extracción de perfumes muy valiosos)



‐Extracción simple o maceración ‐Extracción continua o percolación ‐Extracción en continuo a reflujo (Soxhlet) (prácticas de ATA)




‐Extracción simple o maceración ‐Extracción continua o percolación ‐Extracción en continuo a reflujo (Soxhlet) ‐Extracción con fluidos supercríticos (EFS) Con CO2 supercrítico: aceites esenciales de plantas aromáticas, lúpulo, aromas y sabores, café y té sin cafeína.


Extracción con fluidos supercríticos (EFS) Con CO2 supercrítico: aceites esenciales de plantas aromáticas, lúpulo, aromas y sabores, café y té sin cafeína. Estado intermedio entre gas y líquido. Gran aumento de la capacidad disolvente. Presión Pc

Fluido supercrítico

sólido líquido

Punto crítico gas

Temperatura

Variación de la capacidad disolvente por variación de P y T ambos por encima del punto crítico. La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos.

Tc


Muy baja tensión superficial que permite una alta penetrabilidad a través de sólidos Mayor difusividad que en líquidos

Propiedades críticas de varios solventes Solvente

CO2

Peso molecular Tª crítica Presión crítica Densidad crítica g/mol K atm g/cm3

44,01

304,1

72,8

0,469

H2O

18,02

647,3

218,3

0,348

Etileno

28,05

282,4

49,7

0,215

Propileno

42,08

364,9

45,4

0,232

Metanol

32,04

512,6

79,8

0,272

Etanol

46,07

513,9

60,6

0,276

Acetona

58,08

508,1

46,4

0,278


Propiedades críticas de varios solventes Solvente

CO2

Peso molecular Tª crítica Presión crítica Densidad crítica g/mol K atm g/cm3

44,01

304,1

72,8

0,469

H2O

18,02

647,3

218,3

0,348

Etileno

28,05

282,4

49,7

0,215

Propileno

42,08

364,9

45,4

0,232

Metanol

32,04

512,6

79,8

0,272

Etanol

46,07

513,9

60,6

0,276

Acetona

58,08

508,1

46,4

0,278


Ventajas de la extracción con fluidos supercríticos (reducen los riesgos de degradación de principios por la manipulación). Flexibilidad Selectividad Bajo costo No degradación de los extractos Fácil acoplamiento a cromatógrafo de gases y a equipo de HPLC


Extracción liquido‐liquido en Soxhlet con disolventes de polaridad creciente. Los distintos disolventes permiten la extracción de compuestos de distinta polaridad sin tener que calentar en exceso.


Extracción líquido‐liquido. Es una etapa previa a la extracción con diversos disolventes. Se utilizan dos disolventes inmiscibles que se agitan con la muestra durante un cierto tiempo. Los compuestos van a cada disolvente según su solubilidad y afinidad. Se denomina también de reparto. Al final cada uno de los disolventes está enriquecido en determinados solutos y no en otros. Se utilizan frascos de decantación. Se utilizan las propiedades acido‐base de los compuestos, jugando con los pH de los disolventes de extracción. Este procedimiento se utiliza mucho para el aislamiento de alcaloides. Los alcaloides suelen tener nitrógenos secundarios o terciarios que son los que les confieren las propiedades de alcaloide . En medio ácido forman sales solubles en agua. En medio alcalino forman la base libre insoluble en agua pero soluble en disolventes orgánicos como el etil acetato. T. Girbes y P. Jiménez

Fase apolar

Concentración de compuestos apolares

Fase polar

Concentración de compuestos polares


Extracción líquido‐liquido. Es una etapa previa a la extracción con diversos disolventes. Se utilizan dos disolventes inmiscibles que se agitan con la muestra durante un cierto tiempo. Los compuestos van a cada disolvente según su solubilidad. Se denomina también de reparto. Al final cada uno de los disolventes está enriquecido en determinados solutos y no en otros. Se utilizan frascos de decantación. Se utilizan las propiedades acido‐base de los compuestos, jugando con los pH de los disolventes de extracción. Este procedimiento se utiliza mucho para el aislamiento de alcaloides. Los alcaloides suelen tener nitrógenos secundarios o terciarios que son los que les confieren las propiedades de alcaloide. En medio ácido forman sales solubles en agua. En medio alcalino forman la base libre insoluble en agua T. Girbes y P.disolventes Jiménez pero soluble en orgánicos como el etil acetato.

Fase apolar, más ligera

Fase polar, más pesada


Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Aceites esenciales Aromas

Polisacáridos solubles Polifenoles glucosilados Vitaminas hidrosolubles Curcumina

morfina

Fase apolar, más ligera

Fase polar, más pesada


Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Aceites esenciales Aromas (Curcumina) Polisacáridos solubles Polifenoles glucosilados Vitaminas hidrosolubles (Curcumina)

morfina acetilo

Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Fase apolar, Papaver somniferum Aceites esenciales más ligera (adormidera; contiene Aromas

distintos alcaloides Fase polar, más pesada



metoxi

morfina acetilo

acetilo

Alcaloides base/medio alc. Carotenos, licopenos Fase apolar, Papaver somniferum Aceites esenciales más ligera (adormidera; contiene Aromas

distintos alcaloides Fase polar, más pesada


Metoxi‐morfina: codeína T. Girbes y P. Jiménez Diacetil‐morfina: heroína

Morfinano de codeína y morfina T. Girbes y P. Jiménez

CODEÍNA: RESTRICCIONES DE USO COMO ANALGÉSICO EN PEDIATRÍA Fecha de publicación: 17 de junio de 2013

Tras conocerse casos graves, algunos de ellos mortales, asociados a la administración de codeína en niños para el tratamiento sintomático del dolor, se recomiendan las siguientes restricciones: La codeína está indicada únicamente para el tratamiento del dolor agudo moderado en niños mayores de 12 años para los que no se considere adecuado el uso de ibuprofeno o paracetamol como único analgésico. La codeína es un opioide que, entre otras indicaciones, se encuentra autorizado como analgésico, bien como monofármaco o en combinación con otros principios activos (paracetamol, ibuprofeno o ácido acetil salicílico). El efecto farmacológico de la codeína se debe a su transformación en morfina a través de la enzima CYP2D6 del citocromo P450. Existen diferencias genéticas en cuanto a la expresión de esta enzima que determinan el grado de esta metabolización. Así las personas con deficiencia en la enzima CYP2D6 obtendrán un menor efecto analgésico mientras que aquellas que tengan más de dos copias del gen que la codifica (metabolizadores ultra‐rápidos) transformarán la codeína en morfina más rápidamente y por tanto tendrán más posibilidades de presentar reacciones adversas derivadas de la T. Girbes y P. Jiménez intoxicación por morfina.

ARRASTRE DE VAPOR Un procedimiento sencillo que permite el aislamiento de substancias volátiles de las planta es el arrastre de vapor. El vapor de agua extrae las substancias vaporizables que se condensan posteriormente en matraces junto con le agua. Como normalmente son inmiscibles con el agua se forman dos capas fácilmente separables por decantación. Se utiliza para el aislamiento de aceites esenciales y aromas de especias y plantas aromáticas que posteriormente se añaden a los alimentos y los preparados farmacéuticos.


ARRASTRE DE VAPOR Un procedimiento sencillo que permite el aislamiento de substancias volátiles de las planta es el arrastre de vapor. El vapor de agua extrae las substancias vaporizables que se condensan posteriormente en matraces junto con le agua. Como normalmente son inmiscibles con el agua se forman dos capas fácilmente separables por decantación. Se utiliza para el aislamiento de aceites esenciales y aromas de especias y plantas aromáticas que posteriormente se añaden a los alimentos y los preparados farmacéuticos.


METODOS GENERALES DE SEPARACIÓN. Sublimación (cafeína) Destilación (productos volátiles separables por el punto de ebullición; aceites esenciales) Liberación fraccionada (solubilización acuosa de sales de alcaloides en mezclas complejas insolubles en agua) Cristalización fraccionada (se aprovecha la solubilidad dependiente de temperatura en diferentes disolventes; ej. sacarosa) Técnicas cromatográficas. Se basan en las propiedades de: adsorción‐desorción (columna y capa fina) reparto o partición exclusión molecular (columna) iónicas (intercambio iónico; columna) afinidad (columna) Electroforésis Papel y derivados de celulosa Geles de poliacrilamida (proteínas; analítica) T. Girbes y P. Jiménez Capilar (analítica y preparativa)

Cromatografía de adsorción‐desorción. Soporte sólido microporoso (sílice, alúmina, tierra de diatomeas, caolín, carbonato cálcico, etc.) al que se adsorben los compuestos disueltos en un disolvente. Los compuestos adsorbidos se eluyen con el mismo disolvente o con otro diferente. La adsorción depende de factores de carga y de polaridad. Los disolventes juegan un papel importante al provocar la desorción selectiva de cada compuesto.

La detección se realiza por Tinción o por visualización con lámpara UV. T. Girbes y P. Jiménez

Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de afinidad (afinidad ligando receptor) Cromatografía de exclusión molecular (masa moleculares relativas) Cromatografía de papel (aminoácidos y algunos producto naturales) Cromatografía en capa fina versatilidad adsorbentes de silica gel, celulosa, óxido de aluminio, poliamida, hidróxido cálcico velocidad

sensibilidad disolventes más comunes: cloroformo, éter etílico, etil acetato, y sus mezclas Rf : distancia recorrida/distancia del frente; hay que introducir patrones puros como referencias

Detección: se realiza mediante pulverización con reactivos que dan productos coloreados visibles directamente o mediante luz ultravioleta (onda corta 254 nm y onda larga 365 nm). En algunos casos se puede utilizar también directamente la luz UV. T. Girbesla y P.muestra Jiménez Capa fina preparativa: se aplica en una línea continua.

Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de afinidad (afinidad ligando receptor) Cromatografía de exclusión molecular (masa moleculares relativas) Cromatografía de papel (aminoácidos y algunos producto naturales) Cromatografía en capa fina versatilidad adsorbentes de silica gel, celulosa, óxido de aluminio, poliamida, hidróxido cálcico velocidad

sensibilidad disolventes más comunes: cloroformo, éter etílico, etil acetato, y sus mezclas Rf : distancia recorrida/distancia del frente; hay que introducir patrones puros como referencias

Detección: se realiza mediante pulverización con reactivos que dan productos coloreados visibles directamente o mediante luz ultravioleta (onda corta 254 nm y onda larga 365 nm). En algunos casos se puede utilizar también directamente la luz UV. T. Girbesla y P.muestra Jiménez Capa fina preparativa: se aplica en una línea continua.


Cromatografía de gases



Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)


Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)



ESPECTROMETRÍA DE MASAS Fragmentación y separación de los iones positivos por relación masa/carga.


Espectrometría de masas de lectinas de S. ebulus Jimenez y cols. (2013) Food Chemistry (136:794 ‐80)

SELfd Lectina del tipo B‐B de frutos del saúco enano (Sambucus ebulus)

Ebulina f proteína inactivadora de ribosomas del tipo A‐B de frutos del saúco enano (Sambucus ebulus)


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