CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TELNOLOGÍA -CONCYT- SECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y 'TECNOLOGÍA, -SENACYT -
FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, -FQNACYT-
OB'TENCJON Y CARACTERIZACION DE CAPSAICINA, ZNGREDIENTE AC'I'IVO DE PRODlJCTOS FITOFARMACEUTICOS Y AGROINDUSTRIALES
DE 3 ESPECIES DE CAPSICUM (O1PSlCUM CHINENSE, CAPSICUM A NNUUM L. K CAPSICUM ANNUUM) ClJLTlVADAS EN GUATEMALA.
No. PROYECTO 28-99
AUTORES INVESTIGADOR PRINCIPAL: INGA. TELMA MARTCELA CANO MORALES
INVES'TIGADOR ASOCLADO: ING. RAMON BEN.IAMIN PIEDRASANTA BATZ
INVESTIGADOR ASOCIADO: LIC. INGRIO LORENA BENITES PACIIECO INVESTIGADOR AUXILIAR: MGA. MILDRED CARMlNA LOPEZ ORIZABAL
GIJATEMALA, MAYO DE 2002
Centro de lnvestigaciones üe lngenkría universidadde San
Carlos de Guatemala
PARTE 1 1.1 Introducción 1.2 Planteamiento del problema
1.2.1 Antecedentes 1.2.2 Justificación
1.3 Objetivos e hipótesis 1.3.1 Objetivos
1.3.1.1 Objetivo general 1.3.1.2 Objetivos específicos 1.3.1.3 Hipótesis
1.4 Materiales y métodos 1.4.1 Localización 1.4.2 Metodología experimental
1.4.2.1 Diseño de tratamientos 1.4.3 Manejo del experimento 1.4.4 El método
1.4.4.1 Método para la obtención de la oleorresina 1.4.4.2 Método para el aislamiento de la capsaicina 1.4.4.3 Extracción de alcaloides. Proceso realizado en
el laboratorio. 1.4.4.4 Análisis cromatrografico
PARTE Ií Marco teórico Ií. 1 Usos del capsicum 11.2 Oleorresinas 11.3 Oleorresina del capsicum 11.4 Concepto y extracción de alcaloides 11.5 Extracción de los alcaloides. Proceso realizado en el laboratorio 11.6 Procesos industriales de extracción de alcaloides
PARTE m CONTENIDO DEL INFORME m.1 RESULTADOS
In. l . 1 Rendimientos de oleorresina y capsaicina III. 1.2 Resultados del análisis de varianza
III.2 Discusión de resultados
PARTE IV IV.1 CONCLUSIONES 1x2 RECOMENDACI~NES JY.3 REFERENCLAS BIBLIOGRAFICAS JY.4 ANEXOS
RESUMEN
En la presente investigación se llevó a cabo la extracción y caracterización de
la oleorresina y capsaicina de chile habanero (Capsicum chinense), chile chocolate
(Capsicum annuum L K ) y chile jalapeño (Capsicum annuum), en la planta piloto
de extracción-destilación del Centro de Investigaciones de Ingeniería de la USAC,
evaluando el rendimiento y la calidad en función de dos factores: concentración de
alcohol etílico utilizado y nivel de deshidratación. Para el primer factor se utilizaron 2
niveles: alcohol etílico con concentración al 70% y alcohol etílico con concentración
al 95% y para el segundo factor 2 niveles: en fresco y en seco con una humedad del
10% . Los resultados obtenidos de porcentaje de capsaicina en la oleorresina y
porcentaje de capsaicina en mezclas clorofórmicas de las 3 especies vegetales
estudiadas se interpretaron por medio de un análisis de varianza, llegando a concluir
que: en el rendimiento de oleorresina obtenida, existe efecto significativo en la
interacción de la concentración del solvente con el nivel de deshidratación. Los tres
factores estudiados influyen en el porcentaje de capsaicina contenido en la oleorresina,
pero de manera individual: comparativamente existen mayores porcentajes de
alcaloide para chile habanero sobre el jalapeño y el verde, para el material seco sobre
el fresco y para concentración de alcohol etílico al 95% sobre 70%. Después de aislar
el alcaloide, sin embargo, no hay diferencia significativa para el contenido de
capsaicina por efecto de los factores estudiados.
De esta manera se logró determinar las condiciones para obtener el mejor
porcentaje de capsaicina en la oleorresina y el mejor porcentaje de capsaicina en la
mezcla clorofórmica, por medio de operaciones básicas de Ingeniería Química y
establecer la metodología apropiada para la optimización del proceso de extracción de
la oleorresina de 3 especies de capsicum y el aislamiento de su principio activo,
capsaicina en la planta piloto de Extracción-Destilación del Centro de Investigaciones
de Ingeniería.
Se adquirió equipo necesario en proyectos sobre extractos vegetales como el
rotavapor y la campana de extracción de gases, este equipo se podrá utilizar en futuros
proyectos de investigación tanto a nivel de tesis, servicio a la industria como
proyectos de investigación propiamente dicha.
PARTE 1
L1 INTRODUCCION
Guatemala es un país que tiene una gran riqueza natural debido a su posición
geográfica, lo que ayuda a que se den las condiciones óptimas para la producción de
una gran diversidad de productos agrícolas.
Con el auge que se ha tenido en los últimos años sobre la búsqueda de cultivo
de productos no tradicionales como alternativa para el manejo sustentable de nuestros
recursos naturales, se ha venido planteando la necesidad de buscar nuevos productos
que sustituyan a los ya tradicionales en la agricultura guatemalteca; tal es el caso del
chile (Capsicum annuum spp.) que durante años ha formado parte de la dieta del
guatemalteco y ha sido cosechado en pequeñas plantaciones. En los últimos años se
han realizado investigaciones que han descubierto la amplia aplicación en medicinas y
productos agroquímicos orgánicos tanto del chile procesado como del principio
activo, capsaicina.
Se ha encontrado que la oleorresina de Capsicum es de gran importancia por su
principio activo la capsaicina que tiene efecto sobre distintas enfermedades, además
de usos a nivel industrial en alimentos.
El proyecto que a continuación se presenta, trata sobre la obtención y
caracterización de la oleorresina y capsaicina, de 3 especies de capsicum, chile
habanero (Capsicum chinense) , chile chocolate (Capsicum annuum L. V.) y chile
jalapeño (Capsicum annuum), cultivadas en Guatemala. En el caso del chile habanero
(Capsicum chinense) , últimamente está siendo cultivada a mayor escala y exportada
en forma deshidratada, ya que según consideraciones económicas la utilidad del chile
habanero fresco o deshidratado en polvo en relación con los cultivos de maíz y fríjol
es significativamente superior. Como alternativa de proceso para estos productos no
tradicionales se plantea en este proyecto extraer la oleorresina de las 3 especies de
capsicum lo que le aumenta su valor agregado al ser un producto de fácil transporte
por ser volúmenes pequeños y que posee gran estabilidad lo cual la hace resistente al
ataque de microorganismos y evita su descomposición.
Para tal efecto se realizó un experimento bifactorial en el que se utilizaron 2
concentraciones de alcohol etílico al 70% y al 95% y 2 niveles de deshidratación, en
fresco y en seco, utilizando 3 especies de capsicum y determinar cuales son las
combinaciones de las variables que permitan obtener rendimientos mas altos de
oleorresina y capsaicina, al mismo tiempo determinar las condiciones apropiadas para
la extracción.
Este proyecto reviste gran importancia , debido a que los resultados obtenidos
del mismo pueden ayudar a establecer los parámetros necesarios para desarrollar a
nivel industrial la extracción de la oleorresina y capsaicina de las 3 especies de
capsicum estudiadas y otras especies vegetales.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1 ANTECEDENTES
El género capsicum, incluye un promedio de 25 especies y tiene su centro de
origen en las regiones tropicales y subtropicales de América, probablemente en el área
Bolivia-Perú. Al menos cinco de sus especies son cultivadas en mayor o menor grado,
pero en el ámbito mundial, casi la totalidad de la producción de ají y pimiento está
dada por una sola especie, Capsicum annuum. Esto tiende a confundir porque a partir
de esta especie se generan dos productos distintos para el consumidor: Ají (del arawak
axí) o fmto picante y pimiento(de pimiento, por equivocación de C. Colón) o fnitos no
picantes.
De acuerdo a Cano (1977), es necesario destacar que existen otras especies del
género, cuyo fnito o producto también es denominado ají. Estas especies de interés
más puntual son Capsicum chinense, cuyo cultivar habanero produce el ají más
picante que se conoce; Capsicum frutescens, cuyo cultivar tabasco es muy usado para
la elaboración de salsa picante y pickles y Capsicum pubescens, cuyo cultivar
"Rocoto(manzano, siete caldos son sinónimos) es muy apreciado por su sabor y
picantes en diversas regiones de América"(1.
Según Lozano Teme1 , el habanero es considerado el chile mas picante del
mundo debido a las unidades de calor que posee. Cuenta con un alto contenido de
capsaicina, ingrediente utilizado para la elaboración de analgésicos, medicinas
curativas de cáncer, insecticidas orgánicos, aerosoles para la defensa personal y
componente indispensable en la protección de chips de computadoras.
Según Sharapin (1998), la capsaicina es la responsable del comportamiento
picante, en mayor o menor grado de los fmtos de la familia Capsicum, localizándose
fundamentalmente en sus semillas y membranas. Es un compuesto orgánico de
Nitrógeno de naturaleza lipídica, frecuentemente clasificado en forma errónea como
un alcaloide. El nombre fue aplicado, en 1876, a un compuesto incoloro aislado de la
oleorresina del Capsicum. En los años 60 el compuesto natural fue adecuadamente
caracterizado. Su fórmula molecular corresponde a C18H27N03, de un aparente color
rojo-naranja, pudiéndose almacenar durante años en forma estable. La Capsaicina
purificada diluida cien mil veces, sigue siendo tan activa que aún es capaz de producir
ampollas en la lengua. La Capsaicina es la responsable de la sensación de ardor, e
incluso dolor, en la mucosa oral. Estimula las secreciones gástricas y, si se usa en
demasía , ocasiona inflamación. Se sabe que esta molécula es capaz de actuar sobre
fibras no mielinizadas delgadas, activando ciertas subpoblaciones de neuronas
sensoriales. La capsaicina también posee cualidades descongestivas y a
concentraciones adecuadas, favorece en el cerebro la producción de endorfinas, que
son moléculas que promueven la sensación de bienestar.
Debido a sus acciones específicas la capsaicina es utilizada en los laboratorios
de investigación neurona1 ya que, dependiendo de su dosis puede provocar efectos
analgésicos, antiinflamatorios.
Según Núñez (1978), Wren (1994) y Amit K. (1993), la capsaicina tiene
muchos efectos fmacológicos, entre los que se incluyen efectos antibióticos, sobre
algunos microorganismos, efectos sobre el sistema circulatorio específicamente sobre
los músculos lisos y regulación de la temperatura corporal. Desensibiliza las
terminales nerviosas a los estímulos dolorosos al modular la peroxidación de
lípidos(LP0). Basando su uso como analgésico local en este efecto.
1.2.2 JUSTIFICACION
En el Centro de Investigaciones de Lngeniería desde hace cinco años
aproximadamente se han realizado varios proyectos de investigación en Extracción de
Aceites Esenciales de: Ajo(AZZium sativum), jengibre(Zingi6er officinale), Eucalipto,
cardamomo, romero y de varios cítricos; sin embargo, en cuanto a oleorresinas , la
"Obtención y Caracterización de la Oleorresina de 3 Variedades de Capsicurn" es el
primer proyecto que se realiza. Actualmente se está ejecutando también el proyecto
sobre "Obtención y Caracterización de Oleorresina de Cúrcuma"; se están planteando
otros proyectos de investigación en Extracciones de otros productos vegetales.
Todo este trabajo se ha podido realizar gracias a contar con una planta piloto
de extracción-destilación donada por el Programa de las Naciones Unidas para el
Desarrollo Industrial, PNUD a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San
Carlos de Guatemala.
Aparte de los proyectos de investigación que se mencionaron anteriormente, se
han realizado trabajos de investigación en la temática de extractos vegetales
promoviendo la vinculación con la industria orientada a estas extracciones,
capacitando recurso humano y brindando asesoría a las mismas.
Según Macedo Dos Santos (1996), las oleorresinas de especies, que
constituyen la forma líquida mas concentrada de la especia, reproducen el carácter de
la especia con mucha mayor plenitud que los aceites esenciales. La oleorresina de
capsicum se utiliza en la industria alimenticia y farmacéutica por sus propiedades
medicinales. La obtención y caracterización de la oleorresina de 3 especies de
capsicum cultivadas en Guatemala, así como el aislamiento y caracterización de su
principio activo la capsaicina han impulsado la presente investigación con el objetivo
de implementar la metodología para su extracción a nivel planta piloto.
El proceso de implementación del procedimiento implica estandarizar las
condiciones que den como resultado un alto porcentaje de obtención de oleorresina y
una alta calidad de la misma. Se debe tomar en cuenta también una diversidad de
factores que afectan el porcentaje de rendimiento y la calidad de la oleorresina
obtenida tales como: variedad de la materia prima, condiciones ecológicas en las
cuales se ha cultivado la misma, los cuidados del cultivo, eso en cuanto a la materia
prima en sí. En cuanto al proceso de extracción se tiene: método de extracción,
tamaño de lote, equipo de extracción-destilación, tamaño de partícula, el tiempo de
maceración, temperatura de destilación, tiempo de destilación, etc.
Estos y muchos factores influyen en la calidad y10 cantidad del producto; sin
embargo, no es económicamente factible trabajar simultáneamente varias variables;
por lo que para el presente proyecto se eligieron 3 variables: La especie de capsicurn,
el grado de deshidratación del mismo y la concentración del solvente utilizado,
dejando constantes todos los demás factores. Las razones para esta elección de
variables es, en cuanto a la especie a trabajar, el chile habanero (Capsicum chinense),
es considerado uno de los mas picantes y las otras dos especies, con menor grado de
picantes tienen alto consumo en la población guatemalteca. Las 3 especies, cultivadas
en Guatemala tienen un gran potencial para comercializar sus extractos, en lugar del
fnito fresco o seco y molido.
Según Macedo Dos Santos (1996), solventes distintos pueden dar como
resultado productos de diferentes características de olor a partir de la misma sustancia,
la elección de los disolventes es una de las funciones mas importantes en la
fabricación .de oleorresinas. Se establece también que los solventes para la extracción
deben estar conforme a legislación nacional sobre alimentos. En la mayoría de los
países es permitido el uso de etanol, de la acetona, del hexano y del alcohol
isopropílico. Los solventes clorados han tenido una serie de restricciones en relación
su uso. En el presente proyecto se eligió trabajar con alcohol etilico por ser un
solvente menos riesgoso para trabajar en relación con los otros, es producto nacional
de fácil adquisición; se eligió trabajar con 2 concentraciones, al 70% y al 95%. En
cuanto el grado de deshidratación de la materia prima se decidió trabajarla en fresco y
en seco con un 10% de humedad, para evaluar si es necesario secar o no y tener
economía también al evitar el secado.
1.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS
1.3.1.1 OBJETlVO GENERAL:
Obtención a nivel de planta piloto de oleorresina y capsaicina de tres especies de
capsicurn cultivadas en Guatemala, utilizando 2 concentraciones de alcohol y 2
niveles de deshidratación (fresco y seco.
1.3.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:
1.3.1.2.1 Determinar cual es la concentración de capsaicina presente en cada
una de las especies de capsicum estudiadas, por medio del método de
Cromatografia líquida de alta resolución(HPLC), establecido en la norma
ISO 7543-2.
1.3.1.2.2 Obtener la capsaicina a través del fraccionamiento de las oleorresinas de 3
especies de capsicum estudiadas por medio de la técnica extractiva de
Cromatografia de capa fina establecida en el Manual de Técnicas
Preparativas de Cromatografia de, Hostettmann, M. Hostettmann, A.
Marston.
1.3.1.2.3 Establecer el grado de pureza de la oleorresina extraída mediante la
determinación de sus propiedades físicas y químicas, tales como índice de
refracción, gravedad especifica, solubilidad, etc.
1.3.1.2.4 Establecer el rendimiento de oleorresina y capsaicina obtenido variando las
concentraciones de alcohol.
1.3.1.2.5 Comparar el nivel de deshidratación de la materia prima(fiesco y seco) con
relación al porcentaje de oleorresina y capsaicina recuperada.
Hipótesis Nula (Ho). Existe diferencia significativa en el nivel de deshidratación
(fresco y seco) de cada especie de chile (capsicum) respecto al porcentaje de
capsaicina que se obtiene en la extracción.
Hipótesis Altemativa(Hi): No existe diferencia significativa en el nivel de
deshidratación (fresco y seco) de cada especie respecto al porcentaje de capsaicina que
se obtiene en la extracción.
Hipótesis nula (Ho): Existe diferencia significativa en la concentración de alcohol
utilizado respecto al porcentaje de capsaicina que se obtiene en la extracción.
Hipótesis alternativa(Hi): No existe diferencia significativa en la concentración de
alcohol utilizado respecto al porcentaje de capsaicina que se obtiene en la extracción.
Hipótesis nula(Ho). Existe diferencia significativa en el porcentaje de capsaicina y
oleorresina obtenida de cada especie de chile (capsicum) utilizado.
Hipótesis alternativa(Hi): No existe diferencia significativa en el porcentaje de
capsaicina y oleorresina obtenida de cada especie de chile (capsicum) utilizado.
1.4 MATERIALES Y METODOS
La parte experimental de la investigación se llevó a cabo en la Universidad de
San Carlos en las siguientes instituciones:
1.4. 1. 1 Planta piloto de Extracción-Destilación de la Sección de Química Industrial
del Centro de Investigaciones de Ingeniería.
1.4.1.2 Laboratorio de ensayo físico químico de la Sección de Química Industrial
del Centro de Investigaciones de Ingeniería.
1.4.1.3 Unidad de Análisis Instrumental, Facultad de Ciencias Químicas y
Farmacia.
1.4.1.4 Unidad de secado solar del área de Ciencias Biológicas, Facultad de
Agronomía
1.4.2 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL:
1.4.2.1 Diseño de Tratamientos:
Para la obtención de la oleorresina de las 3 especies de capsicum estudiadas, se
procedió a colocar la materia prima en contacto con el solvente, cuya técnica es
llamada maceración. Se utilizó alcohol etílico como solvente con 2 concentraciones
diferentes, al 70% y al 95%; la materia prima se trabajo en fiesco y en seco con un
10% de humedad. Para todos los tratamientos se uso un batch fijo de 15 libras de
capsicum y 15 litros de alcohol etilico.
En la presente investigación se utilizó un diseño completamente al azar con un
arreglo combinatorio, en el cual se aplicó un experimento bifactorial los cuales son 2
concentraciones de alcohol y 2 niveles de deshidratación(en fiesco y seco), utilizando
3 especies de capsicum dando como resultado doce tratamientos con 3 repeticiones
cada uno, para hacer un total de 36 experimentos.
Para el análisis de los resultados se utilizó el modelo estadístico de análisis de
varianza, haciendo uso del programa estadístico SAS y se comprobaron los resultados
bajo la prueba de Duncan.
1.4.3 MANEJO DEL EXPERIMENTO
La materia prima se obtuvo por medio de la Empresa Palo Blanco. quien contactó a
los proveedores directos de las 3 especies de capsicum estudiadas, chile habanero
(Capsicum chinense), chile verde largo (Capsicum annuum L. V.) y chile jalapeño
(Capsicum annuum). El capsicum chinense fue proporcionado por la mencionada
empresa, tanto el seco como el fresco y los otros dos fueron vendidos. Se colocó la
materia prima en bolsas herméticas y después se procedió a secar en secadores de
bandejas, en la Empresa Café Alba. Para las extracciones de material seco, éste se
molió en un molino de discos y luego se tamizó para tener el control de la
granulometría del mismo.
Las oleorresinas obtenidas en cada extracción se concentraron inicialmente en la
unidad de concentración de la planta piloto de extracción-destilación y luego en el
rotavapor para eliminar el resto del solvente. Este producto fue almacenado en frascos
limpios de color ámbar, debidamente etiquetados y a una temperatura de 5°C previo a
su análisis de cromatografia HPLC.
Seguidamente las muestras de oleorresina fueron tratadas con una metodología para
aislamiento de alcaloides, descrito en el libro del Doctor Nicolai Sharapin
"Fundamentos de Tecnología de Productos Fitoterapéuticos". Este experto Brasileño
ha prestado asesoría a la Sección de Química Industrial del Centro de Investigaciones
de Ingeniería desde 1998.
El producto obtenido con este proceso fue analizado también con HPLC, pero se dio
la situación de que se dificultó la separación de la capsaicina de la fase clorofórmica,
ya que al proceder a evaporar, la capsaicina se evaporaba con el cloroformo y por eso
se decidió realizar el análisis a la mezcla clorofórmica.
1.4.4.1 MÉTODO PARA LA OBTENCIÓN DE OLEORRESINA:
La operación para trabajar con materia prima en seco con el 10% de humedad,
se realiza secando la muestra, se procede a pesarla y a reducirla a un tamaño
aproximado de un décimo del original. Luego se procesa el material introduciéndolo
en el extractor y se deja durante 12 horas en maceración con el solvente. Después se
aplica el proceso de Filtración, el filtrado se coloca en el calderín para realizar la
operación denominada destilación al vacío. La destilación al vacío se lleva a cabo
alimentando vapor a la chaqueta y formando un baño maría para mantener las
condiciones de manera constante en el calderín, esto se realiza con el objetivo de
calentar la muestra obtenida sin dañar los principios activos y separando el solvente.
Esta muestra se calienta hasta llegar a su temperatura de ebullición separando el
extracto del solvente alcohólico y se sigue calentando hasta obtener una solución
concentrada. Cuando finaliza la destilación al vacío, el producto se recoge en un
frasco color ámbar. Finalmente se divide en porciones de 250 mL que se alimentan al
rotavapor para su concentración final. Esta operación se realiza para todos los
experimentos.
1.4.4.2. MÉTODO PARA EL AISLAMIENTO DE LA CAPSAICINA:
Siendo la capsaicina, según la bibliografia consultada, un alcaloide, se procede
según la metodología de extracción de alcaloides a nivel de laboratorio:
1.4.4.3 EXTRACCIÓN DE ALCALOIDES. PROCESO REALIZADO EN EL
LABORATORIO
1.4.4.3.1 Se inicia con la droga vegetal y se extrae con etanol
1.4.4.3.2 Se concentra hasta consistencia de jarabe. Este proceso en este
proyecto se le ha denominado extracción de la oleorresina.
1.4.4.3.3 Se adiciona ácido sulfúrico hasta pH 3.5
1.4.4.3.4 calentar hasta eliminación del etanol
1.4.4.3.5 Agregar cloroformo y agitar durante 3 horas
1.4.4.3.6 Dejar reposar la muestra durante la noche
1.4.4.3.7 Separar las fases en ampolla de decantación
1.4.4.3.8 La fase acuosa ácida se alcaliniza con NH4OH hasta pH 9.5
1.4.4.3.9 Agregar cloroformo y agitar durante 1 hora
1.4.4.3.10 Dejar reposar la muestra en ampolla de decantación hasta que se
separen las fases
1.4.4.3.11 La fase clorofórmica se guarda y la acuosa se lava otras 2 veces con
cloroformo
1.4.4.3.12 Se reúnen las fases clorofórmicas de las lavadas, la acuosa se
desecha.
1.4.4.3.13 Se evapora el solvente de la fase clorofórmica, al vacío y a una
temperatura de 0°C para dejar la base libre.
Las muestras obtenidas de oleorresina de las 3 especies de capsicum
trabajadas, fueron colocadas en viales ámbar de 8 rnL de capacidad. Posteriormente
fueron llevadas a la Unidad de Análisis lnstmental(UA1) de la Facultad de Ciencias
Químicas y Farmacia de la USAC, donde se les realizó el análisis químico por medio
de cromatografía líquida de alta resolución HPLC(Ver sección de resultados). Una
copia de los cromatogramas se presentan en el apéndice D. De igual manera se
procedió con las muestras de solución clorofórmica de capsaicina.
PARTE II
MARCO TEORICO
11.1 USOS DEL CAPSICUM
Además del uso para consumo humano, recientemente se están demandando
muchas especies de Capsicum, con las cuales se producen fármacos contra presión
alta, reumatismo, varices, asma, artritis, problemas digestivos y como fuente de
vitamina C.
Los usos de los fiutos naturales o procesados de Capsicum anuuum son
múltiples. Aparte del consumo en fresco, cocido, o como condimento o "especia7' en
comidas típicas de diversos países, existe una gran gama de productos industriales que
se usan en la alimentación humana: congelados, deshidratados, encurtidos, enlatados,
pastas y salsas. Además, un uso de significación del chile, es como materia prima para
la obtención de colorantes y de oleorresinas para fines industriales.
Generalmente se asocia al chile con propiedades estimulantes, tonificantes,
laxante, espasmódico, diaforético, antiséptico, rubefaciente y antiimtante. Se ha usado
frecuentemente para mejorar la circulación periférica, aliviar la flatulencia y los
cólicos, además se le atribuyen acciones estimulantes de la digestión. Se le utiliza
también para gargarismos en el tratamiento de la laringitis, así como unguento para el
dolor y rigidez muscular y lumbago.
La "picantes" del fmto es variable según el cultivar y el método tradicional de
estimarla es la determinación del valor recíproco de la dilución máxima que permite
detectar pungencia al gusto; el resultado se expresa en unidades Scoville (uS), en
honor del inventor del método. Algunos ejemplos de valores promedio que
demuestran la gran variación en picantes entre cultivares son: Pimiento entre O(no
detectable) a 100 uS, Jalapeño entre 4.000 a 6.000 uS, Cayena entre 30.000 a 50.000
uS y Habanero entre 200.000 a 350.000 uS.
II.2 OLEORRESINAS
Según UNCTADIGATT (1986), las oleorresinas son extractos de especias, que se
obtienen por tratamiento de la droga seca con solventes. Son preparados líquidos
consistentes en aceites esenciales y materias resinosas. Pueden dividirse en 2 grandes
grupos: Las que se preparan con especias y hierbas por extracción con disolventes
volátiles, utilizados casi exclusivamente en la industria de sustancias soporíferas y las
que se preparan de las partes odiferas de la planta, exceptuadas las flores, cuyo empleo
principal es la industria de perfumes.
Las oleorresinas de especias corresponden enteramente a la primera categoría de
oleorresinas mencionadas anteriormente, hay que distinguirlas de las llamadas
acuarresinas, que típicamente se preparan por extracción de alcohol acuoso y no con
disolventes, aunque hay cierta superposición en las aplicaciones de ambos tipos de
productos.
Puesto que disolventes distintos pueden dar como resultado productos de diferentes
características de olor a partir de la misma sustancia, la elección de los disolventes es
una de las funciones mas importantes en la fabricación de oleorresinas. Después de la
separación de las materias sobrantes se libera el extracto de su disolvente volátil
mediante la destilación al vacío, lo que deja como residuo la oleorresina deseada.
Las oleorresinas de especies que constituyen la forma líquida más concentrada de la
especia, reproducen el carácter de la especia con mucha mayor plenitud que los aceites
esenciales. Se utilizan como agentes soporíferos en la industria de elaboración de
alimentos. Como su elevada concentración hace difícil que las oleorresinas como tales
se incorporen en las mezclas de productos alimentarios, se dispersan en una base seca,
como ejemplo harina y dextrosa.
Las oleorresinas es uno de los ejemplos típicos de más fácil control de calidad
y más limpias que las especias molidas equivalentes, aparte de las ya mencionadas, es
que, son más estables cuando se calientan.
Debido a su gran ventaja que poseen las oleorresinas sobre los aceites
esenciales y sobre las especies en crudo, las oleorresinas han ido aumentando su
consumo a nivel global en los Estados Unidos, Canadá y Reino Unido.
II.3 OLEORRESINA DEL CAPSICUM
Según UNCTAWGATT, aunque la oleorresina de páprika se deriva de un pimiento
de la especie capsicum, el término "oleorresina de capsico" denota generalmente las
oleorresinas mas picantes que habitualmente se extraen de capsicum fiutescens y
variedades afines. Existe oleorresina de capsico de diversos grados de picante. El
principio principal del picante, aunque no el único es la capsaicina química. Se puede
fabricar oleorresina de diversos grados de picante con el empleo de especies de
capsicum ligeramente distintas o incluso mediante la elaboración de dos o mas
variedades juntas. El precio de estas oleorresinas depende en gran parte de su
intensidad picante, medida principalmente en unidades scoville.
La producción anual alcanza de 100 a 140 toneladas aproximadamente, de las cuales
la mayor parte se producen y consumen en los Estados Unidos. El resto se consume
principalmente en Europa occidental.
La demanda de oleorresina de cápsico está floreciente y posiblemente está
aumentando ligeramente y en ocasiones escasea la oferta. A la larga podría haber
buenas perspectivas en el mercado para una mayor producción de los países que
actualmente producen especias.
II. 4 CONCEPTO Y EXTRACCION DE ALCACOIDES:
Según Sharapín (1998), la capsaicina se clasifica como un alcaloide. Uno de
los métodos de extracción para alcaloides se usó para aislar la capsaicina.Las plantas
que contienen alcaloides han sido utilizadas como medicamentos, alimentos y venenos
desde la era antigua. Los primeros alcaloides fueron aislados a comienzos del siglo
XIX y la identificación del primero de ellos (coniina) y la detenninación de su
estructura química, ocurrió en el año 1870 a igualmente el primero en ser sintetizado
en 1889.
Debido a la diversidad y la complejidad de sus estructuras químicas, la
nomenclatura de los alcaloides no ha sido esquematizada y su clasificación ha sido
realizada por semejanza con estructuras moleculares más simples. Los alcaloides son
clasificados como indólicos, quinolínicos, isoquinolínicos, derivados del tropano, etc.
A pesar de la gran diversidad de sus estructuras químicas, los alcaloides
constituyen un grupo bastante homogéneo desde el punto de visto tecnológico. Se
caracterizan por la presencia de Nitrógeno básico, teniendo la propiedad de formar
sales solubles en el agua con ácidos orgánicos e inorgánicos, mientras que sus bases
libres son solubles en solventes orgánicos. Esta propiedad es la base de los procesos
generales de extracción de los alcaloides.
II.5 EXTRACCION DE LOS ALCALOIDES. PROCESO REALIZADO EN
EL LABORATORIO
Según Sharapín (1998), en escala de laboratorio el aislamiento de los
alcaloides de cualquier planta que los contenga, tiene como principio la separación de
bases débiles, medianas y fuertes, debido a la acción de solventes de creciente
polaridad y variaciones de pH. Las fracciones obtenidas son cromatografiadas en
silica gel o en cromatoplacas preparativas. Los alcaloides aislados son purificados por
recristalización en solventes.
Aunque este proceso es de gran utilidad y eficiencia en un laboratorio de
fitoquímica, no es adecuado a escalas industriales por ser demorado, por emplear
grandes cantidades de solvente y por necesitar cromatografia en columnas de sílica
gel, que es un material de alto costo.
II.6 PROCESOS INDUSTRIALES DE EXTRACCION DE ALCALOIDES
Según Sharapín (1998), los procesos industriales para la obtención de
alcaloides comprenden la extracción de la droga vegetal, seca y molida, y la
purificación del extracto obtenido. La extracción abarca la obtención del extracto
bruto, que contiene, además de la totalidad de los alcaloides presentes en la planta,
impurezas, entre las cuales podemos citar: grasas y ceras vegetales, resinas colorantes,
taninos y sales de ácidos orgánicos, como el ácido oxálico. Para la purificación del
extracto bruto es necesario el uso de solventes inrniscibles y variaciones del pH, lo
que conlleva a la separación de la fracción alcaloidal bruta, también llamada de "base
libre". El aislamiento del alcaloide de su base libre generalmente ocurre por
cristalizaciones sucesivas.
La extracción de la droga vegetal se realiza con solventes orgánicos o con
soluciones acuosas de ácidos o de sales de reacción ácida. En el primer caso, los
alcaloides son extraídos en la forma de bases libres. En el segundo caso, son extraídos
en la forma de sus sales.
Es posible extraer los alcaloides a escala industrial por medio de cuatro
procesos:
11.6.1 Extracción de solventes no miscibles con el agua.
11.6.2. Extracción con solventes miscibles con el agua.
IL6.3 Extracción con agua acidulada y,
11.6.4 Extracción con soluciones de sales de reacción ácida.
PARTE m
CONTENIDO DEL INFORME
m.1 RESULTADOS
III.1.1 Rendimientos de oleorresina y capsaicina
Los siguientes cuadros muestran los rendimientos obtenidos tanto de oleorresina
como de capsaicina en las muestras de las tres especies de capsicum estudiadas; así
como el porcentaje de capsaicina en las muestras de oleorresinas.
Cuadro l. Rendimiento porcentual de oleorresina en las 3 especies de capsicurn:
Chile habanero (Capsicum chinense), chile verde largo (Capsicum
anuum L. I/) y Chile jalapeño (Capsicum annuum).
humedad del material
( h )
Clase chiles ( c )
Habanero
Jalapeño
Verde
fresco seco
solv. 70%
10.4716
4.581 1
7.4853
solv. 70%
14.6221
7.391 5
13.8019
solv. 95%
1 1.9368
3.8846
10.3130
solv. 95%
11.1476
7.7422
3.3479
IV.4.8 APÉNDICE H
IV.8.8.1 FOTOGRAFIAS QUE MUESTRAN EL PROCESO DE EXTRACCIÓN RE
OLEORRESINA DE CHILE HABANERO(CAPS1CUM CHINENSE)
No. 1 Instmenación utilizada para determinar la densidad de la oleorresina
No. 2 Procedimiento para colocar en maceración el chile habanero, dejándolo reposar
Durante 12 horas con alcohol etílico.
No. 3 Proceso para triturar el chile habanero y permitir un mayor contacto entre el
solvente y las células vegetales que contienen la oleorresina.
No. 4 Rotaevaporador utilizado para separar la oleorresina del solvente
No. 5 Proceso de rotaevaporaci6n de la oleorresina
No. 6 Vista lateral de la planta piloto de extracci6n/destilación, marmita utilizada en
Separación de la oleorresina del solvente
I No. 7 muestra del chile habanero utilizado en el proyecto
No. 8 Proceso de rotaevaporación de la oleorresina
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