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